UNIVERSITAS INDONESIA
PEMBAGIAN BEBAN PADA OPERASI PARALEL GENERATOR SET YANG OPTIMAL DENGAN SIMULASI BEBAN RESISTIF
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.
Nama
: MUHAMAD HAJAR MURDANA
NPM
: 0806366106
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini diajukan oleh Nama NPM Program Studi Judul Skripsi
: : Muhamad Hajar Murdana : 0806366106 : Teknik Elektro : Pembagian Beban pada Operasi Paralel Generator Set yang Optimal dengan Simulasi Beban Resistif
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kepada Allah SWT, karena atas berkat dan rahmat Nya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam dala m rangka persyaratan tahap awal penyelesaian skripsi. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada: (1) Ir. I Made Ardita Y, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam penyusunan skripsi ini; (2) Bpk. Sony Djuhansyah selaku manager Training Center P.T. Trakindo Utama dan Bpk. Bibin Dwijo Sugito sebagai senior yang telah membantu dalam usaha memperoleh data yang saya perlukan;
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
: Muhamad Hajar Murdana
NPM
: 0806366106
Fakultas / Program Studi : Teknik / Listrik Departmen
: Teknik Elektro
Jenis karya
: Skripsi
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif ( Non-exclusive Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul:
ABSTRAK
Nama
: Muhamad Hajar Murdana
Program Studi
: Teknik Elektro
Judul
: Pembagian Beban pada Operasi Paralel Generator Set yang Optimal dengan Simulasi Beban Resistif
Skripsi ini membahas mengenai suatu percobaan untuk mendapatkan pembagian beban genset yang dioperasikan parallel, ataupun dioperasikan tunggal secara optimal dan tidak melebihi kapasitas daya listrik unit tersebut. Caranya dengan penyetelan governor dan kontrol pembagi beban (LSM) pada setiap penggeraknya. Untuk mengetahui seberapa besar efisiensi dan batas maksimum kapasitas dayanya, dilakukanlah pengujian Technical Analysis Level 2 (TA2) secara individu. Kemudian memparalelkannya dengan sinkronisasi otomatis pada kedua genset dan pengujian pengambilan data pun dilakukan dengan membebani genset secara bertahap hingga batas tertentu. Hasilnya, didapatkan karakteristik
ABSTRACT
Name
: Muhamad Hajar Murdana
Study Program : Electrical Engineering Title
: Load Division for Optimal Utilization Parallel Operation of Generator Set with Resistive Load Simulation
The focus of this study is to research to get the optimum of load division that is operated in parallel, or operated in single and don’t exceed capacity of electric power unit. Those ways are adjustment for governor and load division / sharing control (LSM) are done each prime mover. To know its efficiency and maximum power capacity limit, is done Technical Analysis Level 2 (TA2) test individually. Then parallel and synchronize them automatically and testing to get the data measurements are done with loading both gensets in stages until certain of load. The result, got the characteristic of loading division on each genset in every stage of loading with different the speed setting for governor and will be compared which one of the speed setting is most optimum based on cost per kWh and fuel consumption. That matter can to be reference for operation of genset in single or
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL........................................................................................... i HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ iii KATA PENGANTAR ........................................................................................ iv LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ........................... v ABSTRAK .......................................................................................................... vi DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... x DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................... xiii 1. PENDAHULUAN.......................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1 1.2 Tujuan Penelitian .................................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah ..................................................................................... 2 1.4 Metodologi .............................................................................................. 2 1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................. 3 2. TEORI DASAR............................................................................................. 4 2.1 Generator Sinkron ................................................................................... 4 2.1.1 Prinsip Kerja Generator Sinkron................................................. 4 2.1.2 Reaksi Jangkar 5
3.4.1 Generator Tipe Permanent Magnet Pilot Exciter (PMPE) ......... 27 3.4.2 Generator Tipe Self Excited (SE) ................................................ 28 3.5 Pengendali Kecepatan Prime mover ....................................................... 29 3.6 Sinkronisasi Generator ............................................................................ 30 4. PERCOBAAN DAN ANALISIS DATA ..................................................... 32 4.1 Percobaan ................................................................................................ 32 4.1.1 Diagram Rangkaian Sistem......................................................... 32 4.1.2 Daftar Peralatan........................................................................... 33 4.1.3 Pengujian Genset......................................................................... 33 4.1.4 Langkah Percobaan ..................................................................... 35 4.1.4.1 Pengujian Technical Analysis 2 ................................... 33 4.1.4.2 Pengaturan Isochronous pada Kedua Genset............... 37 4.1.4.3 Pengaturan Speed Droop pada Kedua Genset.............. 39 4.1.5 Tabel Evaluasi............................................................................. 40 4.1.5.1 Data Pengujian Sinkronisasi Frekwensi....................... 40 4.1.5.2 Data Hasil Technical Analysis 2 pada Kedua Genset... 40 4.1.5.3 Data Paralel Kedua Genset dengan Isochronous ......... 42 4.1.5.4 Data Paralel Genset Droop Diesel 2% dan Gas 3%..... 42 4.1.5.5 Data Paralel Genset Droop Diesel 3% dan Gas 2%..... 43 4.2 Analisis Data ........................................................................................... 44 4.2.1 Pengujian Technical Analysis 2 .................................................. 44 4.2.2 Pembagian Beban Isochronous ................................................... 45 4.2.3 Pembagian Beban Droop Diesel 2% dan Gas 3% 47
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 2.17 Gambar 2.18 Gambar 2.19 Gambar 2.20
Prinsip generator sinkron............................................................. 4 Hubungan celah udara..................................................................6 Rangkaian dan vektor beban induktif.......................................... 6 Reaktansi sinkron......................................................................... 7 Perbedaan V dan Eo..................................................................... 8 Hubungan pf dengan tegangan output......................................... 8 Generator tiga phasa dua kutub....................................................9 Bentuk gelombang sinusoidal tiga phasa..................................... 9 Gelombang tegangan sinusoidal – rotor 4 kutub......................... 10 Sinkronisasi manual..................................................................... 11 Kondisi belum sinkron (kiri) dan telah sinkron (kanan)………. 11 Synchronizer ................................................................................ 12 Segitiga daya…………………………………………………… 12 Karakteristik phasa dan vektor pada beban resitif murni.............13 Karakteristik phasa dan vektor pada beban induktif murni......... 14 Karakteristik phasa dan vektor pada beban kapasitif murni........ 14 Fungsi beban terhadap frekwensi dengan isochronous............... 15 Fungsi beban terhadap frekwensi dengan speed droop............... 15 Pengaruh speed droop terhadap pembagian beban…………….. 16 Konversi energi kimia ke mekanis kemudian listrik.......... 18
Gambar 4.14 Harga per kWh terhadap fungsi beban genset diesel................... 55 Gambar 4.15 Harga per kWh terhadap fungsi beban genset gas....................... 56
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Spesifikasi nameplate kedua genset................................................... 22 Tabel 4.1 Daftar peralatan......................................... ........................................33 Tabel 4.2 Pengujian frekwensi sinkron.............................................................. 40 Tabel 4.3 Data technical analysis 2 genset diesel 3406E.................................. 40 Tabel 4.4 Pengujian kebocoran kompresi ( cylinder cut out ) engine 3406E...... 41 Tabel 4.5 Data technical analysis 2 genset gas G3508...................................... 41 Tabel 4.6 Data lab paralel genset isochronous.................................................. 42 Tabel 4.7 Data lab paralel genset diesel 2% dan gas 3%................................... 42 Tabel 4.8 Data lab paralel genset diesel 3% dan gas 2%................................... 43 Tabel 4.9 Biaya konsumsi bahan bakar per jam pada isochronous................... 52 Tabel 4.10 Biaya konsumsi bahan bakar per jam pada diesel 2% dan gas 3%....52 Tabel 4.11 Biaya konsumsi bahan bakar per jam pada diesel 3% dan gas 2%....53 Tabel 4.12 Perbandingan biaya bahan bakar per jam dan harga per kWh........... 53
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran.1 Lampiran.2 Lampiran.3 Lampiran.4 Lampiran.5 Lampiran.6 Lampiran.7 Lampiran.8 Lampiran.9 Lampiran.10 Lampiran.11 Lampiran.12 Lampiran.13 Lampiran.14 Lampiran.15 Lampiran.16 Lampiran.17
Artikel Kenaikan Harga Gas PGN................................................ 59 Surat Penawaran Harga Industri Solar Pertamina......................... 60 Data Technical Analysis 2 Genset 3406E..................................... 61 Pengujian Cylinder Cut Out Genset 3406E…………………….. 62 Pengujian Cylinder Cut Out Genset G3508.................................. 63 Data Efisiensi Genset Tunggal 3406E.......................................... 64 Data Efisiensi Genset Tunggal G3508.......................................... 65 Data Paralel Genset Isochronous...................................................66 Data Paralel Droop Genset 3406E 2% dan G3508 3%................. 67 Data Paralel Droop Genset 3406E 3% dan G3508 2%................. 68 Grafik Pembebanan Paralel Genset Isochronous.......................... 69 Grafik Pembebanan Droop Genset 3406E 2% dan G3508 3%..... 70 Grafik Pembebanan Droop Genset 3406E 3% dan G3508 2%..... 71 Perbandingan Biaya Pembangkitan di Kedua Genset................... 72 Test Spec 3406E…………………………………………………73 Test Spec G3508……………………………………………..…. 74 Gas Engine Technical Data……………………………………... 75
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pada biaya operasi penyediaan tenaga listrik umumnya membutuhkan biaya ± 60% untuk operasi pembangkitan listrik khususnya untuk membeli bahan bakar. Apalagi pada pusat listrik yang menggunaan PLTD yang membutuhkan biaya kWh yang sangat besar. Akibatnya unit pembangkit kini sudah mulai beralih ke PLTG dan kebanyakan PLTD hanya dioperasikan saat mendapat beban menengah ataupun puncak. Biaya penyediaan energi primer yaitu BBM solar dan gas alam untuk industri semakin meningkat. Kenaikan harga per liter solar untuk industri pada pertengahan tahun 2010 sudah mencapai Rp.6.275,- dan kenaikan harga gas alam untuk golongan K-1, naik menjadi US$ 4,1 per MMBTU. Lalu, biaya angkut gas
2
1.2
Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini adalah: 1. Mendapatkan efisiensi output daya genset dan hal yang mempengaruhinya. 2. Mendapatkan karakteristik pembagian beban genset yang beroperasi paralel dengan cara isochronous dan speed droop pada prime mover . 3. Dapat menentukan pengaturan pembagian beban genset yang optimal berdasarkan biaya per kWh-nya. 4. Dapat mengatur kapan dan berapa jumlah genset yang beroperasi berdasarkan fungsi beban tertentu.
1.3
Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dijabarkan di atas maka pembahasan penulisan skripsi ini dibatasi pada pengaturan kontrol governor engine yang berpengaruh terhadap pembagian beban genset yang beroperasi paralel dan pengoperasian genset yang efisien dengan biaya bahan bakar yang minim pada
3
1.5
Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan maka sistematika yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini dibagi dalam beberapa bab agar pembahasan yang diberikan mudah dipahami dan sistematis. Pada Bab I adalah pendahuluan yang berisikan latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi, dan sistematika penulisan. Pada Bab II adalah teori dasar yang menerangkan tentang teori dasar yang digunakan, baik secara umum maupun khusus yang menunjang pembuatan skripsi ini. Pada Bab III adalah karakteristik dan operasi pembangkitan yang
menjelaskan
tentang
karakteristik,
spesifikasi,
pembebanan
sistem
pembangkit, dan sistem operasi. Pada Bab IV adalah percobaan dan analisis data yang menganalisis data hasil percobaan yang berkaitan dengan tujuan yang ingin dicapai. Pada Bab V adalah penutup yang terdapat kesimpulan yang didapat dari pembahasan skripsi ini.
BAB 2 TEORI DASAR
2.1
Generator Sinkron
Sebagian besar energi listrik yang dipergunakan oleh konsumen untuk kebutuhan sehari hari dihasilkan oleh generator sinkron phasa banyak ( polyphase) yang ada di pusat pembangkit tenaga listrik. Generator sinkron yang dipergunakan ini mempunyai rating daya dari ratusan sampai ribuan mega Volt Ampere (MVA). Disebut mesin sinkron, karena bekerja pada kecepatan dan frekuensi konstan di bawah kondisi ”Steady state”. Mesin sinkron bisa dioperasikan baik sebagai generator maupun motor. Mesin sinkron bila difungsikan sebagai motor berputar dalam kecepatan konstan. Apabila dikehendaki kecepatan yang bersifat variabel, maka motor sinkron dilengkapi dengan dengan pengubah frekwensi seperti inverter atau cyclo-converter .
5
Apabila kumparan jangkar dihubungkan dengan sumber tegangan tiga fasa akan menimbulkan medan putar pada stator. Kutub medan rotor yang diberi penguat DC mendapat tarikan dari kutub medan putar stator hingga turut berputar dengan kecepatan yang sama (sinkron). Dilihat dari segi adanya interaksi dua medan magnet maka fungsi sudut kopelnya ( δ). T = Br Bs sin δ
2.1.2
(2.1)
Reaksi Jangkar
Apabila generator sinkron melayani beban maka pada kumparan jangkar stator mengalir arus; dan ini akan menimbulkan fluks jangkar. Fluks jangkar yang ditimbulkan arus (ΦA) akan berinteraksi dengan kumparan medan rotor ( ΦF), sehingga menghasilkan resultan fluks (ΦR). Adanya interaksi ini dikenal sebagai reaksi jangkar. ΦR
= ΦF + ΦA
(2.2)
6
Gambar 2.2 Hubungan celah udara
AB = tahanan arus medan yang diperlukan untuk daerah jenuh Ra = tahanan stator Xa = fluks bocor Eo = V (keadaan tanpa beban)
2.1.4
Generator Berbeban
Dalam keadaan berbeban arus jangkar akan mengalir dan mengakibatkan
7
2.1.5
Reaktansi Sinkron
Harga Xs didapat dari dua macam percobaan yakni percobaan tanpa beban dan hubung singkat. Dari percobaan tanpa beban diperoleh harga Eo sebagai fungsi arus medan (If). Hubungan ini menghasilkan kurva kemagnetan yang berharga liniernya (unsaturated ). Kelebihan arus medan pada keadaan jenuh sebenarnya dikompesasi oleh adanya reaksi jangkar.Percobaan hubung singkat menghasilkan hubungan antara arus jangkar (I) sebagai fungsi arus medan (If), dan ini merupakan garis lurus (Ihs).
8
Gambar 2.5 Perbedaan V dan Eo
Dengan perubahan tegangan V untuk faktor kerja berbeda-beda pada vektor di atas, karakteristik tegangan terminal V terhadap arus jangkar I dapat digambarkan pada grafik di bawah ini. Pengaturan tegangan adalah perubahan tegangan terminal generator antara keadaan tanpa beban dan beban penuh
9
2.1.7
Generator Tiga Phasa
Gambar 2.7 Generator tiga phasa dua kutub
10
Gambar 2.9 Gelombang tegangan sinusoidal – rotor 4 kutub
Frekwensi generator tergantung pada jumlah kutub dan putaran (RPM). Bisa dirumuskan sebagai berikut:
F (Hz) =
(Jumlah kutub) . (RPM) 2
60
(2.7)
11
Gambar 2.10 Sinkronisasi manual
R, S, dan T adalah urutan fasa tegangan jala–jala. U, V, dan W adalah urutan fasa tegangan generator. Saat memparalelkan, lampu L1 mati sedangkan L2 dan L3 nyala sama terangnya, dan keadaan ini berlangsung agak lama. Posisi semua fasa sistem tegangan jala-jala berhimpit dengan semua fasa sistem tegangan generator.
12
Gambar 2.12 Synchronizer
2.2
Faktor Daya
Atau disebut juga cosinus sudut (cos
α)
adalah perbandingan antara daya
aktif dengan daya semu. Adanya dan besarnya faktor daya pada sistem tegangan AC disebabkan oleh ada beban dan besarnya tergantung dari karakteristiknya.
13
2.4.1
Daya Semu ( Apparent Power)
Atau disebut juga daya total yaitu penjumlahan daya aktif dan daya reaktif. Jadi daya inilah yang dijadikan kapasitas daya maksimal suatu generator. S = V.I (VA) atau S =
2.4.2
P2
+Q
2
(2.8)
Daya Aktif ( Real Power)
Adanya daya aktif (faktor P)disebabkan beban yang digunakan bersifat resistif seperti lampu pijar, rheostat, load bank , pemanas, motor induksi berbeban berat, dan trafo berbeban tinggi, dll. Beban resistif membuat phasa antara tegangan dan arus selalu sama (inphase) sehingga membuat pf = 1. Adapun perhitungan daya aktif sebagai berikut: 1 phasa
P = V x I x cos α (W)
3 phasa
P=
dimana Z = R
3 x VL-L x I L x cos α (W)
14
Gambar 2.15 Karakteristik phasa dan vektor pada beban induktif murni
Sedangkan adanya beban kapasitiftif juga membuat perbedaan phase antara tegangan dan arus dimana arus mendahului terhadap tegangan atau disebut dengan pf leading (negatif pf). Sehingga juga membuat pf rendah (pf < 1), atau kapasitif murni ia memiliki pf = 0 maka hanya ada daya reaktif saja. Contoh beban kapasitif seperti penghantar daya yang terlalu panjang, filter kapasitor, motor
15
2.3 2.3.1
Operasi Pembagian Beban Sistem Isochronous
Metode isochronous atau dengan istilah speed droop 0% digunakan untuk kecepatan tetap konstan pada prime mover di berbagai tingkat pembebanan baik aplikasi single operation, atau dua atau lebih prime mover yang dikontrol oleh load sharing control.
Gambar 2.17 Fungsi beban terhadap frekwensi dengan isochronous
16
2.3.3
Hubungan Antara Speed Droop dan Pembagian Beban
Gambar 2.19 Pengaruh speed droop terhadap pembagian beban
17
2.4
Generator Set
Adalah suatu mesin listrik yang merubah energi kimia pada bahan bakar ke bentuk energi listrik dan panas. Gabungan antara engine, generator, dan kontrolernya disebut juga generator set (genset).
2.4.1
Tenaga pada Engine Diesel
Daya output shaft engine diesel dapat dinyatakan dengan persamaan: P=
S × A × I × BMEP × n × k
2
(2.9)
Dimana : P
= Daya output engine / indicated horse power (IHP)
S
= Jumlah silinder
A
= Luas lingkaran silinder (cm )
I
= Panjang langkah (m)
2
2
BMEP = Tekanan rata-rata peledakan tiap silinder (kg/cm ) Jumlah putaran
detik (RPS)
18
2.4.2
Konsep Tenaga Genset
Gambar 2.20 Konversi energi kimia ke mekanis kemudian listrik
Engine merubah campuran udara dan bahan bakar (energi kimia) ke dalam energi mekanik. Generator mengambil tenaga dari engine ( Brake HP atau kW) dan merubahnya ke dalam energi listrik ( Electrical kW). BHP adalah daya yang tertera pada nameplate engine. Tenaga engine (kW) selalu lebih besar antara 105% - 110% dibanding tenaga nyata generator (ekW).
19
•
Standby Power Rating Diaplikasikan untuk beban yang lebih bervariasi. Load factor normalnya
mencapai 70 %. Jumlah jam operasi per tahun selama 200 jam dan maksimum 500 jam. Aplikasi ini cocok dipergunakan sebagai standby power dan rental power . •
Prime Power Rating Diaplikasikan untuk beban yang bervariasi dengan load factor normal
mencapai 70 % dalam jam yang tidak terbatas per tahun. Beban maksimum 100% dengan tambahan 10 % overload capability hanya boleh dioperasikan selama 1 jam dalam 12 jam operasi. Operasi overload tidak boleh lebih dari 25 jam per tahun. Aplikasi ini disarankan pada pembangkit listrik untuk industri, pompa, dan konstruksi. •
Continuous Power Rating Rating ini dapat memikul beban yang konstan atau sedikit variasi dengan
load factor normal mencapai 70% - 100 % dalam jam yang tidak terbatas per
20
•
Torsi yang dihasilkan oleh penggerak mula ( power mover , dalam hal ini misalkan turbin uap, turbin air, atau mesin diesel) lebih kecil dari torsi yang dibutuhkan untuk menjaga agar kecepatan rotornya berada pada kecepatan proporsionalnya (dengan referensi frekuensi sistem).
•
Terjadi kehilangan torsi dari penggerak mulanya (dengan kata lain penggerak mulanya seperti turbin atau mesin diesel "Trip" atau mengalami kegagalan operasi) dan generator masih terhubung dengan jaringan. Karena masih ada kecepatan sisa pada rotornya, sedangkan disisi statornya ada tegangan dari jaringan, sehingga tegangan di stator menginduksi ke lilitan rotor yang berputar.
Dampak reverse power adalah sebagai berikut: •
Pada diesel generator dapat terjadi ledakan pada ruang bakarnya karena adanya akumulasi bahan bakar yang tak terbakar sedangkan rotor terus berputar,
21
Relay reverse power bekerja dengan mengukur komponen aktif arus beban, I x cos φ. Ketika generator menghasilkan daya listrik maka komponen arus beban I x cos
φ
bernilai positif, sedangkan dalam kondisi reverse power berubah
menjadi bernilai negatif. Jika nilai negatif ini melampaui set point dari relay, maka reverse power relay akan bekerja secara interlock dengan membuka Circuit Breaker (CB). Inti dari semuanya, jika terjadi reverse power pada suatu unit
pembangkit listrik maka terjadi kerusakan pada peralatan penggerak mulanya ( power mover ).
BAB 3 KARAKTERISTIK DAN OPERASI PEMBANGKITAN
3.1
Deskripsi Sistem Secara Umum
Pada power plant -nya memiliki 3 unit genset yakni 2 unit engine diesel; Olympian GEH200 dan Caterpillar 3406E dan 1 unit engine gas yakni G3508 LE dengan Low and High Pressure. Diesel genset Olympian digunakan untuk aplikasi standby yang akan mem- back-up suplai ke beban jika terjadi pemadaman listrik
oleh PLN dan terpasang dengan sistem terpisah oleh kedua genset yang lain. Jadi tidak adanya sistem paralel ataupun pembagian beban bagi genset tersebut. Berikut spesifikasi nameplatenya:
Tabel 3.1 Spesifikasi name plate kedua genset
No. Specification 1. Fuel
CAT 3406E Diesel
CAT G3508 Natural Gas
23
24
Genset yang diteliti adalah 3406E dan G3508. Seluruh kapasitas daya pada genset diesel didistribusikan langsung ke main bus bar sedangkan pada genset gas sebagian kapasitas dayanya digunakan untuk mensuplai motor induksi untuk kipas radiator. Jadi kapasitas daya yang tersedia adalah selisihnya dan menjadikan beban minimum sebesar daya motor induksi tersebut. Untuk percobaannya, digunakanlah sebuah load bank resistive heater (isolated system). Desain panelnya dapat disinkron baik secara manual ataupun otomatis (autosynchrone). Keduanya tergolong engine elektronik yakni engine diesel memiliki governor elektronik berupa Electronic Control Module (ECM) atau Advanced Diesel Engine Management (ADEM) yang modulnya terpasang pada engine
sedangkan pada engine gas memiliki governor elektronik eksternal berupa modul Spe ed Control (LSSC). 2301A Load Sharing and Speed
Fungsi ECM sebagai pusat kendali yang mengintegrasikan fungsi sistem governor, Air Fuel Ratio Control (AFRC), power curve mapping, monitor input sensing, dan output control. Jadi jika ada unit yang menggunakan ECM, pasti
25
2301A Load Sharing dan Speed Control (LSSC) mempunyai dua fungsi utama yaitu, mengontrol kecepatan engine secara presisi dan membagi beban di antara
genset
yang
diparalel.
Kontrol
ini
juga
bisa
digunakan
untuk
membangkitkan sinyal isochronous atau speed droop.
3.2
Sistem Pada Prime Mover
Sistem pada engine gas sebagian kecil berbeda dengan sistem pada engine diesel. Hal yang paling beda adalah pada sistem bahan bakarnya, sistem pemasukkan udaranya, dan sistem penyalaannya sedangkan untuk sistem-sistem yang lainnya umumnya sama, seperti sistem pelumasan, pendinginan, dan kelistrikan. Pada ketiga hal tadi yang paling berhubungan langsung dengan tenaga yang dihasilkan oleh engine sebagai komponen pembentuk api. Namun yang kita teliti di sini adalah prosentase beban yang dipikul maksimal oleh masing-masing engine dan bahan bakar yang dikonsumsi. Penjabaran ketiga sistem tadi dan operasinya mari kita amati skema dan perbedaan sistem engine diesel dan gas
26
Solar dipompakan, ditakarkan dan dikompresikan kemudian diinjeksikan langsung di ruang bakar bersamaan dengan udara yang terkompresi pada saat beberapa derajat sebelum akhir langkah kompresi. Jadi jumlah bahan bakarlah yang diatur dan dikonsumsi untuk mengendalikan putaran dan tenaga engine tanpa diketahui berapa jumlah udara yang masuk. Pada sistem engine gas, ia mengkonsumsi pencampuran gas dan udara dalam mengendalikan putaran dan tenaga yang dikeluarkan. Artinya pencampuran gas dan udara tadi selalu diatur perbandingannya pada jumlah yang tepat dan konstan diberbagai tingkat pembebanan engine oleh komponen yang disebut gas pressure regulator . Jadi bertemunya gas dan udara terjadi di luar ruang bakar di
dalam karburator. Komponen yang mengatur jumlah campuran gas udara yang akan dikonsumsi engine adalah elektronik governor (LSSC) dengan proporsional membuka atau menutup melalui throttle valve.
27
Perhitungannya bisa secara manual ataupun dengan menggunakan software Caterpillar Methane Number di bawah ini untuk memudahkan perhitungan. Beberapa tujuannya adalah mendapatkan estimasi besarnya pemanfaatan kemampuan engine untuk menghasilkan tenaga ( relative power capability), Lower Heating Value (LHV) yang merupakan nilai kalor peledakan pencampuran gas di
ruang bakar yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan gerak mekanis. Semakin tinggi nilai LHV maka semakin irit konsumsi bahan bakarnya.
28
tegangan AC 3 phasa sebagai sinyal ke voltage regulator bahwa generator telah diputar. Kemudian ia memberikan arus ke field exciter berupa tegangan DC untuk membuat magnet yang medannya diterima oleh exciter armature. Karena ia terinduksi maka akan menghasilkan tegangan AC 3 phasa yang akan disearahkan oleh Rotating Diode menjadi tegangan DC yang disalurkan ke Main Rotor melalui rongga di sepanjang inti shaft. Akibatnya, Main Field membuat inti magnet yang medannya menginduksikan Main Armature sehingga menghasilkan tegangan AC 3 phasa. Output tegangannya akan dirasakan oleh voltage regulator melalui Potentian Transformator (PT). Jika tegangan output -nya masih di bawah nilai set point nya maka ia akan menaikan arus DC menuju Field Exciter dan sebaliknya jika melebihi maka ia akan menurunkan arus.
Outgoing to Load T1
5
Automatic Voltage 6
CT
T2
T3
T0
29
kerjanya sama seperti PMPE dalam membangkitkan tegangan dan fungsi voltage regulator sebagai peregulasi tegangan. Bedanya unit pembangkit jenis ini bisa
hilang kemagnetan residualnya jika tidak dioperasikan dalam jangka waktu yang lama. Jika hilang maka harus di-flashing kemagnetannya. Oleh karena itu perlu secara berkala dioperasikan guna perawatan.
Outgoing to Load T1
5
T3
T0
CT
Automatic Voltage 6 Regulator 22 (AVR) F1 F2
T2
24 20
PT CAT Generator
DC Main Armature Field Exciter Bearing
R
Rotating Diode
Exciter Armature
Main Field
AC F A N
F
30
memposisikan kembali fuel rack atau throttle valve, merubahan kecepatan prime mover hingga tegangan sinyal kecepatan dan tegangan referensi bernilai sama.
Gambar 3.9 Blok diagram kerja speed control
3.6
Sinkronisasi Generator
Kontroler membandingkan kedua sinyal dan menentukan adanya perbedaan antara phasa generator (off-line) dan bus ( on-line). Ketika ada perbedaan,
31
Gambar 3.10 Blok diagram kerja synchronizer
BAB 4 PERCOBAAN DAN ANALISIS DATA
4.1
Percobaan
Hal yang akan dilakukan mengacu pada prosedur yang tepat dan direkomendasikan berdasarkan service manual, panduan instalasi dan operasi dari masing-masing kontroler, dan panduan pengoperasian dan perawatan (OMM) yang sesuai dengan produk gensetnya. Selain itu mengikuti regulasi standard safety yang ada di tempat area praktik ataupun rekomendasi khusus.
4.1.1
Diagram Rangkaian Sistem
33
4.1.2
Daftar Peralatan
Dalam melakukan penelitian ini, peralatan yang diperlukan adalah:
Tabel 4.1 Daftar peralatan
No.
Tools
Quantity Unit
Multimeter include: 1
Voltmeter Ohmmeter
1
pcs
Frequency meter Insulation test er 2
Ampere meter / Clamp On
1
pcs
3
PC / Notebook
1
pcs
4
Electronic Technician Software
1
pcs
5
Methane Number Software
1
pcs
6
Communication Adapter 2
1
pcs
7
DDT - Service Connector Converter
1
pcs
8
Cabinet Screwdriver
1
pcs
9
Philips Screwdriver
1
pcs
34
Untuk menguji seberapa besar performa yang dimiliki oleh masing-masing genset maka dilakukanlah tahapan pengujian yang disebut Technical analysis Level 2 (TA2). Pada TA2 tersebut akan dilakukan pengukuran parameter yang
diperlukan pada kondisi genset berhenti dan bekerja dengan cara dibebani penuh masing-masing genset dan kemudian akan didapatkan data-data performa genset yang aktual dan akan dibandingkan dengan spesifikasi yang sesuai, apakah nilainya masih dalam toleransi atau tidak yang mana nantinya dapat menentukan efisiensi tiap unit genset. Data pada TA2 bisa digunakan untuk menentukan apakah sistem engine atau generator yang bermasalah dan juga digunakan sebagai alasan dasar genset di-overhoul atau perawatan. Tenaga yang dihasilkan oleh engine pun juga dipengaruhi oleh nilai kalor yang terkandung pada bahan bakar (solar ataupun gas). Hal ini perlu diukur agar bisa mengestimasi tenaga yang bisa dihasilkan oleh engine. Pengukuran yang dilakukan ada yang bersifat elektris dan mekanis. Untuk pengukuran listrik memanfaatkan metering pada Electronic Modular Control
35
menerapkan speed droop padanya serta menentukan besarnya dengan metode try and error . Agar percobaan tersebut aman tanpa kerusakan sistem secara
keseluruhan, beban sistem saat awal kali sinkron maksimal sebesar 120kW. Hal tersebut dikarenakan urutan pengoperasian genset diesel yang terlebih dahulu dibebani kemudian genset gas disinkronkan dan paralelkan ke sistem. Nilai tersebut berdasarkan besarnya BMEP diesel 3406E yang berpengaruh terhadap kemampuan genset dalam menahan block loading seandainya terjadi kegagalan lepas sinkron dan beban dialihkan balik ke genset diesel. Bila melebihi nilai tersebut dan berkali-kali terjadi maka dapat menimbulkan kerusakan pada enginenya terutama pada komponen yang memikul beban secara langsung. Pastikan juga sistem tidak mengalami reverse power . Oleh karena itu, segera atur besarnya penguatan medan generator hingga cos genset.
4.1.4
Langkah Percobaan
α
mendekati sama di kedua
36
utama, dioda putar dan varistor, serta penguat medan generator di voltage regulator .
8. Buanglah energi sisa yang tersimpan pada terminal kumparan ke ground atau bodi generator. Kemudian lepas semua kabel dan kumparan yang terpasang pada terminal. Lakukanlah prosedur pengujian tahanan isolasi sesuai manual pada semua kumparan stator dan catat hasil pengukurannya. Buang kembali energi sisanya setiap pengukuran kumparan. 9. Ukurlah besarnya tahanan dalam di semua kumparan dan catat nilainya. 10. Selesai pengukuran tahanan kumparan, pasanglah kembali sesuai terminalnya sebelumnya. Kemudian bukalah koneksi yang ada pada dioda putar dan varistor. Lakukan pengukuran tegangan konduksi di masing-masing dioda. Ikutilah prosedur pengujian dioda pada manual dan catatlah nilainya. 11. Lakukan pengukuran besarnya tegangan zener pada varistor dengan menggunakan
megger test er. Ikutilah prosedur yang tepat mengenai
pengukuran varistor dan catatlah nilainya. Buanglah energi sisanya ke ground.
37
genset yang tepat Amati agar frekwensi genset bertahan pada 50Hz.. Ketika sudah mencapai beban penuh kemudian periksa kondisi fisik genset apakah ada sesuatu yang tidak nomal. Jika normal, catat semua parameter yang diperlukan baik dari sisi engine dan juga generatornya. Gunakan ET untuk memonitor dan menyimpan parameter sensor yang diperlukan. 17. Untuk genset 3406E, jangan bebani genset terlalu lama dalam kondisi beban penuh karena aplikasi genset jenis prime yang dikhususkan untuk pembebanan tidak melebihi 70% dari kapasitasnya. Untuk genset G3508, bisa dibebani penuh dalam waktu yang lama karena aplikasi genset jenis continous yang bisa dibebani 90%-100% dari kapasitasnya, asalkan bebannya stabil dan temperatur exhaust stack -nya masih di bawah spesifikasinya. Artinya, kapasitas maksimumnya dibatasi oleh temperatur pada exhaust stack -nya. 18. Turuni beban secara bertahap (berkebalikan dengan tahapan pembebanan) dengan selalu memperhatikan frekwensi sistem tetap 50Hz. Lakukan sampai beban lepas dari sistem.
38
dijalankan. Jika sudah, matikan kedua genset tersebut. Lakukan purging pada genset G3508. Bukalah penutup panel voltage regulator . 3. Untuk genset 3406E, aturlah LSM untuk bisa bekerja secara isochronous dengan memutar potensio Droop, Load Gain, dan menutup terminal Open For Droop pada frekwensi kerja 50Hz dan saat beban penuh 364kW, dapatkan
tegangan load signal test 6.00VDC. Ikutilah prosedur pada manual mengenai pengaturan isochronous pada LSM. 4. Ujilah genset tersebut, atur tegangan dan frekwensi pada 380V, lalu bebani penuh 100% yaitu ± 364kW dengan prosedur pembebanan secara bertahap. Perhatikan frekwensinya apakah tetap atau berubah. Jika prosedur pengaturan isochronous benar, frekwensi akan bertahan dari tanpa beban hingga beban
penuh pada 50Hz. Jika tidak, periksa ulangi langkah No. 3. 5. Lepaskan beban secara bertahap (kebalikan tahapan pembebanan). Jika sudah, aktifkan saklar GSC ke Cooling Down. 6. Untuk genset G3508, aturlah 2301A LSSC untuk bisa bekerja secara
39
22kW daya motor radiator ditambah 38kW daya load bank. Catatlah dan gunakan ET untuk menyimpan parameter yang diperlukan. 10. Lanjutkan pada beban total 120kW dengan menambahkan beban 60kW. Catatlah dan gunakan ET untuk menyimpan parameter yang diperlukan. 11. Lakukan lagi pada beban total 180kW, 240kW, 300kW, 360kW dengan cara yang sama seperti sebelumnya. Catatlah dan gunakan ET untuk menyimpan parameter yang diperlukan di setiap langkahnya. 12. Lepas beban dengan cara menurunkannya secara bertahap dan perlahan. Perhatikan frekwensinya jaga pada 50Hz. Jangan menyimpang terlalu jauh. 13. Saling pisahkan dan matikan kedua genset dari sistem. Aktifkan saklar GSC ke cooling down dan low idle. Lakukan prosedur mematikan genset seperti sebelumnya. 14. Sesegera mungkin tekan tombol emergency untuk mematikan sistem jika terjadi masalah di luar kendali secara tiba-tiba dan kritis.
40
5. Bebani genset 3406E pada 38kW. Lalu masukkan genset G3508 ke sistem dengan mensinkronkan secara otomatis. Jika sudah masuk, periksa supaya power factor keduanya mendekati sama. Catatlah dan gunakan ET untuk menyimpan parameter yang diperlukan. 6. Lanjutkan pada beban total 120kW dan ikuti seperti langkah pembebanan seperti sebelumnya (60kW, 120kW, 180kW, 240kW, 300kW, dan 360kW). Catatlah dan gunakan ET untuk menyimpan parameter yang diperlukan setiap tingkat pembebanan. 7. Kemudian lakukan prosedur pelepasan beban dan mematikan genset seperti langkah sebelumnya. 8. Sesegera mungkin tekan tombol emergency untuk safety jika terjadi masalah di luar kendali secara tiba-tiba dan kritis.
4.1.5
Tabel Evaluasi
4.1.5.1 Data Pengujian Sinkronisasi Frekwensi
41
Tabel 4.4 Pengujian
kebocoran kompresi (cylinder cutout) engine 3406E
Tabel 4.5 Data technical analysis 2 genset gas G3508 TECHNICAL ANALYSIS 2 TEST
GENERATOR SET (CPJ00324) G3508 Spec. Max % Load Exhaust Stack P (kW) Unit Temp (Cel) 480
4.58
378
No Load P (kW)
f (Hz)
FFR (BTU/min)
RPM
22
50.0
11984
1501
42
4.1.5.3 Data Paralel Kedua Genset dengan Isochronous
Tabel 4.6 Data lab paralel genset isochronous GENERATOR LOAD DATA LAB
CATERPILLAR GENERATOR SET 3406E
Isochronous
No.
Total Load (kW)
% Load Unit
P (kW)
f (Hz)
FCR (GpH)
1
60
60.00
36
50.0
4.2
2
120
69.17
83
50.0
7.0
3
180
72.22
130
50.0
9.8
4
240
72.08
173
50.0
12.3
5
300
72.33
217
50.0
15.0
6
360
71.94
259
50.0
17.5
CATERPILLAR GENERATOR SET G3508
Isochronous
No.
Total Load (kW)
% Load Unit
P (kW)
f (Hz)
FFR (BTU/min)
1
60
40.00
24
50.0
12177
2
120
30.83
37
50.0
14089
3
180
27.78
50
50.0
16301
4
240
27.92
67
50.0
18355
5
300
27.67
83
50.0
20864
6
360
28.06
101
50.0
23711
43
4.1.5.5 Data Paralel Genset Droop Diesel 3% dan Gas 2%
Tabel 4.8 Data lab paralel genset diesel 3% dan gas 2% GENERATOR LOAD DATA LAB
CATERPILL AR GENERATOR SET 3406E
Droop 3%
No.
Total Load (kW)
% Load Unit
P (kW)
f (Hz)
FCR (GpH)
1
60
0.00
0
51.5
3.2
2
120
0.00
0
51.5
3.2
3
180
88.89
160
50.8
11.7
4
240
82.92
199
50.7
14.0
5
300
79.67
239
50.5
16.5
6
360
77.22
278
50.4
18.9
CATERPILL AR GENERATOR SET G3508
Droop 2%
No.
Total Load (kW)
% Load Unit
P (kW)
f (Hz)
FFR (BTU/min)
1
60
0.00
22
51.0
12734
2
120
0.00
22
51.0
12734
3
180
11.11
20
50.8
11908
4
240
17.08
41
50.7
15343
5
300
20.33
61
50.5
18137
6
360
22.78
82
50.4
21346
44
4.2 4.2.1
Analisis Data Pengujian Technical Analysis 2
Pada percobaan TA2 didapatkan data performa di kedua genset seberapa besar mereka bisa diketahui efisiensinya. Berdasarkan data evaluasi TA2 3406E didapat bahwa genset ini bisa dimanfaatkan efisiensinya sebesar 99.19%. Nilai tersebut bisa dikatakan sudah mencapai kapasitas 100% walaupun masih ada selisih 0.81%. Hal ini dikarenakan adanya tolerasi pembacaan alat ukur dan load bank tidak mampu memberikan beban tepat 364kW. Secara keseluruhan baik dilihat dari engine dan generatornya, genset ini bisa dimanfaatkan secara penuh dan dalam kondisi baik mengacu kepada parameter yang didapat. Ada bagian yang kurang baik mengenai kondisi tegangan beterai yang agak di bawah dari spesifikasinya saat digunakan untuk cranking. Namun, hal ini tidak berdampak langsung terhadap efisiensi genset. Berdasarkan data evaluasi TA2 G3508 didapat bahwa genset ini hanya bisa dimanfaatkan sebesar 26.25% dari kapasitasnya saja. Setelah dilakukan pengujian
45
dengan memakai charger eksternal. Namun, hal ini tidak berdampak langsung terhadap efisiensi genset.
4.2.2
Pembagian Beban Isochronous
Gambar 4.2 Frekwensi sinkron isochronous
46
Gambar 4.3 Grafik prosentase pembagian beban isochronous
Pada saat pembebanan didapatkan prosentase pembagian beban yang berbeda dan konstan hingga beban tertentu. Hal tersebut dikarenakan kapasitas daya kedua genset berbeda dan keduanya di-setting pada isochronous. Berdasarkan gambar di atas, genset diesel mendapatkan ± 72% sedangkan genset gas mendapatkan ± 28% dari total beban yang diberikan. Pembagian beban ini
47
Gambar 4.4 Grafik pembagian beban isochronous
Terlihat semakin besar beban yang diberikan maka kedua genset akan memikul beban secara proporsional dengan prosentase yang tetap. Sehingga beban genset diesel selalu lebih besar daripada beban yang dipikul oleh genset gas.
4.2.3
Pembagian Beban Droop Diesel 2% dan Gas 3%
48
dengan melepaskan CB pada generator yang berubah menjadi motor. Meskipun potensio voltage adjust telah diatur untuk mempertahankan cos α mendekati sama di kedua genset dan lain hal perubahan penyimpangan cos α begitu agresif. Hal tersebut dikarenakan terjadinya perbedaan batasan kecepatan high idle pada speed setting di kedua governor engine yaitu genset diesel pada 1530RPM (51Hz)
sedangkan gas 1545RPM (51.5Hz) sehingga synchronizer tidak mampu mengsinkronkan karena perbedaan ini.
Gambar 4.6 Kurva droop diesel 2% dan gas 3%
Terdapat penurunan frekwensi sinkron dari 60kW hingga 360kW sebesar:
49
Setelah beban diberikan pada 60kW, kedua genset bisa sinkron dengan prosentase genset gas lebih tinggi dibanding genset diesel (gas 75% dan diesel 25%). Pada saat beban ditambah lagi mencapai 120kW genset diesel sedikit mulai lebih besar prosentase bebannya dibanding genset gas. Terjadi prosentase pembebanan sama pada beban kira-kira 110kW. Kemudian setelah beban ditambah lagi hingga mencapai 360kW, terlihat genset diesel semakin naik prosentase pembebanannya yang berbanding terbalik dengan genset gas. Namun perubahan kenaikan dan penurunan prosentasinya semakin kecil seiring dengan kenaikan beban. Hal tersebut dikarenakan penurunan frekwensi sinkron genset gas lebih besar dibanding genset diesel terhadap frekwensi saat tanpa bebannya. Ini merupakan unjuk kerja dari mekanisme governor dalam membagi beban pada speed droop. Dalam penerapannya sistem dengan konfigurasi ini tidak aplikatif
saat beban di bawah 60kW karena akan lepas sinkron.
50
4.2.4
Pembagian Beban Droop Diesel 3% dan Gas 2%
Gambar 4.9 Frekwensi sinkron droop diesel 3% dan gas 2%
Berdasarkan grafik di atas, terlihat kedua genset tidak bisa disinkronkan atau mendapatkan frekwensi sinkronnya pada beban di bawah 180kW. Walaupun
51
Gambar 4.10 Grafik prosentase pembagian beban droop diesel 3% dan gas 2%
Prosentase pembebanan pun tidak tetap. Terlihat genset diesel terjadi penurunan prosentase seiring kenaikan beban sistem sedangkan pada genset gas terjadi sebaliknya yang cenderung naik saat beban 180kW hingga beban 360kW.
52
merupakan proses konversi energi primer ke energi mekanik dan ke energi listrik. Energi primer yang digunakan pada power plant ini adalah gas alam (PLTG) dan solar (PLTD). Berdasarkan patokan harga oleh Perusahaan Gas Negara (PGN) untuk industri pada 1 April 2010. Harga jual gas untuk golongan K-1 adalah US$ 4.1 per MMBTU ( Metric Million British Thermal Unit ) ditambah biaya dalam volume gas Rp 770,- per meter kubik (m3). Harga US dollar pertanggal 8 Juni 2010 seharga Rp. 9350,-. Dalam hal ini tidak dilakukan pengukuran volume karena tidak tersedianya alat ukur volume gas pada power plant tersebut. Sebagai patokan perbandingan, semua perhitungan hanya digunakan parameter Flow Fuel Rate (FFR) dalam BTU per menit untuk genset gas, sedangkan pada genset diesel
digunakan Fuel Consumption Rate (FCR) dalam US Gallon per jam yang dikonversikan ke liter per jam dimana 1 US gallon setara dengan 3.785412 liter dan harga solar Pertamina untuk industri per liternya Rp. 6.275,- berlaku mulai 1 Mei 2010. Adapun perhitungan konsumsi biaya gas adalah:
53
Tabel 4.11 Biaya konsumsi bahan bakar per jam pada diesel 3% dan gas 2%
Total Beban
Genset Diesel Liter / Rupiah / hour Jam
Genset Gas BTU / Rupiah / min Jam
Total Nilai Rupiah / Jam
60
-
-
-
-
-
120
-
-
-
-
-
180
44.2893
277,915
11,908
27,390
305,305
240
52.9958
332,548
15,343
35,290
367,839
300
62.4593
391,932
18,137
41,717
433,649
360
71.4686
448,465
21,346
49,098
497,563
Besarnya kWh adalah dengan membagi biaya bahan bakar dalam Rupiah per jamnya dengan besarnya beban sistem.
Tabel 4.12 Perbandingan biaya bahan bakar per jam dan harga per kWh setiap sistem
Isochronous kWh Rp/Jam (Rp)
D2% vs G3% kWh Rp/Jam (Rp)
60
127,773
2130
115,618
1927
-
-
120
198,680
1656
176,026
1467
-
-
180
270,278
1502
253,213
1407
305,305
1696
Total Beban
D3% vs G2% kWh Rp/Jam (Rp)
54
Berdasarkan grafik di atas, secara mendasar, seiring dengan kenaikan beban yang diberikan maka secara keseluruhan terjadi kenaikan konsumsi biaya bahan bakar. Pada beban sistem 180kW hingga 360kW, droop genset diesel 3% dan gas 2 % paling besar biaya konsumsi bahan bakarnya terhadap kebutuhan daya yang dikeluarkan (efisiensinya terkecil) dan pembangkit yang sedang paralel akan lepas sinkron saat beban sistem di bawah 180kW. Ini berbahaya bagi kehandalan sistem listrik jika terjadi turunnya beban di bawah nilai tersebut tanpa tidak diketahui oleh operator sehingga terlambat mentransfer beban dan melepaskan genset gas dari sistem. Jika hal tersebut terjadi, pembangkit akan black loading dan jika sering terjadi maka dapat mengakibatkan kerusakan komponen elektronika di generator. Belum lagi dampak kerugian akibat beban listrik yang terhenti.
Perbandingan Biaya per kWh
2500
) p R ( 2000
0 3 2 1
7 2 9 1 6
6 9
55
rendah. Terlihat dari grafik, dari ketiga sistem, pada droop diesel 2% dan gas 3%lah yang memiliki efisiensi paling tinggi atau biaya per kWh paling rendah.
4.2.6
Pengoperasian Unit Pembangkit Listrik
Melihat dari hasil perhitungan biaya dan perbandingan efisiensi di atas maka bisa dibuatkan suatu perencanaan pengoperasian unit pembangkit terhadap variasi besarnya beban sistem secara terpadu. Artinya jumlah unit yang dioperasikan disesuaikan dengan besarnya beban yang dibutuhkan. Dari ketiga cara pembagian beban di atas, dipilihlah pengaturan yang paling optimal dilihat dari harga per kWh paling kecil di berbagai beban sistem yang ada yaitu droop diesel 2% dan 3%. Walaupun secara aplikasinya cara droop lebih cocok untuk operasi paralel dengan skala beban besar dan kurang efektif untuk skala beban kecil dan beroperasi secara genset tunggal. Untuk mengetahui perbandingan harga per kWh antara kedua genset tersebut maka perlu diketahui harga per kWh saat mereka beroperasi tunggal dengan membagi biaya bahan bakarnya dengan besarnya kW
56
Kurva kWh Genset Gas 900
827 800
h W700 k r e p a g r 600 a H
713
650 603 563 537
500
400 45
57
68
79
90
102
Beban (kW) Gambar 4.15 Harga per kWh terhadap fungsi beban genset gas
Berdasarkan perbandingan kedua kurva di atas, bisa disimpulkan bahwa
BAB 5 KESIMPULAN
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat ambil kesimpulan bahwa: 1. Kemampuan tenaga yang dihasilkan oleh genset gas sangat tergantung pada komposisi gas yang dikonsumsi. 2. Hal yang membatasi tenaga yang dihasilkan oleh genset gas adalah beban thermal sedangkan genset diesel adalah beban fisik. 3. Pembagian beban isochronous membagi beban ke masing-masing genset dengan perbandingan besarnya sesuai kapasitas dengan prosentase yang tetap. 4. Penentuan speed droop suatu genset yang akan beroperasi paralel mengacu kepada frekwensi sinkron pada sistem. 5. Dengan adanya droop frekwensi, diketahuinya perubahan frekwensi pada sistem maka dapat menentukan seberapa besar perubahan bebannya.
DAFTAR ACUAN
[1] [2] [3] [4] [5]
[6]
[7]
Marsudi, Djiteng, ” Operasi Sistem Tenaga Listrik ”, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2006 Marsudi, Djiteng, ”Pembangkitan Energi Listrik ”, Erlangga, Jakarta, 2005 Pudjanarsa, Astu dan Nursuhud, Djati, ” Mesin Konversi Energi”, Andi Offset, Yogyakarta, 2006 Kuphaldt, Tony R. Lesson in Electric Circuit – Volume II – AC . 25 July. 2007 Utami, Eka. ”Pengusaha Gerah Harga Gas Mendadak Naik.” Tempo Interaktif Jakarta. 28 Maret 2010 “Penawaran BBM industri periode 1 Mei 2010.” PT. Muria Makmur Sejahtera. 3 Mei 2010. Caterpillar Technical Information Marketing (TMI Web). 1 July. 2010.
Lampiran 1: Artikel Kenaikan Harga Gas PGN
Lampiran 2: Surat Penawaran Harga Industri Solar Pertamina
Lampiran 3: Data Technical Analysis 2 Genset 3406E
Lampiran 4: Pengujian Cylinder Cut Out Genset 3406E
Lampiran 5: Data Technical Analysis 2 Genset G3508
Lampiran 6: Data Efisiensi Genset Tunggal 3406E
64
Lampiran 7: Data Efisiensi Genset Tunggal G3508
65
Lampiran 8: Data Paralel Genset Isochronous
66
Lampiran 9: Data Paralel Droop Genset 3406E 2% dan G3508 3%
67
Lampiran 10: Data Paralel Droop Genset 3406E 3% dan G3508 2%
68
Lampiran 11: Grafik Pembebanan Paralel Genset Isochronous
Lampiran 12: Grafik Pembebanan Droop Genset 3406E 2% dan G3508 3%
Lampiran 13: Grafik Pembebanan Droop Genset 3406E 3% dan G3508 2%
