studi pengaruh penambahan kapasitor shunt pada … · (spln 1 tahun 1995). salah satu kendala jatuh...

139

Jurnal Desiminasi Teknologi, Volume 1, No. 2, Juli 2013

STUDI PENGARUH PENAMBAHAN KAPASITOR SHUNT PADASISTEM KELISTRIKAN 150 KV LAMPUNG UTARA1)

Ichsandi2), Yuslan Basir 3), Yusro Hakimah4)

1 Studi Pengaruh Penambahan Kapasitor Shunt pada Sistem Kelistrikan 150 KV Lampung utara2 Mahasiswa3,4 Dosen Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Palembang

Abstrak : Kualitas tegangan dalam sistem tenaga listrik merupakan hal yang penting untukmenjaga kehandalan sistem tenaga listrik pada jaringan 150 kV. Batasan operasi untuktegangan tinggi (150 kV) yaitu -10% dan +5% dari tegangan nominal. Dilakukan 20 simulasidengan kapasitor 5, 10, 15 dan 20 MVAr di Gardu Induk Blambangan Umpu, Gardu IndukBukit Kemuning, Gardu Induk Kotabumi, Gardu Induk Menggala, dan Gardu IndukGumawang. Jatuh tegangan di Gardu Induk Gumawang dari 131,81 kV (-12.13 % daritegangan nominal) menjadi 136,47 kV (-9.02 % dari tegangan nominal) dengan pemasangankapasitor 15 MVAr di Gardu Induk Gumawang.

Voltage quality in electric power systems is essential to maintaining the reliability of thepower system 150 kV network. Operating limits for high voltage (150 kV) is -10% and +5%of the nominal voltage. Conducted 20 simulations with capacitor 5, 10, 15 and 20 MVAr atBlambangan Umpu substation, Bukit Kemuning substation, Kotabumi substation, Menggalasubstation, and Gumawang substation. Voltage drop in Gumawang of 131.81 kV (-12.13%of nominal voltage) to 136.47 kV (-9.02% of the nominal voltage) with the installation of 15MVAr capacitors at substation Gumawang.

1. LATAR BELAKANGKualitas tegangan dan keandalan

penyaluran dalam sistem tenaga listrikmerupakan sesuatu yang penting. Hal yang sulituntuk mempertahankan tegangan konstan padasistem kelistrikan karena jatuh tegangan akanterjadi pada hampir semua bagian sistem danakan berubah sesuai dengan adanya perubahanbeban. Adapun batasan operasi untuk tegangantinggi yang diizinkan adalah -10 % sampai 5%(SPLN 1 tahun 1995). Salah satu kendala jatuhtegangan terjadi di beberapa Gardu Induk diLampung Utara terutama GI Gumawang padasisi 150 kV, yang merupakan gardu induk yangberada dekat pada titik backbone yangmenghubungkan Sistem Sumsel dengan SistemLampung. Besarnya transfer daya yangmenyebabkan terjadinya jatuh tegangan ini

akibat tidak didukung dengan kemampuanpembangkit dalam menjaga tegangan 150 kVsesuai batasan operasi normal. Hal ini sangatriskan sekali jika terjadi gangguan pada unitpembangkit besar yang berada di sistemLampung atau terjadi gangguan-gangguanpada titik transfer itu sendiri sehinggamenyebabkan terjadinya jatuh tegangan yangdapat menyebabkan Sistem Lampungmengalami defisit daya atau bahkan akanmengalami padam total keseluruhan. Adaberbagai cara yang dapat dilakukan untukmengurangi jatuh tegangan. Diantaranya adalahdengan pemasangan kapasitor shunt di dalamjaringan sebagai pengatur tegangan. Hal yangperlu diperhatikan yakni ketepatan lokasi dankapasitas dari kapasitor shunt pada suatu titiktertentu. Untuk mengoptimalkan penempatan

140

kapasitor shunt sebagai pengatur teganganpada jaringan transmisi, diperlukan penentuanlokasi kapasitor baru yang akan dipasang padajaringan transmisi tersebut agar lebih efektif danefisien. Penentuan lokasi kapasitor baru dapatmenggunakan data-data yang diperoleh padajaringan transmisi dengan dilakukanperhitungan menggunakan metode aliran dayadan bantuan perhitungan komputer sehinggaakan dapat diketahui penempatan kapasitoryang paling tepat.

2. TUJUANAdapun tujuan yang ingin dicapai dari

tulisan ini adalah menentukan lokasipenempatan kapasitor dan kapasitas kapasitoryang efektif, memperbaiki jatuh tegangan di sisi150 kV Gardu Induk di Lampung Utaraterutama GI Gumawang untuk menghindariterjadinya pemadaman konsumen pada sistem.

3. METODE PENELITIANMetode yang digunakan dalam studi

pengaruh penambahan kapasitor shuntmenggunakan metode aliran daya Gauss Seideldengan bantuan perhitungan Matlab.

3.1 Metode Aliran Daya Gauss SeidelSuatu penyelesaian aliran daya dengan

menikuti suatu proses ulangan (iterativeprosess) dengan menetapkan nilai-nilaiperkiraan untuk setiap tegangan rel dari nilai-nilai perkiraan pada rel-rel yang lain, daya nyatayang ditentukan atau besarnya tegangan.Diperoleh suatu himpunan baru nilai teganganuntuk setiap rel. Setiap perhitungan suatuhimpunan baru tegangan itu dinamakan iterasi.Proses iterasi ini diulang terus hinggaperubahan yang terjadi pada setiap rel kurangdari suatu nilai minimum yang telah ditentukan.Proses pemecahan diatas digunakan padametode Gauss Seidel.

Untuk keseluruhan N buah rel, teganganyang dihitung pada setiap rel k dimana Pk danQk diberikan :

dimana n k. Nilai tegangan pada ruas kananpersamaan itu adalah nilai hitungan terbaruuntuk rel-rel yang bersesuaian (atau teganganperkiraan jika belum dilakukan iterasi pada reltersebut). Jumlah iterasi yang diperlukan dapatbanyak dikurangi jika pembetulan teganganpada setiap rel dikalikan dulu dengan beberapakonstanta yang meningkatkan besarnyapembetulan untuk membawa tegangan lebihtepat pada nilai yang didekatinya. Pengali yangmemberikan konvergensi lebih baik inidinamakan faktor percepatan. Pada suatu reldimana diberikan besarnya tegangan danbukannya daya reaktif, unsur nyata dan khayaltegangan untuk setiap iterasi didapatkandengan pertama-tama menghitung suatu nilaidaya reaktif.

dimana Im berarti bagian khayal (imaginarypart of). Daya reaktif Qk dihitung untuk nilaitegangan sebelumnya pada rel-rel, dan nilai Qkini dimasukan ke dalam persamaan pertamauntuk mendapatkan suatu Vk baru. Unsur Vkbaru itu kemudian dikalikan denganperbandingan dari persamaan pertama hasilnyaadalah tegangan kompleks yang telahdibetulkan dari besar yang ditentukan.

y

dimana n k. Jika dibuat n sama dengan k ;

141


4. HASIL DAN ANALISA4.1 Perhitungan Case 1 Aliran Daya Kondisi

Sistem Keadaan Normal

Gambar 4.1 Grafik Tegangan dariperhitungan aliran daya kondisi normal

4.2 Perhitungan Case 2 SimulasiPemasangan Kapasitor

4.2.1 Simulasi Pemasangan Kapasitor diGI Blambangan Umpu

Tabel 4.1 Tabel perubahan tegangan 1

Gambar 4.2 Grafik perubahan tegangan 1

4.2.2 Simulasi Pemasangan Kapasitor diGI Bukit Kemuning



4.2.3Simulasi Pemasangan Kapasitor diGI Kotabumi



142

4.2.4 Simulasi Pemasangan Kapasitor diGI Menggala



4.2.5 Simulasi Pemasangan Kapasitor di GIGumawang



4.3 Analisa Aliran Daya Kondisi SistemKeadaan Normal

Berdasarkan dari gambar 4.1 terlihatgrafik tegangan saat kondisi normal yangdidapat dari perhitungan aliran dayamenggunakan metode Gauss Seidel. Darigrafik tersebut, GI Baturaja mengirim teganganke arah GI Blambangan Umpu dengantegangan kirim 142,50 kV dan tegangan terimadi GI Blambangan Umpu 141,06 kV ataumengalami penurunan 1,44 kV. Penurunan inidiakibatkan karena besarnya beban danpanjangnya transmisi. Untuk tegangan di GIBukit Kemuning 141,41 kV mengalamikenaikan dari tegangan GI Blambangan Umpu.Hal ini dikarenakan GI Bukit Kemuningmendapatkan tambahan daya reaktif darisumber daya reaktif, yaitu PLTA Besai 144,00kV. Transmisi dari GI Kotabumi-GI Menggala-GI Gumawang yang radial dan panjangmenyebabkan tegangan ujung akan mengalamijatuh tegangan yang besar. Dari grafik terlihattegangan GI Kotabumi 139,35 kV menjadi135,09 kV di GI Menggala dan 131,81 kV diGI Gumawang.

4.4 Analisa Pemasangan Kapasitor

4.4.1 Analisa Pemasangan Kapasitor di GIBlambangan Umpu

Dari gambar 4.2 terjadi kenaikantegangan dengan pemasangan kapasitor di GIBlambangan Umpu tetapi hal tersebut tidakmenyebabkan tegangan di GI Gumawangmenjadi 135 kV. Dengan nilai kapasitorterbesar 20 MVAr hanya menyebabkankenaikan tegangan sebesar 0,43 kV di GIGumawang (dari 131,81 kV menjadi 132,24kV). Hal ini dikarenakan jarak yang jauh antaraGI Blambangan Umpu dengan GI Gumawang.Dari 4 simulasi, tidak ada simulasi yangmendapatkan tegangan GI Gumawang menjadidi atas 135 kV.

p g g

143


4.4.2 Analisa Pemasangan Kapasitor di GIBukit KemuningDari gambar 4.3 terjadi kenaikan

tegangan dengan pemasangan kapasitor di GIBukit Kemuning tetapi hal tersebut tidakmenyebabkan tegangan di GI Gumawangmenjadi 135 kV. Dilihat dari grafik, kenaikantegangan untuk tiap-tiap kapasitor sama disetiap GI. Hal ini dikarenakan GI BukitKemuning berada dekat dengan sumber dayareaktif (PLTA Besai). Dengan nilai kapasitorterbesar 20 MVAr hanya menyebabkankenaikan tegangan sebesar 0,69 kV di GIGumawang (dari 131,81 kV menjadi 132,50kV). Dari 4 simulasi, tidak ada simulasi yangmendapatkan tegangan GI Gumawang menjadidi atas 135 kV.

4.4.3 Analisa Pemasangan Kapasitor di GIKotabumiDari gambar 4.4 terjadi kenaikan

tegangan dengan pemasangan kapasitor di GIKotabumi tetapi hal tersebut tidakmenyebabkan tegangan di GI Gumawangmenjadi 135 kV. Dengan nilai kapasitorterbesar 20 MVAr hanya menyebabkankenaikan tegangan sebesar 2,58 kV di GIGumawang (dari 131,81 kV menjadi 134,39kV). Dari 4 simulasi, tidak ada simulasi yangmendapatkan tegangan GI Gumawang menjadidi atas 135 kV.

4.4.4 Analisa Pemasangan Kapasitor di GIMenggalaDari gambar 4.5 terjadi kenaikan

tegangan dengan pemasangan kapasitor di GIMenggala. Dengan kapasitor 5, 10, dan 15MVAr tidak menyebabkan tegangan di GIGumawang menjadi 135 kV. Dengan nilaikapasitor 20 MVAr menyebabkan kenaikantegangan sebesar 4,06 kV di GI Gumawang(dari 131,81 kV menjadi 135,86 kV). Dari 4simulasi, hanya 1 simulasi yang mendapatkan

tegangan GI Gumawang menjadi di atas 135kV.

4.4.5Analisa Pemasangan Kapasitor di GIGumawang

Dari gambar 4.6 terjadi kenaikantegangan dengan pemasangan kapasitor di GIGumawang. Dengan kapasitor 5 dan 10 MVArtidak menyebabkan tegangan di GI Gumawangmenjadi 135 kV. Dengan nilai kapasitor 15MVAr menyebabkan kenaikan tegangansebesar 4,66 kV di GI Gumawang (dari 131,81kV menjadi 136,86 kV). Dengan nilai kapasitor20 MVAr menyebabkan kenaikan tegangansebesar 6,28 kV di GI Gumawang (dari 131,81kV menjadi 138,09 kV). Dari 4 simulasi, hanya2 simulasi yang mendapatkan tegangan GIGumawang menjadi di atas 135 kV.

5. KESIMPIULNA DAN SARAN5.1 Kesimpulan

1. Dari beberapa simulasi yang dilakukanuntuk mendapatkan tegangan GIGumawang di atas 135 kV, didapatlokasi pemasangan yang tepat yaitu diGI Gumawang dengan kapasitaskapasitor sebesar 15 MVAr.

2. Jatuh tegangan di GI Gumawang yangsemula 131,81 kV (-12.13 % daritegangan nominal) dengan dipasangkapasitor 15 MVAr menjadi 136,47 kV(-9.02 % dari tegangan nominal).

5.2 Saran

1. Perlu dilakukan perhitungan tegangandi setiap GI yang berkesinambunganmengingat kenaikan beban dapatmenyebabkan tegangan berada di luarbatasan operasi normal.

2. Untuk jangka panjang sebaiknyadilakukan penambahan unit pembangkitatau membangun transmisi dengan

144

sistem ring dalam mengatasipermasalahan tegangan di sistem 150kV Lampung Utara.

DAFTAR PUSTAKAEko Wijanarko. Optimasi Penempatan

Kapasitor Shunt untuk Perbaikan DayaReaktif. http://eprints.undip.ac.id/25755/1/ ML2F002576.pdf. Diakses padatanggal 22 Desember 2012.

Marsudi, Djiteng. 2006. Operasi SistemTenaga Listrik. Yogyakarta: Graha Ilmu.

No name. 2005. Materi Pengaturan Tegangan.Semarang: PT PLN (Persero) UdiklatSemarang.

No name. Power System Analysis Chapter4:Load Flow Studies.http://nptel.iitm.ac.in/courses/Webcourse-contents/IIT-KANP UR/power-system/chapter_4/4_intro.html. Diakses pada tanggal 15Maret 2013.

Stevenson, Jr William D. 1994. Analisis SistemTenaga Listrik. Jakarta: Erlangga.

studi pengaruh penambahan kapasitor shunt pada … · (spln 1 tahun 1995). salah satu kendala jatuh...

Documents