Filosofi Operasi Sistem Tenaga Listrik [PDF]

Citation preview

I.



FILOSOFI OPERASI SISTEM TENAGA LISTRIK Sistem tenaga listrik dewasa ini merupakan kebutuhan tenaga listrik yang bukan saja monopoli daerah perkotaan, tetapi sudah merambah ke desa-desa terpencil. Untuk melayani daerah perkotaan dan pedesaan perlu di tingkatkan pula pembangunan jaringan distribusi sehingga terjadi pemerataan pemakaian energi listrik. Mengingat pentingnya energi listrik bagi kehidupan masyarakat dan bagi pembangunan nasional, maka suatu sistem tenaga listrik harus bisa melayani pelanggan secara baik, dalam arti sistem tenaga listrik tersebut aman dan andal. Aman berarti bahwa sistem tenaga listrik tidak membahayakan manusia dan lingkungannya. Handal berarti sistem tenaga listrik dapat melayani pelanggan secara memuaskan misalnya dalam segi kontinuitas dan kualitas. Hal ini akan terwujud apabila proses perencanaan, pelaksanaan pembangunan, pengoperasian dan pemeliharaan suatu sistem tenaga listrik senantiasa mengikuti ketentuan standar teknik yang berlaku. Untuk keperluan penyediaan tenaga listrik bagi para pelanggan, diperlukan berbagai peralatan listrik. Berbagai peralatan listrik ini dihubungkan satu sama lain mempunyai inter relasi dan secara keseluruhan membentuk suatu sistem tenaga listrik. Operasi sistem tenaga listrik sendiri adalah sekumpulan pusat listrik dan gardu induk (pusat beban) yang satu sama lain dihubungkan oleh jaringan transmisi sehingga merupakan satu kesatuan interkoneksi. Biaya operasi dari sistem tenaga listrik pada umumnya merupakan bagian biaya yang terbesar dari biaya operasi suatu perusahaan listrik. Secara garis besar biaya operasi dari suatu sistem tenaga listrik terdiri dari: a. Biaya pembelian tenaga listrik b. Biaya pegawai c. Biaya bahan bakar dan material operasi (biaya terbesar, kira-kira 60 % dari biaya keseluruhan) d. Biaya operasi lainnya (pemeliharaan, asuransi, penysusutan, dll) Mengingat hal tersebut di atas maka biaya opersai sistem tenaga listrik perlu dikelola dengan pemikiran manajemen operasi yang baik terutama karena melibatkan biaya operasi yang terbesar dan menyangkut citra PLN kepada masyarakat. Manajemen



operasi sistem tenaga listrik haruslah memikirkan bagaimana menyediakan tenaga listrik yang seekonomis mungkin dengan tetap memperhatikan hal-hal sebagai berikut: a. Perkiraan beban (load forecast) b. Syarat-syarat pemeliharaan peralatan c. Keandalan yang diinginkan d. Alokasi beban dan produksi pembangkit yang ekonomis Pemeliharaan Sebenarnya pemeliharaan bukanlah suatu pekerjaan yang luar biasa, asal dikelola secara baik dan tepat serta mengikuti petunjuk yang sesuai, peralatan akan menampilkan keandalan yang tinggi dan dengan biaya yang wajar. Oleh karena itu masalah pemeliharaan ini perlu mendapat perhatian yang sewajarnya. Menurut pengertiannya pemeliharaan tersebut adalah suatu, usaha/kegiatan terpadu yang dilakukan terhadap instalasi



dan



sarana



pendukungnya



untuk



mencegah



kerusakan



atau



mengembalikan/memulihkan instalasi dan sarana kepada keadaan yang normal/keadaan yang layak. Sesuai dengan pengertian di atas keadaan yang ingin dicapai itu antara lain adalah agar instalasi dan sarana tersebut : a. Mempunyai umur (masa guna) yang panjang. b. Selalu menampilkan unjuk kerja seperti keandalan, daya mampu dan efisiensi yang optimal. c. Tetap dalam keadaan baik dan selalu dalam keadaan siap pakai. d. Teratur, rapi dan memberikan suasana yang menyenagkan. e. Dapat mengembalikan modal/biaya yang sudah dikeluarkan dalam jangka waktu yang tepat dan memberikan keuntungan. f. Aman terhadap petugas dan lingkungan. Peralatan dalam sistem perlu dipelihara secara periodik sesuai dengan buku petunjuk pemeliharaan yang dikeluarkan oleh pabrik peralatan yang bersangkutan. Namun di lain pihak pemeliharaan peralatan yang menyebabkan peralatan tersebut menjadi tidak siap operasi dalam sistem perlu dikoordinir agar penyediaan daya dalam sistem selalu memenuhi kebutuhan beban + rugi-rugi. Sementara itu cadangan daya harus cukup tinggi hal ini untuk menjamin tersedianya daya pembangkit yang cukup tinggi dalam sistem. Cadangan daya ini merupakan ukuran keandalan.



Manajemen Operasi sistem tenaga listrik Operasi sistem tenaga listrik menyangkut berbagai aspek yang luas, khususnya karena menyangkut biaya yang tidak sedikit serta menyangkut penyediaan tenaga listrik bagi masyarakat sehingga menyangkut hajat hidup orang banyak. Oleh karena itu, operasi sistem tenaga listrik memerlukan menajemen yang baik diantaranya : 1. Rencana Operasi Rencana operasi adalah suatu rencana bagaimana suatu sistem tenaga listrik akan dioperasikan untuk kurun waktu tertentu. Tergantung kepada masalah yang harus dipersiapkan, maka ada beberapa macam rencana operasi, yaitu: a. Rencana Tahunan Masalah-masalah yang penyelesaiannya memerlukan waktu kira-kira satu tahun dicakup dalam rencana ini, misalnya rencana pemeliharaan unit pembangkit yang memerlukan persiapan pada satu tahun sebelumnya karena pengadaan suku cadang unit pembangkit tersebut memerlukan waktu satu tahun. Rencana operasi tahunan juga meliputi perencanaan alokasi energi yang akan diproduksi dalam satu tahun dalam setiap pusat listrik. Alokasi energi yang akan diproduksi pusat listrik termis berarti pula alokasi biaya bahan bakar yang merupakan biaya terbesar dalam perusahaan listrik pada umumnya demikian pula halnya pada Perusahaan Umum Listrik Negara (PLN). b. Rencana Triwulan Rencana operasi triwulan merupakan peninjauan kembali rencana operasi tahunan dengan jangkauan waktu tiga bulan kedepan. Hal-hal yang direncanakan dalam rencana operasi tahunan ternyata setelah waktu berjalan tidak cocok dengan kenyataan tidak perlu dikoreksi dalam rencana operasi triwulan. Misalnya unit pembangkit baru yang diperkirakan dapat beroperasi dalam triwulan kedua dari rencana tahunan ternyata menjelang triwulan kedua diperkirakan belum dapat beroperasi dalam triwulan kedua. Maka sehubungan dengan hal ini perlu dilakukan koreksi-koreksi terhadap rencana operasi tahunan dalam menyusun rencana opersi triwulan kedua. c. Rencana Bulanan



Selain merupakan koreksi terhadap rencana triwulan untuk jangkauan waktu satu bulan kedepan, rencana operasi bulanan mulai mengandung rencana yang menyangkut langkah-langkah operasional dalam sistem, sedangkan rencana operasi dalam tahun dan triwulan lebih banyak mengandung hal-hal yang bersifat manajerial. Hal-hal yang bersifat operasional yang dicakup dalam rencana operasi bulanan adalah : 1) Peninjauan atas jam kerja unit-unit pembangkitan yang bersifat peaking units terutama dalam kaitannya dengan rencana pemeliharaan. Hal ini diperlukan untuk membuat jadwal operasi unit-unit pembangkit yang bersangkutan. 2) Alokasi produksi pembangkit listrik termis dalam kaitannya dengan pemesanan bahan bakar kepada perusahaan bahan bakar. d. Rencana Mingguan Dalam rencana operasi mingguan tidak ada lagi hal-hal yang bersifat manajerial karena masalah-masalah manajerial diselesaikan dalam jangka seminggu. Rencana operasi mingguan mengandung rencana mengenai langkahlangkah operasional yang akan dilakukan dalam jangka waktu satu minggu yang akan datang dengan memperhatikan pengarahan yang tercakup dalam rencana bulanan dan mempertimbangkan perkiraan atas hal-hal yang bersifat tidak menentu, seperti jumlah air yang akan diterima PLTA (pada musim hujan) serta beban untuk 168 jam (satu minggu) yang akan datang. Rencana operasi mingguan berisi jadwal operasi serta pembebanan unit-unit pembangkit untuk 168 jam yang akan datang atas dasar pertimbangan ekonomis (pembebanan yang optimum) dengan memperhatikan berbagai kendala operasional seperti beban minimum dan maksimum dari unit pembangkit serta masalah aliran daya dan tegangan dalam jaringan. e. Rencana harian Rencana operasi harian merupakan koreksi dari rencana operasi mingguan untuk disesuaikan dengan kondisi yang lebih baik dalam sistem tenaga listrik. Rencana operasi harian merupakan pedoman pelaksanaan Operasi Real Time.



II.



KENDALA PADA OPERASI SISTEM TENAGA LISTRIK 1. Kendala Operasi pada PLTU Kendala operasi yang terdapat pada PLTU adalah : a. Starting time (waktu yang diperlukan untuk men-start) yang relatif lama, dapat mencapai 6-8 jam apabila start dilakukan dalam keadaan dingin. b. Perubahan daya per satuan waktu (MW per menit) terbatas, kira-kira 5% per menit. Perubahan beban pada unit PLTU akan memaksa governor untuk melakukan penambahan atau pengurangan uap yang dialirkan ke turbin uap yang diikuti dengan penambahan atau pengurangan aliran air ketel, gahan bakar, dan udara. Hal ini menunjukkan bahwa pengaturan unit PLTU menyangkut suatu sistem perubahan beban dan untuk proses start dan stop. Keperluan operasional yang perlu diperhatikan untuk setiap unit PLTU adalah : a. Beban maksimum Dalam keadaan yang sempurna beban maksimum dari unit PLTU adalah yang sesuai dengan yang tercantum dalam buku spesifikasi teknis unit pembangkit. Dalam spesifikasi teknis tersebut umumnya disebutkan berapa beban maksimum untuk pembebanan yang kontinyu dan berapa beban maksimum untuk waktu tertentu, misalnya berbeban 110% selama dua jam. Apabila ada bagian unit yang tidak sempurna keadaannya misalnya pemanas udara sehingga udara yang masuk ke ruang bakar terlalu rendah suhunya, maka beban maksimum terpaksa diturunkan misalnya menjadi 90% tergantung kepada hasil pengukuran berbagai parameter. b. Beban minimum Beban-beban minimum dari unit PLTU berkisar sekitar 25%. Pembatasan ini biasanya berhubungan dengan masalah kontrol karena pada beban rendah banyak yang tidak linier sehingga menyulitkan kerja alat-alat kontrol. Misalnya hubungan antara suhu gas pembakaran dengan bahan bakar pada beban rendah, nyala api menjadi kurang stabil dan mudah padam. Ada PLTU campuran (dual fuel firing) bahan bakar minyak dan batubara, dimana jika



bebannya kurang dari 25% tidak dapat beroperasi dengan menggunakan batubara melainkan hanya dapat beroperasi dengan menggunakan bahan bakar minyak, hal ini berkaitan dengan teknik pembakaran dalam ruang bakar ketel uap. c. Kecepatan perubahan beban Kecepatan perubahan beban yang mampu dilakukan oleh unit PLTU bergantung pula pada posisi beban permulaan dan berkaitan dengan sistem bahan bakar dan sistem pengisian air ketel. 2. Kendala Operasi Pada PLTD PLTD yang terpelihara dengan baik praktis tidak memiliki kendala operasi. Dapat di-start dan di-stop dengan cepat tanpa banyak menambah keausan dan biaya bahan bakarnya lebih hemat daripada PLTG, namun masih lebih mahal jika dibandingkan dengan PLTU. Masalahnya adalah hingga kini belum ada unit PLTD dengan kapasitas terpasang melebihi 30 MW, bahkan yang memiliki kapasitas terpasang di atas 15 MW pun hanya beberapa yang telah dibuat. Secara operasional, kendala operasi pada PLTD adalah : a. Beban Maksimum Beban maksimum dari unit PLTD seringkali tidak bisa mencapai nilai yang tertulis dalam spesifikasi pabrik karena terdapat bagian-bagian dari mesin diesel yang tidak bekerja dengan sempurna. Misalnya pada beban 90% suhu gas buang sudah mencapai suhu maksimum yang diperbolehkan sehingga beban tidak boleh dinaikkan kembali. Suhu gas buang yang tinggi ini dapat disebabkan karena pengabut kurang baik kerjanya atau karena turbo charger sudah kotor sehingga tekanan udara yang masuk ke silinder kurang tinggi. Hal ini juga dapat disebabkan karena inter cooler (pendingin udara) kotor sehingga udara yang masuk ke silinder terlalu tinggi suhunya. Beban maksimum PLTD tidak dapat mencapai 100% juga dapat disebabkan karena suhu air pendingin terlalu tinggi. b. Beban Minimum Tidak ada hal yang membatasi beban minimum pada unit PLTD, hanya saja apabila unit PLTD sering dibebani rendah, misalnya kurang dari 50%, maka



mesin diesel menjadi lekas kotor karena akibat dari pembakaran yang kurang sempurna dari mesin diesel pada beban rendah. Seperti halnya dengan unitunit pembangkit pada umumnya, unit PLTD tidak baik untuk dibebani rendah mengingat efisiensinya yang menjadi rendah. c. Kecepatan Perubahan Beban Unit PLTD umumnya dapat diubah bebannya dari 0% menjadi 100% dalam waktu kurang dari 10 menit. Karena kemampuannya yang cepat dalam mengikuti perubahan beban, unit PLTD digunakan untuk turut mengatur frekuensi sistem hanya saja kemampuan dayanya relatif kecil dibandingkan dengan unit-unit pembangkit lainnya. 3. Kendala Operasi pada PLTP Secara teknis, PLTP sama dengan PLTU hanya ketel uapnya ada di dalam perut bumi. Karena perubahan beban akan menyangkut perubahan penyediaan uap dari perut bumi, maka PLTP praktis hanya dapat ikut mengambil beban dasar dalam sistem. Dalam arti harus berbeban konstan. Mengenai masalah beban minimum dan beban maksimum pada PLTP, kendala-kendalanya yang menyangkut turbin uap adalah sama seperti pada PLTU, seperti masalah variabel dan pemuaian.



III.



PENJADWALAN EKONOMIS PEMBANGKIT THERMAL.



Pembangkit listrik tenaga termal adalah pembangkit listrik yang mengubah energi panas menjadi energi listrik, dengan memanfaatkan energi dari pembakaran dari suatu zat. Zat tersebut menghasilkan energi dalam bentuk aliran tekanan untuk menggerakan turbin generator hingga menghasilkan energi listrik.Pusat Listrik Termal adalah pusat pembangkitan tenaga listrik yang melibatkan proses panas (thermal) dalam pembangkitan tenaga listriknya, umumnya tipe pembangkitan ini membutuhkan bahan bakar yang berasal dari bahan bakar fosil. Pusat listrik tipe ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa jenis, yaitu : 1. Pusat Listrik Tenaga Uap – Batubara / Coal Fired Power Plant (PLTU – Batubara / CFPP), 2. Pusat Listrik Tenaga Diesel / Diesel Engine Power Plant (PLTD / DEPP), 3. Pusat Listrik Tenaga Gas / Gas Turbine Power Plant (PTLG / GTPP), 4. Pusat Listrik Tenaga Mesin Gas / Gas Engine Power Plant (PLTMG / GEPP), 5. Pusat Listrik Tenaga Gas Uap / Combined Cycle Power Plant (PLTGU / CCPP), 6. Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi / Geothermal Power Plant (PLTPB / GPP), dan 7. Pusat Listrik Tenaga Gasifikasi Batu Bara / Coal Gasification Power Plant (PLTGB / CGPP). Selain Pusat Pembangkitan Listrik Termal, masih ada juga pusat pembangkitan lainnya, yaitu Pusat Pembangkitan Listrik Non-Termal, dimana dalam proses pembangkitan tenaga listrik, menggunakan sumber energi lain (alternatif) selain bahan bakar fosil, sehingga tidak melibatkan proses panas (thermal) didalamnya. Adapun pusat listrik yang termasuk dalam jenis ini antara lain : 1. Pusat Listrik Tenaga Air / Hydro Power Plant (PLTA / HPP), 2. Pusat Listrik Tenaga Surya / Solar Cell Power Plant (PLTS / SCPP), dan 3. Pusat Listrik Tenaga Angin (Bayu) / Wind Turbine Power Plant (PLTB / WTPP). Dalam mengoperasikan pembangkit tenaga listrik diperlukan pengopersian sistem penyaluran energi listrik yang memenuhi beban secara kontinyu. Beban tenaga listrik disuplai oleh pembangkit dimana secara geografis secara umum berada jauh dari pusat beban melalui sistem interkoneksi saluran transmisi jaringan tenaga listrik.Beban sistem tenaga listrik selalu berubah pada setiap waktu, sesuai dengan kebutuhannya. Karena itu suplai pembangkit juga akan menyesuaikan berdasarkan kebutuhan beban tersebut. Suplai energy yang diberikan adalah pembangkit perlu dijadwalkan (scheduling)dengan baik sehingga hanya pembangkit dengan pembangkitan ekonomis saja yang dioperasikan.Biaya operasi pembangkitan yang paling besar adalah biaya bahan bakar.Keluaran dari masing-masing unit pembangkit perlu dijadwalkan secara ekonomis untuk mendapatkan biaya bahan bakar yang minimum. Dari unit pembangkit yang hidup tersebut kemudian ditentukan pembebanan ekonomis pada masing-masing unit disebut dengan economic dispatch. Berdasarkan waktu penjadwalan pada unit pembangkit dibagi menjadi 3 (tiga) penjadwalan yaitu: penjadwalan jangka panjang antara



1-2 (satu sampai dua) tahun, jangka menengah 1(satu) bulan sampai 1(satu) tahun dan jangka pendek 1(satu) hari Faktor yang mempengaruhi pengiriman daya yang optimal yaitu operasi generator yang efisien, biaya bahan bakar serta rugi-rugi saluran transmisi. Stasiun pada unit pembangkit yang jauh dari pusat beban akan menyebabkan rugi daya transmisi yang besar, sehingga pembangkit menjadi sangat tidak ekonomis. karena rugi-rugi transmisi merupakan kehilangan daya yang harus ditanggung oleh unit pembangkit. Terdapat dua klasifikasi metode yang digunakan untuk menyelesaikan persoalan penjadwalan ekonomis yaitu: metode Deterministic adalah pendekatan matematika teknik seperti algoritma Djistra,algoritma Floyd-Warshall, dan algoritma BellmanFord.Metode Undeterministi cadalah metode dengan pendekatan stokastik probabilistic seperti Genetic Algorithm (GA) [3],optimasi seperti Ant ColonyOptimization(ACO)[4].



A. Analisis Beban Sistem Beban sistem tenaga listrik merupakan pemakaian tenaga listrik dari pelanggan listrik. Besar kecil beban,sertaperubahan yang terjadi tergantung pada kebutuhan para pelanggan akan tenaga listrik. Dalam pengopersian sistem tenaga listrik selalu diusahakan agar daya dibangkitakan sama dengan beban sistem ditambah dengan rugi-rugi saluran. Untuk dapat membuat perkiraan beban yang baik memerlukan beban sistem tenaga listrik yang sudah terjadi dimasa lalu untuk dianalisis.Dalam pengoperasian sistem tenaga listrik ada tiga perkiraan bebanyang perlu diperhatikan yaitu [1].1.Perkiraan Beban Jangka PanjangPerkiraan beban jangka panjang adalah perkiraan beban untuk waktu diatas satu tahun.2.Perkiraan Beban Jangka MenengahPerkiraan beban jangka menengah adalah perkiraan beban untuk jangka waktu dari satu bulan sampai satu tahun.3.Perkiraan Beban Jangka PendekPerkiraan Beban Jangka Pendek dalah perkiraan beban untuk jangka waktu beberapa jam sampai satu minggu. B. Analisis Aliran DayaAnalisis aliran daya adalah suatu analisis yang dilakukan untuk untuk menghitung tegangan, arus, daya dan faktor daya atau daya reaktif yang terdapat pada berbagai titik dalam suatu jaringan listrik pada keadaan operasi normal.Hal penting yang dapat diperoleh dari analisis aliran daya adalah besar dan sudut fasategangan setiap bus, daya aktif dan daya reaktif yang mengalir dalam setiap saluran.Berdasarkan arus kirchoff maka besaran-besaran impedansi diubah menjadi besaran admitansi [5].Hubungan antara besaran tegangan bus dan arus bus dinyatakan dalam persamaan (1). C. penjadwalan unit pembangkit, tergantung pada pembangkit dan karakteristik kurva beban.Pembangkit tenaga listrik mempunyai batas pembebanan yang dibatasi oleh kapasitas ekonomis minimum dan kapasitas ekonomis maksimum dan juga keterbatasan kerja komponen-komponen mesin, sehingga dalam pembebanan pembangkit termal harus diperhatikan karakteristik efisiensi dan karakteristik kenaikan panas tiap unit pembangkit termal.Gambar 1 menunjukan karakteristik rating pembebanan suatu unit pembangkit termal diambil pada daerah karakteristik heat ratehampir datar, dimana heat rateberharga minimum dan efisiensi optimum yang berkisar antara 80-90%.Daerah pembebanan ini telah memberikan efisiensi yang cukup



tinggi dengan heat rate yang rendah sehingga ditinjau dari segi ekonomisnya menguntungkan.Batasan dalam penjadwalan pembangkit digunakan dalam pengambilan keputusan untuk menentukan pilihan kombinasi on/off pembangkit yang akan dijadwalkan.Beberapa kendala diperlukan agar pilihan kombinasi pembangkit yang akan dijadwalkan dapat menjaga sistem selalu berada pada kondisi normal dan ekonomis dalam pengopersiannnya. Kendala tersebut adalah: 1.Batasan keseimbangan dayaPada kesetimbangan daya (equality constrains)yaitu total daya yang dibangkitkan oleh pembangkit yang ada harus sam dengan beban pada sistem. Persamaan (equality constrains)



2.Batasan daya minimum dan maksimum pembangkit.Ouput setiap unit pembangkit mempunyai batas minimum dan maksimum yang harus dipenuhi (inequality constrains).



Metode Solusi dan Operasi Ekonomis Sistem Tenaga ListrikMetode konvensional yang umumnya untuk menyelesaiakan operasi ekonomis adalah menggunakan metode Lagrange.Dalam sistem tenaga listrik, penyelesaian operasi ekonomis adalah menentukan daya pembangkit dari masing-masing unit pembangkit atau generator untuk mensuplai kebutuhan beban dengan biaya yang paling optimum dan tetap memperhatikan batas-batas daya yang dibangkitkan oleh masing-masing generator.Konfigurasi sistem yang terdiri dari n pembangkit yang dihubungkan dengan busbar untuk melayani beban listrik P D (Pload)



menunjukkan input untuk masing-masing unit pembangkit sebagai Fi(F1,F2,F3.....Fn) mewakili biaya dasar (cost rate)unit pembangkit. Output masing-masing unit pembangkit, Pi(P1,P2,P3.....Pn) adalah daya listrik yangdibangkit oleh unit pembangkit termal. Batasan pada operasi sistem adalah jumlah daya ouputpaembangkit (P i) harus sama dengan kebutuhan beban (PD).



Kondisi operasi ekonomis diperoleh dengan cara menetapkan semua turunan parsial pertama dari persamaan (10) terhadap variable lambda (λ) sama terhadap dengan nol. Untukn turunan parsial persamaan (17) terhadap Pidiperoleh n fungsi turunan,



Rugi-rugi Saluran Transmisi. Untuk memperoleh persamaan rugi-rugi saluran transmisi pada unit pembangkitan, kita asumsikan sebuah sistem yang terdiri dari 2 pembangkit dan dua beban yang terhubung oleh suatu saluran transmisi yang diwakil oleh matriks impedansi bus. Hasil ini diperoleh dengan dua langkah yaitu: 1.Dengan mencari impedansi bus sistem. 2.Transformasikan arus generator ke dalam keluaran daya pembangkitan yang menghubungkan persamaan rugi-rugi untuk sistem dengan beberapa unit pembangkit. Pernyataan untuk rugi-rugi tenaga yang real dari jaringan untuk penjadwalan ekonomis adalah:



Terminologi B ini disebut koefisien rugi-rugi atau koefsien B , yang selalu simetris. Unit koefisien rugi-rugi dalam megawatt, dalam kasus LP juga dalam megawatt.



IV.



UNIT COMMITMENT



A. Unit Commitment Unit commitment (UC) merupakan penjadwalan waktu penyalaan dan penghubungan unit pembangkit pada suatu sistem tenaga listrik yang direncanakan dalam waktu yang bervariasi dari beberapa jam hingga beberapa hari, dengan tujuan utama untuk memenuhi permintaan beban. Secara umum, penjadwalan UC ditentukan untuk beberapa hari ke depan. Permintaan beban per jam untuk permasalahan UC merupakan hasil peramalan beban yang tepat. Kriteria optimisasi untuk menentukan penjadwalan UC adalah biaya pembangkitan yang perlu diminimalkan selama periode perencanaan namun tetap memenuhi semua kendala sistem yang timbul dari batas kemampuan fisik unit pembangkit. Sebuah unit pembangkit memiliki berbagai batasan seperti ramp-rate, minimum up-down time, batas generasi maksimum dan minimum.



Pada penjadwalan unit commitment terdapat banyak faktor yang perlu diperhitungkan, yaitu: 1. Batasan dan biaya operasi tiap unit pembangkit 2. Batasan ramp-rate 3. Batasan dan biaya penyalaan dan pemadaman Secara teoritis, fungsi objektif dari unit commitment adalah jumlah seluruh biaya bahan bakar, termasuk biaya penyalaan dan pemadaman dari unit-unit pembangkit yang menyuplai beban pada rentang waktu tertentu.



H



N



F H =∑ ∑ [ Fnh ( Pnh ) +STC nh ( 1−U n ( h−1 ) ) ] U nh+ ¿ DC nh(¿U (h−1) ) ¿ ¿ −0



h=1 n=1



n



(1) Untuk F nh ( Pnh ) dirumuskan



F nh ( Pnh )=an ( Pnh )2+b n ( P nh) +C n(2) Untuk STC nh dirumuskan HSC n jika MDT n ≤T off n ≤ MDT n+CSH n (3)



CSC n jika T off n > MDT n +CSH n(4)



Untuk batasan-batasan lain adalah :



Ramp-Rate Pn ( h−1 ) −Pn (h)≤ DR n Pn ( h−1 ) −Pn (h)≤ DR n



(5)



Rentang daya pembangkitan



U nh P n (max ) ≥ Pnh ≥ U nh P n (min )(6)



Waktu nyala minimal T on n ≥ MUT n (7)



Waktu padam minimal T off n ≥ MDT n (8)



Cadangan Berputar N



∑ (Pn (max )−Pnh )≥ Rh i=1



Keterangan :



FH



= biaya total pembangkitan pada H jam



N



= jumlah unit pembangkit yang tersedia



H



= jumlah periode jam penjadwalan



n



= indeks unit (n=1, 2, ....., N)



h



= indeks jam (h=1, 2, ....., H)



F nh ( Pnh )



= fungsi biaya bahan bakar unit n pada jam h



STCnh



= biaya penyalaan unit n pada jam h



HSC n



= biaya penyalaan panas unit n pada jam h



CSC n



= biaya penyalaandingin unitn pada jam h



U nh



=variabel kontrol status nyala/mati unitpembangkit n pada jam h



(9)



DC nh



= biaya pemadaman unit n pada jam h



an, bn, Cn



= koefisien fungsi biaya unit n



Pnh



=daya terbangkit unit pembangkit n pada jam h



Pnh(max )



= daya output maksimal untuk unit pembangkit n pada jamh



DRn



= Batas bawah ramp-rate



URn



= Batas atas ramp-rate



Rh



= cadangan berputar pada jam h



T on /T off



= rentang waktu selama unit n menyala atau padam



MUT n



= waktu nyala minimal unit n



MDT n



= waktu padam minimal unit n



Pn (max ) / Pn (min ) = daya output maksimal / minimal unit. PENGAPLIKASIAN PSOP ADA UNIT COMMITMENT Pada tulisan ini digunakan dua jenis PSO. PSO pertama adalah PSO standar yang digunakan untuk menyelesaikan masalah economic dispatch. Yang kedua adalah BPSO untuk menyelesaikan masalah UC. BPSO adalah modifikasi dari PSO standar. Perbedaan PSO dengan BPSO adalah, BPSO dugunakan untuk menyelesikanmasalah biner. Pada bagian ini hanya akan dijelaskan metode BPSO. Berikut adalah pengaplikasiannya dalam menyelesaikan masalah. A Inisialisasi Parameter Beberapa parameter harus ditentkan dahulu sebelum menjalankan BPSO. Diantaranya adalah jumlah partikel, jumlah iterasi, social constant dan cognitive constant. B Inisialisasi posisi dan kecepatan partikel Langkah berikutnya adalah menginisialisasi posisi dan kecepatan dari partikel. Misalkan inisialisasi populasi x sebagai posisi partikel, dimana x melambangkan kondisi dari pembangkit. Nilai dari x sama dengan 1 jika pembangkit dalam kondisi ON dan bernilai 0 jika dalam kondisi OFF. C Evaluasi Fitness Function



Untuk tiap partikel dimana objektif function nya pada persamaan. Hukuman akan diberikan pada partikel yang melanggar batas-bata yang telah ditentukan. Partikel yang melanggar tidak akan dipilih sebagaikandidat solusi. D Penentuan Posisi Terbaik Pbest dan Gbest Pemilihan Fitness function bertujuan untuk menemukan posisi terbaik pada Pbest dan Gbest. Posisi terbaik pada Pbest merupakan posisi terbaik yang didapat partikel tersebut berdasarkan pengalamannya sendiri. Sedangkan posisi terbaik pada Gbest ditemukan berdasarkan posisi terbaik dari seluruh partikel berdasarkan fungsi fitness. Untuk menemukan Gbest tiap partikel mengevaluasi posisinya sendiri dan posisi partikel lainnya. E Update Kecepatan dan Posisi Partik Update of the particle Posisi partikel diupdate berdasarkan pada konsep kecepatan. Proses update ini dimaksudkan untuk mencapai nilai optimal dari fitness function. Pembaharuan posisi diawali dengan menetukan kecepatan partikel menggunakan rumus berikut



𝑣𝑖(𝑡)=𝑤𝑣𝑖 (𝑡−1)+𝑐1𝑟1 (𝑃𝑏𝑒𝑠𝑡𝑖−𝑥𝑖(𝑡−1))+𝑐2𝑟2 (𝐺𝑏𝑒𝑠𝑡−𝑥𝑖(𝑡−1)) (10) Inertia weightw berfungsi untuk menentukan bagaimana kecepatan sebelumnya mempengaruhi kecepatan arus. Inertia weightberfungsi juga untuk mempercepat konvergensi. Pada awalnya inertia weight memiliki nilai besar, kemudian secara bertahap menjadi kecil. Rumusnya dapat di lihat berikut:



𝑤(𝑡)=𝑤𝑚𝑎𝑥−(𝑤𝑚𝑎𝑥−𝑤𝑚𝑖𝑛𝑚𝑎𝑥.𝑖𝑡𝑒𝑟)×𝑡



(11)



Untuk mengubah kecepatan dari bilangan real menjadi bilangan biner digunakan rumus sigmoid berikut. 𝑆(𝑣𝑖(𝑡)) = (1+𝒆−𝑣𝑖(𝑡))−1(12)𝑥𝑖(𝑡) = {0𝑜𝑡ℎ𝑒𝑟𝑤𝑖𝑠𝑒1 𝑗𝑖𝑘𝑎 𝑟𝑎𝑛𝑑 (1.0) 0 , maka   w> 0  frekeunsi naik. dari persamaan di atas terlihat bahwa besarnya frekeunsi tergantung dari besarnya selisih antara kopel generator dengan kopel yg membebani generator, sehingga untuk mengatur frekeunsi dalam sistem tenaga listrik dapat diatur dari dua sisi yaitu sisi generator maupun sisi beban



Cara pengaturan frekeunsi 1. Pengaturan daya aktif ( sisi generator) 2. Load shedding (sisi beban) 3. Pengalihan daya pada saluran PENGATURAN PEMAKAIAN TENAGA LISTRIK Pengaturan pemakaian energi listrik pada dasarnya adalah suatu kegiatan masyarakat pelanggan listrik untuk mengubah perilaku agar menggunakan tenaga listrik secara efisien, baik besaran maupun waktunya, sehingga dapat memberikan manfaat bagi pelanggan itu sendiri, perusahaan listrik, maupun masyarakat pengguna tenaga listrik pada umumnya. a. Manfaat pengaturan pemakaian energi listrik bagi perusahaan listrik adalah i. Dapat mengurangi biaya bahan bakar, biaya operasi dan biaya pemeliharaan. ii.



Dapat menunda pembangunan pembangkit listrik dan jaringan listrik dalam rangka memenuhi pertumbuhan permintaan tenaga listrik.



iii. Dapat tetap menjaga ketersediaan pasokan tenaga listrik, karena kapasitas yang mampu melayani permintaan tenaga listrik dapat dihemat. b. Manfaat pengaturan pemakaian energi listrik bagi pengguna tenaga listrik adalah : i.



Dapat menghindari pemadaman bergilir yang dikarenakan ketidakmampuan pusat listrik untuk mensuplai tenaga listrik sesuai permintaan. Hal ini terjadi pada saat permintaan tenaga listrik secara bersamaan pada waktu tertentu yang sering disebut sebagai waktu beban puncak.



ii.



Dapat menghemat sumber daya alam, dimana bahan bakar yang diproduksi dari alam dan tidak dapat diperbaharui dapat dihemat.



iii.



Dapat memberikan kesempatan penyediaan tenaga listrik bagi masyarakat yang belum menikmati tenaga listrik. Sebab dengan pengurangan pemakaian tenaga listrik, berarti ada sisa kapasitas tersedia yang dapat disalurkan ke masyarakat yang belum menikmati tenaga listrik.



VI.



DASAR DAN OUTOMATIC GENERATION CONTROL



Under frekuensi. Dari pembahasan sebelumnya,''pegangan''untuk deteksi relay keluar-kondisi-langkah adalah laju perubahan impedansi dilihat oleh relai jarak. Deteksi dapat dicapai dengan dua unit jarak, satu set untuk jangkauan yang lebih lama dan pada dasarnya sekitarnya unit set dengan jangkauan lebih pendek. Dengan kombinasi ini, kesalahan yang termasuk dalam zona operasi akan mengoperasikan kedua unit secara bersamaan. Namun, ayunan yang terjadi di dalam zona operasi mereka pertama akan mengoperasikan unit luar atau lebih dijangkau menetapkan dan, seperti yang berlangsung, kemudian mengoperasikan unit-batin atau lebih pendek ditetapkan jangkauan. Logika diatur agar output akan terjadi hanya untuk operasi berurutan dari dua unit jarak. Idealnya, keluar dari kondisi-langkah ditunjukkan ketika perbedaan waktu antara operasi dua unit jarak 'adalah sekitar 60 m detik atau lebih, dengan unit jarak khas setting sekitar 20% -30% terpisah.Dua jenis yang paling umum diterapkan Aplikasi lingkaran konsentris umumnya berlaku untuk garis pendek hingga sekitar 100 mi, dan di mana lingkaran luar 21os dapat diatur sedemikian rupa sehingga tidak beroperasi pada fasor impedansi beban maksimum. Pada garis panjang dan berat dimuat, jenis pesta mabukmabukan umumnya akan diperlukan untuk n baris perlindungan serta deteksi ayunan, untuk memberikan jangkauan terjauh untuk baris dengan dibatasi tersandung untuk beban.



GAMBAR 14.6 unit jarak Khas digunakan untuk keluar dari langkah deteksi. (A) konsentris tipe lingkaran. (B) kedua -pesta mabuk-mabukan tipe. Penerapan out-of relay-langkah yang kompleks, tergantung pada faktor-faktor sistem, praktek operasi, dan filosofi perlindungan individu. Akibatnya, ada sedikit keseragaman antara utilitas. Namun, tujuan dasar yang sama. 1. Hindari tersandung untuk setiap gangguan yang sistem tersebut dapat pulih. Dengan demikian, operasi relay seharusnya tidak terjadi untuk semua ayunan stabil. Studi Stabilitas dapat memberikan impedansi minimum yang relay akan melihat untuk operasi yang stabil, sehingga relay fasa jarak dapat diatur untuk menghindari operasi pada nilai-nilai impedansi. 2. Untuk operasi sistem tidak stabil, itu adalah wajib untuk memisahkan sistem, seperti bahwa setelah ia pergi keluar dari langkah yang tidak bisa sembuh tanpa pemisahan. Pemisahan ini sebaiknya dilakukan pada titik di mana (a) keseimbangan generasi-load akan memungkinkan bagian-bagian untuk melanjutkan layanan untuk sementara waktu dan (b) di lokasi yang nyaman di mana bagian dapat disinkronisasi dan menghubungkan kembali. Biasanya, tujuan ini akan



berada dalam konflik sampai batas yang bervariasi tergantung pada kondisi sistem operasi pada saat gangguan. Akibatnya, kompromi yang cukup dan pertimbangan diperlukan; tidak ada jawaban yang mudah. Di masa lalu, praktek umum adalah untuk menerapkan keluar dari langkah blok dalam sistem transmisi. Tujuannya adalah untuk menjaga sistem yang utuh untuk menghindari penundaan yang lama mungkin setelah gangguan sistem di hubungkan kembali berbagai lini yang mungkin telah membuka. Dalam prakteknya, diragukan bahwa sirkuit banyak baris akan terlibat dan perjalanan selama gangguan sistem. Dengan demikian, tren tampaknya ke arah yang lebih out-of-langkah pemblokiran otomatis penutupan setelah baris relay beroperasi, sebagai menutup hanya menambahkan ‘’shock’’ lebih untuk suatu sistem yang sudah terganggu. Keluar dan tersandung-langkah ini belum digunakan secara luas selama bertahun-tahun, namun jauh lebih mendapat perhatian, khususnya dengan unit generator yang sangat besar menghubungkan jaringan EHV dan Uhv. Reaktansi Yang generator yang lebih tinggi dan konstanta inersia lebih rendah telah mengurangi waktu kliring kritis. Dengan demikian, batasbatas stabilitas cenderung lebih kritis dan awal pemisahan lebih penting, sebaiknya sistem menjadi tidak stabil. Di sisi lain, membuka pemutus sirkuit ketika dua bagian dari sistem dasarnya 180ᵒ selain dapat mengakibatkan kerusakan pemutus. Hal ini karena tegangan tinggi-kembali di kontak pemutus ketika menyela dekat 180ᵒ antara VS dan VR. Sebuah standar ANSI menetapkan bahwa di luar dari fase switching pemutus harus dapat mengganggu 25% arus pengenal mengganggu arus dengan tegangan pemulihan 3.53 pu tegangan garis-kenetral. Berbagai skema tersandung luar dari-langkah ini tersedia untuk mendeteksi keluar-kondisi langkah sebagai fasor impedansi bergerak ke daerah operasi, seperti pada Gambar n menunjukkan 14,6, tapi untuk menghambat pemutus tersandung sampai fasor impedansi berayun luar dari-langkah berlalu keluar dari unit 21os luar. Pada saat itu, sudut VR dan VS kurang dari 180ᵒ, menurun sudut yang lebih baik untuk gangguan pemutus. Informasi khusus dan tambahan pada aplikasi dan rincian skema yang tersedia untuk jalur dan generator indikasi keluar dari langkah dan perlindungan harus diperoleh dari berbagai produsen.



FREKUENSI relaying untuk PENGHEMATAN pelepasan beban-LOAD Aplikasi utama dari relay dibawah frekuensi adalah untuk mendeteksi kelebihan beban. Beban pelepasan atau menyimpan beban adalah upaya untuk mencocokkan beban ke generasi yang tersedia setelah gangguan yang telah meninggalkan kekurangan dalam generasi relatif terhadap beban tersambung. Dengan demikian, sistem kelebihan beban atau bagian dari sistem (pulau) yang mulai membusuk frekuensi yang, jika tidak dihentikan, dapat mengakibatkan penutupan total sistem, misalnya, situasi yang dialami dalam pemadaman Northeast 1965. Menghasilkan tanaman umumnya tidak dapat beroperasi di bawah 56-58 Hz (60 Hz dasar).



Perubahan beban normal dan overload moderat dapat diserap dengan cadangan berputar dalam sistem-sistem tenaga listrik secara khusus dioperasikan sedemikian rupa sehingga semua generator tidak beroperasi pada kapasitas penuh. Pemilik generator tersebut biasanya dibayar untuk generasi diselenggarakan dalam cadangan. Dengan demikian, ini overload mengakibatkan sedikit demi sedikit mengurangi kecepatan dan frekuensi yang mengaktifkan gubernur untuk meningkatkan masukan prima-mobilitas.Seperti telah diuraikan sebelumnya, perubahan transien, seperti yang akibat dari kesalahan, melibatkan pertukaran energi kinetik dari massa berputar ke sistem sampai sistem dapat menyesuaikan kembali ke keseimbangan baru. Ketika kebutuhan beban secara signifikan melebihi kemampuan generasi, frekuensi sistem menurun. Sistem daya dapat bertahan hanya jika cukup beban dijatuhkan sampai output generator adalah sama atau lebih besar daripada beban tersambung. Ketidakseimbangan paling sering hasil dari hilangnya jalur transmisi kunci atau besar (s) atau transformator (s) yang terlibat dalam transfer besar kekuasaan, baik dalam sistem atau antara dua penyebab systems. Saling bisa dibersihkan dengan kesalahan keluar menutup kecepatan tinggi, relay interkoneksi atau kebetulan atau operasi manual, atau situasi lain yang mengganggu flowrs daya yang besar. Tingkat peluruhan frekuensi dalam situasi seperti ini, pada umumnya, relatif cepat. Tingkat di mana frekuensi tetes adalah fungsi variabel dengan waktu, tergantung pada jumlah kelebihan beban, inertia sistem konstan, dan variasi beban dan generasi sebagai perubahan frekuensi. Topik ini dibahas secara rinci dalam artikel oleh Dalziel dan Steinbach serta Berry et al. Dalam Bibliografi itu. Pegangan untuk mendeteksi overloads pada bagian-bagian dari sistem tenaga adalah dibawah frekuensi atau tingkat penurunan frekuensi. Dalam sistem yang besar, akan ada jumlah hampir tak terbatas dari kemungkinan yang dapat menyebabkan ketidakseimbangan bebangenerator, sehingga menjadi sulit untuk menentukan dengan cepat dan akurat dimana dan tindakan apa yang harus diambil. Praktek ini adalah untuk menerapkan di bawah frekuensi relay di berbagai titik beban diatur untuk semakin menghapus blok beban sampai peluruhan frekuensi berhenti dan kembali normal. Umumnya, dibawah frekuensi digunakan, tetapi laju perubahan frekuensi telah menggunakan beberapa. Setiap pengukuran pada satu titik dalam sistem, seperti dengan dibawah frekuensi atau relay laju dari -perubahan, adalah suatu pendekatan masalah. Akibatnya, secara umum, memuat lebih mungkin gudang daripada benar-benar mungkin diperlukan, tetapi itis jauh lebih penting untuk menghindari shutdown besar. Hal ini diinginkan untuk menemukan relay secara didistribusikan ke seluruh sistem. Mereka ditetapkan pada tingkat frekuensi yang berbeda untuk perjalanan bervariasi jumlah beban. Praktek Umum telah menggunakan tiga langkah frekuensi antara hampir 59,7 dan 58,3 (60 Hz normal), meskipun sebanyak lima langkah telah diterapkan. Sejauh mungkin, beban yang tidak penting dihapus dulu, terkadang dengan rotasi antara beban yang berbeda. Relay frekuensi awal (81) adalah elektromekanis, dengan relay kini jenis digital. Yang terakhir ini beroperasi dengan menghitung angka nol penyeberangan dari tegangan sistem AC disaring, dan sangat akurat.Frekuensi relay dapat digunakan untuk mengembalikan atau



mengawasi pemulihan beban setelah sistem ini stabil dan kemampuan generasi tersedia untuk memenuhi beban turun. Jika beban restorasi dilakukan secara otomatis, beban harus ditambah sedikit demi sedikit, dengan interval waktu yang cukup untuk sistem untuk menyesuaikan, untuk menghindari membalikkan ke frekuensi berkurang.Penerapan dan pengaturan relay dibawah frekuensi tidak standar dan, untuk sistem yang besar, didasarkan pada studi kemungkinan terburuk yang paling mungkin dan, dibumbui dengan pengalaman umum dan penghakiman. Untuk sistem yang saling berhubungan, seperti yang ada di kolam kekuatan AS, adalah penting bahwa program kolam renang umum yang dikembangkan dan diimplementasikan melalui sistem yang saling berhubungan. Hal ini dapat melibatkan memisahkan sistem ketika sebuah pertukaran kekuatan yang sangat dahsyat terjadi yang kurang baik ke yang tidak terganggu sistem. FREKUENSI relaying untuk SISTEM INDUSTRI Secara umum, satu langkah udibawah frekuensi sudah cukup untuk hubungan industri yang memiliki generasi lokal. Relay akan perjalanan beban pada hilangnya sumber listrik, sehingga beban sisa pertandingan kemampuan generasi lokal. Dengan cara ini, beban yang paling penting bagi tanaman dapat dipertahankan. Penurunan frekuensi yang sangat cepat ketika beban yang besar relatif terhadap generasi lokal mungkin membuat lebih dari satu langkah bibawah frekuensi menyampaikan mustahil.Ini mungkin diinginkan untuk mengawasi tanaman menumpahkan beban dengan relay arus bawah di dasi utilitas. Hal ini akan mencegah gangguan frekuensi utilitas dari selalu menumpahkan beban tanaman selama dasi ditutup dan utilitas mampu mengembalikan frekuensi dengan mencurahkan lainnya, beban prioritas rendah. arus bawah ini relay beroperasi untuk mengizinkan beban pelepasan lokal hanya saat arus dasi (atau kekuasaan) adalah di bawah nilai yang ditetapkan. Sebuah relay daya terbalik untuk mengukur daya mengalir dari pabrik untuk utilitas mungkin diperlukan untuk mencegah generator lokal dari memasok listrik ke beban lain terhubung pada feeder sama ketika pemutus gardu utilitas terbuka.



METODE PENGATURAN TEGANGAN PENGATURAN TEGANGAN GENERATOR SINKRON tegangan adalah perubahan tegangan terminal antara keadaan beban nol dengan beban penuh, dan ini dinyatakan dengan persamaan :



Terjadinya perbedaan tegangan terminal V dalam keadaan berbeban dengan tegangan Eo pada saat tidak berbeban dipengaruhi oleh faktor daya dan besarnya arus jangkar (Ia) yang mengalir.



Untuk menentukan pengaturan tegangan dari generator adalah dengan memanfaatkan karakteristik tanpa beban dan hubung singkat yang diperoleh dari hasil percobaan dan pengukuran tahanan jangkar. Ada tiga metoda atau cara yang sering digunakan untuk menentukan pengaturan tegangan tersebut, yaitu : • Metoda Impedansi Sinkron atau Metoda GGL. • Metoda Amper Lilit atau Metoda GGM. • Metoda Faktor Daya Nol atau Metoda Potier.



Metoda Impedansi Sinkron Untuk menentukan pangaturan tegangan dengan menggunakan Metoda Impedansi Sinkron, langkah-langkahnya sebagai berikut : • Tentukan nilai impedansi Sinkron dari karakteristik tanpa beban dan karakteristik hubung singkat. • Tentukan nilai Ra berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan. • Berdasarkan persamaan hitung nilai Xs. • Hitung harga tegangan tanpa beban Eo. • Hitung persentase pengaturan tegangan.



Gambar 1. Vektor Diagram Pf “Lagging” Gambar 1 memperlihatkan contoh Vektor diagram untuk beban dengan faktor daya lagging. Eo =OC = Tegangan tanpa beban V =OA = Tegangan terminal I.Ra=AB=Tegangan jatuh Resistansi Jang-kar I.Xs = BC= Tegangan jatuh Reaktansi Sinkron.



Metoda Amper Lilit Perhitungan dengan Metoda Amper Lilit berdasarkan data yang diperoleh dari percobaan tanpa beban dan hubung singkat. Dengan metoda ini reaktansi bocor XL diabaikan dan reaksi jangkar diperhitungkan. Adapun langkah-langkah menentukan nilai arus medan yang diperlukan untuk memperoleh tegangan terminal generator saat diberi beban penuh, adalah sebagai berikut : • Tentukan nilai arus medan (Vektor OA) dari percobaan beban nol yang diperlukan untuk mendapatkan tegangan nominal generator. • Tentukan nilai arus medan (Vektor AB) dari percobaan hubung singkat yang diperlukan untuk mendapatkan arus beban penuh generator. • Gambarkan diagram vektornya dengan memperhatikan faktor dayanya: • untuk faktor daya “Lagging” dengan sudut (90° + ϕ) • untuk faktor daya “Leading” dengan sudut (90° – ϕ) • untuk faktor daya “Unity” dengan sudut (90°). perhatikan gambar 2a,b,c. • Hitung nilai arus medan total yang ditunjukkan oleh vektor OB.



Gambar 2. Vektor Arus Medan



Gambar 3 akan memperlihatkan diagram secara lengkap dengan karakteristik beban nol dan hubung singkat. OA = Arus medan yang diperlukan untuk mendapatkan tegangan nominal. OC = Arus medan yang diperlukan untuk mendapatkan arus beban penuh pada hubung-singkat. AB = OC = dengan sudut (90° + ϕ) terhadap OA. OB = Total arus medan yang dibutuhkan untuk mendapatkan tegangan Eo dari karakteristik beban nol.



Gambar 3. Karakteristik Beban Nol, Hubung Singkat, dan Vektor Arus Medan.



Metoda Potier Metoda ini berdasarkan pada pemisahan kerugian akibat reaktansi bocor XL dan pengaruh reaksi jangkar Xa. Data yang diperlukan adalah : • Karakteristik Tanpa beban. • Karakteristik Beban penuh dengan faktor daya nol. Khusus untuk karakteristik beban penuh dengan faktor daya nol dapat diperoleh dengan cara melakukan percobaan terhadap generator seperti halnya pada saat percobaan tanpa beban, yaitu menaikkan arus medan secara bertahap, yang membedakannya supaya menghasilkan faktor daya nol, maka generator harus diberi beban reaktor murni. Arus jangkar dan faktor daya nol saat dibebani harus dijaga konstan.



Langkah-langkah untuk menggambar Diagram Potier sebagai berikut : 1. Pada kecepatan Sinkron dengan beban reaktor, atur arus medan sampai tegangan nominal dan beban reaktor (arus beban) sampai arus nominal. 2. Gambarkan garis sejajar melalui kurva beban nol. Buat titik A yang menunjuk-kan nilai arus medan pada percobaan faktor daya nol pada saat tegangan nominal. 3. Buat titik B, berdasarkan percobaan hubung singkat dengan arus jangkar penuh. OB menunjukkan nilai arus medan saat percobaan tersebut. 4. Tarik garis AD yang sama dan sejajar garis OB. 5. Melalui titik D tarik garis sejajar kurva senjang udara sampai memotong kurva beban nol dititik J. Segitiga ADJ disebut segitiga Potier. 6. Gambar garis JF tegak lurus AD. Panjang JF menunjukkan kerugian tegangan akibat reaktansi bocor. 7. AF menunjukkan besarnya arus medan yang dibutuhkan untuk mengatasi efek magnetisasi akibat raeksi jangkar saat beban penuh. 8. DF untuk penyeimbang reaktan



Gambar 4. Diagram Potier. Dari gambar Diagram Potier diatas, bisa dilihat bahwa : • V nilai tegangan terminal saat beban penuh. • V ditambah JF (I.Xl) menghasilkan tegangan E. • BH = AF = arus medan yang dibutuhkan untuk mengatasi reaksi jangkar. • Bila vektor BH ditambah kan ke OG, maka besarnya arus medan yang dibutuhkan untuk tegangan tanpa beban Eo bisa diketahui. Vektor diagram yang terlihat pada diagram Potier bisa digambarkan secara terpisah seperti terlihat pada Gambar 5.



Gambar 5. Vektor Diagram Potier.



PERTANYAAN 1.Sebutkan fungsi utama relay disaat under frekuensi .? 



Untuk mendeteksi kelebihan beban



2. Apa nama alat untuk menstabilkan frekuensi.? 



Generator



3. Jelaskan fungsi under frekuensi atau tingkat penurunan frekuensi.? 



Untuk mendeteksi overload pada bagian dari system tenaga listrik



4. Apa akibatnya jika terjaadi under frekuensi.? 



Dapat merusak peralatan tenaga dan menghambat pasokan listrik



5. sebutkan salah satu penyebab terjadinya under frekuensi load sedding.? 



Karena ada unit pembangkit yang jatuh ( trip ) yang mengakibatkan under frekuensi



6. Sebutkan metode yang sering digunakan dalam menentukan pengaturan tegangan .?   



Metode impedansi sinkron Metode amper lilit Metode potier



7. Jelaskan yang dimaksud metode amper lilit .? 



Metode yang digunakan berdasarkan data yang diperoleh dari percobaan tanpa beban dan hubung singkat



8. Apa yang dimkasud impedansi sinkron.? 



Metode untuk menentukan pengaturan tegangan



9. Sebutkan langkah-langkah untuk menentukan impedansi sinkron. ?



     



Tentukan nilai impedansi Tentukan nilai ra Hitubg nilai xs Hitung harga tegangan tanpa beban Hitung presentase pengaturan tegangan



10. Hal apa yang mempengaruhi terjadinya perbedaan tegangan berbeban dan tegangan yang tidak berbeban.? 



Dipengaruhi oleh factor daya dan besaran arus yang mengalir