OPTIMISASI PADA SISTEM DAYA LISTRIK

Transkripsi

1 OTIMISASI ADA SISTEM DAYA LISTRIK Oleh : Sugeg Saoso ABSTRAK emecaha masalah opmas ssem eaga lsrk saga sul karea ssem eaga yag saga besar, kompleks, secara geografs juga luas da dpegaruh oleh bayak kejada ak erduga. Hal u perlu megguaka meode opmas uuk medapaka hasl yag palg efse dalam meyederhaaka perumusa masalah da pelaksaaaya. Arkel meyajka gambara peg opmas secara maemaka da dbau dega peragka luak EDSA Techcal 2005 yag dguaka dalam pemecaha masalah opmas daya lsrk. Aplkas EDSA Techcal 2005 sebaga ala bau hug juga elah dbahas dalam arkel. ENDAHULUAN embagka dalam ssem eaga lsrk pada seap sasu dak dempaka pada jarak yag sama dar pusa beba. Oleh sebab u harga baha bakar seap sasu pembagk mejad berbeda. Bab membahas upaya peeua pegrma daya yaa dar seap sasu pembagk gua memperkecl baya operas. Jad ujuaya adalah uuk memeuh permaa beba dega baya baha bakar yag mmum. Hal dsebu Opmal ower Flow (OF). OF dguaka uuk megopmas alra daya dar ssem eaga berskala besar. ara dlakuka dega memperkecl fugs fugs objekf yag dplh sambl memperahaka dayagua ssem yag dapa derma dar baas kemampua daya pada geeraor. embahasa dalam bab dbaas pada aalss pegrma daya yaa yag opmal dar pembagk. egrma daya yaa yag opmal dmaksudka uuk memperkecl jumlah keseluruha baya operas dega memperhugka rug rug daya yaa pada salura. BIAYA OERASI EMBANGKIT THERMAL Fakor fakor yag mempegaruh pegrma daya yaa yag opmal pada pembagk adalah beroperasya geeraor yag efse, baya baha bakar, da rug rug daya pada salura rasms. Bayak juga geeraor yag beroperas secara efse d dalam ssem eaga amu hal u dak mejam bahwa baya operasya mmum. Hal dsebabka oleh baya baha bakar yag gg. Jka sasu pembagk berada dempa yag jauh dar pusa beba maka rug rug daya pada salura rasms dapa mejad besar. Oleh sebab u sasu pembagk ersebu mejad saga dak ekooms. Masuka pada sasu erms umumya dukur dalam Bu/jam da keluaraya dukur dalam MW. Kurva masuka da keluara dalam beuk sederhaa dar sebuah u erms berupa kurva laju paas seper dujuka pada Gambar 1.(a). Sugeg Saoso : adalah dose Tekk Elekro, Fakulas Tekk, UNWIDHA Klae Magsra No. 75 Th. XXIII Mare

2 Opmsas ada Ssem Daya Lsrk Bu/jam $/jam (a) (MW) (b) Gbr. 1. (a) Kurva laju paels; (b) Kurva baya baha bakar (MW) Kurva Bu/jam erhadap MW mejad $/ jam erhadap MW aka meghaslka kurva baya baha bakar seper dujukka pada gambar 1 (b). Baya baha bakar pada geeraor bsa dgambarka seper sebuah fugs kuadra dar daya yaa pada pembagk, yau: =á + â + ã (1) Turua baya baha bakar erhadap daya yaa pada persamaa (1) berupa kurva baya ambaha baha bakar da gambar kurvaya seper dujukka pada gambar 2. Turua dar persamaa (1) adalah sebaga berku: d d 2 (2) Kurva baya baha bakar meujukka sebuah ukura bagamaa baya yag dkeluarka aka meghaslka ambaha daya selajuya. Toal baya operas melpu baya baha bakar, buruh, persedaa peralaa/baha da perawaa/pemelharaa. λ (MW) Gbr. 2. Trpkal kurva baya baha bakar ENGIRIMAN DAYA OTIMAL DENGAN MENGABAIKAN RUGI - RUGI DAYA DAN BATAS - BATAS GENERATOR Masalah pegra daya yaa yag opmal yag palg sederhaa adalah keka rug rug daya pada salura rasms dabaka. Masalah dak mempermbagka beuk ssem da mpedas salura. ooh yag dambl pada ssem sau bus dega bayak pembagk da erdapa sebuah beba scper dujukka secara skemas pada gambar Magsra No. 75 Th. XXIII Mare 2011

3 Opmsas ada Ssem Daya Lsrk 1 2 g L g D (6) 1 Mmum dar fugs apa baas uuk meeuka k d maa sebaga dar fugs uuk varabel 1 2 g varabel sama dega ol adalah seper persamaa berku: D Gbr. 3.Sebuah bus yag meghubugka g jumlah geeraor L 0 L 0 (7) (8) Keka rug rug daya pada salura rasms dabaka, d maa jumlah permaa beba D sama dega jumlah daya dar semua pembagk, fugs baya dasumska dar masg masg sasu pembagk. Uuk meeuka oal baya produks pada pembagk d masg masg sasu adalah seper persamaa berku: da g 1 g 1 1 D dega asums : adalah oal baya produks. adalah baya produks dar pembagk ke adalah daya yaa dar pembagka ke D adalah oal daya yaa pada permaa beba g adalah jumlah seluruh dar sasu. Sebuah pkal pedekaa uuk meambah baasa ke dalam fugs objekf dega megguaka blaga pegal Lagrage seper persamaa berku: 2 (3) (4) (5) Dar ersamaa (7) dberka: Karea maka ( 0 1) 0 (9) 1... (10) 2 g d d (11) Sehgga kods uuk pegrma baya produks dar pembagk ke yag opmum adalah: aau d d =1,., g (12) 2 (13) Dar ersamaa (13), uuk meeuka harga, adalah: (14) 2 Magsra No. 75 Th. XXIII Mare

4 Opmsas ada Ssem Daya Lsrk Hubuga hubuga yag dberka da persamaa (14) dkeahu sebaga persamaa persamaa koorda sebaga fumgs dar ë. ersamaa (14) dapa dselesaka secara eras. Harga ë ddapa dega mesubsuska harga pada persamaa (14) ke persamaa (5) yag haslya adalah sebaga berku: aau g 1 2 D g 1 g D 2 (15) (16) eyelesaa pegrma daya yaa opmal dar pembagk dega megabaka rug rug daya dapa dlakuka secara aalss. Bla rug rug daya yag dperhugks harus dselesaka secara eras. Dalam sebuah ekk peyelesaa secara eras, harga ë ddapa dar hasl perhuga dega harga esmas awal yag elah deuka erlebh dahulu da sampa Ä dalam keela yag gg. eyelesaa secara cepa dapa dlakuka dega megguaka meode grade yag dujuka ada persamaa (15) da dapa duls ulag sebaga berku; f () (17) D ersamaa (17) daas bla duls dalam dere ylor pada sebuah k operas ë (k) da dega megabaka beuk orde palg gg aka meghaslka: ( k ) ( k ) df ( ) ( k ) ) D (18) f ( d Sehgga da ( k 1) ( k ) ( k ) (19) ( k ) D g 1 ( k ) (20) ENGIRIMAN DAYA OTIMAL DENGAN MENGABAIKAN RUGI - RUGI DAYA DAN MEMERHITUNGAN BATAS - BATAS GENERATOR Keluara daya dar geeraor seharusya dak melebh keperlua operas sablas ssem sehgga daya dar geeraor ersebu erbaas pada baas mmum da maksmum yag dberka. ersoalaya, bagamaa memperoleh hasl daya yaa/real uuk seap sasu pembagk yag opmal sehgga fugs ojekf (msalya baya produks oal) seper yag ddefska pada persamaa (3) adalah mmum sesua dega baasa yag dberka oleh persamaa (4) da keeua kedaksamaa seper yag dberka oleh: ; = 1,., g (21) (m) (max) Dega (m) da (max) adalah daya yaa mmum da maksmum dar sasu pembagk ke. Syara Kuh-Tucker melegkap syara Lagraga uuk megku keeua kedaksamaa. Syara syara uuk pegrma daya yaa yag opmal dar pembagk dega megabaka rug rug rug daya adalah sebaga berku: d d uuk (m) (22) (max) 54 Magsra No. 75 Th. XXIII Mare 2011

5 Opmsas ada Ssem Daya Lsrk d d d d uuk uuk (max) (23) (m) (24) egrma daya yaa yag opmal dar pembagk berujua uuk memperkecl baya pembagk secara keseluruha. Sedagka sebaga fugs baya keseluruha dar pembagk adalah seper persamaa berku: ddapa dar ersamaa (14) da eras berlagsug sampa D g (27) (28) ENGIRIMAN DAYA OTIMAL DENGAN MEMERHITUNGKAN RUGI - RUGI DAYA Keka jarak jarak rasms saga kecl da kepadaa beba saga besar, maka rug rug daya pada salura rasms dapa dabaka da pegrma daya yaa yag opmal dar pembagk dapa dcapa dega semua operas sasu pada baya produks ambaha yag sembag. ada sebuah jarga erkoeks yag besar d maa daya yag drasmska d aas jarak yag pajag dega daerah kepadaa beba kecl, keruga rasms merupaka fakor uama da mempegaruh pegrma daya yag opmal dar pembagk. Uuk memasukka pegaruh dar rug rug daya yaa pada salura rasms ke dalam perhuga sebaga keluara daya yaa geeraor seper persamaa berku: L g g 1 j1 B j j (25) Rumus yag lebh umum seper dujuka rumus rug rug daya Kro berku: Keluara daya dar pembagk ddapaka dar persamaa jumlah oal beba da rug rug daya seper berku : g 1 D L Keluara daya pembagk dbaas dega; (29) ; = 1,., (30) (m) (max) Dega (m) da (max) adalah daya yaa mmum da maksmum dar sasu pembagk ke. TOIK YANG DIBAHAS Topk yag dbahas adalah perbadga aara alra daya apa kekaga dbadgka alra daya dega kekaga pada keadaa yag opmal. Kekaga yag dmaksudka adalah baasa baasa pada parameer dalam alra daya, aara la : daya akf, daya reakf, arus, egaga, rug rug daya, kemampua geeraor, kemampua peghaar, kemampua rasformaor, da baya pembagka. L g g g 1 B j j j1 1 B o B oo (26) Koefse B j adalah koefse rug rug daya B. Magsra No. 75 Th. XXIII Mare

6 Opmsas ada Ssem Daya Lsrk STUDI SIMULASI Smulas uuk medapaka la opmum pada suau peyalura daya yag erhubug secara erkoeks dega megambl cooh berkas opf1.axd yag elah dmodfkas layou ya, apa megubah parameer ddalamya. Berkas ersebu adalah berkas bawaa dar pake program ESDA Techcal Desa gambar smulas pada berkas opf1.axd erdr aas 6 bus, 3 pembagk, 3 rasformaor, da 7 beba. Gambar 4 meujuka skema ragkaa yag aka dsmulaska uuk medapaka la alra daya yag opmum. Uuk medapaka gambara yag jelas perlu dadaka perbadga dega aalss alra dayaya saja. Ge #1 (SWING) m = 50 MW max = 150 MW Ge #2 m = 10 MW max = 50 MW BUS #1 BUS #2 Trafo #1 Trafo #2 Beba #1 47 MW Beba #2 BUS #3 Trafo #3 50 MVA Beba #3 75 MW 3 MVar BUS #4 BUS #6 BUS #5 Beba #4 65 MW 16.7 MVar Beba #5 15 MVar Beba #6 13 MW 3.5 MVar Beba #7 5.5 MW 2 MVar Ge #3 m = 5 MW max = 10 MW Gbr. 4. Ragkaa Sud Smulas AOBF rosedur yag harus dlaksaaka dalam sud smulas adalah : 1. Membua gambar; dalam hal haya cukup membuka berkas opf1.axd. 2. Mejalaka meu Error heckg, uuk memaska bahwa gambar yag dbua dak ada yag salah, arya koekvas da parameer yag dmasukka elah bear. Bla mash ada kesalaha harus dkoreks lag. 3. Mejalaka smulas Advaced ower Flow; plh algorma Newo Raphso; acel Lms & orols pada poss ON. Hasl resumeya pada gambar Bla aalyss Advaced ower Flow elah djalaka; berkuya adalah mejalaka aalyss A Acve Opmal ower Flow (AOF) (gambar 5, gambar 6, da gambar 7). emlha baas ama (N aau N-1 secury) pada semua bus aka meeuka besar keclya beba yag aka dlakuka pemuusa (Sheddg). Sela u AOF ddasarka pula pada kodd Ecoomc dspach aau Acve Load Flow. 5. Hasl huga bsa dlha dar repor yag dberka oleh program smulas aau bsa dlha resumeya pada gambar Magsra No. 75 Th. XXIII Mare 2011

7 Opmsas ada Ssem Daya Lsrk Gbr. 5. Meu uuk aalyss Acve Opmal ower Flow Gbr. 6. Meu pada corol AOF Gbr. 7. Aalyss AOF elah berhasl melakuka perhuga Magsra No. 75 Th. XXIII Mare

8 Opmsas ada Ssem Daya Lsrk BUS #1 Ge #1 (SWING) m = 50 MW max = 150 MW % Ge #2 m = 10 MW max = 50 MW % BUS #2 Trafo #1 O ap % BUS # % Trafo # % Beba #1 47 MW Beba # % BUS #3 Trafo #3 50 MVA Beba #3 75 MW 3 MVar BUS # % Beba #4 65 MW 16.7 MVar Beba #5 15 MVar BUS #5 19 % Beba #6 13 MW 3.5 MVar 5.49 % Beba #7 5.5 MW 2 MVar % Ge #3 m = 5 MW max = 10 MW Gambar 8. Hasl smulas alra daya apa permbaga baas-baas kemampua BUS #1 Ge #1 (SWING) m = 50 MW max = 150 MW 2.5 % Ge #2 m = 10 MW max = 50 MW BUS #2 Trafo #1 Trafo #2 2 % Beba #1 47 MW Beba #2 BUS #3 Trafo #3 50 MVA Beba #3 75 MW 3 Mvar Shed MW BUS #4 BUS # % Beba #4 65 MW 16.7 Mvar Shed 5 MW Beba #5 15 Mvar Shed BUS # % Beba #6 13 MW 3.5 Mvar Shed 0.8 MW 5.56 % Beba #7 5.5 MW 2 MVar 16 % Ge #3 m = 5 MW max = 10 MW Gambar 9. Hasl huga opmal power flow 58 Magsra No. 75 Th. XXIII Mare 2011

9 Opmsas ada Ssem Daya Lsrk Smulas yag laya adalah dcoba melakuka peguraga beba sebesar 80,52 MW dega komposs yag proporsoal dega daya beba erpasag. Besarya peguraga beba seper ampak pada abel 1. Tabel 1. Besarya dsrbus beba baru Beba MWlama Shed MWbaru # # # # # # # Toal Hasl smulas dega EDSA Techcal 2005 dega beba yag elah dkurag secara proporsoal ampak pada gambar 10. Ge #1 (SWING) m = 50 MW max = 150 MW BUS # % Ge #2 m = 10 MW max = 50 MW BUS #2 Trafo #1 BUS #4 Trafo #2 Beba # MW Beba # MW BUS #3 Trafo #3 50 MVA BUS #6 Beba # MW 3 MVar BUS # % Beba # MW 16.7 MVar Beba # MW 15 MVar Beba #6 9.4 MW 3.5 MVar Beba # MW 2 MVar Ge #3 m = 5 MW max = 10 MW Gbr. 10. Hasl huga opmal power flow dega beda dsrbus beba Magsra No. 75 Th. XXIII Mare

10 Opmsas ada Ssem Daya Lsrk EMBAHASAN (ANALISIS AOF) Berkas yag dguaka uuk smulas adalah berkas cooh yag dseraka pada peragka luak EDSA yau opf1.axd, hasl smulas dega megguaka peragka luak EDSA 2005 eag advaced power flow ddapaka hasl kompuas yag haya meekaka pada kesembaga daya. Semua daya yag dbagkka sama dega oal daya yag dma beba dambahka semua daya yag hlag (losses). ada huga dak dperhaka baas baas kemampua geeraor membagkka daya, kapasas rasformaor, kapasas peghaar (feeder) dalam megalrka arus (ampacy), fakor keamaa/kesehaa jarga N aaupu N-1. elaggara pelaggara ersebu aara la pada: feeder 0002 dega ampacy 765 A dalr 1254 A (+63,92%), feeder 0018 dega ampacy 510 A dalr 709,8 A (+39,17%), Kapasas rasformaor dbeba 71,7 MVA (+13,8%), da yag laya mash bayak pelaggarapelaggara baas kemampua peralaa(erlha pada gambar 8). elaggara pelaggara baas kemampua peralaa apabla erjad erus meerus aka saga membayaka kesabla peyalura daya lsrk. Uuk megaspas dlakuka usaha pecegaha dega pejadwala ulag pembagka dega memperhaka baas baas kemampua peralaa. Dega opmsas alra daya dharapka semua baasa erpeuh, walau kadag harus dega cara peguraga beba. Kepuusa peguraga beba dambl apabla aleraf la dak memeuh syara baas maksmum. N or N-1 secury cosra adalah mejad acua uama dalam melakuka peguraga beba (load sheddg). Besarya beba yag dlepas dar jarga adalah sebesar kelebha beba dbadgka dega jumlah daya yag mampu dbagkka oleh seluruh geeraor pada keadaa beroperas maksmum. Beba beba maa saja yag boleh dlakuka pelepasa adalah saga ergaug pada bayak fakor. Fakor fakor ersebu aara la: sfa beba, rug daya, susu egaga, power fakor, kemampua feeder, rasformaor da baya ekoomsya. Sfa beba mejad acua uama dalam loadsheds. Bla beba bersfa krs da emergecy, maka urua pelepasaya palg akhr, ap peyambugaya palg awal. Baas baas dalam Opmal ower Flow aara la sebaga berku : (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Dalam sud dega obyek berkas opf1.axd seelah dlakuka Opmal ower Flow ddapa kepuusa harus dlakuka pemuusa daya sebesar 80,52 MW. emuusa sebesar dlakuka uuk keperlua memeuh N or N-1 secury cosra. Kemampua kega pembagk dalam keadaa beroperas pada baas maksmum adalah sebesar 210 MW, sedagka permaa beba sebesar 290,52 60 Magsra No. 75 Th. XXIII Mare 2011

11 Opmsas ada Ssem Daya Lsrk MW. Jad kelebha beba sebesar 80,52 MW harus dlepas dar jarga. Dega adaya pelepasa beba ersebu ddapaka keadaa jarga dega profl yag lebh bak. Masg masg feeder dapa megalrka arus pada baas baas maksmum dega kelebha dak lebh 10 % dar ampacy ya, kecual feeder aara Geeraor #3 dega bus #6 mash kelebha arus sebesar 16 % ( 574 A dar ampacy 495 A) da pada feeder 0028 aara bus #6 dega beba #6 kelebha 11,65 % (569,39 A dar ampacy 510 A). ada smulas yag kedua dega meekaka pada aspek kemampua pembagka daya maksmum yag haya sebesar 210 MW da meghdar adaya pemuusa beba secara oal pada k beba ereu, maka dcoba dadaka peguraga pada seap k beba (beba #1 sampa beba #7) secara proporsoal (arya beba yag besar dkurag bayak, beba kecl dkurag sedk). Seelah dsmulas ulag dalam keadaa beba yag elah daur, ddapaka alrag daya yag lebh bak. elaggara baas kemampua feeder haya erjad d dua area. erama, pada feeder peghubug Geeraor #1 ke bus #1 kelebha arus sebesar 3,17 % da ; kedua pada feeder peghubug Geeraor #3 ke bus #6 kelebha arus sebesar 6,99 %. Skearo kedua lebh bak dbadg skearo hasl smulas EDSA. Baya yag dperluka dalam beroperasya kega geeraor yag membagkka daya pada baas maksmalya adalah sebesar $ 2250,00 per jam ENUTU Sud smulas acve opmal power flow dalam proses perhuga selalu memperhaka baas baas kemampua, dak haya mecapa kesembaga daya. elaggara baasa mash ada, ap laya lebh kecl. emuusa daya erjad uuk memeuh permaa baas ama N aau N-1. DAFTAR USTAKA Basal, R..,2004, Opmzao Mehods for Elecrc ower Sysems: A Overvew, Ieraoal Joural of Emergg Elecrc ower Sysems: Vol. 2 : Iss. 1, Arcle Brla Isue of Techology & Scece, la. Avalable a: hp:// ss1/ar1021 ekd,., 2006, Ssem Teaga Lsrk, ooh Soal da eyelesaaya Megguaka Malab, eerb Ad, Yogyakara. EDSA Techcal 2005, AIS opyrgh 1994, 1997 Spaal Techology Ic., Three Space Ld., ad Appled Geomery orp. Ga, D, Rober J. Thomas, ad Ray D. Zmmerma, A Trase Sably oraed Opmal ower Flow, Year, School of Elecrcal Egeerg orell Uversy Ihaca, NY Trasformaor da crcu breaker (B) semua dalam keadaa berbeba ormal, dak melampau baas maksmum kapablasya. Magsra No. 75 Th. XXIII Mare