Perkiraan Biaya Operasi dengan Mempertimbangkan Kondisi Kontingensi di Sistem Jawa Bali 500 kv

Transkripsi

1 JURAL TEKIK OMITS Vol. 2, o. 1, (2013) ISS: ( rnt) B-1 erkraan Baya Operas dengan Mempertmbangkan Konds Kontngens d Sstem Jawa Bal 500 kv Rachmad ur ryanto,rony Seto Wbowo, dan Ontoseno enangsang Jurusan Teknk Elektro, Fakultas Teknolog Industr, Insttut Teknolog Sepuluh opember (ITS) Jl. Aref Rahman Hakm, Surabaya E-mal: ronyseto@ee.ts.ac.d Abstrak Secara umum, pengoperasan sstem tenaga bertuuan untuk memnmalkan baya operas atau fuel cost. Untuk mempertmbangkan factor tekns, pengoperasan sstem tenaga lstrk uga harus mempertmbangkan kapastas generator, kapastas saluran dan batasan tegangan. Konds kontngens dmana saluran mengalam gangguan hubung sngkat dan harus dlepas secara paksa arang dpertmbangkan dalam memnmalkan baya operas. Tugas akhr n dlakukan untuk mengetahu dampak penyertaan konds kontngens dalam pengoperasan sstem tenaga. Untuk menghtung baya operas, Optmal ower Flow (OF) dpaka dengan menggunakan metode Sequental Quadratc rogrammng dlakukan dengan menggunakan program Matpower yang dmodfkas. Dar hasl smuals baya operas pembangkt tenaga lstrk pada sstem kelstrkan Jawa Bal 500 kv dengan penyertaan konds kontngens akan semakn mahal dbandngan baya operas dalam konds normal. enambahan beban pada sstem dserta kontngens mengakbatkan load sheddng pada sstem awa Bal 500 KV. Kata kunc : Optmal ower Flow (OF), Sequental Quadratc rogrammng. I. EDAHULUA ALAM sstem tenaga lstrk terdr 3 sstem yatu sstem pembangkt, sstem transms, dan sstem dstr. Sstem pembangkt berfungs merubah sumber -sumber energ alam menad pengerak mula kemudan dubah menad energ mekank berupa kecepatan putaran, selanutnya energ mekans tersebut dubah menad energ lstrk oleh generator Sstem transms berfungs menyalurkan tenaga lstrk dar sstem pembangkt ke pusat beban melalu saluran transms. Sstem dstr berfungs mendstrkan tenaga lstrk ke konsumen [1]. Tenaga lstrk dbangktkan d pusat - pusat pembangkt tenaga lstrk dan umumnya terletak auh dar pusat - pusat beban, karena tegangan yang dbangktkan pada generator pada umunya rendah 6 KV sampa 24 KV maka tegangan dnakan dengan menggunakan transformator daya kemudan dsalurkan melalu saluran transms. D dalam operas sstem tenaga lstrk terad gangguan adalah masalah yang tdak dhndar, pada saluran transms serng terad gangguan. Gangguan bsa berupa gangguan kontngens [2]. Kalau terad kontngens maka konfguras dan mpedans arngan berubah akbatnya tegangan dan alran daya berubah yang D memungknkan teradnya under voltage pada dan over load pada saluran. II. ALIRA DAYA OTIMAL A. Optmal ower Flow ( OF) dalam konds normal Optmal power flow ( OF) dgunakan untuk menentukan pengoptmalan dengan persyaratan (constrans). Dengan program OF dapat menyelesakan permasalahan optmsas sstem tenaga lstrk yang sangat kompleks dengan waktu yang relatf sngkat. ada Optmal ower Flow (OF) nla varabel kontrol harus dcar terlebh dahulu untuk menemukan nla maksmum/mnmum [3]. ada pembangkt tenaga lstrk pengrman daya nyata optmal dpengaruh oleh beropeasnya generator yang efesen, baya bahan bakar, dan rug rug daya pada saluran transms. Banyak uga generator pada pembangkt yang beroperas secara efsen namun tdak menamn baya operas menad mnmum dkarenakan baya bahan bakar yang tngg dan arak pembangkt yang auh dar pusat beban sehngga rug rug daya pada saluran menad besar. [4] Sehngga dgunakan Optmal ower Flow (OF) untuk memnmalkan baya pembangktan sepert persamaan sebaga berkut Fungs Obektf Mn GC 1 C Batasan persamaan Q G G L Q L V V B 1 B V 1 2 G C 2G C1G C0 (1) V ( G ( G Batasan ertdaksamaan G, mn G G, 1 cos( ) B sn( ) B sn( )) cos( )), Q QG Q, (3) G, mn G Batasan Tegangan V V V (4) m, mn m m, (2)

2 JURAL TEKIK OMITS Vol. 2, o. 1, (2013) ISS: ( rnt) B-2 F df d Mn, Max... s 1 2 n F F... s 1 2 F n Baru Lama Baru Max Gambar 1 Flowchart fungs baya pembangkt gabungan B. Optmal ower Flow ( OF) dalam konds Kontngens Optmal power Flow dgunakan untuk mengetahu baya operas dalam konds normal uga dgunakan untuk mengetahu baya operas dengan penyertaan konds kontngens dalam sstem pembangkt sepert persamaan sebaga berkut: C Mn GC C (5) G 1 1 Baya operas sstem pembangkt pada umumnya untuk konds normal, dkatakan dalam konds normal apabla tdak ada pengurangan beban saat konds normal d kurang konds dalam gangguan, ada kalahnya sstem akan mengalam ganggu sehngga baya operas akan berubah, perubahan baya operas tersebut berasal dar penambahan baya operas normal dengan perkalan perubahan daya yang turun dan baya saat terad ganguan, sehngga baya akan semakn mahal saat terad gangguan. C. Fungs baya pembangkt gabungan embangkt dalam sstem tenaga lstrk membutuhkan baya operas yang tdak sama untuk tap pembangkt. Baya operas pembangkt n d pengaruh oleh daya dan heatrate serta harga bahan bakar yang dgunakan dar pembangkt. Untuk mendapatkan kompost dar sebuah pembangkt maka daya yang ada pada sebuah pembangkt dkalkan dengan heatrate dan harga bahan bakar yang dgunakan, setelah tu ddapatkan nla lamda mnmum dan lamda maksmun, dar lamda yang telah ddapatkan tad d htung nla daya pembangkt dan baya operas, dlakukan teras lamda, ka lamda baru lebh kecl darpada lamda maksmun,dlakukan proses perhtungan lag untuk mendapatkan nla daya L L pembangkt dan baya operas sedangkan ka lamda baru lebh besar atau sama dengan lamda maksmun maka dapat d proses untuk mendapatkan kurva kompost. Kompost baya operas pembangkt sstem Jawa Bal 500 kv ddapatkan dengan langkah langkah meruuk pada gambar 1. D. Sequental Quadratc rogrammng (SQ) Dalam pengeraan tugas akhr n menggunakan metode Sequental Quadratc rogrammng (SQ). Metode Sequental Quadratc rogrammng (SQ) dgunakan untuk menyelesakan permaslahan nonlnear constraned optmzaton dengan cara mengkonvers fungs-fungs umum menad fungs kuadratk. Dar hasl konvers tersebut ddapatkan subproblem quadratc programmng tap teras, dan hasl dar subproblem tersebut dgunakan untuk mendapat nla taksran dar solus d teras berkutnya. E. Kontngens kontngens merupakan suatu keadan yang dsebabkan dar kegagalan atau pelepasan satu atau lebh generator atau saluran transms. Istlah n berkatan erat dengan kemampuan suatu sstem tenaga lstrk untuk melayan beban bla terad gangguan pada salah satu komponennya. [5]. F. Load sheddng Load sheddng merupakan akbat adanya kontngens dalam sstem pembangkt. Load sheddng sendr adalah pengurangan beban yang dlakukan secara sengaa akbat terad abnormal pada sstem pembangkt. Kemampuan kapastas penghantar harus memperhatkan luas penampang konduktor, bahan penyusun kontruks kontuktor, suhu konduktor G. erkraan baya operas (Expected cost operasonal) erkraan baya operas dgunakan sebaga pertmbangan untuk menentukan baya operas pembangkt yang sekarang, selan tu perkraan baya operas tersebut dapat dgunakan untuk menganalsa perubahan baya yang akbat ganguan yang terad pada sstem pembangkt, perhtungan dlakukan sepert persamaan sebaga berkut: 1 0 cos t0 cos t Expected cos t (6) erkraan baya merupakan hasl penambahan total baya operas pembangkt pada konds normal dengan total baya operas pembangkt pada konds kontngens dbag dengan total waktu selama satu tahun. Total baya operas pembangkt dalam konds normal sendr berasal dar perkalan baya operas dengan waktu operas pembangkt dalam konds normal sedangkan total baya operas pembangkt pada konds kontngens berasal dar umlah baya operas dar keseluruhan saluran yang mengalam kontngens dengan waktu operas pembangkt dalam konds kontngens. 30

3 JURAL TEKIK OMITS Vol. 2, o. 1, (2013) ISS: ( rnt) B-3 o Tabel 1 Data beban sstem pembangkt Jawa Bal 500 kv (lanutan) beban Type ama (MW) Q ( Mvar) 23 Grat Generator Balaraa Load gmbang Load Gambar 2 sngle lne sstem embangkt 500 kv Jawa Bal o Tabel 1 Data beban sstem pembangkt Jawa Bal 500 kv Beban Type ama Q (MW) ( Mvar) 1 Suralaya Slack Clegon Load Kembangan Load Gandul Load Cbnong Load Cawang Load Bekas Load MuaraTawar Generator Cbatu Load Crata Generator Sagulng Generator 0 0 Bandung 12 Load Selatan 13 Mandracan Load Ungaran Load Tanung Jat Generator Surabaya barat Load Gresk Generator Depok Load Taskmalaya Load edan Load Kedr Load aton Generator III. SISTEM 500 KV JAWA BALI A. Sstem pembangkt Jawa Bal 500 kv Sstem yang dgunakan dalam tugas akhr n adalah sstem pembangkt awa bal 500 KV sepert pada gambar 2 ada eneltan n menggunakan Sstem embangkt 500 kv Jawa bal yang salng terkoneks satu dengan yang lan sehngga dstrnya dapat lebh efsen dan efektf. ada sstem pembangkt n memlk beberapa pembangkt sebaga sumber tenaga lstrk, uga memlk beberapa yang dgunakan untuk menyalurkan energ lstrk ke beban, selan pembangkt dan sstem pembangkt Jawa Bal500 kv tersebut uga memlk saluran yang dgunakan untuk menyalurkan energ lstrk dar pembangkt pada masng masng, embangkt pambangkt yang ada sebagan besar adalah pembangkt tenaga lstrk yang menggunakan sumber thermal sebaga penggerak mula untuk menghaslkan energ lstrk dan sebagan pembangkt menggunkan ar sebaga penerak mulanya. dgambarkan dalam bentuk sngle dagram sepert gambar 2. Sstem embangkt Jawa bal 500 kv terdr dar 8 pembangkt, 30 saluran, 25. embangkt pembangkt yang terpasang adalah pembangkt suralaya, pembangkt crata, pembangkt muaratawar, pembangkt sagulng, pembangkt tanung at, pembangkt gresk, pembangkt grat, pembangkt paton. Dar 8 pembangkt sstem Jawa Bal 500 kv, pembangkt crata dan pembangkt sagulng adalah pembangkt tenaga ar dan ssa pembangkt tenaga uap. Dar tabel 1,pemnangkt beban yang memlk 25 tersebut,ada beberapa type yatu slack, load, generator. Untuk slack ada pada no.1 yang berfungs sebaga cadangan daya apabla dalam sstem pembangkt mengalam kekurangan daya. Untuk generator ada pada no. 8, 10, 11, 15, 17, 22,23 yang berfungs sebaga pusat pembangkt tenaga lstrk. Untuk load ada pada no 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 12, 13, 14, 16, 18, 19, 20, 24, 25 yang berfungs sebaga penyalur daya ke beban. Data beban sstem pembangkt n berpengaruh terhadap proses perkraan baya operas sstem pemangkt tenaga lstrk. IV. SIMULASI DA AALIASA A. erhtungan fungs baya pembangkt gabungan Dalam tugas akhr n, untuk memgoptmal baya operas pembangkt tengan lstk, dlakukan perhtungan fungs baya pembangkt gabungan, pembangkt yang d htung adalah pembangkt thermal. Langkah langkah perhtungan sebaga berkut:

4 JURAL TEKIK OMITS Vol. 2, o. 1, (2013) ISS: ( rnt) B-4 Tabel 2 Koefsen baya pembangkt LTG grat blok 1 Koefsen baya Daya Heatrate pembangkt (kkal/h) (MW) (kkal/mwh) (kkal/h) a+bp+cp^ a = Tabel 3 Harga bahan bakar pembangkt grat b = c = Harga Gas Kandungan anas Harga (Rp/MMBTU) (kkal/mmbtu) (Rp/kkal) 33, Tabel 4 Lamda pembangkt grat Lambda(Rp/MW) s (MW) Fs (Rp/h) Tabel 5 Data karakterstk baya pembangkt Karakterstk baya pembangkt Rp/h pembangkt a+b+c 2 o A b c 1 suralaya Muara tawar Crata Sagulng Tanung at gresk paton grat gambar 3 kurva fungs baya pembangkt gabungan Dar perhtungan nput output pembangkt thermal d dapat koefsen baya pembangkt sepert dalam tabel 2. Koefsen baya baya pembangkt n d perolah dengan memasukkan data daya dan perkalan daya dengan heatrate ke dalam program matlab.kemudan memperhtungkan harga bahan bakar dengan membag harga gas dengan kandungan energ yang terdapat pada bahan bakar tersebut sepert pada tabel 3 setelah tu hasl keofsen tersebut d kalkan dengan harga bahan bakar maka d haslkan F H 0, , Rp/h Setelah tu mencar lamda mnmum dan maksmum df d mn mn df d mn ( ) Rp/MWh mn ( ) Rp/MWh Kemudam dlakukan teras sebanyak 10 kal sepert pada tabel 4, setelah dlakukan teras ddapatkan nla s (MW) dan nla Fs (Rp/h), nla nla tersebut d olah ke dalam program Matlab, maka dhaslkan koefsen baya operas dan kurva baya pembangkt sepert gambar 3 Sebaga berkut: 2 F grat Rp/h Dar Untuk pembangkt pembangkt thermal yang lan d htung Dengan cara yang sama sepert perhtungan karakterstk baya operas pembangkt grat,maka d dapat data karak terstk baya operas pembangkt sepert pada Tabel 5. Untuk pembangkt - pembangkt ar selalu bekera optmal. B. Smulas program Dalam proses smulas untuk menentukan perkraan baya operas dlakukan dengan program Matpower 4 yang d modfkas. Dalam smulas dlakukan pembandngan yatu baya pembangkt dalam konds normal dam konds kontngens dan uga dengan menurunkan kemampuan kapastas saluran sebesar 80% serta penambahan beban 10 % dan 20%. erhtungan dengan enurunun kemampuan kapastas saluran dah penambahan beban dlakukan dalam dalam konds normal maupun konds kontngens,namun mendapatkan perkraan baya operas dengan mempertmbangakn kontngens pada sstem Jawa bal 500 kv, dlakukan terlebh dahulu proses perhtungan gangguan yang terad pada sstem Jawa Bal 500 kv. Langkah langkah perhtungan sebaga berkut: 2

5 JURAL TEKIK OMITS Vol. 2, o. 1, (2013) ISS: ( rnt) B-5 Dar Tabel 6 erhtungan gangguan pada sstem 500 kv Jawa Bal umlah Lama Ke- anang gangguan gangguan (km) (am) (kal) am) umlah Tabel 7 Baya oparas dalam keadaan normal (am) Baya operas (Rp/am) * Baya operas (Rp) ,369,809, ,542,599,897, Tabel 8 Baya operas dalam keadaan kontngens dar ke- (am) Baya operas (Rp/am) * Baya operas (Rp) ,370,057, ,878,153, ,373,988, ,954,012, ,373,907, ,828,407, ,369,867, ,855,027, ,369,906, ,613,556, ,373,076, ,670,558, ,370,471, ,558,604, ,370,195, ,828,044, ,369,986, ,664,447, ,374,154, ,019,542, ,370,505, ,123,016, ,370,301, ,011,704, ,370,172, ,915,287, ,371,169, ,879,410, ,375,688, ,585,950, ,386,620, ,944,046, ,374,367, ,833,194, ,710,236, ,422,416, ,374,566, ,553,872, ,374,277, ,861,730, ,373,265, ,914,332, ,369,831, ,061,523,851 Tabel 8 Baya operas dalam keadaan kontngens ( lanutan) dar ke- (am) Baya operas (Rp/am) * Baya operas (Rp) ,374,837, ,939,561, ,378,250, ,000,124, ,384,292, ,946,731, ,403,951, ,893,271, ,371,870, ,976,219, ,370,825, ,813,996, ,756,007, ,270,230, ,317,364, ,439,073,798 umlah 2,481,256,052,490 Beban konds kontngens (WM) Tabel. 9 Load sheddng Beban Konds normal (WM) load sheddng (WM) umlah Dalam tugas akhr n, dlakukan perhtungan ganguan pada sstem 500 KV dengan cara mengkal panang saluran dengan berapa kal gangguan yang terad pada saluran sebesar 1,42. Data tersebut berdasarkan statstk L 2011[6], setelah tu ddapatkan umlah gangguan, kemudan umlah gangguan d kal lama gangguan yang terad sebesar 8,72 data tersebut berdasarkan statstk L 2011[6],maka hasl sepert pada tabel 6. Dalam Tugas akhr n,beban dasumskan bertambah sebesar 20% maka beban d kal 1.2, namun kapastas saluran dturunkan 80 % untuk mengetahu dampak penambahan beban terhadap baya operas bak dalam keadan normal maupun keadaan kontngens. Hasl yang d peroleh sepert pada Tabel 7 dan Tabel 8. Berdasarkan Tabel 7 dan Tabel 8 menunukan baya operas pembangkt tenaga lstrk semakn besar dengan penambahan beban sebesar 20% dan penurunan kapastas saluran 80 %. Sebesar 27,542,599,897, menad lebh mahal ka perhtungan baya operas

6 JURAL TEKIK OMITS Vol. 2, o. 1, (2013) ISS: ( rnt) B-6 Sstem Tabel. 10 Hasl smulas Baya operas pembangkt Konds normal (Rp/am) erkraan Baya operas pembangkt d serta kontnges (Rp/am) perhtungan kembal economc dspatch dengan load sheddng. 2. enambahan beban pada sstem dserta kontngens mengakbatkan load sheddng pada sstem awa Bal 500 KV ormal 2,689,070,438 2,689,422,980 Kemampuan saluran dturunkan80% 2,689,077,438 2,698,566,717 Beban d kal 1.1 (100%) 3,018,183,895 3,018,783,692 Beban d kal 1.1 ( 80%) 3,018,183,890 3,019,056,688 Beban d kal 1.2 (100%) 3,369,809,639 3,370,437,812 Beban dkal 1.2 (80%) 3,369,809,637 3,427,380,816 menyertakan keadaan kontngens, sehngga baya operas pembangkt tenaga lstrk sebesar 2,481,256,052, amun pada 16 ke 25 menunukan terad perubahan beban sehngga baya beroperas menad tngg maka untuk mengatas dlakukan load sheddng sepert pada tabel 9. erubahaan beban pada 12,13,25 saat terad kontngens pada 16 ke 25 pada sstem pembangkt sehngga dlakukan laod sheddng sebesar MW, selan 16 ke 25 ada 2 lag yang harus dlakukan load sheddng yatu perubahaan beban pada 12 saat terad kontngens pada 14 ke 25 pada sstem pembangkt sehngga dlakukan laod sheddng sebesar MW dan uga perubahaan beban pada 25 saat terad kontngens pada 14 ke 16 pada sstem pembangkt sehngga dlakukan laod sheddng sebesar MW. DAFTAR USTAKA [1] Dteng Marsud, Operas Sstem Tenaga LIstrk, Yogyakarta : Graha Ilmu (2006). [2] Ontaseno enangsang, Dklat Kulah engoperasan Optmum Sstem Tenaga Lstk,Surabaya: Jurusan Teknk Elekto FTI ITS (2010). [3] Cerdn Cermas, Sstem Tenaga Lstrk, Yogyakarta: And (2006). [4] Had Saadat, ower System Analyss,Sngapura: McGrowHll Companes (1999). [5] Amrullah, Analss Kontngens Tegangan Dan Daya Saluran ada Sstem Jamal 500 Kv Menggunakan Metode erformans Indeks n roc. SETIA, olteknk eger Malang (2009 [6] Statstk L 2011( Data tahunan 2011), T.L (persero) (2011). C. Analss hasl smulas Dar hasl smulas dengan mengunakan software matpower yang dmodfkas ddapatkan perkraan baya operas pembangkt. Sepert Tabel 10. Untuk baya operas dalam keadaan normal lebh kecl dbandngkan dengan baya operas dengan penyertaan kontngens. Semakn turun kemampuan kapastas saluran dan semakn besar beban maka baya operas pembangkt semakn besar bak dalam konds normal mauapun konss kontngens.sehngga dalam menghtngtung baya operas pembangkt perlu dpertmbangkan konds kontngens yang terad pada sstem V. KESIMULA Dar hasl analss perkraan baya operas dengan mempertbangkan konds kontngens pada sstem Jawa Bal 500 kv dapat dambl kesmpulan sebaga berkut: 1. Dar hasl smulas dapat dsmpulakan bahwa perkraan baya operas pembangkt tenaga lstrk dalam keadaan normal akan mengalam perubahan baya operas ka perhtungan baya operas pembangkt tenaga lstrk menyertakan konds kontngens. erubahan baya operas dsebabkan