Nama : Ririn Harwati NRP : Pembimbing : 1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, PhD 2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT.

Nama : Ririn Harwati

NRP : 2206 100 117

Pa ge 1

Pembimbing :

1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc,

PhD

2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT.

Presentasi Sidang Tugas Akhir (Genap 2010)

1.

PENDAHULUAN

2.

TEORI PENUNJANG

3.

METODOLOGI PENELITIAN

4.

SIMULASI DAN ANALISA

Jurusan Teknik Elektro-ITS

1.1

LATAR BELAKANG



Ketidakstabilan

sistem

tenaga

listrik

mengakibatkan

terganggunya

kontinuitas pelayanan daya beban

.



_{Gangguan merupakan salah satu penyebab sistem keluar dari batas}

stabil.

Page 3 Dapat menyebabkan sistem

keluar dari batas stabil Lepas Pemban gkit Hubung singkat Efek Motor starting

1.2

TUJUAN

Analisis Stabilitas Transien Acuan Perancangan skema pelepasan beban Hasil review Studi

Analisa Stabilitas Transien Sistem yang handal dan Stabilitas yang layak Untuk menghindari collapsed pada sistem akibat gangguan

Jurusan Teknik Elektro-ITS

1.3

BATASAN MASALAH



_{Simulasi dan analisis menggunakan}

_software

_{ETAP 4.0.}



_{Analisis sistem tenaga yang dilakukan difokuskan pada analisis}

stabilitas transien dan pelepasan beban.

2.1

STABILITAS SISTEM

Kemampuan

dari

suatu

sistem

tenaga

listrik

untuk

mempertahankan sinkronisasi dalam suatu sistem setelah terjadi

gangguan.

Persamaan yang mengatur gerakan rotor suatu mesin serempak didasarkan

pada prinsip dasar dinamika

J

=

T

_a

=

T

_m

– T

_e

2 2

dt d



_m

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 7

merupakan kemampuan sistem tenaga untuk mencapai kondisi

stabil operasi baru yang dapat diterima setelah sistem

mengalami gangguan besar.

2.2

STABILITAS TRANSIEN

Studi kestabilan transien diperlukan untuk memastikan kemampuan

sistem untuk bisa menahan kondisi transien setelah terjadinya

gangguan besar.

1 Kondisi normal 2 Terjadi gangguan 3 Gangguan Hilang

2.3

HAL – HAL YANG DAPAT MEMPENGARUHI KESTABILAN

Jurusan Teknik Elektro-ITS

2.3.2

Starting Motor



Starting motor induksi merupakan salah satu faktor yang dapat

menimbulkan adanya gangguan pada sistem kelistrikan. Pada saat motor

distart akan terjadi penarikan arus yang sangat besar dan akan terjadi

penurunan tegangan pada sistem tenaga yang menyuplai motor tersebut.



_{Hal ini tentunya akan menyebabkan kinerja peralatan peralatan lain}

dalam sistem tersebut terutama peralatan yang sangat sensitif terhadap

penurunan atau kenaikan tegangan menjadi terganggu.

2.3.3

Penambahan beban secara tiba-tiba



_{Penambahan beban secara tiba tiba dalam jumlah yang besar dapat}

mengakibatkan ketidakseimbangan antara kebutuhan daya dan

suplai beban sehingga dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem

Jurusan Teknik Elektro-ITS

2.4

LOAD SHEDDING

(PELEPASAN BEBAN)

 Page 11 Gangguan Suplai dan kebutuhan beban Tidak seimbang Load Shedding Manual Load Shedding Automatic Load Shedding

Step

Frequency Trip

Point (Hz)

Percent of Load

Shedding (%)

Fixed Time Delay

(Cycles) on Relay

1

59.3

10

6

2

58.9

15

6

3

58.5

_{As required to}

arrest decline

before 58.2 Hz

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 13

GTG 100

PABRIK SATU

PLN UTILITY PABRIK DUA

2

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 15

Mode Operasi Nama Kasus Keterangan Kasus

PLN Dan GTG 100

ON(Sistem Integrasi

ON)

TS Kondisi Operasi Normal

PLN Dan GTG 100

ON(Sistem Integrasi

ON)

GEN OFF GTG 100 Trip

GEN OFF LS 1 GTG 100 Trip, Load Shedding 1 GEN OFF LS 2 GTG 100 Trip, Load Shedding 1, Load Shedding 2 GEN OFF LS 3 GTG 100 Trip, Load Shedding 1, Load Shedding 2, Load Shedding 3

4.1

Studi Kasus

PLN Dan GTG 100 ON(Sistem IntegrasiON) MT START Pelepasan beban, MT START MT START 1 capasitor bank ON , MT START, Cappasitor bank OFF PLN Dan GTG 100 ON(Sistem IntegrasiON)

SHORT CIRUIT Bus 10 Fault

SC 1 Bus 10 Fault, CB Open PLN Dan GTG 100 ON(Sistem IntegrasiON)

PLN OFF Utility Trip

PLN OFF LS 1

Utility Trip, Load Shedding 1

PLN OFFLS 2

Utility Trip, Load Shedding 1, Load Shedding 2

4.2

Simulasi Stabilitas Transien

4.2.1

Mode Operasi TS : Integrasi PLN dan GTG ON : Normal

Range 49.861 Hz s.d. 50.111

Hz

Respon frekuensi GTG 100 saat mode operasi normal

Respon frekuensi Bus saat mode operasi normal

98.73 % pada steady state

Respon tegangan bus saat mode operasi normal

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 17

GTG OFF 33 MW

PLN ON 16 MW

4.2.1

Mode Operasi GEN OFF: Integrasi PLN dan GTG ON : GTG 100 Delete (t = 2 s)

Respon frekuensi Bus saat GTG 100 lepas

f min 99.45 %.

V PS2280 =87.76 % V PM2281A = 88.43 %

V PM2281B = 86.93 %

4.3.3 Mode Operasi GEN OFF LS 1 : Integrasi PLN dan GTG ON : GTG 100 Delete (t = 2 s) Load Shedding 1 (t = 2.2 s)

Tahapan Load Shedding berdasarkan penurunan tegangan

NO _{% Tegangan UVR bekerja} Waktu (cycle) % Load Shedding 1 90 % 10 15 % 2 90 % 20 15 % 3 93 % 30 15 % Nama Kasus

Keterangan Kasus Aksi Waktu (s)

Daya

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 19 V PS2280 = 90.52%. V PM2281A=91.18 %.

V PM2281B = 89.64 %

Respon tegangan bus setelah dilakukan LS 1

GTG OFF 33 MW

PLN ON 16 MW

Respon frekuensi bus setelah dilakukan LS 1 UVR 90 % = 2.01

S

4.3.4 Mode Operasi GEN OFF LS 2 : Integrasi PLN dan GTG ON : GTG 100 Delete (t = 2 s) Load Shedding 1 (t = 2.2 s), Load Shedding 2 (t=2.4 s)

V PS2280 = 92.8 %. V PM2281A= 93.47 %. V PM2281B = 91.91 %. Respon tegangan bus setelah dilakukan LS 1dan LS 2

GEN OFF LS 2 GTG 100Trip, Load Shedding1, Load Shedding2 Gen OFF, CB 02CB17Open CB 02CB06Open CB 02CB07Open CB 02CB09Open CB 02CB12Open CB 02CB15Open CB 02CB16Open CB 03CB30Open CB 03CB27Open 2 2.2 2.4 33 MW 6.181 MW 5.949 MW Nama Kasus

Keterangan Kasus Aksi Wakt

u (s)

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 21 4.3.5 Mode Operasi GEN OFF LS 3 : Integrasi PLN dan GTG ON : GTG 100 Delete (t = 2 s) Load Shedding 1 (t = 2.2 s), Load Shedding 2 (t=2.4 s) Load Shedding 3 (t = 2.6 s).

Respon tegangan bus setelah dilakukan LS 1, LS 2 dan LS 3 V PS2280 = 95.55 %. V PM2281B = 93.98 % GEN OFF LS 3 GTG 100Trip, Load Shedding1, Load Shedding2, Load Shedding3, Gen OFF, CB 02CB17Open CB 02CB06Open CB 02CB07Open CB 02CB09Open CB 02CB12Open CB 02CB15Open CB 02CB16Open CB 03CB30Open CB 03CB27Open CB 03CB29Open CB 03CB26Open CB 03CB36Open UT02A 2 2.2 2.4 2.6 33 MW 6.181 MW 5.949 MW 6.185 MW Nama Kasus

Keterangan Kasus Aksi Wakt

u (s)

4.3.6 Mode Operasi PLN OFF : Integrasi PLN dan GTG 100 ON : PLN Utility Delete

(t= 2 s). Respon frekuensi Bus saat mode operasi PLN OFF

GTG ON 33 MW

Respon tegangan bus saat mode operasi PLN OFF

f Steady-state 92.93

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 23

Skema Load Shedding Tiga Langkah

Step Frequency Trip Point (60 Hz) Frequency Trip Point % Percent of Load Shedding (%) Fixed Time Delay (Cycles) on Relay 1 59.3 98.8 10 6 2 58.9 98.16 15 6 3 58.5 97 As required to arrest decline before 58.2 Hz

94.11 %.

Respon frekuensi bus setelah dilakukan LS 1

PLN OFF LS 1 Utility Trip, Load Shedding1 PLNOFF CB02CB17Open CB02CB06Open CB02CB08Open CB02CB13Open CB02CB15Open 2 2.261 16 MW 4.085 MW Nama Kasus

Keterangan Kasus Aksi Waktu (s)

Daya

4.3.7 Mode Operasi PLN OFF LS 1 : Integrasi PLN dan GTG 100 ON : PLN Utility Delete (t= 2 s), Load Shedding 1 (t = 2.261)

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 25 4.3.8 Mode Operasi PLN OFF LS 1 : Integrasi PLN dan GTG 100 ON : PLN Utility Delete (t= 2 s), Load Shedding 1 (t = 2.261), Load Shedding 2 ( t = 2.522 s).

Respon frekuensi bus setelah dilakukan LS 1 dan LS 2 100.715 %. Atau 50.35 Hz. 98.161 % = 2.522 s. PLN OFF LS 2 Utility Trip, Load Shedding1, Load Shedding 2 PLNOFF CB02CB17Open CB02CB06Open CB02CB08Open CB02CB13Open CB02CB15Open CB03CB29Open CB03CB26Open CB03CB38Open UT02A 2 2.261 2.522 16 MW 4.085 MW 6.056 MW Nama Kasus

Keterangan Kasus Aksi Waktu (s)

4.3.9

Mode Operasi MT

START

: Integrasi PLN dan GTG 100

ON

: LS 1 (t = 0

S), (t = 1 s).

4

. SIMULASI DAN ANALISA

Bus

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 27

4.3.9

Mode Operasi MT

START

: Integrasi PLN dan GTG 100

ON

: LS 1 (t = 0

S), (t = 1 s).

4

. SIMULASI DAN ANALISA

Pelepasan Beban Motor Starting MTSTART Pelepasan beban MT START CB02CB17Open CB02CB06Open CB02CB08Open CB02CB13Open MP221A Accel 0 1 3.105 MW 1350 KW

Nama Kasus Keterangan Kasus Aksi Waktu (s)

Respon tegangan bus saat MT START Respon frekuensi GTG 100 saat MT START

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 29

4.3.10

Mode Operasi MT

START

1 :

Cappasitor bank ON

(t = 0 s), MT

START

(t = 2 s),

Cappasitor bank OFF

(t = 4 s)

MP 221A 1350 KW

Cappasitor Bank

Respon frekuensi GTG 100 saat MT START menggunakan cappasitor bank

Respon tegangan GTG 100 saat MT START menggunakan cappasitor bank

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 31 4.3.11 Mode Operasi SHORTCIRCUIT : Integrasi PLN dan GTG 100 ON :

Shortcircuit (t = 2 s)

MT GB 302

Respon frekuensi GTG 100 saat terjadi hubung singkat

Respon tegangan bus saat terjadi hubung singkat diikuti pelepasan daerah ganguan 4.3.12 Mode Operasi SHORTCIRCUIT : Integrasi PLN dan GTG 100 ON :

Shortcircuit (t = 2 s), CB Open (t = 2.1 s)

49.5 Hz s.d 50.5 Hz

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 33

4.1

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil yang didapatkan dari simulasi dan analisis pada tugas akhir ini, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

• Akibat lepasnya GTG 100 menyebabkan jumlah beban yang ditanggung

pembangkit PLN lebih besar dari kapasitas pembangkit PLN sehingga tegangan bus main station turun mencapai 87.76 % sehingga dibutuhkan tiga tahapan pelepasan beban untuk mengembalikkan tegangan ke dalam batas stabil.

• Pada kondisi Gangguan lepasnyapembangkit PLN menyebabkan frekuensi di bus sistem turun secara signifikan menjadi 92.936 %. Untuk itu dibutuhkan tiga tahapan load shedding untuk mengembalikan frekuensi ke batas stabil.

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 35

[1] Bagian Operasi,“Evaluasi Operasi Tenaga Listrik Sistem Sulawesi Selatan”, PT. PLN (Persero) AP2B Sistem Sulsel, Makassar, 2007

[2] Marsudi, Djiteng,2006,“Operasi Sistem Tenaga Listrik”,Yogyakarta : Graha Ilmu.

[3] Penangsang, Ontoseno.”Kestabilan Sistem Tenaga Listrik” Diktat Kuliah Analisis Sistem Tenaga Listrik 2, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

[4] Dwi, Chandra, “Analisa Stabilitas Transien dan Perancanan Pelepasan Beban di PT Katim Parna Industri Bontang”, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. 2009 [5] Prabha Kundur, 1994,“Power System Stability and Control”, McGraw Hill, Inc.

[6] Hadi Saadat, 1999,“Power System Analysis”, McGraw Hill, Inc.

[7] Mirza, “Peningkatan Kestabilan Tegangan Di Sistem Kelistrikan Jawa Bali Dengan Manajemen Cadangan Daya Reaktif BAB II”, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. 2008

[8] Dimas F.U.P, Patriandari, Ririn H, 2009, “Stabilitas Frekuensi Pada Sistem 500 kV Jawa Bali”, ITS. Surabaya.

[9] Robandi, Imam, 2006, “Desain sistem Tenaga Modern”, Yogyakarta : Andi.

[10] Peraturan Menteri Energi Dan Sumber Daya Mineral Nomor 03 Tahun 2007 tentang Aturan Sistem Tenaga Listrik Jawa Bali

Sekian