Analisis Under Voltage Load Shedding berdasarkan nilai Sensitivitas Bus dan Daya Reaktif pada PT PLN (Persero) APB DKI Jakarta & Banten

Transkripsi

1 Analisis Under oltage Load Shedding berdasarkan nilai Sensitivitas Bus dan Daya Reaktif pada PT PLN (Persero) APB DKI Jakarta & Banten Ir. Agus R. Utomo, M.T.; Dielita Anggitria Malau Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, Indonesia 16 agus.utomo61@ui.ac.id ;dielita.anggitria@ui.ac.id Abstrak Skripsi ini membahas tentang analisis under voltage load sheddingpada PT PLN (Persero) APB DKI Jakarta & Banten. Pelepasan beban dilakukan dengan tujuan menaikkan tegangan sistem sampai batas toleransi nilai yang diizinkan yaitu + % dan -10 % (Aturan Jaringan, 007) dari nilai tegangan nominalnya yaitu 10 k. Simulasi pelepasan beban dilakukan pada bus yang memiliki nilai sensitivitas (dv/dq Sensitivity) tertinggi dan pada beban yang memiliki nilai daya reaktif tertinggi dengan berbantuan perangkat lunak DIgSILENT PowerFactory. Dengan melakukan pelepasan beban diharapkan tegangan dapat naik secara signifikan. Setelah melakukan simulasi maka di dapat, jumlah beban yang dilepas pada pelepasan beban yang dilakukan berdasarkan nilai sensitivitas bus tertinggi lebih sedikit dibandingkan dengan pada pelepasan beban yang dilakukan berdasarkan nilai daya reaktif tertinggi. Hal ini dapat dilihat pada salah satu hasil simulasi pada studi kasus di subsistem Balaraja dimana jumlah beban yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas bus sebesar.1 % sedangkan jumlah beban yang dilepa berdasarkan nilai daya reaktif sebesar %. Kata kunci : Under voltage, pelepasan beban, sensitivitas bus, daya reaktif 1 Pendahuluan Seiring dengan meningkatnya kebutuhan energi listrik, sistem kelistrikan menjadi semakin kompleks dan rumit. Untuk itu perlu adanya sistem pengamanan yang baik agar kestabilan tetap terjaga. Kestabilan tegangan yang terjadi dapat berupa penurunan tegangan (under voltage). Untuk itu, perlu adanya sistem pengaman terhadap kondisi ini. Dengan melakukan pelepasan beban (load shedding) diharapkan tegangan sistem dapat stabil kembali. Pelepasan beban dilakukan pada lokasi yang tepat akan menaikkan tegangan secara signifikan. Dimana dengan melepas beban seminim mungkin dapat menaikkan tegangan sampai batas nilai toleransi yang diizinkan yaitu +% dan -10% dari tegangan nominalnya yaitu 10 k dan 70 k []. Simulasi pelepasan beban dilakukan pada studi kasus di subsistem Priok-Bekasi, Cawang dan Balaraja pada PT PLN (Persero) APB DKI Jakarta & Banten dengan menggunakan Load Flow Calculation dan Load Flow sensitivities-sensitivity Analysis pada perangkat lunak DIgSILENT PowerFactory. Hubugan Daya Reaktif dan Tegangan Daya reaktif adalah suatu besaran yang menunjukkan adanya fluktuasi daya di saluran transmisi akibat digunakannya peralatan listrik yang bersifat induktif (misalnya motor listrik, trafo, dan las listrik). Hubungan antara penurunan tegangan dan daya reaktif dapat ditunjukkan pada persamaan 1 berikut. E XQ (1) Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 01

2 Dimana, jika penurunan tegangan bernilai besar, maka dapat disimpulkan adanya penyaluran daya reaktif yang cukup besar ke beban..1 Sensitivitas Bus Sensitivitas bus yang dimaksudkan adalah -Q Sensitivity analysis, dimana nilai d/dq akan dijadikan sebagai acuan dalam menentukan lokasi pelepasan beban. Nilai d/dq dapat dicari dengan penurunan rumus sebagai berikut. Kendala jaringan dapat direpresentasikan dalam bentuk linear sebagai berikut : dianggap sebagai bus terlemah. Maka pada bus tersebut akan dilakukan pelepasan beban. Semakin banyak jumlah beban yang dilepas, maka semakin baik pula kondisi tegangan sistem. Hal tersebut juga dapat dilihat dari nilai sensitivitasnya, semakin baik tegangan sistem maka semakin kecil pula nilai sensitivitas busnya.. Daya Reaktif Hubungan antara tegangan dengan daya reaktif tersebut dapat dijelaskan menggunakan gambar rangkaian sistem sederhana di bawah. Gambar 1 merupakan representasi dari sistem transmisi. () Dimana, Gambar 1. Rangkaian sistem sederhana [6] didapat Dengan asumsi bahawa nilai ( ) maka ( ) (3) Dimana () Sehingga, () Dapat dilihat dari persamaan, rumus untuk mencari nilai sensitivitas bus. Sensitivitas -Q bernilai positif mengindikasikan kestabilan operasi, semakin kecil nilai sensitivitas maka semakin stabil sistem tersebut [3]. Nilai sensitivitas tersebut digunakan sebagai acuan pemilihan lokasi pelepasan beban. Bus yang memiliki nilai sensitivitas tertinggi pada sistem tersebut Gambar. Diagram fasor [6] Berdasarkan gambar rangakaian persamaan 6 sebagai berikut E E ( ) diatas, didapatkan ( RI cos XI sin ) ( XI cos RI sin ) ( RP XQ ) XP RQ ( ) (6) (7) Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 01

3 sistem, yaitu Dimana, Maka di dapatkan penurunan tegangan pada RP XQ Dan XP RQ Jika (8) (9) (10) E Maka didapatkan RP XQ ( ) RP XQ E Dengan demikian, RP XQ E Jika R diabaikan, maka XQ (11) (1) (13) (1) Dari persamaan tersebut kita dapat mengetahui, jika penurunan tegangan bernilai besar, maka dapat disimpulkan adanya penyaluran daya reaktif yang cukup besar ke beban. Untuk itu, agar penurunan tegangan pada saat transmisi daya dapat menurun, maka dilakukan pelepasan beban pada beban yang memiliki daya reaktif. 3 Simulasi dan Analisis Pada skripsi ini dilakukan pelepasan beban (load shedding) dikarenakan tegangan sistem turun. Studi ini mengacu pada realisasi aliran daya (load flow) pada tanggal 3 April 01 yang ada pada PT PLN (Persero) APB DKI Jakarta dan Banten. Penurunan tegangan yang dimaksud berada pada kurang dari 10% dari nilai tegangan nominal pada sistem tegangan 70 k dan 10 k. Pelepasan beban pada tiga subsistem yaitu, Subsistem Priok-Bekasi (IBT 1 & ), Subsistem Cawang dan Subsistem Balaraja. 3.1 Subsistem Priok-Bekasi Pertama, simulasi pelepasan beban dilakukan berdasarkan nilai sensitivitas bus. Berikut adalah beban yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas bus tertinggi. Tabel 1. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan nilai Sensitivitas bus tertinggi pada subsistem Priok- Bekasi Nama Bus Bus dv/dq Sensitivity Beban Daya yang CSW I CSW_TD CSW II CSW_TD MARUNDA I MRNDA_TD MARUNDA I MRNDA_TD MARUNDA II MRNDA_TD KARET I KARET_TD Total Daya Aktif yang Dengan melakukan pelepasan beban pada bus yang memiliki nilai sensitivitas tertinggi sebesar MW, maka tegangan terendah yang ada pada sistem yaitu sebesar k yang ada pada Pondok Kelapa bus I- naik menjadi sebesar k yang berada pada Pondok Kelapa Bus I- juga. Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 01

4 Kemudian pelepasan beban dilakukan berdasarkan nilai Daya Reaktif tertinggi yang ada pada beban. Tabel. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan nilai Daya Reaktif tertinggi pada subsistem Priok-Bekasi Nama Bus Bus Q Beban Daya yang [Mvar] PULOGADUNG I PGDNG_TD GIS KARET I KARET_TD P.KARANG I PKRNG_TDKTT PULOGADUNG I PGDNG_TD GIS GISGAMBIR I GISGB_TD Dengan melakukan pelepasan beban pada beban yang memiliki daya reaktif tertinggi sebesar MW, maka tegangan terendah yang ada pada sistem yaitu sebesar k yang ada pada Pondok Kelapa bus I- naik menjadi sebesar 13.7 k yang berada pada Pondok Kelapa Bus I- juga. k. Sedangkan pada pelepasan beban berdasarkan nilai daya reaktif, dengan melepas MW menjadikan tegangan terendah pada Pondok Kelapa bus I- menjadi sebesar 13.7 k. Jumlah beban yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas pada bus lebih sedikit dibanding dengan jumlah beban yang dilepas berdasarkan nilai daya reaktif. 3. Subsistem Cawang Pertama, simulasi pelepasan beban dilakukan berdasarkan nilai sensitivitas bus. Berikut adalah beban yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas bus tertinggi. Tabel 3. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan nilai Sensitivitas bus tertinggi pada subsistem Cawang Nama Bus Bus dv/dq Sens. Beban Daya yang DEPOK I DEPOK_TD DEPOK I DEPOK_TD3.73 TAMANRASUNA II TMRSN_TD Abadi Guna Papan I GNPPN_TD DANAYASA I DNYSA_TD DANAYASA I DNYSA_TD Gambar 3. Grafik perbandingan hasil simulasi kedua metode pada subsistem Priok-Bekasi Dapat dilihat perbandingan hasil simulasi kedua metode di atas. Pertama pelepasan beban berdasarkan nilai sensitivitas bus tertinggi, dengan melepas beban sebesar MW menjadikan tegangan terendah pada Pondok Kelapa bus I- menjadi sebesar PLUMPANG PLPNG_TD 1.97 ka I- KANDANGSAPI I KDSPI_TD Total Daya Aktif yang DEPOK II DEPOK_TD KEDUNGBADAK II KDBDK_TD KEDUNGBADAK II KDBDK_TD.89 TAMANRASUNA I TMRSN_TD DUKUH ATAS I DKTAS_TD DUKUH ATAS II DKTAS_TD MAMPANG DUA II MPBRU_TD1.719 Total Daya Aktif yang 3.13 Dengan melepas beban yang ada pada bus bus I- dan II- Depok, bus II- Kedung Badak, bus I dan II Tamanrasuna, bus I- Abadi Guna Papan, bus I Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 01

5 Danayasa, bus I- dan II- Dukuh Atas, dan bus II- Mampang Dua dengan jumlah daya yang dilepas sebesar 3.13MW, maka kondisi tegangan terendah ada pada CSW bus II- sebesar k dan pada Kedung Badak bus II- sebesar k. Nilai tegangan tersebut sudah berada pada nilai tegangan yang diizinkan. Kemudian pelepasan beban dilakukan berdasarkan nilai Daya Reaktif tertinggi yang ada pada beban. terdapat pada bus I- Abadi Guna Papan, 1DNYSA_TD yang terdapat pada bus II Danayasa, 1TOSAN1_TDKTT yang terdapat pada bus I Tosan dan 1CSW_TD yang terdapat pada bus II- CSW dengan jumlah daya yang dilepas sebesar MW, maka kondisi tegangan terendah ada pada Dukuh Atas Bus II- sebesar k dan pada Depok bus II- sebesar 6.1 k. Nilai tegangan tersebut sudah berada pada nilai tegangan yang diizinkan. Tabel. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan nilai Daya Reaktif tertinggi pada subsistem Cawang Nama Bus Bus Q [Mvar] Beban Daya yang KARET I KARET_TD MAMPANGDUA II MPBRU_TD.989 Abadi G Papan I GNPPN_TD DANAYASA II DNYSA_TD MAMPANGDUA II MPBRU_TD1.719 SETIABUDI II STBDI_TD KARET I KARET_TD TOSAN I TOSAN1_TDKTT CSW II CSW_TD SETIABUDI I STBDI_TD Total Daya Aktif yang Dengan melepas beban pada 1KARET_TD1 dan 1KARET_TD yang terdapat pada bus I- Karet, 1MPBRU_TD1 dan 1MPBRU_TD yang terdapat pada bus II- Mampang Dua, 1STBDI_TD yang terdapat pada bus II- Setia Budi, 1STBDI_TD3 yang terdapat pada bus I- Setia Budi, 1GNPPN_TD1 yang Gambar. Grafik perbandingan hasil simulasi kedua metode pada subsistem Cawang Dengan melepas beban sebesar 3.13 MW berdasarkan nilai sensitivitas bus tertinggi menjadikan tegangan terendah pada CSW Bus II- sebesar k dan pada Kedung Badak bus II- sebesar k. Sedangkan pada pelepasan beban berdasarkan nilai daya reaktif, dengan melepas MW menjadikan tegangan terendah pada Dukuh Atas Bus II- sebesar k dan pada Depok bus II- sebesar 6.1 k. Perbandingan hasil tersebut dapat dilihat pada gambar. Jumlah beban yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas pada bus lebih sedikit dibanding dengan jumlah beban yang dilepas berdasarkan nilai daya reaktif. 3.3 Subsistem Balaraja Pertama, simulasi pelepasan beban dilakukan berdasarkan nilai sensitivitas bus. Berikut adalah beban yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas bus tertinggi. Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 01

6 Dengan melepas beban yang ada pada bus bus I-Serpong dengan jumlah daya yang dilepas sebesar MW, maka kondisi tegangan terendah ada pada Lengkong bus II- sebesar k. Nilai tegangan tersebut sudah berada pada nilai tegangan yang diizinkan. Tabel. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan nilai Sensitivitas bus tertinggi pada subsistem Balaraja Nama Bus Bus dv/dq Beban Daya yang Sensitivity SERPONG I SPONG_TD SERPONG I SPONG_TD SERPONG I SPONG_TD3.969 Total Daya Aktif yang Kemudian pelepasan beban dilakukan berdasarkan nilai Daya Reaktif tertinggi yang ada pada beban. Tabel 6. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan nilai Daya Reaktif tertinggi pada subsistem Balaraja Nama Bus Bus Q Beban Daya yang [Mvar] NEW I NBLRJ_TD BALARAJA SERPONG I SPONG_TD BALARAJA I BLRJA_TD CITRA I CITRA_TD HABITAT CITRA HABITAT II CITRA_TD Total Daya Aktif yang Dengan melepas beban pada 1NBLRJ_TD1 pada bus I- New Balaraja, 1SPONG_TD pada bus I- Serpong, 1BLRJA_TD1 pada bus I- Balaraja, 1CITRA_TD3 pada bus I- Citra Habitat, dan 1CITRA_TD1 pada bus II- Citra Habitat dengan jumlah daya yang dilepas sebesar MW, maka kondisi tegangan terendah ada pada Serpong bus I- sebesar k. Nilai tegangan tersebut sudah berada pada nilai tegangan yang diizinkan. Gambar. Grafik perbandingan hasil simulasi kedua metode pada subsistem Balaraja Dengan melepas beban berdasarkan nilai sensitivitas bus sebesar MW menjadikan tegangan terendah pada Lengkong bus II- sebesar k. Sedangkan pada pelepasan beban berdasarkan nilai daya reaktif, dengan melepas MW menjadikan tegangan terendah pada Serpong bus I- sebesar k. Jumlah beban yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas pada bus lebih sedikit dibanding dengan jumlah beban yang dilepas berdasarkan nilai daya reaktif. Kesimpulan Setelah melakukan simulasi dan analisis pelepasan beban pada pembahasan ini, maka dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu : 1. Pelepasan beban berdasarkan nilai sensitivitas bus lebih baik daripada pelepasan beban berdasarkan nilai daya reaktif yang ada pada beban karena dengan metode nilai sensitivitas bus, jumlah daya aktif yang harus dilepas lebih sedikit.. Perbandingan hasil simulasi pelepasan beban berdasarkan nilai sensitivitas bus dengan berdasarkan nilai daya reaktif, dapat disimpulkan pada tabel di bawah. Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 01

7 3. Subsistem P1 Berdasarkan nilai Berdasarkan nilai Sensitivtas Bus Daya Reaktif P shedd Pshedd [%] Pshedd Pshedd [%] Priok Bekasi Cawang Balaraja Dengan P 1 = jumlah daya aktif sebelum pelepasan beban P shedd = jumlah daya aktif yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas bus P 3shedd = jumlah daya aktif yang dilepas berdasarkan nilai daya reaktif DAFTAR ACUAN [1] Pramono, Joko., Buwono, Montario Candra., Zamrudi Transmission of Electrical Energy (Transmisi Tenaga Listrik). Depok : Universitas Indonesia. []Kundur, Prabha., Paserba, John., dkk, Definition and Clasification of Power System Stability, IEEE Transaction on Power System, ol.19, No., Mei 00, [3] Kundur, Prabha Power System Stability and Control. USA: MCGraw-Hill. [] Tim Penyusun ESDM.007. Aturan Jaringan Sistem Tenaga Listrik Jawa-Madura-Bali. Jakarta: Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral. []Tim Penyusun PLN.013. Pedoman dan Petunjuk Sistem Proteksi Transmisi dan Gardu Induk Jawa Bali. Jakarta: PT PLN (Persero). [6] Malau, Dielita Anggitria. 01. Seminar: Proteksi Under oltage pada Sistem Tenaga Listrik. Depok; Universitas Indonesia. Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 01