ELECTRICIAN Jural Reayasa da Teologi Eletro 0 Pemiliha Kapasitas Da Loasi Optimal Paralel Pada Sistem Distribusi Daya Listri Osea Zebua Jurusa Tei Eletro, Faultas Tei, Uiversitas Lampug Jl. Prof. Sumatri Brojoegoro No. Badar Lampug, Telp: (07) 77, Email: osea@uila.ac.id Abstra paralel telah baya diguaa utu ompesasi daya reatif pada salura distribusi daya listri.. Peempata apasitor paralel dega apasitas da loasi yag tida tepat pada sistem distribusi serig megaibata tegaga pada suatu bus melebihi ilai yag diizia da juga meimbula rugi-rugi daya yag lebih besar. Oleh area itu, biaya operasi yag harus dieluara semai besar. Tujua dari peelitia ii adalah utu meetua loasi da apasitas apasitor paralel, dalam hal ii ba apasitor, yag optimal utu meguragi rugi-rugi daya total salura distribusi sealigus memiimuma biaya yag harus dieluara utu meguragi rugi-rugi tersebut. Metode esa diguaa utu mecari loasi da apasitas apasitor yag aa ditempata pada bus-bus pada salura distribusi. Peragat lua MATLAB diguaa dalam membuat program omputer. Peyulag Badai dari Gardu Idu Telu Betug dipaai sebagai asus uji sistem distribusi daya listri. Hasil peelitia meujua bahwa pemasaga ba apasitor dega apasitas 0 VAR pada bus, meguragi rugi-rugi daya total salura palig masimum. Namu peempata apasitor dega apasitas 00 VAR pada bus 0 adalah yag palig optimal dalam meguragi biaya yag harus dieluara selama setahu. Kata-ata uci: ba apasitor, sistem distribusi daya listri, metode esa. Abstract Parallel capacitor have bee may used for reactive power compesatio i electric power distributio system. Parallel capacitor placemet with o appropriate size ad locatio ofte cause bus voltage excess their limit ad also icrease power losses. Therefore, the operatio cost becomes bigger. The aim of this research is to select the optimal size ad locatio of parallel capacitor, i this case capacitor ba, to reduce power losses as well as to miimise the cost o f operatio. Exact method is used to fid the locatio Nasah ii diterima pada tagal Februari 00, direvisi pada taggal Maret 00 da disetujui utu diterbita pada taggal 0 April 00 Volume:, No. Mei 00 ad size of parallel capacitor which will be placed at power distributio system buses. MATLAB software is used to mae a computer program. Badai feeder is used as power distribustio test case. The results of this research show that istallig the capacitor ba with size of 0VAR at bus reduce the most maximum i power losses. But istallig capacitor ba with size of 00 VAR at bus 0 is the most optimal reducig the cost per year. Keywords: capacitor ba, power distributio system, exact method. A. Pedahulua paralel telah baya diguaa dalam ompesasi daya reatif pada salura distribusi daya listri. Pemasaga apasitor paralel pada sistem distribusi radial tersebut sagat petig utu beberapa alasa, seperti otrol alira daya, perbaia stabilitas sistem, perbaia fator daya, maajeme profil tegaga da miimisasi rugi-rugi.. Peempata apasitor pada bus yag mempuyai baya beba reatif belum tetu mampu memperbaii secara eseluruha tegaga da fator daya, baha adag-adag megaibata ilai tegaga pada bus tersebut mejadi lebih ecil atau lebih besar dari ilai ambag batas tegaga yag diizia [,]. Selai itu pula biaya pemasaga apasitor juga harus diperhatia. Oleh area itu, sagat petig utu meetua apasitas (uura) da loasi peempata apasitor-apasitor yag aa diperlua utu memiimisasi rugi-rugi pada sebuah peyulag (daya da eergi) pada salura distribusi daya listri sealigus memiimuma biaya. Maalah http://jural.ee.uila.ac.id/
0 ELECTRICIAN Jural Reayasa da Teologi Eletro ii haya membahas apasitor ba yag diguaa utu ompesasi daya reatif da perbaia profil tegaga. B. Tijaua Pustaa Tujua peempata apasitor adalah utu meguragi rugi-rugi daya da mejaga ilai tegaga. Dega mempertimbaga biaya ivestasi, ada beberapa apasitas apasitor stadar yag ilaiya beberapa ali apasitas apasitor yag lebih ecil. Harga ilovar bervariasi dari satu apasitas e apasitas lai. Secara umum, apasitas yag lebih besar lebih murah dari apasitas yag lebih ecil. Misala apasitas apasitor masimum dibatasi e ilai : c c Qmax L Q0 () dimaa L adalah iteger. Kemudia pada setiap loasi yag dipilih, terdapat L apasitas utu dipilih. Misala c c c K, K,..., K L adalah ivestasi biaya per Var da haya apasitor ba yag diguaa utu perbaia tegaga, maa fugsi biaya B dapat dipilih sebagai, B K P P loss j K c j Q c j () dimaa K P adalah biaya per rugi-rugi daya (Rp/W/tahu), j=,,, meyataa bus yag dipilih da P loss adalah total rugi-rugi daya. Maa fugsi objetif pada persamaa () di atas dimiimisasi dega syarat edala (costrai), Vmi Vi Vmax i,,...,. () Total rugi-rugi daya atif utu sistem distribusi dega cabag adalah : P i I i R i () dimaa i da R i masig-masig adalah magitude arus da resistasi dari cabag i. Arus cabag dapat diperoleh dari peyelesaia alira daya. Arus ii mempuyai dua ompoe, atif (I a ) da reatif (I r ). Sehigga rugi-rugi sistem dapat ditulis sebagai [], P I a Ri I riri () i i Utu meemua perubaha pada rugirugi sistem aibat daya reatif pada bus, ditetua rugi-rugi sistem tapa beba ii adalah : P before i I ai R i I ri I rl Ri I ri i i R i () dimaa I rl adalah ompoe arus reatif dari seumpula beba pada bus. Meguraga edua persamaa di atas, perubaha rugi-rugi (ΔP ) aibat daya reatif pada beba adalah : P rl I riri I rl i i I R (7) Peryataa ii didasara pada jala terpede atara bus tertetu dega gardu R i i idu (yai, i yag berarti jumlah semua resistasi dari bagia terpede yag meghubuga gardu idu dega bus ). Algoritma Dega Metode Esa Algoritma utu peetua loasi da apasitas apasitor megguaa metode esa da dirigasa sebagai beriut :. Laua peyelesaia alira daya utu peyulag awal utu medapata arus cabag, rugi-rugi reatif da beberapa data lai yag diperlua.. Guaa persamaa (7) utu setiap bus pada sistem, utu mecari perubaha pada rugi-rugi sistem yag disebaba oleh setiap beba reatif. Susu bus-bus dega meuru sesuai persamaa (7) utu meetua bus yag palig sesitif.. Pilih bus ii, misala bus, dari beba yag meyebaba perubaha masimum dari rugi-rugi daya mejadi bus adidat dimaa apasitor aa dipasag.. Pasag apasitor pada bus sesitif ii. Kapasitas apasitor adalah ilai yag http://jural.ee.uila.ac.id/ Volume:, No. Mei 00
Zebua: Pemiliha Kapasitas da Loasi optimal Paralel 07 memiimuma rugi-rugi sistem total. Yai : S 0 () Q c. Jia ilai yag diperoleh utu apasitas apasitor bua apasitas stadar, ambil ilai ilai stadar yag palig deat da tempata pada bus. Laua peyelesaia alira daya embali utu memerisa emugia perubaha tegaga. Jia tegaga bus melebihi batas yag diizia (±%), apasitor dilepas da bus yag mempuyai arus beba reatif yag terbesar pada bagia rugirugi terbesar dipertimbaga sebagai bus sesitif. Kemudia pergi e lagah.. Jia sudah memeuhi, maa hitug biaya B. Program alira daya dibuat utu mecari ilai apasitas da loasi optimal dari apasitor paralel dega megguaa peragat lua MATLAB versi.. C. Metode Peelitia Peelitia ii dilaua dega beberapa metode yag tersebut di bawah ii : Pegumpula data Data-data yag diumpula adalah datadata pajag da jeis-jeis abel, besar ilai resistasi, reatasi da suseptasi yag diperoleh dari Uit Trasmisi da Gardu Idu (TRAGI) Telu Betug Badar Lampug []. Data-data ilai apasitas apasitor stadar beserta harga apasitor diperoleh dari iteret da tertera pada tabel di bawah ii. No. Tabel Kapasitas da Harga Stadar Kapasitas Qc Harga Kap. Harga Total Harga Total (VAr) ($/VAr) ($) (Rp) 0 70 700000 00. 00 000000 0.. 000 00. 0 00000 70.7 070 0700000 900. 7 70000 7 00. 9 90000 00.7 00 000000 9 0.07 79. 79000 0 00.0 0 00000 0.9. 000 00.7 0000 90.. 000 00.7 9 90000 0.97. 000 00.7 00 000000 7 0.9 9. 9000 700.7 09 090000 9 0.. 000 0 000. 00 000000 0.9. 000 00.7 7 70000 0. 0000 00.7 0 00000 70.. 000 900. 709 7090000 7 00.79 79. 79000 K9 Catata : $ = Rp. 0.000,- Volume:, No. Mei 00
0 ELECTRICIAN Jural Reayasa da Teologi Eletro P. Hoda Jl. Zaial Abidi P. A. K.9 K K. K K K K K P.Embu K LB K K K K LB K9 Jl. P K7 Jl. Teuu Umar K K. K K K K9 K7 K. Jl. Sulta K K Motorize P. Nissa K K9 Jl. P. Polim K Jl. Dr. Syamratulagi P.Topa P.Topa K0 ANTV K K7 K9 K K7 K K K K Jl. M. Tami K K Jl. Hi. A. Salim K9 K Jl. Imam Bojol K K K9 K GH.B Keteraga Gardu Idu (GI) Gardu Hubug (GH) K0 K Gardu Distribusi Beto Jl. P. Emir M. Noer K9 K B K9 B Gardu Distribusi Portal posisi ON Close) posisi OFF Ope) (NC=Normaly (NO=Normaly P. Badai Motorize posisi ON (NC) Motorize posisi OFF (NO) GI Telu Betug SUTM SKTM Gambar Diagram satu garis Peyulag Badai 0 7 0 9 7 9 7 0 0 7 9 9 0 9 7 7 7 7 0 9 9 Gambar Pemodela Sistem Distribusi Peyulag Badai http://jural.ee.uila.ac.id/ Volume:, No. Mei 00
Zebua: Pemiliha Kapasitas da Loasi optimal Paralel 09 Pemodela sistem distribusi. Sistem distribusi daya listri yag diambil utu studi asus dalam peelitia ii adalah peyulag Badai pada Gardu Idu Telu Betug seperti yag tertera pada gambar di bawah. Sistem distribusi ii dimodela dega megguaa datadata yag didapat dari lapaga. Pemodela ii bergua utu ebutuha pemrograma omputer di dalam meghitug alira daya pada sistem distribusi daya listri. Gambar pemodela sistem distribusi ii ditujua pada gambar di bawah, dega aga meyataa omor busmelaua simulasi dega memasua data-data yag telah didapata dari Uit Tragi Telu Betug Badar Lampug emudia megumpula hasilya utu diaalisis. Implemetasi Program Melaua implemetasi terhadap program yag telah dibuat da data-data yag didapata di lapaga. Aalisis Data Megaalisis data hasil yag didapata, membadiga odisi sebelum da setelah adaya pemasaga apasitor. Dari data-data yag di dapata dari Uit Tragi Telu Betug Badar Lampug, yag emudia dimasua e program, maa dari hasil ruig program atiya aa terlihat adaya tigat perubaha daya tersalura pada peyulag setelah dipasag apasitor. Sehigga atiya aa dilihat perbadiga atara sebelum da sesudah pemasaga apasitor pada peyulag tersebut, atiya aa terlihat perubaha hubuga atara:. Kapasitas da loasi apasitor terhadap rugi-rugi daya total;. Kapasitas da loasi apasitor terhadap biaya total. D. Pemiliha Kapasitas da Loasi Utu Meguragi Rugirugi Daya Pada Sistem Distribusi 0 V Peyulag Badai Pegaruh apasitas da loasi apasitor terhadap rugi-rugi total Hasil yag diperoleh dari peelitia ii meujua bahwa alira daya yag megalir pada peyulag Badai sebelum dipasag apasitor mempuyai rugi-rugi daya atif total (P) adalah 0, MW da rugi-rugi daya reatif total (Q) adalah 0,70 MVAR. Pemasaga satu ba apasitor pada setiap bus meujua adaya peguraga rugi-rugi daya atif da daya reatif total pada sistem distribusi peyulag Badai. diuji utu dipasag pada setiap bus mulai dari ilai apasitas 0 VAR higga 00 VAR, mulai dari bus sampai bus 70 sesuai dega pemodela bus dari peyulag Badai. Hasil ruig program omputer meujua pegaruh pemasaga apasitor terhadap rugi-rugi total sistem distribusi da dibuat dalam Tabel di bawah ii. Sesuai dega tabel tersebut, data-data beriut adalah data-data rugi-rugi palig miimum yag terjadi setelah adaya pemasaga apasitor, seperti cotoh: dega apasitas 0 VAR, rugirugi palig miimum jia apasitor 0 VAR dipasag pada bus da bus 7; dega apasitas 00 VAR aa meghasila rugi-rugi palig miimum jia dipasag pada bus ; da seterusya higga apasitor 00 VAR aa meghasila ilai rugi-rugi palig miimum jia dipasaga pada bus 9. Dari data-data pada Tabel, terlihat bahwa apasitor dega apasitas 0 VAR yag dipasag pada bus meguragi rugi-rugi daya total yag palig miimum. Volume:, No. Mei 00
0 ELECTRICIAN Jural Reayasa da Teologi Eletro Pegaruh apasitas da loasi apasitor terhadap biaya total Hasil peelitia dega program omputer meujua hubuga apasitas da loasi apasitor dega biaya yag ditaggug, tetuya oleh Perusahaa Listri Negara (PLN). Peelitia ii dilaua utu memiimalisir biaya rugirugi yag harus dieluara selama satu tahu e depa. Tabel memperlihata biaya yag harus ditaggug PLN utu masig-masig piliha apasitas da loasi apasitor yag ada. Nilai-ilai biaya da eergi listri yag terdapat pada tabel diperoleh dega asumsi-asumsi sebagai beriut ; satu hari jam, satu tahu hari, harga jual WH adalah Rp. 0,00 da harga jual VARH adalah Rp.,00. Kedua tabel (tabel da tabel ) memperlihata loasi da apasitas yag palig optimal bagi peempata satu apasitor ba utu meguragi rugi-rugi daya total da biaya miimum yag harus dieluara. Dari edua tabel tersebut apasitor dega apasitas 0 VAR yag ditempata pada bus, meghasila rugi-rugi daya total yag palig miimum, sedaga apasitor. (VAR) Tabel Pegaruh Pemasaga Terhadap Rugi-Rugi Total Pada bus Rugi-rugi daya atif total (MW) Rugi-rugi daya reatif total (MVAR) Rugi-rugi daya atif total (W) Rugi-rugi daya reatif total (VAR) 0 0. 0.97. 9.7 7 0. 0.97. 9.7 0. 0.9. 9. 00 7 0.09 0.97 0.9.97 0.09 0.97 0.9.97 0.09 0.9 0.9.9 0.09 0.97 0.9.97 0 7 0.07 0.9 07..9 00 7 0.07 0. 0.7. 70 7 0.09 0.07 0.9 0.7 900 0.099 0. 99.. 00 0.099 0. 9.9. 00 0.099 0.09 9.9 0.9 0.099 0.0 9.9 0. 0 0.09 0.77 9. 7.7 00 0.09 0.9 9..9 0 0.090 0.7 90..7 00 0.0977 0. 9.77. 90 0.09 0. 9.. 00 0.07 0.0.7.0 0 0 0.0 0.0. 0. 0.0 0.09. 0.9 00 0 0.09 0.0.9 0. 0 0.0 0.0. 0. 9 0.0 0.0. 0. 700 0.0 0.07. 0.7 0 0.0 0... 7 0.0 0... 000 0.09 0.7 9..7 0.09 0.79 9..79 0 0.097 0. 9.7. 00 0.090 0. 90.. 0 0.090 0. 90.. 00 0.09 0.0 9..0 70 0.099 0. 9.9. 900 9 0.097 0.7 9.7.7 00 9 0.09 0.77 9. 7.7 http://jural.ee.uila.ac.id/ Volume:, No. Mei 00
Zebua: Pemiliha Kapasitas da Loasi optimal Paralel dega apasitas 00 VAR yag ditempata pada bus 0 megeluara biaya yag palig miimum selama satu tahu e depa, dega rumus biaya yag harus dieluara adalah : Biaya Selama Satu Tahu = Biaya Rugi-Rugi VArH setahu + Biaya + Biaya Rugi- Rugi WH setahu. Dari data-data yag didapat dari perhituga, dilihat dari tigat. redusi rugi-rugi, aa lebih bai memasag apasitor 0 VAr pada bus. Tetapi dari segi eoomis, atau dari tigat biaya yag harus dieluara selama satu tahu, maa aa lebih bai jia memasag apasitor dega apasitas 00 VAr pada bus 0. Tabel Biaya Rugi-Rugi Daya Selama Satu Tahu Dega Asumsi Beba Dalam Kodisi Tetap. (VAR) Pada Bus Biaya Rugi-Rugi Daya Harga Jual (Rp x VARH)/tahu Biaya Biaya Rugi-Rugi Daya Harga Jual (Rp x WH)/tahu Biaya Rugi- Rugi Daya Total + Biaya (Setahu) 0 90. 700000 099. 77 00 970. 000000 907 900 0 7 990. 000 77. 0 00 7 7000. 00000 77. 9 70 7 0799. 0700000 0907. 099 900 999. 70000 0. 797 00 07. 90000 0779707 00 7999. 000000 0707. 077 0 7790. 79000 9700. 007 00 779. 00000 900. 90 0 7797. 000 09 797 00 7009 0000 70. 770 90 790. 000 700 097 00 799. 90000 79. 07 0 0 799. 000 70. 9 00 0 790 000000 7077. 009 0 7 9000 70. 707 700 7907 090000 70. 07 0 700. 000 7990 779 0 7 700. 000 7990 779 000 7777. 000000 70 70909 0 79. 000 77797 70 00 79990. 70000 079. 99909 0 799 0000 07. 0709 00 7 00000 707. 90 70 7797 000 99. 77 900 9 777900. 7090000 90. 77 00 9 77997. 79000 9099. 070 Volume:, No. Mei 00
ELECTRICIAN Jural Reayasa da Teologi Eletro Aalisis biaya miimum yag dapat diuragi dega pemasaga apasitor Pemasaga ba apasitor pada peyulag Badai aa meea atau meguragi biaya yag dieluara PLN aibat rugi-rugi daya yag terjadi. Biaya yag dapat ditea tersebut adalah selisih atara biaya yag dieluara PLN utu membayar rugi-rugi sebelum dipasag apasitor dega biaya setelah adaya pemasaga apasitor (termasu harga dari apasitor tersebut) selama satu tahu. Biaya yag harus dieluara PLN tapa pemasaga apasitor adalah Rp...9,- dega pericia biaya rugi-rugi daya reatif per tahu Rp.99.9.79,- da biaya rugi-rugi daya atif Rp.0.7.7,- per tahu. Biaya yag dapat diuragi sebelum da sesudah pemasaga apasitor selama satu tahu diperoleh dega asumsi beba tetap da dicari dega rumusa adalah biaya rugirugi setahu sebelum ada apasitor diurag biaya rugi-rugi total setelah pemasaga apasitor. Biaya yag dapat diuragi tersebut ditujua pada Tabel di bawah ii utu masig-masig apasitas da loasi apasitor. Tabel memperlihata bahwa pemasaga apasitor dega apasitas 00 VAR pada bus 0 sistem distribusi peyulag Badai adalah yag palig eoomis atau palig dapat meea biaya yag harus dieluara, yai Rp. 7.7.7,. Tabel Perhituga Biaya Yag Dapat Diuragi Dega Adaya (VAR) Pada Bus Biaya Rugi-Rugi Total + Biaya (Setahu) Selisih Biaya Sebelum da Setelah Pemasaga 0 77 790. 00 900 9. 0 7 0 0 00 7 9 7907. 70 7 099 0997. 900 797 9. 00 0779707 70. 00 077 079. 0 007 09. 00 90 9 0 797 000. 00 770 0. 90 097 700. 00 07 7909. 0 0 9 7077. 00 0 009 777. 0 707 007. 700 07 079. 0 779 0. 7 779 0. 000 70909 779. 0 70 70. 00 99909 099. 0 0709 97. 00 90 09. 70 77 90. 900 9 77 9. 00 9 070 7797. http://jural.ee.uila.ac.id/ Volume:, No. Mei 00
Zebua: Pemiliha Kapasitas da Loasi optimal Paralel E. Kesimpula. Peempata apasitor pada loasi yag spesifi, yag diamaa bus sesitif, da dega apasitas tertetu aa meguragi rugi-rugi daya total salura secara eseluruha.. Peetua loasi da apasitas ba apasitor yag optimal dega memperhatia tigat tegaga pada tiap bus dapat meguragi rugi-rugi daya total sealigus meguragi biaya operasioal sistem distribusi daya listri.. Peelitia ii meujua bahwa peempata apasitor dega apasitas 00 VAR pada bus 0 adalah yag palig optimal dega meguragi biaya yag harus dieluara selama satu tahu e depa yag palig masimal yai Rp. 7.7.7. dibadiga bila salura distribusi tida dipasag apasitor. Daftar Pustaa []. Chihai, A.Y., Hacam, R., ad Salama, T.S.A., 99, A ew techique for loss reductio usig compesatig capacitors applied to distributio systems with varyig load coditio, IEEE Trasactio o Power Delivery, vol. 9, pp.9-7. []. Chis, M., Jayaram, S. ad Salama, M.M.A.,997, Capacitor placemet i distributio systems usig heuristic search strategies, Proceedig IEE, vol., o., pp.-0. []. Chihai, A.Y., Ng H.N. ad Salama, M.M.A., 000, Capacitor allocatio by approximate reasoig: Fuzzy capacitor placemet, IEEE Trasactio o Power Delivery, vol., pp.9-9. []. PLN Wilayah Lampug, 00, Data Jariga Sistem Distribusi Uit Trasmisi da Gardu Idu Telu Betug Volume:, No. Mei 00