Sidang Tugas Akhir (Genap 2011-2012) Teknik Sistem Tenaga JurusanTeknik Elektro ITS
Analisa Stabilitas Transien dan Perancangan Pelepasan Beban pada Industri Peleburan Nikel PT. Aneka Tambang di Pomaala (Sulawesi Tenggara) Nama : Aminullah Ramadhan NRP : 2209 106 070 Pembimbing : 1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D. 2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT
Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN
Page 2
PENDAHULUAN Latar Belakang Adanya beberapa macam gangguan pada sistem
kelistrikan PT. Antam yang menyebabkan terganggunya kontinuitas pelayanan daya beban. Akibat gangguan tersebut menyebabkan sistem tidak stabil sehingga perlu dilakukan analisa stabilitas transien.
Page 3
PENDAHULUAN Tujuan Melakukan studi kestabilan transien sistem
kelistrikan pada PT Antam Pomalaa. Merancang suatu skema load shedding yang efektif pada PT Antam Pomalaa.
Page 4
PENDAHULUAN Permasalahan PT. Aneka Tambang telah melakukan perubahan
sistem kelistrikan dengan melakukan penonaktifkan lima generator pada pabrik FeNi II serta penon-aktifkan beban furnance I pada pabrik FeNi I
Page 5
PENDAHULUAN Batasan Masalah Analisa Kestabilan Transien di PT. Antam Pomaala
dilakukan dengan memperhatikan respon generator, yang meliputi respon frekuensi dan tegangan. Gangguan yang dianalisa adalah efek transien dikarenakan generator lepas, hubung singkat dan motor starting. Perangkat lunak yang digunakan yaitu ETAP 7
Page 6
Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN
Page 7
LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN
A START PENGUMPULAN DATA PEMBUATAN SLD
SIMULASI DAN ANALISIS
RESPON STABIL
LOAD SHEDDING Tidak
Ya
PARAMETER PENGAMATAN
REKOMENDASI
A
KESIMPULAN END
Page 8
Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN
Page 9
TEORI PENUNJANG
Stabilitas Transien Stabiltas transien adalah kemampuan dari suatu sistem tenaga mempertahankan sinkronisasi setelah mengalami gangguan besar yang bersifat mendadak selama sekitar satu “swing” (yang pertama) dengan asumsi bahwa pengatur teganngan otomatis (AVR) dan governor belum bekerja .
Page 10
TEORI PENUNJANG Standar Frekuensi Standar yang digunakan 50±1.5% atau 98.5% - 101.5% menurut Standar PLN luar Jawa.
Page 11
TEORI PENUNJANG Standar Tegangan dan Voltage Sagging Standar tegangan yang digunakan adalah standar PLN (100 + 5)% dan (100 – 10)%
Standar voltage sagging yang digunakan adalah standar SEMIF47 VOLTAGE SAG DURATION Second (s) < 0.05 s 0.05 to 0.2 s 0.2 to 0.5 s 0.5 to 1.0 s >1.0 s
Cycles at 60 Hz < 3 cycles 3 to 12 cycles 12 to 30 cycles 30 to 60 cycles > 60 cycles
Cycles at 50 Hz < 2.5 cycles 2.5 to 10 cycles 10 to 25 cycles 25 to50 cycles > 50 cycles
VOLTAGE SAG Percent (%) of Equipment Nominal Voltage Not specified 50 % 70 % 80 % Not specified
Page 12
TEORI PENUNJANG Pelepasan Beban Skema pelepasan beban menurut standar ANSI/IEEE C37.106-1987 ada dua jenis, yakni pelepasan beban menggunakan tiga langkah, seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah. Step
Frequency Trip Point (Hz)
Frequency Trip Point (%)
Percent of Load Shedding (%)
Fixed Time Delay (Cycles) on Relay
Fixed Time Delay (Second) on Relay
1
59.3
98.83
10
6
0.1
2
58.9
98.17
15
6
0.1
3
58.5
97.5
As required to arrest decline before 58.2 Hz/97%
Page 13
Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN
Page 14
SISTEM KELISTRIKAN
Pabrik FeNi III
Pabrik FeNi II
Pabrik FeNi I
Page 15
SISTEM KELISTRIKAN Pabrik FeNi III
Page 16
SISTEM KELISTRIKAN Pabrik FeNi II
SISTEM KELISTRIKAN Pabrik FeNi I
Page 18
SISTEM KELISTRIKAN
Keterangan :
yang di non- aktifkan yang sudah tidak digunakan
Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN
Page 20
ANALISA Studi Kasus Kasus 1
Keterangan Kasus
Aksi
Waktu (detik)
Daya
DG10
DG1(swing) trip
DG1 delete
1.000
DG60
DG6 trip
DG6 delete
1.000 16.7 MW
load shedding 1
CB57 open
1.241
8.4 MW
DG1(swing) dan
DG1 delete
1.000
34 MW
DG2(swing) trip
DG2 delete
load shedding 1
CB57 open
1.241
8.4 MW
load shedding 2
CB57 close
1.338 25.3 MW
2 DG10DG20
3
17 MW
CB10 close 4 DG20DG30
DG2(swing) dan
DG2 delete
1.000 33.7 MW
Page 21
ANALISA Studi Kasus Kasus DG20DG30 4
Keterangan Kasus
Aksi
Waktu (detik)
Daya
DG3 trip
DG3 delete
load shedding 1
CB57 open
1.171 8.4 MW
load shedding 2
CB57 close
1.218 25.3 MW
CB10 open DG50DG60
DG5 dan DG6 trip
DG5 delete
1.000 33.4 MW
DG6 delete 5
load shedding 1
CB57 open
1.151 8.4 MW
load shedding 2
CB57 close
1.185 25.3 MW
CB10 open SC‐1
6
Motor 7
Starting
1.000
Hubungan singkat bus 2
Bus2 fault
CB8 berkerja
CB8 open
CB4 berkerja
Cb4 open
CB5 berkerja
CB5 open
Motor IM-3 start
Motor IM-3
1.300
1.000 1410 kW
start
Page 22
ANALISA 4.2.1 Studi Kasus DG10: Generator DG 1 (swing) trip saat semua sumber energi aktif: DG1 Delete (t = 1 detik).
98.76%
98.75%
99.95%
Page 23
ANALISA 4.2.2 Studi Kasus DG60: Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG6 Delete (t = 1 detik). 97.55% 98.20%
98.03%
99.93% 98.35%
Page 24
ANALISA 4.2.2.1 Studi Kasus DG60: Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG6 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.241 detik).
LS1
CB 57
99.27%
99.27%
Page 25
ANALISA 4.2.3 Studi Kasus DG10DG20: Generator DG 1 (swing) dan Generator DG 2 (swing) trip saat semua sumber energi aktif: DG1 dan DG2 Delete (t = 1 detik).
69.16%
90.89%
Page 26
ANALISA 4.2.3.1 Studi Kasus DG10DG20: Generator DG 1 (swing) dan Generator DG 2 (swing) trip saat semua sumber energi aktif: DG1 dan DG2 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.241 detik).
LS 1 CB 57
Page 27
ANALISA 4.2.3.2 Studi Kasus DG10DG20: Generator DG 1 (swing) dan Generator DG 2 (swing) trip saat semua sumber energi aktif: DG1 dan DG2 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.241 detik) dan Load Shedding 2 (t =1.338 detik).
CB 57 close
100.597% LS 2
CB 10
100.019%
Page 28
ANALISA 4.2.4 Studi Kasus DG20DG30: Generator DG 2 (swing) dan Generator DG 3 trip saat semua sumber energi aktif: DG2 dan DG3 Delete (t = 1 detik).
69.17%
90.88%
Page 29
ANALISA 4.2.4.1 Studi Kasus DG20DG30: Generator DG 2 (swing) dan Generator DG 3 trip saat semua sumber energi aktif: DG2 dan DG3 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.171 detik).
LS1 CB 57
Page 30
ANALISA 4.2.4.2 Studi Kasus DG20DG30: Generator DG 2 (swing) dan Generator DG 3 trip saat semua sumber energi aktif: DG2 dan DG3 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.171 detik) dan Load Shedding 2 (t =1.218 detik).
CB 57 close
LS 2
100%
CB 10
99.99%
Page 31
ANALISA 4.2.5 Studi Kasus DG50DG60: Generator DG 5 dan Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG5 dan DG6 Delete (t = 1 detik).
69.17%
90.88%
Page 32
ANALISA 4.2.5.1 Studi Kasus DG50DG60: Generator DG 5 dan Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG5 dan DG6 Delete (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.151 detik).
LS 1 CB 57
Page 33
ANALISA 4.2.5.2 Studi Kasus DG50DG60: Generator DG 5 dan Generator DG 6 trip saat semua sumber energi aktif: DG5 dan DG6 Delete (t = 1 s), Load Shedding 1 (t =1.151 detik) dan Load Shedding 2 (t =1.185 detik).
CB 57 close
LS 2
99.12%
CB 10
99.97%
Page 34
ANALISA 4.2.6 Studi Kasus SC-1 : Hububungan singkat pada Bus2 (t=1 detik), CB8 open (t=1.3 detik), CB4 open (t=1.3 detik) dan CB5 open (t=1.3 detik).
104.65% 100.65%
CB 8
100.04% 45.06%
Page 35
ANALISA 4.2.7 Studi Kasus MOTOR START : Motor IM-3 Start (t = 1 detik)
99.92%
5 dtk
99.05%
Page 36
Daftar Isi PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN ANALISA KESIMPULAN
Page 37
KESIMPULAN Lepasnya satu DG akibat gangguan dapat mempengaruhi sistem menyebabkan
frekuensi sistem turun secara signifikan menjadi 98.03% maka dari itu diperlukan satu tahap skema load shedding untuk mengembalikan frekuensi ke batas yang stabil dengan melepaskan beban sebesar 8.4 MW. Ketika dua DG mengalami gangguan, menyebabkan respon frekuensi dari sistem nilainya mencapai terendah 61.78%. Sedangkan respon tegangan pada bus mengalami osilasi juga dimana tegangan naik dan turun hingga detik ke-30. Pada detik ke-30 tegangannya sebesar 90.89% dari tegangan nominal. Maka diperlukan dua tahap skema load shedding untuk mengembalikan frekuensi ke batas yang stabil. Pada kasus hubungan singkat, CB8 open dan dikuti juga pelepasan pembangkit, karena bus yang mengalami hubungan singkat memiliki kapasitas beban yang besar. Saat menyalakan motor dengan kapasitas daya 1410 KW, yang merupakan motor dengan daya paling besar, sistem bisa kembali stabil dengan respon frekuensi 99.93 % dan respon tegangan terendah 99.06%.
Page 38
TERIMA KASIH
