verifikasi speed droop pembangkit listrik

7/17/2019 Verifikasi Speed Droop Pembangkit Listrik

http://slidepdf.com/reader/full/verifikasi-speed-droop-pembangkit-listrik 1/5

Seminar Nasional Ketenagalistrikan dan Aplikasinya

SENKA 2015

1

Verifikasi Speed Droop

Pembangkit Listrik

Agus YogiantoPLN Research Institute

Jakarta, Indonesia

[email protected]

Abstrak - Pada operasi turbin uap pembangkit listrik terdapat parameter speed droop yang ditetapkan pada sistem kontrol putaran yangmenentukan kinerja dari turbin uap terhadap perubahan beban. Parameter tersebut diset sebelum unit pembangkit beroperasi sesuai dengan persyaratan yang ditentukan. Pada studi ini parameter speed droop ditentukan secara praktis dari kondisi uji pembangkit tanpa beban dan kondis berbeban. Perubahan keluaran secara bertahap pada sistem kontrol turbin dapat digunakan untuk penentuan parameter speed droop. Pengujian

dengan membuat perubahan putaran turbin pada kondisi tanpa beban dan perubahan daya pada kondisi unit berbeban, memberikan nilai speeddroop hasil uji sesuai setelan yang diberikan pada sistem kontrol turbin uap serta memberikan informasi partisipasi daya dari unit pembangkit bilaterjadi perubahan frekuensi di sistem.

Kata kunci-komponen : Turbin uap; Kontrol putaran; Speed Droop

Abstract- In operation of steam turbine power plant, there is controller parameter set that is speed droop on speed control system which determinethe performance of a steam turbine to changes in load. The parameters set before generating units operate in accordance with specified requirements

In this study the parameters speed droop determined in the practically from no-load power plant test conditions and load test conditions . Outpuchanges gradually in the turbine control system can be used to determine the parameters of speed droop. Testing by making changes of turbine speedto the turbine rotor on no load conditions and by power output changes with governor valve changes in unit load conditions, giving a value o

speed droop test results the appropriate setting given on the steam turbine control system as well as provide information about the participation of a power generating unit in case of frequency change in the system.

Keywords-component : Steam turbine; Speed governor; Speed Droop

I.

PENDAHULUAN

Dinamika pada sistem kontrol turbin generator merupakan

gambaran dari kinerja sistem kontrol yang mengaitkan berbagai

besaran mekanis dan elektris. Sistem kontrol tersebut bertujuan

untuk memenuhi kebutuhan beban generator yang dipenuhi dari

energi mekanis turbin melalui mekanisme aliran uap yang diatur

oleh control valve turbin atau biasa disebut governor controlvalve [1]. Setiap perubahan beban pada sisi generator harus

dapat dikuti oleh perubahan posisi governor control valve.

Satu parameter penting pada sistem pengatur turbin (Turbine

Control System), yang menentukan kecepatan respons turbin

pembangkit dalam menghadapi perubahan beban adalah harga

speed droop. Speed droop adalah rasio perubahan speed

terhadap perubahan daya turbin [2]. Turbin akan semakin cepat

bereaksi bila nilai speed droop yang diterapkan lebih kecil

demikian pula sebaliknya.

Dalam rangka menjamin bahwa harga speed droop yang disetel

sesuai dengan yang ditentukan, maka nilai penyetelan tersebut

dapat diuji secara riel pada waktu unit pembangkit beroperasi

Demikian pula bila pada suatu waktu nilai speed droop ingin

diketahui secara pasti sementara data yang ada di unit tidak

meyakinkan untuk menjadi acuan, maka harga speed droop unit




SENKA 2015

2

dapat ditentukan melalui pengujian riel pada waktu unit

beroperasi.

Sistem kontrol turbin bertujuan untuk mempertahankan putaran

turbin generator pada harga set point sekalipun beban turbin

generator berubah-ubah setiap waktu. Sesuai dengan fungsi

tersebut maka sistem kontrol turbin disebut pula speed governor system. Bagian utama dari speed governor system atau sistem

pengatur putaran turbin adalah turbine controller. Pada turbine

controller terdapat algoritma kontrol yang disesuaikan dengan

karakteristik operasi turbin serta algoritma proporsional, integral

dan differensial untuk mengoptimalkan knerja turbin.

Speed droop pada sistem kontrol turbin diberikan untuk

merelasikan hubungan antara perubahan beban sistem dengan

partisipasi daya yang dihasilkan oleh turbin [3], apabila terjadi

perubahan frekuensi pada sistem tenaga listrik. Oleh sebab itu

setiap turbin mempunyai karakteristik droop yang dimaksudkan

untuk load sharing bila ada perubahan frekuensi sistem

Diagram blok simplifikasi sistem kontrol putaran turbin uap

dapat dilihat pada gambar 1 berikut :

N

CV

Gambar 1. Diagram blok sistem kontrol turbin uap

Pada gambar tersebut :

N = putaran turbin

Nr = set point putaran

CV = posisi control valve/governor valve

CVr = set point control valve

R = Speed Droop

Kn = Gain steady state

Kv = Gain katup kontrol

Hubungan antara kecepatan putaran dengan speed droop adalah :

(1)

(2)

Bila E kecil sekali, maka dua persamaan tersebut menjadi

atau

(3)

II. VERIFIKASI SPEED DROOP

Seperti telah disebutkan bahwa penentuan speed droop adalah

dengan pengujian, maka perlu ada satu parameter yang diubah-

ubah sementara parameter lain mengikuti perubahan tersebut

Dari persamaan (3), bila set point putaran dibuat tetap, maka

perubahan kecepatan tergantung pada satu parameter lain yaitu

set point dari governor valve atau control valve CVr.

Bila putaran nominal turbin uap adalah 3000 rpm maka pada

waktu operasi unit pembangkit, set point putaran Nr dibuat 3000

rpm atau sebagai 1 p.u, maka (3) menjadi :

(4)

Hubungan yang sebanding antara putaran dengan posisi katup

kontrol dapat digunakan untuk mencari harga speed droop

sebagai kemiringan garis lurus tersebut.

(5)

Persamaan (5) tersebut menyatakan bahwa dengan mengubah-

ubah set point posisi governor valve diperoleh kecepatan putarantertentu dengan speed droop tertentu.

Hubungan Speed drop tersebut masih belum merupakan droop

total, karena belum terkait dengan daya yang dihasilkan, maka

untuk mendapatkan kaitan dengan daya yang diberikan oleh

turbin, perlu dilakukan pendekatan bahwa ada hubungan yang

linier antara posisi valve dengan daya keluaran turbin, yang

dinyatakan dengan :

(6)

dengan

= posisi offset katup kontrol

Hubungan antara daya dengan posisi katup kontrol dapatdilakukan pada kondisi pembebanan unit dengan mengubah-

ubah posisi bukaan governor valve dari bukaan kecil dengan

daya output minimal sampai dengan bukaan dengan daya output

kondisi maksimal.

Kv

R

Kn Nr

E

CVr




SENKA 2015

3

III. HASIL

Dari hasil pengujian unit pada kondisi tanpa beban dengan

mengubah-ubah set point katup kontrol diperoleh hubungan

seperti pada tabel 1.

TABEL 1, KECEPATAN PUTARAN TERHADAPSETPOINT CONTROL VALVE

No Kecepatan putaran(p.u)

Set point controlvalve (p.u)

1 0,97 -0,49

2 0,98 -0,29

3 0,99 -0,09

4 1,00 + 0,11

5 1,01 + 0,31

6 1,02 + 0,51

Hubungan antara perubahan kecepatan putaran dengan set point

control valve bila diplot dalam bentuk kurva diperoleh seperti

pada gambar 2 berikut :

Gambar.2. Kecepatan terhadap posisi control valve

Dari gambar 2 tersebut perubahan kecepatan putaran bila

diambil dari 0,97 sampai dengan 1,02 p.u adalah 0,05 p.u,

sedangkan perubahan posisi katup kontrol adalah dari -0,49 p.u

sampai dengan +0,51 p.u atau sama dengan 1 p.u, sehingga

dapat ditentukan harga speed droop adalah :R = 0,05 p.u / 1 p.u atau sama dengan 5 %.

Sementara itu untuk penentuan droop total dilakukan pengujian

berbeban setelah unit pembangkit disinkronkan dengan sistem

atau jaringan tenaga listrik.

Pada waktu unit sudah dalam kondisi pembebanan, maka untuk

mengetahui pengaruh dari system governor terhadap perubahan

daya yang dihasilkan, maka dilakukan pembebanan dengan perubahan dari system governor. Pada pengujian berbeban

secara bertahap dilakukan perubahan posisi governor valve dan

dilakukan pengukuran daya keluaran generator dengan hasil

seperti pada tabel 2 berikut :

TABEL 2 DAYA TERHADAP POSISI GOVERNOR VALVE

No Daya keluaran

(p.u)

Posisi gov valve

(%)

1 90 0,26

2 120 0,28

3 152 0,30

4 180 0,385 210 0,40

6 241 0,43

7 269 0,48

8 315 0,58

9 350 0,62

10 400 0,64

11 450 0,66

Daya keluaran terhadap posisi governor valve apabila diplot

dalam bentuk kurva maka menjadi seperti pada gambar.3 berikut

yang dapat didekati dengan suatu persamaan garis lurus pada

daerah terbatas

Gambar.3. Daya keluaran generator terhadap posisi

governor valve / control valve

0,96

0,97

0,98

0,99

1

1,01

1,02

1,03

-1 -0,5 0 0,5 1

k

e

c

p

a

t

a

n

p

u

t

a

r

a

n

(

p

u )

Set Point control valve (p.u)

0

100

200

300

400

500

0 0,2 0,4 0,6 0,8

D

a

y

a

k

e

l

u

a

r

a

n

(

p

u )

Posisi gov.valve (p u)




SENKA 2015

4

Dari gambar 3. tersebut dapat ditentukan perbandingan antara

selisih beban dengan selisih posisi governor valve masing-

masing pada kondisi offset dan beban maksimum. Dalam hal

selisih beban maksimum = 450 MW dan selisih dari posisi

governor valve = 0,46 p u, maka gain

Kv = 450 / 0,46 = 978 MW / p.u

Harga droop total = R / K V = 0,05/978 MW/p.u

= 0,00005 atau 0,0025 Hz/MW

Dari nilai droop total dapat diperkirakan bila unit tersebut

dengan kapasitas 400MW lepas dari jaringan, maka dampak

perubahan frekuensi yang terjadi diperkirakan mencapai 1 Hz,

Sedangkan untuk kapasitas yang lebih besar diperkirakan akan

memberikan dampak perubahan frekuensi yang lebih besar lagi.

IV. KESIMPULAN

Dari pembahasan mengenai verifikasi speed droop maka dapat

disimpulkan bahwa nilai speed drop yang diset pada unit

pembangkit listrik dapat diperiksa dan diuji kembali melalui

pengujian pada kondisi unit beroperasi.

Dari pengujian, pada waktu unit pembangkit beroperasi juga

dapat ditentukan parisipasi unit pembangkit terhadap perubahan

daya/frekuensi yang terjadi di sistem

REFERENSI

[1]. E J Farmer,B G Liptak,“Steam Turbine Control, Process Control and

Optimization”, Vol II, 2006,p2141

[2] P N V Kumar, S Muthukumar, “Frequency Regulation by Free Governor

Mode of Operation in Power Station” , IEEE International Conference on

Computational Inteligence and Computing Research. 2010,p2

[3] John Undrill, “Power Plant / System Dynamics and Control”, NREL/EPRIWorkshop, May 2013,p8

[4] CEGB, Modern Power Station Practice

[5] Mitsubishi, Turbine Electro Hydraulic Governor Control Systems

[6] Woodward, Industrial Steam Turbine Control, Application Note 83403

[7]. T Yang et al, Parameter identification of steam turbine speed governors

system, IEEE Transactions on Power Systems, Vol 18, pp1-8




SENKA 2015

5

verifikasi speed droop pembangkit listrik

Documents