PERBAIKAN TEGANGAN BUS AKIBAT GANGGUAN KONTINGENSI DENGAN MENGGUNAKAN INJEKSI SUMBER DAYA REAKTIF. Yasin Mohamad, ST.

Transkripsi

1 PERBAIKAN TEGANGAN BUS AKIBAT GANGGUAN KONTINGENSI DENGAN MENGGUNAKAN INJEKSI SUMBER DAYA REAKTIF Yasin Mohamad, ST., MT 1 INTISARI Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui erubahan-erubahan tegangan bus setelah dilakukan erbaikan rofil tegangan akibat gangguan kontigensi dengan melakukan injeksi sumber daya reaktif. Metode analisis kontingensi ini dilakukan dengan metode aliran daya Newton Rashon Y bus. Sedangkan untuk erbaikan rofil tegangan dilakukan dengan cara menginjeksi sumber daya reaktif berua kaasitor yang diasang ada bus-bus yang tegangannya lemah. Hasil erbaikan menunjukan terjadi erubahan tegangan hamir ada semua bus setelah dilakukan emasangan kaasitor. Untuk gangguan yang terjadi ada saluran tambaklorok-bawen diasang ada bus 31, bus 33, bus 52. Untuk gangguan yang terjadi ada saluran tambaklorok-ungaran diasang ada bus 31. Sedangkan untuk gangguan ada saluran krak-rdrut diasang ada bus 12, bus 14, bus 16, bus 31 dan ada bus 33. Dengan kaasitas kaasitor yang digunakan 2 x 25 MVA. Kata-Kata Kunci : Kontingensi, bus, kaasitor ABSTRACT this study aims to determine the voltage changes after the imrovement of bus voltage rofil due to contingency interference with the conduct reactive ower injection source. The method of contingency analysis was conducted by Newton- Rashon Y bus ower flow method. As for voltage rofile Imrovement is done by injecting reactive ower sources in the form of caasitors installed on the buses that the voltage is weak. Results showed imrovements voltage changes almost on all the buses after the installation of caasitors. The contingency that occur in Tambaklorok-Bawen channel installed on the bus 31, bus 33,and bus 52. The contingency that occur in Tambaklorok-Ungaran channel installed in the bus 31. And the contingency that occur Krak- Rdrut channel installed on bus 12, bus 14, bus 16, bus 31 and bus 33, with a caacity of caasitors used 2 x 25 MVA. Key words: Contingency, buses, caacitors 1 Yasin Mohamad, ST., MT, Dosen jurusan Elektro Universitas Negeri Gorontalo

2 PENGANTAR Persoalan stabilitas tegangan meruakan ersoalan yang sangat enting dalam hal erencanaan dan oerasi dalam sistem tenaga listrik. Ketidakstabilan tegangan akan menyebabkan ketidakmamuan sistem untuk menyulai daya yang dibutuhkan oleh beban (Maram, 2003). Stabilitas tegangan meruakan suatu ersoalan yang sangat enting dalam sistem tenaga listrik yang memunyai saluran transmisi anjang dengan kaasitas embebanan yang besar, sehingga hal ini daat menyebabkan ketidakstabilan tegangan ada sistem tenaga listrik tersebut dan ada akhirnya daat menyebabkan terjadinya jatuh tegangan (Taylor, 1994). Jatuh tegangan ada sistem tenaga listrik meruakan rangkaian kejadian lanjutan dari ketidakstabilan tegangan disaat tegangan menurun secara ceat dan tak terkendali. Fenomena jatuh tegangan daat diakibatkan antara lain oleh sumber daya reaktif yang tidak sesuai, kenaikan tingkat beban yang tidak terduga akibat kondisi yang tidak biasanya ada sistem daya, atau oleh karena engaruh gangguan ada sistem tenaga listrik seerti gangguan kontingensi yaitu terutusnya salah satu saluran transmisi, transformator, atau generator. Terjadinya erubahan ada saluran transmisi yang disebabkan oleh suatu gangguan misalnya gangguan kontingensi tersebut, maka akan daat menyebabkan erubahan nilai imedansi total saluran transmisi. Perubahan ini menyebabkan daya yang dikirimkan menjadi lebih besar dibanding dengan kemamuan saluran transmisi tersebut, sehingga hal ini menyebabkan ketidakstabilan tegangan. Antisiasi terhada gangguan tersebut daat dilakukan dengan menggunakan analisis kontingensi (contingency analysis). Menurut Beng dan Tjing (1984), bahwa analisis kontingensi meruakan suatu analisis yang digunakan untuk memrediksi aliran daya dan kondisi-kondisi tegangan bus bila terjadi gangguan-gangguan yang antara lain : outage saluran transmisi, outage transformator, outage beban, outage unit embangkit,outage kaasitor/reaktor dan sebagainya. Stevenson dan Grainger (1998) mengatakan bahwa uaya untuk mengurangi kerusakan-kerusakan yang terjadi karena gangguan-gangguan tersebut daat dilakukan dengan menggunakan analisis kontingensi, karena analisis kontingensi

3 meruakan suatu analisis untuk mengetahui erubahan aliran daya dan erubahan tegangan tia bus saat terjadi eleasan saluran transmisi tersebut. TINJAUAN PUSTAKA Perkembangan ermintaan atau kebutuhan beban listrik yang semakin ceat menyebabkan erlunya erluasan sistem tenaga listrik dengan cara menghubungkan antara sistem yang satu dengan sistem yang lainnya melalui saluran enghubung (interkoneksi). Dengan adanya sisten tenaga listrik yang terhubung tersebut secara interkoneksi maka akan meningkatkan komleksitas dalam oerasi sistem teanga. Kondisi oerasi sistem tenaga listrik daat dibagi dalam tiga bagian (Dhar, 1982) yaitu : (1) kondisi normal; (2) Kondisi Gangguan; (3) Kondisi erbaikan (Recovery). Kondisi normal meruakan suatu kondisi yang kebutuhan seluruh beban ada sistem tersebut daat dilayani dengan memenuhi seluruh kekangan-kekangan oerasi itu sendiri. Gangguan yang terjadi misalnya leasnya unit embangkit, hubung singkat dengan terbukanya saluran transmisi, kenaikan beban diluar erkiraan dan sebagainya dan menyebabkan dua bentuk kondisi gangguan. Dalam kondisi gangguan ertama, sistem tenaga listrik dalam keadaan stabil, tetai beroerasi dengan elanggaran terhada beberaa batasan oerasi. Namun demikian ada kondisi ini kebutuhan beban konsumen daat dilayani, tetai timbul kondisi tegangan dan frekuensi yang tidak normal sehingga terjadi elanggaran batasan-batasan embebanan dari beberaa saluran dan eralatan. Kondisi ini daat ditoleransi dalam eriode waktu tertentu. Sementara untuk kondisi gangguan kedua, sistem tenaga listrik menjadi tidak stabil, sehingga beban-beban tidak daat disulay seenuhnya. Hal ini menyebabkan elanggaran terhada batasan embebanan dan batasan oerasi. Bila tindakan erbaikan (Recovery) tidak segera dilakukan, maka sistem akan mengalami emadaman secara total (Blackout). Aliran Daya Pada evaluasi kontingensi, erhitungan aliran daya dan tegangan ada sistem tenaga listrik meruakan bagian yang sangat enting dan jaringan direresentasikan dalam rangkaian satu fasa. Setia bus dikategorikan dalam emat kondisi yaitu tegangan (V), daya aktif (P), daya reaktif (Q) dan sudut fasa (δ). Dalam erhitungan

4 aliran daya dikenal nama bus referensi (swing bus), bus beban (load bus) dan bus embangkit (generator bus). Salah satu metode aliran daya yang banyak digunakan adalah metode Newton- Rahson, karena iterasinya lebih singkat dan roses komutasinya lebih ceat. Selanjutnya dalam metode tersebut, ersamaan daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) ada bus daat dirumuskan sebagai berikut : P jq E. I.. (1) * Jika ersamaan arus I bus = [Y bus ].E bus maka ersamaan di atas daat menjadi : I n Y 1. E1 Y2. E2 Y3. E3... YqEq (2) q 1 Dengan mensubtitusikan ersamaan (4) ke dalam ersamaan (5) maka didaat ersamaan ada bus sebagai berikut : P jq n E *. Y E (3) q 1 q q Secara umum tujuan dari analisis aliran daya adalah dimaksudkan untuk mendaatkan (Saadat, 1999) : 1. Besar dan sudut tegangan masing-masing bus sehingga bisa diketahui tingkat emenuhan batas-batas oerasi yang dierbolehkan. 2. Besar arus dan daya yang dialirkan lewat jaringan, sehingga bisa diidentifikasi tingkat embebanannya. 3. Kondisi awal bagi studi-studi selanjutnya, seerti studi kontingensi yang sedang dibahas dalam enelitian ini. Analisis Kontingensi Analisis kontingensi dilakukan dengan mensimulasi gangguan kontingensi tunggal saluran transmisi ada erhitungan aliran daya Newton- Rashon. Dalam erhitungan analisis kontingensi ini dilakukan emutusan bus ada sistem yang mengalami gangguan kontingensi tunggal, sehingga dalam roses erhitungan aliran daya tidak menyertakan satu saluran yang mengalami gangguan tersebut. Hasil erhitungan analisis kontingensi ini digunakan untuk menentukkan besaran besaran tegangan bus, sudut fase tegangan, dan aliran daya setelah terjadi gangguan tersebut, sedangkan formulasi erhitungannya sama dengan erhitungan aliran daya Newton- Rashon Y bus.

5 Kaasitor Sebagai Sumber Daya Reaktif Penematan kaasitor sebagai sumber daya reaktif yang di tematkan ada bus yang mengalami ganggunan akan daat mengakibatkan erubahan ada tegangan bus tersebut, sehingga enematan secara teat dan emasangan kaasitor dengan jenis dan ukuran kaasitas yang akurat daat mengurangi rugi-rugi saluran (chiang, 1995). Disaming itu injeksi sumber daya reaktif dalam hal ini kaasitor yang diasang secara aralel daat juga berfungsi sebagai engatur tegangan bus. Ada beberaa maacam emasangan kaasitor adalah sebagai berikut : a. Kaasitor Seri yaitu kaasitor sebagai injeksi sumber daya reaktif diasang seri dengan jaringan. b. Kaasitor Shunt yaitu kaasitor sebagai injeksi sumber daya reaktif yang dihubungkan secara aralel dengan jaringan. Kaasitor shunt ini terdiri dari unitunit standar antara 15 samai 1800 kvar. Ada dua cara dalam emakaian kaasitor shunt yaitu : - Kaasitor teta - Kaasitor dengan saklar Kaasitor teta adalah injeksi sumber daya reaktif dengan kaasitor yang selalu terasang di jaringan. Besar kaasitas dari kaasitor ini sudah teta dan biasanya digunakan ada jaringan distribusi rimer yang memunyai beban relatif konstan. Kenaikan tegangan akibat emasangan kaasitor teta ada jaringan relatif kecil. Kaasitor dengan saklar adalah injeksi sumber daya reaktif yang daat dihubungkan dan dileaskan dari jaringan sesuai dengan keadaan beban, ini digunakan ada daerah yang memunyai erubahan beban relatif besar. Keuntungan dari enggunaan kaasitor sebagai injeksi sumber daya reaktif dibandingkan dengan sumber daya reaktif yang lainnya adalah sebagai berikut : - Harganya relatif lebih murah - Ringan dan raktis emasangannya - Tidak memunyai bagian yang bergerak dan emeliharaannya mudah Sementara itu juga memiliki beberaa kerugian antara lain - Kaasitor memunyai rating tertentu sehingga kadang-kadang sulit untuk memenuhi ukuran yang teat

6 - Jika kaasitor rusak tidak daat dierbaiki karena memerlukan sistem engamanan yang memadai. CARA PENELITIAN Penelitian ini ada dasarnya meruakan kajian terhada existing system yang dilakukan untuk mengetahui erubahan tegangan tia bus akibat terjadinya gangguan kontingensi tunggal yang berua terutusnya salah satu saluran, dan kemudian melakukan erbaikan tegangan dengan injeksi sumber daya reaktif. Sehubungan dengan belum adanya sistem transmisi 150 kv di daerah Gorontalo, maka data dari sistem tenaga listrik yang diteliti adalah ada sistem transmisi 150 kv yang berada di Jawa yaitu Sistem Interkoneksi Area III Jawa Tengah dan DIY yang meruakan sistem interkoneksi Jawa-Bali. Metode yang digunakan dalam enelitian ini dengan model simulasi aliran daya. Penelitian ini dilakukan dengan cara Simulasi dengan menggunakan rogram alikasi EDSA Technical 2000 (Electrical Distribution and Transmission System Analysis). Adaun tahaan enelitian adalah dengan membagi beberaa kasus yaitu sistem dalam kondisi sebelum gangguan, sistem dalam kondisi gangguan dan sistem dalam kondisi setelah dilakukan erbaikan sebagai berikut : 1. Membuat gambar Sistem Tenaga Listrik Jawa Tengah-DIY ada lembar kerja rogram alikasi alikasi EDSA (Electrical Distribution and Transmission System Analysis). 2. Meng-inut semua data yang dierlukan dalam simulasi yaitu data-data arameter saluran dan beban. 3. Adaun base yang digunakan dalam simulasi ini adalah 100 MVA dan base tegangan adalah 150 kv. 4. Menentukan jenis kasus yang akan dilakukan simulasi yaitu ada saat sistem sebelum gangguan (kondisi normal), kemudian ada saat sistem mengalami gangguan berua kontingensi dan ada saat recovery atau erbaikan kembali. 5. Memilih jenis gangguan berua gangguan kontingensi. 6. Pemilihan jenis gangguan ini berdasarkan saluran yang mentrasfer daya terbesar.

7 7. Kemudian melakukan erbaikan kembali tegangan (recovery), aabila ada tegangan-tegangan bus yang keluar dari batas yang telah ditetakan setelah terjadi gangguan berua kontingensi. 8. Pengaturan kembali tersebut dilakukan dengan cara menginjeksi sumber daya reaktif (Mvar) ada bus-bus yang mengalami gangguan kontingensi. 9. Membandingkan rofil tegangan sebelum dan setelah terjadi gangguan. 10. Membandingkan rofil tegangan sebelum dan setelah dilakukan erbaikan. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Berdasarkan hasil simulasi, erbaikan tegangan setelah terjadi gangguan berua gangguan kontingensi yang terjadi ada saluran Tambaklorok-Bawen seerti dierlihatkan ada grafik 1. Perbaikan tegangan dilakukan dengan menginjeksi sumber daya reaktif yaitu dengan menggunakan kaasitor yang diasang ada bus 31, bus 33 dan bus 52, dengan 2 x 25 MVA. Grafik 1. Perbaikan tegangan sesudah gangguan ada Saluran Tambaklorok-Bawen Sedangkan erbaikan tegangan setelah terjadi gangguan yang terjadi ada saluran Tambaklorok-Ungaran seerti dierlihatkan ada grafik 2. Perbaikan tegangan dilakukan dengan menginjeksi sumber daya reaktif yaitu dengan menggunakan kaasitor yang diasang ada bus 31 dengan 2 x 25 MVA.

8 Grafik 2. Perbaikan tegangan sesudah gangguan ada Saluran Tambaklorok-Ungaran Sedangkan erbaikan tegangan setelah terjadi gangguan yang terjadi ada saluran Krak-Rdrut seerti dierlihatkan ada grafik 3. Perbaikan tegangan dilakukan dengan menginjeksi sumber daya reaktif yaitu dengan menggunakan kaasitor yang diasang ada bus 12, bus 14, bus 16, bus 31 dan bus 33 dengan 2 x 25 MVA. Grafik 3. Perbaikan tegangan sesudah gangguan ada Saluran Krak-Rdrut

9 KESIMPULAN 1. Gangguan berua kontingensi yang terjadi ada saluran Tambaklorok- Ungaran, Tambaklorok-Bawen dan saluran Krak-Rdrut mengakibatkan erubahan tegangan masing-masing bus. Perubahan tegangan tersebut menyebabkan besaran tegangan ada beberaa bus melewati batas tegangan yang ditetakan. Sehingga erlu uaya untuk memerbaiki tegangan bus dengan cara injeksi sumber daya reaktif ada bus tersebut dengan menggunakan kaasitor 2. Pemasangan kaasitor ditematkan ada bus yang kondisi tegangannya melewati batas yang ditetakan, yaitu untuk gangguan tambaklorok-bawen diasang ada bus 31, bus 33, bus 52. Dan untuk gangguan tambaklorokungaran diasang ada bus 31 sedangkan untuk gangguan krak-rdrut diasang ada bus 12, bus 14, bus 16, bus 31 dan bus 33, dengan masingmasing 2 x 25 MVA. 3. Hasil erhitungan kontingensi ini daat digunakan sebagai uaya antisiasi ada erencanaan oerasi (oeration lanning) dikemudian hari, sehingga daat meningkatkan keamanan sistem (security) dan juga keandalan sistem (reliability) sistem tenaga listrik. DAFTAR PUSTAKA Anderson, Goran, 2004, Modelling and Analysis of Electric Power System Dhar, R.N, 1982, Comuter Aided Power System Oeration and Analysis, McGraw- Hill, New Delhi Guta, B.R, 1998, Power System Analysis and Design, Third Edition, Publishing. Wheeler Grainger, J.J, William D. Stevenson,jr,1994, Power System Analysis, McGraw-Hill Gonen, Turan, 1988, Elecric Power Transmission System Engineering (Analysis and Design), John Wiley and Sons. Kundur, P, 1993, Power System Stability and Control, McGraw-Hill, Inc, New York. Saadat, Hadi, 1999, Power System Analysis, McGraw-Hill

10 Stagg, G.W and Ahmad H El-Abiad, 1968, Comuter Methods In Power System Analysis, McGraw-Hill. Taylor, W. Carson, 1994, Power System Voltage Stability, McGraw-Hill, New York.