Pengaturan Tegangan dan Frekuensi.pdf

PENGATURAN TEGANGAN DAN FREKUENSI

1. PENGATURAN TEGANGAN Penyaluran tenaga listrik menjadi bagian yang penting dalam sistim tenaga listrik karena pada umumnya lokasi pembangkit jauh dari lokasi beban (konsumen). Bila saluran semakin panjang, tegangan sistem harus dipertahankan dalam batasannya. Di dalam Aturan Jaringan (Grid Code) sistem interkoneksi Jawa-Bali tercantum salah satunya tentang batasan tegangan normal sistem. Tegangan normal atau tegangan nominal harus dipertahankan dalam batasan sebagai berikut: Tegangan Nominal

Kondisi Normal

500 kV

+5%, -5%

150 kV

+5%, -10%

70 kV

+5%, -10%

20 kV

+5%, -10%

 Adapun tujuan pengaturan pengaturan tegangan sistem tenaga tenaga listrik antara lain : ▪

Tegangan merupakan salah satu kualitas sistem tenaga listrik.

▪

Ekskursi tegangan dapat mempengaruhi unjuk kerja peralatan listrik atau bahkan dapat merusak peralatan tersebut.

▪

Ekskursi tegangan dalam waktu yang lama dapat memperbesar kemungkinan terjadinya voltage collapse. collapse.

Secara keseluruhan sistem, ada beberapa hal yang dapat dilakukan dalam pengaturan tegangan, yaitu :

Tap C hang hang er  Transformator 1.1 Pengaturan Tap  Transformator Pengaturan tap changer   transformator dapat dilakukan kapan pun saat diperlukan tapi harus dengan memperhatikan sisi sekunder transformator. Setiap perubahan tegangan pada sisi sekunder transformator, maka akan mempengaruhi kualitas tegangan di sub sistem 150 kV. Ini sering terjadi

karena jarak antar GI 150 kV yang berjauhan, terutama di wilayah RJTD dan RJTB.

Pengaturan Tap Transformator 

1.2 Pengaturan Kompensator : Reaktor dan Kapasitor •

Reaktor Shunt Pemasangan reaktor shunt bertujuan untuk mengkompensir pengaruh kapasitansi

penghantar,

khususnya

untuk

membatasi

kenaikan

tegangan pada ujung transmisi atau pada beban rendah dan pada saat switching . Pada umumnya digunakan pada SUTET dengan panjang lebih dari 200 km atau pada SUTET yang pendek dengan sumber yang lemah. Reaktor shunt dipasang pada ujung transmisi pada rel atau pada sisi tersier transformator seperti terlihat pada gambar berikut:

Pemasangan Reaktor Shunt •

Kapasitor Shunt Pemasangan kapasitor shunt bertujuan untuk memasok daya reaktif dan memperbaiki tegangan lokal . Dapat dipasang pada sisi distribusi

maupun sisi transmisi. Pada sisi distribusi digunakan untuk koreksi  power

factor   dan

perbaikan

tegangan

penyulang,

umumnya

dioperasikan secara otomatis (time clock, voltage dan current sensing ). Dan pada sisi transmisi digunakan untuk kompensasi rugi-rugi transmisi dan untuk perbaikan tegangan . Kapasitor shunt dapat dipasang secara manual maupun otomatis. Pemasangan kapasitor shunt disisi distribusi dan transmisi dapat dilihat pada Gambar 2.2. (a) dan (b) sebagai berikut:

Pemasangan Kapasitor Shunt •

Static VAr Compensator  (SVC) SVC terdiri dari kapasitor atau reaktor yang di-switch secara elektronik. Teknologi yang terdapat didalamnya duantaranya Thyristor Controlled Reaktor   (TCR) dan Fixed Capasitor   (FC), serta TCR dengan Thyristor Switched Capasitor (TSC).

•

Kompensator Serempak Berupa motor serempak yang berputar tanpa beban mekanis. Kompensator serempak dapat menghasilkan atau menyerap daya reaktif tergantung pada nilai eksitasi dan memberikan fleksibilitas operasi. Pada umumnya dipasang di rel sisi penerima dari saluran tegangan tinggi yang panjang. Pemasangan kompensator serempak dapat dilihat pada Gambar di bawah.

Pemasangan Kapasitor Serempak dan Penunjukan Kurva Daya Reaktif Vs Tegangan

1.3 Pengaturan Daya Reaktif Generator Pengaturan daya reaktif unit pembangkit adalah dengan menerapkan pola menyerap atau menghasilkan daya reaktif, yaitu dengan pengaturan pola eksitasi pembangkit. Daya reaktif tidak mengalir jauh sehingga harus dipasok didaerah setempat (lokal). Daya reaktif juga harus memenuhi hukum kirchoff  yaitu daya reaktif total ke satu rel (simpul) harus sama dengan nol. Daya reaktif dan nilai tegangan saling terkait erat. Peningkatan konsumsi daya reaktif yang besar dapat menurunkan tegangan rel selain itu peningkatan pembangkitan daya reaktif juga menaikkan tegangan rel. Mutu tegangan dinyatakan baik jika sesuai dengan Grid Code (+5% hingga -5% untuk sistem 500 kV dan +5% dan -10% untuk sistem 150 kV dan 70 kV). Nilai tegangan operasi diluar batas yang diijinkan pada rentang waktu yang lama dapat mempengaruhi unjuk kerja peralatan atau bahkan dapat merusak peralatan. Generator serempak dapat memasok atau menyerap daya reaktif tergantung kondisi eksitasi dari generator yang diatur oleh AVR. Pada kondisi over excited, generator memasok daya reaktif dan pada kondisi under excited, generator menyerap daya reaktif. Kemampuan generator untuk memasok atau menyerap daya reaktif dibatasi oleh arus medan, arus jangkar dan daerah pemanasan generator (kurva kapabilitas). Tiga hal yang membatasi kemampuan daya reaktif generator serempak : •

batas arus jangkar,

•

batas arus medan,

•

batas daerah pemanasan generator.

2. PENGATURAN FREKUENSI

Frekuensi adalah salah satu besaran listrik yang merupakan gelombang sinusoidal dari tegangan atau arus listrik dalam satu detik dan diukur dengan besaran Hertz. Frekuensi merupakan salah satu tolok ukur kualitas tenaga listrik. Dalam kondisi normal, frekuensi menunjukkan keseimbangan sesaat antara pembangkitan dan beban (load and demand). 2.1 Maksud Dan Tujuan Salah satu parameter mutu pada sistem tenaga listrik yang sangat penting untuk dijaga kestabilannya adalah frekuensi. Pasokan energi dengan frekuensi yang berkualitas baik merupakan kebutuhan konsumen. Pengendalian frekuensi tidak semata untuk memuaskan pelanggan, tindakan ini juga bertujuan untuk menjaga kestabilan sistem yang sangat tergantung dari peran pembangkit. Keuntungan-keuntungan berikut dapat diperoleh dengan adanya pengendalian frekuensi sistem yang baik : 1. Kestabilan frekuensi

dapat mempermudah pengontrolan generator dan

governor, khususnya untuk pembangkit termal dengan kapasitas besar. Kestabilan pada pengaturan kecepatan dapat mempermudah operasi boiler dan turbin, menurunkan tekanan termal dan vibrasi sudu-sudu rotor. Intensitas tekanan disebabkan oleh uap yang masuk ke sudu-sudu rotor turbin tidak tersebar merata. Intensitas terdiri dari frekuensi dasar dari satu putaran yang dianggap satu siklus dan menambah harmonik yang lebih besar. Sudu-sudu rotor menerima uap sebanding dengan frekuensi dasar dan harmonik yang lebih besar perputarannya. 2. Frekuensi yang stabil bermanfaat untuk mesin-mesin yang bekerja secara otomatis. 3. Kestabilan dan kecepatan putar motor-motor listrik dapat meningkatkan kualitas produksi, khususnya dalam bidang tekstil dan industri kertas yang menggunakan motor-motor berkecepatan tinggi. 4. Kestabilan frekuensi juga dibutuhkan di rumah yang menggunakan jam listrik.

Penanganan ketika tejadi keadaan dimana frekuensi < 50 Hz dapat dilakukan dengan cara: •

menambahkan jumlah total energi yang di suplai ke sistem melalui cara menambah unit pembangkit yang bekerja.

•

Memanfaatkan

fasilitas

LFC

(load

Frequency

Control)/AGC

yang

mengendalikan putaran generator sesuai dengan fluktuasi beban. Ketika beban besar makan AGC akan memberikan bahan bakar lebih banyak agar unit pembangkit dapat membangkitkan energi sesuai yang dibutuhkab oleh beban •

 Apabila unit pembangkit sudah beroperasi maksimal, maka dengan terpaksa harus dilakukan pengurangan beban melalui manual load shedding (pembuangan beban) ataupun melaui relai UFR yang bekerja ketika frekuensi sistem berada dibawah nilai settingnya.

Sebaliknya penanganan ketika tejadi keadaan dimana frekuensi > 50 Hz dapat dilakukan dengan menaikkan daya aktif pembangkit dengan berdasar pada merit order agar keekonomian tercapai. 2.2 Strategi Pengaturan Frekuensi Pengaturan frekuensi secara umum ada dua yaitu : 1.

Pengaturan daya aktif ( sisi generator)

Frekuensi pada sistem tenaga listrik dapat diatur dengan melakukan pengaturan daya aktif yang dihasilkan generator. Pengaturan daya aktif ini erat kaitannya dengan Torsi mekanik yang dikendalikan oleh governor. Terdapat 3 cara pengaturan frekuensi yaitu pengaturan primer, sekunder (otomatis dan manual) dan manual dispatch. 2.

Pengurangan beban

Sistem dapat mengalami kekurangan pasokan daya secara tiba-tiba atau

telah

diprediksi sebelumnya. Kekurangan daya secara tiba-tiba terjadi apabila kehilangan pasokan daya yang relative besar (unit pembangkit besar trip) sehingga kebutuhan konsumen lebih besar dari pada kemampuan pambangkitan saat itu, maka untuk

mengembalikan frekuensi system pada kondisi normal perlu dilakukan pelepasan beban. Pelepasan beban dapat dilakukan manual atau otomatis dengan mengunakan relay under frequency (UFR).