governor turbin.pdf

6
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS halaman 1 Abstrak : Sistem tenaga listrik harus mampu menyediakan tenaga listrik bagi para pelanggan dengan frekuensi yang konstan. Frekuensi sistem tergantung pada keseimbangan daya aktif. Perubahan kebutuhan daya aktif pada operasi sistem menyebabkan terjadinya perubahan frekuensi. Penyimpangan frekuensi dari nilai nominal harus selalu dalam batas toleransi yang diperbolehkan. Maka untuk mempertahankan frekuensi dalam batas toleransi yang diperbolehkan, penyediaan daya aktif dalam sistem harus disesuaikan dengan kebutuhan. Pengaturan penyediaan daya aktif dilakukan dengan pengaturan besarnya kopel mekanis yang diperlukan untuk memutar generator, hal ini berarti pengaturan pemberian bahan bakar pada turbin gas. Suatu governor pada setiap unit generator berfungsi sebagai pengatur utama pemberian uap atau bahan bakar pada unit pembangkit. Pada Tugas Akhir ini dilakukan analisa pengoperasian speed droop governor sebagai pengaturan frekuensi pada sistem kelistrikkan PLTU unit 1/2 dan unit 3/4 Gresik Jawa Timur, dengan menggunakan MATLAB Simulink 7.6. Melalui simulasi ini ditunjukkan prinsip kerja dari speed droop governor apabila terjadi perubahan frekuensi sistem. Dalam simulasi ini dihasilkan frekuensi yang masih dalam batas toleransi, yaitu ± 2 % dari frekuensi nominal 50 Hz. Kata kunci : frekuensi, governor, speed droop governor. I. PENDAHULUAN Dalam mengoperasikan sistem tenaga listrik ditemui berbagai persoalan. Hal ini disebabkan karena pemakaian tenaga listrik selalu berubah dari waktu ke waktu, biaya bahan bakar yang relatif tinggi serta gangguan kondisi alam dan lingkungan yang sering mengganggu jalannya operasi. Berbagai persoalan pokok yang dihadapi dalam pengoperasian sistem tenaga listrik salah satunya adalah pengaturan frekuensi. Sistem tenaga listrik harus mampu memenuhi kebutuhan akan tenaga listrik dari konsumen dari waktu ke waktu. Oleh karena itu, daya yang dibangkitkan oleh sistem tenaga listrik harus selalu sama dengan beban sistem, hal ini diamati melalui frekuensi sistem. Jika daya yang dibangkitkan dalam sistem lebih kecil dari beban yang diminta, maka frekuensi akan turun. Begitu juga sebaliknya, jika daya yang dibangkitkan sistem lebih besar dari pada beban maka frekuensi akan naik. Penyimpangan frekuensi dari nilai nominal 50 Hz, harus selalu dalam batas toleransi yang diperbolehkan. Daya aktif mempunyai hubungan erat dengan nilai frekuensi dalam sistem. Sedangkan beban sistem yang berupa daya aktif maupun daya reaktif selalu berubah sepanjang waktu. II. PENGATURAN FREKUENSI DAN DAYA AKTIF 2.1 Pengaturan Frekuensi dan Daya Aktif Daya aktif mempunyai hubungan erat dengan nilai frekuensi sistem. Penyediaan daya aktif harus disesuaikan dengan kebutuhan daya aktif beban, penyesuaian ini dilakukan dengan mengatur kopel penggerak generator, sehingga tidak ada pemborosan penggunaan daya. Pada umumnya dalam sistem tenaga listrik digunakan generator sinkron tiga fasa untuk pembangkit tenaga listrik yang utama. Oleh karena itu, pengaturan frekuensi sistem tergantung pada karakteristik generator sinkron. Menurut Hukum Newton ada hubungan antara kopel mekanik penggerak generator dengan perputaran generator : (T G -T B ) = H x Dimana : T G = Kopel penggerak generator T B = Kopel beban yang membebani generator H = momen inersia dari generator beserta mesin penggeraknya ώ = kecepatan sudut perputaran generator Frekuensi akan turun jika daya aktif yang dibangkitkan tidak mencukupi kebutuhan beban dan sebaliknya frekuensi akan naik jika kelebihan daya aktif dalam sistem. Secara mekanis apabila : (T G -T B ) = ΔT < 0 maka < 0 , sehingga frekuensi turun (T G -T B ) = ΔT > 0 maka > 0 , sehingga frekuensi naik ANALISIS PENGOPERASIAN SPEED DROOP GOVERNOR SEBAGAI PENGATURAN FREKUENSI PADA SISTEM KELISTRIKAN PLTU GRESIK Patriandari Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya - 60111 t t t

Upload: transformation-day

Post on 21-Jan-2016

60 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Governor turbin.pdf

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

halaman 1

Abstrak :

Sistem tenaga listrik harus mampu menyediakan

tenaga listrik bagi para pelanggan dengan frekuensi yang

konstan. Frekuensi sistem tergantung pada

keseimbangan daya aktif. Perubahan kebutuhan daya

aktif pada operasi sistem menyebabkan terjadinya

perubahan frekuensi. Penyimpangan frekuensi dari nilai

nominal harus selalu dalam batas toleransi yang

diperbolehkan. Maka untuk mempertahankan frekuensi

dalam batas toleransi yang diperbolehkan, penyediaan

daya aktif dalam sistem harus disesuaikan dengan

kebutuhan. Pengaturan penyediaan daya aktif dilakukan

dengan pengaturan besarnya kopel mekanis yang

diperlukan untuk memutar generator, hal ini berarti

pengaturan pemberian bahan bakar pada turbin gas.

Suatu governor pada setiap unit generator berfungsi

sebagai pengatur utama pemberian uap atau bahan

bakar pada unit pembangkit.

Pada Tugas Akhir ini dilakukan analisa

pengoperasian speed droop governor sebagai pengaturan

frekuensi pada sistem kelistrikkan PLTU unit 1/2 dan

unit 3/4 Gresik Jawa Timur, dengan menggunakan

MATLAB Simulink 7.6. Melalui simulasi ini ditunjukkan

prinsip kerja dari speed droop governor apabila terjadi

perubahan frekuensi sistem. Dalam simulasi ini

dihasilkan frekuensi yang masih dalam batas toleransi,

yaitu ± 2 % dari frekuensi nominal 50 Hz.

Kata kunci : frekuensi, governor, speed droop governor.

I. PENDAHULUAN

Dalam mengoperasikan sistem tenaga listrik ditemui

berbagai persoalan. Hal ini disebabkan karena pemakaian

tenaga listrik selalu berubah dari waktu ke waktu, biaya

bahan bakar yang relatif tinggi serta gangguan kondisi alam

dan lingkungan yang sering mengganggu jalannya operasi.

Berbagai persoalan pokok yang dihadapi dalam

pengoperasian sistem tenaga listrik salah satunya adalah

pengaturan frekuensi.

Sistem tenaga listrik harus mampu memenuhi

kebutuhan akan tenaga listrik dari konsumen dari waktu ke

waktu. Oleh karena itu, daya yang dibangkitkan oleh sistem

tenaga listrik harus selalu sama dengan beban sistem, hal ini

diamati melalui frekuensi sistem. Jika daya yang

dibangkitkan dalam sistem lebih kecil dari beban yang

diminta, maka frekuensi akan turun. Begitu juga sebaliknya,

jika daya yang dibangkitkan sistem lebih besar dari pada

beban maka frekuensi akan naik. Penyimpangan frekuensi

dari nilai nominal 50 Hz, harus selalu dalam batas toleransi

yang diperbolehkan. Daya aktif mempunyai hubungan erat

dengan nilai frekuensi dalam sistem. Sedangkan beban

sistem yang berupa daya aktif maupun daya reaktif selalu

berubah sepanjang waktu.

II. PENGATURAN FREKUENSI DAN DAYA AKTIF

2.1 Pengaturan Frekuensi dan Daya Aktif

Daya aktif mempunyai hubungan erat dengan nilai

frekuensi sistem. Penyediaan daya aktif harus disesuaikan

dengan kebutuhan daya aktif beban, penyesuaian ini

dilakukan dengan mengatur kopel penggerak generator,

sehingga tidak ada pemborosan penggunaan daya.

Pada umumnya dalam sistem tenaga listrik digunakan

generator sinkron tiga fasa untuk pembangkit tenaga listrik

yang utama. Oleh karena itu, pengaturan frekuensi sistem

tergantung pada karakteristik generator sinkron. Menurut

Hukum Newton ada hubungan antara kopel mekanik

penggerak generator dengan perputaran generator :

(TG-TB) = H x

Dimana :

TG = Kopel penggerak generator

TB = Kopel beban yang membebani generator

H = momen inersia dari generator beserta mesin

penggeraknya

ώ = kecepatan sudut perputaran generator

Frekuensi akan turun jika daya aktif yang dibangkitkan tidak

mencukupi kebutuhan beban dan sebaliknya frekuensi akan

naik jika kelebihan daya aktif dalam sistem. Secara mekanis

apabila :

(TG-TB) = ΔT < 0 maka < 0 , sehingga frekuensi turun

(TG-TB) = ΔT > 0 maka > 0 , sehingga frekuensi naik

ANALISIS PENGOPERASIAN SPEED DROOP GOVERNOR

SEBAGAI PENGATURAN FREKUENSI

PADA SISTEM KELISTRIKAN PLTU GRESIK

Patriandari

Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya - 60111

t

t

t

Page 2: Governor turbin.pdf

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

halaman 2

Dari persamaan di atas, secara tidak langsung

penyediaan daya aktif dapat pula mempengaruhi frekuensi

sistem.

2.2 Prinsip Kerja Governor Turbine Uap dilengkapi dengan frequency

control dan merupakan peralatan pengaturan control

valve . Control valve akan membuka untuk menambah

kapasitas Uap/ Bahan bakar ketika frekuensi turun dari

nominal atau sebaliknya, akan menutup untuk mengurangi

kapasitas Uap/ Bahan bakar ketika frekuensi naik.

Pengertian ini umum dikenal speed governor. Type

governor antara lain , MHC( Mechanic Hydraulic Control )

dan EHC ( Electric Hydrolic Control ).

Apabila pada saat t = t0 (lihat Gambar 2.2) ada

penambahan beban, maka frekuensi akan turun dari nilai f0

menjadi f1. Penurunan frekuensi ini dikarenakan nilai TB

menjadi lebih besar sebagai akibat penambahan beban

sehingga ( TG - TB ) = ΔT < 0 dan selanjutnya juga menjadi

< 0.

adalah percepatan sudut dan karena frekuensi f =

maka hal ini juga berarti penurunan frekuensi. Penurunan

frekuensi dari nilai f0 menjadi f1 dirasakan oleh governor,

dan governor akan beraksi untuk mengembalikan nilai

frekuensi ke f0. Berikut ini adalah penjabaran dari reaksi

governor saat terjadi perubahan frekuensi :

1. Pada saat ώ turun maka bola-bola pada Gambar 2.2

akan bergerak, sehingga titik A turun. Apabila titik

A turun maka juga akan menurunkan titik B.

Gambar 2.1 Skema Governor

Gambar 2.2 Respon Governor

Jika titik B turun, maka torak pengarah tekanan

minyak akan memompa minyak ke torak utama,

sehingga katup utama terangkat ke atas untuk

menambah uap ke turbin uap.

2. Pada saat t = t2 kerja governor mulai terasa dan

kecuraman penurunan frekuensi mulai berkurang,

sampai pada saat t = t3 kecuraman penurunan

frekuensi telah hilang atau dapat dikatakan

, sehingga (TG-TB) = ΔT = 0.

3. Pada saat t = t3 nilai frekuensi F = F’ menyebabkan

generator akan terus menerus menambah uap

dengan cara mengangkat katup utama dari turbin.

Hal ini berarti bahwa kopel yang dihasilkan mesin

penggerak generator terus diperbesar sehingga ΔT =

(TG-TB) ↔ 0 mengakibatkan yang

berarti bahwa frekuensi naik.

4. Pada saat t = t4 nillai ΔT > 0 nilai frekuensi F > F0

sehingga governor mulai bereaksi menurunkan

frekuensi dengan jalan mengurangi uap ke turbin

sehingga nilai ΔT diperkecil dan hal ini juga

memperkecil nilai .

2.3 Speed Droop Governor

Speed Droop adalah bilangan prosentase yang

menyatakan kepekaan turbin merespon perubahan

frekuensi. Semakin kecil nilai prosentase speed droop,

maka semakin peka terhadap perubahan frekuensi.

Demikian pula sebaliknya, semakin besar nilai

prosentase speed droop, maka semakin malas merespon

perubahan frekuensi. Konsep dasar speed droop akan

lebih mudah dipahami melalui Gambar 2.3 diagram

blok speed droop governor.

Gambar 2.3 Blok diagram sistem pembangkit

listrik

Speed droop menentukan hubungan antara sinyal

pengaturan putaran (governor) dengan output beban yang

dibangkitkan oleh Generator. Speed Droop merupakan

perbandingan beban dengan frekuensi.

0

t

F

0

t

F

t

F

Turbin dengan

reheat G

uap katup

Te

Pm

Generator

Pe

Load (PL) Governor Speed Droop

Tm

t

2

t

Page 3: Governor turbin.pdf

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

halaman 3

+ -

GsT1

1

RHCH

RHHP

sTsT

TsF

11

1 +

-

MsD

1

R

1

DP

P Dx

GP

Turbin Rotor inertia

& Load F

f

Governor

Speed Droop =

Dimana :

R = putaran nominal R1 = putaran tanpa beban

R2 = putaran beban penuh

Makin kecil nilai speed droop dari governor maka

makin peka terhadap perubahan beban. Sekilas jika pada

suatu pembangkit memiliki nilai speed droop sebesar 5 %

maka dapat dihitung :

5 % =

Artinya sistem dibatasi untuk penurunan frekuensi maksimal

2.5 Hz dari batas nominal 50 Hz, seperti ditunjukkan pada

Gambar 2.4 Tongkat Frekuensi.

Gambar 2.4 Tongkat Frekuensi

III. PEMODELAN SISTEM KELISTRIKAN PLTU

GRESIK

3.1 Pemodelan Matematika Sistem Pembangkit Listrik

pada PLTU Pada Gambar 2.3 merupakan representasi dari

sistem pembangkit listrik PLTU Gresik UP. Gresik yang juga

dapat direpresentasikan dalam blok diagram sebagai berikut:

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Pembangkit Listrik

dengan Reheat Steam Turbine

Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Pembangkit Listrik

dengan Non-Reheat Steam Turbine

Pada Gambar 3.1 merupakan representasi dari PLTU

unit 3 dan 4 yang memiliki turbin jenis reheat (pemanas

ulang). Sedangkan pada Gambar 3.2 merupakan representasi

dari PLTU unit 1 dan 2 yang memiliki jenis turbin non-

Reheat ( tanpa pemanas ulang ).

3.2 Pemodelan Sistem Governor pada PLTU

menggunakan Matlab Simulink 7.6

Pada PLTU Gresik, baik unit 1/2 dan unit 3/4,

pengaturan frekuensinya menggunakan load limit. Dengan

kata lain free governor di-lock atau dikunci, sehingga

penurunan atau kenaikan beban akibat perubahan frekuensi

dibatasi nilainya.

Untuk unit 1/2 menggunakan load limit sebesar 100%

dan speed droop sebesar 5 %, sehingga lebih lambat dalam

merespon perubahan frekuensi yang terjadi [sumbernya

power point data gov PLTU]. Perlu diketahui bahwa PLTU

unit 1/2 memiliki governor jenis mechanical hyrdolic control

(MHC) . PLTU unit 1/2 memiliki kapasitas pembangkit

2x100 MW. Lihat Gambar 3.4 dan Gambar 3.5.

Pada PLTU unit 3/4 dengan kapasitas 2x200 MW

menggunakan governor tipe electrical hyrdolic control

(EHC) yang metode pengaturan kontrol lebih stabil

dibanding MHC, sehingga respon kontrolnya lebih baik.

Speed droop dipasang 5 % dan load limit diatur pada nilai 10

% diatas governor.

Pada Gambar 3.3, Gambar 3.4 dan Gambar 3.5

merupakan gambar simulasi ketika free governor di-lock.

Maka untuk pengaturan beban ketika terjadi perubahan

frekuensi yang bekerja adalah kontrol beban menggunakan

load limit. Artinya ketika terjadi penurunan atau kenaikan

frekuensi dan berdampak pada penurunan atau kenaikan

beban dibatasi nilainya. Ketika nilainya sudah mencapai

batas limit yang ditentukan, maka governor control yang

bekerja. Sistem pengaturan beban seperti ini dinamakan

mode operasi load limit dengan lintasan governor otomatis.

%10021

R

RR

HzHz 5.25005.0

Operasi normal, frekuensi 50 + 0,2 Hz

Ekskursi, + 0,5 Hz, brown-out

Load shedding Skema A & B, frek 49,50 Hz ( 394 MW - 788 MW)

Islanding Operation, mulai 48,30 - 48,00 Hz

Load shedding tahap 1 s.d. 7, frek 49,00 s.d. 48,40 (2756 MW)

Host load unit-unit pembangkit

Df/dt, - 0,6 Hz/s, Load shedding tahap 5, 6, 7 (1181 MW) Df/dt, - 0,8 Hz/s, Load shedding tahap 5, 6, 7 + 394 MW

Df/dt, - 1,0 Hz/s, Load shedding tahap 5, 6, 7 + 788 MW

50,00 50,20

51,50

49,80

49,50

49,00

48,40 48,30

48,00

47,50

Hz

+ - MsD

1

CHsT1

1+

-

MsD

1

R

1

f

DP

P

Dx

Turbin Rotor inertia

& Load

F

Governor

GP

Gambar 3.3 Pemodelan governor PLTU unit 1

Gambar 3.4 Pemodelan governor PLTU unit 2

Page 4: Governor turbin.pdf

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

halaman 4

IV SIMULASI DAN ANALISIS

4.1 Simulasi Sistem Awal Governor PLTU Gresik Kondisi awal governor, baik PLTU 1 dan 2 juga

PLTU 3 dan 4 pada pengaturan frekuensinya menggunakan

Load Limit [5]. Pemodelan sistem dalam simulasi tugas akhir

ini dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Pada Gambar 4.1 memperlihatkan bahwa baik speed

regulation PLTU 1 dan 2 maupun PLTU 3 dan 4, sama-

sama menggunakan speed regulation 5 % . Mode

pengoperasian Load Limit adalah mengontrol output suplai

unit yang menghendaki suplai konstan (bersifat pasif), tidak

dipengaruhi oleh perubahan frekuensi sistem.

4.1.1 Simulasi Load Limit PLTU unit 1 dan 2

Kontrol beban PLTU unit 1 dan 2 menggunakan

load limit set 100 % diatas governor. Sehingga apabila

kenaikan output suplai melebihi maksimum 100 %, maka

akan diambil alih oleh governor control. Jika load limit

diatur 100 % diatas governor, maka pengambil alihan

fungsi kontrol ini akan lebih lambat. Respon dari

frekuensi dengan menggunakan load limit 100 %

ditunjukkan pada Gambar 4..2.

Hasil simulasi Gambar 4.2 menunjukkan bahwa

ketika sistem diberikan penambahan beban sebesar 0.05

pu maka frekuensi akan turun. Pada saat inilah governor

bekerja untuk mengatur perubahan frekuensi. Di PLTU

unit 1/2 menggunakan load limit 100% dapat kembali ke

nilai frekuensi nominal, 50 Hz, jika ada penambahan

suplai daya output sebesar 40 MW, lihat Gambar 4.2.

Daya aktif yang akan ditambahkan adalah sebesar 0.05

pu. Karena penambahan beban sama dengan penambahan

daya maka Δf =0, sehingga ft = 50 Hz. Gambar 4.2 adalah

respon frekuensi untuk PLTU unit 1 dan unit 2.

Gambar 4.2. Respon Frekuensi PLTU unit 1/2

4.1.2 Simulasi Load Limit PLTU unit 3 dan 4

Batasan antara load limit dengan governor untuk

PLTU unit 3 dan 4 ini adalah 10 %, setara dengan 20

MW. Bila unit beroperasi dengan load limit maka posisi

governor 10 % diatasnya, demikian juga bila unit

beroperasi dengan governor maka load limit berada 10 %

diatasnya. Kontrol ini digunakan dengan maksud agar

ketika unit beroperasi dengan governor, kenaikan suplai

akibat penurunan frekuensi yang cukup besar tidak boleh

melebihi 20 MW. Karena kenaikan suplai lebih dari 20

MW akan sulit diikuti oleh boiler. Respon frekuensi

dengan load limit set 10 % dapat lihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3. Respon Frekuensi PLTU unit 3/4

4.1.3 Hasil simulasi dan Analisis Speed Droop

Nilai parameter speed droop governor (R) untuk

PLTU sektor Gresik adalah 5%. Setelah proses

pemodelan pada Gambar 4.4 dan Gambar 4.6, hasil

respon frekuensi dari masing-masing pembangkit dapat

dilihat di Gambar 4.5 dan Gambar 4.7, kemudian

dilanjutkan dengan analisis pengoperasian speed droop

yang diberikan nilai antara 2% sampai dengan 12%. Hasil

dari simulasi ini akan memberikan informasi tentang nilai

parameter speed droop yang cepat merespon perubahan

frekuensi. Pada analisis ini akan diberikan satu kasus

sebagai pembanding kerja dari governor dan kecepatan

dalam mengikuti perubahan beban.

Gambar 3.5 Pemodelan governor PLTU unit 3 dan 4

Gambar 4.1. Pemodelan Governor menggunakan

MATLAB Simulink 7.6

Gambar 4.4 Simulasi 2 % ≤ R ≤ 12 % PLTU unit

1/2 menggunakan Matlab Simulink 7.6

Page 5: Governor turbin.pdf

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

halaman 5

Dari hasil gambar simulasi di atas, terlihat bahwa governor

dengan nilai R = 2 % lebih cepat merespon perubahan beban

dan penurunan frekuensi tidak terlalu besar nilainya

dibandingkan dengan governor dengan nilai R = 12 %. Hal

ini disebabkan karena ketika ada penambahan beban secara

tiba-tiba sebesar 0.05 pu, maka terjadi penurunan frekuensi

sistem. Kemudian output penurunan frekuensi ini direspon

balik oleh governor, sehingga katup pada generator

membuka lebih besar agar uap lebih banyak masuk ke dalam

turbin. Kemudian kecepatan akan naik diikuti dengan

kenaikkan frekuensi.

Di lapangan, untuk PLTU Gresik unit 1 dan 2,

speed droop diatur 5 % , sehingga harga gain :

Artinya setiap ada perubahan 0.1 Hz akan mengakibatkan

perubahan beban sebesar 4 MW. Kondisi pada Gambar 4.4

adalah saat operasi Governor Control, set load limit diatur

secara manual menyesuaikan dengan kondisi boiler. Jika ada

perubahan beban (akibat frekuensi) besaran kenaikan beban

tergantung pada set load limit PLTU unit 1 dan 2. Pada

PLTU Gresik unit 1 dan 2, kondisi free governor di-lock,

sehingga governor yang seharusnya dapat mengikuti

perubahan beban tidak dapat bekerja maksimal. Governor di-

lock pada load limit 100%, sehingga ketika terjadi penurunan

frekuensi penambahan uap pada turbin dilakukan secara

manual oleh operator. Sehingga, dapat dikatakan bahwa

ketika governor memiliki speed droop yang besar, maka

governor tersebut bersikap “malas” karena lebih lambat

dalam merespon perubahan frekuensi yang terjadi. Begitu

pun sebaliknya, jika governor memiliki speed droop yang

kecil maka governor tersebut dikatakan “rajin” karena lebih

cepat merespon perubahan frekuensi [1].

Respon dari speed droop ini yang memberikan informasi

kepada katup (valve) untuk membuka atau menutup aliran

uap ke turbin. Sehingga putaran kecepatan torsi elektrik pada

generator dapat bertambah atau berkurang sampai frekuensi

berada pada posisi nominal 50 Hz.

Namun keadaan di lapangan tidak demikian. Untuk

PLTU Gresik unit 3 dan 4, speed droop diatur 5 % , sehingga

harga gain :

Setiap ada perubahan 0,1 Hz akan mengakibatkan

perubahan beban sebesar 8 MW. Pada saat operasi Governor

Control,maka set dari Load Limit adalah 10 % diatas

Governor Control. Jika ada perubahan beban (akibat

frekwensi) beban akan dikontrol oleh Governor Control dan

bertambah 10%, setara 20 MW.

4.2 Data Parameter PLTU Gresik

4.2.1 Respon Frekuensi PLTU menggunakan

speed droop governor

Pada pasal ini akan dibandingkan simulasi

dengan nilai-nilai parameter rekomendasi hasil simulasi

dengan keadaan di lapangan.

PLTU unit 1/2 menggunakan load limit 100 %.

PLTU ini memiliki turbin jenis non-reheater (tanpa

pemanas ulang) dan kapasitas daya pembangkitan

adalah 1x200 MW. PLTU unit 3/4 menggunakan load

limit 10 %, nilai yang lebih kecil dibandingkan unit 1/2.

PLTU ini memiliki turbin jenis reheater (pemanas

ulang) dan kapasitas daya pembangkitan adalah 2x200

MW.

Sekarang dicoba menggunakan kontroler pada

unit governor pembangkit. Diberikan parameter speed

droop yang berbeda dan juga nilai kontroler yang

berbeda, agar didapatkan hasil yang dapat dibandingkan

dengan pasal 4.3.1 di atas. Pada sisttem tenaga listrik

biasanya dipakai kontroler PI (proportional integral).

Berikut adalah nilai parameter untuk rekomendasi

sistem yang disimulasikan pada Matlab Simulink 7.6 :

Gambar 4.6 Simulasi 2 % < R < 12 % PLTU unit 3/4

menggunakan Matlab Simulink 7.6

Gambar 4.5 Hasil imulasi 2 % ≤ R ≤ 12 % PLTU

unit 1/2 menggunakan Matlab Simulink 7.6

Gambar 4.7 Hasil imulasi 2 % ≤ R ≤ 12 % PLTU

unit 3/4 menggunakan Matlab Simulink 7.6.

Page 6: Governor turbin.pdf

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

halaman 6

Tabel 4.3 Parameter PLTU 1/2 dan unit 3/4 Gresik

Parameter Nilai

TG1, TG2, TG3, TG4 0.09

TRH1, TRH2 0

TRH3, TRH4 7

TCH1, TCH2, TCH3, TCH4 0.3

FHP1, FHP2, FHP3, FHP4 0.3

M1, M2, M3, M4 10

R1, R2 3

R3, R4 4

D1, D2, D3, D4 3.4

Beban sistem 0.05

Gambar 4.12 Hasil simulasi respon frekuensi PLTU

unit 1/2 dan unit 3/4 dengan speed droop governor

Tabel 4.4 Hasil respon PLTU 1/2 dan unit 3/4 Gresik

menggunakan speed droop governor

Unit Pembangkit Overshoot

(p.u)

Time Settling

(detik)

PLTU 1 -0.00116 8

PLTU 2 -0.00116 8

PLTU 3 -0.00296 13

PLTU 4 -0.00296 13

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Mode pengaturan frekuensi di PLTU Gresik unit 1/2

dan unit 3/4 menggunakan load limit,yang artinya

bahwa governor free tidak diaktifkan.

2. Dari hasil analisis, apabila free governor diaktifkan,

maka kerja dari governor dalam pengaturan

frekuensi semakin baik. Respon frekuensi

menggunakan speed droop yang lebih kecil nilai

prosentasenya maka hasilnya lebih baik.

3. Perlu diadakan kalibrasi atau tuning (peremajaan)

peralatan kontrol unit PLTU Gresik, agar governor

lebih cepat merespon perubahan frekuensi sehingga

didapat nilai frekuensi yang konstan.

5.2 Saran

1. Untuk penelitian selanjutnya dapat digunakan

metode-metode lain seperti GA, Fuzzy, PSO sebagai

kontroler otomatis pengoperasian governor free di unit

PLTU. Metode yang digunakan sebaiknya disesuaikan

dengan keadaan unit PLTU yang akan diteliti.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Marsudi Djiteng, “Operasi Sistem Tenaga Listrik”,

Penerbit Graha Ilmu, Yogyakarta, 2006.

[2] Robandi Imam, “Modern Power Control Engineering”,

Penerbit Andi, Yogyakarta, April 2006.

[3] Machowski Jan, Warsaw University of Technology,

Poland, W. Bialek Janusz, The University of

Edinburgh, UK and Bumby James R., Durham

University, UK, “POWER SYSTEM DYNAMICS

Stability and Control Second Edition” , John Wiley &

Sons, Ltd, 2008.

[4] Kundur Prabha, “Power System Stability and Control”,

Mc.Graw Hill, Inc., New York, 1993.

[5] PT PJB UP Gresik, “Pengoperasian Governor Free

PLTU #12 dan #34”, PT PLN PERSERO, 2010.

[6] PT PJB UP Gresik, “Explanation of Electro Hydraulic

Control System and Turbine upervisory Instruments

System”, PT PLN PERSERO.

BIODATA PENULIS

Patriandari dilahirkan di kota

Jakarta 5 Januari 1988. Penulis

adalah anak ketiga dari tiga

bersaudara pasangan Supriyadi GM

dan Eka Sangadji. Pada tahun 2006,

penulis masuk ke Jurusan Teknik

Elektro Institut Teknologi Sepuluh

Nopember Surabaya dan mengambil

bidang studi Teknik Sistem Tenaga.

Mulai tahun 2009, penulis aktif

sebagai asisten untuk Praktikum Pengukuran Listrik di

Laboratorium Instrumentasi Pengukuran dan Identifikasi

Sistem Tenaga Listrik ( LIPIST B204).

Email : [email protected]

Gambar 4.11 Pemodelan sistem tenaga listrik

PLTU unit 1/ 2 dan unit 3/4 Gresik

dengan kontroler