4.3. motor starting trip/lepas, dilakukan pelepasan beban...

Procedings Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 9 dari 12

Gambar 4.20. Respon Frekuensi Generator GTG 2015-UA saat

GTG 2015-UB Trip, Dilakukan Load Shedding II

(setting standard ANSI/IEEE C37 106-1987)

Gambar 4.21. Respon Tegangan Synchronous bus generator saat

GTG 2015-UB Trip, Dilakukan Load Shedding II (setting standard

ANSI/IEEE C37 106-1987)

4.2.8 Generator GTG 2015-UB Trip/Lepas,

Dilakukan Pelepasan Beban Tahap III

Untuk kasus GTG 2015-UB trip/lepas ini pun

pelepasan beban tahap III ini hanya dibutuhkan apabila menggunakan setting UFR yang berdasarkan standard

ANSI/IEEE C37 106-1987. Hal ini tidak berlaku

apabila menggunakan setting UFR yang dimiliki

PT.PERTAMINA (Persero) R.U.III karena respon

frekuensi dan tegangan generator (sistem) sudah berada

di kondisi stabil cukup dengan load shedding tahap II.

Gambar 4.22. Respon Frekuensi Generator GTG 2015-UA saat

GTG 2015-UB Trip,Dilakukan Load Shedding III

(setting standard ANSI/IEEE C37 106-1987)

Gambar 4.23. Respon Tegangan Synchronous bus generator saat

GTG 2015-UB Trip, Dilakukan Load Shedding III (setting standard

ANSI/IEEE C37 106-1987)

Perbandingan respon frekuensi dan tegangan

akibat pengaruh perbedaan setting UFR di atas akan

lebih mudah dipahami dengan melihat table berikut:

Tabel 4.4. Respon Frekuensi & Tegangan Pada Kasus GTG 2015-UB

Trip/Lepas Hasil Perbandingan Setting UFR PT.PERTAMINA

(Persero) R.U.III dan Standard ANSI/IEEE C37 106-1987

4.3. Motor Starting

Salah satu jenis gangguan yang dapat

mengganggu stabilitas sistem adalah motor starting.

Besarnya arus yang dibutuhkan pada saat starting

motor, dapat menyebabkan tegangan pada bus motor

turun secara signifikan, hal ini tergantung jenis motor

dan besarnya daya beban motor.

Beban motor dengan kapasitas daya terbesar

yakni motor ZM-2981 dengan daya 1400 kW, yang

digunakan sebagai Long Continuous Mixer dan metode

startingnya Direct On Line (DOL) disulang oleh bus MCC-29 B.

Respon frekuensi menurun setelah terjadi

starting motor ZM-2981 pada t=5 detik. Frekuensi bus

keadaan normal 100% menurun hingga mencapai

kondisi tetapnya (steady-state) pada frekuensi 99.71%

atau 49.855 Hz. Penurunan respon frekuensi ini masih

berada di atas setting UFR tahap I di PT.PERTAMINA

(Persero) R.U.III sehingga kondisi sistem dapat

dikatakan masih dalam keadaan normal tanpa perlu

terjadi skema pelepasan beban (load shedding).

Gambar 4.24. Respon Frekuensi Bus MCC-29B Akibat Pengaruh

Starting Motor ZM-2981 1400 kW

Untuk respon tegangan bus MCC-29B jatuh setelah

terjadi starting motor ZM-2981 pada t=5 detik.

Tegangannya jatuh dari keadaan normal menuju titik

terendah bernilai 90.48% kemudian sedikit menaik hingga akhirnya menuju kondisi steady state dengan


nilai 92.3%. Kondisi tegangan seperti ini masih berada

dalam batas toleransi standar PLN yaitu -10% dan +5%

dari keadaan normal.

Gambar 4.25. Respon Tegangan Bus MCC-29B Akibat Pengaruh

Starting Motor ZM-2981 1400 kW

4.4. Gangguan Hubung Singkat (Short Circuit)

4.4.1. Gangguan Hubung Singkat (Short Circuit)

Tanpa Respon Pembukaan Circuit Breaker

Hubung singkat yang terjadi adalah pada beban

FCCU-A dengan kapasitas daya operasinya sebesar

2.232 MW. Dipilih pada beban ini karena pada

kenyataan di lapangannya memang FCCU-A ini

merupakan beban berkapasitas terbesar yang pernah

mengalami gangguan hubung singkat. Beban FCCU-A

disulang oleh bus SS# 1B/A. Pada kasus ini bus SS#

1B/A diberi gangguan hubung singkat 3 fasa ke tanah.

Akibat gangguan hubung singkat pada bus SS#

1B/A yang menyulang beban FCCU-A mengakibatkan respon frekuensi di synchronous bus sedikit menaik

berada pada level tertinggi sebesar 101.072 % atau

50.536 Hz, kemudian menurun hingga akhirnya berada

pada kondisi tetap (steady state) sebesar 96.041% atau

48.0205 Hz. Melihat kondisi hasil simulasi ini juga

diketahui bahwa ferekuensi synchronous bus

menyentuh batas setting UFR load shedding I yaitu

pada t = 6.041 detik.

Gambar 4.26. Respon Frekuensi Synchronous Bus Akibat Terjadi

Gangguan Hubung Singkat (ShortCircuit) pada Beban FCCU-A

Tanpa Adanya Respon Pembukaan Circuit Breaker

Respon tegangan synchronous bus menurun

berada pada tegangan terendah 71.24% pada t= 5.121 detik. Kondisi tegangan berada antara 70% - 80%

terjadi selama durasi 0.38 detik. Kemudian tegangan

naik menuju kondisi steady state sebesar 98.99%.

Gambar 4.27. Respon Tegangan Synchronous Bus Akibat Terjadi


Tanpa Adanya Respon Pembukaan Circuit Breaker

4.4.2. Gangguan Hubung Singkat (Short Circuit)

Dengan Adanya Respon Pembukaan Circuit

Breaker

Berdasarkan hasil analisa pada sub bab

sebelumnya diketahui bahwa frekuensi sistem menurun

dan menyentuh setting frekuensi UFR load shedding

tahap I pada t = 6.041 detik, namun sebelum skema

load shedding bekerja, terlebih dahulu circuit breaker

410 yang berada terdekat beban FCCU-A disetting

membuka (open) pada t = 5.2 detik atau pada t = 0.2

detik setelah terjadi gangguan. Dengan adanya pengaruh pembukaan CB 410

pada t=5,2 detik atau sekitar t=0,2 detik setelah

gangguan. Respon frekuensi di synchronous bus masih

berfluktuasi. Frekuensi berada pada level tertinggi

sebesar 100.753 % atau 50.3765 Hz, level terendahnya

99.833 % atau 49.9165 Hz hingga akhirnya berada pada

kondisi tetap (steady state) sebesar 100.182% atau

50.091 Hz. Jadi, dengan adanya respon pembukaan CB

pada t = 0.2 detik setelah gangguan saja respon

frekuensi sudah berada pada nilai yang aman tanpa

perlu dilakukan skema load shedding.

Gambar 4.28. Respon Frekuensi Synchronous Bus Akibat Terjadi


dengan Adanya Respon Pembukaan Circuit Breaker

Respon adanya pembukaan CB bekerja pada

t=5.2 detik juga mempengaruhi respon tegangan

synchronous bus. Tegangan di synchronous bus tetap

jatuh sama seperti kasus sebelum adanya respon

pembukaan CB yaitu hingga mencapai nilai 71.23%

pada t= 5.121 detik, namun durasi lamanya kondisi

tegangan berada antara 70% - 80% adalah 0.1 detik. Hal ini lebih cepat daripada tanpa respon pembukaan CB

dan tentunya kondisi ini sudah berada dalam batas

standar toleransi kedip tegangan (voltage sagging),

yaitu SEMI F47-0200 dan SEMI F42-0600. Kemudian

tegangan naik ke level tertinggi 104.95%, dan akhirnya

mencapai kondisi tetap (steady-state) dengan nilai


100.01%. Kondisi tegangan seperti ini pun berada

dalam batas standar PLN.

Gambar 4.29. Respon Tegangan Synchronous Bus Akibat Terjadi


dengan Adanya Respon Pembukaan Circuit Breaker

4.5. Loss of Excitation Generator

Fungsi eksitasi pada generator sinkron adalah

sebagai penguat medan magnet yang diberikan ke rotor.

Berdasarkan teorinya, loss excitation adalah hilangnya

eksitasi, menimbulakan medan magnet yang timbul

pada rotor berkurang. Akibat berkurangnya medan

magnet ini, menyebabkan tegangan yang dihasilkan

generator berkurang pula. Sehingga tegangan yang

dihasilkan oleh kedua generator yang kerja paralel

tersebut akan berbeda, sehingga terjadilah out of

sinkron. Hal ini berdasarkan persamaan dasar generator sinkron, yaitu:

E = c . n .Φ……………………….…….(4.1)

n = p

f 60.………………………………………………….(4.2)

dimana: E : tegangan (GGL) terinduksi (volt)

c : konstanta generator

n : kecepatan sinkron generator (rpm) Φ : fluks medan magnet (weber)

f : frekuensi (Hz)

p : jumlah pasang kutub

4.5.1. Loss of Excitation GTG 2015-UA

Respon frekuensi synchronous bus setelah t= 5

detik GTG 2015-UA kehilangan eksitasinya terjadi

sedikit kenaikan mencapai 100.347% atau 50.1735 Hz

lalu kemudian turun dan menuju ke kondisi tetap

(steady-state) 100.004% atau 50.002 Hz.

Kondisi dengan respon frekuensi seperti ini

berarti masih dapat dikatakan stabil, sistem hanya mengalami perubahan frekuensi yang sangat kecil dari

keadaan normal. Jadi pada untuk kasus ini relay loss of

excitation/ loss of field (40) pada generator belum

bekerja dan skema pelepasan beban (load shedding)

pun tidak bekerja.

Gambar 4.30. Respon Frekuensi Synchronous Bus Saat Terjadi Loss

of Excitation pada GTG 2015-UA

Respon tegangan synchronous bus generator

menurun mencapai level terendah yaitu 94.62%

kemudian menaik dan akhirnya mencapai keadaan tetap

(steady-state) 99.4%. Kondisi respon tegangan seperti

ini juga masih sesuai dengan batas standar PLN.

Gambar 4.31. Respon Tegangan Synchronous Bus saat Terjadi Loss

of Excitation pada GTG 2015-UA

4.5.2. Loss of Excitation GTG 2015-UB

Kondisinya berkebalikan dari kondisi dimana

GTG 2015-UA yang kehilangan eksitasi. Respon

frekuensi synchronous bus setelah t= 5 detik GTG

2015-UB kehilangan eksitasinya terjadi sedikit

kenaikan mencapai 100.347% atau 50.1735 Hz,

kemudian turun dan menuju ke kondisi tetap (steady-

state) 100.004% atau 50.002 Hz

Relay loss of excitation/ loss of field (40) pada generator belum bekerja dan skema pelepasan beban

(load shedding) pun tidak bekerja.

Gambar 4.32. Respon Frekuensi Synchronous Bus Saat Terjadi Loss

of Excitation pada GTG 2015-UB

Respon tegangan synchronous bus generator

menurun mencapai level terendah yaitu 94.57%

kemudian naik dan akhirnya mencapai keadaan tetap

(steady-state) 99.39%.

Gambar 4.33. Respon Tegangan Synchronous Bus saat Terjadi Loss

of Excitation pada GTG 2015-UB

Jadi, respon frekuensi dan tegangan akibat

pengaruh hilangnya eksitasi pada generator GTG 2015-

UA maupun GTG 2015-UB ternyata dapat dikatakan

identik, tidak berpengaruh besar pada respon frekuensi dan tegangan sistem, hal ini pun berarti bahwa kasus ini


tidak terlalu berpengaruh pada stabilitas transien

sistemnya.

V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil yang didapatkan dari simulasi

dan analisis pada tugas akhir ini, dapat diambil

beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Akibat kasus trip/lepasnya GTG 2015-UA

ataupun GTG 2015-UB (salah satu) tanpa

dilakukan skema pelepasan beban (load

shedding) menyebabkan jumlah beban yang ditanggung pembangkit yang tersisa (GTG 2015-

UA atau GTG 2015-UB) lebih besar dari

kapasitas daya mampunya sehingga frekuensi

generator turun mencapai 44. 585 Hz (apabila

GTG 2015-UA lepas) dan 43.515 MW (apabila

GTG 2015-UB lepas), namun untuk tegangan

synchronous bus masih dianggap stabil karena

masih berada pada nilai toleransi berdasarkan

standard tegangan PLN, yaitu -5% dan +10%.

2. Berdasarkan skema load shedding yang sudah

dimiliki oleh PT.PERTAMINA (Persero)

R.U.III, untuk menaikkan frekuensi sistem akibat trip/lepasnya GTG 2015-UA ataupun

GTG 2015-UB (salah satu) agar frekuensinya

tidak menyentuh setting frekuensi UFR (Under

Frequency Relay) maka perlu dilakukan skema

load shedding hingga tahap II dengan total

beban 15.121 MW.

3. Jika berdasarkan standar skema load shedding 3

tahap ANSI/IEEE C37 106-1987, untuk

menaikkan frekuensi sistem akibat trip/lepasnya

GTG 2015-UA ataupun GTG 2015-UB (salah

satu) agar frekuensinya frekuensinya tidak menyentuh setting frekuensi UFR (Under

Frequency Relay) maka perlu dilakukan skema

load shedding hingga tahap III dengan total

beban 15.121 MW.

4. Dibutuhkan respon waktu pelepasan circuit

breaker t = 0.2 detik setelah terjadi gangguan

hubung singkat pada beban FCCU-A agar

respon frekuensi dan tegangan di synchronous

bus berada pada kondisi stabil dan aman.

5. Gangguan starting motor ZM-2981 dan

hilangnya eksitasi (loss of excitation) pada GTG

2015-UA ataupun GTG 2015-UB (salah satu) tidak mempengaruhi kestabilan sistem jika

respon frekuensi dan tegangan sistem hanya

mengalami gangguan kecil.

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan untuk perbaikan dan

pengembangan simulasi ini adalah sebagai berikut :

1. Dari sisi realibility dan selectivity, PT

PERTAMINA (Persero) RU III Plaju – Sungai

Gerong mungkin perlu mempertimbangkan

setting UFR sesuai dengan standard (ANSI/IEEE C37 106-1987) sebagai pilihan

dengan melihat perbandingan hasil analisa

yang telah dilakukan.

2. Durasi lamanya periode transien yang terjadi

akibat gangguan hubung singkat pada beban

FCCU-A harus dibatasi dengan respon

pembukaan CB sebaiknya tidak lebih lama dari 0.2 detik (t ≤ 0.2 detik) agar sistem tetap dalam

keadaan stabil dan handal.

DAFTAR PUSTAKA

[1] William D. Stevenson Jr, “Analisis Sistem

tenaga Listrik”, Erlangga,1993

[2] Marsudi,Djiteng, “Operasi Sistem Tenaga

Listrik”, GRAHA ILMU, Yogyakarta,2006.

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

[4] Penangsang ,Ontoseno, , “Diktat Mata Kuliah

Analisa Sistem Tenaga Listrik I & II”,

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi

Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

(ITS),Surabaya.

[5] S. Ardiansyah, “Electrical Equipment &

Hazrdous Area Classification”, Program

BPAT, PPT MIGAS, Cepu, 1991.

[6] Defariza, “Studi Pelepasan Beban (Load

Shedding) Sistem Kelistrikan

PT.PERTAMINA (Persero) R.U.III Plaju-Sungai Gerong”, Laporan Kerja Praktek,ITS.

Surabaya,2009

[7] ANSI/IEEE C37.106-1987, “IEEE Guide for

Abnormal Frequency Protection for Power

Generating Plants”.

[8] SEMI F47 and F42, “Voltage Sag Immunity

Standards”

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Defariza, anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan

Adam dan Sri Wahyuni ini

dilahirkan pada tanggal 13

September 1988 di Palembang.

Menyelesaikan jenjang

pendidikannya dari tingkat TK

hingga SMA di kota

Palembang dari tahun 1993-

2006. Setelah lulus SMA,

penulis langsung meneruskan pendidikannya ke jenjang

perkuliahan di Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya, Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Elektro, bidang studi Teknik Sistem Tenaga. Semasa

perkuliahan penulis penulis pernah aktif berorganisasi

menjadi anggota divisi Workshop Himatektro ITS

periode 2007/2008. Menjadi anggota panitia pelaksana

Lomba Cipta Elektronika Nasional (LCEN) 2006/2007

dan anggota panitia pelaksana International Electrical

Engineering Expo 2007/2008. Penulis dapat dihubungi

melalui email [email protected].

4.3. motor starting trip/lepas, dilakukan pelepasan beban...

Documents