Embed Size (px)
Citation preview
44
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
SISTEM LOAD SHEDDINGPADA GENERATOR
Oleh : Ahmad Nawawi
ABSTRAK
Salah satu penyebab terjadinya penurunan frekuensi pada sistem tenaga listrik adalahterjadinya gangguan (trip) satu unit pembangkit dari beberapa pembangkit yang dioperasikansecara parallel. Hal ini mengakibatkan perbandingan daya terpasang dengan beban yangditanggung tidak seimbang, sehingga bila tidak diantisipasi, system pengaman akan bekerjadan terjadi black out.Salah satu strategi untuk mengantisipasi terhadap kemungkinan turunnya frekuensi adalahdengan system load shedding. Sistem load shedding dapat dilakukan oleh ProgrammableLogic Controller.Dengan melepas sebagian beban yang tidak vital, pembangkit yang masih bekerja dapatterhindar dari kerusakan dan juga pelayanan terhadap beban yang tinggal masih dapatdilayani.Sistem load sheding ini diasumsikan bekerja, bila satu unit generator mengalami gangguan(trip), sehingga sesuai dengan perhitungan, sistem akan mengalami penurunan frekuensisebesar 0,367 Hz/dtk, setelah PLC bekerja pada step I, frekuensi kembali naik dengan laju0,667 Hz/dtk.
Kata Kunci : Frekuensi turun, sebagian beban (non vital) lepas.
I. LATAR BELAKANGGangguan pada sistem tenaga listrik yangmungkin terjadi dapat disebabkan olehsebuah unit generator dari beberapagenerator yang bekerja secara parallelmengalami gangguan (trip), hal ini dapatmenyebabkan frekuensi sistem turundengan cepat. Penurunan frekuensi sistembila tidak segera dikembalikan sepertisemula dapat mengakibatkan sistempadam total (black out). Untuk menghindarihal tersebut perlu adanya suatu sistemyang dapat diatur secara otomatis.Sistem load shedding adalah solusi yangtepat untuk hal itu, setelah sebagian bebandilepas, beban-beban yang ditanggungpembangkit-pembangkit yang masihbekerja akan berkurang dan frekuensi akandapat kembali ke keadaan normal. Denganpelepasan sebagian beban, pembangkit-
pembangkit yang masih bekerja dapatterhindar dari kerusakan dan jugapelayanan terhadap beban yang tinggalmasih tetap terlayani dengan harga-harganormal. Pengoperasian load sheddingdapat dilakukan oleh sebuahProgrammable Logic Controller. Beban-beban yang akan dilepas dipilih beban-beban yang tidak vital atau tidak penting.Beban-beban yang penting dan yang perludilayani secara kontinu diharapkan dapattetap dilayani meskipun ada unitpembangkit yang trip.Jenis-jenis beban tersebut dibedakanmenjadi 4 (empat) tingkat menurut prioritaspelayanannya yaitu ; Vital, Essential,Support dan Operational.
45
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
II. TUJUAN PENULISANPenulisan ini dimaksudkan untukmemberikan kajian/analisa pada sebuahindustry yang menggunakan pembangkitsendiri, melalui sebuah simulasi sebelumsystem load sheidding ini diaplikasikan,sehingga bilamana terjadi penurunanfrekuensi, kerusakan di beban maupun dipembangkitnya dapat diminimalisir.
III. DASAR TEORIA. Load Shedding (pelepasan beban)Untuk menjaga kontiunitas daya listrik daripembangkit yang mengalami penurunandaya listrik secara tiba-tiba, maka sebagianbeban sistem harus dilepaskan.Setelah sebagian beban dilepas, beban-beban yang ditanggung pembangkit-pembangkit yang masih bekerja akanberkurang dan frekuensi akan dapatkembali ke keadaan normal, segerasetelah terjadi keseimbangan antarapembangkit yang masih beroperasi denganbeban dilayani, pembangkit-pembangkityang masih bekerjapun dapat terhindardari kerusakan.
1. Definisi Critical RatingDefinisi dari critical rating pada suatuperusahaan adalah sebagai berikut;Critical rating adalah ukuran untuk dapatmengetahui perbedaan relatif pentingnyaperanan suatu peralatan terhadapperalatan lain didalam suatu prosesproduksi (perusahaan), Critical ratingtersebut menyatakan tingkat besarnyakonsekuensi yang akan diterima terhadapkriteria yang disetujui apabila peralatantersebut mengalami kerusakan.
2. Pembagian jenis beban (CriticalRating)
Penggolongan dari peralatan berdasarkantingkat kekritisan (criticality order) dapatdilakukan sebagai berikut ;- Vital
Adalah peralatan yang dipergunakanuntuk proses utama, vital terhadapoperasi komersial dan keselamatanpetugas.Bila peralatan tersebut rusak akanmenyebabkan proses shutdown,mempunyai biaya penggantian sukucadang yang mahal, plant dankeselamatan petugas tidak terjamin.Peralatan ini memerlukan frekuensimonitoring yang tinggi secara periodik.
- EssentialAdalah peralatan yang dipergunakandalam proses operasi atau essentialterhadap komersial.Bila peralatan tersebut rusak akanmenyebabkan pengurangan produksidan mempunyai biaya penggantiansuku cadang yang mahal. Peralatan inimemerlukan frekuensi monitoring yangtinggi secara periodik
- SupportAdalah peralatan yang digunakandalam proses dan memerlukan periodikmonitoring secara rutin.Bila peralatan tersebut rusak, tidakakan berpengaruh terhadapcommercial operation dan safety.
- OperationalAdalah semua peralatan yang tidaktermasuk kategori 1, 2 dan 3, dan tidakmemerlukan periodik monitoring secararutin.Bila peralatan tersebut rusak, tidakberpengaruh terhadap keselamatandan operasi komersial.
3. Perencanaan load sheddingPelepasan beban didalam suatu sistemadalah menentukan jumlah tingkatpelepasan beban, beban yang dilepaspertingkat frekuensi.Kriteria yang diinginkan dari setiap programyang direncanakan meliputi :a. Program harus dapat menahan
frekuensi sistem tidak melewati suatubatas minimum tertentu, bila terjadi
46
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
kehilangan daya pembangkit, artinyajumlah beban yang dilepas haruscukup.
b. Program harus sedemikian rupa,sehingga tidak ada suatu kondisi bilaterjadi kehilangan daya pembangkittertentu, hanya diikuti pelepasan bebanyang terlalu kecil, sehinggamemungkinkan frekuensi sistem terlalulama berada didaerah berbahaya.
c. Pelepasan beban sebaiknya hanyadilakukan pada saat dibutuhkan, yaitupada saat laju penurunan frekuensimencapai nilai setting.
B. Programmable Logic ContollerProgrammable Logic Controllerer (PLC)pada dasarnya dirancang untukmenggantikan sistem logika yangmenggunakan relay dan panel kontrollogika yang menggunakan hard-wireddengan peralatan solid-state. Oleh karenaitu hingga saat ini pengetahuan tentangrangkaian sistem logika dan relay tetapmerupakan dasar yang sangat pentingserta diperlukan untuk pemrogramandengan PLC. Keuntungan PLC dibandingdengan sistem logika konvensionalterutama adalah mudah/dapat diprogram,fleksibel, dan dapat dihandalkan.Programmable Logic Controller (PLC)menguji status input dan meresponsnya,melakukan pengendalian proses, danmemberikan hasil pengendalian kekeluaran. Kombinasi dari data input danoutput mengacu kepada logikanya.Beberapa kombinasi logika akan selaludibutuhkan sebagai rencana pengendalianatau program pengendalian. Programpengendalian ini tersimpan dalam memory.Program tersebut secara periodik tertentudijalankan oleh microprocessor.Banyak aplikasi dilapangan yangmenggunakan PLC sebagai peralatanpengendali. Aplikasi tersebut adalah untuk: Sequence Control, Sistem Proteksi,
sistem Shutdown, dan sistem pengendalianOn-Off.IV. SISTEM LOAD SHEDDING PADA
GENERATORA. Simulasi dan AnalisaSimulasi adalah upaya untukmerepresentasikan sistem untukmempunyai karakteristik atau perilaku yangsama dengan sistem yang sebenarnya.1. Model sistemDalam mensimulasikan frekuensi sistem inidapat dinyatakan bahwa dalam keadaanbelum ada gangguan maka daya bebansebanding dengan daya pembangkitandalam sistem, PG = PB (beban).
Kemudian ketika ada gangguan didalamsistem yang mengakibatkan tidakseimbangnya antara daya pembangkitandan daya beban, PG PB , maka akanmengakibatkan laju penurunan frekuensi.Load Shedding adalah merupakanpelepesan beban yang dikarenakan laju
penurunan frekuensidt
dfcukup besar, hal
tersebut terjadi akibat adanya pembangkityang jatuh (trip) dari sistem. Dalam hal inipelepasan beban berarti memperkecilpengaruh besarnya selisih antara dayayang dibangkitkan dengan beban yangditanggung.
2. Data sistemData yang dipakai dalam simulasi inidiasumsikan sistem kelistrikan padaperusahaan perminyakan “X”, dimana datayang digunakan dalam merepresentasikanfrekuensi sistem adalah data pembangkitanunit terpasang (MW), data beban (MW)dan inersia mesin dari pembangkit yangada.Untuk menyederhanakan permasalahankami mengasumsikan bahwa sistemterhubung dalam satu bus danpembebanan terbagi atas 4 jenis sesuaidengan prioritas pelayanannya yaitu Vital,
47
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
Essential, Support dan Operational(VESO).Jenis beban vital di perusahaanperminyakan “X”, yaitu semua beban yangterkait langsung dengan prosespengolahan minyak, sedangkan bebanoperational adalah semua beban yangmendukung proses pengolahan minyak,pembagian jenis beban selengkapnyaadalah ;- Vital, yaitu pada trafo 1 yang melayani
Unit Refinery, distribusi air minum,laboratorium, Camp tipe C III, IV, V,trafo 4 yang melayani power plant, trafo8 melayani distribusi boiler, kantorutama dan penerangan jalan, trafo 9melayani unit boiler, boiler feed water,fuel pump, boiler compressor dan firecating, trafo 10 melayani rumah pompaWPS (P1) dan WPS (P2), dan trafo 14yang melayani power plant.
- Essential, yaitu pada trafo 2 yangmelayani kantor utama, distribusirumah/ruang racun, bengkel bubut,distribusi water treatman, distribusi PAKdan penerangan jalan, trafo 6amelayani Gedung training dan saranapendukungnya dan penerangan jalan,trafo 6b yang melayani distribusiperpustakaan dan penerangan jalan,
trafo 11 melayani distribusi perumahanAP I, distribusi perumahan BP I, danpenerangan jalan dan trafo 13 melayanipompa air minum dan pompa I.
- Support, yaitu pada trafo 3 yangmelayani BRU/bubutan, workshop,distribusi PST, distribusi salvage,bengkel listrik dan penerangan jalan,trafo 5 melayani wisma I, distribusilecture room, guest house, mess transit,wisma III/direktur dan penerangan jalan,dan trafo 12a melayani distribusiperumahan AP II, distribusi perumahanBP II, distribusi dapur dan peneranganjalan.
- Operational, yaitu pada, trafo 7melayani distribusi perumahan,distribusi lapangan basket, masjid,rumah dinas 1, 2, 3, 4, 5, 6 dan 7, danpenerangan jalan, trafo 12b melayaniperumahan karyawan, dan trafo15melayani distribusi GOR
Besarnya daya dalam MW serta datasistem kelistrikan di perusahaanperminyakan “X” selengkapnya sepertipada table 3.1, sedang gambar 3.1menunjukkan model diagram sistem.Sistem dibawah digunakan untukmempermudah permasalahan didalammerepresentasikan frekuensi sistem.
G
V OSE
Gambar 3.1 Model diagram sistem
48
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
Tabel 3.1 Data sistemDaya
Gen
Terpasang(MVA)
Beroperasi(MVA)
B e b a n(MW)
V E S OG1 1,000 1,000 Tr 1 : 0,269 Tr 2 : 0,296 Tr 3 : 0,279 Tr 15 : 0,100G2 0,820 Tr 4 : 0,045 Tr 6a : 0,307 Tr 5 : 0,304 Tr12b: 0,046G3 0,820 0,820 Tr 8 : 0,189 Tr 6b : 0,090 Tr12a: 0,280 Tr 7 : 0,136G4 0,820 0,820 Tr 9 : 0,061 Tr 13 : 0,400G5 1,000 Tr10 : 0,360 Tr 11 : 0,102G6 0,400 Tr14 : 0,060G7 0,400G8 1,000 1,000G9 0,640 0,640 0,984 1,195 0,863 0,282
Jumlah 6,900 4,280 3,324
Data beban diatas adalah beban puncak,sebesar 3,324 MW, yang dilayani olehgenerator; G1, G3, G4, G8, dan G9, yangbekerja secara paralel dengan total dayasebesar 4,280 MVA, sehingga pembangkittersebut telah dibebani sebesar :
%1008,0280,4
324,3x
xMVA
MW = 97,079 %
sedang beban yang ditanggung oleh tiap-tiap generator (PSO) adalah sebagai berikut;generator 1 =
MWxxMVA
xMVA324,3
8,0280,4
8,01 = 0,777 MW
Dengan menggunakan cara yang samadidapatkan hasil;generator 3 = 0,637 MWgenerator 4 = 0,637 MWgenerator 8 = 0,777 MWgenerator 9 = 0,497 MW
Disimulasikan pembangkit dengan dayaterbesar mengalami gangguan (trip),sistem kehilangan daya sebesar 1 MVAatau 0,8 MW (PSOT), karena power factor(cos ) dari pembangkit ini adalah 0,8.Dengan hilangnya daya sebesar 0,8 MW,maka generator yang masih beroperasiharus memikul beban keseluruhan, ini akanmengakibatkan penurunan frekuensi yangsangat cepat.
3. Perhitungan perubahan frekuensiPembangkit perusahaan perminyakan “X”beroperasi dengan mode droop, dengansetting 4,8 % dari frekuensi dasar 50 Hzdengan beban puncak sebesar 3,324 MW,sehingga karakteristik dari kecepatan(frekuensi) terhadap beban dapatdigambarkan seperti pada gambar 3.2.
Beban
Frekuensinominal
100 %3,424 MW
97 %3,324 MW
0
FrekuensiHz
5052,4
Laju frekuensi
Gambar 3.2 Karakteristik kecepatan terhadap beban
49
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
Perubahan frekuensi sistem jugadipengaruhi oleh inersia dari mesinpengerak mula (diesel), untuk mencariinersia mesin/inersia paralel (Hsistem), harusdiperhitungkan inersia tiap-tiap mesinpenggerak, dengan asumsi moment inersia(J)* sebesar 280 kgm2, sehingga dapatdicari inersia dari tiap-tiap mesin sebagaiberikut ;generator 1 ;
H1 =ratingMVA
RPMJ 29 )(
1048.5
=1
)500.1(2801048.5
29
H1 = 3,45 detik
Dengan menggunakan cara yang samadidapatkan hasil generator 3 ; H3 =0,4676 detik, generator 4 ; H4 = 0,4676detik, generator 8 ; H8 = 3,45 detik,generator 9 ; H9 = 5,3944 detik
sehingga inersia parallel (Hsistem) dapatdicari sebagai berikut **;Hsistem =
98431
9988443311
MVAMVAMVAMVAMVA
MVAxHMVAxHMVAxHMVAxHMVAxH
Hsistem =
640,01820,0820,01
640,03944,5145,3820,04678,0820,04678,0145,3
xxxxx
Hsistem = 2,5980 detik
sedang laju perubahan frekuensi adalahsebesar ;
dt
df
SOTGOT
SO
PP
Px
H
f
20
8,0424,3
324,3424,3
5980,2.2
50
x
= - 0,367 Hz/dtk
laju penurunan frekuensi sebesar 0,367Hz/dtk ini akan berhenti sampai mencapainilai setting frekuensi pada ProgrammableLogic Controller.
4. Skenario pelepasan bebanDengan menggunakan sebuahProgrammable Logic Controllerdirencanakan untuk melepas beban sesuaidengan tingkat penurunan frekuensi,dengan tunda waktu seperti pada tabel3.2.
Tabel 3.2 Skenario load shedding dengan PLCStep Frek.
(Hz)Lampu Indikator Jenis Beban (lampu) Tunda
waktu(dtk)
KeteranganV1 E1 S1 O1 V2 E2 S2 O2
I
II
50,0
49,7
49,5
48,7
48,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
0
0
2
4
Semua lampu indikatorpadam, dan semualampu jenis bebannyala.
Lampu indikator O1
berkedip
Lampu indikator O1
nyala, lampu jenisbeban O2 padam.
Lampu indikator O1
nyala dan S1 berkedip.
Lampu indikator O1 dan
* Prabha Kundur,Power System Stability and Control,McGraw-Hill,Inc
** John Horak, DavidJ.Finley, Load Shedding for Utility and Industrial Power System Reliability,53rd Annual Georgia Teach Protective Relay Conference Atlanta, Georgia ,May 5-7,1999
50
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
III
IV
48,2
48,0
47,7
47,5
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7
10
S1 nyala, lampu jenisbeban O2 dan S2 padam.
Lampu indikator O1, S1
nyala dan E1 berkedip.
Lampu indikator O1, S1
dan E1 nyala, lampujenis beban O2, S2 danE2 padam.
Lampu indikator O1, S1,
E1 nyala dan V1
berkedip.
Semua lampu indikatornyala, dan semua lampujenis beban padam.
Saat sistem load shedding bekerja dengansetting frekuensi seperti tabel 3.2, makasegera setelah terjadi laju penurunanfrekuensi sampai pada nilai setting dantunda waktu, Programmable LogicController melepas beban operasionalsebesar 0,282 MW, pada frekuensi 49,5Hz, sehingga perubahan frekuensi-nyadapat dihitung sebagai berikut ;
dt
df
SOTGOT
SO
PP
Px
H
f
20
8,0424,3
282,0324,3424,3
275,2.2
50
x
= + 0.667 Hz/dtksetelah programmable logic controllermelepas beban operasional sebesar 0,282MW, ternyata menurut perhitunganfrekuensi sistem dapat kembali naiksebesar 0,667 Hz/dtk, laju kenaikanfrekuensi ini akan mencapai frekuensi
normal 50 Hz, dan pada saat frekuensidalam kondisi 50 Hz, pengaman frekuensisistem akan menahan pada posisi ini.5. Implementasi sistem load shedding
pada panel simulasiUntuk merepresentasikan sistem loadshedding pada panel simulasi dengankendali programmable logic controllerdiperlukan peralatan : Personal Computer(PC), PLC, Regulator Vdc, Relay, Lampu Pijar,Tripleks, Terminal Kabel, Kabel.
Regulator tegangan dcRegulator tegangan dc ini diasumsikansebagai hasil pembacaan dari converterfrekuensi ke tegangan yang dipasangkanpada rel-daya 6.100 Volt.Range pada regulator tegangan dc adalah0 – 10 Volt ini identik dengan frekuensi 45– 55 Hz, cara kerja dari regulator ini dapatditunjukkan seperti pada gambar 3.3 ;
Vout0-10 Volt
R1
E
B
C2N3055
12
37812
C
220/12 Volt
ACR2
R3
Gambar 3.3 Rangkaian regulator tegangan dc
Sumber tegangan AC 220 Volt diturunkantegangannya oleh transformator menjadi
12 Volt, tegangan transformator sekunder12 Volt disearahkan melalui jembatan
52
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
dioda dan difilter dengan capasitor C :4.700 F, bagian positif (+) tegangan DC12 Volt disambungkan ke kaki nomor 1 ICLM7812 sebagai input, IC ini berfungsisebagai regulator tegangan, kaki nomor 2disambungkan ke ground dan kaki nomer 3sebagai output (+) dari IC LM7812, darioutput IC LM7812 disambungkan ke basis(B) melalui tahanan R1 trimpot 5 k yangberfungsi untuk menahan batas teganganatas, R2 potensio 10 k berfungsi sebagai
tegangan input transistor 2N3055, dantahanan R3 trimpot untuk menahan batastegangan bawah, sedangkan emiter (E)dari 2N3055 sebagai output (+), teganganoutput ini bisa diatur rangenya 0 – 10 volt,dengan mengatur R2.Untuk menghitung nilai konversi darifrekuensi menjadi tegangan input moduledan ke nilai internal pada ProgrammableLogic Controller ini dapat dijelaskan sepertigambar 3.4.
Frekuensi (f)(Hz)
55 Maks
45
MaksMaks
Min MinMin
Input Module (Im)(Volt) Internal PLC (Ip)
0 0
10 32.000
50 5 16.000
A B C
Gambar 3.4 Konversi frekuensi ke tegangan input module dan ke internal PLC
Perhitungan konversi dari frekuensimenjadi tegangan input module (Im) dandari tegangan input module ke Internal PLC(Ip) dipakai persamaan interpolasi,persamaan interpolasi tersebut adalahsebagai berikut ;
min
min
FFmaks
FA
=
minImIm
minImIm
mak
Im - Im mi n=
min
minminImIm
FFmak
FAmak
Im = minIm
min
minminImIm
FFmak
FAmak
Batas frekuensi yang dibaca antara 45–55Hz, tegangan input module (Im) 0-10 Volt,maka pada saat frekuensi 50 Hz, teganganinput module (Im) adalah;
Im = minIm
min
minminImIm
FFmak
FAmak
= 0
4555
4550010
= 5 Vdc
Karena pada PLC GE Fanuc seri 90–30 inimempunyai batas internal (Ip) antara 0–32.000, pada tegangan input module (Im)0–10 Vdc, maka pada saat tegangan inputmodule (Im) 5 Vdc, batas Internal PLC (Ip)adalah ;
Ip = min
minImIm
minImImminIp
mak
IpIpmak
= 0
010
050000.32
= 16.000
Dengan konversi besaran-besaran diatasdan menyesuaikan titik-titik penelitiandidapatkan selengkapnya, seperti padatabel 3.4 ;
Tabel 3.4 Konversi frekuensi ke tegangan input module dan ke batas internal pada PLCNo Frekuensi Tegangan Input Batas Internal
53
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
(Hz) Module(Volt) PLC123456789
1011
55,050,049,749,548,748,548,248,047,747,545,0
10,05,04,74,53,73,53,23,02,72,50
32.00016.00015.04014.40011.84011.20010.2409.6008.6408.000
0Grafik Perbandingan frekuensi terhadaptegangan input module dan perbandinganinput module terhadap batas internal pada
Programmable Logic Controller sepertitelihat pada gambar grafik 3.5a dan 3.5b.
frekuensi
45
54
53
52
51
50
49
48
47
46
55
0 987654321 10Im
Gambar 3.5a Grafik perbandingan frekuensiterhadap tegangan input module
Im
0
9
8
7
6
5
4
3
2
1
10
0 28.80025.60022.40019.20016.00012.8009.6006.8003.200 32.000Ip
Gambar 3.5b Grafik perbandingan teganganinput module terhadap batas internal PLC
Panel simulasiSeperti yang telah dijelaskan sebelumnyabahwa sistem load shedding yang dibahasini akan direpresentasikan pada sebuahpanel simulasi seperti terlihat pada gambar3.6, dengan penjelasan sebagai berikut ;Personal Computer, Programmable LogicController dan lampu indikator diasumsikan
berada didalam ruang control room,Regulator tegangan dc diasumsikanberada pada pembangkit dan Beban lampuV2, E2, S2, O2 diasumsikan berada padakilang, kantor besar, rumah sakit,perumahan dan lain-lain.
PC
V1 E1 S1 O1 R
E2
S2
V2
53
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
Gambar 3.6 Panel simulasi load sheddingKeterangan :PC = Personal ComputerPLC = Programmable Logic ControllerRgl = Regulator VdcV1 = Lampu indikator beban VitalE1 = Lampu indikator beban EssentialS1 = Lampu indikator beban SupportO1 = Lampu indikator beban
Operational
V2 = Beban VitalE2 = Beban EssentialS2 = Beban SupportO2 = Beban OperationalR = Relay
B. PemprogramanProgrammable Logic Controller mempunyaidua jenis pemprograman yang harusdilakukan untuk menjalankan sistem LoadShedding dengan kendali PLC, kedua jenisprogram tersebut adalah programkonfigurasi dan program package (programladder).- Pemprograman ladder (program
package)
Setelah selesai mem-programkonfigurasi, selanjutnya memprogramladder (sistem yang dikontrol olehprogrammable logic controller) dalamhal ini adalah load shedding.Untuk membuat ladder diagram sistemload shedding, serta untuk memasukkannilai-nilai batas pengukurannyaselengkapnya seperti gambar 3.7 ;
54
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
%I0001POWER
RANGEINT
L1
L2
IN
QCONST+32000
CONST+14400
%AI0001
%I0001POWER
RANGEINT
L1
L2
IN
Q
BEBAN-SUPORT%Q0006
CONST+32000
CONST+11200
%AI0001
%I0001POWER
RANGEINT
L1
L2
IN
Q
BEBAN-ESSTL%Q0007
CONST+32000
CONST+9600
%AI0001
%I0001POWER
RANGEINT
L1
L2
IN
Q
BEBAN-VITAL%Q0008
CONST+32000
CONST+8000
%AI0001
%I0001POWER %M0101
TMR0.10s
CONST+00002
%R0001
%M0100
%M0100TMR0.10s
CONST+00002
%R0004
%M0101
%I0001POWER
RANGEINT
L1
L2
IN
Q
%M0001
CONST+15040
CONST+14400
%AI0001
%I0001POWER
RANGEINT
L1
L2
IN
Q
%M0002
CONST+11840
CONST+11200
%AI0001
%I0001POWER
RANGEINT
L1
L2
IN
Q
%M0003
CONST+10240
CONST+9600
%AI0001
OFDT0,10s
PVConst+00020
%R100
OFDT0,10s
PVConst+00040
%R104
OFDT0,10s
PVConst+00070
%R108
OFDT0,10s
PVConst+00100
%R112
BEBAN OPRTL%Q0005
%I0001POWER
RANGEINT
L1
L2
IN
Q
%M0004
CONST+8640
CONST+8000
%AI0001
%M0100 %M0001 %I0001POWER
IND-OPRTL%Q0001
OPRTL%Q0005
%M0100 %M0001 %I0001POWER
IND-SUPPORT%Q0002
SUPPORT%Q0006
%M0100 %M0001 %I0001POWER
IND-ESSTL%Q0003
ESSTL%Q0007
%M0100 %M0001 %I0001POWER
IND-VITAL%Q0004
VITAL%Q0008
Gambar 3.7 Ladder diagram sistem load shedding
C. Analisa SimulasiSensor frekuensi yang terhubung dengantranducer disalurkan ke Load SheddingTrip Status kemudian diolah ProgrammableLogic Controller sehingga menghasilkankeputusan status trip, yang kemudiansinyal trip dikirimkan ke triping coil CB.Pada simulasi load shedding dengankendali programmable Logic Controllerdapat dijelaskan ;
Saat sistem kelistrikan kehilangan daya 1(satu) generator sebesar 1 MVA, sesuaidengan perhitungan frekuensi sistem akanturun sebesar 0,367 Hz/dtk, dan frekuensiini akan berhenti sampai setting frekuensiStep I, yaitu pada frekuensi 49,5 Hz atausetelah dikonversikan ke tegangan analoginput menjadi 4,5 volt.Saat tegangan analog input pada simulasiditurunkan dari 5 menjadi 4,8 Volt ini
55
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
identik dengan tegangan 50 – 49,8 Hz,keadaan masih normal lampu semua jenisbeban menyala dan semua lampu indikatortidak menyala, karena semua kontaknormally open (NO), kontak normally close(NC) tidak bekerja.Saat tegangan analog input diturunkanmenjadi 4,7 Volt atau 49,7 Hz, bataspengukuran pada PLC juga turun dari32.000 menjadi 15.040 akibatnya akanmembuat normally close (NC) %M0101membuka, timer akan bekerja dan lampuindikator beban Operational (%Q0001)akan berkedip. Keadaan berkedip ini akanberhenti dan akan menyala tetap, saatbatas pengukuran akan turun menjadi14.400 atau tegangan 4,5 Volt dan iniidentik dengan frekuensi 49,5 Hz, bataspengukuran ini juga adalah batas minimumlampu beban operational menyala setelahtunda waktu 2 detik, artinya bersamaanberhentinya lampu indikator bebanoperasional menjadi menyala, maka lampubeban operational (%Q0005) juga padam.
D. Hasil SimulasiSaat tegangan analog input diturunkanmenjadi 4,7 volt, dimana tegangan 4,7 volt
ini identik dengan frekuensi 49,7 Hz, PLCsecara cepat menyalakan lampu indikatorbeban Operational untuk berkedip, begitupula saat tegangan analog input iniditurunkan lagi menjadi 4,5 volt, PLCsegera setelah tunda waktu 2 detik,langsung merespons dan membuat lampuindikator beban Operational berkedipmenjadi nyala tetap dan sekaligusmemutus lampu beban operational. Hasiluji simulasi selengkapnya seperti padatabel 3.5.Dengan melihat hasil uji coba seperti padatable 3.5 dibawah, dengan demikian idealternatif di dalam sistem load shedding inimempunyai keunggulan dari pelepasanbeban secara manual maupun secarakonvensional adalah sebagai berikut :1. Operasi load shedding tidak tergantung
pada manusia (bekerja secara otomatis)2. Respons status trip lebih cepat
dibandingkan dengan sistem manual3. Lebih efektif untuk sistem yang
berkembang secara cepat.4. Akan menguntungkan untuk pelepasan
beban yang banyak dengan lokasi yangtersebar.
Tabel 3.5 Hasil uji simulasiStep Frekuensi
(Hz)TeganganInput (volt)
Tunda waktu(detik)
Keterangan
I
II
III
IV
49,5
48,5
48,0
47,5
4,7
4,5
3,7
3,5
3,2
3,0
2,7
2,5
2
4
7
10
Lampu indikator beban Operational berkedip
Lampu indikator beban Operational nyala tetap dan lampubeban Operational padam setelah tunda waktu 2 detik
Lampu indikator beban Support berkedip
Lampu indikator beban Support nyala tetap danlampu beban Support padam setelah tunda waktu 4 detik
Lampu indikator beban Essential berkedip
Lampu indikator beban Essential nyala tetap dan lampu bebanEssential padam setelah tunda waktu 7 detik
Lampu indikator beban Vital berkedip
Lampu indikator beban Vital nyala tetap dan lampu beban Vitalpadam setelah tunda waktu 10 detik
1
FORUM TEKNOLOGI Vol. 05 No. 2
IV PENUTUP
A. Kesimpulan1. Dari hasil penelitian dan uji simulasi
load shedding, telah membuktikanbahwa PLC dapat diaplikasikan untukmendesain sistem otomatisasi loadshedding dengan cepat dan akurat,sesuai urutan pelepasan beban yangdikehendaki (VESO).
2. Simulasi load shedding dengan kendaliprogrammable logic controller ini,merupakan alternatif yang sesuaidengan keadaan perusahaanperminyakan “X”, akan tetapi ada
kendala karena transformator-transformator beban, letaknya jauhtersebar dari pusat pembangkit, sertabelum ada pemisahan antara bebanvital dan non vital.
3. Simulasi diperlukan sebelumdiaplikasikan pada suatu sistem, hal inidimaksudkan untuk memberikan suatukajian/analisa, sehingga diharapkanpada pelaksanaan nantinya kegagalanbisa diminimalisir, disamping itu jugadapat dipakai sebagai saranapembelajaran bagi karyawan diperusahaan ”X”.
DAFTAR PUSTAKA
1. Djiteng Marsudi, 1990. Operasi Sistem Tenaga Listrik, Balai Penerbit & Humas ISTN.2. Herman. 1997. Elec 310. Australia. Box Hill Institute of Taff.3. Thomas A. Hughes. 1989. Programmable Controllers. North Carolina. Instrument
Society of America.4. John Horak, David J. Finley, 1999. Load Shedding for Utility and Industrial Power
System Reliability, 53rd Annual Georgia Teach Protective Relay Conference Atlanta,Georgia ,May 5-7. **
5. Prabha Kundur, Power System Stability and Control, McGraw-Hill,Inc.*6. Hand Books. 1996. Programmable Controllers. Charlottesville, Virginia. GE Fanuc
Automation North America Inc.
