Persentasi Seminar KP

Report
STUDI PENGARUH PENGGUNAAN KOMPENSATOR
BERUPA CAPACITOR BANK, SVC, DAN STATCOM
PADA JARINGAN TRANSMISI DAN DISTRIBUSI
di
PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA
Oleh :
CINDY MALFICA
10/297541/TK/36296
IKHWAN LUTHFI SYAFJON
10/297531/TK/36292
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
PT CHEVRON PACIFIC INDONESIA
 Salah satu perusahaan energi terintegrasi
terdepan di dunia
 Penghasil minyak terbesar yang beroperasi di
Sumatera & Kalimantan Timur
 Penghasil utama energi panas bumi yang
beroperasi di Jawa Barat
 Menyumbang 40% produksi nasional.
 Memiliki 7000 karyawan handal dan 32000
karyawan mitra
 Lebih dari 5 dekade telah menghasilkan lebih dari
12 miliar barel minyak




Duri
Rumbai
Minas
Dumai
Tugas :
1. Membangkitkan daya listrik yang cukup dan
berkesinambungan secara efisien guna memenuhi
pertumbuhan beban di PT. CPI.
2. Mencatu daya listrik yang andal dan baku guna memenuhi
kebutuhan operasi PT. CPI.
3. Memanfaatkan gas buang panas dari turbin – turbin gas di
Central Duri secara maksimal untuk menghasilkan uap guna
kebutuhan operasi Duri Steam Flood.
4. Mempertahankan keselamatan kerja yang tinggi.
Sub-sub Bagian :
1. Administrator
2. Business Engineering Support (BES)
•
Planning and Budget, Design and Construction, IT and Support System, Safety
Health and Environment, dan Quality Improvement.
3. Power System Generation (PSG)
•
•
•
•
Team Power Plant
Team Power System Management
Team Conditioning Monitoring
Team Gas Turbine Maintenance
4. Transmission Distribution and Operation (TDO)
•
•
•
•
Power Line Maintenance
Substation and Control System
Substation and Control System
Power System Engineering (PSE)
• Divisi Support Operation
• Sebuah departemen yang bertugas menyediakan tenaga listrik
dan menghasilkan uap melalui pemanfaatan panas dari gas
buang turbin.
• Menggunakan Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
17 unit dioperasikan oleh PGT
3 unit dioperasikan oleh North Duri Cogen
• Central Duri : 5 unit : 95 MW
• Duri
: 1 unit : 19 MW
• Minas
: 11 unit : 210 MW
• North Duri Cogen : 3 unit : 264 MW
Total : 588 MW
Saluran transmisi :
• Saluran transmisi 230 kV sepanjang 128 km
• Saluran transmisi 115 kV sepanjang 536 km
• Saluran transmisi 44 kV sepanjang 105 km
Saluran distribusi (8000 Transformator) :
• Saluran distribusi 13,8 kV sepanjang 1742 km
• Saluran distribusi 4,16 kV sepanjang 50 km
•
•
•
•
•
Latar Belakang
Permasalahan
Solusi
Simulasi (ETAP & MATLAB)
Kesimpulan
• Chevron Project : Zewadi Project
• Tahun 2016 : Penambahan beban 17 MW (North
Power System)
• Peningkatan beban setiap tahun
• Penambahan beban 59 MW pada sistem kelistrikan
bagian utara (North Power System)
• Tegangan turun di lokasi bagian North
• Voltage drop yang tinggi
• Power factor rendah di lokasi pembangkit Central Duri
• Jaringan radial : menurunkan keandalan
• Load drop pada kondisi N-1
• Membangun saluran transmisi loop untuk meningkatkan
keandalan
• Membangun pembangkit baru
• Meningkatkan kapasitas saluran pada kondisi normal :
• Penambahan Kompensator / FACTS 2x25 MVAR di lokasi Sintong &
Bangko
• Capacitor Bank
• Static Var Compensator (SVC)
• STATCOM
-> meningkatkan tegangan dan power factor saluran transmisi
-> pengiriman daya meningkat
• Mengamati pengaruh penggunaan kompensator terhadap
profil tegangan, transien dan gangguan pada jaringan
SIMULASI
• Simulasi aliran daya dengan ETAP.
• Simulasi fenomena transien dengan ETAP & MATLAB Software
• Simulasi hubung singkat dengan ETAP
• Capacitor Bank (2x25 MVAR)
• STATCOM/SVC (2x25 MVAR)
SVC
STATCOM
CAP. BANK
CB
CRITERIA
SVC
STATCOM
CAP. BANK
Switch Type
Static switches
Static switches.
Circuit Breakers
Power Quality
Considerable harmonics
Low Harmonics
Prone to resonance
Response
Faster
Fastest
Slow
Voltage - Current
Relationship
Voltage dependent. Less
stable.
Voltage independent. More
stable.
No relationship. On – off
mechanism only.
VAR Capability
Supply & Absorb
Supply & Absorb
Supply Only
Capital Cost
<60MAR equal with STCOM
250,000 USD/MVAR
52,000 USD/MVAR
Spacing
Small
Smallest
Small
Switching Surge
Small
Small
Considerable
Untuk menaikkan tegangan di sepanjang feeder sekaligus menaikkan faktor
daya dari saluran tersebut.
Tujuan pemasangan capacitor bank:
• Di substation : menaikkan level tegangan di bus substation dan membantu
MVAR sistem
• Di feeder : menaikkan level tegangan di beban sekaligus menaikkan faktor
daya.
Voltage Profile with Reactive Compensator
105
103
101
Voltage (kV)
99
97
95
93
91
89
87
85
RKN115
BTG115
KTG115
MGL115
STG115
Location
BKO115
NEL115
2013
2x25 RKN-PMM
2X25 RKN-BTG
2X25 KTG-STG
2X25 STG-BKO
2X35 STG-BKO
2X45 STG-BKO
2X55 STG-BKO
BLM115
PNG115
2X25 KTG-BKO
22
• Lokasi STG dan BKO simulasi dilakukan pada lokasi beban
Central Duri
•
•
•
•
•
Simulasi Load flow
Simulasi Transient dengan Capacitor Bank
Simulasi Transient dengan STATCOM
Simulasi Short Circuit 1 Phase Ground
Simulasi Short Circuit 3 Phase
PROGRAM BANTU
• ETAP
• MATLAB
Mengamati profil tegangan sebelum dan setelah pemasangan
FACTS SVC
• Skenario 1
• Keadaan saat MGL-STG di Close, SVC belum dipasang pada jaringan.
• Keadaan saat MGL-STG di Open, SVC belum dipasang pada jaringan.
Kondisi Tegangan Norm dan Norm (MGL-STG Open)
110
107.213
105
104.179
107.412
102.9
103.456
100.7
Tegangan (kV)
99.86
103.2
100
103.3
98.206
102
100.4
97.508
96.931
95
95.24
93.424
92.054
92.664
90
Norm (MGL-STG
open)
85
Norm
80
CD
BTG
STG
BKO
RKN
Lokasi BUS
MGL
KTGL
NEL
BLM
• Skenario 2
• Keadaan saat MGL-STG di Close, SVC belum dipasang pada jaringan.
• Keadaan saat MGL-STG di Close, SVC telah dipasang pada jaringan.
Kondisi Tegangan Norm dan Norm HCT SVC
(MGL-STG Open)
110
108.1
106.3
106.4
105
107.213
104.6
105.1
103.7
105.6
103
103.456
104.179
100
Tegangan (kV)
102.5
102.9
100.7
95
95.24
92.664
93.424
92.054
90
Norm (MGL-STG Open)
85
Norm HCT SVC (MGLSTG open)
80
CD
BTG
STG
BKO
RKN
Lokasi BUS
MGL
KTGL
NEL
BLM
• Skenario 3
• Keadaan saat MGL-STG di Close, SVC telah dipasang pada jaringan.
• Keadaan saat MGL-STG di Open, SVC telah dipasang pada jaringan.
Kondisi Tegangan Norm dan Norm HCT SVC
110
108
108
106
106.7
106.3
105
107.412
105
104
104
Tegangan (kV)
105.6
103.4
103.3
103.2
102
102.9
102
100
100.4
99.86
97.508
98
98.206
96.931
96
Norm
94
Norm HCT SVC
92
90
CD
BTG
STG
BKO
RKN
Lokasi BUS
MGL
KTGL
NEL
BLM
• Skenario 4
• Keadaan saat MGL-STG di Open, SVC belum dipasang pada jaringan.
• Keadaan saat MGL-STG di Open, SVC telah dipasang pada jaringan
Kondisi Tegangan Norm HCT SVC dan Norm HCT
SVC (MGL-STG open)
109
108.1
108
108
106.7
107
106.3
106.3
106.4
Tegangan (kV)
106
105.1
104.6
105
105
105.6
105.6
105
103.7
104
104
103.4
103
103
102.9
102.5
102
Norm HCT-SVC
101
Norm HCT-SVC (MGLSTG Open)
100
99
CD
BTG
STG
BKO
RKN
Lokasi BUS
MGL
KTGL
NEL
BLM
•
•
•
•
•
Skenario 5 :
MGL-STG di Close, SVC belum dipasang pada jaringan.
MGL-STG di Close, SVC telah dipasang pada jaringan.
MGL-STG di Open, SVC belum dipasang pada jaringan.
MGL-STG di Open, SVC telah dipasang pada jaringan.
•
•
•
•
MGL-STG di Close, SVC belum dipasang pada jaringan.
MGL-STG di Close, SVC telah dipasang pada jaringan.
MGL-STG di Open, SVC belum dipasang pada jaringan.
MGL-STG di Open, SVC telah dipasang pada jaringan.
Tahun 2013
Tahun 2014
Tahun 2015
Tahun 2016
• Analisis load flow yang dilakukan pada pembebanan tahun
2016 mengalama kondisi divergen, sehingga akan muncul
Calculation Error seperti berikut:
• Setiingan pada ETAP
• Capacitor Bank : % Tegangan kerja komponen bisa diatur (setting) ketika
menyuplai saluran pada ETAP
• SVC : Sudah otomatis, tidak ada pengaturan % tegangan
Mengetahui pengaruh penggunaan kompensator Capacitor Bank
pada proses switching
• Skenario 1
• Konfigurasi Normal tanpa Capacitor Bank
• Saluran MGL-STG open pada t = 0.1 s
• Skenario 2
• Saluran MGL-STG dalam keadaan Open
• Capacitor Bank 2x25 MVAR close pada t = 0.1
• Skenario 3 (back to back switching)
• Keadaan saat MGL-STG Close,
• 2 Capacitor Bank awalnya Open lalu di Close
• Waktu kerja CB219 = 1 sc
• Waktu kerja CB218 = 15 sc
Mengetahui pengaruh penggunaan kompensator Capacitor Bank
dan FACTS STATCOM dan pada proses switching
sink
• Skenario 1 (back to back switching)
•
•
•
•
MGL-STG Close
CB Initial condition : Open
Capbank STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
Capbank BKO [0.1 10] CB Close pada waktu 0.2-10 sc
Magnitude V_NEL = 1.1 pu
Magnitude I_NEL = 0.18.5 pu menjadi 0.21 pu
Magnitude V_BKO = 1.1 pu
Magnitude I_NEL = 1.25 pu
Inrush current pada capacitor
bank & BKO bus
Selama 0.015
• Skenario 2
•
•
•
•
MGL-STG Close
CB Initial condition : Open
Capbank STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
Capbank BKO [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
Inrush current pada capacitor
bank & BKO bus
Selama 0.01 s (lbh cpt dr
skenario 1)
Magnitude V_NEL = 1.1 pu
Magnitude I_NEL = 0.18.5 pu menjadi 0.21 pu
Magnitude V_BKO = 1.1 pu
Magnitude I_NEL = 1.25 pu
• Skenario 3
•
•
•
•
MGL-STG Open
CB Initial condition : Open
Capbank STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
Capbank BKO [0.2 10] CB Close pada waktu 0.2-10 sc
• Skenario 4
•
•
•
•
MGL-STG Open
CB Initial condition : Open
Capbank STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
Capbank BKO [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
Skenario 4
• Skenario 5
• MGL-STG Open pada t = 1 s
• Cap Bank STG Close pada t = 2 s
• Cap Bank BKO Close pada t = 3 s
• Skenario 1
•
•
•
•
MGL-STG Close
CB Initial condition : Open
STATCOM STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
STATCOM BKO [0.2 10] CB Close pada waktu 0.2-10 sc
• Skenario 2
•
•
•
•
MGL-STG Close
CB Initial condition : Open
STATCOM STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
STATCOM BKO [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
• Skenario 1
•
•
•
•
MGL-STG Open
CB Initial condition : Open
STATCOM STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
STATCOM BKO [0.2 10] CB Close pada waktu 0.2-10 sc
• Skenario 2
•
•
•
•
MGL-STG Open
CB Initial condition : Open
STATCOM STG [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
STATCOM BKO [0.1 10] CB Close pada waktu 0.1-10 sc
Mengetahui pengaruh penggunaan SVC atau Capacitor Bank
ketika terjadi short circuit 1 Phase – Ground dan 3 Phase
Gambar kondisi rangkaian saat (a) SVC belum dipasang dan (b) SVC sudah dipasang
(c) Capacitor belum dipasang dan (d) Capacitor sudah dipasang
Gambar kondisi rangkaian saat (a) SVC belum dipasang dan (b) SVC sudah
dipasang (c) Capacitor belum dipasang dan (d) Capacitor sudah dipasang
MGL-STG Kompensator
SVC
close
CAPBANK
SVC
open
CAPBANK
Arus (kA)
Kondisi
kompensator
TOTAL
BTG-STG
MGL-STG
BKO-STG
Open
3.94
1.44
1.54
0.813
Close
3.94
1.44
1.54
0.813
Open
3.94
1.44
1.54
0.813
Close
3.94
1.44
1.54
0.813
Open
2.58
1.61
0
0.813
Close
2.58
1.61
0
0.813
Open
2.58
1.61
0
0.813
Close
2.58
1.61
0
0.813
Gambar kondisi rangkaian saat (a) Capacitor belum dipasang dan (b) Capacitor sudah
dipasang (c) SVC belum dipasang dan (d) SVC sudah dipasang
Gambar kondisi rangkaian saat (a) SVC belum dipasang dan (b) SVC sudah dipasang
(c) Capacitor belum dipasang dan (d) Capacitor sudah dipasang
Arus (kA)
Kondisi
MGL-STG Kompensator
kompensator TOTAL BTG-STG MGL-STG BKO-STG
SVC
close
CAPBANK
SVC
open
CAPBANK
Open
2.06
1.06
1
0
Close
2.06
1.06
1
0
Open
2.06
1.06
1
0
Close
2.06
1.06
1
0
Open
1.18
1.18
0
0
Close
1.18
1.18
0
0
Open
1.18
1.18
0
0
Close
1.18
1.18
0
0
• Beban yang tiba-tiba berubah bisa menyebabkan voltage flickers.
• Pada penggunaan capacitor, Load shedding memiliki tingkat kompensasi
yang tinggi dan hal ini akan menyebabkan over voltage.
• Switching pada capacitor dapat menyebabkan kenaikan tegangan yang
mendadak dan ini bisa menyebabkan motor tiba-tiba mati.
• Kawasan industri dengan banyak variasi beban punya nilai harmonik
yang tinggi.
• Jaringan yang berubah dari Loop menjadi radial akan membuat nilai
impedansinya naik dan drop tegangan naik. Sehingga tegangan yang
tiba di beban menjadi kecil/berkurang.
• Capacitor Bank tidak memiliki pengaturan dalam suplai daya reaktif ke
jaringan
• SVC/STATCOM mampu mengkompensasi tegangan yang ada di jaringan
tanpa menyebabkan overvoltage
• Lama transient SVC/STATCOM lebih lama dibandingkan Capacitor Bank
• Penggunaan Capasitor Bank maupun SVC/STATCOM tidak memberikan efek
kenaikan arus saat gangguan short circuit terjadi
• Penggunaan kapasitor dan SVC/STATCOM dapat meningkatkan factor daya
sehingga pengiriman daya lebih optimal
• Factor daya dan jarak saluran transmisi mempengaruhi kestabilan tegangan
sistem
• Semakin tinggi Factor daya sumber, semakin baik profile tegangan di saluran
• Semakin tinggi factor daya sumber, semakin besar kapasitas saluran dalam
pengiriman daya aktif
• Kombinasi antara STATCOM dan Capacitor Bank secara mekanis sangat
memungkinkan untuk mengurangi biaya.
Perbandingan FACTS :
• Kekurangan :
• Hanya mengirim VAR
• Komponen fixed passive : terus meyuplai
var
• Proses switching yang tidak sinkron dengan
gelombang menimbulkan arus inrush yang
menyebabkan transient. Timbul stress
jaringan.
• Waktu respon >70 ms
• Tidak cocok dengan beban yang berubahubah. Butuh alat frequent switching agar
steady state terjadi.
• Kenaikan tegangan yang tiba-tiba
menyebabkan gelombang harmonik
sehingga dibutuhkan filter
• Kelebihan :
• Harga yang murah
Kelebihan :
• Respon = 20-30 ms
• Bisa bersifat induktif dan kapasitif
• Ekonomis untuk sistem yang besar
Kekurangan :
• Menghasilkan gelombang harmonic
• Memiliki karakteristik V2 seperti
kapasitor
Kelebihan :
• Respon <10 ms.
• Tidak ada kenaikan tegangan yang
mendadak
• Kemampuan induktif dan kapasitif
• Karakteristik arus konstan (nilai daya
reaktif turun karena tegangan bukan
fungsi kuadratis)
• Tingkat harmoniknya kecil sehingga tidak
butuh filter
• Terintegrasi dengan AHF (Active Harmonic
Filtering)
• Harganya lebih murah dibanding SVC
untuk kemampuan 50 MVAR
• Bisa dipasangkan dengan kapasitor
membentuk system hybrid
Kekurangan :
• Mahal dan butuh lahan yang luas untuk
penempatannya
• Menaikan tegangan pada grid dengan menginjeksikan daya
reaktif ke grid
• Menurunkan tegangan pada grid dengan menyerap daya
reaktif pada grid
• Kontrol tegangan sangat cepat dan otomatis sehingga cepat
memperbaiki faktor daya
• Dapat memberi dan menyerap daya reaktif
• Reaksi terhadap gangguan sangat cepat yaitu <10 ms setelah
fault terjadi,
untuk daya yang sangat besar : 20-50 ms
ITEMS
STATCOM 100%
COMBINED (60/40)
COMBINED (80/20)
HIGH SPEED REACTIVE
COMPENSATOR
250,000 USD X 50 =
12.5 MM USD
250,000 x 30 =
7.5 MM USD
250,000 x 40 =
10 MM USD
CAPACITOR BANKS
0
35,000 USD X 20 =
0.7 MM USD
35,000 X 10 =
0.35 MM USD
GAS CIRCUIT BREAKERS
125,000 X 2 =
0.25 MM USD
125,000 X4 =
0.5 MM USD
125,000 X4 =
0.5 MM USD
TOTAL
12.75 MM USD
8.7 MM USD
10.85 MM USD
Rp 12.500.000.000
77
• Foto saat jalan ke sub dan trafo
• Video statcom dan svc

similar documents