Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 1 dari 6

Abstrak - PT. Pupuk Sriwidjaja ( PUSRI ) Palembang merupakan perusahaan penghasil pupuk yang berlokasi di kota Palembang, Sumatra Selatan. Untuk melayani kegiatan operasional PT. PUSRI disuplai empat buah pembangkit yang terintegrasi dengan total daya pembangkitan 76.85 MW. Seiring dengan perkembangan beban, dan tingkat kebutuhan daya serta rencana pengembangan, PT. PUSRI berencana melakukan penggantian pembangkit Steam Turbin Generator (STG) dengan kapasitas 32 MW sebagai pengganti pembangkit Gas Turbin Generator (GTG) P3 3006-J 18 MW. Pada tugas akhir ini dilakukan analisis kestabilan transien yang meliputi kestabilan frekuensi, tegangan, dan sudut rotor, akibat terjadinya hubung singkat, lepas generator, dan motor starting di PT.PUSRI. Dari hasil analisis dapat disimpulkan bahwa penggantian pembangkit baru dengan kapasitas yang lebih besar membuat sistem kelistrikan PT.PUSRI semakin stabil. Sistem tidak stabil ketika dua generator lepas sekaligus yang menyebabkan penurunan pada frekuensi sistem sehingga dibutuhkan skema load shedding sebesar 10740 kW untuk menaikkan frekuensi menjadi 49.6 Hz. Kata Kunci : Kestabilan transien, sudut rotor, load shedding.

I. PENDAHULUAN

ada berbagai bidang industri perubahan beban yang bervariasi dapat menyebabkan timbulnya ketidakstabilan

pada sistem tenaga listrik, agar sistem dapat tetap stabil maka setiap kali beban bertambah atau berkurang harus diikuti dengan dengan perubahan daya mekanik pada penggerak awal generator, jika daya mekanis pada poros penggerak awal generator tidak segera disesuaikan dengan besarnya daya elektrik pada beban listrik maka dapat menyebabkan frekuensi dan tegangan sistem bergeser dari posisi normalnya, dan sistem dapat dikatakan menjadi tidak stabil. Untuk mendukung proses produksi, PT. PUSRI disuplai oleh pembangkit GTG 3 x 18.350 MW dan GTG 1 x 21.8 MW dengan beban sekitar 34 MW dan pembangkit saling terhubung dengan sistem interkoneksi. Seiring dengan perkembangan beban, dan tingkat kebutuhan daya serta rencana pengembangan, PT. PUSRI berencana melakukan penggantian pembangkit Steam Turbin Generator (STG) dengan kapasitas 32 MW sebagai pengganti pembangkit Gas Turbin Generator (GTG) GTG P3 3006-J 18 MW. Diharapkan dengan penggantian pembangkit dengan kapasitas yang lebih besar ini, maka keandalan, kontinuitas , dan kestabilan sistem tenaga tetap terjaga. Selanjutnya permasalahan yang akan ditelit i adalah:

1) Bagaimana sistem kelistrikan PT. PUSRI setelah penggantian pembangkit?

2) Pengkajian analisis kestabilan transien pada sistem kelistrikan PT. PUSRI setelah penggantian pembangkit dengan gangguan lepasnya generator, hubung singkat, dan motor starting kemudian memperhatikan respon frekuensi, tegangan, dan sudut rotor.

II. TEORI PENUNJANG

2.1 Kestabilan Sistem Tenaga Listrik Stabilitas sistem tenaga listrik didefin isikan sebagai

kemampuan suatu sistem tenaga listrik atau bagian komponennya untuk mempertahankan sinkronisasi dan keseimbangan sistem tersebut. Suatu sistem tenaga listrik yang baik harus memenuhi beberapa syarat yaitu; [2].

a) Reliability adalah: Kemampuan suatu sistem untuk menyalurkan daya atau energi secara terus menerus.

b) Quality adalah: Kemampuan sistem tenaga listrik untuk menghasilkan besaran-besaran standar yang ditetapkan untuk tegangan dan frekuensi.

c) Stability adalah: Kemampuan dari sistem untuk kembali bekerja secara normal setelah mengalami suatu gangguan.

Kestabilan sistem tenaga secara keseluruhan di bagi menjadi:[5]

1. Kestabilan sudut rotor adalah kemampuan dari mesin-mesin sinkron yang saling terinterkoneksi pada sistem tenaga listrik untuk menjaga kesinkronan setelah mengalami gangguan.

2. Kestabilan frekuensi (Frequency Stability) mengacu pada kemampuan dari sistem tenaga untuk menjaga frekuensi steady setelah mengalami gangguan yang mengakibatkan ketidak seimbangan yang signifikan antara pembangkitan dan beban.

3. Kestabilan tegangan adalah kemampuan dari sistem tenaga untuk menjaga tegangan steady disemua bus dalam sistem setelah mengalami gangguan.

Kestabilan sudut, frekuensi, dan tegangan dapat dibagi menjadi dua sub-kategori;

1. Kestabilan Steady State Kemampuan dari suatu sistem tenaga mempertahankan sinkronisasi antara mesin-mesin dalam sistem setelah mengalami gangguan kecil

2. Kestabilan Transien Kemampuan dari suatu sistem tenaga mempertahankan sinkronisasi setelah mengalami gangguan besar yang bersifat mendadak selama sekitar satu swing (yang pertama) dengan asumsi bahwa AVR dan governor belum bekerja.

2.2 Persamaan Ayunan [2] Persamaan yang mengatur gerakan rotor suatu mesin

serempak yang digerakan oleh penggerak mula berdasarkan prinsip dasar dinamika yang menyatakan bahwa momen putar percepatan adalah hasil kali dar i momen-momen kelembaman dan percepatan sudutnya. Persamaannya dapat ditulis dalam bentuk :

J2dt

mθ2d = Tm –T e =Ta (2.1)

Analisis Stabilitas Transien di PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang Akibat Penggantian Sebuah Unit Pembangkit GTG 18 MW Menjadi STG 32 MW

Chico Hermanu B A, Adi Soeprijanto, Margo Pujiantara

Jurusan Teknik Elektro-FTI ITS

P

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 2 dari 6

dimana: J = momen inersia total dari massa rotor (kg-m2) θm = pergeseran sudut dari rotor terhadap suatu sumbu yang diam (rad)

t = waktu (Detik) Tm = torsi mekanik dari penggerak mula (Nm)

Te = torsi listrik output generator (Nm) Ta = torsi percepatan bersih (Nm)

Kemudian dengan mengalikan persamaan (2.1) dengan 𝜔𝑚

𝜔𝑚 J =d2δm

dt2 = 𝜔𝑚Tm –𝜔𝑚T e (2.2)

Jika kecepatan putar dikali torsi adalah sama dengan daya, maka persamaan (2.2) dapat ditulis dengan persamaan daya sebagai berikut;

2𝐻

𝜔𝑠

𝑑2 𝛿

𝑑𝑡 2= 𝑃𝑚 −𝑃𝑒 = 𝑃𝑎 (2.3)

dimana: H = inersia mesin yang dinyatakan dalam kW.s/Kva. 𝛿 = pergeseran sudut dari rotor terhadap suatu sumbu d iam, dalam radian mekanis. 𝜔𝑠 = kecepatan serempak dalam satuan listrik. t = waktu dalam detik. Pe = daya elektris dalam p.u. Pm = daya mekanis dalam p.u. Pa = daya yang ditimbulkan oleh akselerasi dalam p.u. 2.3 Pelepasan beban

Pada pelepasan beban secara otomatis, diperlukan pemasangan alat-alat yang dapat melindungi sistem secara cepat apabila terjadi perubahan frekuensi yang besar di dalam sistem. Oleh karena itu perlu digunakan rele frekuensi rendah (UFR/Under Frequency Relay) yang dapat mendeteksi nilai frekuensi sistem pada suatu batas tertentu.

Tabel 2.1. dibawah merupakan skema pelepasan beban tiga langkah pada standar ANSI/IEEE C37.106-1987 yang telah diubah dalam persen.

Tabel 2.1 Skema load shedding tiga langkah[8].

Step Frequency Trip Point

(Hz)

Frequency Trip Point

(%)

Percent of Load

Shedding (%)

Fixed Time Delay (Cycles)

on Relay

1 49.40 98.83 10 6 2 49.08 98.17 15 6

3 48.75 97.50

As required to arrest decline before 48.5 Hz (97%)

2.4 Standar yang Berkaitan dengan Efek Transien i. Standar Undervoltage dan Voltage sagging

Tegangan sistem harus dipertahankan dengan batasan sebagai berikut :[11] 500 kV +5%, -5% 150 kV +5%, -10% 70 kV +5%, -10% 20 kV +5%, -10% Penurunan tegangan dalam waktu yang sekejap,

dinamakan kedip tegangan. Kedip Tegangan didefinisikan sebagai fenomena penurunan magnitude tegangan efektif terhadap harga nominalnya selama interval waktu.

Tabel 2.2 Voltage sagging menurut standar SEMI F47[9]

VO LTAGE SAG DURATIO N VO LTAGE SAG

Second (s) Cycles at 60 Hz

Cycles at 50 Hz

Percent (%) of Equipment

Nominal Voltage < 0.05 s < 3 cycles < 2.5 cycles Not specified

0.05 to 0.2 s 3 to 12 cycles 2.5 to 10 cycles 50 % 0.2 to 0.5 s 12 to 30 cycles 10 to 25 cycles 70 % 0.5 to 1.0 s 30 to 60 cycles 25 to50 cycles 80 %

>1.0 s > 60 cycles > 50 cycles Not specified

ii. Standar Frekuensi Menurut standar IEEE.std.c37.106.1987 mengatur tentang fluktuasi frekuensi dimana untuk batas overfrequency sebesar +0.8% dari frekuensi nominal, Sedangkan untuk batas underfrequency sebesar -0.8% dari frekuensi nominalnya.Berikut standar IEEE.std.c37.106. 1987 dapat dilihat pada tabel 2.3. Tabel 2.3 Batas durasi Overfrequency dan Underfrequency yang telah diubah dalam persen[8].

Underfrequency li mit Overfrequency li mit Minimum time

50.0–49.6 Hz (100-99.2 % ) 50.0–50.4 Hz (100.0-100.8 %) N/A (continuous operating range)

49.5–48.8 Hz (99.0-97.5 %) 50.5–51.2 Hz (101.0-102.5 %) 3 minutes 48.7–48.3 Hz (97.3-96.5 %) 51.3–51.4 Hz (102.7-102.8 %) 30 seconds 48.2–47.8 Hz (96.3-95.7 %) 7.5 seconds 47.7–47.4 Hz (95.5-94.8 %) 45 cycles 47.3–47.1 Hz (94.7-94.2 %) 7.2 cycles

Less than 47.0 Hz Greater than 51.4 Hz Instantaneous trip

III. SISTEM KELISTRIKAN PT.PUSRI

PT. PUSRI berencana melakukan penggantian pembangkit STG (Steam Turbin Generator) dengan kapasitas 32 MW sebagai pengganti pembangkit GTG (Gas Turbin Generator) pada pabrik III dengan kapasitas 18 MW. Akibat penggantian pembangkit ini, maka sinkron busbar yang digunakan diganti dari 13,8 kV menjadi 20 kV, serta mengganti reaktor pada saluran yang menuju ke sinkron busbar dengan trafo. 3.1 Single Line Diagram Sistem Kelistrikan PT.PUSRI

i. Sebelum penggantian pembangkit NEW STG 32 MW.

Gambar 3.1 Single Line Diagram PT. PUSRI sebelum penggantian pembangkit NEW STG 32 MW.

ii. Setelah Penggantian pembangkit NEW STG 32 MW

Gambar 3.2 Single Line Diagram PT. PUSRI setelah penggantian pembangkit NEW STG 32 MW.

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 3 dari 6

Gambar 3.2 dapat disederhanakan menjadi berikut in i:

Gambar 3.3 Single Line Diagram PT. PUSRI setelah penggantian pembangkit NEW STG 32 MW secara sederhana.

IV. SIMULAS I DAN ANALIS IS

4.1 Studi Kasus Simulasi Stabilitas Transien

Pada simulasi ini terdapat beberapa studi kasus yang dilakukan antara lain sebagai berikut: 1. P1B OFF: Generator GTG P1B 5006-J trip saat saat semua pembangkit yang lain”ON”(sistem terintegrasi) dan semua beban ”ON”. 2. P2 OFF : Generator GTG P2 2006-J trip saat semua pembangkit yang lain”ON” (sistem terintegrasi) dan semua beban ”ON” . 3. NEW STG OFF : Generator NEW STG trip saat semua pembangkit yang lain”ON” (sistem terintegrasi) dan semua beban ”ON”. 4. P4 OFF : Generator GTG P4 4006-J trip saat semua pembangkit yang lain”ON” (sistem terintegrasi) dan semua beban ”ON”. 5. P2 dan P4 OFF Generator GTG P2 2006-J dan GTG P4 4006-J trip saat semua pembangkit yang lain”ON” (sistem terintegrasi) dan semua beban ”ON”. 6. P1B dan P4 OFF Generator GTG P1B 5006-J dan GTG P4 4006-J trip saat semua pembangkit yang lain ”ON” (sistem terintegrasi) dan semua beban ”ON”. 7. P1B dan P2 OFF Generator GTG P1B 5006-J dan GTG P2 2006-J trip saat semua pembangkit yang lain ”ON” (sistem terintegrasi) dan semua beban ”ON”. 8. MS Case-1: Motor 101-JI (2200 kW) start pada kondisi GTG P4 4006-J ”OFF” namun sumber energi yang lain ”ON” (sistem terintegrasi). 9. SC Case-1: Pada kasus ini terjadi gangguan hubung singkat pada pada BUS motor SG-41 yang merupakan motor terbesar. Saat mode operasi semua pembangkit yang lain ”ON” (sistem terintegrasi) dan semua beban ”ON”. 10. SC Case-2: Pada kasus ini terjadi gangguan hubung singkat pada BUS MCC#44 saat semua pembangkit yang lain ”ON” (sistem terintegrasi) dan semua beban ”ON”.

Beberapa parameter yang diamati dalam analisis Stabilitas Transien ini Frekuensi sistem sebelum, saat dan

setelah terjadi gangguan, tegangan di bus – bus generator dan bus utama sebelum, saat dan setelah terjadi gangguan. Sudut rotor relatif pada generator – generator voltage control sebelum, saat dan setelah terjadi gangguan. 4.2. Simulasi Stabilitas Transien

Berikut akan dijelaskan mengenai hasil dari simulasi serta analisa yang telah dilakukan. Untuk kasus lepas pembangkit yang dijelaskan hanya kasus saat NEW STG OFF dan saat kasus P1B dan P4 OFF. Sedangkan untuk kasus hubung singkat saat hubung di Bus MCC#44.

1. Kasus STG OFF : NEW STG trip saat (t = 1 detik) Lepasnya pembangkit NEW STG sistem

kehilangan daya pembangkitan sebesar 11.89 MW atau sebesar 13.14 % dari total pembangkitan maksimal. Hal ini cukup berpengaruh pada kestabilan tegangan di bus STG_1.

Gambar 4.1 Respon frekuensi sistem pada Bus STG_1 saat kasus STG OFF.

Setelah NEW STG trip pada t = 1 detik, respon frekuensi turun sampai steady state 99.199%. Respon frekuensi d ikatakan belum aman dan akan membuat relay underfrequency dapat bekerja. Sehingga diperlukan perbaikan respon frekuensi pada studi kasus selanjutnya. Terjad inya penurunan frekuensi ini akibat dari sistem kehilangan suplai daya pembangkitan aktif secara mendadak sebesar 11.89 MW atau sebesar 13.14 % dari total pembangkitan maksimal, akibatnya sesaat akan menyebabkan torsi beban akan lebih besar daripada torsi pembangkitan.

Gambar 4.2 Respon tegangan Bus STG_1 dan Bus SYN saat kasus STG OFF.

Gambar 4.3 Respon sudut rotor GTG P2 2006-J dan GTG P4 4006-J saat kasus STG OFF. Respon tegangan pada bus SYN steady state pada angka 96.38% dan pada bus STG_1 mengalami voltage drop sampai dengan 82% dan steady state 86.83% akibatnya tegangan pada bus STG_1 d ibawah standar,

9898.498.899.299.6100

100.4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

f in

%

Time(Sec.)

STG_1

8084889296

100104

00.

40.

81.

21.

6 22.

42.

83.

23.

6 44.

44.

85.

25.

6 66.

46.

87.

27.

6 88.

48.

89.

29.

6 10

V in

%

Time(Sec.)

STG_1 SYN BUS

-16-12

-8-4048

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Deg

ree

Time(Sec.)

P4 4006-J P2 2006-J

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 4 dari 6

menyebabkan relay undervoltage bekerja. Sehingga diperlukan perbaikan level tegangan pada studi kasus selanjutnya. Voltage droop ini disebabkan karena hilangnya suplai daya reaktif sebesar 9.84 Mvar dari pembangkit NEW STG sehingga sesaat akan terjadi droop tegangan pada bus STG_1 dan bus SYN . Dan ketika terjadi droop tegangan tersebut maka generator lain akan menambah arus eksitasi tetapi daya reaktif yang dihasilkan generator la in belum dapat memenuhi daya reaktif akibat NEW STG t rip.

Respon sudut rotor GTG P2 2006 – J mengalami penurunan yang sangat signifikan dari keadaan sebelum gangguan 6.26 degree dan keadaan setelah gangguan - 10.5 degree. Serupa dengan respon sudut rotor GTG P4 4006 – J keadaan sebelum gangguan 4.05 degree dan steady state pada level -12.3 degree. Berubahnya sudut rotor GTG P2 2006 – J dan GTG P4 4006 – J dikarenakan referensi sudut rotor berubah dari generator NEW STG menjadi GTG P1B 5006 – J dan hilangnya daya akan mempengaruhi putaran rotor generator sehingga sudut rotor generator akan berubah dari posisi sinkron. Sudut rotor generator swing akan menjadi referensi sedangkan sudut rotor pada pembangkit unit lain akan mengalami osilasi dan mencari sudut kestabilan rotor baru. 1.2. Kasus STG OFF_LS1 : NEW S TG trip saat (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.421 detik)

Gambar 4.4 Respon Frekuensi sistem pada bus STG_1 saat kasus STG OFF_ LS1 .

Gambar 4.5 Respon tegangan Bus STG_1 dan Bus SYN saat kasus STG OFF_ LS1 .

Gambar 4.6 Respon sudut rotor GTG P2 2006-J dan GTG P4 4006-J saat kasus STG OFF_ LS1.

Standar Load shedding yang digunakan adalah ANSI/IEEE C37.106-1987. Pelepasan beban pertama melepas 10% dari total jumlah beban, dalam hal ini adalah sebesar 3.98 MW dari total 38.871 MW. Setelah dilakukan pelepasan beban didapatkan respon frekuensi sistem seperti meningkat dari 99.20% menjadi 99.48% pada kondisi steady state.

Respon tegangan pada bus STG_1 meningkat dari 86.83% menjadi 90.99% pada kondisi steady state. Dan respon tegangan pada bus SYN meningkat dari 96.38% menjadi 97.59% steady state. Sedangkan untuk respon sudut rotor terdapat kenaikan sedikit.

2. Kasus P1B&P4 OFF : GTG P1B 5006-J dan GTG P4 4006 - J trip saat (t = 1 detik) Lepasnya pembangkit GTG P1B 5006-J dan GTG P4 4006 – J ternyata paling berpengaruh pada kestabilan sistem dibandingkan dengan kasus yang lain. Dikarenakan sistem kehilangan daya pembangkitan sebesar 19.5 MW atau 21.55% dari total pembangkitan maksimum.

Gambar 4.7 Respon Frekuensi sistem pada bus SYN saat kasus P1B& P4 OFF. respon frekuensi sistem tidak stabil pada detik ke - 100 nilainya 31.51% dari frekuensi nominalnya. Dari nilai tersebut respon frekuensi dikatakan sangat tidak stabil dan akan membuat rele UFR bekerja. Sehingga apabila tidak cepat diperbaiki sistem akan collapse.

Gambar 4.8 Respon Natural tegangan SG-51, SG-41, dan Bus SYN saat kasus P1B& P4OFF.

Gambar 4.9 Respon sudut rotor GTG P2 2006-J saat kasus P1B& P4 OFF. Respon tegangan bus SG-51 mengalami voltage drop yang paling besar dibandingkan bus yang lainya. Respon tegangan mencapai nilai terendah sebesar 76.64% dari tegangan nominalnya dan mencapai n ilai 77.71% pada saat kondisi steady state. Sehingga diperlukan load shedding untuk perbaikan sistem pada studi kasus selanjutnya. 2.1 Kasus P1B&P4OFF_LS1dan LS2 : GTG P1B 5006-J dan GTG P4 4006 - J trip saat (t = 1 detik), Load Shedding 1 (t =1.322 detik), LoadShedding 2 (t=1.502 detik) Karena sistem kehilangan daya pembangkitan yang sangat besar maka dilakukan pelepasan beban dua tahap dengan pelepasan beban sebesar 10.74 MW.

9898.498.899.299.6100

00.

81.

62.

43.

2 44.

85.

66.

47.

2 88.

89.

610

.411

.2 1212

.813

.614

.415

.2 1616

.817

.618

.419

.2 20

f in

%

Time(Sec.)

STG_1

8084889296

100

00

.40

.81

.21

.6 22

.42

.83

.23

.6 44

.44

.85

.25

.6 66

.46

.87

.27

.6 88

.48

.89

.29

.6 10

V i

n %

Time(Sec.)

STG_1 SYN BUS

-16-12

-8-4048

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30De

gre

e

Time(Sec.)

P4 4006-J P2 2006-J

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

f in

%

Time(Sec.)

SYN BUS

70

80

90

100

110

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

V in

( %

)

Time(Sec.)

SG-41 SYN BUS SG-51

-20

-15

-10

-5

0

5

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Degr

ee

Time(Sec.)

P2 2006-J

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 5 dari 6

Gambar 4.10 Respon Frekuensi sistem kasus P1B &P4 OFF_LS1 dan LS2. Respon frekuensi sistem menjad i stabil, steady state naik menjadi 99.21% frekuensi nominal atau 49.61 Hz. Sehingga sudah memenuhi standar penurunan frekuensi.

Gambar 4.11 Respon tegangan Bus SG-41, SG-51, dan Bus SYN saat kasus P1B &P4 OFF _ LS1 dan LS2.

Gambar 4.12 Respon sudut rotor GTG P2 2006-J saat kasus P1B &P4 OFF _ LS1 dan LS2. Mengacu hasil respon yang diperoleh dan analisa yang dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa sistem mampu kembali stabil setelah dilakukan Load Shedding dua tahap. 3. Kasus MTR_STR: Motor 101 – J1 P4 START (t = 1

detik), Metode: DOL Pada kasus ini akan d isimulasikan motor starting motor

101 –J1 P4 yang memiliki kapasitas 3080 HP atau sebesar 2400 kW secara direct online (DOL).

Gambar 4.13 Respon frekuensi sistem saat motor 101 –J1 P4 starting.

Gambar 4.14 Respon tegangan bus SG-41 dan bus SYN saat motor 101 –J1 P4 starting.

Gambar 4.15 Respon natural sudut rotor GTG P4 2006-J saat motor 101 –J1 P4 starting. Mengacu hasil simulasi respon frekuensi, tegangan dan sudut rotor masih dalam range yang stabil. frekuensi sistem pada awalnya mengalami penurunan sampai 99.76% dari frekuensi nominal tetapi hanya beberapa milidetik saja kemudian kembali stabil pada 99.88% . Respon tegangan di bus SG-41 mengalami fluktuasi mencapai n ilai terendah sebesar 94.22% dari tegangan nominalnya dan mencapai nilai 102.9% pada batas maksimalnya kemudian saat kondisi steady state 99.92%. Sudut rotor yang mengalami penurunan diakibatkan sistem mendapat tambahan beban dari proses starting motor sebesar 2.4 MW. 4. Kasus SC2: Bus MCC#44 Fault saat (t = 1 detik), CB open (t = 1.2 detik) Pada kasus ini dilkukan simulasi hubung singkat bus MCC#44 kemudian CB langsung open , CB yang dilepas yaitu CB 61 dengan waktu pelepasan pada simulasi adalah 1.2 detik yaitu selang 0.2 detik dari gangguan hubung singkat yang terjadi (t = 1 detik).

Gambar 4.16 Respon frekuensi sistem saat kasus SC2.

Gambar 4.17 Respon tegangan bus SG-41 dan bus SYN saat kasus SC2.

Gambar 4.18 Respon sudut rotor GTG P4 2006-J saat kasus SC2. Respon frekuensi sistem setelah dilakuakan open CB, menyebabkan frekuensi mengalami osilasi dengan batas bawah 99.84% dan batas atas 100.14% kemudian steady state frekuensi 100.05% dari frekuensi nominalnya. Respon

97.4

98

98.6

99.2

99.8

100.4

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

f in

%

Time(Sec.)

SYN BUS

788286909498

102

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

V i

n ( %

)

Time(Sec.)

SG-41 SYN BUS SG-51

-7

-3

1

5

9

13

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

Deg

ree

Time(Sec.)

P2 2006-J

98

98.5

99

99.5

100

100.5

101

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

f in

%

Time(Sec.)

SG-41

929598

101104

0 2 4 6 8

10

12

14

16

18

20

V i

n %

Time(Sec.)

SG-41 SYN BUS

5

6

7

8

9

10

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

Deg

ree

Time(Sec.)

P4 4006-J

98.2

98.8

99.4

100

100.6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

f in

%

Time(Sec.)

SG-41 SYN BUS

8084889296

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V i

n %

Time(Sec.)

SG-41 SYN BUS

0369

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40

Deg

ree

Time(Sec.)

P4 4006-J

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 6 dari 6

tegangan di bus SG-41 mengalami voltage drop mencapai nilai terendah sebesar 81.62% dari tegangan nominalnya dan mencapai n ilai kondisi steady state 100%. Kenaikan sudut rotor ini disebabkan oleh berkurangnya beban sistem sebesar 1 MW, ketika dilakukan open CB. Berikut Level Tegangan dan frekuensi bus generator pada berbagai kasus. Tabel 4.1 Level Tegangan dan frekuensi bus generator pada berbagai kasus.

Tabel 4.1 Level Tegangan dan frekuensi bus generator pada berbagai kasus.(lanjutan)

V. PENUTUP 5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil yang didapatkan dari simulasi dan analisis pada tugas akhir in i, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:. 1. Berdasarkan respon frekuensi sistem dan tegangan pada

bus – bus generator saat terjadi lepas pembangkit P1B, P2, dan P4 dengan konfigurasi sistem integrasi terhubung parallel antar pembangkit. Sistem mampu kembali stabil dan memenuhi standar ANSI/IEEE C37.106-1987 yaitu ≥ 49.6 Hz kontinu, sehingga tidak perlu dilakukan load shedding. Load shedding dilakukan ketika pembangkit NEW STG trip dan dua generator yang lain trip secara bersamaan.

2. Lepasnya dua generator sekaligus yaitu GTG P1B 5006-J dan GTG P4 4006-J membuat sistem kelistrikan PT. PUSRI mengarah ke keadaan black out. Sehingga dibutuhkan dua tahap operasi load shedding sebesar 10.74 MW untuk mengembalikan frekuensi ke batas stabil.

3. Pada saat hubung singkat pada bus MCC#44, terjadi kedip tegangan di bus SG-41. Kedip tegangan ini berada pada rentang antara 70% – 80% selama 0.36 detik dengan tegangan terendah 79.64 % dari tegangan nominalnya. Kondisi seperti in i ternyata masih berada di dalam batas standar SEMI F47, yang seharusnya durasi untuk voltage sag ini adalah kurang dari 0.5 detik.

4. Starting Motor dengan kapasitas 3080 HP dapat menyebabkan bus motor mengalami penurunan tegangan sampai 94.22% dan saat kondisi steady state 99.92% , Voltage sagging yang terjadi in i masih dalam batas yang aman.

DAFTAR PUSTAKA [1] Prabha Kundur, 1994, “Power System Stability and Control”,

McGraw Hill, Inc. [2] John J. Grainger and Stevenson, William D, Jr.,1990,” Power System

Analysis”, McGraw Hill, Inc. [3] Adi Soeprijanto.”Kestabilan Sistem Tenaga Listrik” Diktat Kuliah

Analisis Sistem Tenaga Listrik 2”, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

[4] Imam Robandi, Margo Pujiantara, “ Analisa Sistem Tenaga Modern [Pengantar stabilitas Dinamik]” Proyek Percepatan Pendidikan Insinyur th 1996/1997 FTI ITS, 1997.

[5] Kundur P. Pasherba J, Ajjarapu,“ Defenition and classification of power system stability ”. IEEE Transactions On Power Systems, Vol. 19 No. 2, May 2004

[6] Median, “Analisis Stabilitas Transien dan Perancangan Pelepasan Beban pada Sistem Kelistrikan PT. Pupuk Kujang BAB

II”, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. 2011.

[7] Tridianto, Erik, “Analisis Stabilitas Transien pada PT. Petrokimia Gresik Akibat Penambahan Pembangkit 20 & 30 MW

serta Penambahan Pabrik Phosporit Acid dan Amunium Urea BAB II”, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. 2011.

[8] ANSI/IEEE C37.106-1987, “IEEE Guide for Abnormal Frequency Protection for Power Generating Plants”.

[9] Pasific Gas and Electric Company, “Voltage Sag Immunity Standards SEMI-F47 and F42”, Power Quality Bulletin, 2007. [10]Marsudi, Djiteng, 2006, “Operasi Sistem Tenaga Listrik”, Yogyakarta

:Graha Ilmu. [11] PLN Distribusi Jakarta Raya dan Tangerang, 1982, “Pengoperasian

dan Pemeliharaan Jaringan Distribusi (Konsep Standar)”, PLN, Jakarta.

[12] Hadi Saadat, 1999, “Power System Analysis”, McGraw Hill, Inc.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Chico Hermanu Brillianto Apribowo, lahir di Klaten,16 April 1988, anak pertama dari t iga bersaudara, memulai pendidikan pada tingkat dasar di SDN Karangjoho 1(1994-2000), t ingkat menengah di SMPN 1 Karangdowo (2000-2003), t ingkat atas di SMUN 1 Karangdowo (2003-2006), t ingkat DIII di Teknik Elektro Universitas Gadjah Mada (UGM) (2006-2009) , Kemudian penulis melanjutkan ke

t ingkat sarjana pada tahun 2009 di jurusan S1 Teknik Elektro lintas jalur ITS bidang studi Sistem Tenaga. Penulis dapat dihubungi di alamat e-mail chicohermanu@gmail.com