KONTROL DAN PROTEKSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO

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