1. BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Dalam perkembangan era modern, listrik menjadi salah satu kebutuhan
primer untuk menunjang berbagai kebutuhan dan aktivitas masyarakat. Seiring dengan peningkatan jumlah penduduk Indonesia setiap tahunnya tentunya juga berpengaruh pada peningkatan kebutuhan energi listrik di Indonesia. Hal ini sesuai dengan data statistik yang dirilis pada bulan April 2015 oleh PT. Perusahaan Listrik Negara (PLN) bahwa jumlah energi listrik terjual pada tahun 2014 sebesar 198.601,78 GWh meningkat 5,9% dibandingkan tahun sebelumnya, sedangkan jumlah pelanggan pada akhir tahun 2014 sebesar 57.493.234 pelanggan meningkat 6,48% dari tahun 2013 (PLN, 2015). Artinya pertumbuhan pada sektor pembangkit haruslah mampu mengiringi dalam memenuhi pertumbuhan jumlah konsumsi listrik tersebut. Peningkatan beban oleh pelanggan listrik merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi keandalan suatu sistem tenaga listrik. Peningkatan beban pada saluran transmisi menyebabkan nilai aliran daya yang tersalurkan menjadi lebih besar. Tentunya hal ini juga meningkatkan rugi-rugi daya yang ditanggung oleh sistem. Efeknya adalah penurunan profil tegangan pada bus juga semakin besar. Dalam kasus yang lebih parah, peningkatan beban dalam skala besar dapat memicu terjadinya tegangan runtuh (voltage collapse) yang mana berdampak pada masalah keamanan sistem. Voltage collapse adalah kondisi dimana hilangnya stabilitas sistem tenaga listrik skala besar yang menyebabkan pemadaman (black out) ketika tegangan menurun secara serempak (Lu, 1991). Selain itu, pada pembebanan maksimum dapat meningkatkan nilai rugi-rugi daya yang dapat membahayakan jaringan sistem transmisi yang mana memiliki batasan kapasitas hantar arus atau thermal limit pada salurannya. Hal ini tentu saja dapat memicu terjadinya ketidakstabilan sistem yang berpengaruh terhadap turunnya keandalan sistem tenaga listrik.
1
Untuk mengatasi permasalahan tersebut dapat dilakukan dengan membangun unit pembangkit listrik. Namun, besarnya biaya yang dibutuhkan untuk membangun unit pembangkitan menjadi kendala tersendiri bagi pengelola sistem tenaga listrik. Namun, permasalahan tersebut dapat dihindari dengan cara lain yaitu dengan melakukan peningkatan kemampuan pembebanan (loadability) pada jaringan transmisi sehingga keandalan sistem akan tetap terjaga. Loadability pada jaringan transmisi adalah kemampuan transfer daya maksimum yang dapat disalurkan tanpa mengganggu kestabilan operasi dalam sistem. Dengan meningkatnya loadability dapat meningkatkan kemampuan transfer daya listrik ke beban. Hal ini tentu saja dapat mengurangi rugi-rugi daya yang terjadi pada sistem jaringan transmisi. Peningkatan loadability dapat dilakukan dengan memanfaatkan peralatan Flexible Alternating Current Transmission System (FACTS). FACTS mempunyai kemampuan untuk mengoperasikan aliran daya pada sistem tenaga listrik menjadi lebih baik. FACTS dapat meningkatkan kemampuan penyaluran daya, stabilisasi tegangan sistem, menurunkan rugi-rugi daya dan meningkatkan loadability (Chang & Chang, 2013). Jenis-jenis FACTS dibedakan berdasarkan sumber tegangan pada konverternya meliputi Static VAR Compensator (SVC), Thyristor Controlled Series Compensator (TCSC), Static Synchronous Series Compensators (SSSC), Static Synchronous Compensator (STATCOM) dan Unified Power Flow Controller (UPFC). Berdasarkan dari jenis FACTS tersebut, SVC memiliki performa yang jauh lebih baik dalam meningkatkan loadability sistem dibandingkan dengan peralatan FACTS lainnya (Ipniansyah, 2011). Selain dapat meningkatkan loadability, SVC juga dapat meningkatkan performa transfer daya serta memperbaiki profil tegangan di bus sistem. Pengaturan nilai injeksi daya reaktif dan tegangan pada sistem dikendalikan dengan mengatur besarnya kompensasi daya reaktif pada induktor reaktor di dalam SVC. Selain itu, penempatan SVC secara tepat pada sistem juga dapat mempengaruhi operasi sistem tenaga listrik. Penempatan SVC dilakukan pada bus dengan kondisi profil tegangan terkritis. Tujuannya adalah untuk memperbaiki kualitas tegangan dari bus tersebut. Dalam hal ini, identifikasi lokasi penempatan SVC menjadi suatu hal yang penting. Karena 2
lokasi penempatan yang tepat membuat performa yang diberikan oleh SVC terhadap sistem menjadi lebih baik. Dalam tugas akhir ini, dilakukan penelitian mengenai peningkatan loadability di jaringan transmisi sistem tenaga listrik menggunakan Static VAR Compensator (SVC). Penelitian dilakukan dengan melakukan simulasi pada perangkat lunak Power System Analysis Toolbox (PSAT) yang dikembangkan oleh Federico Milano dengan memanfaatkan perangkat lunak Matlab. Metode yang digunakan dalam simulasi penelitian ini adalah Newton-Raphson Power Flow dan Continuation Power Flow (CPF) untuk mencari nilai profil tegangan tiap bus, aliran daya dan loadability pada sistem jaringan transmisi. Adapun pengidentifikasian lokasi penempatan SVC menggunakan Voltage Profile Improvement Index (VPII). Sedangkan, dalam penempatannya menggunakan indikator profil tegangan bus dan besar nilai dari Maximum Loading Point (MLP). 1.2.
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan di atas, maka dirumuskan
permasalahan pada penelitian ini sebagai berikut: 1. Bagaimana pengaruh penggunaan SVC terhadap aliran daya pada jaringan transmisi sistem tenaga listrik? 2. Bagaimana pengaruh SVC terhadap profil tegangan pada tiap-tiap bus di jaringan transmisi sistem tenaga listrik? 3. Bagaimana mengidentifikasi lokasi penempatan SVC dalam suatu sistem IEEE 14-Bus? 4. Bagaimana pengaruh pemasangan serta penempatan SVC yang tepat untuk meningkatkan loadability? 5. Bagaimana pengaruh batasan suseptans SVC terhadap kestabilan profil tegangan bus dan loadability? 1.3.
Batasan Masalah Batasan-batasan permasalahan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah
sebagai berikut:
3
1. Objek penelitian dalam penelitian ini adalah sistem 14-Bus standar IEEE. 2. Nilai-nilai parameter dalam objek penelitian mengikuti nilai default pada standar IEEE. 3. Nilai-nilai parameter SVC pada PSAT ditetapkan oleh penulis. 4. Pengaruh penggunaan SVC hanya ditinjau dari sisi profil tegangan, aliran daya, dan kurva P-V sebagai indikator kestabilan tegangan. 5. Batasan tegangan operasi minimum sistem adalah sebesar 0,95 p.u. 6. Penggunaan SVC dalam simulasi ini hanya 1 buah. 7. Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah Newton Raphson Power Flow dan Continuation Power Flow. 8. Nilai awal pada metode PF Newton-Raphson dan CPF mengikuti nilai default pada PSAT. 9. Penelitian dilakukan pada sistem dengan kondisi beban berlebih. 1.4.
Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui pengaruh nilai aliran daya pada sistem transmisi ketika sebelum dan sesudah pemasangan SVC. 2. Mengetahui pengaruh profil tegangan di setiap bus sistem transmisi ketika sebelum dan sesudah pemasangan SVC. 3. Mengidentifikasi lokasi penempatan SVC dalam sistem IEEE 14-Bus. 4. Mengetahui pemasangan serta penempatan SVC yang tepat untuk meningkatkan loadability pada jaringan transmisi sistem tenaga listrik. 5. Mengetahui pengaruh batasan suseptans pada SVC terhadap kestabilan dan loadability sistem.
1.5.
Sistematika Penulisan Penulisan laporan penelitian ini akan dilakukan dalam 5 bab, yaitu: BAB I
PENDAHULUAN
4
Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Bab ini berisi peninjauan kembali pustaka dari penelitian-penelitian serupa yang pernah dilakukan dan kemudian dibandingkan dengan penelitian ini serta teori-teori
mengenai
ketenagalistrikan,
sistem
pengenalan
jaringan SVC,
transmisi
aliran
daya,
continuation power flow, voltage collapse, kurva P-V, dan loadability. BAB III
METODODOLOGI PENELITIAN Bab ini berisi mengenai sumber data, alat dan bahan penelitian, data penelitian, prosedur penelitian, metode simulasi dan analisis yang akan dilakukan dalam penelitian, dan pengenalan perangkat lunak Power System Analysis Toolbox (PSAT) 2.1.9 beserta cara menggunakannya pada MATLAB.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi mengenai hasil simulasi dan analisis dari penelitian
yang
membahas
mengenai
pengaruh
penggunaan SVC terhada sistem. Adapun simulasi dilakukan dengan beberapa kasus yang telah ditentukan pada jaringan transmisi sistem tenaga listrik dalam mempengaruhi profil tegangan pada bus, aliran daya sistem transmisi, serta penempatan SVC yang tepat untuk meningkatkan loadability. BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan dari hasil penelitian dan saran untuk penelitian selanjutnya. 5
