Dokumen ini menjelaskan tentang frekuensi dalam sistem kelistrikan, diukur dalam hertz, dan pentingnya pengaturan frekuensi untuk menyeimbangkan daya yang dibangkitkan dengan daya yang dikonsumsi. Pengaturan dilakukan melalui metode kontrol primer dan sekunder untuk menjaga frekuensi dalam rentang yang ditentukan, serta strategi load shedding dalam kondisi gangguan. Selain itu, dokumen membahas pengaruh speed regulation (droop) dan frequency deadband terhadap respon generator dalam menjaga kestabilan sistem.

2. Frekuensi adalah salah satu besaran listrik yang merupakan
gelombang sinusoidal dari tegangan atau arus
listrik dalam satu detik dan diukur dengan besaran
Hertz.
Standar Frekuensi dalam batas kisaran operasi normal (50
± 0,2 Hz), kecuali penyimpangan dalam waktu singkat
diperkenankan pada kisaran (50 ± 0,5 Hz)

3. Menyetimbangkan daya nyata (watt) keluaran pembangkit dengan daya
nyata yang dikonsumsi pemanfaat tenaga listrik (beban)
‣ menambah atau mengurangi daya nyata keluaran pembangkit
sesuai perubahan konsumsi beban
‣ mengoperasikan unit pembangkit dengan mode primary control.
‣ mengoperasikan unit pembangkit dengan mode secondary control
(program LFC = Load Frequency Control atau AGC = Automatic
Generation Control).
Pengaturan Frekuensi Sistem

4. Kesetimbangan beban dan pembangkitan
MW
Pembangkitan
MW
Beban
50 5149
5248
hert
z
Frekuensi sistem (hertz)
menunjukkan
keseimbangan sesaat
antara daya nyata (MW)
yang dibangkitkan dengan
daya nyata (MW) yang
dikonsumsi beban.
Pada saat daya nyata yang
dibangkitkan = daya nyata
yang dikonsumsi beban,
frekuensi = 50 hertz.

5. MW
Pembangkitan
MW
Beban
50 5149
5248
hertz
Pada saat daya nyata yang
dibangkitkan > daya nyata
yang dikonsumsi beban,
frekuensi > 50 hertz.
Mengurangi daya (MW) yang
dibangkitkan, agar frekuensi
kembali ke 50 hertz.
Kesetimbangan beban dan pembangkitan

6. 50 5149
5248
hertz
MW
Pembangkitan
MW
Beban
Pada saat daya nyata
yang dibangkitkan < daya
nyata yang dikonsumsi
beban, frekuensi < 50
hertz.
Menambah daya (MW)
yang dibangkitkan, agar
frekuensi kembali ke 50
hertz.
Kesetimbangan beban dan pembangkitan

7. Pelaksanaan Pengaturan Frekuensi
Kondisi sistem normal
Menambah atau mengurangi MW keluaran pembangkit
Mengatur dari pusat pengatur beban (control centre)
Mengikuti rencana pembebanan pembangkit
Bila frekuensi di luar rentang (50,0 ± 0,2) Hz
Otomatis
Pengaturan primer free governor (pembangkit merespon sendiri
setiap perubahan: kapan/seberapa cepat/seberapa besar ia
harus merespon)
Pengaturan sekunder (LFC atau AGC)

8. Pelaksanaan Pengaturan Frekuensi
Kondisi gangguan
Melakukan pengurangan beban: brown out, load
curtailment
Melakukan manual load shedding
Otomatis
• automatic load shedding oleh under frequency relay (UFR)
atau oleh aplikasi melalui SCADA

9. Strategi Pengaturan Frekuensi
(Skema Load Shedding)Hz
50,50
50,20
50,00
49,80
49,50
49,00
48,40
48,30
48,00
47,50
Normal operation, 50 + 0,2 Hz
Excursion, + 0,5 Hz, brown-out
Load shedding scheme A & B (394MW &
394MW)
Islanding operation, 48,30 - 48,00 Hz
Load shedding tahap 1 to 7 ( 2756
MW )
Host load of power plant or
generator
49,10
Df/dt + 0,6 Hz/s LS T 5,6,7+ 788 (1181 MW)
Df/dt - 1,0 Hz/s LS T 5,6,7+ 788 (1969 MW)
Df/dt + 0,8 Hz/s LS T 5,6,7+ 788 (1575MW)

10. Strategi Pengaturan Frekuensi
ILUSTRASI
PT. PLN (Persero) P3B
Review
- t anpa load shedding
- dengan load shedding ( t ahap 1,2 dan 3)
Frekuensi sistem saat pembangkit (3x600 MW) trip, beban sistem 13.000
MW

11. Strategi Pengaturan Frekuensi
ILUSTRASI
PT. PLN (Persero) P3B
Review
;
t anpa load shedding
dengan load shedding t ahap 1,2 dan 3
Frekuensi sistem saat pembangkit (3x600 MW) trip, beban sistem 10.000
MW

12. Pengaturan Primer
Perubahan MW keluaran pembangkit sebagai respon
terhadap perubahan frekuensi sistem (respon individu dr
pembangkit)
Bersifat individu
Membawa frekuensi ke nilai referensinya (misal 50 Hz)

13. Pengaturan Primer
Generator akan :
• menambah keluaran MW, ketika merasakan frekuensi sistem rendah;
• mengurangi keluaran MW, ketika merasakan frekuensi sistem tinggi.
Pengaturan primer tanpa perintah dari pusat pengatur.

14. Respon Generator
Terhadap Perubahan Frekuensi
Respon frekuensi yang diberikan generator ditentukan oleh:
 Speed Regulation (droop)
 Frequency deadband
 Ramp rate

15. Speed regulation atau droop adalah rasio perubahan frekuensi (f)
terhadap perubahan katub (valve /g ate ) yang dikendalikan g o ve rno r,
atau nilai persentase perubahan frekuensi terhadap persentase
perubahan keluaran daya nyata (MW) generator
Speed Regulation (Droop)
Prinsip dasarkontrol Speed DroopPrinsip dasarkontrol Speed Droop adalah bagaimana mempertahankanadalah bagaimana mempertahankan
putaran Generator yang terkoneksi dengan Sistem ( Jaringan ) padaputaran Generator yang terkoneksi dengan Sistem ( Jaringan ) pada
Frekwensi yang sesuai atau sama dengan Frekwensi SistemFrekwensi yang sesuai atau sama dengan Frekwensi Sistem

16. Besaran speed droop setting ini umumnya untuk masing-masing
Governing Turbin berbeda, Governing Turbin Uap, Turbin Air ataupun
Gas Turbin. Umumnya untuk internal combustion engine seperti Gas
Turbin dan Diesel akan lebih cepat dalam merespon perubahan
frekuensi, demikian pula Turbin Air. Namun untuk sistem external
combustion engine, seperti boiler uap, nuklir dan HRSG mempunyai
karakterisktik yang lebih lambat.
Speed Regulation (Droop)

17. Pengaturan Primer
Governor menerima umpan balik negative berupa kecepatan output dari
turbin. Kemudian turbin memberikan respon dengan merubah posisi dari
katup untuk memberikan input uap pada turbin uap, sehingga kecepatan
turbin dapat dikendalikan.

18. a.a. PrimerPrimer  Pengaturan besaran SpeedPengaturan besaran Speed
Droop yang dimiliki Governoor secaraDroop yang dimiliki Governoor secara
langsung baik diperbesar ataulangsung baik diperbesar atau
diperkecildiperkecil  perubahan S1 ke S2 padaperubahan S1 ke S2 pada
gambar. Semakin kecil Speed Droopgambar. Semakin kecil Speed Droop
yang dimiliki Governoor semakin pekayang dimiliki Governoor semakin peka
terhadap perubahan beban dan begituterhadap perubahan beban dan begitu
sebaliknya semakin besar Speed Droopsebaliknya semakin besar Speed Droop
semakin malas ( kurang peka )semakin malas ( kurang peka )
terhadap perubahan beban.terhadap perubahan beban.
b.b. SekunderSekunder  Pengaturan tanpaPengaturan tanpa
mengubah besaran, melainkan hanyamengubah besaran, melainkan hanya
mengembalikan Frekwensi ke 100 %,mengembalikan Frekwensi ke 100 %,
biasanya dilakukan oleh Operatorbiasanya dilakukan oleh Operator
Frekuensi(%)
Beban(%)0 100
104%
100%
Garisspeeddrop,setelahdilakukan
pengaturansekunder
S1 SpeedDrop,S1=4%
S2 SpeedDropS2>S1
Jenis Pengaturan Speed Regulation (Droop)

19. Jenis Pengaturan Speed Regulation (Droop)
a.a. sesaat sebelum sinkron, sebuah mesin akansesaat sebelum sinkron, sebuah mesin akan
berada pada a1.berada pada a1. Secara perlahan, pada saatSecara perlahan, pada saat
beban naik, maka akan bergerak ke b2 dan akhirbeban naik, maka akan bergerak ke b2 dan akhir
berada b3.berada b3.
b.b. kondisi saat terjadi perubahan frekuensi sebesarkondisi saat terjadi perubahan frekuensi sebesar ∆f
maka pada kondisi b3 beban mesin akanmaka pada kondisi b3 beban mesin akan
mengayun mencapai c3 yang disebut ‘mengayun mencapai c3 yang disebut ‘overwoundoverwound
speed set pointspeed set point’ akibat dari turbin valve yang telah’ akibat dari turbin valve yang telah
membuka penuh. Kerugian dari kondisi ini adalahmembuka penuh. Kerugian dari kondisi ini adalah
pada saat unit diminta menurunkan beban,pada saat unit diminta menurunkan beban,
operator tidak akan mampu menurunkannyaoperator tidak akan mampu menurunkannya
secara cepat untuk mencapai c2a2. Untuksecara cepat untuk mencapai c2a2. Untuk
mengatasi kondisi tersebut pembangkit umunyamengatasi kondisi tersebut pembangkit umunya
dilengkapi dengan alarm automatic reduction untukdilengkapi dengan alarm automatic reduction untuk
membatasi bebanmembatasi beban

20. Speed Regulation (Droop)
Generator dengan Speed Droop 5%
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
47.5 48.0 48.5 49.0 49.5 50.0 50.5 51.0 51.5 52.0 52.5 52.5
Frekuensi (Hz)
KeluaranGenerator(MW)
50 MW
Pada Frekuensi Normal
50 Hz

21. Speed Regulation (Droop)
Generator dengan Speed Droop 5%
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
47.5 48.0 48.5 49.0 49.5 50.0 50.5 51.0 51.5 52.0 52.5 52.5
Frekuensi (Hz)
KeluaranGenerator(MW)
43 MW
Jika Frekuensi Naik
50,5 Hz

22. Speed Regulation (Droop)
Generator dengan Speed Droop 5%
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
47.5 48.0 48.5 49.0 49.5 50.0 50.5 51.0 51.5 52.0 52.5 52.5
Frekuensi (Hz)
KeluaranGenerator(MW)
67 MW
Jika Frekuensi Turun
49,0 Hz

23. Frequency Deadband
Frequency deadband adalah nilai perubahan frekuensi dimana governor
mulai merespon untuk merubah (menambah atau mengurangi) keluaran
MW generator. Frequency deadband tergantung dari rentang Frekuensirentang Frekuensi
yang diijinkan dimana Turbin Generator dapat beroperasi sesuai denganyang diijinkan dimana Turbin Generator dapat beroperasi sesuai dengan
karakteristiknya.karakteristiknya.

24. Frequency Deadband

25. Frequency Deadband
Efek de adband terhadap respon g o ve rno r tergantung pada nilai
perubahan frekuensi (∆f ). Jika nilai perubahan frekuensi lebih kecil dari
de adband, g o ve rno r tidak merespon.
Turbin Uap yang beroperasi diluar Frequency Deadband akanTurbin Uap yang beroperasi diluar Frequency Deadband akan
menyebabkan terjadinya Resonansi dan Disharmoni Gaya pada sudumenyebabkan terjadinya Resonansi dan Disharmoni Gaya pada sudu
tingkat akhirtingkat akhir

26. Rentan Frekuensi Pembangkit
Rentang frekuensi Durasi Penyimpangan
A.48,5 sampai 51,5 Hz Pengoperasian terus-menerus
B.< 48,5 Hz Pemutusan seketika
C.> 51,5 Hz Pemutusan seketika

27. Ramp Rate
Ramp Rate adalah suatu besaran yang membawa Turbin pada titikRamp Rate adalah suatu besaran yang membawa Turbin pada titik
Temperatur Operasi, satuan 0C/Jam dengan berpatokan pada kenaikanTemperatur Operasi, satuan 0C/Jam dengan berpatokan pada kenaikan
First Stage Metal Turbine Temperature, tujuannya adalah menghindariFirst Stage Metal Turbine Temperature, tujuannya adalah menghindari
Thermal Stress pada Turbin.Thermal Stress pada Turbin.
Secara umum ramp rate juga dikenal dengan tingkat kecepatanSecara umum ramp rate juga dikenal dengan tingkat kecepatan
maksimum naik atau turunnya beban ataumaksimum naik atau turunnya beban atau laju perubahan keluaran MW
generator terhadap waktu.

28. Ramp Rate
Ram p rate unit pembangkit sangat dipengaruhi oleh jenis penggerak
mula dan energi primer
 PLTU batubara ∼ 8 MW/menit
 PLTGU gas-bumi ∼ 20 MW/menit
 PLTA ∼ 20 MW/menit