BAB I PENDAHULUAN. apabila terjadi gangguan di salah satu subsistem, maka daya bisa dipasok dari

Transkripsi

1 1 1.1 Latar Belakang BAB I PENDAHULUAN Permintaan energi listrik di Indonesia menunjukkan peningkatan yang cukup pesat dan berbanding lurus dengan pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk. Dalam rangka memenuhi permintaan energi listrik tersebut maka diperlukan perencanaan dalam pembangunan jaringan listrik dan interkoneksi jaringan di berbagai daerah. Interkoneksi sistem tenaga listrik ini bertujuan untuk menghubungkan dua atau lebih subsistem untuk meningkatkan kehandalan dan mengoptimalkan kapasitas pembangkitan dan biaya bahan bakar. Dalam menjaga kehandalan suatu sistem, apabila terjadi gangguan di salah satu subsistem, maka daya bisa dipasok dari subsistem lain yang sama-sama terhubung ke satu sistem terinterkoneksi. Dalam kondisi normal, arah aliran daya antar subsistem dapat berubah-ubah yang dipengaruhi diantaranya oleh keekonomian sistem dan cadangan subsistem. Salah satu program yang akan dilaksanakan PT PLN adalah rencana pembangunan saluran transmisi 500 kv yang merupakan perencanaan program jangka panjang yang menghubungkan Gardu Induk Paiton dan Gardu Induk baru Antosari di Bali dengan saluran 500 kv. Rencana pembangunan program ini tentunya membutuhkan informasi data perkiraan dan analisis operasi sistem apabila program pembangunan telah tercapai. Saat ini, beban Sistem Jawa-Bali 61,80% ada di DKI Jakarta, Jawa Barat, dan Banten, sementara pembangkit 46,16% ada di Jawa Tengah dan Jawa Timur. Kondisi ini menyebabkan aliran daya rata-rata pada MW mengalir dari timur Jawa

2 2 ke arah barat Jawa. Kondisi ini akan terus berlangsung sampai terjadi keseimbangan antara pembangkit dan beban sistem di masing-masing wilayah. Sementara untuk peningkatan beban di Pulau Bali tiap tahunnya mengalami pertumbuhan yang signifikan, yaitu sekitar 9,6 % per tahun. Pada tahun 2016 beban puncak di Bali mencapai 877 MW, dan pada tahun 2019 diperkirakan akan mencapai sekitar MW. Pertumbuhan beban ini tentunya dikarenakan peningkatan permintaan golongan residensial, industri, dan bisnis yang terus berkembang tiap tahunnya. Pasokan energi listrik haruslah seimbang dengan pertumbuhan beban, sehingga muncul solusi yaitu melakukan transfer daya melalui kabel 500 kv atau disebut Java-Bali Crossing yang menghubungkan kabel transmisi 500 kv dari Paiton hingga Bali (Antosari). Kebutuhan tenaga listrik di Provinsi Bali saat ini dipasok oleh sistem kelistrikan di Pulau Jawa melalui jaringan transmisi kabel laut dengan jalur transmisi 150 kv dan dipasok juga oleh pembangkit yang ada di Provinsi Bali sendiri, diantaranya yaitu PLTD Pesanggaran, PLTG Gilimanuk, PLTG Pemaron, PLTU Celukan Bawang. Dari realisasi tahun 2014 sampai dengan Oktober 2015 beban Subsistem Bali mengalami pertumbuhan beban sebesar 5,1%. Beroperasinya PLTMG Bali dan PLTU Celukan Bawang dapat meningkatkan keandalan pada Subsistem Bali untuk periode tahun selanjutnya sampai tahun Operasi PLTU Celukan Bawang dapat menekan operasi pembangkit BBM, namun apabila pembangkit ini ada gangguan atau tidak dapat operasi sesuai rencana yang berpotensi mengakibatkan defisit daya di Subsistem Bali.

3 3 Kebutuhan listrik di Bali rata-rata sekitar 800 MW saat ini dan diperkirakan akan tumbuh menjadi sekitar MW pada tahun 2025 menurut perkiraan beban PLN. Perkiraan saat ini kapasitas pasokan di Bali hanya 962 MW selain itu, kapasitas jaringan transmisi terbatas karena kurangnya investasi di tahun sebelumnya. Nilai cadangan marginal rendah ditambah dengan terlambatnya pengembangan transmisi listrik mengindikasikan bahwa sistem tenaga listrik di Bali sangat rentan dengan pemadaman listrik dan membutuhkan rata-rata 2-3 jam untuk proses pengembalian semula. Sesuai dengan data yang ada, diperkirakan kapasitas pembangkit di Pulau Bali tidak cukup untuk memenuhi permintaan di masa mendatang. Pembangunan pembangkit listrik baru di Bali juga dibatasi, dikarenakan adanya peraturan pemerintah provinsi yang telah mengklasifikasikan Bali sebagai kawasan lindung lingkungan. Sistem Jawa di sisi lain mengalami kelebihan kapasitas pembangkit, konsumsi listrik di Bali adalah sekitar 2,5% dari total konsumsi di Jawa dan perencanaan transmisi listrik dari Jawa Timur ke Bali pada tingkat 500 kv telah diidentifikasi sebagai alternatif yang paling memungkinkan dan ekonomis sesuai dengan rencana PLN melalui studi sistem untuk mengatasi kekurangan pasokan listrik di Bali. Proyek ini akan memberikan kontribusi pada keamanan energi jangka panjang di Bali dan memastikan penyediaan pasokan daya yang memadai dan handal yang sangat penting bagi kegiatan pembangunan ekonomi. Perencanaan pembangkitan listrik tertuang pada Rancangan Usaha Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) PT. PLN (Persero) Tahun dengan perencanaan jangka panjang pembangunan Java-Bali Crossing tercapai pada tahun Penelitian ini akan memodelkan dan menganalisis perencanaan Saluran

4 4 Transmisi HVAC Paiton-Bali sesuai dengan perencanaan pembebanan di Bali pada tahun 2019 dan studi mengenai contingency analysis Subsistem Bali terhadap beberapa skenario yang diberikan menggunakan paket perangkat lunak DIgSILENT Powerfactory. Analisis kontingensi ini menjadi topik komputasi penting dalam analisis keamanan steady state sistem tenaga listrik. Grainger dan Stevenson (1994), menyatakan bahwa analisis kontingensi merupakan suatu analisis yang digunakan untuk memprediksi aliran daya dan kondisikondisi tegangan bus, serta arus pada saluran, saat terjadimya kejadian-kejadian antara lain: outage saluran transmisi, outage transformator, outage unit pembangkit, outage beban, outage kapasitor/reactor shunt, pemutus tenaga yang terbuka atau tertutup dan sebagainya. Outage merupakan suatu gangguan yang disebabkan oleh pemutusan operasi atau pelayanan suplai tenaga listrik khususnya pada sistem interkoneksi tenaga listrik. Analisis kontingensi akan melihat batasan-batasan seperti tegangan bus dan pembebanan saluran. Selanjutnya akan disusun rekomendasi-rekomendasi dan solusi agar operasi sistem tetap berjalan baik saat terjadinya outage saluran atau generator dari sistem dan diharapkan perubahan daya dan tegangan yang terjadi pada saluran dan bus dapat diketahui secara cepat dan tepat. Hasil akhir dari analisis ini berupa indeks kontingensi yang menunjukkan urutan saluran transmisi yang paling berbahaya terhadap keamanan operasi sistem tenaga listrik apabila terjadi gangguan pada lokasi saluran tersebut.

5 5 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah yang diangkat dalam penelitian ini adalah: 1. Apakah penggunaan saluran submarine 150 kv dalam operasi sistem dengan laju pertumbuhan beban Subsistem Bali sampai dengan tahun 2019 memenuhi batasan tegangan dan pembebanan saluran yang ditetapkan? 2. Bagaimana pengaruh implementasi Java-Bali Crossing 500 kv terhadap tegangan, pembebanan saluran transmisi, losses dan transfer daya pada Subsistem Bali 150 kv? 3. Bagaimana mendapatkan indeks kontingensi pada saluran 150 kv Subsistem Bali yang kemudian dapat ditetapkan urutan indeks kontingensi pada saluran dan bus dari nilai terendah ke tertinggi, yaitu saluran dan bus yang berbahaya atau kritis menunjukan indeks tertinggi sedangkan indeks rendah menunjukan saluran dan bus aman walau dalam kondisi saluran terganggu? 4. Bagaimana pengaruh kontingensi pada saluran transmisi 150 kv terhadap perubahan tegangan dan pembebanan saluran pada Subsistem Bali pada kondisi normal dan setelah terjadi kontingensi berdasarkan urutan indeks kontingensi? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Sistem transmisi yang menjadi obyek penelitian merupakan Subsistem Transmisi Bali 150 kv. 2. Kondisi pembebanan dan pembangkitan yang digunakan adalah kondisi beban malam hari pada Mei 2016, dengan skenario total pembebanan

6 6 655,53 MW pada tahun 2016 (kondisi eksisting) dan perkiraan pertumbuhan Bali 2019 sampai dengan MW. 3. Operasi aliran daya Subsistem Bali dengan jalur submarine 150 kv pada kondisi eksisting tahun 2016, yaitu 4 buah sirkit 150 kv dari Paiton ke Gilimanuk 150 kv. 4. Operasi aliran daya Subsistem Bali dengan Saluran Transmisi Java-Bali Crossing kondisi perencanaan tahun 2019, yaitu 2 buah sirkit 500 kv dari Paiton ke GITET Antosari Baru 500 kv. 5. Penelitian menggunakan asumsi sistem dalam kondisi tunak (steady state) sebelum dan sesudah kontingensi dengan asumsi sistem 3 fase seimbang. 6. Studi kontingensi yang dilakukan pada penelitian ini menitikberatkan pada gangguan saluran transmisi. Pembahasan tidak mencakup aspek-aspek gejala tegangan tinggi dan stabilitas sistem dan pembahasan tidak meliputi sebab-sebab terjadinya gangguan pada saluran. 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Memodelkan dan menganalisis dampak dari penggunaan saluran submarine 150 kv dalam perencanaan operasi dengan laju pertumbuhan beban pada Subsistem Bali pada tahun 2019 dan studi aliran daya Subsistem Bali menggunakan paket perangkat lunak DIgSILENT Powerfactory. 2. Memberikan skenario perencanaan implementasi Java-Bali Crossing 500 kv dan pembangkitan yang sesuai dengan standar dan mencapai titik

7 7 optimal dengan mempertimbangkan dampak pada tegangan, pembebanan saluran transmisi, losses dan transfer daya pada hasil simulasi Subsistem Bali 150 kv. 3. Mengetahui dan menunjukkan pengaruh kontingensi saluran transmisi terhadap tegangan bus dan kapasitas saluran pada Subsistem Bali pada kondisi normal dan setelah terjadi kontingensi dan memperoleh indeks performa kontingensi saluran transmisi. 1.5 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Studi literatur mengenai operasi aliran daya dan perencanaan Saluran Transmisi HVAC 500 kv Java-Bali Crossing dari jurnal dan buku dengan tema terkait, 2. Mengumpulkan data-data Sistem Jawa-Bali dan transfer daya pada perencanaan operasi Regional 4 dan Regional Bali untuk perhitungan pada Subsistem Bali, 3. Mengumpulkan data pembangkitan Sistem Bali berdasarkan kondisi di lapangan dan data Rancangan Usaha Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) PLN Tahun , 4. Melakukan evaluasi terkait perencanaan sistem pembangkit listrik menggunakan perangkat lunak DIg-SILENT terhadap data kondisi di lapangan dan data Rancangan Usaha Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) PLN Tahun

8 8 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan laporan tugas akhir terdiri atas lima bab sebagai berikut. BAB I: Pendahuluan yang berisi pembahasan mengenai latar belakang permasalahan, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan penelitian. BAB II: Dasar teori yang berisi perbandingan penelitian-penelitian sebelumnya dan dasar teori yang menunjang pembahasan penelitian ini. BAB III: Metode penelitian yang membahas alat penelitian, sumber data, diagram alir penelitian, variabel pengamatan, dan parameter batasan sistem. BAB IV: Hasil dan pembahasan yang berisi hasil simulasi dan pembahasan untuk menunjukkan performa sistem pada kondisi normal dan setelah kontingensi sistem serta klasifikasi Proyek Java-Bali Crossing, Subsistem Bali dan permasalahannya. BAB V: Kesimpulan dan saran yang berisi kesimpulan yang dapat ditarik dari seluruh hasil pembahasan dan saran untuk pengembangan dan perbaikan penelitian di waktu yang akan datang.