Jurnal Studi Skenario Pelepasan Beban Sa
STUDI SKENARIO PELEPASAN BEBAN SAAT TERJADI
PEMUTUSAN ALIRAN DAYA PADA GEDUNG
BERTINGKAT
Mochamad Gerry Prahana,
Program Studi Teknik Elektro FTI-ISTN
Jl. Moh. Kahfi II Jagakarsa – Jakarta Selatan
Alamat email : Gerrymuhammad90@gmail.com,
ABSTRAK
Gangguan yang besar dapat menyebabkan ketidakstabilan frekuensi tegangan system. Ketidakstabilan
frekuensi, seperti penurunan frekuensi yang drastis dapat menyebabkan system mengalami pemadaman total
(black out). Untuk menjaga sistem distribusi 20 kV tetap aman saat terjadi gangguan, untuk itu perlu dilakukan
beberapa cara agar memepertahankan pembangkit listrik tenaga gas tetap berjalan. Pada gedung MKG 3/5
yang terletak di daerah kelapa gading sudah memiliki pembangkit tenaga listrik sendiri, dan sistem jaringan yg
dipakai adalah sistem radial, pembangkit tenaga listrik di gedung MKG3/5 bekerja secara mains paralel
dengan sumber listrik dari Perushaan Listrik Negara (PLN). Pada sistem jaringan listrik gedung MKG 3/5
sering mengalami gangguan listrik, yaitu hilangnya salah satu sumber tenaga listrik dari grid jaringan, yaitu
sumber PLN. Untuk mempertahankan pembangkit dari gangguan beban lebih, perlu dilakukan beberapa
tindakan antara lain pelepasan beban agar generator pembangkit tidak mengalami kerusalan dan sistem
distribusi kelistrikan gedung MKG3/5 tetap berjalan. Adapun sistem pelepasan beban memiliki beberapa
skenario pola operasi kelistrikan, dimaksudkan agar menjaga kehandalan dari sistem pelepasan beban itu
sendiri, dan menjaga kenyamanan dari gedung MKG 3/5
Kata kunci : Sistem Distribusi,Mains Parallel, Generator, jaringan 20 kV, Pelepasan beban. Pembangkit
listrik tenaga gas, Skenario pola operasi kelistrikan
ABSTRACT
Large disturbances can cause system instability voltage frequency. Frequency instability, such as a drastic
reduction in the frequency could cause the system suffered a total blackout (black out). To keep the 20 kV
distribution system remains safe in the event of disruption, for it needs to be done several ways to maintain the
gas power plant is still running. At 3/5 MKG building located in ivory palm area already has its own power
plant, and a network system in use is a radial system, power plant building MKG3 / 5 works in parallel with the
mains power source from the State Electricity Business Process Management (PLN) , In the electrical network
system building MKG 3/5 frequent power failures, namely the loss of one source of electric power grid network,
ie PLN. To maintain the plant from overload disorders, needs to be done several actions, among others, the
release of the load in order not to experience kerusalan generators and electrical distribution systems of
buildings MKG3 / 5 is still running. The load shedding system has several scenarios pattern of electrical
operations, intended to maintain the reliability of the system load shedding itself, and ensuring that the building
MKG 3/5
Keywords: Distribution System, Mains Parallel, Generator, 20 kV network, release of the load. Gas
power plants, electrical operation pattern Scenario
1
1. Pendahuluan
Dewasa ini perkembangan dunia
industri mulai berkembang, seiring dengan
berjalannya
waktu.
Dalam
proses
pengembangan tersebut industri sekarang
sudah mulai berusaha untuk menjaga
optimalisasi system tenaga listrik dalam
memasok kebutuhan listrik mereka.
Banyak
cara
untuk
mengoptimalisasikan tenaga listrik saat
system mengalami gangguan, baik
gangguan kecil maupun gangguan besar
yang menyebabkan (black out).
Gangguan
yang
besar
dapat
menyebabkan ketidakstabilan frekuensi
tegangan
system.
Ketidakstabilan
frekuensi, seperti penurunan frekuensi
yang drastis dapat menyebabkan system
mengalami pemadaman total (black out).
Salah satu strategi untuk mengantisipasi
terhadap kemungkinan turunnya frekuensi
secara drastis adalah pelepasan sebagian
beban yang dipikul oleh sistem. Setelah
sebagian beban dilepas, beban – beban
yang dipikul oleh pembangkit yang masih
beroperasi akan berkurang dan frekuensi
akan kembali kekeadaan normal segera
setelah terjadi keseimbangan antara
pembangkitan dan pembebanan. Pelepasan
beban harus dilakukan segera pada saat
frekuensi sistem mulai menurun dengan
drastis
gedung, dan utiliti penunjang gedung,
antara lain penerangan, mesin penghasil
udara dingin (chiller), motor-motor listrik
yang digunakan untuk pompa air, pompa
sumpit, pompa sistem treatment air,
jaringan telepon gedung, dan lain lain.
Untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik
gedung tersebut memiliki 4 Generator set
berbasis energi gas, yang digunakan untuk
melayani kebutuhan gedung MKG 3/5 dari
utility, penerangan, para penyewa (tenant).
Dengan total pembangkitan sebesar 9
Mega Watt. Diperkirakan beban dari ratarata generator sebesar 75 % dari
kapasitasnya.
Kemudian daya akan didistribusikan
melalui jaringan yang tersedia, adapun
daya yang didistribusikan dari pembangkit
langsung menuju ke titik-titik beban, yang
sudah ditentukan baik beban utility
gedung,
penyewa
customer(tenant,)maupun penerangan.
2.2 Single Line Diagram
2. Sistem Kelistrikan
2.1 Distribusi Kelistrikan
Pada gedung ini telah menggunakan
pembangkit generator listrik berbasis
tenaga gas. Pembangkit generator listrik
berbasis energy gas tersebut secara
penggunaannya untuk mensuplai daya
telah disingkronisasi dengan sumber
tenaga listrik dari Perusahaan Listrik
Negara (PLN) untuk mensuplai beban
secara keseluruhan gedung. Kemudian
supply daya listrik yang tersedia akan
disupplai kepada para penyewa (Tenant)
Gambar 2.4 single line diagram
gedung MKG 35
Pada Gambar diatas adalah single line
diagram kelistrikan gedung MKG.
Berdasarkan lokasi sumber pembangkit,
single line diagram diatas menjelaskan
sistem distribusi plant MKG 2 dan plant
MKG 3/5. Sumber pembangkit dari plant
2
mkg 2 dan plant mkg 3/5, keduanya
mendistribusikan daya untuk beban di
gedung MKG 3/5. Pembangkit dari plant
mkg 2 mempunyai 2 mesin pembangkit
generator listrik yaitu G1 dan G2 dengan
kapasitas masing-masing 1800 kW dan
memiliki rating tegangan 11 kV, kemudian
tegangan pada pembangkit akan dinaikkan
menjadi 20 kV oleh trafo step up ( Trafo
G1, dan Trafo G2). Saat tegangan sudah
mencapai 20 kV pembangkit plant MKG
2 akan singkron dengan tegangan dari
gardu 329 milik PLN (tegangan PLN di
gedung MKG 3/5) pada rating 20 kV dan
pembangkit diplant MKG 3/5 yaitu GE1
dan GE2. Pembangkit generator listrik di
plant MKG 3/5 yaitu GE1 dan GE2
mempunyai kapasitas masing-masing 2700
kW dan memiliki rating tegangan 11 kV,
kemudian tegangan pada pembangkit akan
dinaikkan menjadi 20 kV oleh trafo step
up ( Trafo GE1 dan Trafo GE2).
Kemudian pembangkit plant MKG
3/3akan singkron dengan pembangkit plant
MKG 2 dan sumber tegangan dari gardu
329 milik PLN. Kemudian akan
didistribusikan ke masing-masing beban
digedung MKG 3/5. Adapun beban yang
terdapat pada gedung MKG 3/5 terbagi
atas 5 penyulang yang terdistribusi melalui
5 transformator, masing masing trafo
tersebut dibagi kembali untuk pembagian
bebannya. Diantara lain transformator 1
ditetapkan untuk mensuplai daya ke beban
SMDB 1, transformator 2 ditetapkan
untuk mensuplai daya kebeban SMDB 2,
SMDB 3,dan SMDB 4, transformator 3
ditetapkan untuk mensuplai daya ke beban
SMDB 5, dan SMDB 6, transformator 4
ditetapkan untuk mensuplai daya kebeban
chiller no. 1, chiller no. 2 dan pompa
pendukung sistem chiller seperti pompa
chwp 1, pompa chwp 2 serta pompa cwp 1,
pompa cwp 2 . Transformator 5 ditetapkan
untuk mensuplai daya kebeban chiller no.
3, chiller no. 4 dan pompa pendukung
sistem chiller seperti pompa chwp 3,
pompa chwp 2 serta pompa cwp 1, pompa
cwp 2.
2.3 Data Kelistrikan Gedung MKG 3/5
2.3.1 Rating Tegangan
Pada sistem kelistrikan gedung
Sentra Kelapa Gading (MKG 3/5
terdapat beberapa rating tegangan,
antara lain:
1. Tegangan 20 kV
Tegangan ini merupakan sumber
tegangan
yang
didapat
dari
distribusi gardu 329 milik PT PLN
untuk supplai daya gedung MKG 3/5
2. Tegangan 11 kV
Tegangan ini merupakan tegangan
dari pembangkitan mesin generator
listrik berbasis bahan bakar gas yang
kemudian akan dinaikkan melalui
trafo step up menjadi 20 kV dan
akan
disingkronisasi
dengan
tegangan PLN.
3. Tegangan 0,4 kV
Tegangan ini menyulang bus :
•
•
•
•
•
Trafo 1 kemudian ke bus SMDB 1
Trafo 2 kemudian ke bus SMDB 2,
SMDB 3 dan SMDB 4
Trafo 3 kemudian ke
bus, SMDB 5, DAN SMDB 6
Trafo 4 kemudian ke
bus Mesin Chiller 1,2 ; Pompa Cwp
1,2 ; Pompa Chwp 1,2
Trafo 5 kemudian ke
bus Mesin Chiller 3,4 ; Pompa Cwp
3,4; Pompa Chwp 3,
3
sehingga menghasilkan fluks magnet.
Berikut gambar rangkaian ekuivalen
generator singkron.
3. Sistem Pelepasan Beban
Pada sistem pembangkitan tenaga listrik,
komponen utama yang dibutuhkan adalah
generator dan penggerak utama (prime
mover). Generator merupakan suatu mesin
listrik yang mampu mengubah energi kinetik
menjadi energi listrik dengan menggunakan
prinsip induksi elektromagnet. Sedangkan
penggerak utama (prime mover) dalam hal
ini memebantu memutar bagian rotor
generator. Penggerak utama (prime mover)
merupakan suatu alat dalam hal ini adalah
turbin yang dikopel dengan rotor generator
dan bekerja dengan memanfaatkan berbagai
macam sumber energi.
Generator yang umum digunakan oleh
pembangkit listik adalah generator
sinkron. Pemilihan generator sinkron
sebagai
pembangkit
tenaga
listrik
disebabkan oleh karakteristik mesinnya
mampu menghasilkan tegangan yang
relatif konstan. Pemberian supply tegangan
yang tidak stabil akan memeberikan efek
negatif kepada peralatan listrik yang
digunakan konsumen. Dengan suplai
tegangan yang tidak stabil, usia pakai dari
suatu peralatan listrik semakin lama
semakin berkurang.
3.1 Prinsip Kerja Generator singkron
Pada generator sinkron, sumber arus DC
dihubungkan dengan kumparan rotor atau
kumparan medan. Hal ini mampu
menghasilkan suatu medan magnet rotor.
Rotor tersebut kemudian diputar oleh suatu
penggerak utama (prime mover) sehingga
muncul medan magnet putar pada mesin.
Medan magnet tersebut menembus stator
Gambar 3.1 Rangkaian Ekuivalen
Generator sinkron
Ketika rotor berputar maka terjadi
perubahan sudut yang dibentuk oleh
normal bidang yang ditembus fluks (stator)
dan kerapatan fluks setiap detiknya.
Perubahan tersebut akan menghasilkan
suatu ggl (gaya gerak listrik) induksi. Ggl
induksi tersebut mampu menghasilkan arus
apabila generator dihubungkan dengan
suatu beban sehingga membentuk suatu
rangkaian
tertutup.
Apabila
beban
dihubungkan dengan generator bersifat
induktif maka arus yang dihasilkan
terlambat (lagging) terhadap tegangan.
Begitu juga apabila beban yang bersifat
kapasitif maka arus ang dihasilkan
mendahului (leading) tegangan.
Arus pada stator dapat menghasilkan
medan magnet stator. Medan magnet stator
menghasilkan tegangan stator. Tegangan
output dari generator adalah resultan
tegangan induksi dan tegangan stator.
Tegangan ini merupakan tegangan AC
(alternating current), karena terdapat 3
kumparan jangkar pada stator yang
dipasang melingkar dan membentuk sudut
120o satu sama lain. Pemasangan tipe
kumparan tersebut menghasilkan tegangan
AC 3 phasa.
Besar kecepatan medan putar stator dan
kecepatan putar rotor sama sehingga
generator jenis ini disebut generator
4
sinkron. Kecepatan ini dipengaruhi oleh
frekuensi dan jumlah kutub magnet
generator tersebut. Hal ini dapat dinyatakan
sebagai berikut :
(3.1)
(3.2)
Dimana
ns = kecepatan sinkron (rpm)
f = frekuensi (Hz)
p = jumlah kutub magnet
3.1.1
Mekanisme Kerja Pembangkit
listrik tenaga gas
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
merupakan jenis pembangkit listrik yang
dikembangkan pada saat sekarang di
tengah meningkatnya harga minyak dunia.
Effiesiensi termal yang dimiliki turbin gas
lebih tinggi di banding dengan effisiensi
termal yang dimiliki pembangkit berbahan
bakar minyak. Mekanisme kerja PLTG
adalah sebagai berikut
Komponen sebuah pembangkit
tenaga gas ( PLTG) terdiri dari :
a.
listrik
Pemampatan udara ( Compressor)
b.
Ruang bakar ( Combustion chamber)
c.
Turbin gas
d.
Generator sinkron
Mula-mula udara dihisap melalui cerobong
inlet yang terdapat filter didalamnya (
draught fan ). Filter ini berfungsi untuk
menyaring debu yang terdapat didalam
udara tersebut. Kemudian udara tersebut
masuk
kedalam
kompressor untuk
dimampatkan. Udara yang dihisap akan
dinaikkan tekanannya didalam kompresor,
temperaturnya pun akan naik mencapai
400o C s/d 600 o C, kemudian dialirkan ke
ruang bakar (Combustion chamber). Bahan
bakar, dalam hal ini adalah gas, dialirkan
juga ke ruang bakar untuk di bakar dengan
udara yang telah dinaikkan tekanannya.
Bahan bakar dan udara tersebut dikabutkan
kemudian diberikan pengapian dari busi
sehingga terjadi proses pembakaran. Gas
hasil pembakaran bertekanan tinggi
tersebut dapat digunakan untuk memutar
turbin gas ( flywheel). Turbin gas di
kopling dengan rotor generator sinkron, hal
ini dilakukan untuk membantu sinkronisasi
generator pada saat pengasutan (starting).
Generator sinkron mampu mengubah
energi kinetik (putaran turbin) menjadi
energi listrik yang kemudian disalurkan ke
beban. Kemudian gas buang akan
disalurkan melalui cerobong udara ke
atmosfer.
Pengaturan putaran turbin ketika mulai
bergerak dilakukan oleh governor/thrrottle
valve. Governor adalah suatu katup yang
berfungsi mengatur banyak sedikitnya
bahan bakar yang dialirkan ke ruang bakar.
Mode kerja governor menurut karakteristik
terhadap perubahan beban dibagi menjadi
2 antara lain :
a.
Droop
Merupakan suatu mode untuk mengatur
keceptan turbin pada berbagai variasi
beban yang dapat mengeluarkan daya aktif
stabil atau tetap. Saat terjadi gangguan
5
yang mengakibatkan lepasnya beberapa
beban, agar tidak terjadi pemborosan daya
pengaturan kembali ke sistem droop pada
generator (power adjusting) dilakukan
oleh operator.
b.
Isochronous
Merupakan suatu mode governor untuk
mengatur kecepatan turbin gas sesuai
dengan permintaan beban. Dengan begitu
daya yang dihasilkan sesuai dengan
permintaan
beban.apabila
terjadi
perubahan beban, maka governor akan
mengatur kecepatan putaran turbin agar
frekuensi tetap berada pada batas yang
diizinkan.
3.2 Daya Aktif Generator
Daya aktif adalah daya yang
terpakai untuk digunakan sebagai energi
sebenarnya. Dalam hal ini daya yang
dihasilkan oleh generator sinkron dapat
dirumuskan dalam persamaan berikut ini.
(3.3)
P
dihasilkan. Akan tetapi terdapat batas
maksimum daya aktif yang bisa
dihasilkan yaitu pada d=90. Lewat dari
itu daya yang di hasilkan akan turun
kembali.
3.3 Pelepasan Beban
Untuk menjaga sistem dari kegagalan
atau kerusakan dikarenakan makin
turunnya frekuensi maka sebagian beban
yang bekerja harus dilepaskan, sehingga
terjadi keseimbangan antara daya yang
dibangkitkan dengan beban. Setelah
sebagian beban dilepaskan maka bebanbeban yang dipikul oleh pembangkit
yang masih bekerja menjadi berkurang,
dan frekuensi yang turun dapat
dikembalikan kekeadaan normal setelah
terjadi
keseimbangan
antara
sisa
pembangkitan dan sisa beban.
yang menyebabkan daya tersedia tidak
dapat melayani beban, misalnya karena
unit pembangkit yang besar jatuh (trip),
maka untuk menghindarkan sistem menjadi
collapsed perlu dilakukan pelepasan beban.
Keadaan yang kritis dalam sistem karena
jatuhnya unit pembangkit dapat dideteksi
melalui frekuensi sistem yang menurun
dengan cepat. Hal tersebut dapat dilihat
pada Gambar. 3.3
: Daya Aktif
: Tegangan Induksi per phasa (V)
E
: Tegangan Terminal per phasa (V)
: Reaktansi Singkron per phasa
(ohm)
: Sudut torsi antara
dan E
Besarnya sudut antara E dan Eo (d)
berpengaruh pada besar daya aktif yang
dihasilkan. Semakin besar sudut torsi
semakin besar Daya Aktif yang
Gambar 3.3 Grafik perubahan frekuensi
terhadap waktu
Jika dimisalkan frekuensi menurun
mengikuti garis 2, setelah mencapai titik
B dilakukan pelepasan beban tahap
6
pertama sesuai setting frekuensi fb dan
seterusnya sampai tahap yang telah
ditentukan
berdasarkan
besarnya
perubahan frekuensi pada titik G
dikatakan telah kembali mencapai
keseimbangan atau kembali stelah
melalui beberapa tahap pelepasan beban.
Penurunan frekuensi bisa mengikuti garis
1 dan garis 2 atau garis 3. Makin besar
unit pembangkit yang jatuh yang berarti
makin besar daya yang hilang maka
frekuensi akan menurun dengan cepat.
Selain itu kecepatan menurunnya
frekuensi juga tergantung pada besar
kecilnya konstanta inersia sistem.
3.4 Metoda Pelepasan Beban
Dalam
pelepasan
beban
terdapat dua macam metode cara
melepaskan beban apabila terjadi
gangguan pada sistem. Pelepasan
beban dapat pula dilakukan melalui
Komputer Pusat Pengatur Beban yang
dapat deprogram sebelumnya sesuai
dengan kebutuhan operasi setiap saat
dan kondisi setempat. Pelepasan
beban dibagi menjadi dua pemodelan
yaitu:
1. Pelepasan beban secara
(manual load shedding)
manual
2. Pelepasan beban secara
(automatic load shedding)
otomatis
3.5 Skenario pelepasan Beban
Skenario pola operasi pelepasan beban,
dirancang berdasarkan dari kemampuan
pembangkit untuk memberikan atau
menyalurkan daya terhadap kebutuhan.
Secara sistem kelistrikan, gedung MKG
3/5 disupplai dari beberapa sumber
pembangkit, yaitu pembangkit dari Plant
MKG 3 dan Plant MKG 2. Plant MKG 3
terdapat 2 pembangkit yaitu GE 1 dan
GE 2 yang masing-masing mempunyai
kapasitas total pembangkitan sebesar
2700 kW, dan Plant MKG 2 terdapat 2
pembangkit yaitu G1 dan G2 yang
masing-masing mempunyai kapasitas
total pembangkitan sebesar 1800kW.
Saat terjadi gangguan pada sistem
kelistrikan gedung MKG 3/5, skenario
pola operasi pelepasan beban akan
bekerja bergantung pada kondisi
gangguan yang terjadi. Skenario kondisi
gangguan
tersebut
telah
disusun
berdasarkan pengalaman kejadian yang
telah terjadi sehingga saat terjadi
kejadian yang sama dapat meminimalisir
resiko gangguan pada peralatan listrik
dan sistem. Secara penyusunan skenario
telah dibagi menjadi bebearapa tahap
pelepasan beban yaitu
1. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 1 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip , GE1 Plant mkg 2 trip, G1
dan G2 Plant MKG 3 trip ,
loadshedding bekerja, 1 gas engine
GE 1 Plant MKG 2 menyupplai daya
kebutuhan gedung mkg 3/5
2. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 2 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip, GE2 plant MKG 2 trip, G1
dan G2 plant mkg 3 trip loadshedding
bekerja, 1 gas engine GE 2 Plant
MKG 2 menyupplai daya kebutuhan
gedung mkg 3/5
3. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 3 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip dan engine gas G1 dan G2
plant MKG 3 trip, loadshedding
bekerja, 2 gas engine menyupplai daya
( GE 1 dan GE 2 Plant mkg 2).
4. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 4 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip dan engine gas (GE 1 dan GE
2 plant mkg 2 trip), dan G2 Plant mkg
3 trip, loadshedding bekerja, 1 gas
engine menyupplai daya MKG 3/5
5. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 5 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip dan engine gas (G2 2 plant
MKG 3/5 trip dan GE2 plan mkg 2
trip ), loadshedding bekerja, 2 gas
7
engine ( G1 palnt mkg 3/5 dan GE1
palnt mkg 2) menyupplai daya MKG
3/5.
6. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 6 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip dan engine gas (G2 plant mkg
3/5 trip dan GE2 plant mkg 2 trip).
Loadshedding bekerja, 2 gas engine (
G1 plant mkg 3/5 dan GE1 plant mkg
2 ) menyupplai daya MKG 3/5.
7. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
7 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine gas (G2 plant mkg 3/5
trip) , Loadshedding bekerja, 3 gas
engine ( G1 plant mkg 3/5, GE1 plant
mkg 2 dan GE2 plant mkg 2 )
menyupplai daya MKG 3/5.
8. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
8 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine G1 plant mkg 3/5,
GE1 plant mkg 2 dan GE2 plant mkg
2 trip , Loadshedding bekerja, 1 gas
engine gas (G2 plant mkg 3/5
menyupplai daya MKG 3/5.
9. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
9 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine G1 plant mkg 3/5,
GE2 plant mkg 2 trip , Loadshedding
bekerja, 2 gas engine gas G2 plant
mkg 3/5 dan GE 1 plant mkg 2
menyupplai daya MKG 3/5
10. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
10 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine G1 plant mkg 3/5,
GE1 plant mkg 2, Loadshedding
bekerja, 2 gas engine gas (G2 plant
mkg 3/5 dan GE2 plant mkg 2
menyupplai up daya MKG 3/5
12. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
12 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine GE1 dan GE2 plant
mkg 2 trip , Loadshedding bekerja, 2
gas engine gas G1 dan G2 plant mkg
3/5 menyupplai daya MKG 3/5
13. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
11 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine GE 1 plant mkg 2 trip
, Loadshedding bekerja, 3 gas engine
gas GE2 plant mkg 2 , G1 dan G2
plant mkg 3/5 menyupplai daya
MKG 3/5
14. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
11 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine GE1 plant mkg 3/5
trip , Loadshedding bekerja, 3 gas
engine gas GE2 plant mkg 2 , G1 dan
G2 plant mkg 3/5 menyupplai daya
MKG 3/5
15. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
11 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip , Loadshedding bekerja, 4 gas
engine gas G1 dan G2 plant mkg 3/5 ,
GE1 dan GE2 plant mkg 2
menyupplai daya MKG 3
16. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
11 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan 4 gas engine gas G1 dan G2
plant mkg 3/5 , GE1 dan GE2 plant
mkg 2 trip , Loadshedding bekerja,
dan engine diesel plant MKG 2
menyupplai daya MKG 3.
Skenario diatas dapat di liahat pada
tabel matrix 3.1 sbg berikut.
11. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
11 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine G1 plant mkg 3/5 trip
, Loadshedding bekerja, 3 gas engine
gas G2 plant mkg 3/5 , GE1 dan GE2
plant mkg 2 menyupplai daya MKG
3/5
8
3.6 Beban Listrik
Pada gedung gedung MKG 3/5
beban listrik yang diperhitungkan untuk
perancanaan pelepasan beban harus
ditentukan terlebih dahulu.
a.
Beban
Penting/
Prioritas
(Essential Load/ Priority load
Beban penting atau prioritas adalah beban
yang
menjadi
penunjang
tetap
berlangsungnya aktifitas gedung dan
kenyamanan,dimana bila terjadi gangguan
dapat mengganggu penerangan didalam
gedung, dan menggangu aktifitas penyewa.
b.
Beban Tidak Penting/ Tidak
Prioritas ( Non Essential Load/ Non
Priority load)
Beban tidak penting atau tidak prioritas
adalah
beban-beban
yang
tidak
mempunyai pengaruh langsung terhadap
kenyamanan, seperti perangkat untuk
sistem HVAC dari mesin chiller dan air
handling unit
diperhatikan untuk menjaga keandalan
sistem, yaitu
a.
Frekuensi yang diharapkan setelah
pelepasan beban
Dengan mengetahui besarnya laju
kenaikan frekuensi maka dapat ditentukan
besar beban yang akan dilepaskan. Berikut
rumus nya:
=
.fn
(3.7)
P loadshedding = beban beban yang harus
dilepaskan
Setelah besar laju frekuensi didapatkan,
berikut rumus penjumlahan total pelepasan
beban, dan perubahan nilai delta antara
beban dengan daya, dan berikut gambar
single line diagramnya pada Gambar 3.6
Pada gedung Gedung MKG 3/5, beban
beban listrik yang dilayani terdiri dari
penerangan gedung dan perkantoran,
motor listrik bertegangan, air handling
unit, mesin chiller.
Motor listrik pada umumnya digunakan
sebagai penggerak sistem pendinginan
pada mesin chiller, kemudian pada sistem
air handling unit, untuk pompa sistem
distribusi air bersih, pompa sistem fire,
pompa sistem sumpit (pembuangan air
kotor), pompa sistem treatment water (
STP), dan lain lain.
3.6.1
Gambar 3.6 single line diagram Gedung
MKG 3/5
Beban yang di lepaskan
Perhitungan jumlah pelepasan beban
disesuaikan dengan kapasitas atau
kemampuan generator untuk memikul
beban, serta laju frekuensi generator.
Untuk mendapatkan nilai pelepasan beban
yang sesuai untuk dilepaskan terdapat
beberapa
parameter
yang
harus
Dari gambar single line diatas
dapat dilihat jumlah pembangkit generator
dan pembagian jalur distribusi beban yang
disalurkan, dan berikut adalah rumus untuk
proses pelepasan beban.
P L = Pi =
Pgi -
Pd
(3.8)
9
4. Perhitungan dan Analisis
PL
= total daya losses ( delta )
4.1 Data Pembangkit
Pada
gedung MKG 3/5 terdapat 4
pembangkit yang memberikan supply ke
gedung MKG 3/5. Yaitu 2 pembangkit di
plant MKG 3/5, dan 2 pembangkit di plant
MKG 2 dengan total supply daya sebesar 9
MW. Berikut spesifikasi pembangkit di
plant MKG 3/5.
= total pelepasan beban
= total daya pembangkitan
= total beban
Berikut penjabaran rumus mengenai total
pembangkitan daya saat terjadi proses
pelepasan beban:
1
(3.9)
P total gen
= total pembangkitan daya
aktif ( Watt )
P pln
= daya aktif dari PLN (
Watt)
= total pembangkitan
daya aktif dari pembangkit
(Watt)
Berikut penjabaran rumus mengenai total
pembebanan daya saat terjadi proses
pelepasan beban :
(3.10)
P total beban
= total
pembangkitan beban ( Watt )
Dari penjabaran rumus diatas dapat
diketahui bahwa dalam proses pelepasan
beban perubahan laju frekuensi serta
waktu pemulihan menjadi parameter yang
perlu menjadi acuan. Pelepasan beban
dapat dilakukan dalam beberapa waktu
tergantung pada kondisi permasalahan
yang terjadi, dan pada saat pelepasan
beban tahap pertama tidak semua beban
dilepaskan. Beban yang dilepaskan
bergantung kepada skenario yang telah
diterapkan.
2
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (GE 1)
Type
: JMS 620
jeanbacher
Output
: 2700 kW
Voltage
: 11 kV
Power factor
: 0,91
Manufacture
Austria
:
Merk Generator
: AVK
Type
: DIG 140 k/4
Type rating
: 4000 kVA
Speed
: 1500 rpm
GE
jeanbacher-
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (GE 2)
Type
: JMS 620
jeanbacher
Output
: 2700 kW
Voltage
: 11 kV
Power factor
: 0,91
Manufacture
Austria
:
Merk Generator
: AVK
Type
: DIG 140 k/4
Type rating
: 4000 kVA
GE
GE
GE
jeanbacher-
10
Speed
: 1500 rpm
4.2 Analisa
pelepasan
beban
Berdasarakan Skenario pola
operasi kelistrikan
Berikut data spesifikasi pembangkit di
plant MKG 2 yang menyupply daya ke
gedung MKG 3/5.
3
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (G 1)
Type
: JMS 612
jeanbacher
Output
: 1800 kW
Voltage
: 11 kV
Power factor
: 0,91
Manufacture
Austria
:
Merk Generator
: AVK
Type
: DIG 130 i/4 e
Type rating
: 2600 kVA
Speed
: 1500 rpm
GE
GE
jeanbacher-
Saat terjadi pelepasan beban terjadi
proses pelepasan cirkuit breaker pada sisi
outgoing PLN (circuit breaker Gedung
MKG 3/5) dimaksudkan untuk menjaga
peralatan listrik dan generator agar tidak
terjadi masalah, relay under frekuensi di
setting pada point 49 hertz, karena
menyesuaikan
dengan
kemampuan
kapasitas mesin generator agar mesin
generator mampu menampung beban, dan
tidak terjadi masalah.
5.
Perhitungan frekuensi saat
singkron atau mains paralel antara PLN
dan Mesin Generator di Plant MKG 3/5
dan Plant MKG 2. Berdasarkan rumus 3.2
sebagai berikut.
f pln = 4. 1500
120
= 6000/ 120
4
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (G 2)
Type
: JMS 612
jeanbacher
= 50 Hz
GE
f Gen = 4. 1500
120
Output
: 1800 kW
Voltage
: 11 kV
= 6000/ 120
Power factor
: 0,91
= 50 Hz
Manufacture
Austria
:
Merk Generator
: AVK
Type
: DIG 130 i/4 e
Type rating
: 2600 kVA
Speed
: 1500 rpm
GE
jeanbacher-
Saat terjadi PLN trip, frekuensi menurun
menjadi ( f pln = 49 ), berikut
penghitungannya, berdasarkan rumus 3.2
sebagai berikut.
Ns = 120.f
4
Ns = 120.49
11
P = 1.59 * 6.3 * sin 1,4
4
0,7
Ns = 5880/ 4
Ns = 1470 rpm
Di saat frekuensi di bawah 50 Herz atau
49 ,maka fungsi relay under frekuensi
bekerja untuk melepas circuit breaker,
agar pembangkit di Plant MKG 3/5 dan
Plant MKG 2 bekerja secara isolated
mode, dan menjaga agar frekuensi
generator tetap stabil untuk mensupply
daya.
4.1.1
Pelepasan beban tahap 7
Daya aktif maksimal yang dihasilkan
GE 1Plant MKG 3/5 berdasarkan rumus
3.3 adalah sebagai berikut
P = 1.59 * 6.3 * 0.024
0,7
P = 599,832 kW
Ptotal = 600 kW *3
= 1800 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan saya oleh
generator hanya mampu sebesar 75%
dari kemampuan daya maksimal yaitu
Ptotal = 1800 kW * 75 %
= 1350 kW
P = 4.116 * 6.3 . sin 1,4
0,7
Daya aktif maksimal yang dihasilkan G
2Plant MKG 2 berdasarkan rumus 3.7
adalah sebagai berikut
P = 4.116 * 6.3 * 0.024
0,7
P = 899,56 kW
P
0,7
Ptotal = 900 kW *3
= 2700 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan saya oleh
generator hanya mampu sebesar 75%
dari kemampuan daya maksimal yaitu
Ptotal = 2700 kW * 75 %
= 2025 kW
Daya aktif maksimal yang dihasilkan G
1Plant MKG 2 berdasarkan rumus 3.7
adalah sebagai berikut
= 1.59 * 6.3 * sin 1,4
P
= 1.59 * 6.3 * 0.024
0,7
P
= 599,832 kW
Ptotal = 600 kW *3
= 1800 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan Daya oleh
generator hanya mampu sebesar 75%
dari kemampuan daya maksimal yaitu
Ptotal = 1800 kW * 75 %
= 1350 kW
12
Setelah mendapatkan penghitungan daya
yang dihasilkan generator berikut
penghitungan pelepasan beban. Daya
yang tersedia pada plant MKG 3/5
berdasarkan tabel matrix .
Ptotal = 900 kW *3
= 2700 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan daya oleh
generator hanya mampu sebesar 75% dari
kemampuan daya maksimal yaitu
P = P status – P loadshedding
= 8800 kW – 4075 kW
= 4725 kW
Ptotal = 2700 kW * 75 %
Kemudian penghitungan pelepasan beban
berdasarkan daya aktual dari generator,
dan jumlah daya yang dilepas berdasarkan
tabel matrix dan berdasarkan rumus 3.8
adalah
P L = Pi =
P = 899,56 kW
Pgi -
Pdi
Pgi = P. GE 1 + P G 1 + P.G2
Pdi =
P. Chiller TR 4 + P
chiller TR 5 + P. Chiller Hotel + P. TR 5 (
pompa ) +
P. TR 4 ( pompa ) + P. AHU M5 + P.
AHU M3 + P. Ex base m3
Pgi =
2050kW + 1350kW +
1350kW = 4750 kW
= 2025 kW
Daya aktif maksimal yang dihasilkan G
2Plant MKG 2 berdasarkan rumus 3.3
adalah sebagai berikut
P = 1.59 * 6.3 * sin 1,4
0,7
P = 1.59 * 6.3 * 0.024
0,7
P = 599,832 kW
Ptotal = 600 kW *3
= 1800 kW
Pdi = 890kW + 777kW + 650kW +
435kW + 310 kW + 292kW + 11053kW +
30kW = 4437 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan daya oleh
generator hanya mampu sebesar 75% dari
kemampuan daya maksimal yaitu
PL
Ptotal = 1800 kW * 75 %
= 4725 kW- 4437 kW = 362 kW
= 1350 kW
Daya aktif maksimal yang dihasilkan GE
1Plant MKG 3/5 berdasarkan rumus 3.3
adalah sebagai berikut.
Setelah mendapatkan penghitungan daya
yang dihasilkan generator berikut
penghitungan pelepasan beban. Daya
yang tersedia pada plant MKG 3/5
berdasarkan tabel matrix .
P = 4.116 * 6.3 . sin 1,4
P = P status – P loadshedding
4.1.2 Pelepasan beban tahap 6
0,7
P = 4.116 * 6.3 * 0.024
0,7
= 8800 kW – 5425 kW = 3375 kW
Kemudian penghitungan pelepasan beban
berdasarkan daya aktual dari generator,
dan jumlah daya yang dilepas berdasarkan
13
tabel matrix dan berdasarkan rumus 3.8
adalah.
P L = Pi =
Pgi -
Pdi
Pgi = P. GE 1 + P G 1
Setelah mendapatkan penghitungan daya
yang
dihasilkan
generator
berikut
penghitungan pelepasan beban. Daya yang
tersedia pada plant MKG 3/5 berdasarkan
tabel matrix .
P
Pdi = P. Chiller TR 4 + P chiller TR
5 + P. Chiller Hotel + P. TR 5 ( pompa ) +
P. TR 4 ( pompa ) + P. AHU M5 + P.
AHU M3 + P. Ex base m3 + P. AC GW +
Tr 2
Pgi = 2025kW + 1350kW = 3375
kW
Pdi = 890kW + 777kW + 650kW
+ 435kW + 310 kW + 292kW + 11053kW
+ 30kW + 60kW + 1232 = 5669 kW
= P status – P loadshedding
= 8800 kW – 7450 kW
= 1350 kW
Kemudian penghitungan pelepasan beban
berdasarkan daya aktual dari generator,
dan jumlah daya yang dilepas berdasarkan
tabel matrix dan berdasarkan rumus 3.8
adalah.
P L = Pi =
Pgi -
Pdi
Pgi = P G 1
PL = 3375 kW- 5669 kW = -2294 kW
4.1.3
Pelepasan
tahap 1
beban
Daya aktif maksimal yang dihasilkan G
2Plant MKG 2 berdasarkan rumus 3.3
adalah sebagai berikut.
Pdi = P. Chiller TR 4 + P chiller TR
5 + P. Chiller Hotel + P. TR 5 ( pompa ) + P.
TR 4 ( pompa ) + P. AHU M5 + P. AHU M3
+ P. Ex base m3 + P. AC GW + P. Tr 2+ P.
Tr 1+ P. GW + P. SMDB 5
Pgi = 1350kW
= 1350 kW
P = 1.59 * 6.3 * sin 1,4
0,7
Pdi = 890kW + 777kW + 650kW +
435kW + 310 kW + 292kW + 11053kW +
30kW + 60kW + 1232 + 1155 + 250 + 749=
7883 kW
P = 1.59 * 6.3 * 0.024
PL = 1350 kW- 7883 kW = - 6533 kW
0,7
P = 599,832 kW
5.Kesimpulan
Ptotal = 600 kW *3
= 1800 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan daya oleh
generator hanya mampu sebesar 75% dari
kemampuan daya maksimal yaitu
Ptotal
= 1800 kW * 75 %
Dari pembahasan diatas dapat diambil
kesimpulan antara lain
1. Pada saat terjadi pemutusan aliran daya
listrik, proses pelepasan beban pada
gedung MKG 3/5 telah bekerja,
berdasarkan skenario pola operasi
kelistrikan yang telah diterapkan
menurut tabel matrix. Skenario pola
= 1350 kW
14
operasi kelistrikan yang bekerja saat
pelepasan bekerja antara lain.
a. Skenario pola operasi tahap 7, yaitu
jumlah beban yang di lepas sebesar
4497 kW, dan 3 pembangkit
mengambil alih daya sebesar
4750kW, terdiri dari Pembangkit
GE 1 mensupply daya sebesar 2050
kW, G1 mensupply daya sebesar
1350kW, dan G2 mensupply daya
sebesar 1350kW.
b. Skenario pola operasi tahap 6, yaitu
jumlah beban yang di lepas sebesar
5729 kW, dan 2 pembangkit
mengambil alih daya sebesar
3375kW, terdiri dari Pembangkit
GE 1 mensupply daya sebesar 2020
kW, G1 mensupply daya sebesar
1350kW.
c. Skenario pola operasi tahap 1, yaitu
jumlah beban yang di lepas sebesar
7883kW, dan 1 pembangkit
mengambil alih daya sebesar
1350kW, terdiri dari G1 mensupply
daya sebesar 1350kW,
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Ir. Basri Hasan, Sistem Distribusi
Daya Listrik, Institut Sains dan Teknologi
Nasional Jakarta,1999
[2] Marsudi, Djiteng, Operasi Sistem
Tenaga Listrik, Institut Sains dan
Teknologi Nasional Jakarta,1990
[3] Sudaryatno Sudirham,Darpublic –
”Analisa Sistem Tenaga”. Edisi Juli2012
[4] S.S. Vadhera, Power System Analysis
& Stability, New Delhi, 1981.
[5]
John
J.
Grainger,
William
D.Stevenson, Jr. Power System Analysis
Singapore, 1994
[6] Karim Khairuddin, Adi Soeprijanto,
Mauridhi
Hery
Purnomo
(2008).
Pelepasan Beban Otomatis Menggunakan
ANN-CBP-FLC Pada Sistem Tenaga
Listrik Industri Besar.
Yogyakarta,
Seminar Nasional Aplikasi Teknologi
Informasi (SNATI).
[7] DR.S.L.Uppal, Electrical Power, New
Delhi, Eight Edition 1980.
[8] Bonar Pandjaitan, Praktik-Praktik
Proteksi
Sistem
Tenaga
Listrik,
Yogyakarta, 2012.
[9] Muhammad H Rashid, Power
Electronics, New jersey 1993.
[10] Saadat, Hadi. “Power System
Analysis”. McGraw Hill. 1999.
[11] IEEE Guide for Abnormal Frequency
Protection
for
Power
Generating
Plants.(2003).
New
York:
IEEE
TheInstitute of Electrical and Electrical
Engineers Inc.
[12] Sri Mawar Sari, Pelepasan Beban
Menggunakan Under Frequency Relay
Pada Pusat Pembangkir Tello. Makassar,
ISSN 1411-6243.
[13] Arfita Yuana Dewi. Analisis Arus
Transien Pada Sisi Primer Transformator
Terhadap Pelepasan Beban Menggunakan
Simulasi EMTP. Padang. ISSN 08538697.
[14] Syarif mahmud, M.Toni Prasetyo,
Ahmad Solichan,
Simulasi Pelepasan
Beban Dengan Relay Frequency Pada
Sistem Tenaga Listrik CNOOC SES Ltd.
North Business Unit. Semarang . ISSN
1979-7451
15
16
PEMUTUSAN ALIRAN DAYA PADA GEDUNG
BERTINGKAT
Mochamad Gerry Prahana,
Program Studi Teknik Elektro FTI-ISTN
Jl. Moh. Kahfi II Jagakarsa – Jakarta Selatan
Alamat email : Gerrymuhammad90@gmail.com,
ABSTRAK
Gangguan yang besar dapat menyebabkan ketidakstabilan frekuensi tegangan system. Ketidakstabilan
frekuensi, seperti penurunan frekuensi yang drastis dapat menyebabkan system mengalami pemadaman total
(black out). Untuk menjaga sistem distribusi 20 kV tetap aman saat terjadi gangguan, untuk itu perlu dilakukan
beberapa cara agar memepertahankan pembangkit listrik tenaga gas tetap berjalan. Pada gedung MKG 3/5
yang terletak di daerah kelapa gading sudah memiliki pembangkit tenaga listrik sendiri, dan sistem jaringan yg
dipakai adalah sistem radial, pembangkit tenaga listrik di gedung MKG3/5 bekerja secara mains paralel
dengan sumber listrik dari Perushaan Listrik Negara (PLN). Pada sistem jaringan listrik gedung MKG 3/5
sering mengalami gangguan listrik, yaitu hilangnya salah satu sumber tenaga listrik dari grid jaringan, yaitu
sumber PLN. Untuk mempertahankan pembangkit dari gangguan beban lebih, perlu dilakukan beberapa
tindakan antara lain pelepasan beban agar generator pembangkit tidak mengalami kerusalan dan sistem
distribusi kelistrikan gedung MKG3/5 tetap berjalan. Adapun sistem pelepasan beban memiliki beberapa
skenario pola operasi kelistrikan, dimaksudkan agar menjaga kehandalan dari sistem pelepasan beban itu
sendiri, dan menjaga kenyamanan dari gedung MKG 3/5
Kata kunci : Sistem Distribusi,Mains Parallel, Generator, jaringan 20 kV, Pelepasan beban. Pembangkit
listrik tenaga gas, Skenario pola operasi kelistrikan
ABSTRACT
Large disturbances can cause system instability voltage frequency. Frequency instability, such as a drastic
reduction in the frequency could cause the system suffered a total blackout (black out). To keep the 20 kV
distribution system remains safe in the event of disruption, for it needs to be done several ways to maintain the
gas power plant is still running. At 3/5 MKG building located in ivory palm area already has its own power
plant, and a network system in use is a radial system, power plant building MKG3 / 5 works in parallel with the
mains power source from the State Electricity Business Process Management (PLN) , In the electrical network
system building MKG 3/5 frequent power failures, namely the loss of one source of electric power grid network,
ie PLN. To maintain the plant from overload disorders, needs to be done several actions, among others, the
release of the load in order not to experience kerusalan generators and electrical distribution systems of
buildings MKG3 / 5 is still running. The load shedding system has several scenarios pattern of electrical
operations, intended to maintain the reliability of the system load shedding itself, and ensuring that the building
MKG 3/5
Keywords: Distribution System, Mains Parallel, Generator, 20 kV network, release of the load. Gas
power plants, electrical operation pattern Scenario
1
1. Pendahuluan
Dewasa ini perkembangan dunia
industri mulai berkembang, seiring dengan
berjalannya
waktu.
Dalam
proses
pengembangan tersebut industri sekarang
sudah mulai berusaha untuk menjaga
optimalisasi system tenaga listrik dalam
memasok kebutuhan listrik mereka.
Banyak
cara
untuk
mengoptimalisasikan tenaga listrik saat
system mengalami gangguan, baik
gangguan kecil maupun gangguan besar
yang menyebabkan (black out).
Gangguan
yang
besar
dapat
menyebabkan ketidakstabilan frekuensi
tegangan
system.
Ketidakstabilan
frekuensi, seperti penurunan frekuensi
yang drastis dapat menyebabkan system
mengalami pemadaman total (black out).
Salah satu strategi untuk mengantisipasi
terhadap kemungkinan turunnya frekuensi
secara drastis adalah pelepasan sebagian
beban yang dipikul oleh sistem. Setelah
sebagian beban dilepas, beban – beban
yang dipikul oleh pembangkit yang masih
beroperasi akan berkurang dan frekuensi
akan kembali kekeadaan normal segera
setelah terjadi keseimbangan antara
pembangkitan dan pembebanan. Pelepasan
beban harus dilakukan segera pada saat
frekuensi sistem mulai menurun dengan
drastis
gedung, dan utiliti penunjang gedung,
antara lain penerangan, mesin penghasil
udara dingin (chiller), motor-motor listrik
yang digunakan untuk pompa air, pompa
sumpit, pompa sistem treatment air,
jaringan telepon gedung, dan lain lain.
Untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik
gedung tersebut memiliki 4 Generator set
berbasis energi gas, yang digunakan untuk
melayani kebutuhan gedung MKG 3/5 dari
utility, penerangan, para penyewa (tenant).
Dengan total pembangkitan sebesar 9
Mega Watt. Diperkirakan beban dari ratarata generator sebesar 75 % dari
kapasitasnya.
Kemudian daya akan didistribusikan
melalui jaringan yang tersedia, adapun
daya yang didistribusikan dari pembangkit
langsung menuju ke titik-titik beban, yang
sudah ditentukan baik beban utility
gedung,
penyewa
customer(tenant,)maupun penerangan.
2.2 Single Line Diagram
2. Sistem Kelistrikan
2.1 Distribusi Kelistrikan
Pada gedung ini telah menggunakan
pembangkit generator listrik berbasis
tenaga gas. Pembangkit generator listrik
berbasis energy gas tersebut secara
penggunaannya untuk mensuplai daya
telah disingkronisasi dengan sumber
tenaga listrik dari Perusahaan Listrik
Negara (PLN) untuk mensuplai beban
secara keseluruhan gedung. Kemudian
supply daya listrik yang tersedia akan
disupplai kepada para penyewa (Tenant)
Gambar 2.4 single line diagram
gedung MKG 35
Pada Gambar diatas adalah single line
diagram kelistrikan gedung MKG.
Berdasarkan lokasi sumber pembangkit,
single line diagram diatas menjelaskan
sistem distribusi plant MKG 2 dan plant
MKG 3/5. Sumber pembangkit dari plant
2
mkg 2 dan plant mkg 3/5, keduanya
mendistribusikan daya untuk beban di
gedung MKG 3/5. Pembangkit dari plant
mkg 2 mempunyai 2 mesin pembangkit
generator listrik yaitu G1 dan G2 dengan
kapasitas masing-masing 1800 kW dan
memiliki rating tegangan 11 kV, kemudian
tegangan pada pembangkit akan dinaikkan
menjadi 20 kV oleh trafo step up ( Trafo
G1, dan Trafo G2). Saat tegangan sudah
mencapai 20 kV pembangkit plant MKG
2 akan singkron dengan tegangan dari
gardu 329 milik PLN (tegangan PLN di
gedung MKG 3/5) pada rating 20 kV dan
pembangkit diplant MKG 3/5 yaitu GE1
dan GE2. Pembangkit generator listrik di
plant MKG 3/5 yaitu GE1 dan GE2
mempunyai kapasitas masing-masing 2700
kW dan memiliki rating tegangan 11 kV,
kemudian tegangan pada pembangkit akan
dinaikkan menjadi 20 kV oleh trafo step
up ( Trafo GE1 dan Trafo GE2).
Kemudian pembangkit plant MKG
3/3akan singkron dengan pembangkit plant
MKG 2 dan sumber tegangan dari gardu
329 milik PLN. Kemudian akan
didistribusikan ke masing-masing beban
digedung MKG 3/5. Adapun beban yang
terdapat pada gedung MKG 3/5 terbagi
atas 5 penyulang yang terdistribusi melalui
5 transformator, masing masing trafo
tersebut dibagi kembali untuk pembagian
bebannya. Diantara lain transformator 1
ditetapkan untuk mensuplai daya ke beban
SMDB 1, transformator 2 ditetapkan
untuk mensuplai daya kebeban SMDB 2,
SMDB 3,dan SMDB 4, transformator 3
ditetapkan untuk mensuplai daya ke beban
SMDB 5, dan SMDB 6, transformator 4
ditetapkan untuk mensuplai daya kebeban
chiller no. 1, chiller no. 2 dan pompa
pendukung sistem chiller seperti pompa
chwp 1, pompa chwp 2 serta pompa cwp 1,
pompa cwp 2 . Transformator 5 ditetapkan
untuk mensuplai daya kebeban chiller no.
3, chiller no. 4 dan pompa pendukung
sistem chiller seperti pompa chwp 3,
pompa chwp 2 serta pompa cwp 1, pompa
cwp 2.
2.3 Data Kelistrikan Gedung MKG 3/5
2.3.1 Rating Tegangan
Pada sistem kelistrikan gedung
Sentra Kelapa Gading (MKG 3/5
terdapat beberapa rating tegangan,
antara lain:
1. Tegangan 20 kV
Tegangan ini merupakan sumber
tegangan
yang
didapat
dari
distribusi gardu 329 milik PT PLN
untuk supplai daya gedung MKG 3/5
2. Tegangan 11 kV
Tegangan ini merupakan tegangan
dari pembangkitan mesin generator
listrik berbasis bahan bakar gas yang
kemudian akan dinaikkan melalui
trafo step up menjadi 20 kV dan
akan
disingkronisasi
dengan
tegangan PLN.
3. Tegangan 0,4 kV
Tegangan ini menyulang bus :
•
•
•
•
•
Trafo 1 kemudian ke bus SMDB 1
Trafo 2 kemudian ke bus SMDB 2,
SMDB 3 dan SMDB 4
Trafo 3 kemudian ke
bus, SMDB 5, DAN SMDB 6
Trafo 4 kemudian ke
bus Mesin Chiller 1,2 ; Pompa Cwp
1,2 ; Pompa Chwp 1,2
Trafo 5 kemudian ke
bus Mesin Chiller 3,4 ; Pompa Cwp
3,4; Pompa Chwp 3,
3
sehingga menghasilkan fluks magnet.
Berikut gambar rangkaian ekuivalen
generator singkron.
3. Sistem Pelepasan Beban
Pada sistem pembangkitan tenaga listrik,
komponen utama yang dibutuhkan adalah
generator dan penggerak utama (prime
mover). Generator merupakan suatu mesin
listrik yang mampu mengubah energi kinetik
menjadi energi listrik dengan menggunakan
prinsip induksi elektromagnet. Sedangkan
penggerak utama (prime mover) dalam hal
ini memebantu memutar bagian rotor
generator. Penggerak utama (prime mover)
merupakan suatu alat dalam hal ini adalah
turbin yang dikopel dengan rotor generator
dan bekerja dengan memanfaatkan berbagai
macam sumber energi.
Generator yang umum digunakan oleh
pembangkit listik adalah generator
sinkron. Pemilihan generator sinkron
sebagai
pembangkit
tenaga
listrik
disebabkan oleh karakteristik mesinnya
mampu menghasilkan tegangan yang
relatif konstan. Pemberian supply tegangan
yang tidak stabil akan memeberikan efek
negatif kepada peralatan listrik yang
digunakan konsumen. Dengan suplai
tegangan yang tidak stabil, usia pakai dari
suatu peralatan listrik semakin lama
semakin berkurang.
3.1 Prinsip Kerja Generator singkron
Pada generator sinkron, sumber arus DC
dihubungkan dengan kumparan rotor atau
kumparan medan. Hal ini mampu
menghasilkan suatu medan magnet rotor.
Rotor tersebut kemudian diputar oleh suatu
penggerak utama (prime mover) sehingga
muncul medan magnet putar pada mesin.
Medan magnet tersebut menembus stator
Gambar 3.1 Rangkaian Ekuivalen
Generator sinkron
Ketika rotor berputar maka terjadi
perubahan sudut yang dibentuk oleh
normal bidang yang ditembus fluks (stator)
dan kerapatan fluks setiap detiknya.
Perubahan tersebut akan menghasilkan
suatu ggl (gaya gerak listrik) induksi. Ggl
induksi tersebut mampu menghasilkan arus
apabila generator dihubungkan dengan
suatu beban sehingga membentuk suatu
rangkaian
tertutup.
Apabila
beban
dihubungkan dengan generator bersifat
induktif maka arus yang dihasilkan
terlambat (lagging) terhadap tegangan.
Begitu juga apabila beban yang bersifat
kapasitif maka arus ang dihasilkan
mendahului (leading) tegangan.
Arus pada stator dapat menghasilkan
medan magnet stator. Medan magnet stator
menghasilkan tegangan stator. Tegangan
output dari generator adalah resultan
tegangan induksi dan tegangan stator.
Tegangan ini merupakan tegangan AC
(alternating current), karena terdapat 3
kumparan jangkar pada stator yang
dipasang melingkar dan membentuk sudut
120o satu sama lain. Pemasangan tipe
kumparan tersebut menghasilkan tegangan
AC 3 phasa.
Besar kecepatan medan putar stator dan
kecepatan putar rotor sama sehingga
generator jenis ini disebut generator
4
sinkron. Kecepatan ini dipengaruhi oleh
frekuensi dan jumlah kutub magnet
generator tersebut. Hal ini dapat dinyatakan
sebagai berikut :
(3.1)
(3.2)
Dimana
ns = kecepatan sinkron (rpm)
f = frekuensi (Hz)
p = jumlah kutub magnet
3.1.1
Mekanisme Kerja Pembangkit
listrik tenaga gas
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
merupakan jenis pembangkit listrik yang
dikembangkan pada saat sekarang di
tengah meningkatnya harga minyak dunia.
Effiesiensi termal yang dimiliki turbin gas
lebih tinggi di banding dengan effisiensi
termal yang dimiliki pembangkit berbahan
bakar minyak. Mekanisme kerja PLTG
adalah sebagai berikut
Komponen sebuah pembangkit
tenaga gas ( PLTG) terdiri dari :
a.
listrik
Pemampatan udara ( Compressor)
b.
Ruang bakar ( Combustion chamber)
c.
Turbin gas
d.
Generator sinkron
Mula-mula udara dihisap melalui cerobong
inlet yang terdapat filter didalamnya (
draught fan ). Filter ini berfungsi untuk
menyaring debu yang terdapat didalam
udara tersebut. Kemudian udara tersebut
masuk
kedalam
kompressor untuk
dimampatkan. Udara yang dihisap akan
dinaikkan tekanannya didalam kompresor,
temperaturnya pun akan naik mencapai
400o C s/d 600 o C, kemudian dialirkan ke
ruang bakar (Combustion chamber). Bahan
bakar, dalam hal ini adalah gas, dialirkan
juga ke ruang bakar untuk di bakar dengan
udara yang telah dinaikkan tekanannya.
Bahan bakar dan udara tersebut dikabutkan
kemudian diberikan pengapian dari busi
sehingga terjadi proses pembakaran. Gas
hasil pembakaran bertekanan tinggi
tersebut dapat digunakan untuk memutar
turbin gas ( flywheel). Turbin gas di
kopling dengan rotor generator sinkron, hal
ini dilakukan untuk membantu sinkronisasi
generator pada saat pengasutan (starting).
Generator sinkron mampu mengubah
energi kinetik (putaran turbin) menjadi
energi listrik yang kemudian disalurkan ke
beban. Kemudian gas buang akan
disalurkan melalui cerobong udara ke
atmosfer.
Pengaturan putaran turbin ketika mulai
bergerak dilakukan oleh governor/thrrottle
valve. Governor adalah suatu katup yang
berfungsi mengatur banyak sedikitnya
bahan bakar yang dialirkan ke ruang bakar.
Mode kerja governor menurut karakteristik
terhadap perubahan beban dibagi menjadi
2 antara lain :
a.
Droop
Merupakan suatu mode untuk mengatur
keceptan turbin pada berbagai variasi
beban yang dapat mengeluarkan daya aktif
stabil atau tetap. Saat terjadi gangguan
5
yang mengakibatkan lepasnya beberapa
beban, agar tidak terjadi pemborosan daya
pengaturan kembali ke sistem droop pada
generator (power adjusting) dilakukan
oleh operator.
b.
Isochronous
Merupakan suatu mode governor untuk
mengatur kecepatan turbin gas sesuai
dengan permintaan beban. Dengan begitu
daya yang dihasilkan sesuai dengan
permintaan
beban.apabila
terjadi
perubahan beban, maka governor akan
mengatur kecepatan putaran turbin agar
frekuensi tetap berada pada batas yang
diizinkan.
3.2 Daya Aktif Generator
Daya aktif adalah daya yang
terpakai untuk digunakan sebagai energi
sebenarnya. Dalam hal ini daya yang
dihasilkan oleh generator sinkron dapat
dirumuskan dalam persamaan berikut ini.
(3.3)
P
dihasilkan. Akan tetapi terdapat batas
maksimum daya aktif yang bisa
dihasilkan yaitu pada d=90. Lewat dari
itu daya yang di hasilkan akan turun
kembali.
3.3 Pelepasan Beban
Untuk menjaga sistem dari kegagalan
atau kerusakan dikarenakan makin
turunnya frekuensi maka sebagian beban
yang bekerja harus dilepaskan, sehingga
terjadi keseimbangan antara daya yang
dibangkitkan dengan beban. Setelah
sebagian beban dilepaskan maka bebanbeban yang dipikul oleh pembangkit
yang masih bekerja menjadi berkurang,
dan frekuensi yang turun dapat
dikembalikan kekeadaan normal setelah
terjadi
keseimbangan
antara
sisa
pembangkitan dan sisa beban.
yang menyebabkan daya tersedia tidak
dapat melayani beban, misalnya karena
unit pembangkit yang besar jatuh (trip),
maka untuk menghindarkan sistem menjadi
collapsed perlu dilakukan pelepasan beban.
Keadaan yang kritis dalam sistem karena
jatuhnya unit pembangkit dapat dideteksi
melalui frekuensi sistem yang menurun
dengan cepat. Hal tersebut dapat dilihat
pada Gambar. 3.3
: Daya Aktif
: Tegangan Induksi per phasa (V)
E
: Tegangan Terminal per phasa (V)
: Reaktansi Singkron per phasa
(ohm)
: Sudut torsi antara
dan E
Besarnya sudut antara E dan Eo (d)
berpengaruh pada besar daya aktif yang
dihasilkan. Semakin besar sudut torsi
semakin besar Daya Aktif yang
Gambar 3.3 Grafik perubahan frekuensi
terhadap waktu
Jika dimisalkan frekuensi menurun
mengikuti garis 2, setelah mencapai titik
B dilakukan pelepasan beban tahap
6
pertama sesuai setting frekuensi fb dan
seterusnya sampai tahap yang telah
ditentukan
berdasarkan
besarnya
perubahan frekuensi pada titik G
dikatakan telah kembali mencapai
keseimbangan atau kembali stelah
melalui beberapa tahap pelepasan beban.
Penurunan frekuensi bisa mengikuti garis
1 dan garis 2 atau garis 3. Makin besar
unit pembangkit yang jatuh yang berarti
makin besar daya yang hilang maka
frekuensi akan menurun dengan cepat.
Selain itu kecepatan menurunnya
frekuensi juga tergantung pada besar
kecilnya konstanta inersia sistem.
3.4 Metoda Pelepasan Beban
Dalam
pelepasan
beban
terdapat dua macam metode cara
melepaskan beban apabila terjadi
gangguan pada sistem. Pelepasan
beban dapat pula dilakukan melalui
Komputer Pusat Pengatur Beban yang
dapat deprogram sebelumnya sesuai
dengan kebutuhan operasi setiap saat
dan kondisi setempat. Pelepasan
beban dibagi menjadi dua pemodelan
yaitu:
1. Pelepasan beban secara
(manual load shedding)
manual
2. Pelepasan beban secara
(automatic load shedding)
otomatis
3.5 Skenario pelepasan Beban
Skenario pola operasi pelepasan beban,
dirancang berdasarkan dari kemampuan
pembangkit untuk memberikan atau
menyalurkan daya terhadap kebutuhan.
Secara sistem kelistrikan, gedung MKG
3/5 disupplai dari beberapa sumber
pembangkit, yaitu pembangkit dari Plant
MKG 3 dan Plant MKG 2. Plant MKG 3
terdapat 2 pembangkit yaitu GE 1 dan
GE 2 yang masing-masing mempunyai
kapasitas total pembangkitan sebesar
2700 kW, dan Plant MKG 2 terdapat 2
pembangkit yaitu G1 dan G2 yang
masing-masing mempunyai kapasitas
total pembangkitan sebesar 1800kW.
Saat terjadi gangguan pada sistem
kelistrikan gedung MKG 3/5, skenario
pola operasi pelepasan beban akan
bekerja bergantung pada kondisi
gangguan yang terjadi. Skenario kondisi
gangguan
tersebut
telah
disusun
berdasarkan pengalaman kejadian yang
telah terjadi sehingga saat terjadi
kejadian yang sama dapat meminimalisir
resiko gangguan pada peralatan listrik
dan sistem. Secara penyusunan skenario
telah dibagi menjadi bebearapa tahap
pelepasan beban yaitu
1. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 1 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip , GE1 Plant mkg 2 trip, G1
dan G2 Plant MKG 3 trip ,
loadshedding bekerja, 1 gas engine
GE 1 Plant MKG 2 menyupplai daya
kebutuhan gedung mkg 3/5
2. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 2 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip, GE2 plant MKG 2 trip, G1
dan G2 plant mkg 3 trip loadshedding
bekerja, 1 gas engine GE 2 Plant
MKG 2 menyupplai daya kebutuhan
gedung mkg 3/5
3. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 3 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip dan engine gas G1 dan G2
plant MKG 3 trip, loadshedding
bekerja, 2 gas engine menyupplai daya
( GE 1 dan GE 2 Plant mkg 2).
4. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 4 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip dan engine gas (GE 1 dan GE
2 plant mkg 2 trip), dan G2 Plant mkg
3 trip, loadshedding bekerja, 1 gas
engine menyupplai daya MKG 3/5
5. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 5 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip dan engine gas (G2 2 plant
MKG 3/5 trip dan GE2 plan mkg 2
trip ), loadshedding bekerja, 2 gas
7
engine ( G1 palnt mkg 3/5 dan GE1
palnt mkg 2) menyupplai daya MKG
3/5.
6. Skenario pola operasi kelistrikan
tahap 6 : kondisi ketika PLN MKG
3/5 trip dan engine gas (G2 plant mkg
3/5 trip dan GE2 plant mkg 2 trip).
Loadshedding bekerja, 2 gas engine (
G1 plant mkg 3/5 dan GE1 plant mkg
2 ) menyupplai daya MKG 3/5.
7. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
7 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine gas (G2 plant mkg 3/5
trip) , Loadshedding bekerja, 3 gas
engine ( G1 plant mkg 3/5, GE1 plant
mkg 2 dan GE2 plant mkg 2 )
menyupplai daya MKG 3/5.
8. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
8 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine G1 plant mkg 3/5,
GE1 plant mkg 2 dan GE2 plant mkg
2 trip , Loadshedding bekerja, 1 gas
engine gas (G2 plant mkg 3/5
menyupplai daya MKG 3/5.
9. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
9 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine G1 plant mkg 3/5,
GE2 plant mkg 2 trip , Loadshedding
bekerja, 2 gas engine gas G2 plant
mkg 3/5 dan GE 1 plant mkg 2
menyupplai daya MKG 3/5
10. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
10 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine G1 plant mkg 3/5,
GE1 plant mkg 2, Loadshedding
bekerja, 2 gas engine gas (G2 plant
mkg 3/5 dan GE2 plant mkg 2
menyupplai up daya MKG 3/5
12. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
12 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine GE1 dan GE2 plant
mkg 2 trip , Loadshedding bekerja, 2
gas engine gas G1 dan G2 plant mkg
3/5 menyupplai daya MKG 3/5
13. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
11 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine GE 1 plant mkg 2 trip
, Loadshedding bekerja, 3 gas engine
gas GE2 plant mkg 2 , G1 dan G2
plant mkg 3/5 menyupplai daya
MKG 3/5
14. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
11 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine GE1 plant mkg 3/5
trip , Loadshedding bekerja, 3 gas
engine gas GE2 plant mkg 2 , G1 dan
G2 plant mkg 3/5 menyupplai daya
MKG 3/5
15. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
11 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip , Loadshedding bekerja, 4 gas
engine gas G1 dan G2 plant mkg 3/5 ,
GE1 dan GE2 plant mkg 2
menyupplai daya MKG 3
16. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
11 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan 4 gas engine gas G1 dan G2
plant mkg 3/5 , GE1 dan GE2 plant
mkg 2 trip , Loadshedding bekerja,
dan engine diesel plant MKG 2
menyupplai daya MKG 3.
Skenario diatas dapat di liahat pada
tabel matrix 3.1 sbg berikut.
11. Skenario pola operasi kelistrikan tahap
11 : kondisi ketika PLN trip MKG 3/5
trip dan engine G1 plant mkg 3/5 trip
, Loadshedding bekerja, 3 gas engine
gas G2 plant mkg 3/5 , GE1 dan GE2
plant mkg 2 menyupplai daya MKG
3/5
8
3.6 Beban Listrik
Pada gedung gedung MKG 3/5
beban listrik yang diperhitungkan untuk
perancanaan pelepasan beban harus
ditentukan terlebih dahulu.
a.
Beban
Penting/
Prioritas
(Essential Load/ Priority load
Beban penting atau prioritas adalah beban
yang
menjadi
penunjang
tetap
berlangsungnya aktifitas gedung dan
kenyamanan,dimana bila terjadi gangguan
dapat mengganggu penerangan didalam
gedung, dan menggangu aktifitas penyewa.
b.
Beban Tidak Penting/ Tidak
Prioritas ( Non Essential Load/ Non
Priority load)
Beban tidak penting atau tidak prioritas
adalah
beban-beban
yang
tidak
mempunyai pengaruh langsung terhadap
kenyamanan, seperti perangkat untuk
sistem HVAC dari mesin chiller dan air
handling unit
diperhatikan untuk menjaga keandalan
sistem, yaitu
a.
Frekuensi yang diharapkan setelah
pelepasan beban
Dengan mengetahui besarnya laju
kenaikan frekuensi maka dapat ditentukan
besar beban yang akan dilepaskan. Berikut
rumus nya:
=
.fn
(3.7)
P loadshedding = beban beban yang harus
dilepaskan
Setelah besar laju frekuensi didapatkan,
berikut rumus penjumlahan total pelepasan
beban, dan perubahan nilai delta antara
beban dengan daya, dan berikut gambar
single line diagramnya pada Gambar 3.6
Pada gedung Gedung MKG 3/5, beban
beban listrik yang dilayani terdiri dari
penerangan gedung dan perkantoran,
motor listrik bertegangan, air handling
unit, mesin chiller.
Motor listrik pada umumnya digunakan
sebagai penggerak sistem pendinginan
pada mesin chiller, kemudian pada sistem
air handling unit, untuk pompa sistem
distribusi air bersih, pompa sistem fire,
pompa sistem sumpit (pembuangan air
kotor), pompa sistem treatment water (
STP), dan lain lain.
3.6.1
Gambar 3.6 single line diagram Gedung
MKG 3/5
Beban yang di lepaskan
Perhitungan jumlah pelepasan beban
disesuaikan dengan kapasitas atau
kemampuan generator untuk memikul
beban, serta laju frekuensi generator.
Untuk mendapatkan nilai pelepasan beban
yang sesuai untuk dilepaskan terdapat
beberapa
parameter
yang
harus
Dari gambar single line diatas
dapat dilihat jumlah pembangkit generator
dan pembagian jalur distribusi beban yang
disalurkan, dan berikut adalah rumus untuk
proses pelepasan beban.
P L = Pi =
Pgi -
Pd
(3.8)
9
4. Perhitungan dan Analisis
PL
= total daya losses ( delta )
4.1 Data Pembangkit
Pada
gedung MKG 3/5 terdapat 4
pembangkit yang memberikan supply ke
gedung MKG 3/5. Yaitu 2 pembangkit di
plant MKG 3/5, dan 2 pembangkit di plant
MKG 2 dengan total supply daya sebesar 9
MW. Berikut spesifikasi pembangkit di
plant MKG 3/5.
= total pelepasan beban
= total daya pembangkitan
= total beban
Berikut penjabaran rumus mengenai total
pembangkitan daya saat terjadi proses
pelepasan beban:
1
(3.9)
P total gen
= total pembangkitan daya
aktif ( Watt )
P pln
= daya aktif dari PLN (
Watt)
= total pembangkitan
daya aktif dari pembangkit
(Watt)
Berikut penjabaran rumus mengenai total
pembebanan daya saat terjadi proses
pelepasan beban :
(3.10)
P total beban
= total
pembangkitan beban ( Watt )
Dari penjabaran rumus diatas dapat
diketahui bahwa dalam proses pelepasan
beban perubahan laju frekuensi serta
waktu pemulihan menjadi parameter yang
perlu menjadi acuan. Pelepasan beban
dapat dilakukan dalam beberapa waktu
tergantung pada kondisi permasalahan
yang terjadi, dan pada saat pelepasan
beban tahap pertama tidak semua beban
dilepaskan. Beban yang dilepaskan
bergantung kepada skenario yang telah
diterapkan.
2
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (GE 1)
Type
: JMS 620
jeanbacher
Output
: 2700 kW
Voltage
: 11 kV
Power factor
: 0,91
Manufacture
Austria
:
Merk Generator
: AVK
Type
: DIG 140 k/4
Type rating
: 4000 kVA
Speed
: 1500 rpm
GE
jeanbacher-
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (GE 2)
Type
: JMS 620
jeanbacher
Output
: 2700 kW
Voltage
: 11 kV
Power factor
: 0,91
Manufacture
Austria
:
Merk Generator
: AVK
Type
: DIG 140 k/4
Type rating
: 4000 kVA
GE
GE
GE
jeanbacher-
10
Speed
: 1500 rpm
4.2 Analisa
pelepasan
beban
Berdasarakan Skenario pola
operasi kelistrikan
Berikut data spesifikasi pembangkit di
plant MKG 2 yang menyupply daya ke
gedung MKG 3/5.
3
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (G 1)
Type
: JMS 612
jeanbacher
Output
: 1800 kW
Voltage
: 11 kV
Power factor
: 0,91
Manufacture
Austria
:
Merk Generator
: AVK
Type
: DIG 130 i/4 e
Type rating
: 2600 kVA
Speed
: 1500 rpm
GE
GE
jeanbacher-
Saat terjadi pelepasan beban terjadi
proses pelepasan cirkuit breaker pada sisi
outgoing PLN (circuit breaker Gedung
MKG 3/5) dimaksudkan untuk menjaga
peralatan listrik dan generator agar tidak
terjadi masalah, relay under frekuensi di
setting pada point 49 hertz, karena
menyesuaikan
dengan
kemampuan
kapasitas mesin generator agar mesin
generator mampu menampung beban, dan
tidak terjadi masalah.
5.
Perhitungan frekuensi saat
singkron atau mains paralel antara PLN
dan Mesin Generator di Plant MKG 3/5
dan Plant MKG 2. Berdasarkan rumus 3.2
sebagai berikut.
f pln = 4. 1500
120
= 6000/ 120
4
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (G 2)
Type
: JMS 612
jeanbacher
= 50 Hz
GE
f Gen = 4. 1500
120
Output
: 1800 kW
Voltage
: 11 kV
= 6000/ 120
Power factor
: 0,91
= 50 Hz
Manufacture
Austria
:
Merk Generator
: AVK
Type
: DIG 130 i/4 e
Type rating
: 2600 kVA
Speed
: 1500 rpm
GE
jeanbacher-
Saat terjadi PLN trip, frekuensi menurun
menjadi ( f pln = 49 ), berikut
penghitungannya, berdasarkan rumus 3.2
sebagai berikut.
Ns = 120.f
4
Ns = 120.49
11
P = 1.59 * 6.3 * sin 1,4
4
0,7
Ns = 5880/ 4
Ns = 1470 rpm
Di saat frekuensi di bawah 50 Herz atau
49 ,maka fungsi relay under frekuensi
bekerja untuk melepas circuit breaker,
agar pembangkit di Plant MKG 3/5 dan
Plant MKG 2 bekerja secara isolated
mode, dan menjaga agar frekuensi
generator tetap stabil untuk mensupply
daya.
4.1.1
Pelepasan beban tahap 7
Daya aktif maksimal yang dihasilkan
GE 1Plant MKG 3/5 berdasarkan rumus
3.3 adalah sebagai berikut
P = 1.59 * 6.3 * 0.024
0,7
P = 599,832 kW
Ptotal = 600 kW *3
= 1800 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan saya oleh
generator hanya mampu sebesar 75%
dari kemampuan daya maksimal yaitu
Ptotal = 1800 kW * 75 %
= 1350 kW
P = 4.116 * 6.3 . sin 1,4
0,7
Daya aktif maksimal yang dihasilkan G
2Plant MKG 2 berdasarkan rumus 3.7
adalah sebagai berikut
P = 4.116 * 6.3 * 0.024
0,7
P = 899,56 kW
P
0,7
Ptotal = 900 kW *3
= 2700 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan saya oleh
generator hanya mampu sebesar 75%
dari kemampuan daya maksimal yaitu
Ptotal = 2700 kW * 75 %
= 2025 kW
Daya aktif maksimal yang dihasilkan G
1Plant MKG 2 berdasarkan rumus 3.7
adalah sebagai berikut
= 1.59 * 6.3 * sin 1,4
P
= 1.59 * 6.3 * 0.024
0,7
P
= 599,832 kW
Ptotal = 600 kW *3
= 1800 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan Daya oleh
generator hanya mampu sebesar 75%
dari kemampuan daya maksimal yaitu
Ptotal = 1800 kW * 75 %
= 1350 kW
12
Setelah mendapatkan penghitungan daya
yang dihasilkan generator berikut
penghitungan pelepasan beban. Daya
yang tersedia pada plant MKG 3/5
berdasarkan tabel matrix .
Ptotal = 900 kW *3
= 2700 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan daya oleh
generator hanya mampu sebesar 75% dari
kemampuan daya maksimal yaitu
P = P status – P loadshedding
= 8800 kW – 4075 kW
= 4725 kW
Ptotal = 2700 kW * 75 %
Kemudian penghitungan pelepasan beban
berdasarkan daya aktual dari generator,
dan jumlah daya yang dilepas berdasarkan
tabel matrix dan berdasarkan rumus 3.8
adalah
P L = Pi =
P = 899,56 kW
Pgi -
Pdi
Pgi = P. GE 1 + P G 1 + P.G2
Pdi =
P. Chiller TR 4 + P
chiller TR 5 + P. Chiller Hotel + P. TR 5 (
pompa ) +
P. TR 4 ( pompa ) + P. AHU M5 + P.
AHU M3 + P. Ex base m3
Pgi =
2050kW + 1350kW +
1350kW = 4750 kW
= 2025 kW
Daya aktif maksimal yang dihasilkan G
2Plant MKG 2 berdasarkan rumus 3.3
adalah sebagai berikut
P = 1.59 * 6.3 * sin 1,4
0,7
P = 1.59 * 6.3 * 0.024
0,7
P = 599,832 kW
Ptotal = 600 kW *3
= 1800 kW
Pdi = 890kW + 777kW + 650kW +
435kW + 310 kW + 292kW + 11053kW +
30kW = 4437 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan daya oleh
generator hanya mampu sebesar 75% dari
kemampuan daya maksimal yaitu
PL
Ptotal = 1800 kW * 75 %
= 4725 kW- 4437 kW = 362 kW
= 1350 kW
Daya aktif maksimal yang dihasilkan GE
1Plant MKG 3/5 berdasarkan rumus 3.3
adalah sebagai berikut.
Setelah mendapatkan penghitungan daya
yang dihasilkan generator berikut
penghitungan pelepasan beban. Daya
yang tersedia pada plant MKG 3/5
berdasarkan tabel matrix .
P = 4.116 * 6.3 . sin 1,4
P = P status – P loadshedding
4.1.2 Pelepasan beban tahap 6
0,7
P = 4.116 * 6.3 * 0.024
0,7
= 8800 kW – 5425 kW = 3375 kW
Kemudian penghitungan pelepasan beban
berdasarkan daya aktual dari generator,
dan jumlah daya yang dilepas berdasarkan
13
tabel matrix dan berdasarkan rumus 3.8
adalah.
P L = Pi =
Pgi -
Pdi
Pgi = P. GE 1 + P G 1
Setelah mendapatkan penghitungan daya
yang
dihasilkan
generator
berikut
penghitungan pelepasan beban. Daya yang
tersedia pada plant MKG 3/5 berdasarkan
tabel matrix .
P
Pdi = P. Chiller TR 4 + P chiller TR
5 + P. Chiller Hotel + P. TR 5 ( pompa ) +
P. TR 4 ( pompa ) + P. AHU M5 + P.
AHU M3 + P. Ex base m3 + P. AC GW +
Tr 2
Pgi = 2025kW + 1350kW = 3375
kW
Pdi = 890kW + 777kW + 650kW
+ 435kW + 310 kW + 292kW + 11053kW
+ 30kW + 60kW + 1232 = 5669 kW
= P status – P loadshedding
= 8800 kW – 7450 kW
= 1350 kW
Kemudian penghitungan pelepasan beban
berdasarkan daya aktual dari generator,
dan jumlah daya yang dilepas berdasarkan
tabel matrix dan berdasarkan rumus 3.8
adalah.
P L = Pi =
Pgi -
Pdi
Pgi = P G 1
PL = 3375 kW- 5669 kW = -2294 kW
4.1.3
Pelepasan
tahap 1
beban
Daya aktif maksimal yang dihasilkan G
2Plant MKG 2 berdasarkan rumus 3.3
adalah sebagai berikut.
Pdi = P. Chiller TR 4 + P chiller TR
5 + P. Chiller Hotel + P. TR 5 ( pompa ) + P.
TR 4 ( pompa ) + P. AHU M5 + P. AHU M3
+ P. Ex base m3 + P. AC GW + P. Tr 2+ P.
Tr 1+ P. GW + P. SMDB 5
Pgi = 1350kW
= 1350 kW
P = 1.59 * 6.3 * sin 1,4
0,7
Pdi = 890kW + 777kW + 650kW +
435kW + 310 kW + 292kW + 11053kW +
30kW + 60kW + 1232 + 1155 + 250 + 749=
7883 kW
P = 1.59 * 6.3 * 0.024
PL = 1350 kW- 7883 kW = - 6533 kW
0,7
P = 599,832 kW
5.Kesimpulan
Ptotal = 600 kW *3
= 1800 kW
Saat proses pelepasan beban terjadi
kemampuan pembangkitan daya oleh
generator hanya mampu sebesar 75% dari
kemampuan daya maksimal yaitu
Ptotal
= 1800 kW * 75 %
Dari pembahasan diatas dapat diambil
kesimpulan antara lain
1. Pada saat terjadi pemutusan aliran daya
listrik, proses pelepasan beban pada
gedung MKG 3/5 telah bekerja,
berdasarkan skenario pola operasi
kelistrikan yang telah diterapkan
menurut tabel matrix. Skenario pola
= 1350 kW
14
operasi kelistrikan yang bekerja saat
pelepasan bekerja antara lain.
a. Skenario pola operasi tahap 7, yaitu
jumlah beban yang di lepas sebesar
4497 kW, dan 3 pembangkit
mengambil alih daya sebesar
4750kW, terdiri dari Pembangkit
GE 1 mensupply daya sebesar 2050
kW, G1 mensupply daya sebesar
1350kW, dan G2 mensupply daya
sebesar 1350kW.
b. Skenario pola operasi tahap 6, yaitu
jumlah beban yang di lepas sebesar
5729 kW, dan 2 pembangkit
mengambil alih daya sebesar
3375kW, terdiri dari Pembangkit
GE 1 mensupply daya sebesar 2020
kW, G1 mensupply daya sebesar
1350kW.
c. Skenario pola operasi tahap 1, yaitu
jumlah beban yang di lepas sebesar
7883kW, dan 1 pembangkit
mengambil alih daya sebesar
1350kW, terdiri dari G1 mensupply
daya sebesar 1350kW,
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Ir. Basri Hasan, Sistem Distribusi
Daya Listrik, Institut Sains dan Teknologi
Nasional Jakarta,1999
[2] Marsudi, Djiteng, Operasi Sistem
Tenaga Listrik, Institut Sains dan
Teknologi Nasional Jakarta,1990
[3] Sudaryatno Sudirham,Darpublic –
”Analisa Sistem Tenaga”. Edisi Juli2012
[4] S.S. Vadhera, Power System Analysis
& Stability, New Delhi, 1981.
[5]
John
J.
Grainger,
William
D.Stevenson, Jr. Power System Analysis
Singapore, 1994
[6] Karim Khairuddin, Adi Soeprijanto,
Mauridhi
Hery
Purnomo
(2008).
Pelepasan Beban Otomatis Menggunakan
ANN-CBP-FLC Pada Sistem Tenaga
Listrik Industri Besar.
Yogyakarta,
Seminar Nasional Aplikasi Teknologi
Informasi (SNATI).
[7] DR.S.L.Uppal, Electrical Power, New
Delhi, Eight Edition 1980.
[8] Bonar Pandjaitan, Praktik-Praktik
Proteksi
Sistem
Tenaga
Listrik,
Yogyakarta, 2012.
[9] Muhammad H Rashid, Power
Electronics, New jersey 1993.
[10] Saadat, Hadi. “Power System
Analysis”. McGraw Hill. 1999.
[11] IEEE Guide for Abnormal Frequency
Protection
for
Power
Generating
Plants.(2003).
New
York:
IEEE
TheInstitute of Electrical and Electrical
Engineers Inc.
[12] Sri Mawar Sari, Pelepasan Beban
Menggunakan Under Frequency Relay
Pada Pusat Pembangkir Tello. Makassar,
ISSN 1411-6243.
[13] Arfita Yuana Dewi. Analisis Arus
Transien Pada Sisi Primer Transformator
Terhadap Pelepasan Beban Menggunakan
Simulasi EMTP. Padang. ISSN 08538697.
[14] Syarif mahmud, M.Toni Prasetyo,
Ahmad Solichan,
Simulasi Pelepasan
Beban Dengan Relay Frequency Pada
Sistem Tenaga Listrik CNOOC SES Ltd.
North Business Unit. Semarang . ISSN
1979-7451
15
16