Pengaturan Frekuensi

Frekuensi adalah salah satu besaran listrik yang merupakan

gelombang sinusoidal dari tegangan atau arus

listrik dalam satu detik dan diukur dengan besaran

Hertz. Standar Frekuensi dalam batas kisaran operasi normal (50 ± 0,2 Hz), kecuali penyimpangan dalam waktu singkat diperkenankan pada kisaran (50 ± 0,5 Hz)

Menyetimbangkan daya nyata (watt) keluaran pembangkit dengan daya nyata yang dikonsumsi pemanfaat tenaga listrik (beban)

‣ menambah atau mengurangi daya nyata keluaran pembangkit sesuai perubahan konsumsi beban

‣ mengoperasikan unit pembangkit dengan mode primary control.

‣ mengoperasikan unit pembangkit dengan mode secondary control (program LFC = Load Frequency Control atau AGC = Automatic Generation Control).

Pengaturan Frekuensi Sistem

Kesetimbangan beban dan pembangkitan

MW Pembangkitan

MW Beban

50

514

9 524

8 hertz

Frekuensi sistem (hertz) menunjukkan keseimbangan sesaat antara daya nyata (MW) yang dibangkitkan dengan daya nyata (MW) yang dikonsumsi beban.

Pada saat daya nyata yang dibangkitkan = daya nyata yang dikonsumsi beban, frekuensi = 50 hertz.

MW Pembangkitan

MW Beban

50

514

9 524

8 hertz Pada saat daya nyata

yang dibangkitkan > daya nyata yang dikonsumsi beban, frekuensi > 50 hertz.

Mengurangi daya (MW) yang dibangkitkan, agar frekuensi kembali ke 50 hertz.


50

514

9 524

8 hertz

MW Pembangkitan MW

Beban

Pada saat daya nyata yang dibangkitkan < daya nyata yang dikonsumsi beban, frekuensi < 50 hertz.

Menambah daya (MW) yang dibangkitkan, agar frekuensi kembali ke 50 hertz.


Pelaksanaan Pengaturan FrekuensiKondisi sistem normal

Menambah atau mengurangi MW keluaran pembangkitMengatur dari pusat pengatur beban (control

centre)Mengikuti rencana pembebanan pembangkitBila frekuensi di luar rentang (50,0 ± 0,2) Hz

OtomatisPengaturan primer free governor (pembangkit merespon sendiri setiap perubahan: kapan/seberapa cepat/seberapa besar ia harus merespon)

Pengaturan sekunder (LFC atau AGC)

Pelaksanaan Pengaturan FrekuensiKondisi gangguan

Melakukan pengurangan beban: brown out, load curtailment

Melakukan manual load sheddingOtomatis• automatic load shedding oleh under frequency relay (UFR) atau oleh aplikasi melalui SCADA

Strategi Pengaturan Frekuensi (Skema Load Shedding)Hz50,5050,2050,0049,8049,50

49,00

48,4048,3048,00

47,50

Normal operation, 50 + 0,2 HzExcursion, + 0,5 Hz, brown-out

Load shedding scheme A & B (394MW & 394MW)

Islanding operation, 48,30 - 48,00 Hz

Load shedding tahap 1 to 7 ( 2756 MW )

Host load of power plant or generator

49,10 Df/dt + 0,6 Hz/s LS T 5,6,7+ 788 (1181 MW)

Df/dt - 1,0 Hz/s LS T 5,6,7+ 788 (1969 MW)Df/dt + 0,8 Hz/s LS T 5,6,7+ 788 (1575MW)

Strategi Pengaturan FrekuensiILUSTRASI

PT. PLN (Persero) P3B

Review

- tanpa load shedding - dengan load shedding ( tahap 1,2 dan 3)

Frekuensi sistem saat pembangkit (3x600 MW) trip, beban sistem 13.000 MW

Strategi Pengaturan FrekuensiILUSTRASI

PT. PLN (Persero) P3B

Review ;

tanpa load shedding

dengan load shedding tahap 1,2 dan 3

Frekuensi sistem saat pembangkit (3x600 MW) trip, beban sistem 10.000 MW

Pengaturan Primer

Perubahan MW keluaran pembangkit sebagai respon terhadap perubahan frekuensi sistem (respon individu dr pembangkit)

Bersifat individu

Membawa frekuensi ke nilai referensinya (misal 50 Hz)

Pengaturan Primer

Generator akan :• menambah keluaran MW, ketika merasakan frekuensi sistem rendah;• mengurangi keluaran MW, ketika merasakan frekuensi sistem tinggi.Pengaturan primer tanpa perintah dari pusat pengatur.

Respon Generator Terhadap Perubahan Frekuensi

Respon frekuensi yang diberikan generator ditentukan oleh: Speed Regulation (droop) Frequency deadband Ramp rate

Speed regulation atau droop adalah rasio perubahan frekuensi (f) terhadap perubahan katub (valve/gate) yang dikendalikan governor, atau nilai persentase perubahan frekuensi terhadap persentase perubahan keluaran daya nyata (MW) generator

Speed Regulation (Droop)

Prinsip dasar kontrol Speed DroopPrinsip dasar kontrol Speed Droop adalah bagaimana adalah bagaimana mempertahankan putaran Generator yang terkoneksi mempertahankan putaran Generator yang terkoneksi dengan Sistem ( Jaringan ) pada Frekwensi yang sesuai dengan Sistem ( Jaringan ) pada Frekwensi yang sesuai atau sama dengan Frekwensi Sistematau sama dengan Frekwensi Sistem

Besaran speed droop setting ini umumnya untuk masing-masing Governing Turbin berbeda, Governing Turbin Uap, Turbin Air ataupun Gas Turbin. Umumnya untuk internal combustion engine seperti Gas Turbin dan Diesel akan lebih cepat dalam merespon perubahan frekuensi, demikian pula Turbin Air. Namun untuk sistem external combustion engine, seperti boiler uap, nuklir dan HRSG mempunyai karakterisktik yang lebih lambat.

Speed Regulation (Droop)

Pengaturan Primer

Governor menerima umpan balik negative berupa kecepatan output dari turbin. Kemudian turbin memberikan respon dengan merubah posisi dari katup untuk memberikan input uap pada turbin uap, sehingga kecepatan turbin dapat dikendalikan.

a.a. Primer Primer Pengaturan besaran Pengaturan besaran Speed Droop yang dimiliki Speed Droop yang dimiliki Governoor secara langsung Governoor secara langsung baik diperbesar atau baik diperbesar atau diperkecil diperkecil perubahan S1 ke perubahan S1 ke S2 pada gambar. Semakin kecil S2 pada gambar. Semakin kecil Speed Droop yang dimiliki Speed Droop yang dimiliki Governoor semakin peka Governoor semakin peka terhadap perubahan beban dan terhadap perubahan beban dan begitu sebaliknya semakin begitu sebaliknya semakin besar Speed Droop semakin besar Speed Droop semakin malas ( kurang peka ) malas ( kurang peka ) terhadap perubahan beban.terhadap perubahan beban.

b.b. Sekunder Sekunder Pengaturan tanpa Pengaturan tanpa mengubah besaran, melainkan mengubah besaran, melainkan hanya mengembalikan Frekwensi hanya mengembalikan Frekwensi ke 100 %, biasanya dilakukan ke 100 %, biasanya dilakukan oleh Operatoroleh Operator

Frekuensi (%)

Beban (%)0 100

104%

100%

Garis speed drop, setelah dilakukanpengaturan sekunder

S1 Speed Drop, S1 = 4%

S2 Speed Drop S2 > S1

Jenis Pengaturan Speed Regulation (Droop)

Jenis Pengaturan Speed Regulation (Droop)a.a. sesaat sebelum sinkron, sebuah mesin sesaat sebelum sinkron, sebuah mesin

akan berada pada a1.akan berada pada a1. Secara perlahan, Secara perlahan, pada saat beban naik, maka akan pada saat beban naik, maka akan bergerak ke b2 dan akhir berada b3.bergerak ke b2 dan akhir berada b3.

b.b. kondisi saat terjadi perubahan kondisi saat terjadi perubahan frekuensi sebesar frekuensi sebesar f maka pada kondisi maka pada kondisi b3 beban mesin akan mengayun mencapai b3 beban mesin akan mengayun mencapai c3 yang disebut ‘c3 yang disebut ‘overwound speed set overwound speed set pointpoint’ akibat dari turbin valve yang ’ akibat dari turbin valve yang telah membuka penuh. Kerugian dari telah membuka penuh. Kerugian dari kondisi ini adalah pada saat unit kondisi ini adalah pada saat unit diminta menurunkan beban, operator diminta menurunkan beban, operator tidak akan mampu menurunkannya secara tidak akan mampu menurunkannya secara cepat untuk mencapai c2a2. Untuk cepat untuk mencapai c2a2. Untuk mengatasi kondisi tersebut pembangkit mengatasi kondisi tersebut pembangkit umunya dilengkapi dengan alarm umunya dilengkapi dengan alarm automatic reduction untuk membatasi automatic reduction untuk membatasi bebanbeban

Speed Regulation (Droop)G enerator dengan Speed Droop 5%

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

47.5 48.0 48.5 49.0 49.5 50.0 50.5 51.0 51.5 52.0 52.5 52.5Frekuensi (Hz)

Keluaran Generator (MW)

50 M W

Pada Frekuensi Norm al50 Hz


0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

47.5 48.0 48.5 49.0 49.5 50.0 50.5 51.0 51.5 52.0 52.5 52.5Frekuensi (Hz)


43 M W

Jika Frekuensi Naik50,5 Hz


0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

47.5 48.0 48.5 49.0 49.5 50.0 50.5 51.0 51.5 52.0 52.5 52.5Frekuensi (Hz)


67 M W

Jika Frekuensi Turun49,0 Hz

Frequency Deadband

Frequency deadband adalah nilai perubahan frekuensi dimana governor mulai merespon untuk merubah (menambah atau mengurangi) keluaran MW generator. Frequency deadband tergantung dari rentang Frekuensi yang rentang Frekuensi yang diijinkan dimana Turbin Generator dapat beroperasi diijinkan dimana Turbin Generator dapat beroperasi sesuai dengan karakteristiknya.sesuai dengan karakteristiknya.

Frequency Deadband

Frequency Deadband

Efek deadband terhadap respon governor tergantung pada nilai perubahan frekuensi (f ). Jika nilai perubahan frekuensi lebih kecil dari deadband, governor tidak merespon.Turbin Uap yang beroperasi diluar Frequency Deadband Turbin Uap yang beroperasi diluar Frequency Deadband akan menyebabkan terjadinya Resonansi dan Disharmoni akan menyebabkan terjadinya Resonansi dan Disharmoni Gaya pada sudu tingkat akhirGaya pada sudu tingkat akhir

Rentan Frekuensi Pembangkit

Rentang frekuensi Durasi PenyimpanganA.48,5 sampai 51,5 Hz Pengoperasian terus-menerusB.< 48,5 Hz Pemutusan seketikaC.> 51,5 Hz Pemutusan seketika

Ramp Rate

Ramp Rate adalah suatu besaran yang membawa Turbin Ramp Rate adalah suatu besaran yang membawa Turbin pada titik Temperatur Operasi, satuan 0C/Jam dengan pada titik Temperatur Operasi, satuan 0C/Jam dengan berpatokan pada kenaikan First Stage Metal Turbine berpatokan pada kenaikan First Stage Metal Turbine Temperature, tujuannya adalah menghindari Thermal Temperature, tujuannya adalah menghindari Thermal Stress pada Turbin.Stress pada Turbin.Secara umum ramp rate juga dikenal dengan tingkat Secara umum ramp rate juga dikenal dengan tingkat kecepatan maksimum naik atau turunnya beban atau kecepatan maksimum naik atau turunnya beban atau laju perubahan keluaran MW generator terhadap waktu.

Ramp Rate

Ramp rate unit pembangkit sangat dipengaruhi oleh jenis penggerak mula dan energi primer PLTU batubara 8 MW/menit PLTGU gas-bumi 20 MW/menit PLTA 20 MW/menit

Pengaturan Frekuensi

Documents