Disusun Oleh:Fatma Nasution = 1107220012

PROGRAM STUDI ELEKTROFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUMATERAUTARA

Dosen Pembimbing :Ir. Yusniati, MTT.A 2013/2014

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami ucapkan kepada Allah SWT karenaa berkat rahmat-Nyalah dan hidayah-Nyalah kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan judul gagasan, yaitu: Pengaruh Frekuensi Terhadap Sistem Tenaga Listrik.Pada kesempatan ini pula kami ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu kami dalam pengambilan dan yang sudah memberikan semangat yaitu kepada:1. Allah SWT, yang memberikan nikmat kesehatan dan kemudahan jalan bagi kami untuk dapat selesaikan makalah ini.2. Kedua orang tua kami yang telah memberikan semangat pada kami dan telah mendidik kami dari kecil hingga dewasa.3. Dosen pembimbing yang telah memberikan arahan dan bimbingan kepada kami4. Dan semua orang yang telah mendukung kami dalam menyelesaikan kegiatan ini.

Akhir kata semoga gagasan ini dapat diimplementasikan dan bermanfaat masyarakat umumnya. Amin.

Medan, 12 Desember 2013

Hormat Kami,Ketua Kelompok

Fatma Nasution Npm 1107220012

DAFTAR ISI

Kata Pengantar..................................................................................i Daftar Isi................................................................................ii Bab I..................................................................................1 Bab II..................................................................................2 Bab III.................................................................................7 Daftar Pustaka.................................................................................8

BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangFrekuensi adalah jumlah gelombang sinusoida dari tegangan atau arus listrik dalam rentang waktu satu detik. Satuan yang digunakan menyatakan ukuran frekuensi adalah Hertz (Hz). Satu Hertz berarti satu siklus per detik(cycle/second) Didalam pembangkitan tenaga listrik, frekuensi menunjukkan jumlah putaran elektrik mesin pembangkit. Satu putaran elektrik dapat diwakilkan oleh satu gelombang sinusoida. Sistem tenaga yang di kelola PLN menggunakan frekuensi 50 Hz yang setara dengan 50 putaran elektrik per detik atau 3000 putaran per menit.Frekuensi juga dapat dipakai sebagai ukuran kesetimbangan sesaat antara daya nyata (MW) yang di konsumsi oleh konsumen (selanjutnya disebut beban) dengan daya nyata pasokan dari pembangkit tenaga listrik. Pada keadaan keduanya setimbang, frekuensi 50 Hz, bila frekuensi kurang dari 50 Hz berarti pasokan daya nyata dari pembangkit kurang. Sebaliknya jika pasokan daya nyata dari pembangkit berlebih, menyebabkan frekuensi lebih dari 50 Hz.Frekuensi sistem tenaga listrik (selanjutnya disebut frekuensi) merupakan salah satu besaran yang digunakan untuk menyatakan mutu tenaga listrik. Frekuensi berlaku sama di setiap bagian sistem, artinya pada suatu saat yang bersamaan besarnya relatif sama meskipun diukur pada tempat berbeda di dalam sistemNilai frekuensi sistem tenaga selalu berubah-ubah, karena dari waktu ke waktu daya nyata yang dikonsumsi oleh konsumen (beban) bersifat acak, sedangkan alat pengatur kecepatan (speed governer) pada tiap mesin pembangkit masing-masing bekerja sendiri. Hampir tidak ada kemungkinan pasokan daya nyata unit pembangkit terus menerus tepat sama dengan beban sistem.

BAB IITINJAUAN TEORI

2.1Pengaruh Frekuensi pada Sistem Tenaga ListrikSistem tenaga listrik harus mampu menyediakan tenaga listrik bagi para pelanggan dengan frekuensi yang praktis konstan. Penyimpangan frekuensi dari nilai nominal 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. Sehubungan dengan hal ini harus ada penyesuaian antara daya aktif yang dihasilkan dalam sistem pembangkitan harus disesuaikan dengan beban daya aktif. Penyesuaian daya aktif ini dilakukan dengan mengatur besarnya kopel penggerak generator. Dalam sistem tenaga listrik, umumnya digunakan generator sinkron fasa tiga untuk pembangkit tenaga listrik yang utama, maka pengaturan frekuensi sistem praktis tergantung pada karakteristik dari generator sinkron tersebut. Untuk dua buah generator sinkron yang bekerja secara paralel, diagram vektor dari fluks magnetik, tegangan, arus dan dayanya, digambarkan sebagai berikut:

Gambar 1.1 Diagram vektor dua buah generator sinkron yang bekerja paralel

Apabila kopel penggerak salah satu generator pada gambar (1.1) diperbesar, maka rotor (kutub) generator akan bergerak maju dalam arti bahwa vektor akan bergerak ke arah yang memperbesar komponen daya aktif MW dari generator, misalkan hal ini dilakukan terhadap generator nomor 2, maka keadaan akan berubah seperti ditunjukkan oleh vektor 2, E2 dan I2.

Selanjutnya komponen daya aktif generator 2 akan berubah dari MW2 menjadi MW2. Penambahan kopel penggerak generator memerlukan tambahan bahan bakar pada unit thermis dan pada unit hydro memerlukan penambahan air. Oleh karenanya produksi MWH dari unit-unit pembangkit listrik memerlukan bahan bakar untuk unit thermis dan memerlukan sejumlah air untuk unit hydro. Sedangkan untuk daya reaktif (VAR) tidak akan terpengaruh dengan penambahan kopel penggerak ini, karena komponen daya reaktif lebih di pengaruhi oleh perubahan pada komponen penguat medan magnet dan tegangan.

Menurut prinsip dasar dalam dinamika rotor (Menurut Hukum Newton), ada hubungan antara kopel mekanis penggerak generator dengan perputaran generator, dapat dituliskan dalam bentuk persamaan[2]:(TG TB) = M x(1)

dimana: TG = torsi atau kopel penggerak generatorTB = torsi atau kopel beban yang membebani generatorM = momen inersia dari generator beserta mesin penggeraknya= kecepatan sudut perputaran generator

Karena frekuensi yang dihasilkan generator merupakan sama dengan kecepatan rotornya, sehingga dapat dituliskan dengan:f =(2)

Hal ini berarti bahwa pengaturan frekuensi sistem merupakan pengaturan dari kopel penggerak generator atau pengaturan daya aktif dari generator. Untuk mesin penggerak generator, pengaturan frekuensi sistem di lakukan dengan pengaturan pemberian bahan bakar pada unit thermis dan pengaturan pemberian air pada unit hydro.Sedangkan untuk sistem beban, frekuensi akan turun apabila daya aktif yang dibangkitkan tidak mencukupi kebutuhan beban dan sebaliknya frekuensi akan naik apabila ada kelebihan daya aktif dalam sistem. Secara mekanis, dengan melihat persamaan (1) dan (2) dinamika frekuensi sistem dalam kaitannya dengan pembangkitan daya aktif dapat dituliskan sebagai berikut [2]:a. Jika TG TB = T < 0, maka< 0, sehingga frekuensi akan turun (3)b. Jika TG TB = T > 0, maka> 0, sehingga frekuensi akan naik (4)

Dari persamaan di atas terlihat bahwa besarnya frekeunsi tergantung dari besarnya selisih antara kopel generator dengan kopel yg membebani generator, sehingga untuk mengatur frekeunsi dalam sistem tenaga listrik dapat diatur dari dua sisi yaitu sisi generator maupun sisi beban. Namun secara tidak langsung penyediaan daya reaktif dapat pula mempengaruhi frekuensi sistem, karena penyediaan daya reaktif mempunyai pengaruh besar terhadap kenaikan tegangan, yang selanjutnya dapat menyebabkan kenaikan beban daya aktif. Namun pengaturan frekuensi sistem lebih dominan kaitannya dengan penyediaan daya aktif. 2.2 Cara Pengaturan FrekuensiCara mengatur frekuensi adalah :1. Pengaturan daya aktif ( sisi generator)2. Load shedding (sisi beban)3. Pengalihan daya pada saluran

1. Pengaturan daya aktifFrekuensi pada sistem tenaga listrik dapat diatur dengan melakukan pengaturan daya aktif yang dihasilkan generator. Pengaturan daya aktif ini erat kaitannya dengan kenaikan jumlah bahan bakar yang digunakan untuk menaikkan daya aktif. Pada PLTU adalah berapa laju batu bara yang ditambah untuk dibakar sedangkan pada PLTA adalah berapa besar debit air yang dinaikkan untuk menggerakkan turbin sehingga menghasilkan kenaikan daya aktif. Pengaturan bahan bakar ini dilakukan dengan menggunakan governor. Sehingga pada pengaturan daya aktif ini erat kaitannya dengan kerja governor pada sistem pembangkit thermal maupun air.2. Load shedding (pelepasan beban)Jika terdapat gangguan dalam sistem yang menyebabkan daya tersedia tidak dapat melayani beban, misalnya karena ada unit pembangkit yang besar jatuh (trip), maka untuk menghindarkan sistem menjadi collapsed perlu dilakukan pelepasan beban. Keadaan yang kritis dalam sistem karena jatuhnya unit pembangkit dapat dideteksi melalui frekuensi sistem yang menurun dengan cepat.Pada sistem tenaga listrik yang mengalami gangguan karena lepasnya (trip) unit generator yang besar dapat mengurangi aliran daya aktif yang mengalir ke beban, sehingga menyebabkan generator-generator yang lain dipaksa bekerja. Jika hal ini berlangsung terus menerus dapat menyebabkan kerusakan mekanis pada batang kopel generator karena dipaksa bekerja. Untuk itu diperlukan relay under frequency yang berfungsi untuk mendeteksi penurunan frekeunsi sistem secara tiba-tiba akibat adanya unit pembangkit besar yang lepas dari sistem. Salah satu cara untuk menaikkan frekeunsi tersebut adalah dengan melepas beban.

Gambar 1 grafik perubahan frekuensi sebagai fungsi waktu dengan adanya pelepasan bebanTurunnya frekeunsi dapat menurut garis 1 , garis 2, atau garis 3. Makin besar unit pembangkit yang jatuh (makin besar daya tersedia yang hilang) makin cepat frekeunsi menurun. Kecepatan menurunnya frekuensi juga bergantung pada besar kecilnya inersia sistem. Semakin besar inersia sistem, makin kokoh sistemnya, makin lambat turunnya frekuensi.Dalam grafik 1 dimisalkan bahwa frekuensi menurun menurut garis 2. Setelah mencapai titik B dilakukan pelepasan beban tingkat pertama oleh under frequency control relay (UFR) yang bekerja setelah mendeteksi frekuensi sebesar Fb dengan adanya pelepasan beban tingkat pertama maka penurunan frekuensi berkurang kecepatannya. Sampai di titik C UFR mendeteksi frekeunsi sebesar Fc dan akan melakukan pelepasan beban tingkat kedua dst sampai frekeunsi sistem kembali normal ke frekeunsi Fo.

Gambar 2 Grafk turunnya frekuensi sebagai akibat gangguan unit pembangkit

Gambar 3 Grafik naiknya frekuensi setelah adanya pelepasan beban3. Pengalihan daya pada saluranCara lain untuk mengatur frekuensi sistem yaitu dengan mengatur pengiriman daya aktif pada daerah yang memiliki kerapatan beban yang tinggi. Penulis masih belum memahami dengan benar cara terakhir ini dalam mengatur frekuensi dalam sistem tenaga listrik.

BAB IIIPENUTUP3.1 KesimpulanSistem Tenaga Listrik harus dapat memenuhi kebutuhan akan tenaga listrik dari para konsumen dari waktu ke waktu. Untuk ini daya yang dibangkitkan dalam sistem tenaga listrik harus selalu sama dengan beban sistem, hal ini diamati melalui frekuensi sistem. Kalau daya yang dibangkitkan dalam sistem lebih kecil dari pada beban sistem maka frekuensi turun dan sebaliknya apabila daya yang dibangkitkan lebih besar dari pada beban maka frekuensi naik.

3.2 SaranSemoga makalah ini dapat bermanfaat untuk teman- teman sekalian, apabila makalah ini memiliki kekurangan. Besar harapan kami untuk saran serta kritikan dari teman- teman sekalian.

DAFTAR PUSTAKA Scada PLN ITB http://dunia-listrik.blogspot.com/hubungan-daya-aktif-dan-frekuensi// 10