STRATEGI 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)

Pengaturan Frekuensi Sistem 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).

Kesetimbangan beban dan pembangkitan MW Pembangkitan MW Beban 50 51 49 52 48 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.

Kesetimbangan beban dan pembangkitan 50 51 49 52 48 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. MW Pembangkitan MW Beban

Kesetimbangan beban dan pembangkitan 50 51 49 52 48 hertz 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. MW Pembangkitan MW Beban

Pelaksanaan Pengaturan Frekuensi Kondisi sistem normal Menambah atau mengurangi MW keluaran pembangkit Mengatur dari pusat pengatur beban (control centre) Mengikuti rencana pembebanan pembangkit Bila frekuensi di luar rentang (50,0 ± 0,2) Hz Otomatis Pengaturan primer free governor (pembangkit merespon sendiri setiap perubahan: kapan/seberapa cepat/seberapa besar ia harus merespon) Pengaturan sekunder (LFC atau AGC)

Pelaksanaan Pengaturan Frekuensi Kondisi gangguan Melakukan pengurangan beban: brown out, load curtailment Melakukan manual load shedding Otomatis automatic load shedding oleh under frequency relay (UFR) atau oleh aplikasi melalui SCADA

Strategi Pengaturan Frekuensi (Skema Load Shedding) Hz 50,50 50,20 50,00 49,80 49,50 49,00 48,40 48,30 48,00 47,50 Normal operation, 50 + 0,2 Hz Excursion, + 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 Frekuensi ILUSTRASI Frekuensi sistem saat pembangkit (3x600 MW) trip, beban sistem 13.000 MW

Strategi Pengaturan Frekuensi ILUSTRASI 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.

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

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

Speed Regulation (Droop) 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.

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.

Jenis Pengaturan Speed Regulation (Droop) Primer  Pengaturan besaran Speed Droop yang dimiliki Governoor secara langsung baik diperbesar atau diperkecil  perubahan S1 ke S2 pada gambar. Semakin kecil Speed Droop yang dimiliki Governoor semakin peka terhadap perubahan beban dan begitu sebaliknya semakin besar Speed Droop semakin malas ( kurang peka ) terhadap perubahan beban. Sekunder  Pengaturan tanpa mengubah besaran, melainkan hanya mengembalikan Frekwensi ke 100 %, biasanya dilakukan oleh Operator

Jenis Pengaturan Speed Regulation (Droop) sesaat sebelum sinkron, sebuah mesin akan berada pada a1. Secara perlahan, pada saat beban naik, maka akan bergerak ke b2 dan akhir berada b3. kondisi saat terjadi perubahan frekuensi sebesar f maka pada kondisi b3 beban mesin akan mengayun mencapai c3 yang disebut ‘overwound speed set point’ akibat dari turbin valve yang telah membuka penuh. Kerugian dari kondisi ini adalah pada saat unit diminta menurunkan beban, operator tidak akan mampu menurunkannya secara cepat untuk mencapai c2a2. Untuk mengatasi kondisi tersebut pembangkit umunya dilengkapi dengan alarm automatic reduction untuk membatasi beban

Speed Regulation (Droop)

Speed Regulation (Droop)

Speed Regulation (Droop)

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 diijinkan dimana Turbin Generator dapat beroperasi 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 akan menyebabkan terjadinya Resonansi dan Disharmoni Gaya pada sudu tingkat akhir

Rentan Frekuensi Pembangkit Rentang frekuensi Durasi Penyimpangan 48,5 sampai 51,5 Hz Pengoperasian terus-menerus B.< 48,5 Hz Pemutusan seketika C.> 51,5 Hz

Ramp Rate Ramp Rate adalah suatu besaran yang membawa Turbin pada titik Temperatur Operasi, satuan 0C/Jam dengan berpatokan pada kenaikan First Stage Metal Turbine Temperature, tujuannya adalah menghindari Thermal Stress pada Turbin. Secara umum ramp rate juga dikenal dengan tingkat 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

TERIMA KASIH