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