Memahami Stabilitas Frekuensi Dengan Analogi Tandon Air
Salah satu hal penting dalam sistem tenaga listrik adalah stabilitas sistem, salah satunya yaitu stabilitas frekuensi yang tercapai jika daya listrik yang dibangkitkan sama besar dengan daya listrik yang diserap oleh beban. Untuk lebih mudah memahami bagaimana stabilitas frekuensi serta apa yang menyebebabkan frekuensi berubah dapat menggunakan analogi tandon air. Analogi tersebut menggambarkan daya listrik yang dibangkitkan sebagai jumlah air yang mengisi tandon, daya listrik yang diserap oleh beban sebagai jumlah air yang keluar, dan perubahan frekuensi sebagai perubahan ketinggian air di dalam tandon. Untuk memahami stabilitas frekuensi dengan analogi tandon air dapat melihat ilustrasi dan membaca penjelasan berikut:
 |
| Ilustrasi Stabilitas Frekuensi Dengan Analogi Tandon Air |
Kondisi Normal
Pada kondisi normal, jumlah air yang mengisi tandon sama besar dengan jumlah air yang keluar sehingga ketinggian air di dalam tandon sama sekali tidak berubah. Analogi tersebut dapat diterjemahkan bahwa frekuensi akan stabil di 50 Hz jika daya yang dibangkitkan sama dengan daya yang diserap oleh beban. Namun secara praktis, sebenarnya sangat sulit untuk menjaga ketinggian air di dalam tandon tetap sama setiap waktu. Untuk itu, dalam Peraturan Menteri ESDM Nomor 20 Tahun 2020 diatur bahwa toleransi frekuensi pada kondisi normal adalah sebesar ± 0,20 Hz sehingga rentang frekuensi pada kondisi normal adalah 49,80 Hz ≤ f ≤ 50,20 Hz. Untuk mempertahankan sistem tenaga listrik tetap pada kondisi normal dilakukan pengendalian frekuensi menggunakan governor sebagai pengendalian primer dan Automatic Generation Control (AGC) sebagai pengendalian sekunder.
Kondisi Under-Frequency
Jika jumlah air yang mengisi tandon kurang dari jumlah air yang keluar, ketinggian air di dalam tandon semakin lama akan semakin rendah yang berarti frekuensi akan mengalami penurunan. Saat frekuensi telah turun hingga kurang dari 49,80 Hz, sistem tenaga listrik memasuki kondisi under-frequency. Saat berada dalam kondisi ini, sistem tenaga listrik harus dikembalikan ke kondisi normal sesegera mungkin dengan cara mengurangi jumlah air yang keluar hingga ketinggian air di dalam tandon kembali ke ketinggian semula. Dalam ketenagalistrikan, cara tersebut dikenal sebagai ppelepasan beban (load shedding) dengan bantuan Under-Frequency Relay (UFR).
Kondisi Over-Frequency
Kondisi over-frequency merupakan kebalikan dari kondisi under-frequency yaitu terjadi saat jumlah air yang mengisi tandon lebih dari jumlah air yang keluar sehingga frekuensi naik hingga melebihi 50,20 Hz. Untuk mengatasi kondisi ini, jumlah air yang mengisi tandon harus dikurangi hingga ketinggian air di dalam tandon kembali ke ketinggian semula dengan melakukan pelepasan pembangkit (generation tripping) dengan bantuan Over-Frequency Relay (OFR).
Referensi:
- Peraturan Menteri ESDM Nomor 20 Tahun 2020 tentang Aturan Jaringan Tenaga Listrik (Grid Code).
- Joseph H. Eto, dkk. (2010). Use of Frequency Response Metrics to Assess the Planning and Operating Requirements for Reliable Integration of Variable Renewable Generation.