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