Mata Pelajaran 5 PENGENALAN MODE KONTROL DAN POLA OPERASI PLTU Simple Inspiring Performing Phenomenal 1 TUJUAN PEMBELAJARAN : Setelah mengikuti pembelajaran pengenalan mode control dan pola operasi PLTU ini peserta mampu memahami dan menjelaskan mode-mode control dan pola operasi unit PLTU, prinsip dan kapan penggunaannya di pengoperasian unit PLTU dengan benar sesuai standar pengoperasian yang berlaku. DURASI : 4 JP PENYUSUN : 1. M. Ikhfan Simple Inspiring Performing Phenomenal 2 DAFTAR ISI Mata Pelajaran 5.............................................................................................................................1 PENGENALAN MODE KONTROL DAN KENDALI OPERASI PLTU .......................................................1 TUJUAN PEMBELAJARAN : ...............................................................................................................2 DAFTAR ISI .......................................................................................................................................3 DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................................4 PEGENALAN MODE KONTROL DAN KENDALI OPERASI PLTU ..........................................................5 1. 2. Mode Kontrol Operasi PLTU ................................................................................................5 1.1 Mode Coordinated Control .........................................................................................5 1.2 Mode Boiler Follow Control.........................................................................................7 1.3 Mode Turbine Follow Control......................................................................................8 1.4 Mode Load Rejection / Fast Cut Back ( FCB ).............................................................10 1.5 Mode Load Runback ..................................................................................................10 Mode Kendali Operasi PLTU ..............................................................................................10 2.1 Operasi Beban Dasar. ................................................................................................12 2.2 Operasi Beban Puncak. ..............................................................................................12 2.3 Operasi Pengendali Frekuensi. ..................................................................................12 2.4 Operasi Dengan Governor Free. ................................................................................13 2.5 Operasi dengan Load Limit. .......................................................................................13 2.6 Operasi dengan Sliding Pressure. ..............................................................................13 Simple Inspiring Performing Phenomenal 3 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Skema mode coordinated control. ................................................................................6 Gambar 2. Skema mode boiler follow control. ...............................................................................7 Gambar 3. Skema mode turbine follow control. ............................................................................9 Gambar 4. Contoh kurva beban harian .........................................................................................11 Simple Inspiring Performing Phenomenal 4 PEGENALAN MODE KONTROL DAN KENDALI OPERASI PLTU Pada kondisi operasinya setiap unit PLTU dijalankan oleh sistem kontrol yang disebut unit master control. Kontrol ini berfungsi untuk mengatur permintaan daya unit (load demand). Load demand merupakan input dari turbine demand dan boiler demand. Unit master control pada PLTU terdiri dari lima jenis mode control yang akan diuraikan sebagai berikut. 1. Mode Kontrol Operasi PLTU 1.1 Mode Coordinated Control Mode ini dapat dipilih oleh operator saat boiler load control dan turbine master control pada mode auto. Sinyal unit load demand berasal dari unit load setter (ALR) yang nilainya bisa diinput oleh operator, disesuaikan dengan frekuensi system. Pada kondisi operasi sinyal unit load demand diumpankan secara simultan pada boiler load control dan turbine master control untuk mencapai beban MW yang diinginkan dengan proses perpindahan yang halus (smooth). Sinyal boiler load control mendapatkan input dari sinyal unit master control dan sinyal modifikasi tekanan main steam, selanjutnya mengatur laju pembakaran ( firing rate ) untuk mendapatkan tekanan main steam, flow main steam, temperatur main steam yang diinginkan. Sedangkan turbine master control akan mengatur bukaan turbine control valve untuk mendapatkan beban MW yang diinginkan. Selanjutnya Skema mode coordinated control dapat dilihat pada Gambar 1. Dari grafik pada Gambar 17 tersebut dapat dilihat karakteristik mode coordinated control. Pada saat terjadi kenaikan permintaan beban MW, maka tekanan main steam akan drop dan cepat direspon oleh boiler load control untuk menstabilkan tekanan main steam ke kondisi set point. Bersamaan dengan itu turbine master control akan mengatur bukaan turbine control valve untuk menstabilkan beban MW output ke set point beban MW yang diinginkan. Jadi boiler load control dan turbine master control bekerja secara bersama untuk merespon secara cepat perubahan permintaan beban MW dan menstabilkan tekanan main steam serta beban MW output. Simple Inspiring Performing Phenomenal 5 Gambar 1. Skema mode coordinated control. Simple Inspiring Performing Phenomenal 6 1.2 Mode Boiler Follow Control Mode ini dapat dipilih secara automatis saat boiler load control pada mode auto dan turbine master control pada mode manual dan atau mode track. Saat beban MW diatur oleh turbine master control pada mode manual / track , melalui electro hydraulic control (EHC) untuk mengatur bukaan turbine control valve pada nilai tertentu sesuai sinyal beban MW aktual, maka boiler load control pada mode auto akan mengatur dan menjaga tekanan main steam untuk memproduksi flow main steam yang diperlukan. Skema mode boiler follow control dapat dilihat pada Gambar 2. Gambar 2. Skema mode boiler follow control. Simple Inspiring Performing Phenomenal 7 Dari grafik pada Gambar 2 dapat dilihat karakteristik mode boiler follow control. Pada saat terjadi kenaikan permintaan beban MW maka tekanan main steam akan drop dan boiler load control merespon secara cepat untuk mengembalikan tekanan main steam ke kondisi set point. Namun karena turbine master control pada mode manual mengatur bukaan turbine control valve hanya berdasarkan beban aktual MW, maka tekanan main steam akan hunting dan tidak stabil. mode ini memiliki karakteristik respon yang cepat terhadap perubahan beban MW namun perlu waktu lama untuk mencapai kondisi stabil pada set point. 1.3 Mode Turbine Follow Control Mode ini dapat dipilih secara automatis saat boiler load control pada mode manual dan atau mode track, serta turbine master control pada mode auto. Pada mode ini laju pembakaran diatur oleh boiler load control secara manual. Oleh karena itu tekanan header main steam diatur oleh turbine master control melalui EHC secara auto, yang mengatur bukaan turbine control valve untuk mendapatkan tekanan main steam yang diinginkan. Selanjutnya beban aktual MW ditentukan berdasarkan flow main steam yang tersedia pada tekanan main steam yang diinginkan. Skema moda turbine follow control dapat dilihat pada Gambar 3 Simple Inspiring Performing Phenomenal 8 Gambar 3. Skema mode turbine follow control. Dari grafik pada Gambar 3 dapat dilihat karakteristik mode turbine follow control. Pada saat permintaan beban MW naik, maka boiler load control akan menaikkan laju pembakaran. Akibatnya tekanan main steam akan meningkat, dan dikembalikan menuju set point oleh turbine master control yang memerintahkan penambahan bukaan turbine control valve. Mode ini memiliki karakteristik respon yang lambat namun paling stabil dibandingkan mode lainnya. Simple Inspiring Performing Phenomenal 9 1.4 Mode Load Rejection / Fast Cut Back ( FCB ) Pada saat terjadi gangguan pada jaringan sistem transmisi, beban MW sistem hilang secara tiba-tiba dan terjadi pelepasan beban ( load rejection ). Bersamaan dengan itu sinyal FCB langsung diinisiasi pada unit master control. Selanjutnya unit master control memberikan input kepada boiler load control dan turbine master control untuk mengurangi beban boiler dan turbin ke minimum load sesuai dengan kondisi nilai setting FCB yang ditentukan. Pada mode ini boiler load control dan turbine master control berubah pada mode track secara automatis. 1.5 Mode Load Runback Pada saat peralatan system 6 kV (FDF, IDF, PAF, Coal Pulverizer, CWP) mengalami gangguan atau trip, sinyal load runback diinisiasi pada boiler load control. Selanjutnya boiler load control mengurangi boiler load sesuai pada set point load minimum yang telah disetting pada software. Kemudian sinyal load runback ini dikirim ke unit master control. Pada mode ini boiler load control berubah ke mode track, dan unit master control memilih mode turbine follow control untuk mengatur tekanan main steam. 2. Pola Operasi PLTU Mode kendali pengoperasian unit PLTU umumnya disesuaikan dengan karakteristik maupun kondisi unit yang bersangkutan. Dalam keadaan interkoneksi dengan system jaringan, beban pada jaringan merupakan demand sedang unit - unit pembangkit berfungsi sebagai suply. Untuk mencapai kondisi stabil, maka harus senantiasa ada keseimbangan antara suply dengan demand. Besaran yang dipakai untuk menyatakan kesimbangan ini adalah frekuensi. Sistem dengan harga sama normalnya adalah 50 Hz. Bila frekuensi sistem turun hingga rendah dari 50 Hz, berarti demand lebih besar dari suply. Sebaliknya bila frekuensi sistem lebih tinggi dari 50 Hz, berarti demand lebih kecil dari suply. Dalam suatu sistem jaringan listrik, demand senantiasa berubah dari waktu ke waktu. Dalam rangka untuk senantiasa mencapai keseimbangan, maka unit-unit pembangkit harus selalu siap mengikuti perubahan tersebut setaip saat. Disinilah letaknya peran dari system kendali operasi pada unit pembakit. Simple Inspiring Performing Phenomenal 10 Gambar 4. Contoh kurva beban harian Dari contoh pada gambar diatas terlihat bahwa luas daerah dibawah kurva dibagi menjadi beberapa segmen antara lain segmen beban dasar (base load) dan segmen beban puncak (pick load). Segmen beban dasar boleh dikata hampir tidak mengalami perubahan sepanjang periode. Sedangkan segmen bahan puncak dari waktu kewaktu mengalami perubahan yang cukup. Simple Inspiring Performing Phenomenal 11 2.1 Operasi Beban Dasar. Sesuai dengan pola keutuhan sisi demand, ada unit-unit pembangkit tertentu yang diberi tugas memikul beban dasar. Berdasarkan pertimbangan ekonomis, maka unit pembangkit yang dipilih untuk tugas ini umumnya unit pembangkit yang biaya produksinya rendah. Selain itu, sensitivitas unit terhadapa perubahan frekuensi juga rendah. Dengan kata lain, unit ini hampir tidak terpengaruh oleh perubahan frekuensi sistem sehingga boleh dikata unit ini tetap beroperasi pada beban yang konstan meskipun frekuensi sistem berubahubah. 2.2 Operasi Beban Puncak. Pada segmen beban puncak, suply harus senantiasa mengikuti perubahan demand setiap saat. Karena itu, unit yang difokuskan untuk melayani segmen beban puncak agak berbeda dengan unit yang difokuskan untuk beroperasi guna memenuhi beban dasar. Manakala demand berubah, maka sesuai terjadi ketidak seimbangan antara suply dengan demand yang mengakibatkan perubahan frekuensi sistem. Untuk mencapai keseimbangan kembali. Suply harus segera berubah dan menyesuaikan dengan kondisi demand yang baru. Tugas penyesuaian ini dilaksanakan oleh unit yang difokuskan untuk melayani segmen beban puncak. Dengan demikian maka unit yang difokuskan untuk melayani beban puncak harus memiliki sensitivitas yang cukup perubahan frekuensi sistem sebatas harga tertentu, maka unit ini mulai bereaksi untuk mengembalikan frekuensi sistem ke kondisi normal. Karena itu, beban unit yang beroperasi untuk melayani beban puncak senantiasa bervariasi dalam skala terbatas dari waktu kewaktu. 2.3 Operasi Pengendali Frekuensi. Dewasa ini, tuntutan akan mutu listrik dari sisi demand demikian tinggi. Salah satu parameter yang dipakai sebagai acuan untuk menentukan mutu listrik adalah frekuensi. Seuai dengan kompleksitas kebutuhan listrik, sisi demand menghendaki agar frekuensi tetap konstan (flat) setiap saat tanpa ada perubahan. Tuntutan yang demikian menyebabkan sisi suply harus menyediakan unit pembangkit khusus untuk mengendalikan frekuensi agar tetap konstan setiap saat. Unit pembangkit yang difokuskan untuk ini disebut Unit Pengendali Frekuensi. Unit pengedali frekuensi memiliki sensitivitas sangat tinggi sehingga akan segera bereaksi manakala ada tendensi perubahan frekuensi sistem sekecil apapun juga. Jadi beban unit pengendali frekuensi senantiasa bervariasi bahkan mungkin dari detik ke detik. Simple Inspiring Performing Phenomenal 12 2.4 Operasi Dengan Governor Free. Prinsip dari mode operasi free governor adalah dengan membiarkan kendali pembebanan unit sepenuhnya kepada sistem governor guna mengikuti perubahan frekeunsi sistem. Dalam kondisi ini, bila frekuensi sistem naik, maka governor akan menurunkan beban unit dan sebaliknya manakala frekuensi sistem turun, maka governor akan menaikkan beban unit. Presentase kenaikkan atau penurunan beban dalam mengantisipasi perubahan frekuensi tergantung pada karakteristik governor atau yang lebih populer dengan istilah droop dari unit yang bersangkutan. Untuk dapat beroperasi dalam mode free governor, maka tekanan minyak “pembatas beban/load limit”, harus dibuat maksimum. 2.5 Operasi dengan Load Limit. Mode operasi load lomit prinsipnya adalah tidak membiarkan kendali pembebanan unit sepenuhnya kepada sistem governor. Dengan kata lain, governor akan melaksanakan sebagian tugas kendali pembebanan sementara sebagian lagi dilaksanakan oleh load limit. Mode operasi ini umumnya hanya diterapkan pada unit pembangkit yang mengalami derated. Dalam mode load limit, beban maksimum unit dibatasi oleh tekanan minyak load limit. Selama masih berada dibawah limit ini, kendali pembebanan uniti sepenuhnya dilakukan oleh governor dalam arti beban unit dapat naik atau turun mengikuti kondisi frekuensi sistem. Lewat dari limit, governor tidak lagi dapat menaikkan beban unit meskipun frekuensi sistem masih rendah. Hal ini disebabkan karena lewat dari limit, maka signal dari governor akan diblokir dan diambil alih oleh signal load limit. 2.6 Operasi dengan Sliding Pressure. Umumnya, variasi beban unit diperoleh melalui perubahan aliran uap (steam flow) ke Turbin yang diatur oleh katup governor, ini berarti bahwa perbedaan antara kondisi beban rendah dan beban tinggi hanya terletak pada aliran uap sementara tekanan dan temperature ketel ketika beroperasi pada beban tinggi sama dengan ketika beroperasi pada beban rendah. Cara ini ternyata mengandung banyak kerugian terutama ketika beroperasi pada beban parsial dimana antara lain terjadi kerugian throtling. Untuk mengurangi kerugian, ada cara lain yang dapat dilakukan yaitu dengan metode sliding pressure. Dalam cara ini, variasi pembebanan dilakukan melalui variasi tekanan ketel. Jadi manakala kebutuhan beban sisi demand rendah, maka beban unit diturunkan dengan cara menurunkan tekanan uap dalam boiler. Ketika kebutuhan baban meningkat, beban unit dinaikkan dengan menaikkan ketel, Dengan demikian, ketika Simple Inspiring Performing Phenomenal 13 beroperasi pada beban rendah, karena tekanan ketel yang diturunkan, maka kerugian throtling juga akan berkurang. Selain itu, karena ketika beroperasi pada beban rendah, tekanan ketel juga rendah, berarti stress pada ketel juga berkurang. Kerja dari pompa air pengisi ketel juga menjadi lebih ringan. Karena itu, metode operasi sliding pressure menjanjikan lebih banyak keuntungan. Simple Inspiring Performing Phenomenal 14
