bentuk jurnal

PENGARUH SWING BUS DI GI BUNGUS TERHADAP SISTEM KELISTRIKAN PESISIR SELATAN

Widya Anugrah, M. Nasir Sonni, dan Syafii

ABSTRAK

Kondisi existing pada Subsistem Pesisir Selatan dipasok dari Gardu Induk Pauh Limo dengan tegangan sistem 20.8 kV menggunakan penghantar kawat AAAC 240 mm2 dua sirkuit. Penyulang pada sistem ini melalui GH Teluk Bayur, GH Painan, GH Kambang, GH Balai Salasa, GH Air Haji, GH Indrapura, GH Tapan, dan berakhir di GH Lunang dengan panjang sekitar 260 km. Dalam sistem ini terdapat empat PLTD yaitu PLTD Lakuak, PLTD Balai Salasa, PLTD Tapan, dan PLTD Lunang, dan juga ada kapasitor yang terdiri dari tiga kapasitor 200 kVAR dan satu kapasitor 400 kVAR. Ada beberapa titik lokasi dalam sistem ini yang level tegangannya masih berada dibawah syarat kualitas minimum. Untuk meningkatkan level tegangan sistem ini, maka dilakukan pemindahan injeksi daya aktif dan reaktif, yang semula bersumber di GI Pauh Limo ke GI Bungus. Pemindahan ini sebagai implementasi dari pembangunan PLTU Teluk Sirih dan jaringan interkoneksi 150 kV ke GI Bungus. Hasil analisis aliran daya dengan metode Newton-Raphson menggunakan software ETAP 4.0.0, menunjukkan bahwa level tegangan sistem meningkat menjadi rata-rata 94.84 %, besar aliran daya yang diperoleh 14,176 MW dan 3,641 MVAR total pembangkitan dan rugi-rugi daya 1,448 MW.

Kata kunci : analisa aliran daya, swing bus, metoda Newton-Raphson, ETAP 4.0.0.

1. Latar BelakangSubsistem Pesisir Selatan terdiri

dari Ranting Painan dan Ranting Balai Salasa yang merupakan bagian dari PLN Cabang Padang Wilayah Sumatera Barat. Energi listrik untuk daerah pelayanan Ranting Painan dan Ranting Balai Salasa dipasok dari Gardu Induk Pauh Limo dengan sistem penyulang 20,8 kV berpenghantar kabel AAAC 240 mm2 dan kabel AAAC 150 mm2. Penyulang ini berakhir di Gardu Hubung Lunang dengan panjang saluran total sekitar 260 km.

Kondisi existing pada jaringan 20 kV Pesisir Selatan pada saat beban puncak, menggunakan empat Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

(PLTD), yaitu; PLTD tersebut adalah PLTD Lakuak, PLTD Balai Salasa, PLTD Tapan, dan PLTD Lunang, dan empat kapasitor, yang terdiri atas tiga kapasitor 200 kVar dan satu kapasitor 400 kVar, masing-masing memiliki tiga blok.

Keseluruhan beban subsistem Pesisir Selatan disuplai dari Gardu Induk Pauh Limo. GI Pauh Limo sendiri terhubung pada sistem interkoneksi 150 kV Sumatera Bagian Tengah. Gardu induk ini dijadikan sebagai swing bus yang merupakan acuan dalam analisa aliran daya subsistem Pesisir Selatan, yang mempunyai tegangan kirim 20,8 kV. Analisa aliran daya pada jaringan dihitung menggunakan program ETAP

Power Station 4.0.0. Hasil yang diharapkan dari simulasi adalah memenuhi syarat kualitas level tegangan dengan batas bawah critical limit tegangan adalah 90 % dan batas atas marginal limit tegangan adalah 105 %.

Saat ini telah dilakukan penambahan pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) Teluk Sirih 112 MW yang akan diinterkoneksikan pada sistem kelistrikan PLN Sumatera Bagian Tengah. Pembangkit ini akan di interkoneksikan ke GI Bungus melalui saluran 150 kV.

Dalam penelitian ini, dilakukan dengan menentukan GI Bungus sebagai swing bus, dengan mengubah suplai feeder selatan, yang semula disuplai dari GI Pauh Limo yang merupakan swing bus saat kondisi existing, ke GI Bungus.

Tujuan dari penelitian ini adalah :1. Menentukan kondisi sistem

tegangan di setiap bus pada sistem Pesisir Selatan saat kedudukan swing di pindahkan ke GI Bungus.

2. Menentukan perhitungan aliran daya pada sebuah jaringan 20 kV dengan sebelum atau sesudah memindahkan kedudukan swing.

Secara garis besar rumusan permasalahan penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Besar kondisi tegangan di setiap bus pada sistem tenaga listrik di Pesisir Selatan saat kedudukan swing diambil dari GI Pauh Limo.

2. Besar kondisi tegangan di setiap bus pada sistem tenaga listrik di Pesisir Selatan saat

kedudukan swing diambil dari GI Bungus.

3. Bagaimana perbandingan nilai dari analisa aliran daya dengan sebelum atau sesudah memindahkan kedudukan swing dari GI pauh limo ke GI Bungus.

Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah:

1. Perhitungan aliran daya sebelum dan setelah memindahkan swing pada sistem 20 kV Pesisir Selatan.

2. Untuk melihat berapa besar peningkatan beban yang masih dapat ditanggung pada sistem dimasa akan datang, maka digunakan metode bagi dua untuk menentukan peningkatannya.

3. Perhitungan untuk menentukan aliran daya ini menggunakan metode Newton Raphson.

4. Perhitungan aliran daya menggunakan software ETAP 4.0.0.

2. Dasar TeoriAliran daya menyatakan aliran

daya aktif atau reaktif dari satu atau lebih sumber daya ke beban melalui jaringan listrik. Studi aliran daya dilakukan pada sistem yang berada pada keadaan steady state dengan fasa yang seimbang. Keterangan utama yang diperoleh dari studi aliran beban adalah besar dan sudut fase tegangan pada setiap bus beserta daya aktif dan reaktif yang mengalir pada setiap saluran.

Ada 3 tipe bus pada studi aliran daya;

a. Slack bus atau disebut juga swing bus adalah bus yang diambil sebagai referensi dimana magnitud dan sudut fasa tegangan diketahui. Bus ini menyediakan daya nyata dan reaktif untuk mensuplai rugi-rugi transmisi dimana nilainya belum diketahui hingga solusi didapatkan. Hanya satu bus terpilih sebagai slack bus pada suatu sistem[3].

b. Voltage-controlled bus (bus PV) juga biasa disebut generator-type bus. Pada bus ini daya nyata dan magnitud tegangan diketahui. Besar sudut tegangan dan daya reaktif belum diketahui hingga solusi final diperoleh. Limit dari daya reaktif juga diketahui[2].

c. Load bus (bus PQ), pada bus ini daya nyata dan daya reaktif diketahui. Magnitud dan sudut fasa tegangan masih belum diketahui hingga solusi final diperoleh[2].

Tabel Klasifikasi Bus Pada Sistem Tenaga[3]

Tipe bus

Besaran yang

diketahui

Besaran yang

belum diketahui

Keterangan

Slack / Swing BusP-V Bus

Load / P-Q bus

V= 1.0 δ = 0 PG, V

PL, QL

PG, QG

QG, δ

V, δ

Hanya ada satu buah dalam sistemJumlahnya sedikit di dalam sistemBus yang paling banyak terdapat didalam sistem

Salah satu yang harus diingat dalam analisa aliran daya adalah tanda daya nyata (P) dan daya reaktif (Q). Daya reaktif lagging adalah daya reaktif positif menunjukkan arusnya bersifat induktif dan daya reaktif leading adalah daya negatif menunjukkan arusnya bersifat kapasitif

dan arus bus positif adalah arus yang arahnya menuju bus. Dikarenakan aliran arus generator menuju bus dan aliran arus beban meninggalkan bus, sehingga tanda daya adalah positif untuk bus generator dan negatif untuk bus beban[9].

Metode Newton – Rephson merupakan metode yang tepat untuk meyelesaikan persamaan matematis non linear. Metode Newton-Raphson secara matematis lebih baik dibandingkan dengan metode Gauss-Seidel, karena memiliki sifat kovergensi kuadratik. Untuk sistem yang besar, metode Newton-Raphson jauh lebih efisien, cepat dan lebih praktis. Banyaknya iterasi yang diperlukan dengan metode Newton-Raphson yang menggunakan admitansi rel, praktis tidak tergantung pada banyaknya rel. Waktu yang diperlukan untuk metode Gauss-Seidel (admitansi rel) meningkat hampir sebanding dengan banyaknya rel. Sebaliknya, penghitungan unsur jacobian akan memakan waktu yang cukup lama, sedangkan waktu yang di perlukan untuk tiap iterasi pada metode Newton-Raphson adalah lebih singkat. Waktu yang singkat untuk suatu penyelesaian dengan ketelitian yang sama, menyebabkan bahwa metode Newton-Raphson lebih banyak dipilih untuk semua sistem, seperti pada sistem distribusi[5].

Daya kompleks yang dimasukan ke bus i dinyatakan dengan persamaan berikut ini[7] :

Si = Vi Ii* = Pi + jQi , i =1,2,3,…..,n

Dituliskan dalam bentuk lain menjadi :Pi - jQi = Vi * Ii

Dengan

I i=∑k=1

n

Y ik V k , i = 1,2,3,…,n

Pi – jQi = Vi *

∑k=1

n

Y ik V k , i = 1,2,3,..,n

Apabila persamaan tersebut dinyatakan dalam bentuk polar, maka persamaan itu harus dipisahkan menjadi komponen real dan imaginer.

Vi = Vi ∠δi , Vk = Vk ∠δi , Yik = Yik ∠Φik ,

dengan,

Pi calc =

∑k=1

n

V i V k Y ik cos (Φik+δk−δ i )

Qi calc =

−∑k=1

n

V i V k Y ik sin (Φik +δ k−δ i )

Nilai magnitude dan sudut fasa dari swing bus telah ditetapkan sehingga swing bus tidak diikutkan dalam proses perhitungan iterasi. Pada bus beban (P-Q bus), daya aktif dan reaktif ditentukan besarnya sedangkan besar dan sudut fase tegangan nilainya diperkirakan dan diperbaharui pada bagian akhir dari proses iterasi. Pada bus generator (P-V bus), daya aktif dan tegangan ditentukan nilainya sedangkan sudut daya dan tegangan diperkirakan nilainya. Nilai sudut daya diperbaharui dan daya reaktif dapat dihitung pada bagian akhir dari masing-masing iterasi. Nilai Pi dan Qi

hasil perhitungan harus dibandingkan dengan nilai Pspec dan Qspec. hasil perbandingan dinyatakan dengan[9]:

Δ Pi = Pi spec – Pi calc

Δ Qi = Qi spec – Qi calc

Metode Newton - Raphson menggunakan matriks Jacobian yang merupakan matriks bujur sangkar yang memuat turunan differensial dari Pi

dan Qi, dalam bentuk sederhana:

[ΔPΔQ]=[ J ] [ Δδ

|ΔV|]Dengan matrik jacobian

[ J ]=[J 1 J2

J3 J 4]

Elemen matrik Jacobian:J1 : - Bukan diagonal :

∂ Pi

∂δ k

=−|V i .V k .Y ik|sin (θik−δ k+δi ) , i≠k-

Diagonal : ∂ Pi

∂ δi

=∑k=1

N

|V i .V k . Y ik|sin (θik−δ k+δi ) , i≠k

J2 : - Bukan diagonal : ∂ Pi

∂|V k|=|V i.Y ik|cos (θik−δ i+δ k ) , i≠k

- Diagonal : ∂ Pi

∂|V k|=∑

k=1

N

|V k .Y ik|cos (θik−δi+δk )+2|V i|, i≠k

J3 : - Bukan diagonal : ∂Qi

∂ δ k

=−|V i .V k .Y ik|cos (θik−δk +δi ) , i≠k

- Diagonal : ∂Pi

∂ δi

=∑k=1

N

|V i .V k .Y ik|sin (θik−δ k+δi ) , i≠k

J4 : - Bukan diagonal : ∂ Qi

∂|V k|=−|V i. Y ik|sin (θik−δ i+δ k ) , i≠k

- Diagonal : ∂ Qi

∂|V k|=−2|V i|Im (Y ii )−∑

k=1

N

|V k . Y ik|cos (θik−δ i+δ k ) , i≠k

Jacobian untuk sistem yang memiliki dua buah bus adalah :

[∂ Pi

calc

∂ δi

∂P icalc

∂V i

∂ Qicalc

∂ δi

∂Qicalc

∂V i

]dengan memasukkan matriks Jacobian, persamaan sistem menjadi :

[ΔPi

ΔQi]

( r )

= [∂ Pi

calc

∂ δi

∂ P icalc

∂V i

∂ Qicalc

∂ δi

∂Qicalc

∂V i

]( r )

[ Δδ i

ΔV i]

( r )

(2.28)

kemudian nilai tegangan dan sudut

yang telah diperbaharui ini disubstitusikan ke dalam Pi calc dan Qi calc

pada iterasi kedua. Nilai Δ Pi dan Δ Qi

dihitung dan selanjutnya dibandingkan

dengan nilai toleransi yang telah ditetapkan. Jika nilainya kurang dari nilai toleransi, maka proses iterasi dihentikan dan didapatkan hasil perhitungan yang diinginkan. Jika tidak, iterasi terus dilanjutkan sampai tercapai nilai toleransi yang diinginkan.

3. Data SistemTabel Besar Daya

No. Nama GeneratorLokasi

GeneratorTerpasang

(kW)Mampu

(kW)Keterangan

1 PLTD Lakuak GH Lakuak 1600 1240 Operasi

2 PLTD B. Selasa GH B. Selasa 620 520 Operasi

3 PLTD Tapan GH Tapan 308 150 Operasi

4 PLTD Lunang GH Lunang 1200 1100 Operasi

Sumber: PT. PLN Persero : Padang

Tabel Besar Kapasitor yang Digunakan

No.Lokasi

KapasitorTerpasang

(kVar)Jumlah

BlokKeterangan

1 Painan 200 3 Operasi

2 Kambang 400 3 Operasi

3 Balai Selasa 200 3 Operasi

4 Indrapura 200 3 Operasi

Sumber: PT. PLN Persero: Padang

Tabel Data Penyulang Ekspress Ranting Balai Selasa

No.Penyulang Ekspress Panjang

(km)Dari Ke

1. GI Pauh Limo GH Teluk Bayur 18

2. GH Teluk Bayur GH Painan 73

3. GH Painan GH Kambang 65

4. GH Kambang GH Balai Selasa 27

5. GH Balai Selasa GH Air Haji 17

6. GH Air Haji GH Indrapura 18

7. GH Indrapura GH Tapan 20

8. GH Tapan GH Lunang 22


Tabel Data Beban Puncak

No. SubSistem/FeederBeban Waktu Puncak

(MVA)

I GH. Teluk Bayur8,6

Feeder Bungus

II GH. Painan4,2

Feeder Surantih

III GH. Kambang2,4

Feeder Lakitan

IV GH. Balai Selasa1,7

Feeder Balai Selasa

V GH. Air Haji1,4

Feeder Air Haji

VI GH. Indrapura1,6

Feeder Indrapura

VII GH. Tapan0,3

Feeder Tapan

VIII

GH. Lunang

2,5

Feeder Lunang


4. Analisa dan Pembahasan

Pada kondisi existing semua bus pada sistem kelistrikan Pesisir Selatan berada pada kondisi under voltage. Hal ini terjadi karena subsistem Pesisir Selatan kekurangan pasokan daya. Sumber pasokan daya dari GI Pauh Limo dan beberapa PLTD di Pesisir Selatan tidak mampu mencukupi kebutuhan daya dari subsistem Pesisir Selatan. Penggunaan kapasitor sebagai alat untuk perbaikan tegangan tidak begitu berpengaruh karena kapasitas kapasitor kecil.

Untuk dapat mempaerbaiki pasokan daya pada subsistem Pesisir Selatan, dapat dilakukan dengan pemindahan kedudukan swing yang diambil dari GI Bungus.

Penelitian ini menggunakan ETAP Power Station 4.0.0 dengan melibatkan beberapa kondisi yaitu :

1. Kondisi existing.2. Kondisi swing diambil dari GI

Bungus yang terhubung dengan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Teluk Sirih 112 MW saat semua PLTD dan semua kapasitor bank dalam keadaan off.

3. Kondisi kedudukan swing diambil dari GI Bungus dengan empat PLTD dan kapasitor beroperasi.

4. Kodisi swing bus GI Bungus dengan semua PLTD dan Kapasitor bank on saat beban naik hingga level tegangan beberapa atau salah satu bus hampir atau mendekati 90%..

Sistem Kelistrikan Pesisir Selatan pada saat Kondisi Existing dengan Semua PLTD dan Kapasitor Bank dalam Keadaan On

Kondisi existing merupakan kondisi kelistrikan jaringan subsistem 20 kV Pesisir Selatan saat ini. Pada kondisi ini, empat PLTD beroperasi dan dilakukan penambahan 4 kapasitor bank yaitu pada GH Painan CAP1 3×200 kVar, GH Kambang CAP2

3×400 kVar, GH Balai Salasa CAP3

3×200 kVar, dan GH Indrapura CAP4

3×200 kVar.

Gambar Single line diagram saat kondisi exisiting

Dari hasil simuasi, didapat tegangan untuk tiap-tiap bus pada tabel dibawah,

BUSTEGANGAN (kV) % LEVEL

TEGANGANKONDISI

RATING TERHITUNG

GI Pauh Limo 20.0 21.000 105.00 Memenuhi

GH Tel Bayur 20.0 19.481 97.40 Memenuhi

GH Painan 20.0 16.962 84.81Tegangan Kurang

rGH Kambang 20.0 16.785 83.92Tegangan Kurang

GH Balai Salasa

20.0 16.631 83.15Tegangan Kurang

GH Air Haji 20.0 16.511 82.56Tegangan Kurang

GH Indrapura 20.0 16.516 82.58Tegangan Kurang

GH Tapan 20.0 16.598 82.99Tegangan Kurang

GH Lunang 20.0 16.675 83.38Tegangan Kurang

Pada tabel diatas terlihat kualitas pasokan listrik untuk sistem Pesisir Selatan masih buruk, namun sudah lebih baik dibanding dengan saat semua PLTD belum beroperasi dan belum dilakkukan kompensasi. Untuk GI Pauh Limo dan GH Teluk Bayur dapat dikatakan mampu memenuhi syarat kualitas level tegangan.

Dengan kondisi sistem setelah PLTD beroperasi dan dilakukan kompensasi, ada 7 bus yang belum memenuhi kualitas level tegangan yang merupakan bus dengan tegangan kurang atau undervoltage.

Total pembangkitan diperoleh dari GI Pauh Limo, generator pada 4 PLTD

yang beroperasi, yaitu PLTD Lakuak, PLTD Balai Salasa, PLTD Tapan, dan PLTD Lunang. Dengan total daya aktif sebesar 20.392 MW dan daya reaktif sebesar 7.444 MVAR. Total pembebanan pada kondisi ini untuk setiap gardu hubung yaitu dengan daya aktif sebesar 17.682 MW dan daya reaktif sebesar 1.488 MVAR. Dari hasil pembangkitan dan pembebanan tersebut didapat nilai rugi-rugi daya secara total dengan daya aktif sebesar 2.709 MW dan daya reaktif 5.956 MVAR.

Dibawah ini merupakan tabel yang menyatakan perbandingan level tegangan saat kondisi saat PLTD dan kapasitor belum beroperasi (disebut dengan CASE1) dan saat kondisi existing (disebut dengan CASE2).

BUS% LEVEL TEGANGAN

CASE1 CASE2GH Teluk Bayur 95.61 97.40GH Painan 72.72 84.81GH Kambang 60.47 83.92GH Balai Salasa 57.03 83.15GH Air Haji 55.43 82.56GH Indrapura 54.19 82.58GH Tapan 53.33 82.99

GH Lunang 52.50 83.38

Dari tabel diatas terlihat perbedaan besar level tegangan antara saat subsistem Pesisir Selatan sebelum dilakukan penambahan PLTD dan penambahan kapasitor bank pada sistem dengan saat sistem dalam kondisi existing. Pada kondisi existing, nilai tegangan yang diperoleh lebih besar dibanding dengan kondisi sebelumnya. Pengoperasian PLTD dan kapasitor bank menyebabkan kenaikan nilai tegangan yang akan memperbaiki level tegangan.

Perbandingan pembangkitan, pembebanan, dan rugi-rugi daya untuk 2 kasus diatas tertera pada tabel dibawah ini,

KASUSPEMBANGKITAN PEMBEBANAN RUGI-RUGI

MW MVAR MW MVAR MW MVARCASE1 15.443 7.844 12.915 2.622 2.505 5.216

CASE2 20.392 7.444 17.682 1.488 2.709

Dari tabel diatas terlihat bahwa total pembangkitan daya aktif besar, diperoleh saat kondisi exisitng, namun pembangkitan daya reaktifnya diperoleh makin kecil dibanding dengan kasus sebelumnya. Hal ini disebabkan adanya penambahan pembangkit dan kapasitor pada kondisi existing.

Total pembebanan daya aktif didapat lebih besar saat PLTD dan kapasitor bank dalam keadaan on. Hal ini dikarenakan adanya pemasangan transformator pada tiap-tiap pembangkit untuk menaikkan tegangan dari 0.38 kV mrnjadi 20 kV. Dengan total pemakaian daya transformator sebesar 4.141 MVA.

Untuk rugi-rugi daya pada kondisi exisitng, rugi daya aktif dan rugi daya reaktif didapat lebih besar.

Sistem Kelistrikan Pesisir Selatan saat Kedudukan Swing di GI Bungus dengan Semua PLTD dan Semua Kapasitor Bank dalam Keadaan Off

PLTU Teluk Sirih 112 MW yang terinterkoneksi ke sistem Sumatera Bagian Tengah melalui GI Bungus dihubungkan pada sistem jaringan Pesisir Selatan. GI Bungus itu sendiri mempunyai nominal tegangan 150/20 kV.

Gambar Single line diagram saat kedudukan swing di GI Bungus

Hasil simulasi terlihat pada tabel dibawah,


TEGANGANKONDISI

RATING TERHITUNG

GI Bungus 20.0 20.218 101.09 Memenuhi

GH Painan 20.0 18.628 93.14 Memenuhi

GH Kambang 20.0 15.503 77.52 Tegangan Kurang

GH Balai Salasa 20.0 14.621 73.11 Tegangan Kurang

GH Air Haji 20.0 14.211 71.06 Tegangan Kurang

GH Indrapura 20.0 13.892 69.46 Tegangan Kurang

GH Tapan 20.0 13.671 68.35 Tegangan Kurang

GH Lunang 20.0 13.454 67.29 Tegangan Kurang

Pada tabel diatas terlihat kualitas pasokan listrik untuk sistem Pesisir Selatan lebih besar dibanding dengan saat kedudukan swing diambil dari GI Pauh Limo. Namun kondisi pasokan listriknya belum bisa dikatakan baik. Hal ini dijelaskan oleh kondisi tegangan yang dapat dikatakan dibawah critical limit. Masih terdapat 6 dari 8 bus yang belum memenuhi level tegangan dengan tegangan kurang atau undervoltage. Dua bus lain yaitu GI Bungus dan GH Painan merupakan bus yang telah memenuhi level tegangan.

Total pembangkitan pada kondisi kedudukan swing bus GI Bungus diperoleh hanya dari generator PLTU Teluk Sirih. Dari hasil simulasi didapat daya aktif sebesar 10.080 MW dan daya reaktif sebesar 5.462 MVAR. Total pembebanan pada kondisi ini untuk setiap gardu hubung yaitu dengan daya aktif sebesar 8.570 MW dan daya reaktif sebesar 1.740 MVAR. Dari hasil pembangkitan dan pembebanan tersebut didapat nilai rugi-rugi daya secara total dengan daya aktif sebesar 1.510 MW dan daya reaktif 3.722 MVAR.

Sistem Kelistrikan Pesisir Selatan dengan Kondisi Kedudukan Swing di GI Bungus

Kondisi ini empat PLTD dan 4 kapasitor beroperasi, dengan kedudukan swing diambil dari GI Bungus. Pengambilan kedudukan swing bus di GI Bungus, dilakukan karena feeder selatan yang semula disuplai dari GI Pauh Limo belum

memenuhi kebutuhan listrik di Pesisir Selatan. Swing bus yang kedudukan semulanya dari GI Pauh Limo diputus dengan menambahkan switch sehingga GH Teluk Bayur tidak terhubung langsung ke GI Bungus yang akan ditambahkan antara GH Teluk Bayur dan GH Painan. Kemudian GI Bungus yang telah interkoneksi dengan PLTU Teluk Sirih dijadikan swing bus dan langsung dihubungkan ke GH Painan dengan jarak transmisi dari GI Bungus ke GH Painan sejauh 21 km.

Dengan dilakukan simulasi, hasil perhitungan tegangan untuk tiap-tiap bus dapat dilihat pada tabel dibawah ini,


TEGANGANKONDISI

RATING TERHITUNG



GH Kambang 20.0 19.220 96.10 Memenuhi

GH Balai Salasa 20.0 18.898 94.49 Memenuhi

GH Air Haji 20.0 18.698 93.49 Memenuhi

GH Indrapura 20.0 18.636 93.18 Memenuhi

GH Tapan 20.0 18.654 93.27 Memenuhi

GH Lunang 20.0 18.670 93.35 Memenuhi

Pada tabel diatas terlihat kualitas pasokan listrik untuk sistem Pesisir Selatan lebih baik dibanding dengan saat kedudukan swing diambil dari GI Pauh Limo. Pada kondisi ini didapatkan nilai tegangan yang hampir mendekati rating tegangan yang diberikan dan memenuhi syarat kualitas level tegangan. Maka dapat dikatakan kondisi pasokan listrik Pesisir Selatan dengan kondisi saat kedudukan swing bus di GI Bungus telah baik.

Total pembangkitan saat kedudukan swing bus dari GI Bungus diperoleh dari generator pada PLTU Teluk Sirih, generator pada empat PLTD yang beroperasi, yaitu PLTD Lakuak, PLTD Balai Salasa, PLTD Tapan dan PLTD Lunang. Dengan total daya aktif yang didapat dari hasil

simulasi sebesar 14.176 MW dan daya reaktif sebesar 3.641 MVAR. Total pembebanan pada kondisi ini untuk setiap gardu hubung yaitu dengan daya aktif sebesar 12.728 MW dan daya reaktif sebesar -0.181 MVAR. Dari hasil pembangkitan dan pembebanan tersebut didapat nilai rugi-rugi daya secara total dengan daya aktif sebesar 1.448 MW dan daya reaktif 3.882 MVAR.

Jika dibandingkan dengan kondisi existing saat kedudukan swing bus di GI Pauh Limo, kedudukan swing bus di GI Bungus jauh lebih baik. Terlihat pada kondisi tegangan dengan kualitas pasokan listrik yang baik saat GI Bungus dijadikan swing bus. Tabel berikut merupakan tabel perbandingan nilai level tegangan antara sistem Pesisir Selatan kondisi existing dengan swing bus pada GI Pauh Limo (yang disebut CASE2) dengan sistem Pesisir Selatan saat kedudukan swing bus di GI bungus (yang disebut CASE4),

BUS % LEVEL TEGANGAN

CASE2 CASE4

GH Painan 84.81 100.02

GH Kambang 83.92 96.10

GH Balai Salasa 83.15 94.49

GH Air Haji 82.56 93.49

GH Indrapura 82.58 93.18

GH Tapan 82.99 93.27

GH Lunang 83.38 93.35

Pada rugi-rugi daya juga dapat terlihat bahwa saat swing bus di GI Bungus, rugi-rugi daya yang dihasilkan lebih kecil dibanding dengan rugi-rugi daya saat swing diambil dari GI Pauh Limo. Perbandingan tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah,

KASUS

PEMBANGKITAN PEMBEBANAN RUGI-RUGI

MW MVAR MW MVAR MW MVAR

CASE2 20.392 7.444 17.682 1.488 2.709 5.956

CASE4 14.176 3.641 12.628 -0.181 1.448 3.882

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa kondisi sistem saat kedudukan swing yang diambil dari GI

Bungus lebih baik dilakukan pada sistem kelistrikan Pesisir Selatan.

Kondisi Swing Bus GI Bungus dengan semua PLTD Dan Kapasitor Bank dalam Keadaan On saat Beban Naik di Tiap-Tiap Bus

Dengan adanya penambahan beban pada sistem dalam waktu tertentu, maka akan dilakukan simulasi untuk melihat kenaikan beban maksimum saat level tegangan subsistem Pesisir Selatan masih dalam keadaan yang baik, yaitu saat kualitas level tegangan berada diatas 90%. Kenaikan beban dilakukan dengan mencari besar beban puncak hingga level tegangan mencapai batas syarat kualitas tegangan. Hal ini bertujuan untuk melihat nilai maksimum beban sistem Pesisir Selatan saat swing bus di GI Bungus. Dengan melakukan simulasi loadflow secara acak maka didapatkan kenaikan beban yang dilakukan dengan penambahan 8% beban untuk tiap-tiap beban pada subsistem Pesisir Selatan. Tabel dibawah ini menunjukkan besar beban setelah penambahan beban 8%,

SubSistem/FeederBeban waktu Puncak

(MVA)Penambahan beban

8% (MVA)

GH Painan4.20 4.54Feeder Surantih

GH Kambang2.40 2.59Feeder Lakitan

GH Balai Salasa1.70 1.84Feeder Balai Salasa

GH Air Haji1.40 1.51Feeder Air Haji

GH Indrapura1.60 1.73Feeder Indrapura

GH Tapan0.30 0.32Feeder Tapan

GH Lunang2.50 2.70Feeder Lunang

Setelah dilakukan simulasi, maka didapatkan tegangan untuk tiap-tiap bus yang dapat dilihat pada tabel berikut,BUS

TEGANGAN (kV) % LEVEL TEGANGAN

KONDISIRATING TERHITUNG



GH Kambang 20.0 18.774 93.87 Memenuhi

GH Balai Salasa 20.0 18.394 91.97 Memenuhi

GH Air Haji 20.0 18.170 90.85 Memenuhi

GH Indrapura 20.0 18.090 90.45 Memenuhi

GH Tapan 20.0 18.102 90.51 Memenuhi

GH Lunang 20.0 18.112 90.56 Memenuhi

Dari tabel diatas dapat dilihat nilai level tegangan untuk tiap-tiap bus didapat masih diatas syarat kualitas level tegangan, yaitu nilai level tegangan yang paling rendah sebesar 90.45%.. Artinya untuk kenaikan beban sebesar 8%, kualitas daya di Subsistem Pesisir Selatan masih berada pada kualitas level tegangan yang baik.

Dari hasil simulasi, didapat total pembangkitan daya aktif 14.745 MW dan daya reaktif 4.223 MVAR. Total pembebanan dari penambahan beban pucak 8% diperoleh sebesar 13.115 MW dan 0.028 MVAR. Dari total pembangkitan dan pembebanan tersebut didapat besar rugi-rugi daya yaitu daya aktif 1.590 MW dan daya reaktif 4.195 MVAR.

Jadi jika terjadi kenaikan beban puncak 8%, kondisi kelistrikan Subsistem Pesisir Selatan masih dalam kondisi baik. Hal ini ditandai dengan nilai kualitas level tegangan sistem tersebut berada diatas 90%.

5. PenutupBerdasarkan hasil dan analisa yang

dilakukan dalam penelitian ini, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Sistem kelistrikan Pesisir Selatan saat kondisi PLTD dan kapasitor bank belum beroperasi, berada dalam kondisi yang buruk. Dengan 7 bus yang nilai magnitude tegangannya berada dibawah 90%.

2. Sistem kelistrikan Pesisir Selatan saat kondisi existing dengan penambahan Pembangkit Lisrik Tenaga Diesel (PLTD) dan dilakukannya kompensasi berada dalam kondisi yang kurang baik dimana tegangan pada 7 bus masih berada dibawah critical limit, namun hampir mendekati nilai magnitude tegangan 90%.

3. Sistem kelistrikan Pesisir Selatan saat kedudukan GI Bungus sebagai swing bus dengan kondisi semua pembangkit beroperasi dan telah dilakukan kompensasi berada dalam kondisi yang baik dimana tegangannya telah memenuhi batas critical limit yaitu diatas 90% dengan rata-rata 98.97%. Kondisi dengan GI Bungus sebagai swing bus merupakan solusi agar sistem Pesisir Selatan mempunyai level tegangan yang baik.

4. Jika terjadi penambahan beban sebesar 8% pada Sistem kelistrikan Pesisir Selatan saat beban puncak, maka didapat kualitas level tegangan diatas 90% dengan rata-rata 92.45% dengan nilai magnitude tegangan yang paling rendah berada pada bus GH Indrapura 90.45%. Hal ini menyatakan bahwa, saat terjadi kenaikan beban sebesar 8% sistem kelistrikan Pesisir Selatan masih berada dalam kondisi baik.

Saran yang dapat penulis berikan yaitu, pengambilan kedudukan swing bus di GI Bungus yang terhubung dengan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Teluk Sirih 112 MW didapatkan kualitas pasokan listrik yang baik untuk sistem kelistrikan Pesisir Selatan. Dengan demikian diharapkan agar PT. PLN melakukan pengambilan kedudukan swing bus di GI Bungus setelah PLTU Teluk Sirih siap untuk beroperasi.

DAFTAR KEPUSTAKAAN

[1] Astrid, Erita. 2011. Tugas Akhir : Penentuan Posisi Interkoneksi Terbaik Antara Sistem Kelistrikan PT. Semen Padang dengan Pembangkit WRHG (Waste Heat Recovery Power Generation) Menggunakan Analisis Aliran Daya. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas : Padang.

[2] Das, Debabpriya. 2006. Electrical Power Systems. New Age International (P) Limited : New Delhi.

[3] Gross A Charles. 1986. Power System Analysis, John Wiley & Sons : London.

[4] Gonen, Turan. 1984. Modern Power System Analysis, John Wiley & Sons : London

[5] http://etd.eprints.ums.ac.id . Kusumantyas, Pramesti. 2010. Tugas Akhir : Aplikasi Metode Newton Rhapson untuk Menghitung Aliran Beban Menggunakan program Matlab 7.0.1. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah : Surakarta.

http://etd.eprints.ums.ac.id/

Diakses tanggal 15 November 2011 jam 13.00 WIB.

[6] http://imaduddin.wordpress.com. Contoh Penyelesaian Aliran Daya dengan Metode Newton Rhapson, Decoupled dan Fast Decoupled. Diakses tanggal 11 November 2011 jam 14.50 WIB.

[7] http://undip.ac.id . Sulistiyono, Dwi. Makalah Tugas Akhir : Perbandingan Metode Gauss Siedel, Newton Rhapson, dan Metode Fast Decoupled dalam Solusi Aliran Daya. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro : Semarang. Diakses tanggal 14 November 2011 jam 13.48 WIB.

[8] Marsudi, Djiteng. 2006. Operasi Sistem Tenaga Listrik. Graha Ilmu : Jakarta.

[9] Stevenson, Jr William D. 1996. Analisis Sistem Tenaga Listrik Edisi Keempat. Erlangga: Jakarta.

[10]Syahrosi, Asmaria. 2011. Tugas Akhir : Peningkatan Mutu Sistem Tenaga Listrik Dengan Pola Penambahan Pembangkit Yang Terdistribusi Dan Pemasangan Kapasitor. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas: Padang.

[11]_______________, Modul Pelatihan Penggunaan Simulator Jaringan ETAP 4.0.0, PT. PLN (Persero) Cabang Solok.

http://undip.ac.id/

bentuk jurnal

Documents