Ufr Dua Waktu-pln Ap2b Sulsel

- 1 -

UNDER FREKUENSI RELAY (UFR) DUA WAKTU (LWBP DAN WBP)

SEBAGAI ALTERNATIF LAIN SKEMA PELEPASAN BEBAN PADA

SISTEM SULAWESI SELATAN

Riko Ramadhano B,ST ( 7804012 F ) , Anton Junaidi,ST ( 7806003 F )

PT.PLN (Persero) AP2B Sistem Sulsel

Wilayah Sulsel dan Sultra

Jl.Hertasning Blok B , Makassar,Sulawesi Selatan 90222

Telp : (0411) 440066 , Fax : (0411) 440022

Abstrak - Under frequency Relay (UFR)

merupakan relai yang banyak digunakan terutama

untuk keperluan load shedding dalam rangka

menyelamatkan sistem tenaga listrik akibat

kehilangan pembangkit, sehingga mencegah

terjadinya pemadaman meluas. Penerapan UFR

untuk keperluan load shedding saat ini hanya

menggunakan skema satu waktu sehingga relai

tersebut hanya dapat bekerja dengan setting yang

sama dalam satu hari. Padahal untuk tipe kurva

beban di Indonesia, yang beban siang (LWBP)

lebih rendah daripada beban malam (WBP)

diperlukan setting UFR yang berbeda saat dua

kondisi waktu tersebut, agar kinerja load shedding

UFR menjadi lebih baik.

Kata Kunci : Load Shedding, UFR dua waktu ,

WBP dan LWBP

I . PENDAHULUAN

Sebagai upaya mengamankan sistem tenaga

listrik akibat lepasnya generator atau pembangkit,

biasanya gardu induk dilengkapi dengan Under

Frekuensi Relay (UFR) untuk mengamankan

sistem. UFR bekerja melepas beban sesuai dengan

settingnya. Idealnya beban yang dilepas sesuai

dengan besarnya pembangkit yang lepas.

Pada sistem tenaga listrik di Indonesia, khususnya

di luar Jawa Bali, terdapat perbedaan menyolok

pada komposisi pembangkit dan karakteristik

pembangkit yang beroperasi pada siang dan malam

hari, sehingga terdapat perbedaan kekuatan sistem

antara siang dan malam hari. Hal lain yang juga

berpengaruh adalah perbedaan beban siang dan

malam, serta load faktor pada penyulang yang

dilepas pada setiap skema. Kondisi ini

menimbulkan kesulitan dalam penentuan setelan

yang sesuai untuk kondisi yang berbeda ini.

Sebagai akibat dari setting yang kurang sesuai

sering kali dijumpai pelepasan beban yang kurang

atau berlebihan (over shedding) / tidak sesuai

dengan keperluan, sehingga berpotensi

menimbulkan kerugian finansial berupa meluasnya

pemadaman. Meluasnya pemadaman ini tentu akan

menimbulkan pengaruh yang buruk terhadap kWH

salur dan citra pelayanan PLN.

Paper ini hanya akan membahas mengenai

kemungkinan penerapan load shedding UFR dua

waktu yaitu luar waktu beban puncak (LWBP) atau

waktu beban puncak (WBP) pada sistem Sulawesi

Selatan, terutama mengenai kinerja pelepasan

beban agar, bisa mendekati atau bahkan sesuai

dengan skema load shedding.

II . UNJUK KERJA UFR EKSISTING

Skema load shedding UFR eksisting

menggunakan setting yang hanya tepat jika

diterapkan pada suatu kondisi tertentu. Umumnya

setting UFR ditentukan pada saat sistem berada

pada kondisi paling rawan atau dengan indek

kekuatan sistem terendah. Untuk sistem Sulawesi

Selatan, setting UFR dibuat saat kondisi beban

siang hari, yang didapat dengan mensimulasi

lepasnya pembangkit tertentu dan atau dengan

beberapa kombinasi lepasnya pembangkit.

Penerapan setting UFR untuk Sistem Sulsel Saat ini

menggunakan 3 (tiga) tahap dengan desain trip

seketika, dengan total beban yang dilepaskan

sebesar 150 MW, hal ini dapat dilihat pada table 1

berikut :

Tabel 1. Penerapan UFR Sistem Sulsel

Tahap F(Hz) MW

(Lepas beban)

Tahap 1 48,9 30

Tahap 2 48,5 60

Tahap 3 48,3 60

Total 150

Sejak tahun 2005 sampai dengan 2006 terjadi

beberapa kali gangguan pembangkit di sistem

Sulawesi Selatan yang menyebabkan UFR bekerja.

Data kejadian UFR dipisahkan antara beban siang

(LWBP) dan beban malam (WBP). Dari beberapa

rekaman kejadian terlihat besarnya beban yang

dilepaskan tidak sesuai dengan skema yang

diinginkan. Yang paling merugikan adalah

pelepasan yang melebihi atau over shedding.

Kinerja UFR yang terpasang pada sistem Sulsel

sejak tahun 2005 sampai dengan Juni 2006 dapat

dilihat pada tabel berikut.

- 2 -

Table 2. Data kejadia UFR Sistem Sulsel Saat WBP dan LWBP

LWBP

Lepas Kit Lepas Beban Delta Tanggal Jam Pembangkit

MW MW MW Tahap

24-Jan-05 16:07 GE#2 21 13.2 -7.8 Tahap 1

02-Feb-05 2:23 GE#2 25 17.26 -7.74 Tahap 1

03-Mar-05 10:24 GE#2 20 14.83 -5.17 Tahap 1

05-Mar-05 22:01 GE#1 22 18.73 -3.27 Tahap 1

24-Mar-05 23:09 GE#1 22 18.83 -3.17 Tahap 1

07-Mei-06 17:02 GE#1 28 22 -6.00 Tahap 1

09-Mei-05 15:57 Bakaru #1 53.9 46.95 -6.95 Tahap 2

29-Mei-05 11:57 Bakaru #2 62.5 54.94 -7.56 Tahap 2

06-Jul-05 10:51 Bakaru #2 32 25.47 -6.53 Tahap 1

08-Jul-05 9:45 Bakaru #2 40.8 32.55 -8.25 Tahap 1

22-Jan-06 8:06 Bakaru #2 62 53.5 -8.5 Tahap 2

02-Mar-05 16:53 ST#18 25.8 19.58 -6.22 Tahap 1

05-Apr-05 17:03 ST#18 46.04 40.02 -6.02 Tahap 2

02-Jun-05 1:51 ST#18 44.8 37.54 -7.26 Tahap 2

02-Jun-05 23:04 ST#18 49.4 41.15 -8.25 Tahap 2

03-Feb-05 9:21 ST#18 49.5 40.4 -9.1 Tahap 1

Table 3. Data kejadia UFR Sistem Sulsel Saat WBP dan LWBP

WBP

Lepas Kit Lepas Beban Delta Tanggal Jam Pembangkit

MW MW MW

Tahap

05-Mei-05 20:41 GE#2 28 31.438 3.438 Tahap 1

07-Jun-05 18:35 GE#2 25 29.83 4.83 Tahap 1

19-Jun-05 18:46 GE#1 32 47.10 15.1 Tahap 1

11-Jan-06 18:46 GE#1 30 35.90 5.9 Tahap 1

09-Mei-05 20:11 Bakaru#2 16.2 43.67 27.47 Tahap 1

14-Feb-06 18:45 Bakaru#1 126 175.60 49.6 Tahap 3

22-Mar-06 21:41 ST#18 49.4 55.60 6.2 Tahap 2

05-Apr-05 19:42 Suppa#5 9 19.98 10.98 Tahap 1

15-Apr-05 19:05 Suppa#4#5 15 17.14 2.14 Tahap 1

19-Apr-05 20:25 Westcan 6.2 21.67 15.471 Tahap 1

04-Mei-05 20:41 Suppa#6#5 18 23.28 5.28 Tahap 1

26-Jun-05 19:17 Suppa#4 10.2 19.26 9.06 Tahap 1

28-Jun-05 19:18 Suppa#3 10 26.69 16.69 Tahap 1

9 Okt 2005 18:43 Alsthom #2 10 30.16 20.16 Tahap 1

13-Nop-05 20:53 Stama Trip 15 33.28 18.28 Tahap 1

14-Nop-05 19:53 SWD#1 9 26.26 17.26 Tahap 1

3 Des 2005 18:45 Stama Trip 15 22.47 7.47 Tahap 1

- 3 -

Untuk UFR pada siang hari (LWBP) kinerja

UFR pada sistem Sulsel dapat dikatakan masih

sesuai dengan skema yang diinginkan dan tidak

terjadi kelebihan pelepasan beban, dimana jumlah

beban yang dilepaskan hampir mendekati dengan

jumlah pembangkit yang hilang dan frekuensi

sistem menuju 50 Hz. Namun untuk kejadian UFR

pada malam hari (WBP), UFR yang terjadi hampir

seluruhnya mengalami kelebihan pelepasan beban.

Kondisi ini tentunya tidak menguntungkan secara

ekonomis maupun keaman sistem dengan

konsekuensi dapat mengakibatkan load rejection

pada pembangkit, dan rugi kesempatan jual energi

listrik ke konsumen. Maka untuk mengatasi kendala

tersebut Sistem Sulawesi Selatan memerlukan suatu

pola pelepasan beban (load shedding) UFR yang

baru yang dapat mengatasi kendala over shedding,

yaitu dengan skema UFR dua waktu untuk kondisi

LWBP dan WBP.

III . LOAD SHEDDING UFR DUA WAKTU

Kondisi beban di Sulsel mempunyai

karakter perbedaan antara beban siang dengan

malam, hal ini dapat dilihat pada langgam beban

dibawah ini .

100

150

200

250

300

350

400

450

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

MW

JUM'AT, 17 DESEMBER 2004 SENIN, 28 NOVEMBER 2005

401,71

399,09

Gambar 1.

Langgam beban Sistem Sulawesi Selatan

Berdasarkan kurva langgam beban untuk

sistem Sulawesi Selatan pada tahun 2004 dan 2005,

terdapat perbedaan besar antara beban puncak

siang dengan malam, yaitu sekitar 100 MW,

dengan Load Factor 72.5 %. Dengan kondisi seperti

ini maka akan terjadi perbedaan pelepasan beban

antara siang dan malam bila terjadi gangguan

pembangkit ataupun transmisi yang dapat

mengakibatkan penurunan frekuensi system. Hal ini

dapat mengakibatkan mesin pembangkit load

rejection, oleh karena pelepasan beban yang

berlebihan pada saat pelepasan beban di malam hari

(WBP).

Sistem Sulsel memakai relay UFR dengan

setting 3 tahapan. UFR ini hanya dipasang 1 buah

untuk tiap-tiap GI, untuk tahap 1 (48,9 Hz)

diasumsikan lepasnya PLTG GE dengan daya

mampu 33 MW, tahap 2 (48,5 Hz) diasumsikan

lepasnya PLTA Bakaru 1 unit dengan daya mampu

62,5 MW, dan tahap 3 (48,3 Hz) diasumsikan

lepasnya PLTGU Sengkang dengan daya mampu

135MW. Pada kenyataannya terjadi perbedaan

pelepasan beban antara siang dan malam, dimana

terjadi pelepasan yang berlebih pada saat beban

malam (WBP). Hal ini akan berdampak pada

pelepasan energi berlebih sehingga kesempatan

dalam menjual listrik ke konsumen menurun,

kerugian disisi pelanggan, dan juga dapat terjadi

load rejection pada sisi pembangkit yang dapat

membahayakan keamanan sistem.

Ide penerapan skema UFR dua waktu

untuk sistem Sulsel adalah dengan meminimalkan

selisih jumlah MW beban yang lepas dengan

jumlah MW pembangkit yang hilang saat LWBP

dan WBP. Bila sebelumya feeder yang ditripkan

untuk setiap tahap UFR sama saat LWBP dan

WBP, padahal beban feeder berbeda untuk LWBP

dan WBP, maka dengan skema baru ini feeder yang

akan ditripkan bisa berbeda antara antara LWBP

dan WBP dengan bantuan relai tambahan dan

timer. Sebagai infromasi saat ini sudah ada relai

UFR digital yang dapat bekerja dengan settingan

dua waktu (LWBP dan WBP), yang merupakan

hasil inovasi staf PT.PLN AP2B Sistem Sulsel dan

sudah masuk 5 besar nominator lomba inovasi ke

IX PT.PLN Litbang.

III.1. Load Shedding UFR satu waktu vs UFR

dua waktu Setting UFR untuk sistem Sulsel

menggunakan setting yang berlaku pada saat

LWBP , atau pada saat indek kekuatan sistem

paling lemah. Besar MW yang dilepaskan didapat

dengan mengasumsikan lepasnya salah satu

pembangkit yang besar dikurangi perkalian antara

indek kekuatan sistem (K) dan delta frekensi

nominal setelah load shedding (fss).

P(yg dilepas) = P(kit lepas) – K.fss …..(i)

Dalam pemakaianya UFR akan melepaskan feeder-

feeder untuk melakukan pengurangan beban sesuai

dengan besar pembangkit yang lepas akibat

gangguan. Permasalanya saat ini di Sistem Sulsel

besarnya beban yang dilepas hanya cocok untuk

satu kondisi waktu tertentu yanti LWBP.

Sedangkan WBP tidak, akibatnya terjadi kelebihan

pelepasan beban, hal ini dapat dijelaskan pada

ilustrasi berikut.

Gambar 2. Skema UFR saat LWBP

- 4 -

Gambar 3. Skema UFR saat WBP

Akibat umumnya beban feeder saat LWBP lebih

rendah dibandingkan WBP dan karena tahapan

UFR tidak membedakan feeder yang harus dilepas

saat LWBP dan WBP, maka terjadilah over

shedding beban saat WBP,sehingga beban yang

dilepas lebih besar dari jumlah pembangkit yang

hilang , seperti yang ditunjukkan pada tabel 4.

Tabel 4. Ilustrasi penerapan load shedding

UFR eksisting

Tahapan Feeder Trip Beban (MW)

Feeder 1 10 Tahap 1

(LWBP) Feeder 2 12

Total Tahap 1 LWBP 22

Feeder 1 15 Tahap 1

(WBP) Feeder 2 20

Total Tahap 1 WBP 35


Feeder 3 8 Tahap 2

(LWBP) Feeder 4 6


Feeder 3 12 Tahap2

(WBP) Feeder 4 10


Apabila skema load shedding UFR dua

waktu diterapkan, maka kendala diatas akan dapat

diatasi.

Gambar 4. Skema UFR saat WBP dengan Skema

dua Waktu

karena skema UFR dua waktu akan membedakan

feeder yang akan ditripkan antara siang dan malam,

sehingga jumlah beban yang akan dilepas untuk

tahapan UFR saat LWBP dan WBP dapat kita

tentukan sesuai dengan besarnya pembangkit lepas .

Diharapkan dengan skema ini kejadian over

shedding beban oleh UFR dapat dikurangi terutama

saat WBP.

Tabel 5. Ilustrasi penerapan load shedding dengan

UFR dua waktu


Feeder 1 10 Tahap 1

(LWBP) Feeder 2 12


Feeder3 12 Tahap 1

(WBP) Feeder 4 10



Feeder 3 8 Tahap 2

(LWBP) Feeder 4 6


Tahap2

(WBP)

Feeder 5 14


Berdasarkan gambar 4 dan tabel 5, diketahui

bahwa dengan menerapkan UFR dua waktu maka

besarnya beban yang dilepas untuk LWBP dan

WBP dapat kita atur sesuai dengan kebutuhan

pelepasan beban saat itu. Sehingga diharapakan

tidak terjadi pelepasan yang berlebihan.

IV. MANFAAT YANG AKAN DIPEROLEH

JIKA MENERAPKAN UFR DENGAN SKEMA

DUA WAKTU

IV.1 Manfaat Finansial

Manfaat finansial yang akan diperoleh jika

memakai setting dua waktu untuk WBP dan LWBP

maka akan dapat mengurangi potensi kehilangan

energi terutama pada saat beban puncak (WBP)

akibat overshedding.

Untuk sistem Sulawesi Selatan, berdasarkan hasil

perhitungan dari data kejadian UFR yang pernah

terjadi selama perioda tahun 2005 sampai dengan

Mei 2006 maka peluang penghematan energi

dengan penerapan skema UFR dua waktu ini adalah

sekitar 31.92 % atau setara dengan sekitar 118 ribu

kWh, dengan nilai uang adalah sebesar sekitar 67

juta rupiah untuk harga listrik sistem Sulsel 570

Rp/kWh .

- 5 -

Tabel 6. Selisih Energi dengan memakai dual time

WBP

Lepas Kit Lepas Beban Delta Energi dilepas UFR Energi yang dapat diselamtakan

KIT

MW MW MW kWh kWh

GE#2 25 29,83 4,83 4.250,00 688,15

GE#1 32 47,1 15,1 11.259,40 3.609,70

GE#2 28 31,438 3,438 7.150,00 781,91

GE#1 30 35,9 5,9 7.516,50 1.235,30

Bakaru#2 16,2 43,67 27,47 29.513,00 18.564,74

Bakaru#1 126 175,6 49,6 260.192,50 73.494,01

ST#18 49,4 55,6 6,2 14.862,62 1.657,34

Akumulasi Kit Lain 117,4 240,191 122,79 35530,00 18163,73

370.274,02 118.194,88

Penjelasan untuk tabel diatas, adalah

dengan mengambil data kejadian UFR yang

mengalami kelebihan pelepasan (delta) beban saat

WBP. Apabila mengalikannya dengan lamanya

terjadi pemadaman maka akan kita dapatkan

energi. Jika harga jual rata-rata di sistem Sulsel

Rp. 570/kWh, maka akan didapat kesempatan jual

ke konsumen sekitar Rp. 67.371.082,92 dalam

kurun waktu 1,5 tahun atau dalam setahun sekitar

Rp. 44.914.055,28.

IV.2 Manfaat Non-Finansial

Beberapa manfaat non-finansial yang dapat

diambil dari penerapan load shedding UFR dua

waktu antara lain:

1. Peluang peningkatan pelayanan PLN.

Yang berarti meningkatkan citra PLN di

masyarakat

2. Memberikan pilihan baru dalam

penerapan skema load shedding dengan

UFR.

3. Peluang untuk menekan energi tak

tersalur PLN

4. Bermanfaat meningkatkan efektifitas

sistem Load Shedding.

V . KESIMPULAN

Load shedding pada suatu sistem tenaga listrik

sangat diperlukan untuk menghindari terjadinya

blackout jika sistem kehilangan pembangkit

akibat gangguan. Namun efektifitas load

shedding oleh UFR saat ini hanya berlaku pada

satu kondisi waktu LWBP, dan tidak berlaku

untuk WBP. Akibatnya sering terjadi kelebihan

pelepasan beban yang dapat membahayakan

sistem dan menyebabkan kerugian baik financial

maupun non-finansial. Paper ini memberikan

masukan baru mengenai load shedding UFR

dengan membedakannya menjadi UFR LWBP

dan WBP. Diharapkan dengan penerapan skema

ini akurasi pelepasan beban dapat terpenuhi

sehingga dapat meningkatkan efisiensi dan

memperbaiki citra pelayanan PLN kepada

masyarakat.

Daftar Pustaka

[1]. Yus Cahyo, Riko RB, Agus M,Anton J,

Nanang F, Dual Time Digital Under Frequency

Relay

[2]. PT.PLN (Persero) P3B Jawa Bali, Ekspose

sekuriti Sistem Jawa Bali, 26 Juli 2005

[3]. Ir.Djiteng Marsudi, Operasi Sistem Tenaga

Listrik

[4]. PT.PLN AP2B Sistem Sulsel, Data Operasi

Sistem Sulsel

[5]. PT.PLN AP2B Sistem Sulsel, Data Ekskursi

Frekuensi Sistem Sulsel

Biografi

Riko Ramadhano B, tamat S1 dari Jurusan

Teknik Elektro Institut Teknologi Bandung pada

tahun 2002, dan mulai bergabung dengan PLN

pada tahun 2003. Saat ini bekerja sebagai

Supervisor Operasi Unit Transmsi dan Gardu

Induk Panakukkang PT.PLN AP2B Sistem Sulsel.

Anton Junaidi, tamat S1 dari Jurusan Teknik

Institut Teknologi Adhi Tama, dan mulai

bergabung dengan PLN pada tahun 2006. Saat ini

bekerja sebagai Teknisi Utama Penyaluran

PT.PLN AP2B Sistem Sulsel.

Ufr Dua Waktu-pln Ap2b Sulsel

Documents

Transcript of Ufr Dua Waktu-pln Ap2b Sulsel