adalah salah satu besaran listrik yang merupakan listrik
TRANSCRIPT
Frekuensi adalah salah satu besaran listrik yang merupakan
gelombang sinusoidal dari tegangan atau arus
listrik dalam satu detik dan diukur dengan besaran
Hertz.
Standar Frekuensi dalam batas kisaran operasi normal (50
± 0,2 Hz), kecuali penyimpangan dalam waktu singkatdiperkenankan pada kisaran (50 ± 0,5 Hz)
Menyetimbangkan daya nyata (watt) keluaran pembangkit dengan daya nyata yang dikonsumsi pemanfaat tenaga listrik (beban)
‣ menambah atau mengurangi daya nyata keluaran pembangkit sesuai perubahan konsumsi beban
‣ mengoperasikan unit pembangkit dengan mode primary control.
‣ mengoperasikan unit pembangkit dengan mode secondary control(program LFC = Load Frequency Control atau AGC = Automatic Generation Control).
Pengaturan Frekuensi Sistem
Kesetimbangan beban dan pembangkitan
MW
Pembangkitan
MW
Beban
50
hert
z
Frekuensi sistem (hertz)
menunjukkan
keseimbangan sesaat
antara daya nyata (MW)
yang dibangkitkan dengan
daya nyata (MW) yang
dikonsumsi beban.
Pada saat daya nyata yang
dibangkitkan = daya nyata
yang dikonsumsi beban,
frekuensi = 50 hertz.
MW
Pembangkitan
MW
Beban
50
hertz
Pada saat daya nyata yang
dibangkitkan > daya nyata
yang dikonsumsi beban,
frekuensi > 50 hertz.
Mengurangi daya (MW) yang
dibangkitkan, agar frekuensi
kembali ke 50 hertz.
Kesetimbangan beban dan pembangkitan
50
hertz
MW
PembangkitanMW
Beban
Pada saat daya nyata
yang dibangkitkan < daya
nyata yang dikonsumsi
beban, frekuensi < 50
hertz.
Menambah daya (MW)
yang dibangkitkan, agar
frekuensi kembali ke 50
hertz.
Kesetimbangan beban dan pembangkitan
Pelaksanaan Pengaturan Frekuensi
Kondisi sistem normal
Menambah atau mengurangi MW keluaran pembangkit
Mengatur dari pusat pengatur beban (control centre)
Mengikuti rencana pembebanan pembangkit
Bila frekuensi di luar rentang (50,0 ± 0,2) Hz
Otomatis
Pengaturan primer free governor (pembangkit merespon sendiri
setiap perubahan: kapan/seberapa cepat/seberapa besar ia
harus merespon)
Pengaturan sekunder (LFC atau AGC)
Pelaksanaan Pengaturan Frekuensi
Kondisi gangguan Melakukan pengurangan beban:
- brown out : Pengurangan kualitas tegangan sistem pada rentang normal operasi dalam
rangka mengoptimalkan beban trafo saat menghadapi kondisi SIAGA atau Defisit Sistem dan
tidak terjadi ekskursi tegangan.
- load curtailment : Permintaan dsitribusi ke pelanggannya untuk mengurangi pemakaian
bebannya pada kondisi defisit sistem secara sukarela.
Melakukan manual load shedding : Pelaksanaan pelepasan beban secara manual dalam
rangka mengatasi kondisi defisit sistem, sudah ditetapkan lokasinya secara kesepakatan
bersama antara pusat pengatur beban dengan distribusi dan lokasinya bisa di penyulang
atau trafo.
Otomatis
• automatic load shedding oleh under frequency relay (UFR) atau oleh aplikasi melalui SCADA
Strategi Pengaturan Frekuensi(Skema Load Shedding)
Hz
50,50
50,20
50,00
49,80
49,50
49,00
48,40
48,30
48,00
47,50
Normal operation, 50 + 0,2 Hz
Excursion, + 0,5 Hz, brown-out
Load shedding scheme A & B (394MW & 394MW)
Islanding operation, 48,30 - 48,00 Hz
Load shedding tahap 1 to 7 ( 2756
MW )
Host load of power plant or
generator
49,10Df/dt + 0,6 Hz/s LS T 5,6,7+ 788 (1181 MW)
Df/dt - 1,0 Hz/s LS T 5,6,7+ 788 (1969 MW)
Df/dt + 0,8 Hz/s LS T 5,6,7+ 788 (1575MW)
Strategi Pengaturan Frekuensi
ILUSTRASI
PT. PLN (Persero) P3B
Review
- tanpa load shedding
- dengan load shedding ( tahap 1,2 dan 3)
Frekuensi sistem saat pembangkit (3x600 MW) trip, beban sistem 13.000 MW
Strategi Pengaturan Frekuensi
ILUSTRASI
PT. PLN (Persero) P3B
Review ;
tanpa load shedding
dengan load shedding tahap 1,2 dan 3
Frekuensi sistem saat pembangkit (3x600 MW) trip, beban sistem 10.000 MW
Pengaturan Primer
Perubahan MW keluaran pembangkit sebagai respon terhadap
perubahan frekuensi sistem (respon individu dr pembangkit)
Bersifat individu
Membawa frekuensi ke nilai referensinya (misal 50 Hz)
Pengaturan Primer
Generator akan :
• menambah keluaran MW, ketika merasakan frekuensi sistem rendah;
• mengurangi keluaran MW, ketika merasakan frekuensi sistem tinggi.
Pengaturan primer tanpa perintah dari pusat pengatur.
Respon Generator Terhadap Perubahan Frekuensi
Respon frekuensi yang diberikan generator ditentukan oleh:
▪ Speed Regulation (droop)
▪ Frequency deadband
▪ Ramp rate
Speed regulation atau droop adalah rasio perubahan frekuensi (f) terhadap
perubahan katub (valve/gate) yang dikendalikan governor, atau nilai
persentase perubahan frekuensi terhadap persentase perubahan keluaran
daya nyata (MW) generator
Speed Regulation (Droop)
Prinsip dasar kontrol Speed Droop adalah bagaimana mempertahankan putaran
Generator yang terkoneksi dengan Sistem ( Jaringan ) pada Frekwensi yang
sesuai atau sama dengan Frekwensi Sistem
Besaran speed droop setting ini umumnya untuk masing-masing Governing
Turbin berbeda, Governing Turbin Uap, Turbin Air ataupun Gas Turbin.
Umumnya untuk internal combustion engine seperti Gas Turbin dan Diesel
akan lebih cepat dalam merespon perubahan frekuensi, demikian pula Turbin
Air. Namun untuk sistem external combustion engine, seperti boiler uap,
nuklir dan HRSG mempunyai karakterisktik yang lebih lambat.
Speed Regulation (Droop)
Pengaturan Primer
Governor menerima umpan balik negative berupa kecepatan output dari turbin.Kemudian turbin memberikan respon dengan merubah posisi dari katup untukmemberikan input uap pada turbin uap, sehingga kecepatan turbin dapatdikendalikan.
a. Primer ➔ Pengaturan besaran Speed
Droop yang dimiliki Governoor secara
langsung baik diperbesar atau
diperkecil ➔ perubahan S1 ke S2 pada
gambar. Semakin kecil Speed Droop
yang dimiliki Governoor semakin peka
terhadap perubahan beban dan begitu
sebaliknya semakin besar Speed
Droop semakin malas ( kurang peka )
terhadap perubahan beban.
b. Sekunder ➔ Pengaturan tanpa
mengubah besaran, melainkan hanya
mengembalikan Frekwensi ke 100 %,
biasanya dilakukan oleh Operator
Frekuensi (%)
Beban (%)0 100
104%
100%
Garis speed drop, setelah dilakukan
pengaturan sekunder
S1 Speed Drop, S1 = 4%
S2 Speed Drop S2 > S1
Jenis Pengaturan Speed Regulation (Droop)
Jenis Pengaturan Speed Regulation (Droop)a. sesaat sebelum sinkron, sebuah mesin akan berada
pada a1. Secara perlahan, pada saat beban naik, makaakan bergerak ke b2 dan akhir berada b3.
b. kondisi saat terjadi perubahan frekuensi sebesar fmaka pada kondisi b3 beban mesin akan mengayunmencapai c3 yang disebut ‘overwound speed set point’akibat dari turbin valve yang telah membuka penuh.Kerugian dari kondisi ini adalah pada saat unit dimintamenurunkan beban, operator tidak akan mampumenurunkannya secara cepat untuk mencapai c2a2.Untuk mengatasi kondisi tersebut pembangkit umunyadilengkapi dengan alarm automatic reduction untukmembatasi beban
Speed Regulation (Droop)
Generator dengan Speed Droop 5%
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
47.5 48.0 48.5 49.0 49.5 50.0 50.5 51.0 51.5 52.0 52.5 52.5
Frekuensi (Hz)
Kelu
ara
n G
enera
tor
(MW
)
50 MW
Pada Frekuensi Normal
50 Hz
Speed Regulation (Droop)
Generator dengan Speed Droop 5%
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
47.5 48.0 48.5 49.0 49.5 50.0 50.5 51.0 51.5 52.0 52.5 52.5
Frekuensi (Hz)
Kelu
ara
n G
enera
tor
(MW
)
43 MW
Jika Frekuensi Naik
50,5 Hz
Speed Regulation (Droop)
Generator dengan Speed Droop 5%
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
47.5 48.0 48.5 49.0 49.5 50.0 50.5 51.0 51.5 52.0 52.5 52.5
Frekuensi (Hz)
Kelu
ara
n G
enera
tor
(MW
)
67 MW
Jika Frekuensi Turun
49,0 Hz
Frequency Deadband
Frequency deadband adalah nilai perubahan frekuensi dimana governor mulai
merespon untuk merubah (menambah atau mengurangi) keluaran MW
generator. Frequency deadband tergantung dari rentang Frekuensi yang
diijinkan dimana Turbin Generator dapat beroperasi sesuai dengan
karakteristiknya.
Frequency Deadband
50 50.1 50.2 50.3 50.4 50.549.949.849.749.649.5 Hz
49.95 50.05
Dead Band
Frequency
(Zona A) Zona CZona BZona C Zona B
Frequency Deadband
Efek deadband terhadap respon governor tergantung pada nilai perubahan
frekuensi (f ). Jika nilai perubahan frekuensi lebih kecil dari deadband,
governor tidak merespon.
Turbin Uap yang beroperasi diluar Frequency Deadband akan menyebabkan
terjadinya Resonansi dan Disharmoni Gaya pada sudu tingkat akhir
Rentan Frekuensi Pembangkit
Rentang frekuensi Durasi Penyimpangan
A.48,5 sampai 51,5 Hz Pengoperasian terus-menerus
B.< 48,5 Hz Pemutusan seketika
C.> 51,5 Hz Pemutusan seketika
Ramp Rate
Ramp Rate adalah suatu besaran yang membawa Turbin pada titik Temperatur
Operasi, satuan 0C/Jam dengan berpatokan pada kenaikan First Stage Metal
Turbine Temperature, tujuannya adalah menghindari Thermal Stress pada
Turbin.
Secara umum ramp rate juga dikenal dengan tingkat kecepatan maksimum naik
atau turunnya beban atau laju perubahan keluaran MW generator terhadap
waktu.
Ramp Rate
Ramp rate unit pembangkit sangat dipengaruhi oleh jenis penggerak mula dan
energi primer
➢ PLTU batubara 8 MW/menit➢ PLTGU gas-bumi 20 MW/menit➢ PLTA 20 MW/menit