Analisa Stabilitas Transien dan Perancangan Pelepasan Beban pada Industri Peleburan Nikel PT. Aneka Tambang di Pomaala (Sulawesi Tenggara)

SidangTugas Akhir (Genap 2011-2012) Teknik Sistem Tenaga JurusanTeknik Elektro ITS Analisa Stabilitas Transien dan Perancangan Pelepasan Beban pada Industri Peleburan Nikel PT. Aneka Tambang di Pomaala (Sulawesi Tenggara) Nama : Aminullah Ramadhan NRP : 2209 106 070 Pembimbing : 1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D. 2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT

Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN Page 2

PENDAHULUAN Latar Belakang Adanya beberapa macam gangguan pada sistem kelistrikan PT. Antam yang menyebabkan terganggunya kontinuitas pelayanan daya beban. Akibat gangguan tersebut menyebabkan sistem tidak stabil sehingga perlu dilakukan analisa stabilitas transien. Page 3

PENDAHULUAN Tujuan Melakukan studi kestabilan transien sistem kelistrikan pada PT Antam Pomalaa. Merancang suatu skema load shedding yang efektif pada PT Antam Pomalaa. Page 4

PENDAHULUAN Permasalahan 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 I Page 5

PENDAHULUAN Batasan Masalah Analisa Kestabilan Transien di PT. Antam Pomaala dilakukan dengan memperhatikan respon generator, yang meliputi respon frekuensi dan tegangan. Gangguan yang dianalisa adalah efek transien dikarenakan generator lepas, hubung singkat dan motor starting. Perangkat lunak yang digunakan yaitu ETAP 7 Page 6

Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN Page 7

LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN START PENGUMPULAN DATA A SIMULASI DAN ANALISIS LOAD SHEDDING PEMBUATAN SLD PARAMETER PENGAMATAN RESPON STABIL Ya REKOMENDASI Tidak A KESIMPULAN END Page 8

Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN Page 9

TEORI PENUNJANG 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. Page 10

TEORI PENUNJANG Standar Frekuensi Standar yang digunakan 50±1.5% atau 98.5% - 101.5% menurut Standar PLN luar Jawa. Page 11

TEORI PENUNJANG Standar Tegangan danvoltage Sagging Standar tegangan yang digunakan adalah standar PLN (100 + 5)% dan (100 10)% Standar voltage sagging yang digunakan adalah standar SEMIF47 VOLTAGE SAG DURATION VOLTAGE SAG Second (s) Cycles at 60 Hz Cycles at 50 Hz 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 Page 12

TEORI PENUNJANG 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. Step Frequency Trip Point (Hz) Frequency Trip Point (%) Percent of Load Shedding (%) Fixed Time Delay (Cycles) on Relay Fixed Time Delay (Second) on Relay 1 59.3 98.83 10 6 0.1 2 58.9 98.17 15 6 0.1 3 58.5 97.5 As required to arrest decline before 58.2 Hz/97% Page 13

Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN Page 14

SISTEM KELISTRIKAN Pabrik FeNi III Pabrik FeNi II Pabrik FeNi I Page 15

SISTEM KELISTRIKAN Pabrik FeNi III Page 16

SISTEM KELISTRIKAN Pabrik FeNi II

SISTEM KELISTRIKAN Pabrik FeNi I Page 18

Keterangan : yang di non- aktifkan yang sudah tidak digunakan SISTEM KELISTRIKAN

Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN Page 20

ANALISA Studi Kasus Kasus Keterangan Kasus Aksi Waktu (detik) Daya 1 DG10 DG1(swing) trip DG1 delete 1.000 17 MW DG60 DG6 trip DG6 delete 1.000 16.7 MW 2 load shedding 1 CB57 open 1.241 8.4 MW DG10DG20 DG1(swing) dan DG1 delete 1.000 34 MW DG2(swing) trip DG2 delete 3 load shedding 1 CB57 open 1.241 8.4 MW load shedding 2 CB57 close 1.338 25.3 MW CB10 close 4 DG20DG30 DG2(swing) dan DG2 delete 1.000 33.7 MW Page 21

ANALISA Studi Kasus Kasus Keterangan Kasus Aksi Waktu (detik) Daya DG20DG30 DG3 trip DG3 delete 4 load shedding 1 CB57 open 1.171 8.4 MW load shedding 2 CB57 close 1.218 25.3 MW CB10 open DG50DG60 DG5 dan DG6 trip DG5 delete 1.000 33.4 MW 5 DG6 delete load shedding 1 CB57 open 1.151 8.4 MW load shedding 2 CB57 close 1.185 25.3 MW CB10 open SC 1 Hubungan singkat bus 2 Bus2 fault 1.000 6 7 CB8 berkerja CB8 open 1.300 CB4 berkerja Cb4 open CB5 berkerja CB5 open Motor Motor IM-3 start Motor IM-3 1.000 1410 kw Starting start Page 22

ANALISA 4.2.1 Studi Kasus DG10: Generator DG 1 (swing) trip saat semua sumber energi aktif: DG1 Delete (t = 1 detik). 98.76% 98.75% 99.95% Page 23

ANALISA 4.2.2 Studi Kasus DG60: Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG6 Delete (t = 1 detik). 97.55% 98.20% 98.03% 98.35% 99.93% Page 24

ANALISA 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). LS1 CB 57 99.27% 99.27% Page 25

ANALISA 4.2.3 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). 69.16% 90.89% Page 26

ANALISA 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). CB 57 LS 1 Page 27

ANALISA 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). CB 57 close LS 2 100.597% CB 10 100.019% Page 28

ANALISA 4.2.4 Studi Kasus DG20DG30: Generator DG 2 (swing) dan Generator DG 3 trip saat semua sumber energi aktif: DG2 dan DG3 Delete (t = 1 detik). 69.17% 90.88% Page 29

ANALISA 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). LS1 CB 57 Page 30

ANALISA 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). CB 57 close LS 2 100% CB 10 99.99% Page 31

ANALISA 4.2.5 Studi Kasus DG50DG60: Generator DG 5 dan Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG5 dan DG6 Delete (t = 1 detik). 69.17% 90.88% Page 32

ANALISA 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). LS 1 CB 57 Page 33

ANALISA 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). CB 57 close LS 2 99.12% CB 10 99.97% Page 34

ANALISA 4.2.6 Studi Kasus SC-1 : Hububungan singkat pada Bus2 (t=1 detik), CB8 open (t=1.3 detik), CB4 open (t=1.3 detik) dan CB5 open (t=1.3 detik). 104.65% 100.65% CB 8 45.06% 100.04% Page 35

ANALISA 4.2.7 Studi Kasus MOTOR START : Motor IM-3 Start (t = 1 detik) 99.92% 5 dtk 99.05% Page 36

Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN Page 37

KESIMPULAN 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 pada 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 hubungan singkat, CB8 open dan dikuti juga pelepasan pembangkit, karena bus yang mengalami hubungan singkat memiliki kapasitas beban yang besar. Saat menyalakan motor dengan 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%. Page 38

TERIMA KASIH