ANALISIS KESTABILAN TRANSIEN BERBASIS CRITICAL … · TUJUAN Tugas akhir ini bertujuan untuk menentukan critical clearing time (cct) pada sistem, terutama pada generator. Memberi

ANALISIS KESTABILAN TRANSIEN BERBASIS CRITICAL CLEARING TIME PADA PT. PUPUK SRIWIDJAJA

Pembimbing I : Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT. Pembimbing II : Dr.Eng.Ardyono Priyadi, ST,M.Eng

Angky Inggita Putra

2209 100 150

.

LATAR BELAKANG

PT. Pupuk Sriwidjaja merupakan perusahaan Badan Usaha Milik Negara yang didirikan sebagai pelopor produsen pupuk urea di Indonesia pada tanggal 24 Desember 1959 di Palembang Sumatera Selatan

Kestabilan transien berbasis CCT pada PT Pusri belum pernah dianalisis secara mendalam.

TUJUAN

Tugas akhir ini bertujuan untuk menentukan critical clearing time (cct) pada sistem, terutama pada generator.

Memberi gambaran kestabilan transien pada sebuah sistem tenaga listrik

BATASAN MASALAH

Respon sudut rotor pada generator ketika terjadi gangguan transien bus.

Menentukan CCT pada saat terjadi gangguan transien pada bus.

LANGKAH PENELITIAN

START

DATA

PEMODELAN

PARAMETER PENGAMATAN

N

N

SIMULASI

SUDUT ROTOR STABIL

MEMBANDINGKAN HASIL DENGAN

MATLAB

N

N

REKOMENDASI

KESIMPULAN

END

no yes

TEORI PENUNJANG

KESTABILAN

SUDUT ROTOR KESTABILAN FREKUENSI

KESTABILAN SISTEM TENAGA

KESTABILAN TEGANGAN

KESTABILAN SUDUT ROTOR

AKIBAT GANGGUAN

KECIL

KESTABILAN TRANSIEN KESTABILAN

TEGANGAN GANGGUAN

BESAR

KESTABILAN TEGANGAN GANGGUAN

KECIL

JANGKA PENDEK

JANGKA PENDEK

JANGKA LAMA

JANGKA PENDEK

JANGKA LAMA

KESTABILAN TRANSIEN

Kondisi 1

Kondisi 2

Kondisi 3

sudu

t rot

or (δ

)

waktu (s)

KESTABILAN SUDUT ROTOR

Kestabilan sudut rotor adalah kemampuan dari generator yang terinterkoneksi untuk mempertahankan sinkronisasinya saat dan setelah terjadi gangguan

Dimana: J : Momen kelembaman total dari massa rotor dalam kg-m2 θm : Pergeseran sudut dari rotor terhadap suatu sumbu yang diam (stationary), dalam radian

mekanis t : Waktu, dalam detik Ta : Momen putar percepatan bersih, dalam Nm Tm : Momen putar mekanis atau poros (penggerak) yang diberikan oleh penggerak mula

dikurangi dengan momen putar perlambatan (retarding) yang disebabkan oleh rugi-rugi perputaran, dalam Nm

Te : Momen putar elektris atau elektromagnetis bersih, dalam Nm

SINGLE LINE DIAGRAM PT. PUSRI `

2006

- J

3006

- J

4006

- J

5006

- J

STG

- 1

13 . 8

kV

13 . 8

kV

13 . 8

kV

13 . 8

kV

13 . 8

kV

13 . 8

kV

13 . 8

kV

13 . 8

kV

13 . 8

kV

33 k

V

13 . 8

kV

13 . 8

kV

13 . 8

kV

T - S

ynbu

s O

LD N

ew

T - S

TG 1

1 . 92

9 M

VA

2 .

024

MV

A

2 M

VA

2 .

635

MV

A

27 . 0

59 M

VA

7 . 71

8 M

VA

8 .

094

MV

A

8 M

VA

10

. 541

MV

A

18.35 MW

18.35 MW

18.35 MW

21.803 MW

13.8 KV

33 KV

35 MW

1.929 MVA

7.178 MVA

2.024 MVA

8.094 MVA

2 MVA

8 MVA

2.635 MVA

10.541 MVA

2.7059 MVA

13.8 KV

13.8 KV

13.8 KV 13.8

KV

13.8 KV

13.8 KV

13.8 KV

13.8 KV

13.8 KV

13.8 KV

13.8 KV

UNIT GENERATOR KAPASITAS DAYA

KETERANGAN

PS STG 1 STG-1 35 MW 13.8 kV; pf 85%; 41.176 MVA; Eff 95%; 2 Poles; operating 21.823 MW • Short Circuit Xd”: 12.5; Xd’: 2; X/R: 48; Xo: 12 • Dynamic Model Xd: 110; Xq: 108; Xl: 11; Xq’: 15; Xq”: 12; Tdo: 5.6; Tdo”: 0.002; Tqo’: 3.7; Tqo”: 0.002; H: 1.2; Damping: 5

PUSRI 2 2006-J 18.35 MW 13.8 kV; pf 85%; 21.588 MVA; Eff 95%; 2

Poles; operating 7.9 MW • Short Circuit Xd”: 9; Xd’: 16; X/R: 30; Xo: 5 • Dynamic Model Xd: 152; Xq: 144; Xl: 8; Xq’: 13; Xq”: 9; Tdo’: 10.1; Tdo”: 0.55; Tqo’: 3.7; Tqo”: 0.002; H: 8.3; Damping: 2

PUSRI 3 3006-J 18.35 MW 13.8 kV; pf 85%; 21.588 MVA; Eff 95%; 2 Poles; operating 7.6 MW • Short Circuit Xd”: 9; Xd’: 16; X/R: 30; Xo: 5 • Dynamic Model Xd: 152; Xq: 144; Xl: 8; Xq’: 13; Xq”: 9; Tdo’: 10.1; Tdo”: 0.055; Tqo’: 3.7; Tqo”: 0.002; H:8.3; Damping : 2

PUSRI 4 4006-J 18.35 MW 13.8 kV; pf 85%; 21.588 MVA; Eff 95%; 2 Poles; operating 7.7 MW • Short Circuit Xd”: 9; Xd’: 16; X/R: 30; Xo: 5 • Dynamic Model Xd: 152; Xq: 144; Xl: 8; Xq’: 13; Xq”: 9; Tdo’: 10.1; Tdo”: 0.002; Tqo’: 3.7; Tqo”: 0.002; H:8.3; Damping : 2

PUSRI 1B 5006-J 21.803 MW 13.8 kV; pf 85%; 25.65 MVA; 95% eff; 2 Poles • Short Circuit Xd”: 12.2; Xd’: 13.2; X/R: 30; Xo: 5.3 • Dynamic Model Xd: 172.5; Xq: 162.9; Xl: 14.3; Xq’: 43.1; Xq”: 11.6; Tdo’: 5.719; Tdo”: 0.022; Tqo’: 0.392; Tqo”: 0.056; H:8; Damping : 5

No Unit Pabrik

Beban (MVA)

Static Dynamic 1 PS STG-1 5.412 21.647 2 Pusri 2 1.929 7.718 3 Pusri 3 2.024 8.094 4 Pusri 4 2 8 5 Pusri 1B 2.635 10.541

Data Beban dan Generator

STUDY CASE

No Kasus Keterangan

1 SC 30 Ter jadi gangguan hubung singkat pada Bus 30









STUDI KASUS SC 20

CCT = 0.95s CB open saat 0.95s

2.02 s 5.101s 6.471s 9.021s 20.001s1 2006-J 6.23⁰ 6.77⁰ 18.3⁰ -3.37⁰ 5.2⁰2 3006-J 5.84⁰ 7.33⁰ 19.35⁰ -5.33⁰ 5.01⁰3 4006-J 5.78⁰ 7.02⁰ 18.47⁰ -4.51⁰ 4.91⁰4 5006-J 0⁰ 0⁰ 0⁰ 0⁰ 0⁰5 STG-1 7.47⁰ 12.81⁰ 145.82⁰ -12.65⁰ 27.24⁰

No Unit generator Waktu (detik)

145.82⁰

7.47 ⁰

27.24 ⁰

tcs = 0.89 detik tcu = 0.90 detik CCT = 0.89 – 0.90 detik

KONDISI GENERATOR Kritis namun tidak lepas dari sistem

Hasil cct didapatkan sebagai berikut:

ETAP Matlab5-9 1.6 1.42-1.43 10.6250

5-10 1.6 1.42-1.43 10.62506-11 1.1 1.33-1.34 -21.81826-12 1.1 1.33-1.34 -21.81827-13 1.2 1.37-1.38 -15.00007-14 1.2 1.37-1.38 -15.00008-15 3.3 1.49-1.50 54.54558-16 3.3 1.49-1.50 54.545520-19 0.95 0.89-0.9 5.2632

FaultCCT (detik)

Error (%)

Rata-rata error (%)

Error Maksimum (%)

Error Minimum (%)

6.8853 54.5455 5.2632

KESIMPULAN Dari 9 kasus hubung singkat, dapat dilihat bahwa dengan

menjaga kestabilan sudut rotor, kestabilan frekuensi dan tegangan akan mengikuti juga.

Perbedaan hasil CCT antara menggunakan Etap dan Matlab disebabkan oleh penggunaan controller yang berbeda

Sistem pada PT Pupuk Sriwidjaja Palembang cukup handal, dikarenakan saat simulasi menggunakan matlab merupakan worst case dengan menggunakan AVR yang paling sederhana

SEKIAN DAN TERIMA KASIH

Exciter tipe 3 Exciter tipe ST3

(1 - A)

Vthev = | Kp VL + j Kj IL |

KA

1 + sTA

sKFL + sTF

11 + sTR

1KE + sTES S

x

Ifa

A=(0.78 Xl Ijd I VThev)

VE = 0 for A> 1.8I

V

V

VRmax

VRmin

VBmax

0.0

EfA+-

-

+

+

IN = Kc FEX = f(IN)

VE=|KpVt+j(KI+KpXL)If|

11 + sTR

K A1 + sTA

KG

X

SS X

I jdV e FEX

It

INIfd

VE

VR max

Vt

VGmax

VRmin

1 + sTC1 + sTB

K j

Efd max

Efd

Vmax

Vmin

Vref

- +

+ -

sTK

AVR

AVR

⋅+1Vt

Vref

∆VAVR

E0

∆EE

+- ++

Exciteer pada matlab

sTK

GOV

GOV

⋅+1- +

++

∆ω

ωs

ω Pm∆Pm

Pmref

Governoor pada matlab

PERMISALAN BUS PADA MATLAB

Etap M atlab

Bus 6 1Bus 10 2Bus 12 3Bus 14 4Bus 1 5Bus 9 6Bus 11 7Bus 13 8Bus 30 9Bus 29 10Bus 28 11Bus 27 12Bus 26 13Bus 25 14Bus 24 15Bus 15 16Bus SYN BUS OLD 17Bus SYN BUS NEW 18Bus 19 19Bus 20 20Bus 21 21

Pe rmisalan B us

PARAMETER PADA MATLAB N o. Ge ne rator xd' (p.u) M (p.u) D amping (p.u)

1 2006-J 0.41 8.3 0.022 3006-J 0.55 8.3 0.023 4006-J 0.41 8.3 0.024 5006-J 0.47 8 0.055 STG-1 0.42 16 0.05

V o ltag e M W M V A R M W M V A R

1 1.020 18.350 11.440 0.000 0.0002 1.020 18.350 11.440 0.000 0.0003 1.020 18.350 11.440 0.000 0.0004 1.020 21.803 13.590 0.000 0.0005 1.000 0.000 0.000 0.000 0.0006 1.000 0.000 0.000 0.000 0.0007 1.000 0.000 0.000 0.000 0.0008 1.000 0.000 0.000 0.000 0.0009 1.000 0.000 0.000 1.640 1.022

10 1.000 0.000 0.000 6.560 4.09111 1.000 0.000 0.000 1.720 1.07312 1.000 0.000 0.000 6.880 4.28913 1.000 0.000 0.000 1.700 1.06014 1.000 0.000 0.000 6.800 4.24015 1.000 0.000 0.000 2.240 1.39616 1.000 0.000 0.000 8.960 5.58617 1.000 0.000 0.000 0.000 0.00018 1.000 0.000 0.000 0.000 0.00019 1.000 0.000 0.000 0.000 0.00020 1.000 0.000 0.000 23.000 14.34021 1.040 35.000 21.820 0.000 0.000

G e n e rato r L o adB u s

No From To R (p.u) X (p.u) Y (p.u)

1 1 5 0.0016 0.0017 0.00002 2 6 0.0019 0.0022 0.00003 3 7 0.0007 0.0008 0.00004 4 8 0.0117 0.0131 0.00005 5 9 0.0009 0.0009 0.00006 6 11 0.0009 0.0009 0.00007 7 13 0.0009 0.0009 0.00008 8 15 0.0009 0.0009 0.00009 5 17 0.0000 0.4200 0.0000

10 10 5 0.0009 0.0009 0.000011 6 17 0.0000 0.4200 0.000012 12 6 0.0009 0.0009 0.000013 7 17 0.0000 0.4200 0.000014 14 7 0.0009 0.0009 0.000015 8 17 0.0000 0.4200 0.000016 16 8 0.0009 0.0009 0.000017 17 18 0.0000 0.3123 0.312518 15.0294 15.0882 -0.0005 0.2829 0.073519 15.8431 15.549 -0.0007 0.3011 0.079720 16.6569 16.0098 -0.0009 0.3194 0.085821 17.4706 16.4706 -0.0011 0.3376 0.0919

AVR

sTK

AVR

AVR

⋅+1Vt

Vref

∆VAVR

E0

∆EE

+- ++

xxK

xxVVKE

ElVAR

dbrefVAR

+

−+

=1

0

dimana: KAVR = adalah konstanta penguatan AVR TAVR = adalah time constant AVR

GOVERNOR

sTK

GOV

GOV

⋅+1- +

++

∆ω

ωs

ω Pm∆Pm

Pmref

( )

−+−=

ωωωs

GOVmmrefGOV

m KPPT

P 1

dimana: KGOV adalah konstanta penguatan governor TGOV adalah time constant governor

AVR dan Governor direpresentasikan oleh persamaan

( ) ( )[ ]

( ) ( )[ ]iGOVmimrefiGOV

mi

tirefiAVRiiiAVRi

i

KPPT

P

VVKEET

E

ω~1

1

1

0

+−=

−+−=

( ) ( )ijjiji

n

ijijei EEYP αδδδ ++−= ∑

=

cos

Documents

ANALISIS KESTABILAN TRANSIEN BERBASIS CRITICAL … · TUJUAN Tugas akhir ini bertujuan untuk menentukan critical clearing time (cct) pada sistem, terutama pada generator. Memberi