Internati o nal Journal  of App lied Power E n gineering  (IJAPE)  Vol .   3 ,  No . 1, Ap ri l   2 0 1 4 ,  pp .   9~ 14   I S SN : 225 2-8 7 9 2              Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJAPE  Load  Fl ow Anal ysis for Process- Tank Loading P o wer  Gen e ration Networ ks Interconnection      Ra dita  Ari n d y a   Saty agama Univ ersity  Jak a rta, In donesia      Article Info    A B STRAC Article histo r y:  Received Aug 14, 2013  R e vi sed Dec 7,   2 0 1 3   Accepte d Ja 4, 2014      Establishment of  inter c onnection links between Process-Tan k  Loadin g   ele c tri cal  ne tworks  bring s o m e  advant ages  as   t h ere  are  exc e s s  cap aci t y  a t   Process which can be utilized in  princi ple to feed  Tank Load ing.  Some result  of power s y s t em stud y  will  be as  an inpu t for oper a tion a l purposes.  Concerning Motor Starting Stud ies and  Load Flow Studies and taking in to  accoun t th at th e transform e i s  off load  tap  changing , th e b e st tapp ing   position for Iso l ation  Transfor mer is at -5%  (primar y  side) .   Th e bes t   techn i cal power  generation con f igurati on is proposed with configuration 2   (two) Process -TEG and 1 (on e ) Tank  Load in g-TEG running  with 2 (two)   inter c onnection ,  provided  with   appropria te load  shedding s y stem. Bare in   m i nd that durin g s m ooth powe r  trans f er from  each P r oces s - TEG which  requires 3 (thr ee) Process-TEG running in  parallel,  there  is an is sue on kA  capa c it of Proc ess switchgear Existing s e tting   of prote c tion  re l a y shal l b e   reviewed  accord ing to  the result  of protection  co ordination  stud y .   Keyword:  Loa d  fl ow anal ysis  Network interco nnection   Power gener a tio Tank loading   Copyright ©  201 4 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r R a di t a  Ari ndy a ,   Satyagam a University Ja karta,   In d onesi a.   Em a il: rad itate ch @yah oo .com       1.   INTRODUCTION  The two electrical networks  at Proces s -Ta nk  Loa d ing are not inte rconnected.  As Ta nk  Loa d ing- TEG power  ge neration is less efficient and s m aller capacity  th an  Pro cess o n e , it is  m o re ex po sed  to  trip  and   syste m  in stab ility p r ob lem .  Th erefore, electrical in te rcon n e ctio n  b e tween  Process -Tan k Lo ad ing   to  in crease  electrical n e two r k  stab ility an d  reliab ility in   tan k  l o ad i n g an d to  av o i d  loss of pro d u c tion   wh en   1  (on e ) tank   lo ad ing-TEG i s  un av ailab l e.  Th e i d ea  o f  i n terconn ectio n pro cess-Tank  Lo ad i n g h a s b e en   p u tting   o n  the tab l since Phase # 1, but due t o  Ta nk L o adi n g s w itchgea r   ratin g, i n stead of  direct conn ection   b y  cab le, isolatio tran sform e r shall b e  in serted   as fau lt curren t  li m i ter.  Hen c e, th e excess cap acity at Pro cess can b e  u tili zed  in p r i n cip l e to   feed  Tan k  Lo ad ing .  Th is  so lu tion   will im p r o v e  t h p r o cess  reliab ility o f  Tan k   Lo ad ing .  After Pro cess-Tank  Load ing   i n terconn ection  com p l e t i on, de com m i ssi oni ng  t w o Ta n k  L o a d i n g TE Gs i s  f o resee n Pu r p o s e of t h i s  d o c u m e nt  are el ect ri cal   po we r sy st em  st udi es  rega r d i n g est a bl i s h m ent  and sy st em  behavi or  o f  El ect ri cal  In t e rco nnect i o Sy st em   bet w ee n P o wer  Pl ant  t h r o u g h   i s ol at i on t r ans f orm e r. T h e st u d i e s are  com p r i sed as  f o l l o wi ng  L o ad  Fl o w   St udy     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 252 -87 92  IJA P E Vol .   3 ,  No . 1, A p ri l  20 14   :    9 – 14   10       B a sed  on  p r o g ress  m eet i ng f o El ect ri cal  Po we r Sy st e m  St udy , case s  an d sce n a r i o ha been   defi ned ,  as  des c ri be d i n  t h f o l l o wi n g  cl a u se s.      2.   LOAD FLOW  T h e r e a r e te n  ca s e s  fo r Lo a d   F l ow Study, s u mmarize as below:   LF Case:   Generator  Interconnec t ion   Event  Tank   Loading   Well   Line A  Line B   ON  ON  L o ading on + CSU On  ON  OFF  L o ading on + CSU On  ON  OFF  L o ading on + CSU On  ON  ON  L o ading on + CSU On  ON  OFF  L o ading on + CSU On  ON  ON  L o ading on + CSU On  ON  ON  L o ading on + CSU On  OFF  ON  L o ading on + CSU On  ON  ON  L o ading only ,  and   m i ni m u m  gener a tion   10   ON  OFF  Star t- up Pr ocess  TE G,  with power  fr o m   Tank L o ading     Specific Limitati on  and Ass u mpti on  for e a ch  Study  L oad  Fl ow   St udy :     Gene rat i o n at  Pro cess i s  si m u l a t e d as i s oc hr o n o u s ( s wi n g  o p e r at i on m ode ) a nd  ge ne rat i on at  Ta n k   Loa d ing sim u lated as  5%  droop (voltage c o ntrol op eration m ode)  with  based l o ad set a t  1.8M W each  (v ol t a ge c o nt r o l  ope rat i o n m ode)     Al l  Tra n sf o r m e r i s  e n er gi zed   fr om  HV si de     Tapp ing   ( o f f - l o a d tap ch ang e r )   of  in ter c onnectio n  tr an sf ormer  ar on   p r i m ar y sid e   ( o r   PRO C ESS side)  as pe r m a nufac t u ri n g   dra w i n g     Fo r Case# 1 0 ,  lo ad at Pr o cess  d u r i ng   b l ack star t assu m e  at a b ou 4 00kW   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J APE   I S SN 225 2-8 7 9 2       Lo ad  Fl ow   An al ysi s  f o r  Pr oc ess-T ank  L o a d i n g  P o w e Gen e rat i o n N e t w or ks ( R a d i t a  Ari n dya)   11 3.   LOA D  AND   POWER BA LA NC For  Pr ocess ,  th e final Po we r Balance fig u re  is base o n  t h e  l a t e st  obser vat i on t r ou g h  DC S m oni t o r at   Main  Con t ro l Ro o m , u n d e r t h e m a in  Op eratio n a l Office, fo Tank  Lo ad i n g,  will u s ed ex istin g do cu m e n t atio n .   From  doc um ent ,  ge nerat i o and l o ad c ons um pt i on of Ta nk L o a d i n g an d Pr ocess a r e sum m ari zed i n  t a bl e   bel o w:   Area Installed  Generat o Nor m al   Operation   Load   T a nk L o ading  6. 6 M W  ( 3x2. 2 MW  C E NTAUR  T E Gs)  2x   4. 7 M W   Pr ocess  27  M W  ( 3x9  M W  M A RS T E G s )   2x   10  M W     Tank  Lo ad ing lo ad  of 4 . 7   M W  is in clu d in g  ta nk er  load ing  op er ation an d  co m p r e sso r   r unn ing .   Pro cess l o ad  o f   10  M W  ( 3  t r ai ns  of  gas  t u r b i n e c o m p ress or , est i m at ed tot a l  1. 5  M W).  Po wer  co ns um pt i o n   o f   Pr ocess ex cludes fu tur e   w a ter in j ecti o n pu m p s), a n d sm oke less Nitro fla r e  (1M W).    The P r oce ss ge nerat i o has ca paci t y  of  18 M W  ( 2  TE Gs i n   ope rat i o n).  Wi t h  t o t a l  Pr ocess  l o ad  of  1 0   M W , at least  8  M W   o f   sp are g e n e ration  cap acity will be av ailab l e at  PPA.  Hen c e, t h e ex cess capacity at  Process i n   principle can be  uti lized to  feed T a nk L o adi n g.    Obser v a t i o n  o n  L o ad  an d P o w er B a l a nce  at  Proce s s       The  o b ser v at i o on  Pr oces s L o ad  an Ge ner a t i on:     Tabl 1:  Pr oce ss -  Loa d  a n Po wer B a l a nce  – c u rre nt  o p e r at i o n           Th ere is a small d i screp a n c y b e t w een  to tal lo ad  and to tal g e n e rat i o n ,  as th e ob serv ation  is  seq u ent i a l l y  no t e d fr om  t h e fi gu re  di spl a y e d  on t h e scree n   of t h e DC S ,  d u e  t o  l o ad  fl uct u at i on an d acc u r at i o n   of the m easure m ent syste m .   From  t h e hi st ori cal  gra p h r e po rt  fo r a  m ont h peri o d  o n  p o we r ge ner a t i on, s h o w e d  t h at  3 (t hree )   gene rators we re runni ng  with avera g e powe r ge neratio n on each  gene rat o r is a bout 2.6-2.7M W   (or about   30 of i t s   rat e po we r).  It  m eans al s o  t h at  f o r  PP A,  o n l y  1  ( one no rm al   ope rat i n g c o n d i t i on i s   occu rre d.       There  are  ot he r l o a d whi c not   ru n n i n g cu rre nt l y  (l i k e gl y c ol  reb o i l e r);   t h eref o r e f o r t h e pu r pose  o f   sim u l a t i on o f   Loa d  Fl ow , 1 0 M W  fi gu re  wi l l  be us ed , i n st ead  of  7. 8M W  (wi t h s o m e  fact or a p pl i e d f o r eac g l yco l   rebo iler lo ad). Hen ce,  t h e fin a lo ad  a n d power bala nce  of PROCE SS as  follow:         Calc K W K V A P (K W) Q (K Var) Util  ( % ) Load   at PPA : 1K -4550 L P  B oostr 800K W 800 77 1          445         96% 1K -4820 Refrg. Compr. Trai n A  -  1 900K W 1 ,900 1,44 2      580         76% 1K -4920 Refregrant Comp . Tr a i n B  - 1900K W 1,900 1,34 3      537         71% 1K -5020 S t.by  refrigernt Comp - 1 900K W 1,900 1,44 2      580         76% TR-9250A Loa d 1-LV -SB - 100  bus A 2 ,500 25 3          63            10% TR-9260A Loa d 1-LV -SB - 101  bus A 2 ,500 14 8          140         8% TR-9250B Loa d 1-LV -SB - 100  bus B 2 ,500 36 4          275         18% TR-9260B Loa d 1-LV -SB - 101  bus B 2 ,500 26 2          112         11% 6 - HV -SB  10 0 A 1 ,24 4      417         6 - HV -SB  10 0 B 5 5 0          443         TOTA L LOA D 7,819    Generation at PPA : 1-G-925 0-C G as Turbi ne Gen e rator C - 9MW 9 ,000 1 1 ,250 2,60 6      1,225      29% 1-G - 9250-A G as Turbine G enerator A  - 9MW 9 ,000 1 1 ,250 2,65 5      1,142      30% 1-G - 9250-B G as Turbine G enerator B  - 9MW 9 ,000 1 1 ,250 2,65 4      1,269      29% TOT A L GENER A TION 7,915    SPIN N ING  RE SER VE  ( 2 GTG ) 10,08 5 SPIN N ING  RE SER VE  ( 3 GTG ) 19,08 5 TA G # D esignat i on  Ra ted O b ser vation Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 252 -87 92  IJA P E Vol .   3 ,  No . 1, A p ri l  20 14   :    9 – 14   12 Tabl 2:  PR O C ESS -  L o ad  a n d  P o we r B a l a nce  - f o r si m u lat i on  pu r pose       Load  and  Power Balance  at Tank L o ading  Lo ad  and  Power Balan ce at Tank  Lo ad ing will b e  b a sed o n  ex isting  ,  wh ich  subj ect to  d i fferen t   o p e ration  scenario , wh ich are:    Lo ad ing   Op eratio : 4 , 7 0 8   KW to t a l lo ad    No Lo ad i n g Op eration  :  3 , 508   KW to tal lo ad    Lo ad ing  Op eratio n   an CSU Co m p ressor Off  : 4 , 1 6 8  KW  t o tal  lo ad    No Lo ad i n g Op eration  and  C o m p ressor  Off  : 2 , 9 6 8   KW to t a l lo ad  In g e n e ral, fo th e purpo se  of  si m u latio n   of Lo ad   Fl o w , 4 . 7M W   fi g u re will  b e  u s ed   Load and  Power Balance  after  Int erc onnection Proc es s-Ta nk Loa d ing  Fr o m  th r e sult o f   Lo ad   Flo w  Stud y, th e br ief  Lo ad  an d Po w e r  Bal a n ce af ter  i n ter c onn ecti on  Pro cess- Tan k   Loa d i n g ca b e  sh ow o n  t a b l e bel o w:                             Calc K W K V A P (K W) Q (K Var) Util  ( % ) Load   at PPA : 1K -4550 L P  B oostr 800K W 800 77 1          445         96% 1K -4820 Refrg. Compr. Trai n A  -  1 900K W 1 ,900 1,44 2      580         76% 1K -4920 Refregrant Comp . Tr a i n B  - 1900K W 1,900 1,34 3      537         71% 1K -5020 S t.by  refrigernt Comp - 1 900K W 1,900 1,44 2      580         76% TR-9250A Loa d 1-LV -SB - 101  bus A 2 ,500 25 3          63            10% TR-9250B Loa d 1-LV -SB - 101  bus B 2 ,500 36 4          275         18% TR-9260A Loa d 1-LV -SB - 100  bus A 2 ,500 14 8          140         8% TR-9260B Loa d 1-LV -SB - 100  bus B 2 ,500 26 2          112         11% 6-HV-S B - 100 A 1 ,24 4      417         6-HV-S B - 100 B 5 5 0          443         TOTA L LOA D 7,819    Additional Load to be considered at PPA : 1-H-520G Glycol Reboi ler 1-H-520G 1,000 73 0          73% 1-H-540G Glycol Reboi ler 1-H-540G 1,000 73 0          73% 6-H-970G Glycol Reboi ler 6-H-970G 1,000 73 0          73% TOTA L LOA D   ( incl. GLYCOL REBOIL ER ) 10,00 9 Generation at PPA : 1-G-925 0-C G as Turbi ne Gen e rator C - 9MW 9 ,000 1 1 ,250 2,60 6      1,225      29% 1-G - 9250-A G as Turbine G enerator A  - 9MW 9 ,000 1 1 ,250 2,65 5      1,142      30% 1-G - 9250-B G as Turbine G enerator B  - 9MW 9 ,000 1 1 ,250 2,65 4      1,269      29% TOT A L GENER A TION 7,915    SPIN N ING  RE SER VE  ( 2 GTG ) 7,99 1    SPIN N ING  RE SER VE  ( 3 GTG ) 16,99 1 TA G # D esignat i on  Ra ted O b ser vation Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J APE   I S SN 225 2-8 7 9 2       Lo ad  Fl ow   An al ysi s  f o r  Pr oc ess-T ank  L o a d i n g  P o w e Gen e rat i o n N e t w or ks ( R a d i t a  Ari n dya)   13 Table  3: L o ad  and Powe r Bal a nce a f ter   I n terco n n ection  PPA - T AN K LOAD IN       4.   LOAD FLOW STUDIES      There  w e re  fe w st udi es  re ga rdi n g  L o ad  Fl ow  o n  Pr oces s -Ta n k L o a d i n g  i n t e rc o nnec t i on  bef o re   project exec ution Th is Load  Flow Stud y resu lt will co nfir m  th e ab ov e stud ies, subj ect to so me   reco mm en d a tio n s . Th e resu lt o f  Lo ad   Flow will b e  u s ed  as referen ce  for o p e ratio nal p u rpo s e su ch  as settin o f  Tap po sition fo r  t h I n ter c on n ection   Tr an sf or m e r .     Summ a ry of  Load  Flow  Studies    Tabl e 4:   S u m m a ry   of Loa d  Fl ow   St u d i e s     Simulation Calc TLA PCK  Prod uced [MW ] (stu dy ) S p inning Reserv e  PPA (study  TL A (stud y 1 1 2 20.2 14.8 1 2 5 .388 TLA  Loading  On +  CSU O n 10.07 6 4 .73 6 2 1 2 20.2 14.8 1 8 5 .382 TLA  Loading  On +  CSU O n 10.07 7 4 .74 1 3 1 3 29.2 14.8 1 4 14.386 TLA  Loading  On +  CSU O n 10.07 2 4 .74 2 4 1 3 29.2 14.8 1 1 14.389 TLA  Loading  On +  CSU O n 10.07 3 4 .73 8 5 0 3 2 7 14.9 0 4 12.096 TLA  Loading  On +  CSU O n 10.07 6 4 .82 8 6 0 3 2 7 14.8 4 1 12.159 TLA  Loading  On +  CSU O n 10.07 7 4 .76 4 7 2 2 22.4 14.7 7 4 7 .626 TLA  Loading  On +  CSU O n 10.07 6 4 .69 8 8 2 2 22.4 14.7 7 0 7 .630 TLA  Loading  On +  CSU O n 10.07 6 4 .69 4 9 0 2 1 8 14.0 3 2 3 .968 Loadin g  only (CSU off,   incl. its Util ities) 10.07 6 3 .95 6 10 3 0 6.6 5 .1 12 1.488 PPA  Blac k  S t art w/  about  400kW l oad and   power from  TLA 0.408 4.70 4 No   LOAD [MW] Ev ent Gen e rator TOTAL Gen [MW] TLA PC K Line   A L ine  B  PPA (s tu d y )    TL A (st u dy HV S B (P P A ) HVS 1 1 (T LA) 11 2 O N O N T L A  Lo ad in g O n   CSU  On 1 0 .0 76 4. 736 9 9 .9 5% 1 0 0 . 00 % - 2. 5% Ta p o n   TX 2- 1 / 2 21 2 O N O F F T L A  Lo ad in g O n   CSU  On 1 0 .0 77 4. 741 9 9 .9 5% 98 .58 % - 2 . 5 % Ta p o n   TX 2- 1 31 3 O N O F F T L A  Lo ad in g O n   CSU  On 1 0 .0 72 4. 742 9 9 .9 7% 98 .60 % - 2 . 5 % Ta p o n   TX 2- 1 41 3 O N O N T L A  Lo ad in g O n   CSU  On 1 0 .0 73 4. 738 9 9 .9 7% 1 0 0 . 00 % - 2. 5% Ta p o n   TX 2- 1 / 2 50 3 O N O F F T L A  Lo ad in g O n   CSU  On 1 0 .0 76 4. 828 9 9 .9 6% 99 .01 % - 5 Ta p on TX  2 - 1 60 3 O N O N T L A  Lo ad in g O n   CSU  On 1 0 .0 77 4. 764 9 9 .9 6% 99 .48 % - 2 . 5 % Ta p o n   TX 2- 1 / 2 72 2 O N O N T L A  Lo ad in g O n   CSU  On 1 0 .0 76 4. 698 9 9 .9 6% 99 .12 % 0 %  T ap  on  TX 2 - 1/2 82 2 O F F O N T L A  Lo ad in g O n   CSU  On 1 0 .0 76 4. 694 9 9 .9 6% 98 .26 % 0 %  T ap  on  TX 2 - 1/2 90 2 O N O N L oad in on ly ( C SU o ff,   in cl . it s Uti lit ie s) 1 0 .0 76 3. 956 9 9 .9 5% 1 0 0 . 00 % - 2. 5% Ta p o n   TX 2- 1 / 2 10 3 0 ON OFF PPA Blac k  Sta r t w /   a bou 400 k W  lo ad  a nd  po wer  fr om  TL A 0 . 4 0 8 4 . 704 9 9 .4 7% 1 0 0 . 00 % 0 % T ap  on  TX 2 - 1 No  V lev e  ( % )   L O AD [MW] Eve n t I n terc onn  Li ne s Re m a rk  for Tr ans f ormer Tapping Position Gene ra to r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 252 -87 92  IJA P E Vol .   3 ,  No . 1, A p ri l  20 14   :    9 – 14   14 5.   C O N C L U S ION  A N D  R E COMM ENDATION      Fr o m  th e tab l e# 4 abov e,  pr elim ininary concl u sion a r e as  follows:     Pro cess- Tan k   Loa d i n g i n t e rc on nect i o n t h r o ug h i s ol at i n g  t r ans f orm e r sh o w n  bet t e r  pe rf orm a nce o f   o v e ral l   syste m , su ch  as: b e tter v o ltage reg u l ation ,  mo re flex ib ility i n  term o f  n u m b e rs  o f  g e n e rat i o n  ru n  esp eciall y   on  Ta nk  Loa d i n g  si de     Ope r at i o n of M K - 6 6 1 0   C S U   (st eady  st at e) doe s not   r e qu ire all 3   ( t h r ee)   Tank  Lo ad i n g - TEG   ru nn ing    Opt i m al  t a ppi n g   of  Is ol at i o n   Tran sf orm e r i s  at  +2. 5 %  Tap   (o pri m ary  si de)     M a xi m u m  vol t a ge  dr o p   occu r r ed  i n  case # 5,   t h eref o r e a d j u s t m e nt  on t a p p i n g  t o  + 5 %  Ta p i s   req u i r e d ,   but   su bj ect to   Off  Lo ad  Tap Ch an g e r, tap p i n g   p o s ition  m u st b e  d eci d e d  at +2 .5 % Tap  or +5 % (on  pri m ary  side)    M i nim u m  generat i on c o n f i g urat i o n ( w i t h   Tan k  Loa d i n g  on L o a d i n g o n l y  ope rat i o n )  achi e ve by  r u nni n g   onl y  2 (t wo TEG at  Pr oce ss wi t h  spi nni ng  reser v e 3 . 9 68M W, s o  m o re ec on om i c  ope rat i on ca n be   achieve   Tech ni cal l y , t h e best  ge ne rat i on c o nfi g u r at i on i s   (t w o P P A- TEG  an 1  (o ne)  Tan k  L o adi n g - TE G. wi t h   ei t h er 2 or 1  i n t e rco nnect i o l i nk     Th e m o st reliab l e g e n e ratio n con f i g uratio n is 2   (t w o )  PP A-T E G a n 2  (tw o )  Tan k   L o adi n g - TE G,   with   ei t h er 2 or 1  i n t e rco nnect i o l i nk     D u r i ng  Pro cess star t up   u s i n p o w e r  fro m  Ta n k  Lo ad i n g, all 3   ( t hr ee) Tank Lo ad ing - TEG  sh all ru     REFERE NC ES   [1]   W illiam  D.  Stev enson, Jr.   Analisis Sistem Tenaga  Listrik , Penerb it Erlangga, 1993 [2]   P.  Van Harten  ( S etiawan) Insta l asi Listrik  Arus Kuat J ilid  1,2 , 3 Penerbit Bina Cipta, 1992.  [3]   A. N.  Afandi.   EDSA : So ftware Aplikasi Tenaga L i strik , Penerbit  Graha Ilmu 201 0.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.