Analisa Stabilitas Transien dan perancangan pelepasan beban pada Industri Peleburan Nikel PT. Aneka Tambang di Pomaala (Sulawesi Tenggara)

Analisa Stabilitas Transien dan perancangan pelepasan beban pada Industri Peleburan Nikel PT. Aneka Tambang di Pomaala (Sulawesi Tenggara) Aminullah Ramadhan, Ontoseno Penangsang, Adi Soeprijanto Jurusan Teknik Elektro - FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih - Sukolilo Surabaya 60111 PT. Aneka Tambang (PT.ANTAM) Pomaala, Sulawesi Tenggara adalah perusahaan peleburan nikel dan merupakan salah satu BUMN di Indonesia. Dalam usaha meningkatkan keandalan dan kelangsungan pelayanan, PT. Aneka Tambang telah melakukan perubahan sistem kelistrikaan dengan melakukan penon-aktifkan lima generator pada pabrik FeNi II serta penon-aktifkan beban furnance I pada pabrik FeNi II, pabrik PT.Aneka Tambang dilayani oleh enam buah pembangkit sendiri dengan kapasitas 17 MW yang terintegrasi dengan FeNi I, FeNi II dan FeNi III. Untuk memperoleh keandalan dari sistem kelistrikan PT.Aneka Tambang diperlukan pertimbangan skema jika terjadi gangguan hilang kestabilan. Pada tugas akhir ini dilakukan analisis kestabilan transien yang meliputi kestabilan frekuensi dan tegangan akibat terjadinya lepas generator, hubung singkat dan motor starting di PT. Aneka Tambang. Lepasnya pembangkit DG akibat gangguan dapat mempengaruhi sistem, maka dari itu diperlukan tahapan skema load shedding. Untuk kasus hubungan singkat bekerjanya CB dan pelepasan pembangkit. Sedangkan untuk kasus motor starting, sistem dapat stabil kembali. Kata Kunci : Kestabilan transien, load shedding, motor starting. I. PENDAHULUAN PT. Aneka Tambang (PT.ANTAM) Pomaala, Sulawesi Tenggara adalah perusahaan peleburan nikel dan merupakan salah satu BUMN di Indonesia. Dalam usaha meningkatkan keandalan dan kelangsungan pelayanan, PT. Aneka Tambang telah melakukan perubahan sistem kelistrikan dengan melakukan penonaktifkan lima generator pada pabrik FeNi II serta penon-aktifkan beban furnance I pada pabrik FeNi II, pabrik PT.Aneka Tambang dilayani oleh enam buah pembangkit sendiri dengan kapasitas 17 MW yang terintegrasi dengan FeNi I, FeNi II dan FeNi III. Untuk memperoleh keandalan dari sistem kelistrikan PT.Aneka Tambang diperlukan pertimbangan skema jika terjadi gangguan hilang kestabilan. Gangguan merupakan salah satu faktor penyebab ketidakstabilan pada sistem tenaga listrik. Gangguan pada sisi suplai dapat menyebabkan generator trip, mengakibatkan sistem pada pabrik tersebut terganggu dan mengakibatkan ketidakseimbangan antara jumlah suplai daya dengan daya beban. Begitu juga dengan gangguan hubung singkat. Pada gangguan hubung singkat umumnya menyebabkan daya suplai lebih besar dari daya beban. Pada motor starting juga mempengaruhi sistem jika motor besar dioperasikan dan mengambil arus starting yang besar akan mempengaruhi sistem tersebut. Untuk memperjelas bahasan dari tugas akhir ini perlu adanya pembatasan masalah. Adapun batasan tersebut adalah meliputi : 1) Analisa Kestabilan Transien di PT. Aneka Tambang dilakukan dengan memperhatikan respon generator, yang meliputi respon frekuensi dan tegangan akibat adanya gangguan berupa lepasnya suatu pembangkit, starting motor dan gangguan hubung singkat terhadap sistem PT. Aneka Tambang. Karena ketiga hal tersebut sebagai kontribusi nyata yang menyebabkan tidak bekerjanya sistem pengaman dan mengakibatkan terlepasnya generator pada sistem. 2) Jenis gangguan pada unit pembangkit yang mengakibatkan unit pembangkit trip tidak disertakan. 3) Gangguan beban berlebih karena adanya trip unit pembangkit. 4) Pembangkit yang dianalisa terdapat pada FeNi III. 5) Perangkat lunak yang digunakan yaitu ETAP 7. II. TEORI PENUNJANG A. Stabilitas Transien Stabiltas transien adalah kemampuan dari suatu sistem tenaga mempertahankan sinkronisasi setelah mengalami gangguan besar yang bersifat mendadak selama sekitar satu swing (yang pertama) dengan asumsi bahwa pengatur teganngan otomatis (AVR) dan governor belum bekerja. B. Standar Frekuensi Standar yang digunakan 50±1.5% atau 98.5% - 101.5% menurut Standar PLN luar Jawa. C. Standar Undervoltage Undervoltage adalah penurunan nilai efektif dari tegangan yang nilainya kurang dari 90 persen dari tegangan nominal dan durasinya lebih lama dari satu menit. Undervoltage biasanya disebabkan oleh peristiwa gangguan. pembebanan yang berlebihan juga dapat mengakibatkan undervoltage. Setelah terjadi penurunan tegangan diharapkan tegangan dapat kembali ke posisi stabil. Tegangan sistem harus dipertahankan dengan batasan sebagai berikut : Tegangan Nominal Kondisi Normal 500 kv +5%, -5% 150 kv +5%, -10% 70 kv +5%, -10% 20 V +5%, -10% D. Standar Voltage Sagging Salah satu efek dari transien, adalah penurunan tegangan dalam waktu yang singkat. Penurunan tegangan dalam waktu yang sekejap, dinamakan kedip tegangan (Voltage sagging). Second (s) VOLTAGE SAG DURATION Cycles at 60 Hz Cycles at 50 Hz VOLTAGE SAG Percent (%) of Equipment Nominal Voltage < 0.05 s < 3 cycles < 2.5 cycles Not specified 0.05 to 0.2 s 3 to 12 cycles 2.5 to 10 cycles 50% 0.2 to 0.5 s 12 to 30 cycles 10 to 25 cycles 70% 0.5 to 1.0 s 30 to 60 cycles 25 to50 cycles 80% >1.0 s > 60 cycles > 50 cycles Not specified E. Pelepasan Beban Skema pelepasan beban menurut standar ANSI/IEEE C37.106-1987 ada dua jenis, yakni pelepasan beban menggunakan tiga langkah, seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah. Halaman 1 dari 8

Step 1 2 3 Frequency Trip Point (Hz) 59.3 58.9 58.5 Percent of Load Shedding (%) 10 15 As required to Fixed Time Delay (Cycles) on Relay 6 6 4 Kasus DG20DG30 Keterangan Kasus DG3 trip load shedding 1 load shedding 2 Aksi DG3 deletee CB57 open CB57 close CB10 open Waktu (detik) 1.171 Daya 8.4 MW 1.218 25.3 MW arrest decline before 58.2 Hz 5 DG50DG60 DG5 dan DG6 trip load shedding 1 DG5 deletee DG6 deletee CB57 open 1.000 33.4 MW 1.151 8.4 MW III. SISTEM KELISTRIKAN PT. ANTAM 3.1 Single Line diagram Sistem Kelistrikan PT. Antama load shedding 2 CB57 close CB10 open 1.185 25.3 MW 6 SC 1 Hubungan singkat bus 2 CB8 berkerja CB4 berkerja Bus2 fault CB8 open Cb4 open 1.000 1.300 CB5 berkerja CB5 open 7 Motor Starting Motor IM-3 start Motor IM-3 1.000 1410 kw start 3.1 Single Line diagram Sistem Kelistrikan PT. Antama PT. Aneka Tambang (PT.ANTAM) Pomaala, Sulawesi Tenggara adalah perusahaan peleburan nikel dan merupakan salah satu BUMN di Indonesia. Dalam usaha meningkatkan keandalan dan kelangsungan pelayanan, PT. Aneka Tambang telah melakukan perubahan sistem kelistrikan dengan melakukan penonaktifkan lima generator padaa pabrik FeNi II serta penon-aktifkan PT.Aneka Tambang dilayani oleh enam buah pembangkit sendiri dengan kapasitas 17 beban furnance I pada pabrik FeNi I, pabrik MW yang terintegrasi dengann FeNi I, FeNi II dan FeNi III. IV. SIMULASII DAN ANALISIS 4.1 Studi Kasus Simulasi Stabilitas Transien Studi ini menganalisaa stabilitas sistem dan efektifitas load shedding ketika terjadi kejadian yang tidak direncanakan yaitu, generator lepas (trip), hubungan singkat dan motor starting. Kasus yang di analisis adalah : Selanjutnya langkah-langkah yang akan diambil dalam analisa stabilitass transien adalah: 1. Mengamati respon alami frekuensi dan tegangan bus saat terjadi lepas pembangkit, hubung singkat dan motor starting saat t=1 detik. 2. Mengamati perubahan nilai respon frekuensi dan tegangan bus, apakah menjadi stabil atau tidak berdasarkan atas acuan standar yang digunakan. 3. Jika respon frekuensi dan tegangan tidak stabil maka akan dilakukan pelepasan beban sesuai dengan skema pelepasan beban yang telah direncanakan. 4.2. Simulasi Stabilitas Transien 4.2.1 Studi Kasus DG10: Generator DG 1 (swing) trip saat semua sumber energi aktif: DG1 Delete (t = 1 detik). Pada studi kasus DG10 akan ditunjukkan hasil dari simulasi stabilitas transien disaat DG 1 trip dan sumber energi yang lainnya aktif. Apabila ke enam generator dapat menyaplai daya sebesar 100.8 MW. Dan total keseluruhan beban pabrik tiga pabrik feronikel (FeNi I, FeNi II dan FeNi III) sebesar 84.112 MW. DG 1 memiliki kapasitas 17 MW. Generatorr DG disimulasikan trip pada t = 1 detik. Hasil simulasi dapat dilihat pada 4. 1 dan 4.2. 1 Kasus DG10 Keterangan Waktu Aksi Kasus (detik) DG1(swing) trip DG1 delete 1.000 Daya 17 MW 2 DG60 DG6 trip load shedding 1 DG6 delete 1.000 CB57 open 1.241 16.7 MW 8.4 MW DG10DG200 DG1(swing) dan DG1 delete 1.000 DG2(swing) trip DG2 delete 3 load shedding 1 CB57 open 1.241 load shedding 2 CB57 close 1.338 CB10 close 4 DG20DG300 DG2(swing) dan DG2 delete 1.000 34 MW 8.4 MW 25.3 MW 33.7 MW 4.1 Respon frekuensi MainBus-03. Dari 4.1. dan 4.2. di atas dapat kita lihat bahwa tripnya generator DG 1 menyebabkan respon frekuensi pada MainBus-03 dan MainBus-04 yang merupakan bus generator dari sistem nilainya mencapai terendah 98.75% dari frekuensi nominal yaitu 50Hz dan steady state pada nilai 98.76% %. Dari nilai tersebut respon frekuensi dikatakan aman, dengan 50±1.5% atau 98.5% - 101.5% menurut Standar PLN luar Jawa. Halaman 2 dari 8

Sedangkan respon tegangan pada bus menurun sesaat dan kemudian kembali naik. Tegangan pada bus MainBus-03 dan MainBus-04 mencapai nilai terendah sebesar 98.35% dari tegangan nominalnya pada detik ke 1.001 dan mencapai nilai 99.93% pada saat kondisi steady state. Untuk respon tegangan masih sesuai dengan standar PLN (100-10% dan 100-5%). 4.2 Respon tegangan MainBus-03 Sedangkan respon tegangan pada bus menurun sesaat dan kemudian kembali naik. Penurunan sesaat inilah yang dinamakan dengan voltage sagging. Tegangan pada bus MainBus-03 dan MainBus-04 mencapai nilai terendah sebesar 98.75% dari tegangan nominalnya pada detik ke 1.181 dan mencapai nilai 99.95% pada saat kondisi steady state. Untuk respon tegangan masih sesuai dengan standar PLN (100-10% dan 100-5%). 4.2.2 Studi Kasus DG60: Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG6 Delete (t = 1 detik). Pada studi kasus DG60 akan ditunjukkan hasil dari simulasi stabilitas transien disaat DG 6 trip dan sumber energi yang lainnya aktif. Apabila ke enam generator dapat menyaplai daya sebesar 100.8 MW. Dan total keseluruhan beban pabrik tiga pabrik feronikel (FeNi I, FeNi II dan FeNi III) sebesar 84.112 MW. DG 6 memiliki kapasitas 16.7 MW yang merupakan pembangkit beroperasi sebagai voltage control. Generator DG disimulasikan trip pada t = 1 detik. Hasil simulasi dapat dilihat pada 4.3 dan 4.4. 4.2.2.1 Studi Kasus DG60: Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG6 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.241 detik) ). Pelepasan beban tahap pertama dilakukan saat frekunsi mencapai nilai 98.8% atau 49.44 Hz. Dari 4.3 dapat dilihat bahwa frekuensi mencapai 98.8% pada detik ke 1.141 sehingga pelepasan beban tahap pertama dilakukan pada t = 1.241 detik, dengan delay sebesar 0.1 detik. Pada pelepasan beban tahap pertama ini dilepas beban sebesar 10% dari total beban keseluruhan. 4.5 dan 4.6 secara berturut-turut menunjukkan gambar respon frekuensi sistem dan respon tegangan pada bus MainBus-03. 4.5 Respon frekuensi MainBus-03 4.6 Respon tegangan MainBus-03 4.3 Respon frekuensi MainBus-03 4.4 Respon tegangan MainBus-03 Dari 4.3. dan 4.4. di atas dapat kita lihat bahwa tripnya generator DG 6 menyebabkan respon frekuensi dari sistem nilainya mencapai terendah 97.55% dari frekuensi nominal yaitu 50Hz, naik sesaat mencapai 98.20% dan steady state pada nilai 98.03%. Dari nilai tersebutt respon frekuensi dikatakan belum aman, dengann 50±1.5% atau 98.5% - 101.5% menurut Standar PLN luar Jawa. Untuk itu diperlukan skema load shedding yang mengacu kepada skema pelepasan beban menurut standar ANSI/IEEE C37 106-1987 tiga langkah pelepasan beban. Dengan dilakukan pelepasan beban tahap pertama, tegangan pada setiap bus yang ditunjukkann pada 4.6, mengalami peningkatanmenjadi 99.97%. hal ini diakibatkan beban yang dilepas cukup besar. Sedangkan untuk 4.5 yaitu gambar respon frekuensi sistem mengalami peningkatan sehingga nilai terendahnya menjadi 97.285% dan mencapai nilai 99.27% saat steady state. 4.2.3 Studi Kasus DG10DG20: Generatorr DG 1 (swing) dan Generator DG 2 (swing) trip saat semua sumber energi aktif: DG1 dan DG2 Delete (t = 1 detik). Pada studi kasus DG10DG20 akan ditunjukkan hasil dari simulasi stabilitas transien disaat DG 1 dan DG 2 trip, saat sumber energi yang lainnya aktif. Dengan tripnya 2 generator sangat mempengaruhi sistem yang memiliki beban sebesar 84.112 MW. DG 1 dan DG 2 memiliki kapasitas 34 MW. Generator DG disimulasikan trip pada t = 1 detik. Hasil simulasi dapat dilihat pada 4. 7 dan 4.8. Dari 4.7. dan 4.8. di bawah dapat kita lihat bahwa tripnya generator DG 1 dan DG 2 menyebabkan respon frekuensi dari sistem nilainya mencapai terendah 61.78%, terus berosilasi hingga detik ke-30 dikatakan tidak aman, yang dapat mengakibatkan sistem mengalami collape. Untuk itu diperlukan skema load shedding dengan nilai 69.16%. Dari nilai tersebut respon frekuensi Halaman 3 dari 8

yang mengacu kepada skema pelepasan beban menurut ANSI/IEEE C37 106-1987 tiga langkah pelepasan beban. standar 4..10 Respon tegangan MainBus-03 4.7 Respon frekuensi MainBus-03 4.8 Respon tegangan MainBus-03 4.2.3.2 Studi Kasus DG10DG20: Generator DG 1 (swing) dan Generator DG 2 (swing) trip saat semua sumber energi aktif: DG1 dan DG2 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.241 detik) dan Load Shedding 2 (t =1.338 detik). Pelepasan beban tahap kedua dilakukan saat frekuensi sistem mencapai 98.16%. Pada kasus ini frekuensi mencapai 98.16% pada detik ke 1.238, sehingga pelepasan beban dilakukan pada detik ke 1. 338 dengan jumlah beban seharusnya yang dilepas adalah 15% dari total jumlah beban seluruhnya, tetapi padaa kasus ini tidak memungkin lepasnya beban 15%, jadi untuk mengantisipasi hal itu beban Furnace 2 di lepas dengan mengbuka CB10 yaitu sebesar 25.3 MW yang merupakan 30% dari jumlah beban keseluruhan dan menutup kembali CB57, yang dilewati daya sebesar 8.5 MW. Grafik dari respon frekuensi dan tegangannya dapat dilihat padaa 4.11. dan 4.12. di bawah ini: Sedangkan respon tegangan pada bus mengalami osilasi juga dimana tegangan naik dan turun hingga detik ke-30. Tegangan pada bus MainBus-03 mencapai detik ke-30 sebesar 90.89% dari tegangan nominalnya. Hal ini meletakatan tegangan pada level kritis, sebab itu diperlukan skema load shedding. 4.2.3.1 Studi Kasus DG10DG20: Generator DG 1 (swing) dan Generator DG 2 (swing) trip saat semua sumber energi aktif: DG1 dan DG2 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.241 detik). Pelepasan beban tahap pertama dilakukan saat frekunsi mencapai nilai 98.8% atau 49.4 Hz. Dari 4.7 dapat dilihat bahwa frekuensi mencapai 98.8% pada detik ke 1.141 sehingga pelepasan beban tahap pertama dilakukan pada t = 1.241 detik, dengan delay sebesar 0.1 detik. Pada pelepasan beban tahap pertama ini dilepas beban sebesar 10% dari total beban keseluruhan. 4.9 dan 4.10 secara berturut-turut menunjukkan gambar respon frekuensi sistem dan respon tegangan pada bus MainBus-03. 4..11 Respon frekuensi MainBus-03 4.12 Respon tegangan MainBus-03 4.9 Respon frekuensi MainBus-03 Setelah dilakukan pelepasan beban pertama didapatkan respon frekuensi sistem seperti ditunjukkan oleh 4.9, belum menunjukan perubahan yang berarti. Maka dari itu diperlukan pelepasan beban tahap kedua. Sedangkan untuk respon tegangan masih menunjukann osilasi dapat dilihat pada 4.10. Dari 4.11. dapat dilihat bahwa respon frekuensi sistem terjadi kenaikan nilai frekuensi menjadi 100. 597%. Sedangkan tegangan pada bus mengalami kenaikan diakibatkan adanya pelepasan beban. Tegangan bus mengalami peningkatan menjadi 100.019%. Sedangkan untuk hasil tersebut sudah memenuhi standar, sehingga dapat dikatakan bahwa kestabilan sistem pada studi kasus inii dapat terjaga setelah dilakukan pelepasan beban sebanyak dua tahap. 4.2.4 Studi Kasus DG20DG30: Generatorr DG 2 (swing) dan Generator DG 3 trip saat semua sumber energi aktif: DG2 dan DG3 Deletee (t = 1 detik). Pada studi kasus DG20DG30 akan ditunjukkan hasil dari simulasi stabilitas transien disaat DG 2 dan DG 3 trip, saat sumber energi yang lainnya aktif. Dengan tripnya 2 generator sangat mempengaruhi sistem yang memiliki beban sebesar 84.112 MW. DG 2 dan DG 3 memiliki kapasitas 33.7 MW. Generator DG Halaman 4 dari 8

disimulasikan trip pada t = 1 detik. Hasil simulasi dapat dilihat pada 4.13 dan 4.14. 4..16 Respon tegangan MainBus-03 4.13 Respon frekuensi MainBus-03 4.14 Respon tegangan MainBus-03 Dari 4.13. dan 4.14. di atas dapat kita lihat bahwa tripnya generator DG 2 dan DG 3 menyebabkan respon frekuensi dari sistem nilainya mencapai terendah 61.92%, terus berosilasi hingga detik ke-30 dengan nilai 69.17%. Dari nilai tersebut respon frekuensi dikatakan tidak aman, yang dapat mengakibatkan sistem mengalami collape. Untuk itu diperlukan skema load shedding yang mengacu kepada skema pelepasan beban menurut standar ANSI/IEEE C37 106-1987 tiga langkah pelepasan beban. Sedangkan respon tegangan pada bus mengalami osilasi juga dimana tegangan naik dan turun hingga detik ke-30. Tegangan pada bus MainBus-03 mencapai detik ke-30 sebesar 90.88% dari tegangan nominalnya. Hal ini meletakatan tegangan pada level kritis, sebab itu diperlukan skema load shedding. 4.2.4.1 Studi Kasus DG20DG30: Generator DG 2 (swing) dan Generator DG 3 trip saat semua sumber energi aktif: DG2 dan DG3 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.171 detik). Pelepasan beban tahap pertama dilakukan saat frekunsi mencapai nilai 98.8% atau 49.4 Hz. Dari 4.13 dapat dilihat bahwaa frekuensi mencapai 98.8% pada detik ke 1.071 sehingga pelepasan beban tahap pertama dilakukan pada t = 1.171 detik, dengan delay sebesar 0.1 detik. Pada pelepasan beban tahap pertama ini dilepas beban sebesar 10% dari total beban keseluruhan. 4.15 dan 4.16 secara berturut-turut menunjukkan gambar respon frekuensi sistem dan respon tegangan pada bus MainBus-03. Setelah dilakukan pelepasan beban pertama didapatkan respon frekuensi sistem seperti ditunjukkann oleh 4.15, belum menunjukan perubahan yang berarti. Maka dari itu diperlukan pelepasan beban tahap kedua. Sedangkan untuk respon tegangan masih menunjukan osilasi dapat dilihat pada 4.16. 4.2.4.2 Studi Kasus DG20DG30: Generator DG 2 (swing) dan Generator DG 3 trip saat semua sumber energi aktif: DG2 dan DG3 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.171 detik) dan Load Shedding 2 (t =1.218 detik). Pelepasan beban tahap kedua dilakukan saat frekuensi sistem mencapai 98.16%. Pada kasus ini frekuensi mencapai 98.16% pada detik ke 1.118, sehingga pelepasan beban dilakukan pada detik ke 1. 218 dengan jumlah beban seharusnya yang dilepas adalah 15% dari total jumlah beban seluruhnya, tetapi padaa kasus ini tidak memungkin lepasnya beban 15%, jadi untuk mengantisipasi hal itu beban Furnace 2 di lepas dengan mengbuka CB10 yaitu sebesar 25.3 MW yang merupakan 30% dari jumlah beban keseluruhan dan menutup kembali CB57, yang dilewati daya sebesar 8.5 MW. Grafik dari respon frekuensi dan tegangannya dapat dilihat padaa 4.17. dan 4.18. di bawah ini: 4..17 Respon frekuensi MainBus-03 4..18 Respon tegangan MainBus-03 4.15 Respon frekuensi MainBus-03 Dari 4.17. dapat dilihat bahwa respon frekuensi sistem terjadi kenaikan nilai frekuensi menjadi 100%. Sedangkan 4.18 tegangan pada bus mengalami kenaikan diakibatkan adanya pelepasan beban. Tegangan bus mengalami peningkatan menjadi 99.99% %. Sedangkan untuk hasil tersebut sudah memenuhi standar, sehingga dapat dikatakan bahwa kestabilan sistem pada studi kasus ini dapat terjaga setelah dilakukan pelepasan beban sebanyak dua tahap. Halaman 5 dari 8

4.2.5 Studi Kasus DG50DG60: Generatorr DG 5 dan Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG5 dan DG6 Delete (t = 1 detik). Pada studi kasus DG50DG60 akan ditunjukkan hasil dari simulasi stabilitas transien disaat DG 5 dan DG 6 trip, saat sumber energi yang lainnya aktif. Dengan tripnya 2 generatorr sangat mempengaruhi sistem yang memiliki beban sebesar 84.112 MW. DG 5 dan DG 6 memiliki kapasitas 33.7 MW. Generator DG disimulasikan trip pada t = 1 detik. Hasil simulasi dapat dilihat pada 4.19 dan 4.20. Dari 4.19. dan 4.20. di di bawah dapat kita lihat bahwa tripnya generator DG 5 dan DG 6 menyebabkann respon frekuensi dari sistem nilainya mencapai terendah 61.92% %, terus berosilasi hingga detik ke-30 dengan nilai 69.17%. Dari nilai tersebut respon frekuensi dikatakan tidak aman, yang dapat mengakibatkann sistem mengalami collape.. Untuk itu diperlukan skema load shedding yang mengacu kepada skema pelepasan beban menurut standar ANSI/IEEE C37 106-1987 tiga langkah pelepasan beban. 4..21 Respon frekuensi MainBus-03 4..22 Respon tegangan MainBus-03 4.19 Respon frekuensi MainBus-03 4.2.5.2 Studi Kasus DG50DG60: Generator DG 5 dan Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG5 dan DG6 Delete (t = 1 s), Load Shedding 1 (t =1.151 detik) dan Load Shedding 2 (t =1.185 detik). Pelepasan beban tahap kedua dilakukan saat frekuensi sistem mencapai 98.16%. Pada kasus ini frekuensi mencapai 98.16% pada detik ke 1.085, sehingga pelepasan beban dilakukan pada detik ke 1. 185 dengan jumlah beban seharusnya yang dilepas adalah 15% dari total jumlah beban seluruhnya, tetapi padaa kasus ini tidak memungkin lepasnya beban 15%, jadi untuk mengantisipasi hal itu beban Furnace 2 di lepas dengan mengbuka CB10 yaitu sebesar 25.3 MW yang merupakan 30% dari jumlah beban keseluruhan dan menutup kembali CB57, yang dilewati daya sebesar 8.5 MW. Grafik dari respon frekuensi dan tegangannya dapat dilihat padaa 4.17. dan 4.18. di bawah ini: 4.20 Respon tegangan MainBus-03 dan MainBus-0bus mengalami osilasi Sedangkan respon tegangan pada juga dimana tegangan naik dan turun hingga detik ke-30. Tegangan pada bus MainBus-03 mencapai detik ke-30 sebesar 90.88% dari tegangan nominalnya. Hal ini meletakatan tegangan pada level kritis, sebab itu diperlukan skema load shedding. 4.2.5.1 Studi Kasus DG50DG60: Generator DG 5 dan Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG5 dan DG6 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.151 detik). Pelepasan beban tahap pertama dilakukan saat frekuensi mencapai nilai 98.8% atau 49.4 Hz. Dari 4.19 dapat dilihat bahwaa frekuensi mencapai 98.8% pada detik ke 1.051 sehingga pelepasan beban tahap pertama dilakukan pada t = 1.151 detik, dengan delay sebesar 0.1 detik. Pada pelepasan beban tahap pertama ini dilepas beban sebesar 10% dari total beban keseluruhan. 4.21 dan 4.22 secara berturut-turut menunjukkan gambar respon frekuensi sistem dan respon tegangan pada bus MainBus-03. Setelah dilakukan pelepasan beban pertama didapatkan respon frekuensi sistem seperti ditunjukkan oleh 4.21, belum menunjukan perubahan yang berarti. Maka dari itu diperlukan pelepasan beban tahap kedua. Sedangkan untuk respon tegangan masih menunjukann osilasi dapat dilihat pada 4.22. 4..23 Respon frekuensi MainBus-03 4..24 Respon tegangan MainBus-03 Dari 4.23. dapat dilihat bahwa respon frekuensi sistem terjadi kenaikan nilai frekuensi menjadi 99.12%. Sedangkan 4.24 tegangan pada bus mengalami kenaikan diakibatkan adanya pelepasan beban. Tegangan bus mengalami peningkatan menjadi 99.97% %. Sedangkan untuk hasil tersebut sudah memenuhi Halaman 6 dari 8

standar, sehingga dapat dikatakan bahwa kestabilan sistem pada studi kasus ini dapat terjagaa setelah dilakukan pelepasan beban sebanyak dua tahap. 4.2.6 Studi Kasus SC-1 : Hububungan singkat pada Bus2 (t=1 detik), CB8 open (t=1.1 detik), CB4 open (t=1.1 detik) dan CB5 open (t=1.1 detik). Saat terjadi gangguann hubung singkat pada bus 2, CB yang terhubung dengan bus tersebut akan segera bekerja untuk memutuskan arus hubungan singkat, sehingga gangguan hubung singkat yang terjadi dapat diamankan. Waktu pelepasan dari CB ini adalah 0.3 detik setelah gangguan hubung singkat terjadi. Hal tersebut dilakukan dengan tujuan agar hubung singkat yang terjadi dapat segera di-isolir sehingga tidak mengganggu bus utama. 4.28 Single line pada studi kasuss motor starting 4.25 Single line pada studi kasuss hubungan singkat 4..29 Respon frekuensi MainBus-03 Pada studi kasus ini, CB yang dilepas melalui OCR (Over Current Relay) adalah CB 8 juga diikuti dengan pelepasan pemabngkit disebabkan bus yang mengalami kasus hubungan singkat memiliki beban yang besar, waktu pelepasan pada simulasi adalah 1.3 detik yaitu selang 0.3 detik dari gangguan hubung singkat yang terjadi (t = 1 detik). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada 4.25 dan 4.26. 4..30 Respon tegangan MainBus-03 4.26 Respon frekuensi MainBus-03 4.27 Respon tegangan MainBus-03 IM-3 Start (t = 1 4.2.7 Studi Kasus MOTOR START : Motor detik) Pada mode operasi MOTOR START akan dilakukan simulasi starting motor terbesar yang berada pada PT. Aneka Tambang. Lalu akan dilihat apakah proses penyalaann motor tersebut dapat mengganggu kerja sistem. Dengan waktu penyalaan t = 1 detik, di-plot pada bus CMB-32, seperti gambar di bawah ini : Setelah di-run, sistem mampu menjalankan motor dengan kapasitas 1410 KW. Hal ini dikarenakan suplay daya dari sistem cukup untuk start motor besar. Hal ini dibuktikan dengan respon tegangan atau frekensi dari sistem masih dalam standard ANSI/IEEE C37 106-1987 untuk frekuensi dan standar SEMI F47 dimana voltage sagging masih dalam standar acuan. 5.1 KESIMPULAN Berdasarkan hasil yang didapatkan dari simulasi dan analisis pada tugas akhir ini, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: Lepasnya satu DG akibat gangguan dapat mempengaruhi sistem menyebabkan frekuensi sistem turun secara signifikan menjadi 98.03% maka dari itu diperlukan satu tahap skema load shedding untuk mengembalikan frekuensi ke batas yang stabil dengan melepaskan beban sebesar 8.4 MW. Ketika dua DG mengalami gangguan, menyebabkan respon frekuensi dari sistem nilainya mencapai terendah 61.78% %. Sedangkan respon tegangan padaa bus mengalami osilasi juga dimana tegangan naik dan turun hingga detik ke-30. Pada detik ke-30 tegangannya sebesar 90.89% dari tegangan nominal. Maka diperlukan dua tahap skema load shedding untuk mengembalikan frekuensi ke batas yang stabil. Pada kasus hubungann singkat, CB8 open dan dikuti juga pelepasan pembangkit, karena bus yang mengalami hubungan singkat memiliki kapasitas beban yang besar. Halaman 7 dari 8

Saat menyalakan motor dengann kapasitas daya 1410 KW, yang merupakan motor dengan daya paling besar, sistem bisa kembali stabil dengan respon frekuensi 99.93 % dan respon tegangan terendah 99.06%. DAFTAR PUSTAKA 1 Penangsang, Ontoseno. Diktat Kuliah Analisis Sistem Tenaga Listrik 2, Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 2006 2 Saadat, Hadi, Power System Analysis (Second Edition), McGraw- Hill Education (Asia), Singapore, 2004. 3 Robandi, I. dan Pujiantara, M., Analisis Sistem Tenaga [Pengantar Stabilitas Dinamik] Proyek Percepatan Pendidikan Insinyur th.1996/1997 FTI ITS, Surabaya, 1997. 4 Haryaseptaa P,Median, Analisis Stabilitas Transien Dan Perancangan Pelepasan Beban Pada Sistem Kelistrikkan Pabrik 1 Pt. Pupuk Kujang, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Bab II, 2010. 5 Azizah, Nurul, Analisis Stabilitas Transien pada sistem kelistrikan Larantukaa (NTB) akibat penambahan PLTU 2x4 MW pada Tahin 2013, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Bab II, 2011. 6 ANSI/IEEE C37.106-1987, IEEE Guide for Abnormal Frequency Protection for Power Generating Plants. RIWAYAT HIDUP Aminullah Ramadhan. Lahir di kota Sungai Penuh, Jambi pada tanggal 21 Mei 1987, beragama Islam. Tempat tinggal penulis di Jl. Perumdos ITS W-5. Penulis pernah menjalani pendidikan di TK Kartika yudha, Sungai Penuh, SD I/III Sungai Penuh, SLTP Nurul Ikhlas Tanah Datar, SMA Nurul Ikhlas Tanah Datar, Program Studi Diploma 3 Teknik Elektronika Politeknik Universitas Andalas, Padang. Setelah bekerja 1 tahun di suatu perusahaan pertambangan di Jakarta, kemudian penulis melanjutkan pendidikan pada program studi lintas jalur S1 teknik elektro bidang studi sistem tenaga, jurusan teknik elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember ( ITS ), Surabaya. Halaman 8 dari 8