Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 1
Nama : Wahyu RiyadiNRP : 2205 100 198
SIMULASI DAN ANALISIS TRANSIEN CAPACITOR BANK SWITCHING TERHADAP KUALITAS DAYA LISTRIK DI PT HOLCIM
INDONESIA,TBK PLANT CC#2 CILACAP
Pembimbing :1. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT2. Dimas Anton Asfani, ST, MT
Presentasi Sidang Tugas Akhir (Genap 2009)Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 2
DAFTAR ISI
• PENDAHULUAN• TEORI PENUNJANG• LANGKAH-LANGKAH PENELITIAN• PEMODELAN SISTEM• SIMULASI DAN ANALISIS• KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITS
PendahuluanLatar belakang
• Beban beban industri biasanya menggunakan peralatan kontrol dan peralatan elektronika yang sensitif terhadap masalah power quality terutama fluktuatif tegangan misalnya saja variable speed drive (VSD) EFISIENSI ENERGI
• Untuk kompensasi daya reaktif, regulasi tegangan, mengurangi rugi-rugi dan meningkatkan faktor daya biasanya menggunakan capacitor bank
PENINGKATAN KUALITAS DAYA
Biaya
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Permasalahan
• Capacitor bank switching TRANSIEN
Besarnya transien yang dihasilkan dari capacitor bank switching terhadap sistem !!!
Page 4
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Batasan masalah
1. Plant yang digunakan pada simulasi tugas akhir ini adalahsistem kelistrikan industri pada PT HOLCIM INDONESIA,TBK PLANT CC#2 CILACAP.
2. Simulasi tugas akhir ini menggunakan MATLAB Simulink7.0.
3. Beban-beban pada simulasi tugas akhir ini dimodelkandengan menggunakan beban lump.
Page 5
Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 6
DAFTAR ISI
• PENDAHULUAN• TEORI PENUNJANG• LANGKAH-LANGKAH PENELITIAN• PEMODELAN SISTEM• SIMULASI DAN ANALISIS• KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 7
Teori Penunjang
1. Transient 2. Tegangan lebih transien3. Arus transien4. Faktor yang mempengaruhi tegangan lebih
transien5. Dampak capacitor bank switching6. Metode untuk mengurangi efek transien
Jurusan Teknik Elektro-ITS
1. Transient
1. Impulsive TransientImpulsive transient adalah suatu perubahan tiba-tiba dalam keadaan steady state dari arus dan tegangan atau keduanya
secara tidak langsung pada polaritas positif atau negatifpetir
2. Oscillatory transientOscillatory transient adalah suatu perubahan tiba-tiba dalam
keadaan steady state dari arus dan tegangan, atau keduanya
secara tidak langsung pada polaritas positif dan negatifenergization pada capacitor bank
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Impulsive Transient
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Oscillatory transient
Jurusan Teknik Elektro-ITS
2. Tegangan lebih transien
• Terjadinya tegangan lebih transien (transientovervoltage) yang terjadi pada prosescapacitor bank switching diakibatkan shortcircuit yang terjadi pada saat pelepasanmuatan pada kapasitor selama pengisiansehingga pada sistem akan dihasilkan rippleeffect yang akan berosilasi sampai mencapaikeadaan steady state
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Magnitudo tegangan lebih transien
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Durasi tegangan transien
Jurusan Teknik Elektro-ITS
3. Karakteristik arus transien
• Capacitor bank switching selalu disertai dengan lonjakan arus yang dibatasi oleh impedansi dari sistem
Jurusan Teknik Elektro-ITS
4. Faktor yang mempengaruhi tegangan lebih transien
1. Besarnya capacitor bank 2. Lokasi capacitor bank3. Beban yang terpasang
• Jenis beban• Kondisi beban
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Besarnya capacitor bank
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Beban yang terpasang
Jurusan Teknik Elektro-ITS
5. Dampak capacitor bank switching
• 1.3-1.5 pu pada tegangan rendah• 2 pu berpotensi menyebabkan
kegagalan operasi pada peralatan kontrol dan peralatan elektronika daya seperti VSD
• 3 – 4 pu berpotensi merusak isolasi sistem (trafo) dynamic overvoltage
Jurusan Teknik Elektro-ITS
dynamic overvoltage
Jurusan Teknik Elektro-ITS
6. Metode untuk mengurangi efek transien
1. Pre insertion inductor2. Surge arrester3. Synchronous closing breaker
Page 20
Jurusan Teknik Elektro-ITS
1.Pre insertion inductor
• induktor ini akan membatasi arus transien selama proses energize
Page 21
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Pre insertion inductor (2)
Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 23
DAFTAR ISI
• PENDAHULUAN• TEORI PENUNJANG• LANGKAH-LANGKAH PENELITIAN• PEMODELAN SISTEM• SIMULASI DAN ANALISIS• KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 24
Langkah – Langkah PenelitianPengumpulan data :
1. SLD2. Spesifikasi peralatan3. Beban
Pemodelan sistem menggunakanMATLAB Simulink 7.0
Simulasi
Analisis
Solusi permasalahan
Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 25
DAFTAR ISI
• PENDAHULUAN• TEORI PENUNJANG• LANGKAH-LANGKAH PENELITIAN• PEMODELAN SISTEM • SIMULASI DAN ANALISIS• KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITS
PT HOLCIM INDONESIA, TBK PLANT CC#2 CILACAP
E12-1T140 MVA
E12-1S1
Node 1
Line A
LINE A2000 MVAsc
Node 2 NO
Line B
NO
NO
LINE B2000 MVAsc
E12-1S2
E12-1T240 MVA
E22-1S1.U2MSS 2
E22-1S1.UO
Capa
citor
2
E22-1S1.UN
NO
Spare20 MVA
E22-1S1.UM
Indirect
E22-1S1.UL
Fini
sh M
ill 1
E22-1S1.UK
Fini
sh M
ill 2
E22-1S1.UJ
Raw Mill
E22-1S1.UI
Raw
Mate
rial
&Shi
p Un
load
e
E22-1S1.UH
NO
MSS 1E22-1S1.U1
E22-1S1.UA
Capa
citor
1
E22-1S1.UB
Raw Mill 1
E22-1S1.UC
Blen
ding &
Kil
n
E22-1S1.UD
Burning & Cooler
E22-1S1.UE
Coal Mil
l,Gy
psum
&Add
itiv
e
E22-1S1.UF
Packi
ng
E22-1S1.UG
NO
Spare10 MVA
Bus 150 kV
Jala-jala PLN 150 kV
Trafo 150/6.3 kV, 40 MVA
Bus capacitor 1 Bus capacitor 2
Bus beban MSS 1
Bus beban MSS 2
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Pemodelan sistem menggunakan MATLAB Simulink 7.0
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Pemodelan beban
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Pemodelan capacitor bank
1 MVarBusCap1
LS1.1S1.UD
E22-1S1.UP
E22-
1C1
1000
kva
r
E22-1S1.UQ
E22-
1C2
1000
kva
r
E22-1S1.UR
E22-
1C3
1000
kva
r
ETAP 4.0 MATLAB Simulink 7.0
Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 30
DAFTAR ISI
• PENDAHULUAN• TEORI PENUNJANG• LANGKAH-LANGKAH PENELITIAN• PEMODELAN SISTEM • SIMULASI DAN ANALISIS• KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 31
Simulasi dan Analisis• Pengoperasian capacitor bank switching dalam tugas
akhir ini dibagi menjadi dua metode yaitu:1. single bank
Pengoperasian kapasitor secara single bank pada tugas akhir ini adalah pengoperasian yang dilakukan dengan switchingpada capacitor bank pada waktu yang bersamaan (t = 0.02)
2. back to back.Prinsip dari pengoperasian kapasitor secara back to back pada tugas akhir ini adalah melakukan switching untuk beberapa capacitor bank pada bus yang sama secara bergantian (t 1= 0.02, t2 = 0.021, t3 = 0.024 )
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Hasil simulasi kondisi sebelum capacitor bank switching
Page 32
Lokasi Presentasepenurunan
tegangan steady (%)
Arus steady (A)
Bus 150 kV 0.82 266Bus MSS 1 7.44 2970.5Bus MSS 2 8.69 3339.5
Bus capacitor 1 7.44 0Bus capacitor 2 8.71 0
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Single bank
Bus sumber 150 kV• Tegangan
• Arus
Page 33
1.04 pu
525.1 A
266 A232.5 A
Jurusan Teknik Elektro-ITS
• Tegangan
• arus
Bus Beban MSS 1 (6.3 kVrms)
7.44 %3.30 %
1.34 pu
6194.8 A
2970.5 A
2642.5 A
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Bus Capacitor 1• Tegangan • Arus
7.44 %3.30 %
1.34 pu
4230 A
1130 A
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Perbandingan antara single bank dan back to back
Tegangan puncak transien Arus transien
Lokasi Tegangan puncaktransien (pu)
Single bank Back to back
Bus 150 kV 1.04 1.01Bus MSS 1 1.34 1.24Bus MSS 2 1.35 1.25
Buscapacitor 1
1.34 1.25
Buscapacitor 2
1.35 1.25
Lokasi Arus puncak transien(A)
Single bank Back to back
Bus 150 kV 525.1 397.83Bus MSS 1 6194.8 4232Bus MSS 2 7138.4 4804.5
Buscapacitor 1
4230 2628
Buscapacitor 2
4907 2953.2
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Pemodelan pre insertion inductor
10 mH-2.4 ohm
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Nilai pre insertion inductor yang tersedia
Jurusan Teknik Elektro-ITS
High resistance dan low resistance
Arus puncak transien setelah switching dengan pre insertion inductor (A)
Low resistance10 mH - 2.4 ohm
High resistance18 mH - 39 ohm
379.3 288.74220 32484589 36272350 380.72
2745.5 382
Page 39
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Hasil simulasi
Lokasi Tegangan puncak transien (pu)Single bank Back to back Pre insertion
inductor Bus 150 kV 1.04 1.01 1Bus MSS 1 1.34 1.24 1.02Bus MSS 2 1.35 1.25 1.00
Bus capacitor 1
1.34 1.25 1.02
Bus capacitor 2
1.35 1.25 1.00
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Hasil simulasi
Lokasi Arus puncak transien (A)Single bank Back to back Pre insertion
inductor Bus 150 kV 525.1 397.83 379.3Bus MSS 1 6194.8 4232 4220Bus MSS 2 7138.4 4804.5 4589
Bus capacitor 1
4230 2628 2350
Bus capacitor 2
4907 2953.2 2745.5
Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 42
DAFTAR ISI
• PENDAHULUAN• TEORI PENUNJANG• LANGKAH-LANGKAH PENELITIAN• PEMODELAN SISTEM • SIMULASI DAN ANALISIS• KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Kesimpulan
1. Tegangan transien yang terjadi hanya sedikit berpengaruh pada sisi sumber 150 kV.
2. Pengoperasian capacitor bank secara back to back menghasilkan arus dan tegangan transien yang lebih kecil jika dibandingkan dengan pengoperasian secara single bank.
3. Penggunaan pre insertion inductor sangat efektif untuk mengurangi efek transien yang dihasilkan dari capacitor bank switching.
Page 43
Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 44
Sekian Terima kasih