KONTROL DAN PROTEKSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDROBy Dja’far Sodiq
OK
TOB
ER 2
011
KLASIFIKASI
PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA AIR
A. KAPASITAS
MICRO-HYDRO SD 100 KW
MINI-HYDRO 100 KW – 1 MW
SMALL-HYDRO 1 MW – 10 MW
MEDIUM-HYDRO 10 MW – 100 MWLARGE-HYDRO > 100 MW
B. TIPE
RUN OFF RIVER
DAM (BENDUNGAN)
C. TINGGI JATUHAN
LOW HEAD
MEDIUM HEAD
HIGH HEAD
MODE OPERASI
1. SKALA KECIL
(MIKRO)
2. SKALA MINI
DAN BESAR
STAND
ALONE/ISOLATED OPERATION (MANDIRI)
INTERKONEKSI
STAND
ALONE/ISOLATED OPERATION (MANDIRI)
INTERKONEKSI
SKALA
PEMBANGKIT
MODE
OPERASI
SYARAT PEMBANGLIT LISTRIK MIKRO HIDRO YANG BAIK
2. Listrik yg dihasilkan layak digunakan
a. Tegangan konstan (220 V)/(380V
b. Frekuensi konstan (50Hz)
c. Harmonisa gelombang kecil
3. Keandalan yang baik
a. Tidak mudah rusak (perawatannya mudah)
b. Gangguan jarang terjadi
c. Tahan lama
1. Sistem pembangkitnya sederhana
a. Spare part/onderdil gampang didapat
b. Bisa dibuat/direkayasa oleh bengkel setempat, perawatan mudah, harga relatif
murah)
4. Tidak mengenal daerah teritorial
a. Bisa dipasang didaerah terpencil maupun perkotaan asal ada potensi tenaga air
b. Di daerah yang sudah terjangkau listrik PLN maupun yang belum
5. Kapasitas Daya dan Harga
a. Kapasitas daya terbangkit cukup besar
b. Harga daya terbangkit (Rp/kW) cukup murah
PERSYARATAN OUTPUT TENAGA
LISTRIK PADA JARINGAN DAN
DISTRIBUSI
1. Tegangan
Dalam peraturan disebutkan bahwa
tegangan pada distrubisi tenaga
listrik dibatasi pada fluktusai max
+5% dan minimal -10%
2. Frekuensi
Frekuensi nominal 50 Hz dibatasi
dalam rentang 49.5 -50.5 Hz
3. Batads Total Harmonic Distortion 5%
• PERMEN ESDM No. 3 tahun 2007 tentang
Aturan Jaringan Sistem Tenaga Listrik
JAMALI
• PERMEN ESDM No. 4 tahun 2009 tentang
Aturan Distribusi Tenaga Listrik
KONTROL PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
MODE : STAND ALONE OPERATION /OPERASI
ISOLATED (MANDIRI)
1. Agar tegangan yang tetap konstan pada berbagaikondisi dan perubahan beban- untuk menyelamatkan peralatan sumber
tegangan dan beban pada sisi konsumen- kenyamanan pengguna energi listrik
2. Membentuk frekuensi yang tetap konstan padaberbagai kondisi dan perubahan beban- untuk menyelamatkan peralatan mekanik pada
sisi pembangkit- untuk menyelamatkan peralatan dari perubahan
gerak pada sisi konsumen- untuk menyelamatkan peralatan dari over load
pada saat kecepatan rendah
3.Menjaga agar tidak ada kecepatan lebih pada saatbeban lepas- untuk menyelamatkan peralatan mekanik pada
sisi pembangkit
FUNGSI :
KONSEP PENGATURAN TEGANGAN
C = Konstanta
n = Kecepatan turbin (konstan)
F = (fluksi generator)
Tegangan Generator (E) = C. n. F (Volt)
G
AVR
PMG
Jenis kontrol untuk Flugsi magnit agar tegangan generator sinkron konstan
1. Jenis kontrol yang bisa
membuat tegangan keluaran
generator sinkron tetap
konstan adalah AVR
(Automatic Voltage Regulator)
Catatan :
AVR ini hanya ada paga
generator sinkron
KONSEP PENGATURAN FREKUENSI
DAYA AIR = r. g.H.Q (Watt)DAYA LISTRIK = V3.V.I. Cosf (Watt)
• Selama daya air dan daya output turbin sama maka putaranturbin/frekuensi tegangan generator akan tetap terjaga
Untuk menjaga frekuensi tetap sama maka dilakukan pengaturan/kontrol sbb:
Beban KonsumenTurbin
Daya air
Daya output Turbin Dayanoutput Genrator/Daya output listrik
MODEL KONTROL BEBAN PEMBANGKIT LISTRIK SKALA
KECIL (MICRO) STAND ALONE OPERATION
(OPERASI ISOLATED)
Jenis kontrol beban pada PLTMH
1. kontrol beban yang bisa membuat frekuensi generator
sinkron tetap konstan adalah :
a. ELC (Electronic Load Controller)/DLC (Digital load
Controller) pada generator sinkron
b. Pada generator Asinkron disebut IGC
2. Flow kontrol (pengaturan debit masukan air ke turbin)
Catatan :
ELC ini adalah jenis kontrol beban output generator
dengan metoda :
1. caca gelombang
2. zero cross switch pulse
Daya (P)
Waktu (t)
Beban konsumen
Daya input TurbinBeban Ballast
DAYA INPUT TURBIN = BEBAN BALLAST+BEBAN KONSUMEN
Pt = P balast + P konsumen
dayaKonverter Beban
Pengendali
masukan Daya keluaran Daya
PengukuranPengukuran
Acuan
Konverter daya pada PLTMH menggunakan : Thyristor, triac, transistor
Beban merupakan beban komplement atau disebut Ballast
Pengendali/Kontrol bisa menggunakan sisten Kontrol analog atau Digital
KONSEP FLOW KONTROL LISTRIK
SKALA KECIL (MICRO) STAND
ALONE OPERATION (OPERASI
ISOLATED)
GOVERNOR
Beban
KonsumenTurbin
Katub
Generator
Set point/Acuan
APLIKASI DAN PRODUKSI PERKEMBANGAN KONTROL PLTMH/PLTM DI INDONESIA
SISTEM KONTROL
No.
TAHUN
JENIS KONTROLOBJEK YANG DIKONTROL
1990 1997 2003 2007 S/D SEKARANG
Kontrol beban (daya)
output generator
1IGC (Induction Genertor Controller) analog kontroller
Generator induksi v
2ELC (Electronic Load Controller) analog controller
Generator synchron
v
3 Digital Load controller v
Kontrol daya input turbin
(Kontrol debit air)
4 Flow control (kontrol katub air) v
Kontrol daya output turbin
5
Kontrol brake system mekanik+elektrik sistem kontrol kontinue (hasil penelitian)
v
KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN ANTARA MODEL PENGGUNAAN KONTROL FREKUENSI PADA PLTMH
Kontrol Beban (Ballast Load) ELC/IGC
Keuntungan dan kerugian :
1. Respon cepat cocok untuk daya kecil(terbatas< 250 kW)
2. Murah3. Pemasangan mudah4. Perawatan mudah5. Sederhana/simpel6. Gelombangtegangan mempunyai
distorsi harmonik yang besar7. Ada gangguan suara menderu pada
beban audio8. Flow air kontinyu sehingga tidak
dapat dilakukan penghematanpenggunaan energi air
9. Bisa digunakan untuk MODE interkoneksi ataupun stand alone operation
Kontrol Aliran (fow control)/ Governor
Keuntungan dan kerudgian :
1. Respon lambat cocok untuk daya besar2. Jauh lebih mahal dari kontrol beban
(ELC/IGC) 3. Pemasangan komplek4. Perawatan membutuhkan tenaga
meknaik dan elektrik5. Komplek6. Tidak berdampak terhadap gelombang
tegangan7. Tidak berdampak pada gangguan audio
karena gelombang tegangan sempurna8. Energi air bisa dihemat sesuai dengan
kebutuhan daya pada konsumen9. Lebih cocok untuk MODE interkoneksi
PENGAMAN SIPIL
PRPTEKSI/PENGAMAN PADA PLTMH
- Petir
- Over load
- Hubung singkat
- Tegangan lebih
dan kurang- Frekuensi lebih
dan kurang
PENGAMAN LISTRIK
PENGAMAN MEKANIK
- Longsor/geoteknik
- Benda2 asing yang
masuk ke turbin
- Pergeseran Pondasi
Pipa pesat- lumpur
- Pelumasan bearing
- Belt/Transmisi
mekanik
- Kelembaban
- Binatang