BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang. Daya listrik memberikan peran sangat penting dalam kehidupan masyarakat serta dalam pengembangan berbagai sektor ekonomi. Dalam kenyataan ekonomi modren sangat tergantung pada listrik sebagai input dasar. Hal ini menyebabkan peningkatan jumlah pembangkit listrik dan kapasitas akibatnya di saluran transmisi yang menghubungkan stasiun pembangkit ke pusat-pusat beban akan meningkat. Sistem tenaga listrik secara luas yang saling berhubungan, perlu sistem interkoneksi karena selain pengiriman melalui saluran transmisi ada pembangkit listrik di mana komposisi energi per jenis pembangkit listrik (PLTGU, PLTU, PLTG, PLTD, PLTA dan PLTP) dan pusat-pusat beban untuk meminimalkan total kapasitas daya dan biaya. Transmisi interkoneksi memungkinkan mengambil keuntungan dari keragaman beban, ketersediaan sumber dan harga untuk pasokan listrik ke beban dengan biaya minimum dengan keandalan yang dibutuhkan. Pemanfaatan sistem tenaga listrik, aliran daya yang ada pada saat ini disediakan oleh PT. PLN (Persero) UPB Sumbagut, untuk beban sistem Sumut, beban sistem NAD, dengan jumlah total daya pembangkitan MW, MVAR beban, yang memiliki Gardu Induk dan jumlah bus unlimited, aliran daya pada masing-masing saluran transmisi, ditentukan oleh karakteristik saluran itu sendiri. Selain itu, selalu 1
dibutuhkan operasi saluran yang stabil sehingga aliran daya dapat terus menerus dilakukan walaupun mungkin sebahagian saluran mengalami gangguan. Untuk kondisi ini dibutuhkan lebih dari satu aliran daya atau menggunakan beberapa saluran transmisi yang saling terhubung. Oleh karena itu perlu suatu alat kontrol untuk menjaga kestabilan sistem agar selalu beroperasi maximum. Sistem kelistrikan yang kompleks akan selalu terjadi perubahan-perubahan variabel setiap saat. Hal ini dapat dilihat pada perubahan tegangan, arus, daya aktif, daya reaktif maupun frekwensi pada sistem tenaga listrik. Jumlah cadangan daya reaktif pada sistem tenaga listrik merupakan salah satu indikator petunjuk dari kestabilan tegangan. Pada tesis ini, akan dikaji Analisis Peningkatan Stabilitas Tegangan dengan Menggunakan Statcom Aplikasi PT. PLN (Persero) UPB Sumbagut untuk mengoptimalkan cadangan daya reaktif yang ada pada sistem tenaga listrik maka akan digunakan metode sensitivitas, metode sensitivitas akan memberikan informasi pembangkit yang harus memberikan daya reaktif ke beban. Pemilihan pembangkit yang tepat akan meminimalkan rugi-rugi daya reaktif dalam saluran. Aplikasi peralatan yang dipasang pada lokasi yang strategis. Aplikasi peralatan yang digunakan untuk kontrol suatu sistem tenaga listrik dengan menggunakan FACTS, yaitu: a. Berdasarkan Thyristor 1. Tap Changer 2. Pengaturan sudut fasa 3. Static Var Compensator (SVC)
4. Thyristor Controlled Series Compensator (TCSC) b. Berdasarkan GTO (Gate Turn - off Thyristor) 1. Static Compensator (STATCOM) 2. Unified Power Flow Controlled (UPFC) c. Berdasarkan IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 1. Static Compensator (STATCOM) 2. HVDC Using Voltage Source Converters (HVDC-VSC) Metoda Newton-Raphson untuk menjelaskan perhitungan aliran daya dalam sistem beberapa bus yang akan dianalisa dengan menggunakan metoda Newton- Raphson simulasi dilakukan oleh Matlab. Penggunaan statcom kondisi sebelum kompensasi di saluran dengan beberapa bus, hasil perhitungan aliran daya dan tegangan menggunakan metoda Newton-Raphson. Penggunaan statcom sesudah kompensasi, statcom dihubungkan ke bus untuk memperbaiki tegangan, untuk keperluan perbaikan ini, dibangkitkan daya reaktif (MVAR) dari statcom. Penelitian yang dilakukan Yandrapragada Srihari, April 2010 dalam sistem 5 bus terdiri dari 1 slack bus, 2 bus pembangkit, 4 bus beban dan dihubungkan oleh 7 saluran transmisi menunjukkan impedansi (bilangan polar, rectanguler) line charging sebagai data dan penulis akan melakukan penelitian di PT. PLN (Persero) UPB Sumbagut-Nanggro Aceh Darussalam, akan mengambil data dari Sistem Tenaga Listrik yang kapasitas aliran daya disesuaikan dari saluran.
1.2 Perumusan Masalah Penyebab utama ketidak stabilan tegangan adalah ketidak mampuan dari sistem tenaga listrik untuk memenuhi kebutuhan daya reaktif. Stabilitas tegangan merupakan salah satu masalah terbesar dalam sistem tenaga listrik. Stabilitas tegangan secara umum dengan menginjeksikan daya reaktif kepada bus-bus yang lemah. Perbaikan stabilitas tegangan dilakukan dengan menempatkan statcom pada sistem tenaga listrik dengan ukuran dan lokasi yang tepat, dan selanjutnya dianalisis nilai indeks stabilitas tegangan pada setiap bus beban sebelum dan setelah pemasangan statcom. 1.3 Batasan Masalah Penelitian yang dilakukan penulis yang akan dibahas adalah : a. Aliran daya (dalam MW, MVAR) pada sistem pembangkitan, saluran interkoneksi Sumbagut, NAD dengan menggunakan metode Newton- Raphson, simulasi program ETAP 4.0. b. Penempatan statcom pada bus yang mempunyai tegangan yang paling rendah disimulasikan menggunakan Matlab. c. Kondisi tegangan masih dalam batasan tegangan yaitu +5% sampai dengan - 10% dari tegangan nominal 150 KV. d. Tidak digunakan pengalihan switch on dan switch off untuk mengatasi beban yang bermasalah.
1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah meningkatkan stabilitas tegangan dengan mengaplikasikan dari sistem tenaga listrik PT. PLN (Persero) UPB Sumbagut diketahui beban sistem Sumbagut-NAD dan daya pembangkitan MW, MVAR,MVA dan power factor yang memiliki Gardu Induk, jumlah bus unlimited dan mengetahui, memahami penggunaan ETAP 4.0 untuk aliran daya dan statcom ditempatkan pada sistem tenaga listrik dengan tujuan menganalisis perbaikan stabilitas tegangan mengggunakan Matlab. a. Untuk menganalisa aliran daya pada saluran transmisi. b. Untuk menganalisa penempatan dan penggunaan statcom pada saluran transmisi. 1.5 Manfaat Penelitian Mengacu pada tujuan penelitian ini maka penelitian akan diharapkan dapat memberikan berbagai aspek tentang stabilitas tegangan dan pentingnya untuk mempertahankan profil tegangan yang akan dilakukan. a. Manfaat teoritis, dapat mengetahui penggunaan alat, atau aplikasi peralatan yang dipasang pada lokasi yang strategis. Alat yang digunakan untuk kontrol sistem tenaga listrik, khusus saluran dikenal dengan peralatan FACTS bertujuan memperbaiki kualitas daya penyaluran dari pembangkit ke beban salah satu peralatannya statcom berfungsi memperbaiki perubahan tegangan.
b. Manfaat praktis, dapat memberikan masukan yang berarti bagi PT PLN (Persero) UPB Sumbagut dalam menggunakan statcom merupakan hubungan cabang perangkat dari FACTS yang terdiri dari perangkat power elektronik untuk mengatur aliran daya, dan meningkatkan kestabilan sistem daya. Statcom mengatur regulasi tegangan terminal dengan cara membangkitkan atau menyerap daya reaktif dari sistem. Jika tegangan sistem lebih rendah, statcom membangkitkan daya reaktif (statcom bersifat kapasitif). Jika tegangan sistem lebih tinggi, statcom menyerap daya reaktif (statcom bersifat induktif). Variasi daya reaktif diatur oleh VSC yang dihubungkan pada sisi sekunder transformator. VSC terdiri dari GTO dan IGBT untuk menghasilkan tegangan dari sumber tegangan DC.