Vol: 4, No. 2, September 2015 ISSN:

Transkripsi

1 ol: 4, o. 2, September 2015 ISS: AALISA PERBAIKA PROFIL TEGAGA SISTEM TEAGA LISTRIK SUMBAR MEGGUAKA KAPASITOR BAK DA TAP TRASFORMATOR Akbar Abad 1 da Syaf 2 1 Mahasswa Program Stud S2 Tekk Elektro, Fakultas Tekk, Uverstas Adalas 2 Jurusa Tekk Elektro, Fakultas Tekk, Uverstas Adalas e-mal: akbar_abad@yahoo.co.d Abstrak Evaluas stabltas tegaga perlu dlakuka utuk medapatka formas performas sstem peyalura teaga lstrk. Perhtuga aalsa alra daya dguaka utuk meetuka parameterparameter petg sstem teaga lstrk dalam keadaa tuak. Suatu sstem teaga lstrk yag bak harus memlk la tegaga yag tdak melebh batas toleras serta rug-rug daya yag kecl. Perbaka profl tegaga dapat dlakuka dega megguaka peralata pegatur tegaga, yatu kapastor bak da tap trasformator. Melalu smulas megguaka PowerWorld smulator aka dperoleh la da lokas kapastor bak da tap trasformator yag tepat utuk memperbak performas sstem. Sstem kelstrka Sumbar dguaka dalam peelta. Dar hasl smulas, utuk kods awal sstem, terdapat beberapa bus yag megalam drop tegaga dega total rug-rug sstem sebesar 14,4 MW. Setelah peambaha kapastor, tegaga sstem megalam pegkata yag sgfka sehgga tdak ada yag melewat la toleras da rug-rug sstem turu mead 14,1 MW. Sedagka utuk pegatura raso tap trasformator, tegaga sstem tdak megalam perubaha yag begtu besar, kecual pada ss sekuder trasformator bus yag datur dega rug-rug sstem hampr sama yatu sebesar 14,4 MW. Utuk kasus peambaha kapastor da pegatura raso tap trasformator sekalgus, tdak ada lag drop tegaga yag melebh dar 5 % da total rug-rug sstem turu mead 13,9 MW. Kata Kuc : Stabltas tegaga, Kapastor bak, Tap trasformator, Drop tegaga, da Rug-rug sstem. Abstract oltage stablty evaluato s eeded to get the formato of electrcal power dstrbuto system performace. Power flow calculato s used to determe the mportat parameters of power system a steady state. A electrc power system must have voltage value that does ot exceed the lmts of tolerace ad the power loss as well as small. The mprovemet of voltage profle ca be doe by usg voltage-cotrol equpmets, such as capactor baks ad trasformer tap. Through smulato usg the PowerWorld smulator, the value ad locato of capactor baks ad trasformers tap wll obtaed order to mprove system performace. Sumbar electrcal system was used ths study. From the smulato results, for the tal codto of the system, there are several buses that have voltage drop wth total system losses 14.4 MW. After capactor added, the system voltage has creased sgfcatly so that o oe passed the value of tolerace ad the losses the system dow to 14.1 MW. As for settg the rato of tap trasformer, voltage system dd ot chage so much, except o the secodary sde of the trasformer bus arraged wth system losses almost the same that equal to 14.4 MW. For the case of the addto of the capactor ad trasformer tap settgs the same tme, the voltage drop o loger exceeds 5% ad the total system losses decreased to 13.9 MW. Keywords :oltage stablty, Capactor bak, Tap trasformator, oltage drop, ad System losses. 1. PEDAHULUA Lstrk merupaka salah satu betuk eerg yag mempegaruh hdup da kehdupa mausa saat. Semak berkembagya lmu pegetahua meghaslka peemuapeemua baru yag pada dasarya membutuhka lstrk sebaga sumber eerg. Dega kata la, semak bertambah pula kebutuha aka adaya lstrk dalam kehdupa. Kebutuha d berbaga daerah dar waktu ke waktu selalu berbeda tergatug pada pemakaa lstrk d daerah tersebut, sehgga peyedaa teaga lstrk da alokas pembagkt yag dguaka uga berbeda d daerah satu da daerah laya [1] Suatu sstem teaga lstrk terdr dar bayak geerator, trasformator, eleme aktf da pasf serta peralata laya yag terterkoeks dalam arga trasms atara beberapa buah 158 Jural asoal Tekk Elektro

2 ol: 4, o. 2, September 2015 ISS: atau bahka beratus-ratus buah bus. Evaluas kestabla tegaga uga dlakuka utuk medapatka formas megea kestabla tegaga sstem dalam kods operas tuak. Iformas sagat dbutuhka gua megevaluas uuk kera sstem teaga lstrk da megaalss kods pembagkta maupu pembebaa bak kods ormal maupu darurat. Alasa la dperluka evaluas kestabla tegaga adalah utuk melhat performas sstem teaga lstrk ketka sstem teaga lstrk tersebut dperluas dega peambaha arga trasms da beba utuk memeuh perkembaga kebutuha teaga lstrk suatu daerah. Dega evaluas aka dam bahwa sstem teaga yag baru dapat memeuh kebutuha lstrk secara ekooms, efse da ama. Aalsa alra daya dalam sstem teaga lstrk utuk meetuka parameter-parameter sstem teaga lstrk [2]. Suatu sstem teaga lstrk yag bak harus memlk la tegaga yag tdak melebh batas toleras serta rugrug daya yag kecl. la tegaga yag kosta aka memaksmalka kera dar peralata-peralata lstrk yag dguaka oleh kosume. Sedagka dega rug-rug daya yag kecl aka meaga pasoka daya lstrk kepada kosume sesua dega yag dgka serta dapat megurag keruga fasal selama proses trasms da dstrbus. Proses perbaka tegaga pada arga dapat dlakuka dega megguaka metode pegatura tegaga yatu dega megguaka kapastor bak da tap trasformator. Utuk medapatka tegaga yag deal, kta perlu kapastor bak da tap trasformator. Sedagka utuk medapatka la kapastor bak da tap trasformator yag tepat, kta perlu megguaka PowerWorld smulator. Pemasaga kapastor dharapka mampu meeka rug-rug atau susut eerg pada sstem dstrbus tegaga meegah serta memperbak kualtas daya lstrk yag melput profl tegaga da faktor daya yag dgka[3]. Alra daya reaktf aka datur sedemka rupa sehgga rug-rug daya (losses) sstem aka mead semmal mugk. Dega mmsas rug-rug pada arga, profl tegaga bus aka dapat daga pada lala yag dka sehgga kotutas serta kualtas operas sstem teaga elektrk dapat seatasa dpertahaka [4]. 2. TIJAUA PUSTAKA 2.1 Sstem Teaga Lstrk Gambar 1. Sgle Le Dagram Sstem Sumbar Jural asoal Tekk Elektro 159

3 ol: 4, o. 2, September 2015 ISS: Sstem teaga lstrk terdr dar 3 kompoe utama yatu pembagkt teaga lstrk, trasms da dstrbus. Pada pusat lstrk dlakuka pembagkta teaga dega cara memafaat geerator skro [5]. Salurasalura trasms merupaka rata peghubug atara pusat-pusat pembagkt lstrk da sstemsstem dstrbus, da melalu hubugahubuga atar sstem dapat pula meuu ke sstem teaga yag la. Suatu sstem dstrbus meghubugka semua beba-beba yag terpsah atara satu dega yag laya megguaka salura trasms. Kemampua trasms dar suatu salura dega tegaga tertetu tdak dapat dtetapka dega past, karea kemampua mash tergatug lag pada batasa-batasa (lmt) thermal dar peghatar, atuh tegaga (voltage drop) yag dperbolehka, keteradala, da persyarata-persyarata kestabla sstem (system stablty), yatu peagaa bahwa mesmes pada sstem tersebut tetap berala serempak satu terhadap yag la. Kebayaka faktor- faktor mash tergatug pula pada paagya salura [6] Pada sstem mult-bus, peyelesaa alra daya dega metode persamaa alra daya. Metode yag dguaka adalah Metode ewto-raphso. Secara luas dguaka utuk permasalaha persamaa o-lear. Peyelesaa Persamaa megguaka permasalaha yag lear dega solus pedekata. Metode dapat daplkaska utuk satu persamaa atau beberapa Persamaa dega beberapa varabel yag tdak dketahu. Pada tahap awal dlakuka peomora bus terhadap sstem yag aka daalss. Bus-bus yag terhubug dega geerator dber omor terlebh dahulu setelah tu peomora bus dlautka pada bus-bus beba, bus yag memlk kapastas pembagkt terbesar d plh sebaga slack bus da d ber omor 1, utuk bus la yag terhubug ke geerator dber omor 3 sebaga bus pembagkt. Perhtuga dmula dega membetuk mpedas arga (Z) dega rumus : Z R X (1) Kemuda mpedas arga dkovers ke admtas arga Y R Yx (2) Selautya maktrks admtas bus [Y] dbetuk dega kompoe-kompoe yag terdr atas admtas arga, kapastas salura, da perubaha tappg trasformator. Kemuda matrks admtas bus [Y] yag terbetuk dalam betuk rectagular drubah ke dalam betuk polar. Dmaa sebelumya matrks admtas bus [Y] tersebut dpsahka mead kompoe matrks [G] da matrks [B]. Daya teradwal pada setap bus dhtug dega rumus : P P P (3) d G L Q Q Q (4) d G L Iteras dmula dega memasag pecacah teras terlebh dahulu. Dalam proses teras dcar daya terhtug dega rumus : P Y cos (5) 1 Q Y s (6) 1 Msmatch power dhtug dega persamaa : d ht P P P (7) d ht Q Q Q (8) Setelah msmatch daya dhtug maka selautya membetuk matrks acoba : P 2 P 2 δ 2 P 2 2 P 2 H = J11 = J12 P Q 2 P P 2 Q 2 Q 2 2 P Q 2 M = J21 L = J22 Q Q δ 2 Q 2 Q (9) 160 Jural asoal Tekk Elektro

4 ol: 4, o. 2, September 2015 ISS: Matrks acoba terdr dar 4 submatrks yatu submatrks H,, M da L atau dega ekspres yag la J11, J12, J21, da J22. Utuk submatrks J11 atau H dhtug dega rumus : Utuk kompoe luar dagoal P Y s Kompoe dagoal P (10) Y s (11) 1, 1 Utuk submatrks M atau J21 dhtug dega rumus : Utuk kompoe luar dagoal P Y cos Utuk kompoe dagoal Q (12) Y cos (13) 1, 1, Q Utuk submatrks J12 = dhtug dega rumus : Utuk kompoe luar dagoal atau P Y cos P Q (14) (15) Utuk kompoe dagoal P Q 2 G P G 2 2 (16) Utuk kompoe submatks L atau J22 dhtug dega rumus : Utuk kompoe luar dagoal Q Y s (17) Utuk kompoe dagoal P Q P 2 B Q B 2 2 (18) Setelah dperoleh harga dar masg-masg eleme pada submatrks acoba, selautya dbetuk matrks acoba dega meggabugka keempat submatrks acoba tersebut. Matrks acoba [Jacoba] selautya dvers mead [Jacoba] -1 dega megguaka dekomposs LU. Sudut fasa da magtude tegaga tap bus yag baru dcar dega megguaka rumus : P2 P2 P2 P P2 H J11 J12 P P P P P 2 2 Q2 Q2 Q2 Q2 2 Q2 2 2 M J21 L J22 Q Q Q Q Q (19) Hasl perkala yag dperoleh selautya dpsah-psah mead baga da : k1 k k (20) k k 1 k k k k 1 (21) Daya pada slack bus dhtug setelah koverges tercapa, dega rumus : P Y cos (22) 1 Q Y s (23) 1 Sela tu daya reaktf pada bus P (pembagkt) uga dhtug setelah koverges tercapa. Dega rumus : Q Y s (24) 1 Jural asoal Tekk Elektro 161

5 ol: 4, o. 2, September 2015 ISS: Alra daya atar bus dhtug dega rumus : S = ( Y + Y c ) atau (25) P JQ = ( )Y + Yc Rug-rug daya atar bus dhtug dega megguaka rumus : S losses S S (26) 2.2 Kompesas Kapastor Shut Kapastor shut bergua sebaga sumber daya reaktf tambaha utuk megkompesas daya duktf akbat pembebaa dega melakuka kompesas daya reaktf, yag bertuua utuk trasportas daya reaktf pada arga teaga lstrk da meaga agar profl tegaga selalu berada pada batas-batas yag dka [7]. Pemasaga kapastor shut dharapka aka dapat meuruka rug-rug yag berart peghemata eerg lstrk, pegkata kualtas tegaga da kualtas daya (power qualty), serta peurua arus lstrk yag megalr pada beba sehgga dapat meambah beba tapa perlu meambah atau membagu salura yag baru. Kapastor shut mesupla daya reaktf atau arus utuk meetralka kompoe keluara atar fasa dar arus yag dperluka oleh beba duktf. 2.3 Trasformator Tap (Tap Chager) Perbaka tegaga dapat dlakuka dega megguaka metode pegatura tegaga berupa pegguaa tap traformator. Dega megguaka tap trasformator kta dapat megatur raso llta prmer da sekuder trasformator. Dega demka kta dapat megatur tegaga keluara trasformator. Hal dapat dlhat pada persamaa berkut : p = p = a (27) s s Keteraga: p = Tegaga d ss prmer s = Tegaga d ss sekuder p = Jumlah llta prmer s = Jumlah llta sekuder a = Raso llta Tap trasformator dapat dguaka d gardu duk maupu pada gardu dstrbus tergatug dar perbaka tegaga yag d gka. Proses perubaha tap trasformator ada dua es, yatu perubaha tap postf da egatf. Basaya la perubaha tap trasformator megguaka ukura perse (%), berksara dla 5%. Perubaha tap postf dega meambah umlah llta d ss sekuder, sedagka tap egatf sebalkya aka megurag umlah llta d ss sekuder. Tap trasformator basaya telah memlk ukura tap sedr tergatug dar pabrk yag memproduksya. Sehgga pegatura tegaga dega megguaka tap trasformator sfatya terbatas da tergatug dar es tap trasformator yag dguaka. Semak bayak level perubaha tap yag dmlk oleh suatu trasformator semak bak pula proses pegatura tegaga yag dapat dlakuka. 3. METODOLOGI PEELITIA Kasus yag daalsa pada peelta adalah sstem kelstrka Sumbar. Data yag dguaka pada saat beba pucak (steady state) bula ovember 2014 pada malam har pukul Wb. Pegolaha data dlakuka dega memafaatka software PowerWorld dega smulas Load Flow. Ada beberapa tahap yag dlalu dalam pegolaha data yatu: 1. Dega peambaha kapastor bak. Dmaa pada tahapa kta aka megguaka kapastor bak, melakuka perubaha la serta peempata kapastor bak yag dguaka dega tepat sampa kta medapatka la tegaga yag dgka. Kapastor bak dtempatka pada bus-bus yag memlk selsh tegaga yag lebh dar 5 %. Kapastor bak dapat dtempatka pada ss prmer da ss sekuder pada sstem. Dega megguaka PowerWorld smulas kta dapat melhat peempata, la kapastor serta perubaha tegaga yag terad. 2. Dega pegatura raso tap traformator. Pada metode dlakuka pegguaa tap trasformator, dmaa pada metode dlakuka dega pegubaha raso llta prmer da sekuder traformator. Dega demka kta dapat megatur tegaga keluara traformator. Perubaha 162 Jural asoal Tekk Elektro

6 ol: 4, o. 2, September 2015 ISS: dlakuka dega megguaka PowerWorld smulas. 3. Dega peambaha kapastor bak da pegatura raso tap trasformator Dega metode, kta megguaka kapastor bak da pegatura raso tap trasformator secara bersamaa. 4. HASIL DA PEMBAHASA Pada tabel 1 merupaka kods sstem kelstrka Sumbar yag melput kods tegaga mmum da rug-rug daya (losses) sstem. Tabel 1. Kods sstem kelstrka Sumbar o Uraa 1 Sstem tapa kapastor bak da Tap Trasformator 2 Dega peambaha 3 kapastor pada bus Teluk Kuata, bus Payakumbuh 20 da bus Teluk Kuata 20 3 Dega pegatura raso trasformator 4 Dega peambaha tap kapastor bak da pegatura raso tap trasformator m (k) Bus 18,79 Teluk Kuata ,23 Smpag Empat 140,88 Teluk Kuata 146,26 Teluk Kuata Losses (MW) 14,4 14,1 14,4 13,9 Dar tabel datas dapat dlhat bahwa kods awal sstem tapa kapastor bak da tap trasformator, tegaga mmal yag terad terdapat pada bus Teluk Kuata 20 yag megalam atuh tegaga sebesar 6,06 % sedagka rug-rug daya yag terad sebesar 14,4 MW. Setelah dlakuka perbaka tegaga dega meambahka 3 kapastor yag dtempatka pada bus Teluk Kuata, bus Payakumbuh da bus Teluk Kuata 20. Tegaga pada sstem megalam perbaka tegaga yag cukup sgfka, sedagka tegaga mmal yag terad terdapat pada bus Smpag Empat da rug-rug daya yag terad sebesar 14,1 MW. I berart sstem megalam peurua rug-rug daya sebesar 0,3 MW. Perbaka tegaga dega metode pegatura raso tap trasformator. Dmaa pada metode, tegaga mmal pada sstem terad pada bus Teluk Kuata dega rug-rug daya sstem sebesar 14,4 MW. Dega metode sstem tdak megalam perubaha yag begtu besar, dsebabka karea pegatura tegaga dega megguaka tap trasformator sfatya terbatas tergatug dar es tap trasformator yag dguaka. la perubaha raso tap trasformator megguaka ukura perse (%) berksara 5 %. Utuk perbaka tegaga dega peambaha kapastor bak da pegatura raso tap trasformator, tegaga mmal sstem terad pada bus Teluk Kuata sedagka rugrug daya sstem yag terad sebesar 13,9 MW. Sstem yag pada awalya terdapat bus-bus yag megalam drop tegaga melebh 5 %, setelah dlakuka perbaka tegaga dega megguaka kapastor bak da pegatura raso tap trasformator sstem megalam perbaka tegaga sehgga tegaga sstem lebh stabl. Tdak ada lag drop tegaga yag melebh dar 5 %. Sedagka rug-rug daya yag terad megalam peurua sebesar 0,5 MW. 5. KESIMPULA Berdasarka hasl aalsa, maka dapat dsmpulka hal-hal sebaga berkut : 1. Perbaka tegaga dega peambaha kapastor bak berdampak postf terhadap keaka tegaga pada sstem, da peurua rug-rug daya sstem. 2. Metode pegatura raso tap trasformator memberka dampak yag relatf kecl terhadap perbaka tegaga sstem, kecual pada ss sekuder trasformator bus yag datur. 3. Dega pegguaa kapastor bak da pegatura raso tap trasformator secara bersamaa memberka dampak yag sgfka terhadap keaka tegaga pada sstem da rug-rug daya pada sstem megalam peurua yag lebh besar darpada haya megguaka kapastor bak atau pegatura raso tap trasformator. Jural asoal Tekk Elektro 163

7 ol: 4, o. 2, September 2015 ISS: DAFTAR PUSTAKA [1] Desrza, Ferd Peramala Pemakaa Beba Trasformator Daya Dega Metode Autoregresve Itegrated Movg Avarege (ARIMA) D Gardu Iduk Pauh Lmo. Padag: Elektro Uad [2] Emmy Hosea, Yusak Taoto Perbadga Aalsa Alra Daya dega Megguaka Metode Algortma Geetka da Metode ewto-raphso. Yogyakarta: Elektro Uverstas Krste Petra [3] Dr, Adraus. Memmalka Rug-Rug Pada Sstem Dstrbus Tegaga Meegah Dega Pemasaga Kapastor. Taugpura: Elektro Uverstas Taugpura [4] Syarfl Awar, Had Suyoo da Harry Soekoto D Optmsas Peempata SC utuk Memperbak Profl Tegaga dega Megguaka Algortma Geetka, Malag: Elektro Uverstas Brawaya [5] Dw Cahyato, Restu Stud Perbaka Kualas Tegaga Da Rug- Rug Daya Pada Peyulag Pupur Da Bedak Megguaka Bak Kapastor, Trafo Pegubah Tap Da Peggata Kabel Peyulag. Jakarta: Elektro UI [6] Saadat, Had Power System Aalyss. Mchga : Mc Graw-Hll Ic. [7] Zuhal Dasar Tekk Teaga Lstrk da Elektroka Daya. Jakarta : Grameda. Bodata Peuls Akbar Abad, dlahrka d Padag pada tahu Meyelesaka peddka saraa d urusa Tekk Elektro Isttut Tekolog Padag pada tahu Sekarag aktf sebaga teks d urusa Tekk Elektro Fakultas tekk Uad. Saat tegah meempuh peddka eag Magster Tekk Elektro Fakultas Tekk Uverstas Adalas Padag. 164 Jural asoal Tekk Elektro