STUDI PELEPASAN SEBAGIAN BEBAN PADA GENERATOR YANG BEKERJA SECARA PARALEL PADA PT. MANUNGGAL WIRATAMA (SUN PLAZA)
OLEH :
NAMA
: LAMGANDA J GIRSANG
NIM
: 030402017
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
ABSTRAK
Stabilitas dari sebuah jaringan tenaga listrik selalu menjadi salah satu masalah yang mendasar dan terpusat dalam perancangan dan pengoperasian suatu pembangkit listrik. Melayani pengguna dari listrik adalah tugas dari jaringan tenaga seperti membangkitkan, mentransmisikan dan mendistribusikan energi listrik kepada pengguna. Oleh karena itu, pertumbuhan dan perkembangan jaringan sangat bergantung kepada rancangannya sendiri dan sistem tesebut harus dapat memenuhi kebutuhan pengguna. Kebutuhan yang paling penting disini adalah reliabilitas, kualitas dari energi dan kapasitas pelayanan beban secara kontinu. Para perancang jaringan dan manager operasional harus selalu memperhatikan kebutuhan ini dan harus dapat mengambil langkah yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan ini serta dapat memelihara kualitas kebutuhan yang diinginkan. Realibilitas dan stabilitas dari sistem dapat juga dipelajari dari sudut pandang kerugian sosial dan ekonomis yang dapat mengakibatkan kepadaman total atau situasi ketidakmampuan dalam pelayanan beban. Dalam konteks ini, frekuensi sistem dan kontrol dari frekuensi dapat menjadi landasan sebagai indikator stabilitas dan kepuasan pelayanan. Dalam sistem yang beroperasi dengan frekuensi normal, daya yang dibangkitkan oleh generator seimbang dengan jumlah semua beban yang dihubungkan ke sistem ditambah semua rugi-ruginya. Ketika sebuah gangguan terjadi, salah satu konsekunsi yang terlihat adalah perubahan frekuensi pada sistem.
Jika jumlah dari total beban dan rugi-ruginya dalam sistem melebihi jumlah daya yang disediakan oleh generator, rotor akan melambat sehingga frekeunsi akan turun. Sebaliknya, jika daya yang dibangkitkan melebihi dari permintaan beban maka rotor akan mengalami percepatan dan frekuensi akan naik. Dalam sistem yang berbeda, generator memiliki unit governor yang akan merasakan perubahan kecil dalam beban yang terhubung dan akan membangkitkan daya menyamai daya yang dibutuhkan untuk menjaga stabiilitas frekuensi. Dalam perubahan yang besar dan mendadak, seperti ketika sistem kehilangan salah satu generatornya ketika bekerja paralel, maka frekuensi akan turun dengan cepat. Jika governor tidak dapat merespon perubahan ini secara cepat, sistem akan tidak terjaga kestabilannya. Dalam situasi ini diperlukan pemilihan dan pelepasan beban secara cepat dan tepat yang dapat membantu pengembalian kestabilan sistem sehingga mencegah pemadaman total sistem. Hal inilah yang biasa disebut dengan pelepasan beban (Load Shedding).
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul “Pelepasan Sebagian Beban Pada Generator Yang Bekerja Paralel Pada PT. Manunggal Wiratama (Sun Plaza)”. Adapaun penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat kelulusan yang harus diselesaikan penulis sebagai mahasiswa Pendidikan Strata 1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini penulis banyak menemukan banyak sekali bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro USU. 2. Bapak Ir. Sumantri Zulkarnaen selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan, motivasi dan dukungannya. 3. Bapak Ir. Thalib Pasaribu selaku dosen wali penulis, atas bimbingan dan arahannya selama penulis menyelesaikan perkuliahan. 4. Seluruh bapak dan ibu dosen jurusan Teknik Elektro USU, khusunya bapak dan ibu dosen pada Sub Jurusan Teknik Energi Listrik. 5. Bapak dan ibu staf pegawai Departemen Teknik Elektro khususnya kepada Martin L. Tarigan, AMd. 6. Kepada PT. Manunggal Wiratama yang telah memberikan izin kepada penulis untuk melakukan riset, khususnya kepada Bapak Teguh Hardiansyah, ST selaku
staf Supervisor yang telah membantu kelancaran proses pengerjaan tugas akhir ini. 7. Kedua orang tua penulis, Ir. K. Girsang dan Ibu. E. br. Simanjuntak serta kedua saudara penulis Rony T. C. P. Girsang dan Bistok D. P. Girsang 8. Rekan-rekan Jurusan Teknik Elektro Stambuk 2003 khususnya Hedbien, Juanda, Wiswa, Enopati, Olo, Weldy, Ferry, Julpina, Brian, Benget, Dewi, Bobby, Rony, Hans, Nora, Nanda dan juga kepada teman-teman penulis, Brata, Alex, Aditya, David, beserta rekan-rekan lain yang tidak dapat disebutkan seluruhnya. 9. Keluarga besar Terompet, Ir. P. Simanjuntak, M. R. Simatupang, Mkes, Anthony Simanjuntak, Donni Simanjuntak, SE, Ferry Simanjuntak, Rudi Panjaitan, SH dan Ricardo Simanjuntak atas dukungannya selama pengerjaan tugas akhir ini sampai selesai. Akhir kata, penulis menyadari banyak terdapat kekurangan dalam Tugas Akhir ini dan mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk kesempurnaan dari tugas akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya.
Medan, 1 April 2009 Penulis,
Lamganda J. Girsang NIM: 030402017
DAFTAR ISI
ABSTRAK .......................................................................................................................i KATA PENGANTAR .....................................................................................................iii DAFTAR ISI....................................................................................................................v DAFTAR TABEL............................................................................................................viii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................ix I.
PENDAHULUAN 1. 1. Latar Belakang ...............................................................................................1 1. 2. Batasan Masalah ............................................................................................2 1. 3. Tujuan Penulisan............................................................................................3 1. 4. Metode Penulisan ...........................................................................................3 1. 5. Sistematika Penulisan ....................................................................................3
II.
GENERATOR II. 1. Umum .............................................................................................................5 II. 2. Prinsip Kerja Generator ..................................................................................6 II. 3. Konstruksi Generator .....................................................................................7 II.3.1. Bagian Yang Diam (Stator) .................................................................8 II.3.2. Bagian Yang Bergerak (Rotor) ...........................................................9 II. 4. Pengaturan Putaran .........................................................................................10 II. 5. Pengaturan Tegangan .....................................................................................11 II. 6. GPC (Generator Paralelling Controller) .........................................................15 II. 6.1. Kontrol Fungsi....................................................................................16
II. 6.2. Fungsi Proteksi Generator ..................................................................17 II. 7. PLC.................................................................................................................19 II. 8. Operasi Paralel Generator ..............................................................................21 III.
PELEPASAN BEBAN PADA GENERATOR YANG BEKERJA PARALEL .... III. 1. Daya Output Generator .................................................................................29 III. 2. Pengaruh Perubahan Eksitasi ........................................................................34 III.3. Gangguan Pada Generator Yang Bekerja Paralel ..........................................35 III.4. Pelepasan Beban Pada Generator Yang Bekerja Secara Paralel ....................38
IV. PENENTUAN PELEPASAN BEBAN TIBA-TIBA PADA GENERATOR YANG BEKERJA SECARA PARALEL PADA PT. MANUNGGAL WIRATAMA (SUN PLAZA) IV. 1. Data Beban Generator...................................................................................44 IV. 2. Perhitungan Penurunan Frekuensi Karena Gangguan Pada Generator ........45 IV.2.1. Analisa Konstanta Momen Inersia Dengan Penurunan Frekuensi ........................................................................51 IV.2.2. Analisa Penurunan Frekuensi Dengan Konstanta Momen Inersia Konstan ............................................................................................89 IV.2.2. Analisa Pelepasan Beban Dengan Konstanta Momen Inersia Konstan Dengan Bantuan GPC dan PLC secara Otomatis Saat Salah Satu Generator Mengalami Gangguan ...................................107 V. KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan .....................................................................................................132 V. 2. Saran ..............................................................................................................133
Daftar Pustaka ..................................................................................................................134 Lampiran
DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Data Perhitungan Penurunan Frekuensi Dengan Nilai Konstanta Inersia (H) Berubah-ubah ...............................................................................88 Tabel 4.2. Data Perhitungan Penurunan Frekuensi Dengan Nilai Konstanta Inersia (H) Konstan .........................................................................................107 Tabel 4.3. Data Perhitungan Pelepasan Beban Dengan Nilai Konstanta Inersia (H) Konstan .........................................................................................131
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Sistem Pembangkitan Generator Sinkron ...................................................6 Gambar 2.2. Kumparan 3 Fasa ........................................................................................7 Gambar 2.3. Konstruksi Generator Sinkron ....................................................................8 Gambar 2.4. Konstruksi Rotor Kutub Silindris ...............................................................10 Gambar 2.5. Konstruksi Generator Kutub Menonjol .................................................................. 10
Gambar 2.6. Self Excited AVR Controller Generator .....................................................13 Gambar 2.7. Permanent Magnet Generator (PMG) Exciter ............................................15 Gambar 2.8. Generator Paralelling Controller (GPC) .....................................................16 Gambar 2.9. Blok Pengontrol PLC ..................................................................................19 Gambar 2.10. Diagram Blok PLC....................................................................................20 Gambar 2.11. Operasi Paralel Lima Generator.....................................................................20 Gambar 2.12. Paralel Dua Generator Reaktansi Diabaikan .................................................22 Gambar 2.13. Paralel Dua Generator Resistansi Diabaikan .................................................23 Gambar 2.14. Arus Sinkronisasi Penuh ................................................................................23 Gambar 2.15. Arus Sinkronisasi Tidak Penuh......................................................................24 Gambar 2.16. Paralel Lima Generator Melayani Beban ......................................................25 Gambar 2.17. Pembagian Beban Antar Lima Generator Paralel..........................................26 Gambar 2.18. Pembagian Beban Antar Dua Generator .......................................................28 Gambar 4.1. Perubahan Frekuensi Secara Step By Step .................................................51 Gambar 4.2. Perubahan Frekuensi Sebagai Fungsi Waktu Dengan Adanya Pelepasan Beban .........................................................................................108
