analisis kestabilan transien berbasis critical … · tujuan tugas akhir ini bertujuan untuk...
TRANSCRIPT
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 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
2 SC 29 Ter jadi gangguan hubung singkat pada Bus 29
3 SC 28 Ter jadi gangguan hubung singkat pada Bus 28
4 SC 27 Ter jadi gangguan hubung singkat pada Bus 27
5 SC 26 Ter jadi gangguan hubung singkat pada Bus 26
6 SC 25 Ter jadi gangguan hubung singkat pada Bus 25
7 SC 24 Ter jadi gangguan hubung singkat pada Bus 24
8 SC 15 Ter jadi gangguan hubung singkat pada Bus 15
9 SC 20 Ter jadi gangguan hubung singkat pada Bus 20
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
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
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