MICRO-GRID PLTS UNTUK MENJAGA KUALITAS DAYA DI INDUSTRI

ISSN 1978 - 2365 Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan, Vol. 10 No. 1 Juni 2011 : 9 - 20

MICRO-GRID PLTS UNTUK MENJAGA KUALITAS DAYA DI INDUSTRI

Rina Irawati, Zuhaidi, dan Adjar Hadiyono Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Ketenagalistrikan, Energi Baru, Terbarukan dan Konservasi energi Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Telp. (021) 7203530, Cipulir Keb. Lama, Jakarta Selatan [email protected], [email protected] , [email protected]

ABSTRAK Buruknya kualitas daya listrik dapat menyebabkan mal fungsi dan bahkan dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan listrik. Untuk menjaga kualitas daya pada suatu sistem tenaga listrik bisa digunakan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) yang terhubung ke jaringan (Micro-Grid). Tujuan dari penggunaan PLTS ini adalah untuk menjaga kualitas daya listrik yang disalurkan pada beban-beban penting dan sensitif, sehingga saat terjadi gangguan pada jaringan listrik dari PLN suplai daya untuk beban-beban penting tersebut tetap terjaga kualitasnya. Prinsip kerja sistem PLTS ini adalah pada saat terjadi gangguan pada grid utama, Hight Speed Circuit Breaker (HSCB) bekerja dengan sangat cepat memisahkan sistem Micro- Grid dari jaringan utama dan beban keseluruhan. Sehingga beban-beban penting hanya disuplai dari Micro-Grid. Sistem PLTS menjaga kualitas daya keluaran PV (berfluktuatif tergantung intensitas matahari) dengan mengatur input dan output batere. Pada saat kondisi grid utama pulih dari gangguan, sistem memerintahkan HSCB untuk menutup kembali dengan terlebih dahulu mensinkronkan antara sistem Micro-Grid dengan jaringan utama, sehingga kualitas daya sistem tetap terjaga. Kata Kunci: Kualitas daya, PLTS, beban sensitif, HSCB, Micro-Grid

ABSTRACT Poor quality of electrical power can cause mal function and can even cause damage to the electrical equipment. To maintain the power quality in a power system, Photovoltaic System (PLTS) connected to the main utility (Micro-Grid) can be used. The purpose of the use of Photovoltaic is to maintain the quality of electric power which is distributed to important and sensitive loads. Thus when an interruption occurs at the utility power supply, the quality of power supply to critical loads can still be maintained. The principle of this Photovoltaic System is when disruption occurs in the main grid, HSCB works very quickly to separate micro-grid system from the main network and the overall burden. Photovoltaic System maintains the quality of the PV output power which depends on the intensity of the sun by adjusting the input and output of batteries. When the main grid recovers from disturbance, the system will order to close HSCB again by first synchronizing micro grid system with the main network, so that the power quality of the system is maintained. Keywords: power quality, photovoltaic, sensitive load, HSCB, Micro-Grid

Naskah diterima: 21 Februari 2011, dinyatakan layak muat : 20 April 2011

9

Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan, Vol. 10 No. 1 Juni 2011 : 9 - 20

10

PENDAHULUAN

diperlukan. Sehingga diharapkan Blueprint

Latar Belakang

tersebut dapat tercapai dengan baik dengan

Indonesia tergolong negara yang kaya dengan sumber energi matahari. Di samping itu, karena letaknya di khatulistiwa, matahari bersinar di Indonesia per tahun berkisar 2.000

hasil

memuaskan.

membuat

Pemerintahpun

Roadmap

Energi

Surya

telah untuk

mendeskripsikan target-target spesifik dalam mewujudkan keinginan negara ini.

jam. Penelitian

sistem

Micro-Grid

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) ini sejalan dengan Keputusan Presiden No. 5/2006 yang mendukung pemanfaatan teknologi PLTS sebagai

sumber

energi

alternatif

dalam

pemenuhan kebutuhan energi listrik dalam Gambar 1. Roadmap Energi Surya (Sumber:

negeri. Sistem PLTS yang diterapkan adalah

Blueprint Pengelolaan Energi Nasional 2005– 2025)

sistem pembangkit listrik terhubung dengan jaringan agar dapat menjamin pasokan listrik yang

berkualitas

karena

lebih

ramah

Suatu sistem pembangkit listrik tenaga surya secara garis besar memiliki peralatan-

lingkungan. Dengan sistem pengaturan yang

peralatan sebagai berikut:

baik Micro-Grid PLTS ini dapat digunakan

a. PV modul atau panel surya: berfungsi

sebagai pembangkit listrik handal. Dalam

mengubah energi sinar matahari menjadi

pemanfaatan PLTS sebagai pembangkit tenaga

energi listrik.

listrik cadangan, daya yang dihasilkan panel

b. Batere:

berfungsi

menyimpan

dan

surya tidak stabil, hal ini tergantung pada

menyuplai energi listrik yang dihasilkan PV

intensitas sinar matahari yang diterima oleh

modul ke beban.

panel surya. Dengan menempatkan suatu

c. Inverter:

Inverter

berfungsi

merubah

sistem pengaturan yang baik ketidakstabilan

tegangan listrik searah (DC) yang dihasilkan

daya ini bisa diatasi.

PV modul menjadi tegangan bolak-balik

Untuk

kondisi

PLTS

di

Indonesia

semenjak tahun 2005, Pemerintah optimis terhadap

program-program

energi

yang

(AC). Tujuan Penelitian

ini

bertujuan

untuk

dirancangnya melalui Blueprint Pengelolaan

mengetahui dan menganalisa unjuk kerja dari

Energi

Micro-Grid PLTS dalam kapasitasnya sebagai

Nasional.

Kebijakan

pemerintah

tersebut sangat baik, namun beberapa langkah

pembangkit

listrik

cadangan

yang

dapat

lain masih harus dilaksanakan. Adanya sinergi

menjaga kualitas daya di industri, terutama

antara bidang-bidang yang terkait mutlak

untuk mensuplai beban-beban sensitif.

11

Micro-Grid PLTS Untuk Menjaga Kualitas Daya Di Industri

Salah satu cara yang dapat dilakukan

METODOLOGI · Studi literatur dan konsultasi dengan tenaga ahli/pakar. · Melakukan pengambilan data spesifikasi peralatan sistem Micro-Grid PLTS. · Melakukan beberapa rangkaian pengujian terhadap kinerja sistem Micro-Grid PLTS. · Melakukan analisa terhadap data hasil pengujian sistem Micro-Grid PLTS untuk mengetahui kinerja

dari sistem dalam

mensuplai daya yang berkualitas baik (sesuia

dengan

standard

yang

telah

ditargetkan sebelumnya).

untuk memperbaiki kualitas daya listrik adalah dengan memasang suatu PLTS yang terhubung ke jaringan, dengan sistem kontrol yang optimal serta batere sebagai penyimpanan. Sistem ini lebih dikenal dengan Micro-Grid PLTS. Sistem suplai daya Micro-Grid yang dikembangkan dalam penelitian ini berasal dari energi baru terbarukan yaitu pembangkit listrik tenaga surya (PLTS). Sistem Micro-Grid PLTS ini diharapkan dapat menjaga kualitas daya di industri, terutama yang mempunyai bebanbeban sensitif. Spesifikasi kualitas daya yang direncanakan pada sistem ini adalah:

HASIL DAN PEMBAHASAN

· Tegangan

: ± 10 %

Kualitas Daya

· Frekuensi

: ± 0.1 ~ 0.3 Hz (mean value)

· THD

:3~5%

Sistem

tenaga

listrik

dituntut

menghasilkan daya listrik yang berkualitas,

Sebagai perbandingan, standar kualitas

terutama untuk menyuplai suatu beban yang

daya yang ditetapkan PLN adalah:

penting dan sensitif. Masalah kualitas daya

· Tegangan

: -10 % s/d +5 %

listrik

· Frekuensi

: -0.5 Hz s/d +1 Hz

· TDH

:5%

meliputi

setiap

masalah

yang

berhubungan dengan tegangan, arus atau deviasi frekuensi yang menyebabkan kegagalan atau kesalahan pengoperasian pada peralatan listrik yang digunakan. Jenis gangguan kualitas daya tersebut antara lain adalah: transien, ossilator,

interupsi,

swell/overvoltage,

DC

sag/undervoltage, offset,

harmonisa,

Modul Photovoltaic Modul Photovoltaic (PV) adalah suatu panel yang dapat mengubah sinar matahari menjadi energi listrik. Spesifikasi PV modul pada sistem ini adalah:

interharmonisa, noise, fluktuasi tegangan, dan

· Daya

variasi frekuensi. Kualitas daya listrik ini

· Tegangan : 23,9 Volt

sangat terkait dengan tegangan suplai. Naik

· Tipe

turunnya tegangan pada batas-batas tertentu

: 175 watt : Polycrystalline silicon type

Seluruh

modul

yang

terpasang

pada

berjumlah 460. Konfigurasi pemasangan modul

peralatan produksi ataupun hasil produksi.

dibagi menjadi 8 blok, 4 blok dihubungkan ke

Untuk itu perlu dilakukan berbagai upaya guna

inverter tipe standar dan 4 blok lainnya

menjaga atau menperbaiki kualitas daya listrik.

dihubungkan ke inverter tipe low harmonic.

mengakibatkan

terjadinya

kerusakan


12

Konfigurasi

pemasangan

PV

modul

=10.500 Watt. Tegangan yang dihasilkan 24 x

untuk menyuplai inverter tipe standar (gambar

10 = 240 Volt. Total daya inverter tipe low

2) adalah modul dipasang seri 11 modul dan

harmonic 4 unit: 4 x 10.500 = 42.000 Watt.

diparalel 5 sirkuit. Jadi masing-masing inverter

Total PV modul yang digunakan = 240 modul.

tipe standar disuplai dari 55 PV panel. Daya maksimum dari PV modul untuk menyuplai

Power Collecting Box

satu unit inverter tipe standar adalah 55 x 175

Power Collecting Box berfungsi untuk

Watt : 9.625 Watt. Tegangan yang dihasilkan

mengumpulkan atau mengelompokan daya

24 x 11 = 264 Volt. Total daya inverter tipe

yang dihasilkan PV modul dalam satu panel.

standar 4 unit: 4 x 9.625 = 38.500 Watt. Total

Power Collecting Box yang digunakan pada

PV modul yang digunakan : 220 modul

sistem ini adalah Model RX4030-12 sebanyak

11 modul PV diseri

16 unit dengan rincian 12 unit untuk 4 circuit PV inverter tipe standar

Diparalel 5 sirkuit

x4 Unit

dan 4 unit untuk 5 circuit. Alat Ukur Meteorologi Alat ukur meteorologi yang digunakan

Gambar 2. Susunan PV Modul untuk Inverter tipe

sebagai berikut:

Standar

a. Pyranometer model PV-KSS491 (1 unit)

PV inverter tipe low Harmonik

10 modul PV seri

pada sistem PLTS ini memiliki tipe dan fungsi

→ berfungsi untuk mengukur intensitas

paralel 2 sirkuit

radiasi matahari. x4 Unit

b. Thermometer model PV-KSSE17 (1 unit) → berfungsi untuk mengukur temperatur lingkungan.

Gambar 3. Susunan PV Modul untuk Low Harmonic Inverter

Inverter tipe low harmonic (gambar 3)

c. TD Box model RX4030-16 (1 unit) → TD box adalah Tranduser Box yang fungsinya sebagai penguat sinyal yang

terdiri atas tiga buah inverter phasa tunggal,

dihasilkan

konfigurasi pemasangan PV modulnya adalah

Thermometer. Karena letak pemasangan

seri 10 modul dan diparalel 2 sirkuit (untuk

Pyranometer

phasa tunggal) untuk phasa tiga konfigurasi

(ditempatkan di solar modul) cukup jauh

sistem ini dikali 3.

dari control room, maka dibutuhkan

Jadi masing-masing

Pyranometer dan

penguat

dan

Thermometer

inverter tipe low harmonic disuplai dari 60 PV

rangkaian

untuk

dapat

panel. Daya untuk menyuplai satu unit inverter

mengirimkan hasil pengukurannnya ke

tipe low harmonic adalah: 60 x 175 Watt

control room.

13


· Type : Stationary Lead-Acid Batteries

PV Inverter PV inverter berfungsi untuk mengubah

Valve Regulated

tegangan DC yang dihasilkan PV modul

· Type Cell : SLE-1000

menjadi tegangan AC dan mengontrol tegangan

· Tegangan per unit : 2 Volt

AC agar tetap stabil meskipun tegangan input

· Kapasitas : 1000 Ah

yang berasal dari PV modul berubah-ubah

· Jumlah Battery : 144

tergantung pada intensitas matahari. Sistem PLTS ini mengunakan delapan unit PV inverter dengan kapasitas masing-masing 10kW, terdiri atas empat unit PV inverter tipe standar dan empat unit PV inverter tipe low harmonic. Tujuan PV inverter dibuat menjadi delapan unit adalah: · Agar dapat diatur jumlah PV inverter (10kW/unit) yang bekerja, untuk mencegah batere over charge saat sistem pada kondisi off-grid (islanding operation) dan juga untuk mencegah daya mengalir ke jaringan pada kondisi on-grid (grid connection operation). · Untuk membandingkan harmonik yang dibangkitkan oleh inverter tipe standard dengan inverter tipe low harmonic. Spesifikasi PV Inverter: A. PV Inverter Tipe Standar · Kapasitas

: 10 kW (phasa 3)

· Jumlah unit : 4 unit B. PV Inverter Tipe Low Harmonic · Kapasitas

: 4 kW (phasa tunggal)

· Jumlah unit : 4 unit (1 unit terdiri dari 3 buah inverter phasa tunggal) Batere Batere adalah suatu media yang dapat menyimpan dan menyuplai daya listrik. Spesifikasi batere:

Inverter batere Inverter batere merupakan inverter dua arah (bidirectional inverter). Inverter batere dapat mengubah tegangan DC yang dihasilkan batere menjadi tegangan AC dan sekaligus dapat mengubah tegangan AC dari sistem grid menjadi tegangan DC untuk mengisi batere. Pada saat kondisi kapasitas batere di atas batas yang

ditetapkan

sistem,

inverter

batere

berfungsi mengubah tegangan DC dari batere menjadi tegangan AC untuk menyuplai beban. Pada saat kondisi kapasitas batere di bawah batas yang ditetapkan sistem, inverter batere berfungsi

sebagai

charger

batere

yaitu

mengubah tegangan AC dari grid dan PV inverter menjadi tegangan DC untuk mengisi batere. Kapasitas inverter batere pada sistem ini adalah 100 kW. Selain fungsi umum di atas, inverter batere juga memiliki fungsi-fungsi khusus sebagai berikut: · Mendeteksi keadaan tidak normal (tegangan rendah atau arus lebih) dan memerintahkan HSCB untuk bekerja. · Mensinkronkan antara tegangan dan phasa PLN dengan sistem PLTS (micro-grid) setelah gangguan hilang dan memerintah HSCB untuk menutup kembali.


14

· Mengubah kerja sistem secara otomatis

· Mengatur jumlah PV yang bekerja pada kondisi islanding

(grid-connection atau islanding). · Pada kondisi Grid-connected operation, inverter batere mengontrol pengisian batere agar kapasitas batere selalu berada pada

(untuk mencegah over

charge pada batere) · Mengatur SOC (state of charge) dan conduct equalizing charge battery.

batas yang ditentukan. Sehingga saat terjadi gangguan dan kondisi sistem berubah menjadi islanding operation sistem masih dapat mensuplai daya ke beban untuk jangka waktu tertentu. · Pada kondisi islanding, stabilitas frekuensi dan tegangan pada micro-grid dikontrol oleh input/output batere.

Peralatan pengukuran dalam sistem ini secara terus menerus mengukur dan merekam data hasil pengukuran tegangan (phasa 3, rms), daya aktif, daya reaktif, frekuensi, Total Harmonic

Distortion

(THD),

harmonic

distortion (1~25 order) dan ketidakseimbangan tegangan. Sistem pengukuran ini dilengkapi dengan tiga set perangkat PC (Personal

High Speed Circuit Breaker Spesifikasi dari HSCB yang digunakan: · Kapasitas

Sistem Pengukuran

Computer) sebagai media untuk merekam data hasil

: 200 kVA.

pengukuran,

memproses

data

hasil

pengukuran, membuat data reporting dan

· Waktu operasi : 10 milidetik.

mengirim report data otomatis melalui email.

Cara kerja dari HSCB adalah: · Membuka HSBC kurang dari 10 ms ketika

Adapun

spesifikasi

inverter batere.

pengukuran power analyzer (HIOKI 3196) dan

kembali

normal

dengan

mensinkronkan terlebih dahulu antara PLN dan Inverter batere.

peralatan

3 buah recording PC. Dummy Load Dummy load berfungsi sebagai pengganti important load pada saat uji coba untuk memeriksa dan memastikan kualitas daya yang

Plan Control Panel Plan control panel merupakan panel pengontrol dari keseluruhan sistem PLTS.

dihasilkan oleh sistem sebelum dihubungkan ke important load sebenarnya. Spesifikasi dummy load

Fungsinya: · Mengawasi

buah

yang

digunakan

keadaan

10

ukur

mendeteksi adanya kedip tegangan pada sisi · Menutup kembali (re-close) HSCB saat

adalah

peralatan

kondisi

masing-masing

peralatan dan beban (Data acquisition) · Mengatur jumlah PV yang bekerja pada kondisi grid-connection (untuk mencegah daya mengalir ke grid)

· Kapasitas: R = 51 kW, L = 25 kVar, 400V, 50 Hz · Beban resistif: 1kW + 2kW + 4kW + 8kW + 16kW + 20kW. · Beban induktif: 1kVar + 2kVar + 4kVar + 8kVar + 10KVar


15

Prinsip Kerja Sistem Micro-Grid PLTS Sistem

Micro-Grid

PLTS

yang

dikembangkan ini bertujuan untuk menjamin pasokan

daya

listrik

untuk

beban-beban

penting. Prinsip kerjanya adalah pada saat terjadi gangguan pada grid utama, HSCB bekerja dengan sangat cepat memisahkan sistem Micro-Grid dari jaringan utama dan beban keseluruhan (beban-beban penting tetap tersuplai dari sistem PV). Sistem menjaga kualitas daya keluaran PV yang berfluktuatif (tergantung

intensitas

matahari)

dengan

mengatur input dan output batere. Pada saat kondisi grid utama pulih dari gangguan, sistem memerintahkan HSCB untuk menutup kembali (reclose)

dengan

mensinkronkan

antara

terlebih sistem

dahulu Micro-Grid

dengan jaringan utama. Berikut penjelasan kondisi kerja dari sistem PV.

Gambar 4. Kondisi Sistem Grid-Connection Kondisi Transisi 1 (Grid Connection – Islanding) High speed circuit breaker bekerja memisahkan sistem PV dengan grid setelah mendeteksi adanya gangguan (outange) di sisi grid PLN sehingga mengisolasi beban penting dari beban keseluruhan. Pada kondisi ini, sistem berubah dari grid connection menjadi islanding (Important load tetap tersuplai oleh sistem PLTS) (gambar 5).

Kondisi Grid Connection Pada kondisi ini antara PV sistem dengan grid PLN telah sinkron, sehingga beban disuplai dari sistem PV dengan grid. Pada kondisi ini sistem bekerja dengan mengontrol jumlah PV inverter yang bekerja untuk mencegah daya yang dihasilkan PV mengalir ke grid PLN dan mengontrol pengisian batere

Gambar 5. Kondisi transisi dari Grid-Connection ke Islanding

agar kapasitas batere selalu berada pada batas yang ditentukan (gambar 4).

Kondisi Islanding Pada kondisi ini (gambar 6) important load disuplai dari PV dan batere. Sistem mengontrol input/output batere untuk menjaga daya yang dihasilkan sistem PV tetap stabil. Apabila daya yang dihasilkan PV kurang untuk

16


menyuplai beban, maka kekurangannya akan

Eksperimen Demonstrasi Tes

disuplai dari batere. Begitu sebaliknya, apabila

Pada

proses

pengembangan

daya yang dihasilkan PV berlebih, maka

Micro-Grid

PLTS

ini

kelebihan daya akan digunakan untuk mengisi

pengujian untuk melihat unjuk kerja sistem

batere. Pada kondisi ini sistem juga mengontrol

tersebut. Pengujian dilakukan di PT. LEN

jumlah PV yang bekerja untuk mencegah

Industri, dengan beban penting berupa mesin

batere over charging.

laminating. Berikut tabel jenis-jenis pengujian

dilakukan

sistem 4

kali

yang dilakukan: Tabel 1. Jenis pengujian Pengujian Pengujian 1

Gambar 6. Kondisi sistem Islanding Kondisi Transisi 2 (Islanding - Grid Connection) Pada saat grid PLN kembali dalam keadaan normal, sistem akan mendeteksi kondisi tegangan, frekuensi dan phasa antara

Pengujian 2 Pengujian 3

grid dan sistem PV. Kemudian sistem mengatur tegangan, frekuensi dan phasa dari sistem PV agar sama dengan tegangan, frekuensi dan phasa grid PLN. Setelah sinkron, HSCB akan bekerja menutup sehingga sistem PV kembali terinterkoneksi dengan jaringan PLN (gambar Pengujian 4

7).

Jenis Pengujian Verifikasi kualitas daya dan fungsi sistem pada kondisi grid-connection operation (dengan dummy load) · Verifikasi kualitas daya dan fungsi sistem pada kondisi islanding operation (dengan dummy load) · Membandingkan power conditioner tipe low harmonic dengan tipe standar · Verifikasi kualitas daya dan fungsi sistem pada kondisi transisi (dengan dummy load) · Verifikasi kualitas daya dan fungsi sistem pada kondisi islanding operation · Verifikasi kualitas daya dan fungsi sistem pada kondisi transisi (islanding ↔ gridconnection) · Membandingkan power conditioner tipe low harmonic dengan tipe standar NB: Seluruh pengujian dengan important load · Pengujian tambahan tergantung dari situasi dan hasil-hasil yang didapat dari pengujian-pengujian sebelumnya) ·

Berikut ini beberapa jenis dan data hasil pengujian yang didapat dari experimental demonstration tests. Gambar 7. Kondisi Transisi dari Islanding Ke Grid-Connection


Measuring Point : Grid side of 52R

Test Case: Ⅰ-A-１-① Waveform （Ｖ）

Variation range (Min,Max,Ave)

Results

50→0kW

Variation range is within ±10%

２００

Good

Measuring Point : Dummy Load

Ⅰ-A-2-①

5２４８

Good （％）４．８

Within 5%

３．２

Good

Overall evaluation results :Good

Waveform

Variation of Total Harmonics Frequency Distortion


Variation range is within ±0.3Hz

（Ｈｚ）

※All PV was able to keep operation in this case

Test Case :

(Solar-insolation: 230 W/m2 , Tmp: 30.0 ℃）

Variation of V rms

Variation of V rms

0→50kW

２４０

Date: 7 Aug 16:18

（Ｖ）

0→25kvar

17

Date: 7 Aug 16:40 (Solar-insolation: 178 W/m 2 , Tmp: 29.4 ℃）


25→0kvar

Results Variation range is within ±10%

４００

３６０

Good Variation range is within ±0.3Hz

（Ｈｚ） 5２４８

Good （％）４．８

Within 5%

３．２

Good



Gambar 8. Pengaruh variasi beban terhadap

Gambar 11. Pengaruh variasi faktor daya beban

operasi sistem PV pada sisi grid

terhadap operasi PV pada sisi beban

Test Case :


Ⅰ-A-１-① Waveform

0→50kW


Ⅰ-D-1-① Waveform

(Solar-insolation: 230 W/m 2, Tmp: 30.0 ℃）


50→0kW


４００

３６０

Good

４８

Good （％）４．８

Within 5%

３．２

Good



Variation range is within ±0.3Hz

（Ｈｚ） 5２

Variation of V rms

Variation of V rms

（Ｖ）

Test Case :

Date: 7 Aug 16:18 （Ｖ）

8 PV start


Variation range is within ±10%

２４０

２００


Gambar 9. Pengaruh variasi beban terhadap operasi sistem PV pada sisi beban

PV起動

PV遮断

Good Variation range is within ±0.3Hz

（Ｈｚ） 5２４８

Good （％）３．２

Within 5%

１．６

Good

Test Case :

Ⅰ-A-2-①

terhadap kualitas daya pada beban di sisi grid

0→25kvar

25→0kvar

２４０


２００

Good


（Ｈｚ） 5２４８

Variation range is within ±0.3Hz Good

（％）３．２

１．６


Within 5% Good


Gambar 10. Pengaruh variasi faktor daya beban

Ⅰ-D-1-①


Waveform （Ｖ）


Variation of V rms

（Ｖ）

Date: 7 Aug 16:40 (Solar-insolation: 178 W/m 2, Tmp: 29.4 ℃）


Variation of V rms

Waveform


Gambar 12. Pengaruh terhubungnya PV ke grid

Test Case :


Results

All PV stop




PV start


Variation range (Min,Max,Ave) PV stop

２４０


２００

Good （Ｈｚ） 5２４８

Variation range is within ±0.3Hz Good

（％）３．２

Within 5%

１．６

Good



Gambar 13. Pengaruh terhubungnya PV ke grid terhadap kualitas daya pada beban di sisi beban

terhadap operasi sistem PV pada sisi grid Berdasarkan pada pengujian-pengujian di atas, secara garis besar kinerja yang dihasilkan sistem sesuai dengan target kualitas


18

daya yang diharapkan. Sebagai contoh pada

2. High Speed Circuit Breaker merupakan

jenis pengujian variasi beban terhadap operasi

suatu circuit breaker yang dapat bekerja

PV, beban dummy load dinaikan dari 0 kW

dengan sangat cepat, yaitu sekitar 5

menjadi 50 kW dan beberapa lama kemudian

milidetik. CB ini menggunakan komponen

diturunkan lagi dari 50 kW menjadi 0 kW. Dari

elektronik (thyristor) sebagai breaker-nya,

pengujian

tegangan

berarti tidak ada bagian yang begerak pada

minimum saat beban divariasikan adalah

proses penyaklarannya, sehingga bekerjanya

220,73 volt dan tegangan maksimum 222,46

dapat sangat cepat.

ini

didapat

variasi

volt. Nilai ini masih berada di dalam batas yang

3. Power conditioner atau inverter yang

ditargetkan yaitu ±10%. Begitu pula untuk

dikembangkan adalah inverter low harmonic

variasi frekuensi, frekuensi minimum yang

dengan

terekam sebesar 50,107 Hz dan frekuensi

modulation (MPWM). Keuntungan operasi

maksimum sebesar 50,204 Hz. Masih berada di

inverter PWM adalah rendahnya distorsi

dalam batas target yaitu ± 0,3 Hz. Dan untuk

harmonik pada tegangan keluaran dibanding

TDH (Total Harmonic distortion)

dengan jenis inverter lainnya.

masih

berada di bawah batas yang ditargetkan yaitu 5

sistem

Multiple

Pulse-width

4. Dalam sistem Micro-Grid PLTS ini saat

%, TDH maksimum pada pengujian ini sebesar

kondisi

2,98%.

terkoneksi dengan jaringan utama. Saat

Pada pengujian ini juga didapat bahwa persentase total distorsi harmonis (THD) untuk inverter tipe low harmonic lebih kecil dari pada inverter tipe standar. Effesiensi inverter tipe low harmonic juga lebih tinggi dari pada inverter tipe standar.

mengalami

PV

gangguan,

HSCB bekerja memutus jaringan utama dengan sistem PLTS, sehingga

beban–

beban penting tetap mendapat sulpai daya dari sistem PLTS dengan kualitas daya yang tetap terjaga. Sistem mengatur input/output

utama pulih, sistem mensikronkan antara

Berdasarkan pada hasil penelitian MicroGrid PLTS di atas, maka dapat disiimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Dalam sistem Micro-Grid PLTS ini terdapat yang

merupakan

pengembangan teknologi, yaitu High Speed Circuit Breaker dan Power conditioner (inverter).

utama

normal,

dihasilkan PV stabil. Saat kondisi jaringan

Kesimpulan

peralatan

jaringan

utama

batere untuk menjaga agar daya yang

KESIMPULAN DAN SARAN

dua

jaringan

jaringan dengan sistem PLTS. Setelah sinkron, HSCB bekerja menutup sehingga sistem PLTS dengan jaringan kembali terkoneksi. 5. Sistem PLTS yang dikembangkan ini memiliki

target

kualitas

daya

dengan

variasi tegangan ±10 %, variasi frekuensi ± 0.1~0.3 Hz dan komponen harmonik 3 ~ 5 %.


19

6. Dari hasil pengujian, standar kualitas daya

[8[ Seymour Joseph and Terry Horsley. The

yang dihasilkan sistem PLTS berada dalam

Seven Types of Power Problems. APC,

batas yang ditargetkan.

New York. 2005. [9] Skvarenina

Saran

Electronics Mikro-grid

PLTS

ini

sebaiknya

dimanfaatkan di industri-industri yang benarbenar membutuhkan kualitas daya yang tinggi dan

mempunyai

peralatan-peralatan

yang

sangat sensitif terhadap perubahan kualitas daya mengingat peralatan ini cukup mahal dan agar investasi yang dikeluarkan, sesuai dengan tingkat kebutuhan masing-masing industri. DAFTAR PUSTAKA [1] _______, Thyristor Theory and Design Considerations,

Handbook

On

Semiconductor. 2005 [2] Dugan Roger C, Mark F McGranaghan and H Wayne Beaty. Electrical Power Systems, McGraw-Hill. 1996 [3] Herman Agus. Sel Surya Kristal Silikon, Bahan

Persentasi

pada

Rapat

Tim,

Jakarta. 2008 [4] Kennedy Barry W. Power Quality Primer, McGraw-Hill 2000 [5] NewJec and Kansai. Bahan persentasi international Cooperative Demonstration Project for Stabilized and Advanced Gridconnection Photovoltaic Systems, Kansai & Newjec. 2008. [6] Oktaviana Tuti. Paper Elekronika Daya II Saklar Statis, Jurusan Teknik Elektro FT UNP. 2008 [7] Rashid Muhammad H. Power Electronics Handbook, CRC Press. 2002.

Timothy

L.

Handbook,

The

Power

Industrial

Electronics Series, Academic Press. 2001..


HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN

MICRO-GRID PLTS UNTUK MENJAGA KUALITAS DAYA DI INDUSTRI

Recommend Documents