BAB IV HASIL DAN ANALISA. IEEE 30 bus yang telah dimodifikasi. Sistem IEEE 30 bus ini terdiri 30 bus,

Transkripsi

1 BAB IV HASIL DAN ANALISA Pada penelitian ini metode RCF ( Reactive Contribution Factor ) dan LSF ( Loss Sensitivity Factor ) akan diujikan pada sebuah test sistem IEEE 30 yang telah dimodifikasi. Sistem IEEE 30 ini terdiri 30, 4 transformator, dan 6 buah generator pembangkit. Dari 30 yang ada dikategorikan menjadi 3 buah tipe yaitu 5 generator (PV ), 24 beban (PQ ) dan satu slack. Pada dasarnya Sistem IEEE 30 adalah sistem yang sudah stabil, karena itu dilakukan modifikasi dengan meningkatkan faktor pembebanan pada daya reaktif dan aktif pada beban sehingga diperoleh kondisi yang diinginkan untuk dilakukan uji metode. Daya reaktif pada beban masing-masing ditambahkan sebesar 1 MVar untuk daya reaktif dan daya aktifnya ditambah sebesar 2 MW Komputasi dan hasil perhitungan penempatan kapasitor Kapasitor merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk mereduksi losses yang terjadi maupun memperbaiki nilai profil tegangan dalam suatu sistem jaringan. Pada penelitian ini untuk mencari penempatan letak kapasitor yang ideal digunakan sebuah metode RCF (Reactive Contribution Factor). Reactive Contribution Factor atau yang lebih sering disebut sebagai metode RCF adalah sebuah metode baru untuk menentukan - yang sesuai dengan injeksi daya rektif. Bus- ini dipilih dengan 37

2 38 mempertimbangkan faktor kontrii terbesar dalam suatu sistem, sehingga diperoleh titik-titik yang tepat untuk memberikan injeksi daya reaktif kedalam sistem. Setelah dilakukan perhitungan aliran daya dengan menggunakan metode Newton-Raphson, maka didapatkan sebuah kondisi awal untuk profil tegangan sistem IEEE 30 yang diperlihatkan seperti gambar dibawah : Gambar 4.1. Kondisi awal profil tegangan sistem IEEE 30 Keterangan : Batas maksimal tegangan ideal Batas minumal tegangan ideal Kondisi awal tegangan

3 39 Tabel 4.1. Profil tegangan dalam sistem IEEE 30 No. Profil Tegangan (p.u) No. Profil Tegangan (p.u) No. Profil Tegangan (p.u) 1 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,9108 Tabel 4.2. Bus dengan tegangan < 0,95 No. Profil Tegangan (p.u) 19 0, , , , , ,9108

4 40 Dari tabel diatas kita dapat melihat bahwasannya terdapat 6 buah yang memiliki tegangan yang kurang dari batas ideal tegangan pada sistem ini. Untuk menentukan lokasi penempatan alat kompensasi daya reaktif (Kapasitor) maka selanjutnya dilakukan perhitungan RCF dengan menggunakan dengan nilai RCF tertinggi sebagai kandidat pemasangan kapasitor. Perhitungan RCF ini akan dilakukan dalam beberapa tahap agar nantinya didapatkan profil tegangan yang termasuk didalam voltage stability limit (Tegangan ideal) pada setiap nya. Gambar 4.2. Pencarian Reactive Contribution Factor tahap 1

5 41 Tabel 4.3. Hasil RCF tahap 1 No RCF No RCF No RCF No RCF , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,6137 Pada tahap pertama (Gambar 4.2) terlihat pada grafik RCF bahwasannya 30 memiliki faktor kontrii terbesar dengan nilai 0,9253 (Tabel 4.3) maka, 30 tersebut kemudian dipilih sebagai tempat pertama pemasangan kapasitor. Setelah kapasitor pertama terpasang, kemudian masuk ketahap kedua dimana kembali dilakukan perhitungan aliran daya namun dengan penambahan kapasitor pada 22 (penambahan injeksi sebesar 5 MVar).

6 42 Gambar 4.3. Pencarian Reactive Contribution Factor tahap 2 Dari grafik diatas kita dapat melihat bahwasannya setelah pemasangan kapasitor nilai RCF pada 30 sudah tidak setinggi saat awal sebelum dipasangkannya kapasitor, karena itu pada tahap kedua 26 yang memiliki nilai Reactif Contribution Factor Reactif Contribution Factor yang terendah dengan nilai 0,7372 (Tabel 4.4) dipilih sebagai kandidat kedua penempatan kapasitor untuk membuat profil tegangan masuk dalam rentang Voltage Stability limit. Dibawah ini merupakan tabel nilai dari hasil pencarian RCF setelah ditambahkannya kapasitor pada 30 pada sistem.

7 43 Tabel 4.4. Hasil RCF tahap 2 No RCF No RCF No RCF , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,5212 Tabel 4.5. Lokasi dan besaran kapasitor Tahapan No Bus Injeksi (MVar) Awal - - Tahap Tahap Dari tabel diatas (tabel 4.5) didapatkan bahwasannya dari setiap tahapan pencarian RCF pada sistem IEEE 30 ini diperoleh besaran injeksi ideal untuk memperbaiki profil tegangan dengan total kapasitas injeksi kapasitor yang diperlukan pada sistem ini adalah sebesar 10 MVar dengan masing masing 5 Mvar pada setiap.

8 Pengaruh penambahan kapasitor terhadap profil tegangan dan losses. Pada setiap penambahan injeksi kapasitor pada sistem, maka akan terjadi suatu peningkatan tegangan di area sekitar yang mengalami penambahan injeksi. Untuk tahap pertama setelah penambahan kapasitor sebesar 5 MVar diinjeksikan pada 30 maka terjadi perubahan profil tegangan hampir pada setiap. Gambar 4.4. Kondisi profil tegangan setelah penambahan kapasitor tahap 1 Keterangan : Batas maksimal tegangan ideal Batas minumal tegangan ideal Kondisi tegangan sebelum ditambahkannya kapasitor Kondisi tegangan setelah ditambahkannya kapasitor

9 45 Dari gambar 4.4 diatas kita dapat melihat bahwasannya masih terdapat 1 buah yang memiliki profil tegangan kurang dari batas ideal tegangan setelah ditambahkannya kapasitor pada sistem. Dibawah ini adalah tabel profil tegangan setelah ditambahkannya kapasitor pada 30. Tabel 4.6. Efek penempatan kapasitor pada 30 No. Bus Profil Tegangan (pu) Awal Tahap 1 1 1,0600 1, ,0230 1, ,9926 0, ,9784 0, ,9800 0, ,9749 0, ,9680 0, ,9800 0, ,9987 1, ,9737 0, ,0520 1, ,0086 1, ,0410 1, ,9837 0, ,9749 0, ,9833 0,9922

10 46 Tabel 4.6. Efek penempatan kapasitor pada 30 No. Bus Profil Tegangan (pu) Awal Tahap ,9699 0, ,9549 0, ,9492 0, ,9534 0, ,9582 0, ,9585 0, ,9540 0, ,9409 0, ,9422 0, ,9130 0, ,9572 0, ,9682 0, ,9248 0, ,9108 0,9503 Jika dilihat dari tabel 4.6 diatas maka kita simpulkan bahwasannya setelah menambahkan kapasitor pada 30 terjadi perbaikan profil tegangan hampir pada setiap. Pada 19 yang semula memiliki nilai profil tegangan yang dalam keadaan drop terjadi peningkatan nilai tegangan sebesar 0,0082 pu menjadi 0,9574 pu, kemudian pada 24 juga terjadi

11 47 peningkatan sebesar 0,0106 pu, kemudian pada 25 juga terjadi peningkatan sebesar 0,0162 pu, dan pada 26 juga terjadi peningkatan sebesar 0,0167 pu, serta pada 29 dan pada 30 terjadi peningkatan masing masing sebesar 0,0292 pu dan 0,0395 pu. Pada tahapan RCF kedua (Gambar 4.3) setelah 30 dan 26 diinjeksikan dengan kapasitor masing-masing sebesar 5 MVar maka profil tegangan seluruhnya telah berada pada rentang Voltage Stability limit dengan nilai profil tegangan paling rendah terdapat pada. Gambar 4.5. Tegangan sebelum dan sesudah diberikan 2 kapasitor Keterangan : Batas maksimal tegangan ideal Batas minumal tegangan ideal Kondisi awal tegangan Kondisi tegangan setelah penambahan 1 kapasitor Kondisi tegangan setelah penambahan 2 kapasitor

12 48 Tabel 4.7. Perbandingan profil tegangan sebelum dan sesudah diinjeksi No. Profil Tegangan ( pu) Awal Tahap 1 Tahap 2 1 1,0600 1,0600 1, ,0230 1,0230 1, ,9926 0,9943 0, ,9784 0,9805 0, ,9800 0,9800 0, ,9749 0,9765 0, ,9680 0,9690 0, ,9800 0,9800 0, ,9987 1,0022 1, ,9737 0,9800 0, ,0520 1,0520 1, ,0086 1,0193 1, ,0410 1,0510 1, ,9837 0,9943 1, ,9749 0,9852 0, ,9833 0,9922 0, ,9699 0,9770 0, ,9549 0,9640 0, ,9492 0,9574 0, ,9534 0,9612 0,9674

13 49 Tabel 4.7. Perbandingan profil tegangan sebelum dan sesudah diinjeksi No. Profil Tegangan ( pu) Awal Tahap 1 Tahap ,9549 0,9640 0, ,9492 0,9574 0, ,9534 0,9612 0, ,9582 0,9653 0, ,9585 0,9659 0, ,9540 0,9646 0, ,9409 0,9515 0, ,9422 0,9584 0, ,9130 0,9297 0, ,9572 0,9766 0, ,9682 0,9713 0, ,9248 0,9540 0, ,9108 0,9503 0,9643 Dari gambar diatas (Gambar 4.5) kita dapat melihat bahwa tegangan pada - yang sebelumnya berada dibawah Voltage Stability limit meningkat dengan nilai minimum 0,9620 pu pada 24 (Secara detail hasil perbandingan tegangan dapat dilihat pada tabel 4.7). Dapat dilihat bahwasannya penambahan kompensasi daya reaktif (Kapasitor) dengan metode RCF ini memiliki efisiensi dalam komputasi dan berpengaruh besar untuk peningkatan kestabilan tegangan (Tabel 4.7)

14 50 dan penurunan losses (Tabel 4.8) pada sistem IEEE 30 ini. Losses yang dihasilkan dari kedua percobaan ini dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 4.8. Perbandingan besar losses dan drop tegangan dari setiap tahapan Tahapan Total losses Drop MW MVar Tegangan Awal 25, ,686 6 buah Tahap 1 25, ,861 1 buah Tahap 2 25, ,471 - Dari tabel diatas (tabel 4.8) didapatkan bahwasannya pemasangan kapasitor pada sistem ini selain dapat memperbaiki profil tegangan juga dapat mengkompensasi dari total losses dari sistem ini dengan penurunan sebesar 1,21 % Pengaruh penempatan Distributed Generation (DG) Setelah dilakukan perhitungan aliran daya dengan menggunakan metode Newton-Raphson dan pengoptimalan profil tegangan dengan menambahkan kapasitor dengan metode RCF, maka kini dapat melanjutkan ketahapan selanjutnya untuk pengoptimalan penempatan DG. Untuk menguji kemampuan metode LSF maka dibuat metode tambahan sebagai pembanding dengan total 15 MW DG pada setiap percobaan. Penentuan penempatan DG ini menggunakan 2 cara, cara pertama menggunakan prinsip dari metode LSF (Loss Sensitivity Factor) dimana nantinya yang dipilih merupakan dengan nilai losses yang paling

15 51 besar dan cara yang kedua sebagai pembanding metode yaitu penentuan penempatan DG ditentukan secara acak. MW Daya Nyata Nomer Bus Gambar 4.6. Grafik pembebanan sistem IEEE 30 Tabel 4.9. Daya nyata pembebanan pada No Daya nyata No Daya nyata No Daya nyata (MW) (MW) (MW) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,9294

16 52 MW 25,000 20,000 Losses 15,000 10,000 5,000 0,000 Dari ke Gambar 4.7. Grafik losses pada jaringan sistem IEEE 30 Grafik diatas (Gambar 4.7) merupakan grafik losses yang didapatkan menggunakan metode Newton-Raphson. Dari pengamatan grafik diatas terlihat bahwasannya sistem ini memiliki losses terbesar pada jaringan 1 ke 2 dengan nilai 22,658 MW (Tabel 4.10). Tabel Losses pada jaringan Dari ke Losses (MW) Dari ke Losses (MW) 1 ke 2 22, ke 18 0,244 1 ke 3 17, ke 19 0,030 2 ke 4 5, ke 20 0,055 3 ke 4 3, ke 20 0,389 2 ke 5 15, ke 17 0,045

17 53 Tabel Losses pada jaringan Dari ke Losses (MW) Dari ke Losses (MW) 2 ke 6 9, ke 21 0,293 4 ke 6 2, ke 22 0,133 5 ke 7 0, ke 22 0,017 6 ke 7 1, ke 23 0,162 6 ke 8 0, ke 24 0,139 6 ke 9 3, ke 24 0,023 6 ke 10 2, ke 25 0,043 9 ke 11 1, ke 26 0,202 9 ke 10 1, ke 27 0,154 4 ke 12 8, ke27 2, ke 13 0, ke 29 0, ke 14 0, ke 30 0, ke 15 1, ke 30 0, ke 16 0,344 8 ke 28 0, ke 15 0,022 6 ke 28 0, ke 17 0,094 Pada percobaan optimisasi penempatan DG ini, DG akan dipasangkan dengan total daya maksimal 15 MW untuk setiap percobaan. Pada tahap awal pemilihan lokasi pemasangan DG akan didasarkan dari prinsip Loss Sensitivity Factor maka 2 dipilih karena losses terbesar

18 54 terdapat pada jaringan 1 ke 2, Sedangkan pada skenario pembanding 1 pemilihan lokasi pemasangan DG akan dipilih secara acak yaitu pada 10, 12 dan 28. Tabel Skenario pembanding No Kapasitas DG (MW) Metode LSF Skenario ,5 12-6, ,23 Percobaan optimisasi penempatan DG ini dilakukan dengan cara memasangkan DG pada sisi injeksi daya aktif (DG tipe 1) sehingga diharapkan didapatkan nilai losses yang minimal pada sistem ini. Metode LSF Dalam tes pertama ini lokasi penempatan DG 15 MW akan dipasangkan pada berdasarkan prinsip dari metode Loss Sensitivity Factor yaitu 2 dengan DG sebesar 15 MW. Pada tabel 4.12 memperlihatkan tegangan untuk seluruh apabila 15 MW DG ditempatkan pada 2 dan dibandingkan dengan tegangan sebelum diberikan DG.

19 55 MW 25,000 20,000 losses 15,000 10,000 5,000 0,000 Dari ke Gambar 4.8. Perbandingan losses sebelum dan sesudah penambahan DG dengan skenario 1 Keterangan : Losses awal jaringan Losses setelah penambahan DG dengan skenario 1 Dari gambar 4.8 diatas terlihat bahwa penempatan DG pada 2 banyak mempengaruhi penurunan nilai losses yang terjadi pada jaringan (lihat tabel 4.12) dengan penurunan losses sebesar 3,3 %.

20 56 Tabel 4.12 Perbandingan nilai losses sebelum dan setelah pemasangan DG Dari Ke Losses ( MW ) Dari Ke Losses (MW ) Awal DG 1 Awal DG ,714 19, ,270 0, ,595 16, ,037 0, ,073 5, ,054 0, ,772 3, ,387 0, ,645 15, ,044 0, ,188 9, ,355 0, ,864 2, ,161 0, ,368 0, ,003 0, ,165 1, ,195 0, ,585 0, ,114 0, ,809 2, ,043 0, ,142 2, ,063 0, ,056 1, ,161 0, ,669 1, ,156 0, ,793 8, ,619 2, ,856 0, ,353 0, ,372 0, ,558 0, ,092 1, ,095 0, ,400 0, ,020 0, ,027 0, ,399 0, ,126 0,126

21 57 Tabel Perbandingan nilai losses Tahapan Total losses MW MVar Awal 25, ,471 Skenario 1 23,958 97,225 Skenario 1 Pada skenario 1 ini lokasi penempatan DG total 15 MW akan kembali dipasangkan namun pada yang dipilih secara acak dalam sistem yaitu 10 dengan DG sebesar 2.5 MW, 12 dengan DG sebesar 6.27 MW dan 28 dengan DG sebesar 5.23 MW (lihat tabel 4.11). Bila sistem dipasangkan DG secara acak dengan kapasitas total 15 MW maka : MW 25,000 20,000 losses 15,000 10,000 5,000 0,000 1 ke 2 2 ke 4 2 ke 5 4 ke 6 6 ke 7 6 ke 9 9 ke 11 4 ke ke ke ke ke ke ke ke ke ke ke ke ke 30 6 ke 28 Dari ke Gambar 4.9. Perbandingan losses sebelum dan DG skenario 2

22 58 Keterangan : losses awal jaringan losses jaringan setelah penambahan DG dengan metode LSF losses jaringan setelah penambahan DG skenario 1 Dari hasil percobaan kedua dengan penempatan DG secara acak dalam sistem IEEE 30 diperoleh nilai losses pada jaringan seperti pada tabel dibawah : Tabel Perbandingan nilai losses sebelum dan DG metode LSF dan skenario 1 Dari ke Losses ( MW ) Dari ke Losses ( MW ) Awal DG 1 DG 2 Awal DG 1 DG ,714 19,888 20, ,270 0,269 0, ,595 16,763 15, ,037 0,037 0, ,073 5,288 4, ,054 0,054 0, ,772 3,586 3, ,387 0,388 0, ,645 15,783 15, ,044 0,044 0, ,188 9,413 8, ,355 0,355 0, ,864 2,777 2, ,161 0,161 0, ,368 0,353 0, ,003 0,003 0, ,165 1,140 1, ,195 0,194 0, ,585 0,584 0, ,114 0,114 0,112

23 59 Tabel Perbandingan nilai losses sebelum dan DG metode LSF dan skenario 1 Dari ke Losses ( MW ) Dari ke Losses ( MW ) Awal DG 1 DG 2 Awal DG 1 DG ,809 2,815 2, ,043 0,043 0, ,142 2,147 1, ,063 0,064 0, ,056 1,055 0, ,161 0,161 0, ,669 1,671 1, ,156 0,156 0, ,793 8,765 7, ,619 2,622 2, ,856 0,854 0, ,353 0,352 0, ,372 0,372 0, ,558 0,557 0, ,092 1,090 1, ,095 0,095 0, ,400 0,399 0, ,020 0,020 0, ,027 0,027 0, ,399 0,399 0, ,126 0,126 0,132 Losses yang dihasilkan dari kedua percobaan ini dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel Perbandingan losses Tahapan Total losses MW MVar Awal 25, ,471 Metode LSF 23,958 97,225 Skenario 1 22,967 91,344

24 60 Dari hasil simulasi perbandingan penempatan DG 15 MW dengan skenario1 tidak banyak memperbaiki nilai losses pada jaringan. Pada skenari 1 masih ada 11 titik jaringan yang memiliki losses lebih besar dibandingkan dengan sebelum dipasangkannya DG pada sistem, yaitu jaringan 5 ke 7, jaringan 6 ke 7, jaringan 12 ke 14, jaringan 12 ke 15, jaringan 14 ke 15, jaringan 16 ke 17, jaringan 18 ke 18, jaringan 18 ke 19, jaringan 15 ke 23, dan jaringan 23 ke 24. Jika penempatan DG 15 MW dilakukan berdasarkan metode LSF maka hampir semua jaringan mengalami penurunan nilai losses dan hanya menyisakan 9 titik jaringan yang memiliki losses yang lebih besar dibandingkan dengan sebelum dipasangkannya DG pada sistem, yaitu jaringan 2 ke 4, jaringan 2 ke 5, jaringan 2 ke 6, jaringan 6 ke 9, jaringan 6 ke 10, jaringan 9 ke 10, jaringan 10 ke 20, 24 ke 25, dan 28 ke 27. Perbedan pada titik penempatan DG memberikan perbedaan pada nilai losses pada jaringan dalam sistem IEEE 30. Pada dasarnya penempatan DG menggunakan metode LSF dan skenario 1 telah menurunkan nilai losses setelah diinjeksikan pada daya aktif dalam sistem. Namun jika melihat perbandingan nilai output total losses maka skenario 1 lebih unggul dari metdoe LSF (lihat Tabel 4.15). Ini berarti penempatan pembangkit terdistrii (DG) berhasil meminimalkan losses pada sistem IEEE 30. Penempatan DG dan penentuan besar suatu DG yang akan

25 61 digunakan pada kedua percobaan ini dirasa sudah cukup untuk mengurangi losses pada sistem, walaupun setelah ditambahkannya DG pada sistem terdapat beberapa jaringan yang memiliki nilai losses lebih besar dari sebelum ditambahkannya DG pada sistem..