EVALUASI LOSSES DAYA PADA SISTEM TRANSMISI 150 KV SUMATERA BARAT

Transkripsi

1 EVALUASI LOSSES DAYA PADA SISTEM TRANSMISI 150 KV SUMATERA BARAT Rahmadhian (1), Ir. Cahayahati, MT (2), Ir. Ija Darmana, MT (2) (1) Mahasiswa dan (2) Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta Jl. Gajah Mada No.19, Padang dhyan_ubh@yahoo.com ABSTRAK Sistem tenaga listrik secara umum terdiri dari 3 bagian utama, yaitu pusat pembangkit, saluran transmisi dan sistem distribusi. Sistem kelistrikan antar pusat pusat pembangkit dan pusat pusat beban pada umumnya terpisah dalam ratusan, bahkan ribuan kilometer. Hal ini terjadi karena beban (konsumen) terdistribusi pada setiap tempat, sementara lokasi pembangkitan umumnya terletak pada pusat pusat sumber energi (PLTA) yang pada umumnya jauh dari pusat perkotaan. Oleh karena itu tenaga listrik yang dibangkitkan harus disalurkan melalui kawat kawat saluran transmisi. Saluran saluran transmisi membawa tenaga listrik dari pusat pembangkitan hingga ke pusat beban melalui saluran tegangan tinggi 150 kv. Tujuan dari penelitian ini adalah menghitung losses pada saluran transmisi 150 kv dengan menggunakan software ETAP Penggunaan software ETAP yaitu berperan untuk mempermudah menghitung losses daya pada sistem 150 kv Sumatera Barat. PENDAHULUAN Tenaga listrik yang merupakan landasan kehidupan modern merupakan syarat bagi suatu masyarakat utnuk mempunyai taraf hidup baik serta perkembangan industri yang maju. Didalam penyediaan tenaga listrik dapat dibedakan menjadi tiga fungsi, yaitu pembangkitan, transmisi, dan sistem distribusi. Energi listrik disalurkan melalui saluran transmisi dari pusat pusat pembangkit kepada konsumen. Pusat pusat tenaga listrik tersebut, terutama yang menggunakan tenaga air (PLTA) umumnya terletak jauh dari pusat beban, oleh karena itu tenaga listrik yang dibangkitkan harus terlebih dahulu disalurkan melalui jaringan transmisi. Jaringan transmisi merupakan rantai penghubung antara pusat pembangkit tenaga listrik dengan sistem distribusi untuk diteruskan ke konsumen. Pada saluran transmisi terjadi rugi rugi daya yang diakibatkan oleh penghantar pada jaringan transmisi. Kerugian tersebut mengakibatkan hilangnya transaksi energi melalui jaringan transmisi antara generator dan beban, sehingga baik generator maupun beban menanggung kerugian tersebut karena menggunakan jaringan ini. Tujuan dari penelitian ini adalah :

2 a. Menghitung dan menganalisa rugi rugi daya atau losses yang timbul pada sistem transmisi. b. menganalisa losses pada sistem transmisi kelistrikan 150 kv Sumatera Barat dengan menggunakan software Etap versi Penelitian ini bertujuan mempermudah menganalisa losses pada sistem transmisi kelistrikan 150 kv dengan menggunakan software Etap STUDI ALIRAN DAYA PADA SISTEM TENAGA LISTRIK Didalam proses penyediaan tenaga listrik, dapat dibedakan menjadi tiga fungsi, yaitu pembangkitan, penyaluran dan penjualan tenaga listrik. Agar penyediaan tenaga listrik dapat dilakukan dengan baik, sistem tenaga listrik perlu memenuhi beberapa persyaratan dasar, diantaranya sebagai berikut: 1. Menyediakan daya dan energi setiap saat kapan pun dan dimana sebanyak yang diperlukan oleh pelanggan. 2. Mempertahankan suatu tingkat tegangan yang stabil. 3. Mempertahankan suatu frekuensi yang stabil dan tidak berubah lebih atau kurang dari 0,1 Hz. 4. Menyediakan energi listrik dengan harga yang wajar. 5. Memenuhi standar keamanan dan keandalan. 6. Tidak mengganggu lingkungan. Secara umum kemampuan pemindahan daya yang tersedia mengacu pada sejumlah daya elektrik yang dapat dilewatkan melalui jaringan transmisi. Aliran daya juga merupakan aliran beban, dan beban ini dapat direpresentasikan sebagai impedansi tetap Z, sebagai daya yang tetap S, tegangan V ataupun arus I yang tetap. Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam sirkuit listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt yang menyatakan banyaknya tenaga listrik yang mengalir per satuan waktu (joule/detik). Rugi rugi daya atau losses daya merupakan daya yang hilang dalam penyaluran daya listrik dari sumber daya listrik utama ke suatu beban seperti kerumah rumah, gedung gedung, dan lain sebagainya. Dalam setiap penyaluran daya listrik kebeban pasti terdapat rugi rugi daya yang diakibatkan oleh faktor faktor tertentu seperti jarak saluran listrik ke beban yang terlalu jauh, yang juga akan mengakibatkan bertambahnya besar tahanan saluran kabel yang digunakan. Kerugian daya suatu saluran merupakan perkalian arus pangkat dua dengan resistansi atau reaktansi dari saluran tersebut.

3 Ada dua kesalahan pokok dalam perhitungan susut energi: 1. Selisih kwh (energi) yang disalurkan GI dan kwh yang terjual atau energi yang dipakai oleh pelanggan tida menggambarkan keadaan sebenarnya 2. Pembacaan meteran pada GI mungkin dapat dilakukan pada hari yang sama, dengan demikian kwh (energi) yang diukur bebar-benar merupakan kwh yang disalurkan, sedangkan pembacaan meteran pelanggan tidak bersamaan waktunya sehingga hal ini akan merupakan kesalahan dalam analisis selanjutnya. Metoda yang dipilih disini yaitu Metoda Newton Raphson, yang dibentuk berdasarkan matrik admitansi simpul (Ybus) yang dapat dibuat dengan prosedur yang langsung dan sederhana. Pada admitansi simpul elemen diagonalnya (Yij) adalah jumlah admitansi dari semua elemen elemen jaringan yang terhubung dengan simpul P tersebut. Untuk elemen yang bukan diagonal (Yij) adalah sama dengan negatif admitansi dari elemen jaringan yang menghubungkan busi dan J. dasar matematika yang digunakan metoda ini adalah deret taylor. Secara matematik persamaan aliran daya metoda Newton Raphson dapat digunakan koordinat kartesius, koordinat kutub atau bentuk hybrid (gabungan antara bentuk komplek dan bentuk kutub). Metoda Newton Raphson membutuhkan sebuah persamaan linier yang dibentuk untuk menyatakan hubungan antara perubahan dalam daya aktif dan daya reaktif dan komponen dari tegangan bus e dan f, dimana koefisien matriks adalah jacobian. Daya dihitung menggunakan perhitungan arus bus dalam urutan untuk menaksir elemen dari jacobian. LOSSES DAYA Sistem yang saling terinterkoneksi akan memiliki karakteristik tegangan yang lebih baik. Perubahan beban pada salah satu bagian sistem dalam interkoneksi, akan dijaga oleh seluruh unit yang tergabung dalam kesatuan interkoneksi tersebut. Bila terjadi kegagalan pembangkitan pada salah satu sistem, maka akan digantikan oleh sistem pembangkitan yang lain. Ini dapat terjadi karena unit yang lain akan meningkatkan daya keluaran untuk menutupi kekurangan daya tersebut. Pada suatu sistem tenaga yang cukup besar, tegangan yang keluar dari generator harus dinaikkan terlebih dahulu dari tegangan menengah (tegangan generator) menjadi tegangan tinggi (tegangan transmisi). Penyaluran energi listrik melalui jarak jarak yang jauh harus dilakukan dengan tegangan yang tinggi untuk memperkecil kerugian kerugian yang

4 terjadi, baik rugi rugi energi, maupun penurunan tegangan. Saluran transmisi merupakan rantai penghubung antara pusat pembangkit listrik dengan sistem distribusi yang akan diteruskan ke beban. Sistem tenaga listrik dikatakan beroperasi dengan baik, apabila dapat memberikan suatu penyediaan tenaga listrik dengan mutu dan keandalan yang tinggi, disini dimaksudkan bahwa tingkat penyediaan daya listrik tersedia setiap saat untuk memenuhi permintaan konsumen, dan mempertahankan suatu tingkat tegangan yang stabil, dan tidak boleh lebih atau kurang dari batas batas yang diiizinkan. Proses iterasi dilakukan dengan jalan menentukan invers dari matrik Jacobian untuk menentukan nilai koreksi. Selanjutnya setelah nilai koreksi di dapat, maka proses iterasi dilakukan dengan mencoba nilai baru dari V dan yang besarnya sama dengan nilai percobaan pertama ditambah nilai koreksi yang didapat. Untuk simpul referensi besar sudut dan tegangan sudah ditentukan, nilai daya aktif dan daya reaktif dihitung setelah semua proses untuk metode optimasi pada setiap simpul selesai. ETAP (Electric Transient and Analysis Program) merupakan suatu perangkat lunak yang mendukung sistem tenaga listrik. Perangkat ini mampu bekerja dalam keadaan offline untuk simulasi tenaga listrik, online untuk pengelolaan data real time atau digunakan untuk mengendalikan sistem secara real time. ETAP ini dapat digunakan untuk membuat proyek sistem tenaga listrik dalam bentuk diagram satu garis (one line diagram) dan jalur sistem pentanahan untuk berbagai bentuk analisis, yaitu seperti aliran daya, hubung singkat, starting motor, trancient stability, koordinasi relay proteksi dan sistem harmonisasi. Proyek sistem tenaga listrik memiliki masing masing elemen rangkaian yang dapat diedit langsung dari diagram satu garis dan atau jalur sistem pentanahan. Untuk kemudahan hasil perhitungan analisis dapat ditampilkan pada diagram satu garis. Software Etap ini memungkinkan untuk bekerja secara langsung dengan tampilan gambar single line diagram atau diagram satu garis. Program ini dirancang sesuai dengan tiga konsep utama, yaitu sebagai berikut: 1. Virtual Reality Operasi Yaitu sistem operational yang ada pada program sangat mirip dengan sistem operasi pada kondisi real nya. 2. Total Integration Data Etap Power Station menggabungkan informasi sistem

5 elektrikal, sistem logika, sistem mekanik, dan data fisik dari suatu elemen yang dimasukkan dalam sistem database yang sama. 3. Simplicity in Data Entry Etap Power Station memiliki data yang detail untuk setiap elemen yang digunakan. Dengan menggunakan editor data, dapat mempercepat proses entri data suatu elemen. Program analisis aliran daya pada software ETAP dapat menghitung tegangan pada setiap cabang, aliran arus pada sistem tenaga listrik, serta aliran daya yang mengalir pada sistem tenaga listrik. Metode perhitungan aliran daya dapat dipilih untuk efisiensi perhitungan yang lebih baik, serta metode perhitungan aliran daya yang terdapat pada software ETAP dibagi menjadi tiga buah jenis, yaitu Newton Raphson, Fast Decouple dan Gauss Seidel. Flowchart Menghitung Losses Daya Sistem 150 Pada Sistem Transmisi Sumatera Barat. Sistem Transmisi 150 kv Sumatera Barat memiliki jumlah trafo sebanyak 28 buah trafo dari 19 gardu indukyang saling interkoneksi. Sistem Transmisi 150 kv Sumatera Barat memiliki total beban 1635,05 MVA dari 16 buah gardu induk. Sistem Transmisi 150 kv Sumatera Barat memiliki data feeder. Pemodelan sistem transmisi 150 kv Sumatera Barat secara keseluruhan disimulasikan dengan menggunakan software ETAP Pada perancangan awal single line diagram pada ETAP, langkah selanjutnya yaitu penginputan data yang telah dijelaskan pada sub bab sebelumnya, seperti kapasitas trafo, impedansi, serta karakteristik beban.

6 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Beberapa hasil kesimpulan dari simulasi losses daya pada sistem transmisi 150 kv Sumatera Barat dengan menggunakan software ETAP didapatkan beberapa kesimpulan, yaitu sebagai berikut : 1. Penelitian simulasi rugi - rugi daya pada sistem transmisi 150 kv Sumatera Barat dibuat dengan menggunakan software ETAP yang dilakukan pada load flow analisis, mempunyai nilai losses daya sebesar 3243,3 kw. 2. Nilai rugi rugi daya terendah sebesar 0 kw yaitu pada saluran transmisi Simpang Haru Pauh Limo. 3. Nilai rugi rugi daya tertinggi sebesar 2277,0 kw yaitu pada feeder Maninjau Lubuk Alung, dimana hasil tersebut cukup besar karena diatas rata hasil dari feeder lainnya. 4. Hasil penelitian dari simulasi losses dayatidak terdapat drop tegangan, dikarenakan mempunyai toleransi dibawah 95 %. Saran Adapun saran saran yang dapat penulis kemukakan disini berdasarkan hasil simulasi yang telah dicapai, yaitu sebagai berikut : 1. Permasalahan losses daya yang terdapat pada sistem 150 kv Sumatera Barat agar dapat dianalisa lebih lanjut dengan menggunakan metode Gauss Seidel. 2. Dengan mempertimbangkan hasil dari nilai losses daya yang didapatkan pada transmisi 150 kv Sumatera Baratagar pihak yang terkait bisa mencari solusi permasalahan yang terjadi. DAFTAR PUSTAKA 1. Goel, Lalit. Power System Reability Concepts & Techniques. Nanyang Technology University. Singapore 2. Hernawan Sujatmiko, Analisis Kerugian Daya Pada Saluran Transmisi Tegangan Ekstra Tinggi 500 kv Di PT.PLN (Persero) Penyaluran & Pusat Pengaturan Beban (P#B) Jawa Bali Regional Jawa Tengah & DIY Unit Pelayanan Transmisi Semarang, Universitas Diponegoro (UNDIP), Semarang. 3. Operation Technology.Inc. User Guide Etap Power Station 4.0 Southern California. 4. Rahmat, Ghescik Safiur, ontoseno Penansang, Satriadi Hernanda, 2013, Evaluasi Indeks Keandalan Sistem 5. Tejo Sukmadi, Bambang Winardi 2011, Perhitungan Dan Analisis Keseimbangan Beban Pada Sistem Distribusi terhadap Rugi Rugi Daya (Studi Kasus Pada PT.PLN UPJ

7 SLAWI), Universitas Diponegoro (UNDIP), Semarang. 6. Trisno, Bambang. Perencanaan Sistem Tenaga Listrik. Universitas Pendidikan Indonesia (UPI). Bandung Wicaksono, Hengki Projo, Satriyadi Hernanda,Ontoseno Penansang, 2012, Analisis Keandalan Sistem Distribusi di PT.PLN (Persero) APJ Kudus Menggunakan Software ETAP (Electrical Transient and Analysis Program) dan Metode Section Technique.