kontrol dan proteksi pembangkit listrik tenaga

OKTOBER 2011
KONTROL DAN PROTEKSI PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA MIKROHIDRO
By Dja’far Sodiq
KLASIFIKASI
PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA AIR
A. KAPASITAS
MICRO-HYDRO
MINI-HYDRO
SMALL-HYDRO
MEDIUM-HYDRO
LARGE-HYDRO
SD 100 KW
100 KW – 1 MW
1 MW – 10 MW
10 MW – 100 MW
> 100 MW
B. TIPE
RUN OFF RIVER
DAM (BENDUNGAN)
C. TINGGI JATUHAN
LOW HEAD
MEDIUM HEAD
HIGH HEAD
MODE OPERASI
SKALA
PEMBANGKIT
MODE
OPERASI
1. SKALA KECIL
(MIKRO)
STAND
ALONE/ISOLATED
OPERATION
(MANDIRI)
INTERKONEKSI
2. SKALA MINI
DAN BESAR
STAND
ALONE/ISOLATED
OPERATION
(MANDIRI)
INTERKONEKSI
SYARAT PEMBANGLIT LISTRIK MIKRO HIDRO YANG BAIK
1. Sistem pembangkitnya sederhana
a. Spare part/onderdil gampang didapat
b. Bisa dibuat/direkayasa oleh bengkel setempat, perawatan mudah, harga relatif
murah)
2. Listrik yg dihasilkan layak digunakan
a. Tegangan konstan (220 V)/(380V
b. Frekuensi konstan (50Hz)
c. Harmonisa gelombang kecil
3. Keandalan yang baik
a. Tidak mudah rusak (perawatannya mudah)
b. Gangguan jarang terjadi
c. Tahan lama
4. Tidak mengenal daerah teritorial
a. Bisa dipasang didaerah terpencil maupun perkotaan asal ada potensi tenaga air
b. Di daerah yang sudah terjangkau listrik PLN maupun yang belum
5. Kapasitas Daya dan Harga
a. Kapasitas daya terbangkit cukup besar
b. Harga daya terbangkit (Rp/kW) cukup murah
PERSYARATAN OUTPUT TENAGA
LISTRIK PADA JARINGAN DAN
DISTRIBUSI
•
•
PERMEN ESDM No. 3 tahun 2007 tentang
Aturan Jaringan Sistem Tenaga Listrik
JAMALI
PERMEN ESDM No. 4 tahun 2009 tentang
Aturan Distribusi Tenaga Listrik
1. Tegangan
Dalam peraturan disebutkan bahwa
tegangan pada distrubisi tenaga
listrik dibatasi pada fluktusai max
+5% dan minimal -10%
2. Frekuensi
Frekuensi nominal 50 Hz dibatasi
dalam rentang 49.5 -50.5 Hz
3. Batads Total Harmonic Distortion 5%
KONTROL PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
MODE : STAND ALONE OPERATION /OPERASI
ISOLATED (MANDIRI)
FUNGSI :
1. Agar tegangan yang tetap konstan pada berbagai
kondisi dan perubahan beban
- untuk menyelamatkan peralatan sumber
tegangan dan beban pada sisi konsumen
- kenyamanan pengguna energi listrik
2. Membentuk frekuensi yang tetap konstan pada
berbagai kondisi dan perubahan beban
- untuk menyelamatkan peralatan mekanik pada
sisi pembangkit
- untuk menyelamatkan peralatan dari perubahan
gerak pada sisi konsumen
- untuk menyelamatkan peralatan dari over load
pada saat kecepatan rendah
3.Menjaga agar tidak ada kecepatan lebih pada saat
beban lepas
- untuk menyelamatkan peralatan mekanik pada
sisi pembangkit
KONSEP PENGATURAN TEGANGAN
Tegangan Generator (E) = C. n. F (Volt)
C = Konstanta
n = Kecepatan turbin (konstan)
F = (fluksi generator)
AVR
G
PMG
Jenis kontrol untuk Flugsi magnit agar tegangan
generator sinkron konstan
1. Jenis kontrol yang bisa
membuat tegangan keluaran
generator sinkron tetap
konstan adalah AVR
(Automatic Voltage Regulator)
Catatan :
AVR ini hanya ada paga
generator sinkron
KONSEP PENGATURAN FREKUENSI
DAYA AIR
DAYA LISTRIK
= r. g.H.Q
= V3.V.I. Cosf
(Watt)
(Watt)
• Selama daya air dan daya output turbin sama maka putaran
turbin/frekuensi tegangan generator akan tetap terjaga
Untuk menjaga frekuensi tetap sama maka dilakukan pengaturan/kontrol sbb:
Daya air
Turbin
Beban Konsumen
Daya output Turbin
Dayanoutput Genrator/Daya output listrik
MODEL KONTROL BEBAN PEMBANGKIT LISTRIK SKALA
KECIL (MICRO) STAND ALONE OPERATION
(OPERASI ISOLATED)
Jenis kontrol beban pada PLTMH
1.
2.
kontrol beban yang bisa membuat frekuensi generator
sinkron tetap konstan adalah :
a. ELC (Electronic Load Controller)/DLC (Digital load
Controller) pada generator sinkron
b. Pada generator Asinkron disebut IGC
Flow kontrol (pengaturan debit masukan air ke turbin)
Catatan :
ELC ini adalah jenis kontrol beban output generator
dengan metoda :
1. caca gelombang
2. zero cross switch pulse
Daya (P)
Beban Ballast
Daya input Turbin
Beban konsumen
Waktu (t)
DAYA INPUT TURBIN = BEBAN BALLAST+BEBAN KONSUMEN
Pt = P balast + P konsumen
Daya keluaran
Daya masukan
Konverterdaya
Pengukuran
Beban
Pengukuran
Pengendali
Acuan
Konverter daya pada PLTMH menggunakan : Thyristor, triac, transistor
Beban merupakan beban komplement atau disebut Ballast
Pengendali/Kontrol bisa menggunakan sisten Kontrol analog atau Digital
KONSEP FLOW KONTROL LISTRIK
SKALA KECIL (MICRO) STAND
ALONE OPERATION (OPERASI
ISOLATED)
Katub
GOVERNOR
Set point/Acuan
Beban
Konsumen
Turbin
Generator
APLIKASI DAN PRODUKSI PERKEMBANGAN KONTROL PLTMH/PLTM DI INDONESIA
TAHUN
SISTEM
KONTROL
Kontrol
beban (daya)
output
generator
Kontrol daya
input turbin
(Kontrol debit
air)
Kontrol daya
output turbin
No.
JENIS KONTROL
OBJEK YANG
DIKONTROL
1990
v
1
IGC (Induction Genertor
Controller) analog kontroller
Generator induksi
2
ELC (Electronic Load
Controller) analog controller
Generator
synchron
3
Digital Load controller
4
Flow control (kontrol katub air)
5
Kontrol brake system
mekanik+elektrik sistem
kontrol kontinue (hasil
penelitian)
1997
2003
2007
v
v
v
v
S/D SEKARANG
KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN ANTARA MODEL
PENGGUNAAN KONTROL FREKUENSI PADA PLTMH
Kontrol Beban (Ballast Load) ELC/IGC
Kontrol Aliran (fow control)/ Governor
Keuntungan dan kerugian :
Keuntungan dan kerudgian :
1. Respon cepat cocok untuk daya kecil
(terbatas < 250 kW)
2. Murah
3. Pemasangan mudah
4. Perawatan mudah
5. Sederhana/simpel
6. Gelombang tegangan mempunyai
distorsi harmonik yang besar
7. Ada gangguan suara menderu pada
beban audio
8. Flow air kontinyu sehingga tidak
dapat dilakukan penghematan
penggunaan energi air
9. Bisa digunakan untuk MODE
interkoneksi ataupun stand alone
operation
1. Respon lambat cocok untuk daya besar
2. Jauh lebih mahal dari kontrol beban
(ELC/IGC)
3. Pemasangan komplek
4. Perawatan membutuhkan tenaga
meknaik dan elektrik
5. Komplek
6. Tidak berdampak terhadap gelombang
tegangan
7. Tidak berdampak pada gangguan audio
karena gelombang tegangan sempurna
8. Energi air bisa dihemat sesuai dengan
kebutuhan daya pada konsumen
9. Lebih cocok untuk MODE interkoneksi
PRPTEKSI/PENGAMAN PADA
PLTMH
PENGAMAN
SIPIL
- Longsor/geoteknik
- Benda2 asing yang
masuk ke turbin
- Pergeseran Pondasi
Pipa pesat
- lumpur
PENGAMAN
LISTRIK
-
Petir
Over load
Hubung singkat
Tegangan lebih
dan kurang
- Frekuensi lebih
dan kurang
PENGAMAN
MEKANIK
- Pelumasan bearing
- Belt/Transmisi
mekanik
- Kelembaban
- Binatang