You are reading..
Nuclear Technology

PLTN dari sisi Power Systems Jawa Bali

Tulisan dibawah ini  berasal dari Blog Mas Setyowibowo, yang mengulas hasil workshop mengenai implementasi PLTN dilihat dari sisi power system Jawa Bali.
Saya mengucapkan terima kasih atas ulasan yang diberikan oleh Mas Setyo dalam blognya.

Pada tanggal 4 November 2008 bertempat di Grand Ballroom Hotel Dharmawangsa, Jakarta Selatan diadakan workshop yang membahas isu teknis seputar rencana implementasi pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) di sistem kelistrikan Jawa Bali. Workshop ini diselenggarakan oleh Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) dan PLN bekerjasama dengan The Japan External Trade Organization (JETRO) dengan menghadirkan pembicara dari ESDM, PLN Litbang, Mitsubishi Heavy Industry (MHI), PLN P3B Jawa Bali , dan JETRO. Peserta workshop melibatkan berbagai kalangan yang terkait dengan kelistrikan meliputi Kementrian ESDM, PLN, Industri dan juga para Akademisi.

Isu – isu teknis seputar rencana masuknya PLTN ke Sistem Kelistrikan Jawa Bali yang dibahas dalam workshop ini antara lain hasil studi analisis transient stability jaringan kelistrikan Jawa Bali tahun 2005 – 2025, kemampuan dan batasan operasional PLTN, Grid Code Jawa Bali, kebangkitan Nuklir, pengaruh masuknya PLTN terhadap kondisi jaringan kelistrikan Jawa Bali, dan diakhiri dengan diskusi panel.

Studi analisis transient stability jaringan kelistrikan Jawa Bali tahun 2005 – 2025 oleh PLN Litbang.

Studi ini dilaksanakan oleh PLN Litbang yang bekerjasama dengan P2EN BATAN, merupakan kelanjutan dari studi sebelumnya mengenai kajian kelayakan teknis dan ekonomis beroperasinya PLTN di sistem Jawa Bali pada tahun 2016 yang dilaksanakan oleh BATAN. Berdasarkan studi dari BATAN tersebut, maka perlu dilakukan studi dari sisi kestabilan transient sistem kelistrikan Jawa Bali apabila PLTN jadi masuk kesistem pada tahun 2016.

Ruang lingkup studi meliputi analisa aliran daya dari tahun 2005 sampai 2025 dan kemudian dilanjutkan analisis transient stability sistem kelistrikan Jawa Bali dengan masuknya PLTN pada tahun 2016 dan selanjutnya sampai tahun 2025. Studi tidak mencakup perencanaan sistem, oleh karena itu perkiraan kebutuhan beban, rencana penambahan pembangkit dan rencana perluasan jaringan secara garis besar diambil dari RUKN 2005-2025 dan RUPTL 2006-2015. Dan untuk kebutuhan data perencanaan lainnya yang tidak tercantum dalam dua dokumen itu maka PLN Litbang melakukan beberapa perhitungan untuk memperkirakannya.

Studi kestabilan transien diindikasikan dengan besarnya swing sudut rotor pertama kali dari generator (atau sekumpulan generator) terhadap generator lainnya dalam sebuah sistem kelistrikan apabila terjadi gangguan short circuit yang besar disistem. Apabila setelah swing maksimum sudut rotor kembali ke kondisi sebelumnya maka dinyatakan sistem stabil secara transient dan sebaliknya apabila setelah swing maksimum, sudut rotor tidak kembali kekondisi awal maka sistem dinyatakan tidak stabil secara transien.

Dari data RUKN dan diskusi dengan BATAN, disimpulkan bahwa PLTN akan masuk dalam sistem kelistrikan Jawa Bali pada tahun 2016, 2017, 2023 dan 2024 masing – masing sebesar 1000 MW, sehingga sampai tahun 2025 akan masuk total 4000 MW.

Karena sebagian besar pembangkit – pembangkit besar di sistem Jawa Bali terhubung dengan jaringan 500 kV sehingga studi aliran daya difokuskan pada jaringan 500 kV dengan criteria analisis: profil tegangan di 500 kV adalah ± 5% dengan batasan pembebanan maksimum adalah 1000 MVA untuk memenuhi kontingensi N-1, profil tegangan di 150 kV dan 70 kV juga ± 5% dan dalam kondisi operasi normal pembebanan tidak melebihi rating thermalnya, pembebanan trafo dibawah 100% kapasitas MVA nya, dan Generator diasumsikan mampu menyalurkan daya reaktif sebesar 35% sampai 60% dari kapasitas MW nya (karena kurva kapabilitasnya tidak tersedia).

Studi aliran daya menunjukan bahwa pada tahun 2016 dengan masuknya PLTN sebesar 1000 MW di Jawa bagian tengah maka aliran daya tetap dari timur kebarat dengan transfer daya sebesar 857 MW, pola transfer daya ini masih sama sampai masuknya PLTN 1000 MW kedua di tahun 2017. Tetapi pada tahun 2023 dengan penambahan 1000 MW maka aliran daya berubah menjadi kebarat dan ketimur dengan sumber di tengah dan transfer daya semakin besar seiring dengan penambahan PLTN di 2024. Dari hasil studi aliran daya ini maka didapat dilihat bahwa pada tahun 2016 diperlukan penambahan penghantar ke-3 dibeberapa ruas jalur 500 kV, tegangan rendah diidentifikasi akan terjadi di beberapa GITET mulai tahun 2020 mencapaidibawah 475 kV, sehingga untuk memperbaiki tegangan ini diperlukan pemasangan kompensator daya reaktif.

Model generator PLTN untuk studi transient stability menggunakan pendekatan model generator pembangkit thermal, yaitu model round rotor generator (quadratic saturation), hal ini karena belum tersedianya model generator PLTN. Sedangkan untuk beban diasumsikan merupakan beban statis dengan 50% merupakan daya yang konstan dan 50% merupakan impedansi konstan.

Untuk mensimulasikan transien stability PLTN yang akan masuk di GITET Muria, maka disimulasikan terjadi gangguan tiga fasa dengan durasi 100 ms (berdasarkan batasan maksimum durasi antara fault dengan fault clearance) dan gangguan satu fasa ketanah dengan durasi 100 ms diikuti dengan reclose dengan dead time 900 ms di busbar GITET Muria dimana PLTN ini terhubung kesistem. Parameter yang diamati adalah besarnya eskursi sudut rotor PLTN, Pembangkit Tanjung Jati dan Paiton terhadap sudut rotor generator Suralaya (referensi). Dari hasil studi dapat dilihat bahwa untuk simulasi gangguan tiga fasa critical clearing time terendah adalah 130 ms ditahun 2019, hal ini sedikit diatas batasan clearing time yang diijinkan yaitu 100 ms, meskipun begitu hal ini dapat ditoleransi. Sedangkan dari analisis eskursi sudut rotor semua generator untuk gangguan tiga fasa dan satu fasa di busbar GITET Muria dengan clearing time 100 ms semua generator termasuk stabil secara transien. Dari hasil studi kestabilan transien ini maka perlu ditambahkan penghantar 500 kV antara PLTN Muria dengan Tanjung Jati A pada tahun 2023 untuk memperkuat stabilitas sistem.

Kemampuan dan batasan operasional PLTN oleh MHI.

Materi workshop yang kedua adalah mengenai kemampuan dan batasan operasional PLTN yang disampaikan oleh Mr. Sumio Fuji dari MHI. Faktor – faktor yang perlu diperhatikan dalam menentukan kapasitas pembangkit adalah kapasitas saluran transmisi dan aliran daya ke pusat beban, pengaturan tegangan, dan ketidaksinkronan dari jaringan apabila saluran transmisi trip. Sedangkan factor – factor yang perlu diperhatikan untuk menentukan kapasitas unit pembangkit adalah biaya produksi dan biaya manajemen jaringan, semakin besar unit yang dibangun maka biaya konstruksi dan O&M makin rendah tetapi sebaliknya secara operasi maka reserve margin semakin besar,serta faktor kemampuan pengaturan frekuensi.

Salah satu teknologi reaktor PLTN yang dikembangkan oleh MHI adalah pressurized water reactor (PWR), dimana tidak ada air yang dipanaskan direaktor. Perbedaan PWR dengan pembangkit thermal antara lain kecepatan rotasinya lebih rendah yaitu 1500 rpm sedangkan pembangkit thermal 3000 rpm, PWR mempunyai turbin high pressure dan low pressure tetapi tidak memiliki turbin tekanan menengah. Sedangkan untuk generator utama, exciter, AVR dan trafo utama sama dengan pembangkit konvensional.

Reaktor dan generator PWR ini mampu mengikuti perubahan beban dengan kecepatan rata-rata 5% per menit atau kurang dai itu, tetapi tidak dapat dioperasikan daily start stop (DSS) karena start up reactor memakan waktu cukup lama. Kemampuan pengaturan frekuensi utama sama dengan pembangkit konvensional, dan memungkinkan untuk operasi governor-free pada beban dibawah 100%.Pada kasus terjadi trip penghantar didepan pembangkit maka setelah penghantar masuk lagi maka pembangkit dapat langsung masuk.

Untuk pengalaman operasional PLTN, di Jepang sejak tahun 1970 sampai 2007 dari 568 reaktor kejadian trip sebanyak 39 kali dengan rata-rata sepanjang operasi adalah 0.07 kali per reactor tahun. Batasan frekuensi operasional PWR ini adalah antara 47.0 Hz sampai 51.5 Hz pada 100% kemampuan reactor. Sedangkan batasan operasional tegangan sama dengan pembangkit konvensional.

Grid Code Jawa Bali oleh PLN P3B Jawa Bali.

Grid code (GC) atau aturan jaringan merupakan sekumpulan aturan, standard an prosedur untuk menjamin keamanan, kehandalan dan juga efiesiensi operasi dan pengembangan sistem untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik. Grid code Jawa Bali tertuang dalam Permen ESDM no.3/2007 dan mulai berlaku sejak tanggal 29 Januari 2007. Struktur grid code meliputi: grid managemen code (GMC), connection code (CC), operating code (OC), scheduling & dispatch code (SDC), settlement code (SC), metering code (MC), data requirement code (DRC), additional code (AC), Appendix dan Glossary. Dalam penyusunan GC ini melibatkan pemerintah, PLN, IPP, PJB, IP dan konsumen.

Terkait dengan isu masuknya PLTN ini, maka setiap instalasi baik pembangkit, transmisi maupun gardu induk yang akan masuk kedalam sistem kelistrikan Jawa Bali harus memenuhi aturan yang tercantum di grid code ini. Beberapa aturan yang harus dipenuhi oleh PLTN untuk dapat masuk kesistem Jawa Bali adalah:

  • Frekuensi : Frekuensi normal (50.0 ± 0.2 Hz), Frekuensi darurat (49.5 – 50.5 Hz), Ketahanan generator (47.5 – 52.0 Hz)
  • Tegangan : 500 kV (+5%,-5%),150 kV (+5%,-10%), 70 kV (+5%,-10%),20 kV (+5%,-10%),
  • Variasi tegangan :Kenaikan tap changer (2%), Eskursi tegangan (3%), Voltage dip (5%),Power factor minimum (0.85 lag)
  • Klasifikasi pembangkit :Besar (> 200 MW), Medium (50 MW <P<200 MW), Kecil (< 50 MW)
  • Persyaratan kelengkapan pembangkit :Governor (besar, medium, kecil), High speed AVR (besar, medium, kecil),AGC & PSS (besar),Comply with specification (besar, medium, kecil)

Discussion

No comments yet.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: