JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS GADJAH MADA STUDI PENGARUH PENGGUNAAN KOMPENSATOR BERUPA CAPACITOR BANK, SVC, DAN STATCOM PADA JARINGAN TRANSMISI DAN DISTRIBUSI di PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA Oleh : CINDY MALFICA 10/297541/TK/36296 IKHWAN LUTHFI SYAFJON 10/297531/TK/36292 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA Chevron

COMPANY PROFILE PT CHEVRON PACIFIC INDONESIA

COMPANY PROFILE Salah satu perusahaan energi terintegrasi terdepan di dunia Penghasil minyak terbesar yang beroperasi di Sumatera & Kalimantan Timur Penghasil utama energi panas bumi yang beroperasi di Jawa Barat Menyumbang 40% produksi nasional. Memiliki 7000 karyawan handal dan 32000 karyawan mitra Lebih dari 5 dekade telah menghasilkan lebih dari 12 miliar barel minyak

CHEVRON SUMATERA Duri Rumbai Minas Dumai

Power Generation & Transmission Department PT. CPI Chevron Tugas : Membangkitkan daya listrik yang cukup dan berkesinambungan secara efisien guna memenuhi pertumbuhan beban di PT. CPI. Mencatu daya listrik yang andal dan baku guna memenuhi kebutuhan operasi PT. CPI. Memanfaatkan gas buang panas dari turbin – turbin gas di Central Duri secara maksimal untuk menghasilkan uap guna kebutuhan operasi Duri Steam Flood. Mempertahankan keselamatan kerja yang tinggi.

Power Generation & Transmission Department PT. CPI Chevron Sub-sub Bagian : Administrator Business Engineering Support (BES) Planning and Budget, Design and Construction, IT and Support System, Safety Health and Environment, dan Quality Improvement. Power System Generation (PSG) Team Power Plant Team Power System Management Team Conditioning Monitoring Team Gas Turbine Maintenance Transmission Distribution and Operation (TDO) Power Line Maintenance Substation and Control System Power System Engineering (PSE)

Power Generation & Transmission Department PT. CPI Chevron Divisi Support Operation Sebuah departemen yang bertugas menyediakan tenaga listrik dan menghasilkan uap melalui pemanfaatan panas dari gas buang turbin. Menggunakan Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) 17 unit dioperasikan oleh PGT 3 unit dioperasikan oleh North Duri Cogen Central Duri : 5 unit : 95 MW Duri : 1 unit : 19 MW Minas : 11 unit : 210 MW North Duri Cogen : 3 unit : 264 MW Total : 588 MW

Power Generation & Transmission Department PT. CPI Chevron Saluran transmisi : Saluran transmisi 230 kV sepanjang 128 km Saluran transmisi 115 kV sepanjang 536 km Saluran transmisi 44 kV sepanjang 105 km Saluran distribusi (8000 Transformator) : Saluran distribusi 13,8 kV sepanjang 1742 km Saluran distribusi 4,16 kV sepanjang 50 km

Power Generation & Transmission Department PT. CPI Chevron

Outline Latar Belakang Permasalahan Solusi Simulasi (ETAP & MATLAB) Chevron Latar Belakang Permasalahan Solusi Simulasi (ETAP & MATLAB) Kesimpulan

Latar Belakang Chevron Project : Zewadi Project Tahun 2016 : Penambahan beban 17 MW (North Power System) Peningkatan beban setiap tahun Penambahan beban 59 MW pada sistem kelistrikan bagian utara (North Power System)

Permasalahan: Tegangan turun di lokasi bagian North Chevron Tegangan turun di lokasi bagian North Voltage drop yang tinggi Power factor rendah di lokasi pembangkit Central Duri Jaringan radial : menurunkan keandalan Load drop pada kondisi N-1

CPI Integrated Power System

Kondisi jaringan loop saat MGL-STG Close

Kondisi jaringan loop saat MGL-STG Open

Solusi Membangun saluran transmisi loop untuk meningkatkan keandalan Chevron Membangun saluran transmisi loop untuk meningkatkan keandalan Membangun pembangkit baru Meningkatkan kapasitas saluran pada kondisi normal : Penambahan Kompensator / FACTS 2x25 MVAR di lokasi Sintong & Bangko Capacitor Bank Static Var Compensator (SVC) STATCOM -> meningkatkan tegangan dan power factor saluran transmisi -> pengiriman daya meningkat

Apa yang kami lakukan? Chevron Mengamati pengaruh penggunaan kompensator terhadap profil tegangan, transien dan gangguan pada jaringan SIMULASI Simulasi aliran daya dengan ETAP. Simulasi fenomena transien dengan ETAP & MATLAB Software Simulasi hubung singkat dengan ETAP

Compensator Chevron Capacitor Bank (2x25 MVAR) STATCOM/SVC (2x25 MVAR)

TECHNOLOGY SELECTION Chevron CB CRITERIA SVC STATCOM CAP. BANK SVC Switch Type Static switches Static switches. Circuit Breakers Power Quality Considerable harmonics Low Harmonics Prone to resonance Response Faster Fastest Slow Voltage - Current Relationship Voltage dependent. Less stable. Voltage independent. More stable. No relationship. On – off mechanism only. VAR Capability Supply & Absorb Supply Only Capital Cost <60MAR equal with STCOM 250,000 USD/MVAR 52,000 USD/MVAR Spacing Small Smallest Switching Surge Considerable

Capacitor Bank Chevron Untuk menaikkan tegangan di sepanjang feeder sekaligus menaikkan faktor daya dari saluran tersebut. Tujuan pemasangan capacitor bank: Di substation : menaikkan level tegangan di bus substation dan membantu MVAR sistem Di feeder : menaikkan level tegangan di beban sekaligus menaikkan faktor daya.

Penentuan Lokasi Penempatan Kompensator Chevron Penentuan Lokasi Penempatan Kompensator

VOLTAGE PROFILE – REACTIVE COMPENSATOR Chevron VOLTAGE PROFILE – REACTIVE COMPENSATOR

Lokasi STG dan BKO simulasi dilakukan pada lokasi beban Central Duri Chevron Lokasi STG dan BKO simulasi dilakukan pada lokasi beban Central Duri

Pengaruh Penggunaan Kompensator berupa Capacitor Bank,FACTS SVC, dan STATCOM pada Jaringan Transmisi dan Distribusi di PT. Chevron Pacific Indonesia Simulasi Load flow Simulasi Transient dengan Capacitor Bank Simulasi Transient dengan STATCOM Simulasi Short Circuit 1 Phase Ground Simulasi Short Circuit 3 Phase PROGRAM BANTU ETAP MATLAB

Simulasi Loadflow dengan Program Bantu : ETAP Chevron Simulasi Loadflow dengan Program Bantu : ETAP Mengamati profil tegangan sebelum dan setelah pemasangan FACTS SVC

Simulasi Load flow (ETAP) Chevron Skenario 1 Keadaan saat MGL-STG di Close, SVC belum dipasang pada jaringan. Keadaan saat MGL-STG di Open, SVC belum dipasang pada jaringan.

Sistem jaringan saat MGL-STG Close Chevron

Sistem jaringan saat MGL-STG Open Chevron

Simulasi Load flow (ETAP) Chevron Skenario 2 Keadaan saat MGL-STG di Close, SVC belum dipasang pada jaringan. Keadaan saat MGL-STG di Close, SVC telah dipasang pada jaringan.

Simulasi Load flow (ETAP) Chevron Skenario 3 Keadaan saat MGL-STG di Close, SVC telah dipasang pada jaringan. Keadaan saat MGL-STG di Open, SVC telah dipasang pada jaringan.

Simulasi Load flow (ETAP) Skenario 4 Keadaan saat MGL-STG di Open, SVC belum dipasang pada jaringan. Keadaan saat MGL-STG di Open, SVC telah dipasang pada jaringan

Simulasi Load flow (ETAP) Chevron Skenario 5 : MGL-STG di Close, SVC belum dipasang pada jaringan. MGL-STG di Close, SVC telah dipasang pada jaringan. MGL-STG di Open, SVC belum dipasang pada jaringan. MGL-STG di Open, SVC telah dipasang pada jaringan.

Simulasi Load flow (ETAP) Chevron MGL-STG di Close, SVC belum dipasang pada jaringan. MGL-STG di Close, SVC telah dipasang pada jaringan. MGL-STG di Open, SVC belum dipasang pada jaringan. MGL-STG di Open, SVC telah dipasang pada jaringan.

Tahun 2013 Tahun 2014

Tahun 2015 Tahun 2016

Analisis load flow yang dilakukan pada pembebanan tahun 2016 mengalama kondisi divergen, sehingga akan muncul Calculation Error seperti berikut:

Simulasi Load flow (ETAP) Setiingan pada ETAP Capacitor Bank : % Tegangan kerja komponen bisa diatur (setting) ketika menyuplai saluran pada ETAP SVC : Sudah otomatis, tidak ada pengaturan % tegangan

Simulasi Transient dengan Program Bantu : ETAP Chevron Simulasi Transient dengan Program Bantu : ETAP Mengetahui pengaruh penggunaan kompensator Capacitor Bank pada proses switching

Simulasi Transien dengan Capacitor Bank Chevron Skenario 1 Konfigurasi Normal tanpa Capacitor Bank Saluran MGL-STG open pada t = 0.1 s

Simulasi Transien dengan Capacitor Bank Chevron Skenario 2 Saluran MGL-STG dalam keadaan Open Capacitor Bank 2x25 MVAR close pada t = 0.1

Simulasi Transien dengan Capacitor Bank Chevron Skenario 3 (back to back switching) Keadaan saat MGL-STG Close, 2 Capacitor Bank awalnya Open lalu di Close Waktu kerja CB219 = 1 sc Waktu kerja CB218 = 15 sc

Simulasi Transient dengan Program Bantu : MATLAB Chevron Simulasi Transient dengan Program Bantu : MATLAB Mengetahui pengaruh penggunaan kompensator Capacitor Bank dan FACTS STATCOM dan pada proses switching

Simulasi Transient dengan Capacitor Bank (MATLAB) Chevron sink

Tampilan sink pada simulink (MATLAB) Chevron

Simulasi Transient dengan Capacitor Bank Chevron Skenario 1 (back to back switching) MGL-STG Close CB Initial condition : Open Capbank STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc Capbank BKO [0.1 10] CB Close pada waktu 0.2-10 sc Magnitude V_NEL = 1.1 pu Magnitude I_NEL = 0.18.5 pu menjadi 0.21 pu Magnitude V_BKO = 1.1 pu Magnitude I_NEL = 1.25 pu Inrush current pada capacitor bank & BKO bus Selama 0.015

Simulasi Transient dengan Capacitor Bank Skenario 2 MGL-STG Close CB Initial condition : Open Capbank STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc Capbank BKO [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc Magnitude V_NEL = 1.1 pu Magnitude I_NEL = 0.18.5 pu menjadi 0.21 pu Magnitude V_BKO = 1.1 pu Magnitude I_NEL = 1.25 pu Inrush current pada capacitor bank & BKO bus Selama 0.01 s (lbh cpt dr skenario 1)

Simulasi Transient dengan Capacitor Bank Skenario 3 MGL-STG Open CB Initial condition : Open Capbank STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc Capbank BKO [0.2 10] CB Close pada waktu 0.2-10 sc

Simulasi Transient dengan Capacitor Bank Skenario 4 MGL-STG Open CB Initial condition : Open Capbank STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc Capbank BKO [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc

Simulasi Transient dengan Capacitor Bank Chevron Skenario 4

Simulasi Transient dengan Capacitor Bank Chevron Skenario 5 MGL-STG Open pada t = 1 s Cap Bank STG Close pada t = 2 s Cap Bank BKO Close pada t = 3 s

Simulasi Transient dengan STATCOM Simulasi dengan kondisi Transient MGL-STG Close dengan menggunakan Matlab Simulasi Transient dengan STATCOM Chevron

Simulasi Transient dengan STATCOM Chevron Skenario 1 MGL-STG Close CB Initial condition : Open STATCOM STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc STATCOM BKO [0.2 10] CB Close pada waktu 0.2-10 sc

Saat MGL-STG close STATCOM STG close saat t = 0.1 sekon Chevron

Saat MGL-STG close STATCOM STG close saat t = 0.2 sekon Chevron

Simulasi Transient dengan STATCOM Chevron Skenario 2 MGL-STG Close CB Initial condition : Open STATCOM STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc STATCOM BKO [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc

Saat MGL-STG close 2 STATCOM close saat t = 0.1 sekon Chevron

Simulasi Transient dengan STATCOM Chevron Skenario 1 MGL-STG Open CB Initial condition : Open STATCOM STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc STATCOM BKO [0.2 10] CB Close pada waktu 0.2-10 sc

Saat MGL-STG Open STATCOM STG close saat t = 0.1 sekon Chevron

Saat MGL-STG Open STATCOM STG close saat t = 0.2 sekon Chevron

Simulasi Transient dengan STATCOM Chevron Skenario 2 MGL-STG Open CB Initial condition : Open STATCOM STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc STATCOM BKO [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc

Saat MGL-STG Open 2 STATCOM close saat t = 0.1 sekon Chevron

Simulasi Short Circuit dengan Program Bantu : ETAP Chevron Simulasi Short Circuit dengan Program Bantu : ETAP Mengetahui pengaruh penggunaan SVC atau Capacitor Bank ketika terjadi short circuit 1 Phase – Ground dan 3 Phase

Simulasi Short Circuit 3 Phase (MGL-STG Close) Chevron Gambar kondisi rangkaian saat (a) SVC belum dipasang dan (b) SVC sudah dipasang (c) Capacitor belum dipasang dan (d) Capacitor sudah dipasang

Simulasi Short Circuit 3 Phase (MGL-STG Open) Chevron Gambar kondisi rangkaian saat (a) SVC belum dipasang dan (b) SVC sudah dipasang (c) Capacitor belum dipasang dan (d) Capacitor sudah dipasang

Simulasi Short Circuit 3 Phase Chevron MGL-STG Kompensator Kondisi kompensator Arus (kA) TOTAL BTG-STG BKO-STG close SVC Open 3.94 1.44 1.54 0.813 Close CAPBANK open 2.58 1.61

Simulasi Short Circuit 1 Phase Ground (MGL-STG Close) Chevron Gambar kondisi rangkaian saat (a) Capacitor belum dipasang dan (b) Capacitor sudah dipasang (c) SVC belum dipasang dan (d) SVC sudah dipasang

Simulasi Short Circuit 1 Phase Ground (MGL-STG Open) Chevron Gambar kondisi rangkaian saat (a) SVC belum dipasang dan (b) SVC sudah dipasang (c) Capacitor belum dipasang dan (d) Capacitor sudah dipasang

Simulasi Short Circuit 1 Phase - Ground Chevron MGL-STG Kompensator Kondisi kompensator Arus (kA) TOTAL BTG-STG BKO-STG close SVC Open 2.06 1.06 1 Close CAPBANK open 1.18

Kesimpulan Chevron Beban yang tiba-tiba berubah bisa menyebabkan voltage flickers. Pada penggunaan capacitor, Load shedding memiliki tingkat kompensasi yang tinggi dan hal ini akan menyebabkan over voltage. Switching pada capacitor dapat menyebabkan kenaikan tegangan yang mendadak dan ini bisa menyebabkan motor tiba-tiba mati. Kawasan industri dengan banyak variasi beban punya nilai harmonik yang tinggi. Jaringan yang berubah dari Loop menjadi radial akan membuat nilai impedansinya naik dan drop tegangan naik. Sehingga tegangan yang tiba di beban menjadi kecil/berkurang. Capacitor Bank tidak memiliki pengaturan dalam suplai daya reaktif ke jaringan

Kesimpulan Chevron SVC/STATCOM mampu mengkompensasi tegangan yang ada di jaringan tanpa menyebabkan overvoltage Lama transient SVC/STATCOM lebih lama dibandingkan Capacitor Bank Penggunaan Capasitor Bank maupun SVC/STATCOM tidak memberikan efek kenaikan arus saat gangguan short circuit terjadi Penggunaan kapasitor dan SVC/STATCOM dapat meningkatkan factor daya sehingga pengiriman daya lebih optimal Factor daya dan jarak saluran transmisi mempengaruhi kestabilan tegangan sistem Semakin tinggi Factor daya sumber, semakin baik profile tegangan di saluran Semakin tinggi factor daya sumber, semakin besar kapasitas saluran dalam pengiriman daya aktif Kombinasi antara STATCOM dan Capacitor Bank secara mekanis sangat memungkinkan untuk mengurangi biaya.

Kesimpulan Chevron Perbandingan FACTS :

Capacitor Bank Chevron Kekurangan : Kelebihan : Hanya mengirim VAR Komponen fixed passive : terus meyuplai var Proses switching yang tidak sinkron dengan gelombang menimbulkan arus inrush yang menyebabkan transient. Timbul stress jaringan. Waktu respon >70 ms Tidak cocok dengan beban yang berubah-ubah. Butuh alat frequent switching agar steady state terjadi. Kenaikan tegangan yang tiba-tiba menyebabkan gelombang harmonik sehingga dibutuhkan filter Kelebihan : Harga yang murah

SVC Kelebihan : Respon = 20-30 ms Bisa bersifat induktif dan kapasitif Chevron Kelebihan : Respon = 20-30 ms Bisa bersifat induktif dan kapasitif Ekonomis untuk sistem yang besar Kekurangan : Menghasilkan gelombang harmonic Memiliki karakteristik V2 seperti kapasitor

STATCOM Chevron Kelebihan : Respon <10 ms. Tidak ada kenaikan tegangan yang mendadak Kemampuan induktif dan kapasitif Karakteristik arus konstan (nilai daya reaktif turun karena tegangan bukan fungsi kuadratis) Tingkat harmoniknya kecil sehingga tidak butuh filter Terintegrasi dengan AHF (Active Harmonic Filtering) Harganya lebih murah dibanding SVC untuk kemampuan 50 MVAR Bisa dipasangkan dengan kapasitor membentuk system hybrid Kekurangan : Mahal dan butuh lahan yang luas untuk penempatannya

STATCOM Chevron Menaikan tegangan pada grid dengan menginjeksikan daya reaktif ke grid Menurunkan tegangan pada grid dengan menyerap daya reaktif pada grid

Kehandalan STATCOM Chevron Kontrol tegangan sangat cepat dan otomatis sehingga cepat memperbaiki faktor daya Dapat memberi dan menyerap daya reaktif Reaksi terhadap gangguan sangat cepat yaitu <10 ms setelah fault terjadi, untuk daya yang sangat besar : 20-50 ms

Perbandingan Harga Penggunaan 50 MVAR ITEMS STATCOM 100% COMBINED (60/40) COMBINED (80/20) HIGH SPEED REACTIVE COMPENSATOR 250,000 USD X 50 = 12.5 MM USD 250,000 x 30 = 7.5 MM USD 250,000 x 40 = 10 MM USD CAPACITOR BANKS 35,000 USD X 20 = 0.7 MM USD 35,000 X 10 = 0.35 MM USD GAS CIRCUIT BREAKERS 125,000 X 2 = 0.25 MM USD 125,000 X4 = 0.5 MM USD TOTAL 12.75 MM USD 8.7 MM USD 10.85 MM USD 2017_8 Rp 12.500.000.000

THANK YOU

ADDITIONAAAAAAALLLLL…… Foto saat jalan ke sub dan trafo Video statcom dan svc