RESUME Distribution Generated (DG)DG secara luas didefinisikan
sebagai pembangkit listrik berskala kecil. Untuk beberapa aplikasi
DG, fasilitas pembangkitan dilokasikan dekat dengan beban ( di
titik konsumsi energi yang dibangkitkan ). DG bisa dikoneksikan
pada sisi metering konsumen atau sisi metering distribusi. DG lebih
menarik karena biaya untuk pembangkitan skala kecil semakin murah
karena inovasi teknologi, perubahan regulasi ekonomi dan lingkungan
terhadap liberalisasi pasar sumber daya listrik.Perhatian publik
terhadap perubahan iklim mengakibatkan ketertarikan yg besar
terhadap penggunaan energi yang terbarukan dan penggunaan bahan
bakar alternatif yang murah secara efisien. Hal lain yang menarik
perhatian adalah pengembangan sistem gabungan antara pembangkitan
listrik dan panas yang dikenal sebagai Combined Heat and Power
(CHP) yang disebut juga distrik panas & daya. Penyebaran sistem
energi terbarukan menyebabkan penggunaan DG sebagai komponen dari
sistem Hybrid yang terdiri dari beberapa generator dikonstruksikan
sebagaiKonsep Microgrid ini menggabungkan beban dan sumber skala
kecil beroperasi sebagai sistem tunggal yang berpotensi untuk
menyediakan daya dan panas. Sebagian besar pembangkit skala kecil
harus berbasis elektrik (inverter) untuk memastikan fleksibilitas
sebagai sistem kumpulan tunggal (agregat tunggal). MicoGrid sangat
cocok untuk mengintegrasikan sumber terbarukan dengan jaringan juga
untuk digunakan sebagai sistem dengan kehandalan yang
tinggi.Penggunaan DG berskala besar harus diperlakukan seperti
generator lainnya yang terhubung dengan sistem transmisi,
diharuskan untuk dilakukan uji kelayakan, uji proteksi, dan
pengaruhnya terhadap sistem. Sistem yang lebih kecil ( 5MW atau
lebih kecil ) biasanya dihubungkan ke sub-tansmisi dan sistem
distribusi dan diintegrasikan ke sistem proteksi pada jaringan.
Menambahkan DG harus memperhatikan keamanan pada dua sisi, pada
sisi DG dan sisi jaringan.
Gambar 1. MicroGrid Based Distributed Generation
DG membutuhkan ptoteksi dari short circuit dan kondisi abnormal
yang dapat menyebabkan kerusakan pada Generator, Kondisi abnormal
pada jaringan dapat berpangeruh pada DG seperti : eksitasi
berlebih, overvoltage, arus tak seimbang, dan frekuensi abnormal
dan stress pada poros torsi dikarenakan penggunaan recloser pada
jaringan. Harus diperhatikan bahwa kerusakan pada DG dapat
mempengaruhi sistem jaringan atau sistem konsumen karena
diakibatkan oleh kesalahan pada arus atau perubahan skema
proteksi.Interkoneksi Proteksi DG terdiri dari PCC dan trafo
interkoneksi. Tujuan dari proteksi interkoneksi adalah untuk
melindungi jaringan listrik dari unit DG pada saat pengoperasian
paralel antara DG dengan jaringan listrik. Generator Proteksi
generator dipasang pada sisi generator pada PCC dan melindungi DG
dari kesalahan internal dan kondisi pengoperasian yang
abnormal.Peralatan yang membutuhkan proteksi Banyak peralatan yang
akan membutuhkan pemasangan DG untuk menyesuiakan diri pada area
tertentu. Peralatan yang menyediakan persyaratan yang detail pada
area berikut ini: Konfigurasi lilitan pada trafo interkoneksi
Persyaratan umum dari relay interkoneksi berkelas umum Persyaratan
CT dan VT Persyaratan proteksi fungsional (81 O/U,27 dan 59)
Pengaturan pada beberapa bagian interkoneksi Kecepatan operasi
Faktor yang mempengaruhi proteksi DG Sumber energi yang berbeda
beda mungkin digunakan tetapi skema antar muka yang digunakan oleh
DG yang nantinya akan mengakibatkan dampak terbesar bagi proteksi
sistem distribusi.
Tipe-tipe DG1. Generator tradisional Generator tradisional
didasarkan pada mesin pembakaran dan kemudian dibagi kedalam:
turbine berkecepatan rendah, mesin disel bolak balik, dan
mikroturbin.2. Generator non tradisionalGenerator non tradisional
dibagi kedalam: peralatan elektrokimia (seperti sel bahan bakar),
peralatan penyimpanan (baterai, roda gila,dll) dan peralatan
terbarukan (PV,angin, mikrohidro kecil).
Pengaruh dari Elektronika Daya Inverter elektronika daya mampu
untuk mengkonversi energi dari bermacam macam sumber seperti
frekuensi bervariabel (angin), frekuensi tinggi (turbin), dan
energi langsung (PV dan sel bahan bakar). Inverter berbasis DG
umumnya di anggap berdaya rendah oleh standar peralatan dari 1KW
sampai beberapa MW.
DG (Distributed Generation) atau Pembangkit Terdistribusi (PT)
merupakan pembangkit listrik berskala kecil yang pada umumnya
terdistribusi sepanjang power system serta dapat membantu kinerja
dari pembangkit listrik berskala besar. Cara mengkoneksi atau
instalasi daripada trafo memberikan keuntungan dan kerugian pada
system dari segi pensuplaian daya maupun system proteksinya. Maslah
proteksi pada DG antara lain:1. Short Circuit Current 2. Islanding,
merupakan suatu kondisi dimana DG terisolasi pada suatu porsi beban
tertentu. Penyebab terjadinya Islanding: Gangguan yang dideteksi
oleh utilitas Kebocoran dari suplai utilitas normal menyebabkan
kerusakan komponen Utility switching dari sistem distribusi dan
beban-beban Disconnect disengaja untuk melayani baik disebuah titik
pada utilitas atau pada service intrance (pintu masuk layanan)
Human error atau kerusakan berbahaya Gangguan alamAkibatnya
tegangan dan frekuensi yang terhubung dengan konsumen yang
terhubung ke island tidak dapat dikontrol, proteksi pada island
sulit dideteksi.DG terhubung paralel pada keadaan normal yang mana
dapat menyebabkan islanding yang tidak diharapkan ketika koneksi
terputus. Perhatian utama yang diakibatkan adanya islanding yang
tidak diharapkan adalah keselamatan pekerja salauran bertegangan
dapat terancam, keselamatan masyarakat dibahayakan, tegangan dan
frekuensi tidak terkendali, sistem perlindungan tidak
terkoordinasi, serta sistem pembumian yang mungkin tidak sesuai
dengan yang diharapkan.
Teknik pendeteksian islanding dapat dilakukan dengan tekinik
skema berbasis komunikasi, deteksi aktif, deteksi pasif, dan zona
non deteksi yang mana secara umum teknik-teknik tersebut
memanfaatkan tegangan dan / atau frekuensi sebagai parameter yang
diatur dan diamati. Perlu adanya perhitungan ulang pada rating
relay impedansi karena penambahan DG menyebabkan perubahan nilai
impedansi dan dapat meningkatkan resiko kesalahan pada kerja dari
relay impedansi apabila tidak segera ditanggulangi.Aliran daya
balik dapat terjadi ketika penambahan DG dilakukan pada sistem
koneksi radial tradisional yang sistem proteksinya hanya mampu
mengatasi aliran daya balik satu arah.Penambahan DG juga berakibat
adanya perubahan bentuk gelombang tegangan yang menyebabkan
pengaturan tegangan pada sisi beban tidak berjalan sesuai dengan
yang diharapkan.Auto reclosure mungkin tidak akan bekerja sesuai
dengan harapan apabila ada penambahan DG karena sebelum adanya
proses recloser, DG harus benar benar terputus dari sistem. Apabila
hal ini terjadi mungkin akan berakibat kesalahan pada sistem tidak
tertanggulangi serta ada perubahan pada frekuensi sistem distribusi
karena tegangan yang tidak seimbang.Ferro resosnansi juga dapat
terjadi akibat adanya penambahan DG. Ferro resonansi berefek pada
rusaknya peralatan pelanggan yangterhubung pada sistem.
Pembumian
Sebuah DG transformator terhubung dengan lilitan primer trafo
yang tidak dikebumikan, yang bertujuan untuk keperluan analisis
terhadap peralatan (insulator, lightning arrester, breakers etc)
dalam mengatasi kondisi over voltage yang terjadi pada gangguan
antara penghantar line dan ground. Sebuah unit DG terhubung melalui
pembumian pada trafo delta-wye (atau terhubung wye tanpa
pembumian), gangguan pembumian pada penghantar line diakibatkan
oleh arus yang mengalir melalui dua aliran line-ground.
Gangguan-gangguan yang terjadi pada penggunaan trafo DG sama
seperti halnya gangguan-gangguan yang terjadi pada trafo DC. Pada
kondisi yang lain dapat dicontohkan pada beberapa konfigurasi trafo
ketika perangkat pembumian tidak terhubung dengan baik, sistem
secara keseluruhan akan gagal dalam melakukan pembumian.
Keamanan
Penambahan DR pada penyulang akan mengahasilkan kerusakan di
dalam peralatan. Pengoperasian proteksi peralatan yang tidak tepat
dapat menyebabkan kondisi (unsafe) pada peralatan. Pada tipe dan
ukuran tertentu dari DR trafo yang terhubung delta, sinyal umpan
balik di dalam fasa yang berada dalam kondisi gangguan over voltage
dapat disebabkan oleh kerusakan pada peralatan pelanggan atau
utilitas peralatan. Kerusakan ini akan mengakibatkan kedua
penggunaan peralatan dan pengoperasian di daerah pelanggan menjadi
tidak aman (unsafe).
Pendekatan Dampak DG
Suatu sistem sangatlah memerlukan berbagai macam pendekatan
dalam penanganan proteksinya ketika melakukan evaluasi terhadap
dampak/dugaan yang berkaitan dengan koneksi/hubungan DG. Pengaruh
dari proteksi yaitu dapat memgembalikan sistem pada kondisi normal.
Untuk gangguan pada jaringan listrik dengan respon tertentu akan
menyebabkan terjadinya kondisi islanding --seperti halnya peralatan
sistem UPS. Kecepatan pemutusan pada alat-alat proteksi tergantung
pada titik kritis pengisian yang dibutuhkan (critical load needs).
Gangguan lokal pada sistem hanya membutuhkan isolasi yang
penyusunannya tidak memakan porsi lebih pada sistem tersebut.
Penambahan dari DG dapat memberikan peningkatan sistem proteksi,
yaitu peningkatan yang berhubungan dengan :
Penggunaan jaringan dengan desain radial Aliran arus satu arah
dan pendeteksian gangguan Koordinasi gangguan balik. Pemenuhan
keamanan Kontrol tegangan Pengoperasian islanding DR Peninjauan
penutup balik otomatis (auto reclosing) Pengaruh kestabilan sistem
Pengaruh kerusakan breaker Terjadinya ferro-resonansi
Studi DampakDampak dari DG dalam sistem proteksi perlu dianalisa
kembali dengan menyesuaikan pada struktur pendekatan tertentu.
Penerapan berbagai macam variasi dalam studi sangatlah
direkomendasikan dalam upaya menganalisa proteksi berbasis pada
pembatasan penetrasi yang sesuai dengan kapasitas, lokasi dan
teknologi DG yang dibutuhkan. Studi ini dapat menentukan strategi
yang paling tepat dalam meningkatkan keamanan (proteksi)
berdasarkan pada pembatasan penetrasi. Hilangnya koordinasi antar
sistem, tumpulnya sensitivitas deteksi gangguan, gangguan fuse,
aliran dua arah dan over voltage, perlu dilakukan studi kembali
sesuai dengan urutan-urutannya, sehingga sampai pembatas penetrasi
dari DG pada suatu keadaan sistem distribusi dapat dicapai.
Studi rugi
Studi rugi dapat dilakukan antar perangkat proteksi. Analisis
hubungan arus singkat dapat menentukan tingkat koordinasi terhadap
dampak DG. Dalam pengoperasian normal, perangkat proteksi
dikoordinasikan, sehingga proteksi utama beroperasi sebelum
proteksi cadangan beroperasi. Interkoneksi DG dapat meningkatkan
potensi terjadinya hubung singkat. Melalui pengaturan koordinasi
proteksi dan pengukurannya, lokasi dan jenis DG, juga kondisi tak
terkoordinasi dapat diketahui. Dalam situasi ini, cadangan akan
beroperasi sebelum primer beroperasi, sehingga dapat memutus energi
ke beban saat terjadi gangguan.
Studi sensitivitas
Penambahan DG dapat mempengaruhi kegagalan arus lemah dari
sub-stasiun utama. Hal ini dapat mengubah kemampuan proteksi dalam
"melihat" gangguan. Kegagalan arus bergantung pada jenis, ukuran
dan lokasi DG. Jenis koneksi DG perlu dipertimbangkan untuk
menentukan kontribusi utilitas dan gangguan arus pada DG yang
digunakan dalam studi sensitivitas.
Studi Gangguan Fuse
Sebuah strategi penghematan sekering digunakan sebagai utilitas
untuk mendeteksi gangguan sementara yaitu dengan sistem proteksi
pemutus balik otomatis yang biasa dikenal dengan nama
auto-recloser. Di alam luar seringkali terjadi kesalahan yang
bersifat sementara ,sehingga strategi ini dapat mencegah terjadinya
gangguan permanen. Penambahan DG dapat mempengaruhi koordinasi
waktu antara re-closer dan sekering yang disebabkan oleh perubahan
arus gangguan (dari DG). Analisis perubahan gangguan arus dilakukan
untuk menentukan strategi penghematan sekering yang berpotensi
mengakibatkan gangguan, terputusnya sekering bertiup atau kegagalan
koordinasi karena DG
Bi-directionality Studi
Diperkenalkannya sistem DG diharapkan dapat mengatasi proteksi
atas gangguan balik yang diakibatkan oleh tidak berfungsinya
proteksi pada penyulang radial. Proteksi yang sebenarnya tidak
didesain untuk mengatasi energi balik yang dihasilkan dari sumber
DG pada penyulang. Skema proteksi yang sebenarnya membutuhkan
peninjauan kembali untuk mendapatkan aliran energi
bi-directional.
Studi over voltage
Penambahan DG dapat mengakibatkan over-voltage sementara karena
gangguan pembumian (masalah grounding atau koneksi transformator
yang berhubungan). Kondisi over tegangan pada utilitas membutuhkan
penanggulangan untuk melindungi DG. Masalah potensial lainnya
termasuk resonansi over-tegangan yang terjadi selama kondisi
islanding dan over tegangan mungkin timbul akibat injeksi daya DG
tinggi. Pemilihan interkoneksi transformator perlu dipertimbangkan
sehubungan dengan memperhatikan pembumian DG dan kesalahannya.
Studi mode islanding
Munculnya DG yang dapat beroperasi pada mode islanding dalam
masalah yang kompleks yang memerlukan studi untuk menentukan
pengaturan dan perubahan untuk ketepatan operasi island sangatlah
diperlukan. Operasi island akan berbeda dan mungkin akan memerlukan
dua pendekatan untuk perlindungan: (1) yang beroperasi secara
paralel dengan utilitas dan (2) beroperasi sebagai island.
Pertimbangan metode islanding deteksi dan rekoneksi diperlukan
dalam analisis iniStudi simulasi
Penyelidikan dampak DG dicapai melalui simulasi dengan
menciptakan model rinci. Persamaan hubung singkat digunakan untuk
memodelkan karakteristik sumber DG (generator sinkron, generator
induksi dan generator berbasis elektronik). Salah satu alat-alat
listrik yang tersedia untuk penilaian dampak adalah paket CYMTCC
dan software CYMDIST. Sambungan transformator juga harus dimasukkan
dalam model. Studie simulasi yang dilakukan oleh Natural Resources
Canada - CETC (9) menunjukkan bahwa:
1. Penambahan unit DG dalam hasil pengumpan akan mengurangi
kontribusi sumber untuk kesalahan DG sambil meningkatkan kesalahan
arus tersebut1. Efek lain diketahui untuk kontrol unit DG yang
mengendalikan tegangan terminal seperti unit sinkron hubung
langsung1. Efek ini hampir diabaikan untuk hubungan unit DG secara
elektronik yang bertindak sebagai sumber arus konstan1. pengaruh
penambahan unit DG pada penyulang distribusi dapat menyebabkan zona
buta pada perangkat proteksi atau gangguan koordinasi antara dua
(atau lebih) perangkat proteksi dan harus dipelajari dengan
hati-hati.Strategi proteksi untuk DG yang terintegrasi adalah untuk
mendapat biaya serendah mungkin dengan dampak minimal pada sistem
yang telah ada. Satu peralatan yang patut dipertimbangkan adalah
penggunaan relay digital multifungsi yang mengkombinasikan berbagai
fungsi relay ke dalam satu kemasan single relay.Deteksi
unintentional islandingPendeteksian kerugian dari operasi parallel
dilakukan dengan menetapkan over/under frekuensi [81 O / I] dan
over/under tegangan [27/59] "window (biasanya +/- 5%) di mana DG
diperbolehkan untuk beroperasi. Pada sebagian besar keadaan,
tegangan dan frekuensi akan dengan cepat keluar dari operasi normal
saat operasi paralel terputus. Transfer Trip (TT) mungkin
diperlukan sebagai penanda peralatan komunikasi yang diandalkan
jika island dapat beroperasi dalam waktu tertentu. Untuk DG sinkron
dan induksi relay tegangan lebih instantenous [59I] dapat digunakan
untuk mendeteksi islanding. Pilihan lain adalah dengan menggunakan
proteksi tingkat perubahan frekuensi [81R] untuk mendeteksi
islanding.
Deteksi kesalahan Back-FeedJika DG kapasitas yang lebih besar,
relay proteksi fungsi 67, 21 dan 51V digunakan untuk memberikan
fase deteksi kesalahan back-feed. Untuk trafo interkoneksi yang
tidak dibumikan (grounded), relay tegangan lebih netral[ 59N,27n]
menyediakan deteksi untuk kesalahan suplai ground.Deteksi kondisi
kerusakanKondisi ketidakseimbangan arus yang disebabkan oleh
konduktor terbuka atau fase pembalikan pada rangkaian suplai
utilitas dapat membuat generator DG ke level tinggi arus sequence
negatif. Untuk mencegah kemungkinan kerusakan generator dari arus
sequence negatif, digunakanlah relay arus-lebih sequence negatif
[46]. Untuk proteksi dari fase pembalikan (kebanyakan disebabkan
selama restorasi) digunakanlah relay tegangan sequence negatif
[47].Deteksi aliran daya tidak normalJika utilitas memiliki
kebijakan bahwa DG tidak memasok arus ke utilitas (reverse aliran
daya), relay aliran searah [32] dapat digunakan untuk mendeteksi
kondisi ini untuk jumlah waktu yang telah
ditentukan.RestorasiSetelah DG ke koneksi grid telah dipisahkan,
sambungan dapat dikembalikan ke operasi secara paralel penuh.
Banyak utilitas menggunakan "instantenous" reclose praktis, di mana
pemutus dan rangkaian reclosers reenergize dilindungi tanpa
penundaan yang disengaja. Waktu operasi mekanik biasanya
mengakibatkan delay efektif dari sekitar 150 sampai 200 ms dari
pembukaan ke reclosing. Sebuah relay Sinkronisasi-check [25] dapat
digunakan untuk mengawasi reclosing dan menangani keadaan ketika DG
dibawah kondisi dead-bus" . Kondisi kedua adalah ketika DG sesuai
dengan beban lokal. Sebuah relay syncho-check yang lebih canggih
diperlukan yang tidak hanya mengukur sudut fase tetapi juga slip
frekuensi dan perbedaan tegangan antara utilitas dan DG. Relay akan
menangani otomatis, manual dan mengawasi reclosing.
Skema Proteksi Sederhana dan lanjutanSkema proteksi merupakan
subbab dari metode proteksi sistem interkonesi pada DG. Terdapat
Sekma proteksi sederhana dan proteksi lanjutan. Pada Skema proteksi
sederhana hanya terdiri dari sistem pendeteksian yg rendah terhadap
gangguan pada DG. Sedangkan pada proteksi lanjutan ditambahankan
komponen yang dapat meningkatkan deteksi arus bahaya saat DG
beroperasi. Proteksi yang ditambahkan pada proteksi lanjutan adalah
Proteksi arus lebih untuk kegagalan sistem dan ketidakseimbangan
tegangan dan arus; proteksi tegangan lebih.SUMMARY
DG (Distributed Generation) bermanfaat pada sistem ini digunakan
sebagai sumber berskala kecil yang terletak di lokasi pelanggan dan
pusat. Dampak DG pada sistem distribusi dapat dilihat dari dua
perspektif: pemilik generasi dan utilitas. Ketika dihubungkan ke
jaringan utilitas, generator distribusi membutuhkan proteksi, tidak
hanya proteksi dari short circuits, tapi dari kondisi operasi tidak
normal Jenis generator (sinkron, induksi atau kekuasaan elektronik
berbasis), ukuran dan lokasi akan berdampak proteksi DG. Saat ini
anti-islanding dapat mengakses fitur DG sebagai jaringan pendukung
untuk meningkatkan stabilitas jaringan utama ketika jaringan
tersebut mengalami gangguan.
