TUGAS SISTEM KONTROL

GOVERNOR

Loni Novia Amelia

121724016

Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik

JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Makalah ini.

Pada dasarnya, tujuan dibuatnya Laporan Praktek Kerja Industri ini adalah untuk memenuhi salah satu tugas pada mata kuliah Sistem Kontrol di Politeknik Negeri Bandung.

Dalam melaksanakan prakerin ini banyak pengalaman berharga yang kami peroleh yang dapat menambah wawasan dan pengetahuan kami. Tentu saja hal itu tidak terlepas dari bimbingan dan dorongan juga bantuan dari berbagai pihak.

Sudah tentu terdapat kekurangan-kekurangan pada laporan prakerin ini. Oleh karena itu, saran dan kritik yang sifatnya membangun dari setiap pembaca sangat saya harapkan demi kesempurnaan laporan ini. Atas dukungan dari semua pihak, kami ucapkan terima kasih.

Bandung, Januari 2014

Penulis

ANALISIS PENGOPERASIAN SPEED DROOP GOVERNOR SEBAGAI PENGATURAN FREKUENSI PADA SISTEM KELISTRIKAN PLTU GRESIK

1. Dasar Teoria. Definisi Governor

Governor adalah alat kontrol otomatis yang selalu berperan mengatur dan mengendalikan mesin. Selain itu, governor atau biasa juga disebut speed limiter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur dan mengatur kecepatan suatu mesin.

b. Prinsip Kerja GovernorGovernor adalah alat yang digunakan untuk mengontrol kecepatan dari penggerak mula / utama dari kecepatan berlebihan dan menstabilkan kecepatan putaran mesin yang diinginkan. Governor mengatur kecepatan rata-rata mesin atau penggerak mula apabila terjadi variasi kecepatan frekuensi beban. Jika beban motor konstan maka kecepatan motor konstan dari suatu siklus ke siklus lainnya. Jika beban meningkat, kecepatan motor menurun dan sudut governor akan bertambah dengan perubahan, sehingga menggerakkan katup terbuka untuk memperbanyak fluida kerja yang meningkatkan beban.

c. Sistem Pengaturan pada GovernorKonstruksi pengaturan dari governor bermacam-macam berdasarkan tipenya,karena itu bagian ini hanya membicarakan macam beban sentrifugal saja.1) Putar tuas pengontrol putaran kearah katup throttle karburator, membuka dan

mengunci dengan memutar tuas kupu-kupu.2) Tempatkan obeng pada lubang poros pengatur dan putarlah sehingga beban

pengatur. Seperti dibicarakan di atas, pengaturannya harus dipasang sedemikian rupa sehingga waktu katup throttle karburator terbuka lebar waktu beban pengatur pada posisi tertutup rapat.

d. Gaya –gaya yang bekerja pada GovernorGaya adalah penyebab timbulnya percepatan. Jika dalam suatu gerakan ada percepatan maka harus ada gaya sebagai penyebabnya. Hal ini dinyatakan dalam hukum newton II :F=m.aHubungan ini menunjukkan bahwa arah gaya selalu sama dengan arah percepatan sebab massa (m) selalu berharga positif. Adapun gaya-gaya yang bekerja pada governor, yaitu :1) GayaSentrifugal

Merupakan sebuah gaya yang ditimbulkan akibat adanya gerakan suatu benda atau partikel sebuah lintasan lengkung sehingga gaya yang ditimbulkan keluar lingkaran.F = m. v²/R

2) GayaSentripetalYaitu gaya yang diperlukan agar benda dapat tetap bias bergerak melingkar. Jika arah gaya sentrifugal mengarah keluar maka arah gaya sentripental mengarah ke dalamlingkaran.F=m. w2.R

3) GayaTangensialYaitu gaya dalam yang bekerja sejajar dengan bidang penampang potong atau tegak lurus terhadap sumbu batang.Ft = T/ dp/2 (Kg)

e. Pengaturan Frekuensi dan Daya AktifPada system tenaga listrik frekuensi merupakan parameter yang amat penting, karena frekuensi system merupakan salah satu ukuran kestabilan suatu sistem, sehingga frekuensi ini harus dijaga dalam batas yang diperbolehkan. Dalam system tenaga listrik,pengaturan frekuensi dilakukan dengan melakukan pengaturan daya aktif pada mesin. Penyediaan daya aktif harus disesuaikan dengan kebutuhan daya aktif beban, penyesuaian ini dilakukan dengan mengatur kopel penggerak generator sehingga tidak ada pemborosan penggunaan daya.

Frekuensi sistem :

Analogi hubungan beban dengan frekuensi

1) Menunjukkan keseimbangan sesaat antara daya nyata (MW) pembangkitan dengan daya nyata(MW)dikonsumsi beban

2) Bernilai nominal (=50Hz) pada saat daya nyata pembangkitan sama dengan daya nyata konsumsi beban ΔPG=ΔPD

f. Speed Drop GovernorGovernor 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. Speed Droop adalah bilangan prosentase yang menyatakan kepekaan turbin merespon perubahan frekuensi. Semakin kecil nilai prosentase speed droop, maka semakin peka terhadap perubahan frekuensi.

SpeedDroop(R)=R1−R2R

x100%

Dimana :R= putaran nominalR1= putaran tanpa bebanR2= putaran beban penuh

2. Pemodelan Sistem Kelistrikan PLTU Gresika. Pemodelan Matematika Sistem Pembangkit Listrik pada PLTU unit ½

Blok Diagram Sistem Pembangkit Listrik dengan Non-Reheat Steam Turbine (TRH = 0)

b. Pemodelan Matematika Sistem Pembangkit Listrik pada PLTU ¾

Blok Diagram Sistem Pembangkit Listrik dengan Reheat Steam TurbineKeterangan Gambar :R = konstanta pengaruh kerja governor terhadap frekuensi (speed droop)KG = gain statis dari mekanisme speed governingTG = time-constantdari mekanisme speed governingKT = gain sistem pembangkit listikFHP = koefisiensi pemanas ulang (reheater) TCH = time-constantturbin Low Pressure (tekanan rendah)TRH = time-constantturbin High Pressure (tekanan tinggi)H = konstanta inersia (MWs/MVA)D = konstanta load-damping

3. Simulasi dan Analisisa. Simulasi Sistem Awal Governor PLTU Gresik

1) Kondisi awal governor, baik PLTU 1 dan 2 juga PLTU 3 dan 4 pada pengaturan frekuensinya menggunakan Load Limit.

2) Data yang telah didapatkan dari lapangan untuk melakukan simulasi dan perhitungan adalah sebagai berikut :PLTU unit 1 dan 2MVA rated : 125 MVAMVAR rated : 20 MVARTegangan : 13.2 KVPLTU unit 3 dan 4MVA rated : 250 MVAMVAR rated : 150 MVATegangan : 15 KV

b. Parameter PLTU 1/2 dan unit 3/4 GresikParameter Nilai

TG1,TG2,TG3,TG4 0.09TRH1,TRH2 0TRH3,TRH4 7

TCH1,TCH2,TCH3,TCH4 0.3FHP1, FHP2,FHP3,FHP4 0.3

M1, M2, M3, M4 10R1, R2, R3,R4 5Beban sistem 0.05 pu

c. Pemodelan Governor menggunakan MATLAB Simulink 7.6

d. Simulasi Load Limit PLTU unit 1 dan 2

1) Jika load limit diatur 100% diatas governor, maka pengambil alihan fungsi

control ini akan lebih lambat.2) Pada saat inilah governor bekerja untuk mengatur perubahan frekuensi. Di PLTU

unit ½ menggunakan load limit 100% dapat kembali ke nilai frekuensi nominal, 50Hz, jika ada penambahan suplai daya output sebesar 40MW

e. Simulasi Load Limit PLTU unit 3 dan 4

1) Batasan antara load limit dengan governor untuk PLTU unit 3 dan 4 ini adalah 10%, setara dengan 20MW.

2) Kontrol ini digunakan dengan maksud agar ketika unit beroperasi dengan governor, kenaikan suplai akibat penurunan frekuensi yang cukup besar tidak boleh melebihi 20MW.

3) Karena kenaikan suplai lebih dari 20MW akan sulit diikuti oleh boiler.

f. Hasil simulasi respon frekuensi PLTU 1/2 dan 3/4

Berdasarkan hasil simulasi PLTU ½ dengan jenis turbin non-reheat lebih cepat merespon perubahan frekuensi akibat kenaikan beban sebesar 0.05pu, dibandingkan dengan PLTU unit 3/4. Lebih detailnya respon frekuensi dari masing-masing PLTU ditunjukkan pada Tabel 4.2 sebagai berikut:

Unit Pembangkit Overshoot (p.u) Time Settling (detik)

PLTU1 -0.002558 7.03

PLTU 2 -0.002558 7.21

PLTU 3 -0.00452 13.05

PLTU 4 -0.00452 13.45

g. Simulasi Speed Droop (R) Governor1) Simulasi 2% < R < 12% PLTU unit 1/2menggunakan Matlab Simulink 7.6

2) Simulasi 2% < R < 12% PLTU unit 3/4 menggunakan Matlab Simulink 7.6

3) Hasil simulasi 2 % ≤R ≤ 12 % PLTU unit 1/2 menggunakan Matlab Simulink 7.6

Governor dengan nilai R=2% lebih cepat merespon perubahan beban dan penurunan frekuensi tidak terlalu besar nilainya dibandingkan dengan governor dengan nilai R=12%.

Unit yang memiliki speed droop lebih kecil mendapat tambahan beban (suplai) yang lebih besar daripada unit dengan speed droop prosentase nilai yang lebih besar.

Respon frekuensi turbin non-reheater lebih baik daripada turbin reheater. Hal ini disebabkan karena pada turbin reheater diperlukan waktu tunda / delay time untuk memanaskan kembali uap yang dihasilkan oleh boiler, agar panas uap yang masih dapat dipakai tidak dibuang.

4) Simulasi respon frekuensiT urbin Non-Reheater dan Turbin Reheater

h. Simulasi Respon Frekuensi dengan Mengaktifkan Free Governor dan Nilai Speed Droop diperkecil

Pengaturan frekuensi di PLTU Gresik menggunakan load limit atau dengan kata lain governor free tidak diaktifkan.

Penurunan beban atau kenaikan beban diatur secara manual oleh operator unit pembangkit, sehingga governor tidak ikut aktif dalam memberikan kontribusinya terhadap perubahan frekuensi system (yang digunakan adalah generator bus).

i. Simulasi Respon Frekuensi dengan Governor Control1) Parameter PLTU 1/2 dan unit 3/4 Gresik

Parameter NilaiTG1,TG2,TG3,TG4 0.09

TRH1,TRH2 0TRH3,TRH4 7

TCH1,TCH2,TCH3,TCH4 0.3FHP1, FHP2,FHP3,FHP4 0.3

M1, M2, M3, M4 10R1, R2 3R3, R4 4

D1, D2, D3, D4 3.4

Beban sistem 0.05

2) Hasil simulasi respon frekuensi PLTU unit 1/2 dan unit 3/4 dengan governor control

Hasil respon yang ditampilkan dapat kembali ke nilai nominal 50Hz karena tidak menggunakan load limit dan dipasang kontroler agar respon governor dapat mengikuti perubahan frekuensi.

Semakin kecil nilai load limit, maka kemampuan boiler untuk memenuhi kebutuhan steam flow semakin baik. Jika load limit tak mampu

mengembalikan frekuensi ke nilai nominal 50Hz, maka akan diambil alih oleh governor.

3) Hasil respon PLTU 1/2 dan unit 3/4 Gresik menggunakan governor control

Unit Pembangkit Overshoot (p.u) Time Settling (detik)

PLTU1 -0.00116 8

PLTU2 -0.00116 8

PLTU3 -0.00296 13

PLTU4 -0.00296 13

4. Kesimpulan Mode pengaturan frekuensi di PLTU Gresik unit 1/2 dan unit 3/4 menggunakan load

limit,yang artinya bahwa governor freetidak diaktifkan. Dari hasil analisis, apabila free governordiaktifkan, maka kerja dari governor dalam

pengaturan frekuensi semakin baik. Respon frekuensi menggunakanspeed droop yang nilai prosentasenya lebih kecil maka hasil respon frekuensi lebih baik.

Perlu diadakan kalibrasi atau tuning(peremajaan)peralatan kontrol unit PLTU Gresik, agar governorlebih cepat merespon perubahan frekuensi sehingga didapat nilai frekuensi yang konstan.

5. Daftar pustaka http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12436-Presentation.pdf http://iwansugiyarto.blogspot.com/2011/11/universal-governor.html