BAB IV IMPLEMENTASI DAN PERCOBAAN HASIL MODIFIKASI Berdasarkan hasil-hasil dari penelitian baik program, pengawatan, parameter DSLC dan cara kerja kedua generator secara keseluruhan maka di ambil beberapa keputusan untuk melakukan modifikasi : 1. Buat komunikasi antara kedua DSLC dengan kabel network dan hubungkan dengan sebuah kontak relay, dan bila kontak relay ini menutup maka akan menjadi input bagi DSLC bahwa DSLC yang lain sedang online. Dan alamat kedua DSLC harus dibuat berbeda 2. Lakukan pembetulan pada kesalahan instalasi terutama setelan pada AVR dan Potensio meter antara DSLC dengan AVR. 3. Lakukan perubahan parameter pada DSLC. 4. Lakukan perubahan pada ladder diagram PLC untuk menghilangkan transfer trip selama selama 5 detik dan fungsikan auto starting pada Auxiliary generator ketika listrik padam, sehingga kedua generator akan online bersamaan dan menyuplai beban berbeda sebelum di sinkronisai.. 5. Tambahkan rangkaian yang diperlukan seperti saklar dan relay agar generator bisa beroperasi paralel dengan semua moda ( Isochronous, base load, droop maupun Isochronous Load share ). 6. Reactive Droop compensation akan diaplikasikan pada kedua AVR generator bukan Differential Droop Compensation. Karena kedua generator diperlukan untuk paralel dengan grid maupun antara kedua generator, untuk paralel kedua generator akan cocok kalau pakai differential droop compensation tetapi akan kesulitan kalau dihubungkan dengan grid disamping itu kesulitan dalam menarik kabel dan butuh waktu lebih lama dan ada kemungkinan harus membuka feeder breaker yang dalam kondisi produksi tidak disetujui oleh manajemen. 7. Buat langkah procedural untuk memastikan percobaan tanpa beban sampai beban penuh dapat dilakukan dengan aman dan buat resiko mengganggu produksi sekecil mungkin. 45
8. Kirim draft gambar dan hasil percobaan pada engineering untuk dibuat as built drawing dan memperbarui standard operasi pada kedua generator. 4.1 Implimentasi Modifikasi Kontrol Implementasi modifikasi kontrol memerlukan waktu 4 hari kerja dengan 2 orang pekerja dan satu orang pengawas untuk memastikan instalasi dilakukan dengan benar. Pekerjaan ini meliputi modifikasi perangkat keras seperti penarikan kabel baru, instalasi relay baru, instalasi saklar baru, perubahan setelan hard wired pada AVR, perubahan koneksi potentio meter dari DSLC ke AVR pada STB generator dan pekerjaan modifikasi pada perangkat lunak seperti perubahan parameter DSLC dan perubahan pemrograman PLC Allen Bradley. Semua pekerjaan tersebut harus mendapatkan dokumen ijin kerja ( Permit To Work ( PTW ) ) untuk memastikan bahwa semua resiko sudah ada penanganannya sampai tingkat minimal, menggunakan alat kesalamatan yang benar ( Protective Personal Equipment ( PPE ) ), prosedur kerja yang tepat dan peralatan yang digunakan sudah benar, serta dibicarakan cara evakuasi bila ada kejadian darurat. 4.1.1 Modifikasi Pada Rangkaian dan Pengawatan. Instalasi kabel, saklar dan relay baru bisa dilihat pada lampiran A, Peralatan dan spare part yang dibutuhkan untuk modifikasi rangkaian dan pengawatan adalah : 1. Peralatan a) Sebuah alat pembuat lubang ( Hole Puncher ) b) Obeng yang sesuai ukurannya c) Tang Kombinasi d) Tang Pemotong e) Pengupas Kabel f) Tangga bentuk A 46
g) Alat crimping kabel h) Multimeter 2. Material a) Kabel Schoen ( cable lugs ) U b) Kabel jaringan LON standard untuk DSLC c) Kabel kontrol ukuran 0.75 mm2 secukupnya, warna abu-abu d) Label kabel ( cable tags ) e) Sebuah relay 24 VDC, 2 CO ( change over ) kontak dengan dudukannya. f) Pengikat kabel ( cable ties ) 1 bungkus ukuran besar ( 100 buah ) dan sebungkus ukuran kecil ( 50 buah ) g) Terminal blok dan Din Rail menggunakan sisa yang terpasang. h) Gambar yang sudah di modifikasi 4.1.2 Implementasi Modifikasi Pemrograman PLC Setelah memahami keseluruhan pemrograman, diambil kesimpulan hanya akan menghilangkan timer 5 detik dalam program dan meghilangkan perintah untuk membuka breaker 52-M ketika ada listrik padam dan kontrol generator mendeteksi adanya dead bus ( tidak ada tegangan) yang selanjutnya akan memerintahkan Aux. Generator untuk beroperasi dan menutup 52-G generator breaker ketika tegangan dan frekwensi telah telah tercapai. Pemrograman dan semua perubahan ini terdapat di dalam main routine dan pada rung seperti pada lampiran D: Perlu diingat untuk melakukan perubahan dengan benar perlu dilakukan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Siapkan komputer yang berisi program RSLogix 5000 dan RSLinx. 2. Siapkan kabel komunikasi RS232 straigh - through dari Allen Bradley 3. Pastikan PLC sudah menyala dan LED semuanya berwarna hijau kekuningan. 4. Pasang kabel RS232 ke Laptop dan PLC 5. Jalankan RSLinx dan lakukan konfigurasi alat komunikasi sesuai dengan pilihan dalam program, pilih RS232 dan COM1 atau pilih AB/DF1. 47
6. Jalankan RSLogix 5000 dan pada menu pilh RSWho dan akan otomatis menunjukkan komunikasi yang sedang aktif, lalu sorot pilihan itu sehingga tombol Go Online, Upload dan Download berubah menjadi warna hitam ( enable ). 7. Tekan tombol Upload untuk menyimpan program PLC terkahir dalam Laptop sebagai back up bila program baru tidak bisa beroperasi normal. 8. Buka program baru yang sudah dimodifikasi dan lakukan download, tetapi sebelumnya saklar yang ada di CPU PLC harus diubah ke posisi Program. Walaupun sebenarnya kita bisa melakukan perubahan secara online dengan posisi CPU REM, namun posisi ini hanya akan merubah RAM saja sehingga bila baterai dan listrik padam maka PLC akan secara otomatis mengunduh program dari EEPROM. 9. Kembalikan saklar CPU PLC pada posisi RUN dan perhatikan LED pada CPU harus berwarna hijau kekuningan. 10. Periksa program yang baru dan lakukan percobaan atau simulasi untuk memastikan input dan program baru bekerja secara normal. 4.1.3 Implementasi Perubahan Parameter DSLC. Dalam perubahan ini diperlukan alat HHP ( Hand Held Programming ) dari Woodward, HHP ini menggunakan RS 232 sebagai kabel komunikasi dan program didalamnya tidak bisa diubah, HHP ini hanya bisa digunakan untuk DSLC Woodward dan sangat mudah digunakan dalam mengubah atau melihat parameter yang ada didalam. Petunjuk secara singkat bagaimana cara menggunakan HHP ini agar bisa digunakan untuk mengubah atau melihat parameter dalam DSLC bisa dilihat pada gambar 4.1. 48
Gambar 4.1 Hand Held Programming DSLC dan Menu Menu 1 6 merupakan menu yang dapat diubah set point, khusus untuk menu 5 konfigurasi atau menu 6 kalibrasi hanya bisa dilakukan ketika configuration key atau calibration key bernilai 49. sedangkan menu 7 0 merupakan menu status atau nilai actual dari parameter tersebut. Parameter yang diubah dalam DSLC dapat dilihat pada tabel xxx. Pada tabel tersebut sengaja hanya ditampilkan menu 1,2,4 dan 5, karena hanya menu tersebut yang diubah dalam modifikasi ini. Sedangkan menu 6 kalibrasi harus dilakukan ketika generator beroperasi. Menu-menu yang lain tidak ditampilkan pada tabel ini, tetapi menu-menu tersebut akan sangat berguna ketika melakukan percobaan parameter pada generator untuk memastikan bahwa status,parameter atau nilai yang ditamplikan oleh DSLC sudah benar karena akan berpengaruh pada kemampuan DSLC 49
mengontrol generator dengan baik. Tabel 4.1 DSLC Parameter 50
4.1.4 Implementasi Modifikasi Automatic Voltage Regulator Berdasarkan hasil temuan pada setelan hard wired dan tuning pada AVR, diperlukan perubahan-perubahan sebagai berikut ( lihat gambar 4.2 ): 1. Jumper pada terminal 27 dan 30 tidak dipasang pada Standby Generator, sehingga AVR melihat bahwa frekwensi sistem adalah 60 Hz. Walaupun sebenarnya generator beroperasi dengan kecepatan 1500 RPM atau 50 Hz, memang kecepatan generator tidak akan berubah walaupun jumper ini tidak terpasang tapi akan mempengaruhi dasar perhitungan dari AVR pada fluks 51
limiter V/Hz atau 2V/Hz. Sedangkan pada Aux. generator terminal 27 dan 30 sudah terpasang. 2. Pada Standby Generator terminal 29 dan 30 di jumper sedangkan pada Aux. generator tidak di jumper. Diputuskan untuk mengganti keduanya dengan fluks limiter sebesar V/Hz, artinya memasang jumper pada terminal 29 dan 30. 3. Under Frequency, STAB dan Volts di setel saat unit beroperasi. Namun sebagai langkah awal pastikan bahwa volts diputar paling kekiri berlawana arah jarum jam agar ketika unit dijalankan tidak ada tegangan lebih sedangkan STAB diputar setengah posisi dan selanjutnya disetel sambil diperhatikan kestabilan sistem. STAB semakin kekanan maka respons AVR terhadap perubahan beban akan sangat lambat sehingga akan berpengaruh juga pada VAR yang dihasilkan oleh generator tersebut, tetapi bila terlalu cepat generator bisa tidak stabil. 4. Droop adjust, ketika diputar maksimal kekanan akan memberikan droop 6% ketika generator diberi beban 100% dengan PF( power factor ) 0.8 lagging. Dan akan memberikan droop1% pada beban 100% dengan PF 1. Gambar 4.2 AVR dan setelan pengawatan 52
4.2 Percobaan dan Pengambilan Data Setelah semua temuan dan modifikasi perlu dilakukan percobaan untuk memastikan bahwa operasi kedua pembankgkit listrik sesuai yang diharapkan, untuk itu perlu dibuat prosedur percobaan sehingga bisa dilakukan tanpa harus mengganggu system secara keseluruhan dan hasil dari percobaan perlu di catat sebagai data dikemudian hari. 4.2.1 Prosedur Percobaan Prosedur ini harus sesuai dengan PTW ( permit to work ) untuk memastikan pekerjaan dilakukan dengan aman, dan percobaan ini akan dilakukan secara berurutan dan dimulai dengan STB generator dengan power system kemudian Aux. generator dengan power system dan akhirnya antara STB generator dan Aux. generator dengan kondisi Isochronous Load Share ( ILS ) : Tabel 4.2 Prosedur percobaan kontrol hasil modifikasi dengan moda droop dan baseload NO Langkah-langkah percobaan Hasil dan Keterangan 1 Lakukan pertemuan sebelum dimulai pekerjaan untuk memastikan semua personel mengetahui lingkup pekerjaan dan mengetahui langkah-langkah untuk menghadapi kondisi bahaya. ( Pre Job Safety Meeting ). 2 Komunikasi dengan bagian departemen lain bahwa percobaan parallel STB generator dan Aux. Generator akan dilakukan 3 Kondisikan generator pada posisi Manual dan jalankan generator tanpa beban. Periksa semua parameter dan pastikan semua masih dalam 53
kondisi normal. 4 Putar saklar +Egov pada posisi Base load dan lakukan sinkronisasi dengan sistem. 5 Monitor parameter generator ( VAR, Watt dan Tegangan, arus ), ketika generator parallel dengan sistem bila fasa PT ( potential transformer ) benar dan polaritas CT ( Current Transformer ) dan % droop sesuai maka tidak akan perubahan drastis dari daya reaktif maupun daya nyata. 6 Monitor generator beberapa saat untuk melihat kestabilan sistem lalu naikkan beban sampai 100% 7 Putar saklar Load/Unload pada posisi unload dan perhatikan bahwa beban pada generator akan turun dan breaker utama akan membuka pada beban 200 Kw sesuai dengan setelan pada DSLC. Generator VAR berubah secara drastis setelah beberapa saat, kemudian dilakukan penyesuaian pada persen droop di AVR dan diulang percobaannya hasilnya tidak ada perubahan VAR secara drastis. Dan persen droop di setel pada 4% droop Generator langsung mengambil beban 400 KW sesuai setelan dalan DSLC ( base load 400 KW ). Dan tegangan dan frekwensi jaringan listrik juga stabil, ketika generator ambil beban sampai 100% ( 1.5 MW ) Bebean generator turun sesuai dengan yang diharapkan 54
8 Lepas koneksi kabel kontrol antara DSLC dengan ECU ( Engine Control Unit ) dan jalankan generator tanpa beban. Generator harus beroperasi pada putaran 1500 RPM dan tegangan 10.5 KV. 9 Sambung kembali kabel kontrol antara DSLC dan ECU lalu jalankan generator tanpa beban dan sinkronisasi dengan jaringan listrik dengan saklar +EGOV pada posisi Droop. Ketika generator parallel dengan sistem tidak akan Tegangan generator 0 KV dan putaran mesin cuma 1000 RPM. Ini menjelaskan kenapa ketika generator diubah pada droop, menyebabakn generator trip karena reverse power aktiv dan membuka breaker pada awal sebelum modifikasi dan tegangan generator tidak akan muncul karena kecepatan putar dari generator kurang dari 90% putaran normal (1350 ) tidak akan ada eksitasi pada generator. Setelah itu dilakukan diskusi dengan Cater Pillar vendor untuk menyetel ECU, dan dilakuka percobaan yang sama dan generator dapat berputar pada 1500 RPM dan tegangan 10.5 KV Generator parallel dengan sistem dan beban pada generator 0 Kw. 55
beban yang diambil oleh generator. 10 Naikkan beban secara manual sampai 100% dan monitor parameter ( VAR, Watt, F, V dan A ). Bila tidak ada masalah maka lanjutkan dengan percobaan pada Aux. generator Generator beroperasi stabil dan jaringan listrik juga stabil. Pecobaan yang dilakukan pada Aux. generator juga menghasilkan kesimpulan yang sama seperti pada STB generator, langkah 1 sampai 10 pada percobaan STB generator menghasilkan hasil percobaan yang serupa. Hal ini bisa dimengerti karena kedua mesin identik dan setelan kontrol sama. Setelah berhasil dilakukan sinkronisasi dan parallel dengan sistem pada moda operasi base load dan droop maka selanjutnya dilakukan percobaan dengan moda Isoch dan Isoch Load Share dan ini memerlukan pemisahan dengan jaringan listrik karena bila ada lebih dari satu generator yang beroperasi isoch maka generator yang satu akan mengambil seluruh beban generator yang lain. Tabel 4.3 adalah langkah-langkah percobaan kedua generator dengan moda ILS ( Isochronous Load Share ). Tabel 4.3 Prosedur percobaan kontrol hasil modifikasi dengan moda Isoch dan Isochronous Load Share No Langkah-Langkah Percobaan Keterangan 1 Posisikan +EGOV di posisi Baseload dan jalankan STB generator. Monitor parameter 2 Sinkronisasikan dengan jaringan dan ambil beban sebesar 50% dari total beban di breaker utama 52-M. Monitor parameter 3 Posisikan +EGOV di posisi baseload dan PF diposisikan sama dengan breaker 52-M. Monitor parameter 4 Naikkan beban pada Auxiliary Generator sampai beban di 52-M menjadi 0, lalu buka 56
breaker 52-M 5 Ketika breaker 52-M dibuka, pastikan Auxliary Generator telah berubah moda menjadi Isoch dengan melihat display pada DSLC dan mengubah-ubah beban pada STB generator dan Auxiliary generator harus mempertahankan frekwensi ( artinya Auxiliary generator bebannya akan naik jika beban STB generator dikurangi dan sebaliknya ) 6 Putar saklar +EGOV pada STB generator ke posisi Isoch dan monitor parameter. Pada kondisi ini kedua generator beroperasi pada Isoch Load Share 7 Putar saklar +EGOV ke posisi base load atau droop dan ubah beban lebih kecil atau lebih besar dari Auxiliary generator. Lalu kembalikan ke posisi Isoch. Monitor parameter, generator seharusnya akan kembali membagi beban menjadi 50%. 8 Bila langkah 7 berhasil, naikkan beban dengan menjalankan motor ( ESP = Electric Submersible Pump ) satu persatu sampai beban mencapai kurang lebih 90% dari kapasitas kedua generator. 4.2.2 Data Hasil Percobaan Data ini diambil dengan melihat parameter pada kontrol panel dan juga setelah berhasil melakukan operasi parallel selama 4 jam dengan moda ILS, akhirnya diputuskan menggunakan kedua generator ini untuk menyuplai 12 ESP selama 10 hari ketika pekerjaan commissioning pada generator utama dilakukan. Data-data berikut ini diambil setelah generator stabil selama kurang lebih 57
satu detik, karena sebelum satu detik STB generator mempunyai respons lebih cepat daripada Auxiliary generator walaupun tidak signifikan. Data-data lebih akurat dengan alat power analisis tidak dilakukan, karena tujuannya Cuma membuktikan bahwa generator dapat dioperasikan dengan penambahan ESP tapi tetap stabil dan tidak menyebabkan generator mati. 58
Grafik 4.1 Data dan grafik pada STB generator 59
Grafik 4.2 Data dan grafik beban Auxiliary Generator 60
Grafik 4.3 Data dan grafik dalam kapabilitas diagram Data dari percobaan yang sama dan di plot di dalam diagram kapabilitas untuk memastikan generator masih beroperasi didalam kapabilitas diagram. 61
Grafik 4.4 Data dan grafik percobaan STB generator selama 4 jam 62
Grafik 4.5 Data dan grafik percobaan Auxiliary generator selama 4 jam 63
Grafik 4.6 Data dan grafik percobaan Auxiliary generator selama 11 hari 64
Grafik 4.7 Data dan grafik percobaan Auxiliary generator selama 11 hari 65
Tabel 4.4 Kapabilitas pengoperasian kedua generator setelah modifikasi 66