STUDY ANALISA STABILITAS TRANSIENT SETELAH LOAD SHEDDING PADA POWER PLANT 1 DI JOINT OPERATING BODY PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA (JOB P-PEJ), TUBAN

(1)

i STUDY ANALISA STABILITAS TRANSIENT SETELAH LOAD SHEDDING PADA POWER PLANT 1 DI JOINT OPERATING BODY

PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA (JOB P-PEJ), TUBAN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi

Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Di susun Oleh : ALIEFATIN AGUSTINA

201210130311132

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

(2)

ii LEMBAR PERSETUJUAN

1. LEMBAR PERSETUJUAN

STUDY ANALISA STABILITAS TRANSIENT SETELAH LOAD SHEDDING PADA POWER PLANT 1 DI JOINT OPERATING BODY

PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA (JOB P-PEJ), TUBAN

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh: ALIEFATIN AGUSTINA

201210130311132

Diperiksa dan disetujui oleh:

Pembimbing I Pembimbing II

Ir. Nur Alif Mardiyah, MT. NIDN: 0718036502

(3)

iii

LEMBAR PENGESAHAN

STUDY ANALISA STABILITAS TRANSIENT SETELAH LOAD SHEDDING PADA POWER PLANT 1 DI JOINT OPERATING BODY

PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA (JOB P-PEJ), TUBAN

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh ALIEFATIN AGUSTINA

201210130311132

Tanggal Ujian : 26 Juli 2016 Periode Wisuda : Agustus 2016 Disetujui Oleh :

1. _{Ir. Nur Alif Mardiyah, MT.} NIDN: 0718036502

(Pembimbing I)

2. Ilham Pakaya, ST.

NIDN: 0717018801 (Pembimbing II)

3. Ir. Nurhadi, MT

NIDN: 0731126202 (Penguji I)

4. Machmud Effendy, ST., M.Eng.

NIDN: 0715067402 (Penguji II)

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Elektro

(4)

iv

LEMBAR PENYATAAN

2. LEMBAR PENYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini:

NAMA : ALIEFATIN AGUSTINA

Tempat/Tgl Lahir : Bojonegoro, 23 Agustus 1993

NIM : 201210130311132

FAK./JUR. :TEKNIK/ELEKTRO

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul STUDY ANALISA STABILITAS TRANSIENT SETELAH LOAD SHEDDING PADA POWER PLANT 1 DI JOINT OPERATING BODY PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA (JOB P-PEJ), TUBAN

beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.

Malang, 04 Agustus 2016 Yang Membuat Pernyataan

Aliefatin Agustina

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I

Ir. Nur Alif Mardiyah, MT.

Dosen Pembimbing II

(5)

v

ABSTRAK

3. ABSTRAK

Kestabilan sistem merupakan hal yang penting dalam sebuah sistem tenaga listrik, kestabilan tersebut meliputi bagaimana suatu sistem dapat melayani beban secara stabil dengan tegangannya, serta memenuhi standart yang berlaku. Pada tugas akhir ini akan dibahas tentang bagaimana kondisi suatu sistem tenaga kembali stabil setelah terjadi pelepasan beban. Studi kasus untuk tugas akhir ini adalah pelepasan beban di Power Plant 1 di JOB P-PEJ. Dimana di JOB ada beberapa tahap pelepasan beban yang dilakukan. Pada simulasi dalam kasus di Power Plant 1 akan terjadi shut down pada generator yang mensupplay sistem kelistrikan meliputi TEG1, TEG2, TEG3, TEG4 dan DOG yang akan di ikuti dengan lepasnya beban-beban. Hal ini dilakukan agar kestabilan sistem tenaga tetap terjaga.

(6)

vi ABSTRACK

4. ABSTRACK

The stability of the system is important in an electric power system, the stability of the covering how a system can serve the load stably with voltage, and meet the standards that apply. In this final project will be discussed about how state power system is stable again after the load shedding. The case study for this thesis is load shedding in Power Plant 1 in JOB P - PEJ. Where there are several stages in JOB load shedding is done. In the simulation in the case at power plant 1 will occur shut down the generator supplying the electrical system includes TEG 1, TEG2, TEG3, TEG4 and DOG which will be followed by the release of loads. This is done so that the stability of the power system is maintained.

(7)

vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

5.

LEMBAR PERSEMBAHAN

Rasa syukur kepada Allah SWT yang memberikan rahmat−Nya, nikmat−Nya, dan hidayah−Nya dan Rasulullah SAW yang memberikan petunjuk ke jalan terang dan benar sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Kupersembahkan skripsi ini untuk:

Banyak pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini. pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang mendalam kepada:

1. Kedua orang tuaku yang tercinta atas doa restu dan perjuangan keras kedua nya dalam segala hal sehingga dapat menghantarkan penulis menyelesaikan kuliah ini. Terima kasih banyak Bapak, Mamak.

2. Kedua orang adikku yang tercinta atas semangat dalam segala hal sehingga dapat menghantarkan penulis semakin berjuang untuk lulus. Terima kasih banyak Sholik dan Dek Atip.

3. Ir. Nur Hadi, MT selaku dosen wali atas kebaikan dan kemurahan hati dan memberikan motivasi.

4. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku dosen pembimbing I dan Ketua Jurusan Teknik Elektro atas saran, masukan, dan waktu yang diberikan hingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

5. Ilham Pakaya ST. selaku pembimbing II atas saran, masukan dan waktu yang diberikan hingga akhirnya tugas akhir ini dapat terselesaikan sebagaimana mestinya.

6. Para Bapak dan Ibu Dosen jurusan Teknik Elektro atas waktu dan perhatian, motivasi dan masukan nya yang sangat berharga.

7. Para teman-teman elektro dari berbagai angkatan. Terima kasih atas support perhatian dan kerjasamanya selama ini. Berkat kalian juga akhirnya tugas akhir ini dapat terselesaikan.

(8)

viii 9. Terima kasih keluarga besar JOB P-PEJ terutama untuk pembimbing

lapangan saya di electric section.

10. Untuk Engga, Tiwi, Rivi, Yanti, Arip, Juki, Dian, Bian, Endik, Mondo, Mul, Sau, Mbak Indah, Nana, Dea, Sasy, Sara, Silmi, Rizki, Devi, Lia, Mas Dea dan Mas Sadam yang selama ini telah memberikan dukungan semangat. 11. Untuk Ailin Rohmatul F. terima kasih saudaraku untuk motivasi dan

dukungan yang selalu membawaku lebih semangat untuk skripsi ini.

12. Teman-teman di elektro C yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Terima kasih atas kebersamaannya selama ini.

Kepada Bapak dan Mamak, Bapak/Ibu dosen serta teman-teman sekalian, terima kasih atas semuanya. Berkat kalian semua tugas akhir ini akhirnya dapat terselesaikan. Semoga segala kebaikan dibalas dengan pahala disisi Allah SWT. Amin

Akhirnya, kesempurnaan tetap hanya milik Allah. Inilah karya terbaik yang dapat penulis persembahkan. Untuk segala ketidak sempurnaan dan kekurangan penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak agar dapat menjadi lebih baik dimasa-masa mendatang. Semoga karya ini dapat bermanfaat bagi banyak orang, khususnya masyararakat desa Bukit Makmur. Semoga dapat dengan segera menikmati listrik untuk kehidupan yang lebih baik. Amin.

Malang, 04 Agustus 2016

(9)

ix

KATA PENGANTAR

6. KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :

STUDY ANALISA STABILITAS TRANSIENT SETELAH LOAD SHEDDING PADA POWER PLANT 1 DI JOINT OPERATING BODY

PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA (JOB P-PEJ), TUBAN Pembuatan Proyek Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang. Selain itu penulis berharap agar proyek akhir ini dapat menambah literature dan dapat memberikan manfaat bagi semuanya.

Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.

Malang, 04 Agustus 2016

(10)

x DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ... i

LEMBAR PERSETUJUAN ... iii

LEMBAR PENGESAHAN ... iv

SURAT PERNYATAAN KEASLIAN ... v

ABSTRAKSI ... vi

LEMBAR PERSEMBAHAN ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xvi

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan ... 2

1.4 Batasan Masalah... 3

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Sistem Pembangkit listrik ... 4

2.2 Pelepasan Beban (Load Shedding) ... 4

2.2.1Pengertian Load Shedding ... 4

2.2.2 Beban – BebanPenting ... 5

2.2.2.1 Beban – beban yang kurangpenting ... 5

2.2.2.2 Beban – bebanpenting ... 5

2.2.3 MasalahPokok Load Shedding ... 6

2.3 Kestabilan Transien ... 6

2.3.1 Definisi Kestabilan ... 6

(11)

xi

2.3.3 Stabilitas Transient ... 8

2.4 Rotor Angle ... 11

2.5 Mechanical Power dan Electrical Power (kW) ... 11

2.6 Penyebab Transien ... 12

2.6.1 Faktor Manusia dan Alam ... 13

2.6.2KestabilanInternal ... 13

2.6.3 Short-circuit (hubungan pendek) ... 13

2.6.4 KelebihanTegangan(over voltage)... 14

2.6.5 Overload (kelebihanbeban) ... 14

2.6.6 Power Back (reverse power) ... 14

2.6.7 Loss of Excitation(hilangnya eksitasi) ... 14

2.7 Dampak Transient PadaSistem Tenaga Listrik ... 14

2.8 Respon Transien dan pencegahan ... 15

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 TinjauanUmumSistemKelistrikan JOB P-PEJ, Tuban ... .16

3.2 SkemaPelepasanbeban (Load shedding) ... 20

3.3 Diagram AlurPenelitian ... 23

3.4 Flowchart ... 24

3.5 Pembuatan Program Simulasi ... 25

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 PemodelanSistemKelistrikan Joint Operating Body Pertamina-PetroChina East Java (JOB P-PEJ), Tuban. ... 46

4.2 HasilSimulasi ... 48

4.2.1 HasilSimulasiLoad sheddingTahap 1 (TS1) ... 48

4.2.2HasilSimulasiLoad sheddingTahap 2 (TS2) ... 54

(12)

xii

5.1 Kesimpulan ... 88

5.2 Saran ... 88

DAFTAR PUSTAKA ... 89

(13)

xiii DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem Pembangkit Listrik ... 4

Gambar 2.2 Klasifikasi Stabilitas Sistem Tenaga listrik ... 8

Gambar 2.3 Sudut Rotor dengan gangguan ... 9

Gambar 2.4 Kriteria Luas Sama ... 10

Gambar 2.5. Hubungan rotor dengan poros torsi ... 11

Gambar 3.1 Water Storage ... 19

Gambar 3.2 Compressor ... 20

Gambar 3.3 Cerobong Oxidizer ... 20

Gambar 3.4 Diagram Alur Penelitian ... 23

Gambar 3.5 Flowchart ... 24

Gambar 3.6 Saturn Turbin Generator ... 25

Gambar 3.7 Black Start Generator ... 27

Gambar 3.8 Single line diagram power plant 1 ... 29

Gambar 3.9 Action list kondisi N ... 31

Gambar 3.10 Action list kondisi N1 ... 32

Gambar 3.11 Action list kondisi N2 ... 34

Gambar 3.12 Action list kondisi TS1 ... 35

Gambar 3.18 Action list kondisi Black Out ... 44

Gambar 4.1 Generator Absolute Power Angle pada Study Case TS1 ... 49

Gambar 4.2 Generator Exciter Current pada Study Case TS1 ... 49

Gambar 4.3 Generator Reactive Power pada Study Case TS1 ... 50

Gambar 4.4 Generator Exciter Voltage pada Study Case TS1 ... 50

Gambar 4.5 Generator Electrical Power pada Study Case TS1 ... 51

(14)

xiv

Gambar 4.7 Generator Speed pada Study Case TS1 ... 52

Gambar 4.8 Generator Relative Power Angle pada Study Case TS1 ... 52

Gambar 4.9 Generator Terminal Current pada Study Case TS1 ... 53

Gambar 4.10 Bus Frequency pada Study Case TS1 ... 53

Gambar 4.11 Bus Voltage pada Study Case TS1 ... 54

Gambar 4.14 Generator Reactive Power pada Study Case TS2... 56

Gambar 4.15 Generator Exciter Voltage pada Study Case TS2... 56

Gambar 4.17 Generator Mechanical Power pada Study Case TS2 ... 57

Gambar 4.19 Generator Relative Power Angle pada Study Case TS2 .... 58

(15)

xv

(16)

xvi DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Data Generator pada Power Plant JOB P-PEJ, Tuban ... .16

Tabel 3.2 Data Generator pada Power Plant 1 JOB P-PEJ, Tuban. ... 17

Tabel 3.3 Data Motor Power Plant 1 JOB P-PEJ, Tuban. ... 17

Tabel 3.4 Skenario Pelepasan Beban pada Power Plant 1 di JOB P-PEJ, Tuban. ... 22

Tabel 3.5 Deskripsi Sistem Study Case N ... 30

Tabel 3.6 Deskripsi Sistem Study Case N1 ... 31

Tabel 3.7 Deskripsi Sistem Study Case N2 ... 33

Tabel 3.8 Deskripsi Sistem Study Case TS1 ... 34

Tabel 4.1 Penjelasan Kasus Stabilitas Transien ... 47

(17)

xvii

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kundur, Prabha, dkk,Definition and Classification of Power System Stability, IEEE Transactions on Power System, Vol. 19,

[2]https://electricdot.wordpress.com/2011/10/30/load-shedding-pelepasan-beban/ [3] Waluyo,Triwahyu Rubianto, Syahrial, 2013.“Studi Load shedding Pada

Sistem Kelistrikan Pengeboran Minyak Lepas Pantai”. Elektro Institut Teknologi Nasional Bandung.

[4] ANSI/IEEE C37.106-2003, “IEEE Guide for Abnormal Frequency Protection for Power Generating Plants”.

[5] Steven,W.D.Jr, “Power System Analysis”.McGraw-Hill, Inc, 1994.

[6] IEEE std 141-1993, IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants. The Institute of electrical and electronics engineers, Inc.1993.

[7] Drs. Yon Rijono. Dasar Teknik Tenaga Listrik, Edisi Revisi, Yogyakarta, Andi, 1997.

[8] 2004 Stevenson Jr, William D. 1996. Analisa Sistem Tenaga Listrik Edisi Ke Empat

(18)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Joint Operating Body Pertamina

–

PetroChina East Java (JOB

P-PEJ)

adalah perusahaan yang berkecimpung dalam dunia perminjyakan di

Indonesia. Perusahaan ini terletak di Jl. Lingkar Pertamina, desa Rahayu

kecamatan Soko yang terdapat di kabupaten Tuban. Di JOB P-PEJ terdapat

Central Processing Area

(CPA) yang dayanya disupplay dari

Power Plant

1,

jadi sangatlah penting bagi perusahaan tersebut untuk menjaga kestabilitan

sistem tenaganya, agar tidak mempengaruhi proses produksi di CPA. JOB

P-PEJ sendiri mempunyai 2

Power Plant

, dimana

Power Plant

1 terdiri dari 4

buah

turbine engine

dan 1 diesel Onan, sedangkan

Power Plant

2 terdiri atas

4 buah

gas engine

dan 2 buah turbin

centour

(rental). Dan pada

Power Plant

1 di terapkan perencanaan load shedding apabila ada salah satu generatornya

yang mengalami

shut down

.

Sistem tenaga listrik yang baik adalah sistem tenaga yang dapat

melayani beban secara kontinyu, tegangan dan frekuensi yang konstan,

fluktuasi tegangan dan frekuensi yang terjadi harus berada pada batas

toleransi yang diizinkan agar peralatan listrik konsumen dapat bekerja

dengan baik dan aman. Perubahan beban yang bervariasi berdampak

pada kestabilan sistem. Jika daya mekanik pada poros penggerak awal

tidak dengan segera menyesuaikan dengan besarnya daya elektrik pada

beban listrik maka frekuensi dan tegangan akan bergeser dari posisi

normal. Perubahan yang signifikan dapat menyebabkan sistem keluar

dari batas stabil. Oleh karena itu perubahan beban harus diikuti

perubahan daya penggerak generator. Hal ini dimaksudkan agar terjadi

keseimbangan antara daya beban dan daya suplai. Sehingga frekuensi dan

(19)

2

Stabilitas transient adalah kemampuan dari suatu sistem tenaga untuk

mempertahankan keadaan sinkronisasi setelah mengalami gangguan besar

yang bersifat mendadak dengan asumsi bahwa pengatur tegangan otomatis

atau

automatic voltage regulator

(AVR) belum bekerja. Pelepasan beban

(

load shedding

) dapat menyebabkan adanya penurunan frekuensi sistem yang

dratis, tetapi apabila tidak dilakukan

load shedding

secara manual maupun

otomatis akan menyebabkan

black out

pada pembangkit.

Load shedding

merupakan metode pengurangan beban, yang bisa dilakukan secara manual

dan otomatis. Pada suatu sistem tenaga listrik terdapat berbagai macam

beban. Beban tersebut dapat berupa motor

–

motor induksi yang dimanfaatkan

di lingkungan industri.

1.2

Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas dapat dirumuskan masalah sebagai

berikut :

1.

Bagaimana memodelkan sistem untuk menganalisa stabilitas transient

setelah terjadi pelepasan beban di Power Plant 1 JOB P-PEJ?

2.

Bagaimana mendapatkan waktu pemulihan agar kehandalan sistem di

dapatkan pada Power Plant 1 JOB P-PEJ setelah terjadi

load shedding

?

3.

Bagaimana stabilitas sistem kelistrikan setelah perubahan sistem?

1.3

Tujuan

Tujuan dari stabilitas transien ini meliputi :

1.

Mendapatkan pemodelan sistem dan menganalisa tentang stabilitas

transien setelah dilakukan

load shedding

pada

Power Plant

1 di JOB

P-PEJ.

2.

Mendapatkan waktu pemulihan agar kehandalan sistem pada

power plant

1 tetap optimal.

3.

Untuk menyelidiki stabilitas sistem kelistrikan setelah perubahan sistem

(20)

3

1.4

Batasan Masalah

Agar pembahasan dalam penelitian yang di lakukan lebih fokus maka

diberikan batasan masalah sebagai berikut :

1.

Load Shedding

diberlakukan pada Power Plant 1 di JOB P-PEJ.

2.

Frekuensi nominal sistem tenaga listik yang menjadi obyek penelitian

adalah 60 Hz.

3.

Pelepasan beban di lakukan pada saat salah satu generator

shut down

dan

akan semakin banyak beban yang di lepas apabila generator yang shut

down bertambah.

4.

Pemodelan

single line diagram

tersebut di simulasikan dengan

menggunakan ETAP 12.6.0.

1.5

Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada tugas akhir

“Stud

y Analisisa Stabilitas

Transient Setelah

Load Shedding

di

Joint Operating Body

Pertamina-PetroChina, Tuban

” adalah

sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Pada Bab I ini akan menguraikan secara garis besar terhadap

permasalahan yang terdiri dari: latar belakang, rumusan masalah, batasan

masalah, tujuan, metodelogi penulisan, sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Tinjauan Pustaka mengacu pada buku dan jurnal ilmiah nasional maupun

internasional.

BAB III METODE PENELITIAN

Pada bab III, Perancangan memuat ringkasan dan pokok pembahasan

pada laporan studi kelayakan yang ada dan pengamatan penulis

dilapangan yang dimaksudkan sebagai garis besar dan alur pembahasan

agar pembahasan yang dilakukan tidak keluar dari substansi dan sesuai

(21)

4

BAB IV PEMBAHASAN

Pada bab IV, Menganalisa sistem pada pembangkit JOB P-PEJ setelah

terjadi

load shedding

..

BAB V PENUTUP

Bab V berisikan sebuah

kesimpulan dan saran mengenai hasil “Stud

y

Analisisa Stabilitas Transient Setelah

Load Shedding

di

Joint Operating