7/25/2019 S2-2015-351600-introduction

1/7

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan yang paling penting untuk

menunjang kehidupan manusia saat ini. Penyaluran energi listrik konvensional

dalam memenuhi kebutuhan masyarakat dihasilkan melalui pusat-pusat

pembangkit besar di sejumlah lokasi. Tegangan dari pembangkit listrik dinaikkan

ke tingkat tegangan tinggi, tegangan ekstra tinggi ataupun tegangan ultra tinggikemudian dikirimkan menempuh jarak yang jauh melalui jaringan transmisi.

Tegangan tinggi pada jaringan transmisi sebelum dapat digunakan oleh pengguna,

akan diturunkan ke tingkat tegangan menengah dan tegangan rendah melalui

jaringan distribusi [1].

Salah satu tanggung jawab perusahaan listrik terhadap operasi sistem

adalah mengendalikan tegangan dalam keadaan stabil dan dapat diterima dalam

batasan nominal sepanjang waktu. Hal ini dimaksudkan agar peralatan listrik dan

mesin dapat beroperasi dan memberikan kinerja secara optimal jika disuplai pada

batasan tegangan nominalnya. Pengoperasian sistem tenaga listrik sangat

diharapkan dapat berjalan dengan optimal dan melayani konsumen yang handal,

namun pada kenyataannya ada berbagai persoalan yang terjadi termasuk

diantaranya besarnya impedansi jaringan dan pembebanan sistem yang selalu

berubah.

Persoalan tegangan tidak hanya terletak pada sisi penyaluran distribusi

tetapi juga terletak pada seluruh bagian-bagian sistem tenaga listrik, seperti sisi

pembangkitan maupun saluran transmisi [2]. Saluran transmisi memiliki suatu

sistem kompleks dengan karakteristik yang berubah-ubah sesuai dengan keadaan

sistem itu sendiri. Hal ini disebabkan oleh pengaruh peubah operasional semakin

kompleks, pertumbuhan beban yang sangat besar, penambahan jenis pembangkit

yang bervariatif dan perluasan penyulang. Melihat semua kondisi persoalan yang

dijabarkan, maka pengaturan tegangan menjadi suatu keharusan pada sistem

tenaga listrik [3].

7/25/2019 S2-2015-351600-introduction

2/7

Beberapa tahun terakhir, perkembangan pembangkit tersebar (Distributed

Generation/DG) dengan berbagai alasan akan meningkat secara signifikan.

Integrasi DG dapat memberikan kontribusi yang positif bagi sistem operasi

jaringan listrik karena mampu menyediakan keuntungan dari segi teknis,

ekonomis dan lingkungan [4][5]. Namun, hal ini menjadikan tantangan yang baru

dalam sistem ketenagalistrikan yang direncanakan tanpa memperhatikan ada

tidaknya pemasangan DG, terutama pada pengaturan tegangan [6].

Operasi dan kendali penyulang sistem distribusi radial konvensional diatur

berlandaskan tegangan akan terus menurun dari gardu ke sepanjang penyulang

yang jauh. Namun, integrasi DG ke sistem dapat menyebabkan landasan ini tidak

berlaku. DG dapat menyebabkan kenaikan atau penurunan profil tegangan

sehingga akan berpengaruh terhadap operasi peralatan pengatur tegangan seperti

On Load Tap Changer(OLTC) dan Shunt Capacitors(SCs) yang terlebih dahulu

terpasang pada sistem distribusi [6][7].

Photovoltaic (PV) merupakan salah satu DG yang bersumberkan energi

terbarukan dengan memanfaatkan teknologi dalam mengubah sinar matahari

untuk menghasilkan listrik. PV memiliki daya keluaran pembangkit yang

intermittentbergantung pada kondisi musim, kelembapan, temperatur, pergerakan

awan dan kondisi cuaca lainnya sehingga tidak menghasilkan listrik pada saat

malam atau cuaca mendung [8]. Kondisi ini dapat memungkinkan terjadinya

gangguan dalam kualitas daya listrik seperti fluktuasi tegangan di sistem, baik

distribusi maupun transmisi tenaga listrik.

Berdasarkan [9] mengenai batasan standar gangguan fluktuasi tegangan

yang terjadi pada sistem distribusi, diteruskan olehEngineering Recommendation

P28 [10] dinyatakan bahwa fluktuasi tegangan pada sistem distribusi : batasan

umumnya adalah 3% pada perubahan profil tegangan yang diizinkan, terlepas dari

bentuk yang disebabkan oleh fluktuasi beban yang telah terjadi selama bertahun-

tahun sebelumnya dalam mengendalikan tegangan sistem. Dengan alasan ini

batasan umum ini dipertahankan meskipun perubahan tegangan lebih dari 3%, jika

frekuensi cukup rendah, mungkin tidak memberikan kedip tegangan () yang

parah dan melebihi batasan dalam rekomendasi ini.

7/25/2019 S2-2015-351600-introduction

3/7

Umumnya pembangkit PV beroperasi dengan faktor daya konstan,

sehingga hanya daya aktif yang diproduksi. Jika pembangkit PV diizinkan

menginjeksikan daya reaktif, situasi yang berbeda akan timbul tergantung pada

strategi pengendalian yang diadopsi oleh injeksi daya reaktif. Besaran dan arah

aliran daya reaktif melalui penyulang, variasi tegangan, beban penyulang dan

rugi-rugi jaringan juga akan berbeda untuk setiap strategi pengendalian yang

diterapkan [11]. Oleh karena itu, pembangkit PV dapat dimanfaatkan sebagai

salah satu dukungan daya reaktif yang dibutuhkan oleh sistem tenaga listrik.

Variasi beban dan keluaran daya pembangkit PV yang selalu berubahsepanjang waktu menjadikan karakteristik sistem distribusi dan transmisi

dibutuhkan untuk dipelajari lebih lanjut. Penelitian ini akan mendiskusikan

mengenai dampak keluaran daya PV yang intermittent dan variability masing-

masing profil beban terhadap profil tegangan sistem distribusi dan transmisi.

Profil beban yang digunakan dalam penelitian ini meliputi profil beban

perumahan, industri dan komersial. Penelitian ini menggunakan analisis jaringan

distribusi dan transmisi dibawah penetrasi tinggi sumber pembangkit PV. Selain

itu, operasi pembangkit PV sebagai dukungan daya reaktif yang optimal

dipertimbangkan menjadi salah satu solusi dalam mengatasi fluktuasi tegangan

sebagai suatu permasalahan di sistem distribusi dan transmisi.

Pengaturan tegangan diharapkan mampu menjaga tegangan sistem

sehingga masih berada dalam batasan operasi menggunakan simulasi OpenDSS

dan MATLAB. Dalam penelitian ini akan digunakan modifikasi sistem yang

mengintegrasikan sistem transmisi dan distribusi yang telah tersambung DG [12].

Penelitian ini akan membandingkan profil tegangan sistem distribusi dan

transmisi tanpa adanya pemasangan PV dan adanya integrasi PV ke sistem. Selain

itu, akan diberikan solusi penentuan optimal daya reaktif DG terhadap fluktuasi

tegangan sistem distribusi dan transmisi menggunakan metode nature inspired

metaheuristic algorithm terbaru yaituFlower Pollination Algorithm(FPA).

7/25/2019 S2-2015-351600-introduction

4/7

1.2 Perumusan masalah

Sebagaimana dijelaskan dalam latar belakang, permasalahan yang diangkat

dalam penelitian ini yaitu :

1. Bagaimanakah perbandingan profil tegangan dan fluktuasi tegangan sistem

tanpa adanya DG dan dengan adanya integrasi DG ke sistem.

2. Bagaimanakah pengaruh pemasangan PV yang intermittent dan variability

profil beban perumahan, industri dan komersial terhadap profil dan

fluktuasi tegangan pada sistem distribusi dan transmisi.

3. Bagaimanakah mode sinergi DG terhadap interaksi sistem distribusi dan

transmisi. Dapatkah sumber daya reaktif dari pembangkit PV optimal

berperan serta sebagai salah satu solusi dalam pengaturan tegangan sistem

dan mengurangi fluktuasi tegangan sistem distribusi dan transmisi.

1.3 Keaslian penelitian

Penelitian akan pengaturan tegangan sistem distribusi listrik telah banyak

dikembangkan, baik itu tanpa ataupun dengan adanya pemasangan DG dan

strategi pengendalian yang berbeda. Peneliti [13] menggunakan metode

pemrograman dinamis dalam menyelesaikan permasalahan kendali tegangan dan

daya reaktif pada sistem distribusi tanpa adanya pemasangan DG. Permasalahan

posisi tap OLTC dan kapasitor sistem distribusi dirumuskan secara matematis

sebagai masalah optimasi. Kemudian pendekatan pemrograman dinamis

digunakan dalam mengatasi masalah tersebut. Untuk menunjukan metode yang

digunakan berjalan secara efektif, metode ini diujikan pada transformator utama

dan lima penyulang sistem distribusi dalam area layanan Yunlin District Office,

Taiwan Power Company. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa profil

tegangan meningkat dengan adanya penggunaan OLTC, rugi-rugi total penyulang

dapat diminimalkan dan aliran daya reaktif menuju transformator utama dapat

dikendalikan dengan adanya operasiswitchingkapasitor.

7/25/2019 S2-2015-351600-introduction

5/7

Integrasi skema kendali tegangan menggunakan OLTC, Mechanically-

Switched CapacitorandStatic Condenser (STATCON) di sistem distribusi tanpa

adanya pemasangan DG dilakukan oleh peneliti [14]. Sistem diujkan di pusat

beban Commonwealth Edison Power System dengan area pertumbuhan beban

yang cepat. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa koordinasi perangkat

kendali tegangan dapat meningkatkan profil tegangan dan pengurangan jumlah

operasi switching mekanis di gardu, sehingga dapat mengurangi kekhawatiran

pemeliharaan secara keseluruhan. Meskipun, studi yang dilakukan berfokus pada

penerapan STATCON, hasil yang diperoleh pada peneltian ini dapat diterapkan

pada kendali tegangan Static Var Compensator(SVC).

Akhir-akhir ini penelitian tentang DG semakin diminati, dimana DG yang

menggunakan sumber energi baru dan terbarukan, ramah terhadap lingkungan

merupakan salah satu sumber energi listrik masa depan, selain itu pemasangan

DG juga bisa memperbaiki aliran daya, profil tegangan, dan kualitas tenaga listrik,

Peneliti [15] menjelaskan secara detail bagaimana pengaruh rekonfigurasi

jaringan dapat mengurangi rugi-rugi daya saluran. Pemasangan kapasitor juga

menjadi alternatif solusi dalam mengurangi rugi daya. Metode penempatan

kapasitor serta ukuran yang tepat memberikan pengurangan rugi daya. Bagian

akhir, penulis memperkenalkan metode baru yaitu pemasangan DG juga menjadi

solusi dalam mengurangi rugi-rugi daya. Rugi daya berhubungan dengan tingkat

efisiensi pengiriman daya ke konsumen, semakin tinggi rugi-rugi maka efisiensi

akan semakin menurun dan sebaliknya. Hal lain yang diungkapkan peneliti bahwa

jatuh tegangan dipengaruhi oleh panjangnya jaringan distribusi radial yang

melayani beban yang besar. Hal ini juga senada dengan penelitian yang dilakukan

oleh [16] yang menyatakan bahwa penempatan DG pada sistem distribusi akan

mengakibatkan pengurangan rugi-rugi daya.

Peneliti [17] menggunakan pendekatan probabilistic dan nonprobabilistic

dalam memperbaiki profil tegangan jaringan distribusi, dengan mengoptimalkan

lokasi, ukuran dan faktor daya dari turbin angin. Pendekatan probabilisticsedikit

lebih akurat tetapi lebih rumit. Kedua metode menunjukkan bahwa peningkatan

7/25/2019 S2-2015-351600-introduction

6/7

profil tegangan ketika kapasitas DG dinaikan atau dipindahkan kesuatu lokasi

yang lebih dekat dengan beban. Penelitian ini menunjukan tegangan pada beban

mengalami peningkatan sebesar 0,05 p.u ketika jarak DG dari beban dirubah dari

80% menjadi 0%. Penelitian ini juga menunjukan bahwa tegangan pada beban

meningkat sebesar 0,01 p.u, ketika daya yang dibangkitkan turbin angin dinaikan

dari 0,08 p.u menjadi 0,32 p.u. Peneliti [18] melakukan penelitian tentang

pengaruh DG yang kapasitas dan lokasi penempatan juga bisa meningkatkan

kestabilan tegangan pada jaringan distribusi. Analisis dilakukan dengan

mengevaluasi indeks kestabilan tegangan dalam keadaan tunak pada masing-

masing simpul dari sistem distribusi (perhitungan aliran daya dengan metode

Newton-Raphson). Kapasitas optimal dan lokasi-lokasi yang berbeda untuk

melihat pengaruh penempatan DG.

Integrasi DG dengan jaringan distribusi dapat mengubah perilaku jaringan.

Peneliti [19] mempelajari mengenai kinerja jaringan distribusi dengan adanya

penetrasi pembangkit PV terhadap penyulang distribusi tenaga listrik. Maximum

Voltage Deviation Index (MVDI), Average Feeder Loading Index (AFLI),

Substation Reserve Capacity Index (SRCI) dan Feeder Loss-to-Load Ratio

(FLLR) dikembangkan dalam menilai kinerja jaringan. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa penetrasi pembangkit PV sampai presentase tertentu dapat

bermanfaat dalam membantu kinerja sistem distribusi. Selain itu, berbagai strategi

pengendalian daya diterapkan dalam mengetahui dampak peningkatan penetrasi

PV. Strategi pengendalian mode faktor daya ditemukan sebagai kendali yang lebih

efektif dalam mengurangi aliran daya reaktif jaringan, membantu mengurangi

beban penyulang dan rugi-rugi daya jaringan.

Penelitian ini akan digunakan pembangkit PV sebagai DG yang bersumber

dari energi terbarukan dengan daya keluaran yang intermittentdapat berpengaruh

terhadap profil tegangan sistem dan menimbulkan permasalahan fluktuasi

tegangan. Diberikan salah satu solusi dengan mengoptimalkan kemampuan daya

reaktif dari pembangkit PV menggunakan nature inspired metaheuristic algorithm

terbaru yaitu FPA.

7/25/2019 S2-2015-351600-introduction

7/7

1.4 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah maka tujuan yang ingin dicapai yaitu :

1. Mengetahui perbandingan profil tegangan dan fluktuasi tegangan sistem

distribusi dan transmisi sebelum dan setelah adanya pemasangan DG.

2. Menganalisis pengaruh pemasangan DG yang intermittentdan variability

beban perumahan, industri dan komersial terhadap profil tegangan dan

fluktuasi tegangan sistem distribusi dan transmisi tenaga listrik.

3.

Mengoptimalkan daya reaktif DG yang terhubung pada jaringan distribusi

menggunakan metode FPA dengan tujuan mengurangi fluktuasi tegangan

yang timbul pada bus sistem distribusi dan transmisi tenaga listrik.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Memberikan referensi mengenai pengaturan tegangan sistem distribusi dan

transmisi dengan pemasangan DG.

2. Memperkaya ilmu pengetahuan yang ada, khususnya dalam bidang

peningkatan efisiensi, pengoptimalan pengaturan tegangan dan kualitas

penyaluran daya listrik kepada konsumen.

3. Mendorong perkembangan DG dan penyusunan kebijakan saat proses

penyediaan energi listrik berdasarkan sumber energi terbarukan.

4.

Memberikan gambaran mengenai permasalahan tegangan sistem distribusi

dan transmisi dengan adanya pemasangan DG dan diberikan salah satu

solusi yang dapat dilakukan untuk menangani masalah tersebut.