ANALISIS KARAKTERISTIK SISTEM TENAGA LISTRIK SAAT MANUVER DENGAN SIMULASI ELECTRICAL TRANSIENT ANALYSIS PROGRAM (ETAP) Pardamean Sinurat*, Mahrizal Masri* dan Hermansyah Alam* *Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Medan Jl. Gedung Arca No. 52 Medan 20217
[email protected],
[email protected],
[email protected]
ABSTRAK Pertumbuhan beban listrik yang tidak diimbangi dengan peningkatan kapasitas pembangkitan daya listrik dapat menyebabkan sistem tenaga tidak stabil, begitu juga seringnya gangguan dan pemeliharaan yang terjadi dalam Sistem Tenaga Listrik. Maka dari itu, sistem harus diusahakan terhindar dari kondisi-kondisi yang dapat mengakibatkan sistem tidak stabil. Salah satu dampak dari ketidakstabilan tersebut adalah terjadinya pelaksanaan manuver dalam sistem. Dalam bidang ketenagalistrikan proses manuver telah menjadi kebutuhan yang sangat penting dalam operasi sistem tenaga, karena setiap saat dapat terjadi perubahan status operasi peralatan dari kondisi tidak operasi (NO) kekondisi operasi (NC) atau sebaliknya. Khususnya dalam sistem interkoneksi pelaksanaan manuver sering terjadi. Perubahan status operasi ini, dapat menyebabkan perubahan pembebanan jaringan dan tegangan bus dalam sistem yang merupakan salah satu operasi yang harus diperhatikan secara serius. Salah satu kajian untuk mengetahui kondisi sistem tenaga listrik saat manuver ialah dengan menggunakan program komputer ETAP, yang dapat mensimulasikan kondisi sebelum dan sesudah manuver itu terjadi. Untuk mendapatkan informasi tentang manuver dalam sistem tenaga listrik dengan menggunakan program ETAP, maka pengamatan akan difokuskan pada Sistem Tenaga Listrik Sumut – NAD sebagai objek penelitian. Standard tegangan dari PLN (- 10%, + 5% dari tegangan 150 kV) adalah acuan dilaksanakannya manuver pada penelitian ini, dengan melakukan manuver beban pada bus R.Prapat, Kisaran dan Lhoksemawe yang merupakan bus yang mengalami tegangan kritis, serta pelepasan saluran pada sirkit 2 BLWN CC – Sei Rotan. Dari penelitian ini diperoleh data tegangan sistem saat sebelum dan sesudah terjadinya manuver (pelepasan) yang akan menjadi bahan penting untuk berbagai informasi seperti perencanaan sistem tenaga listrik kedepannya juga sebagai penentuan prioritas dalam skenario pemadaman. Kata kunci :
Manuver, Karakteristik, Pelepasan beban, Load Shedding, pelepasan saluran, ETAP.
1. Pendahuluan Dalam pengoperasian sistem tenaga listrik harus selalu diusahakan agar daya yang dibangkitkan sama dengan permintaan daya beban, begitu juga dengan tegangan sistem, namun kondisi tersebut tidak mungkin terjadi dikarenakan proses transmisi daya listrik menyebabkan adanya rugi-rugi daya dan tegangan. Pemakaian tenaga listrik oleh konsumen berubah-ubah setiap waktu, oleh karenanya dalam penyediaan energi listrik yang kontinu kepada konsumen harus didukung dengan penyediaan dan pemakaian daya listrik yang seimbang dan tentunya dengan infrastruktur yang baik. Sehingga sistem ketenagalistrikan memiliki mutu, kehandalan yang baik serta ekonomis. Misalnya pada pertumbuhan beban listrik yang tidak diimbangi dengan peningkatan kapasitas daya sistem tenaga listrik dapat menyebabkan sistem tenaga tidak stabil. Sehingga untuk mencapai
sistem yang seimbang maka diperlukan kehandalan yang tinggi, sistem harus diusahakan terhindar dari kondisi-kondisi yang dapat mengakibatkan sistem terlepas (tripped). Baik yang disebakan oleh kesalahan (fault), kegagalan operasi suatu peralatan atau gangguan lingkungan. Dalam studi kestabilan sistem tenaga perlu diperhatikan sistem pada saat bermanuver yakni kondisi mengubah posisi jaringan dari kondisi tidak beroperasi (NO) atau keluar dari sistem kekodisi operasi (NC) atau sebaliknya, seperti penambahan dan pelepasan pembangkit, pelepasan beban (load shedding) dan terlepasnya saluran transmisi sebagai media penghantar daya kekonsumen. Perubahan beban yang mengakibatkan tegangan dalam saluran-saluran transmisi berubah-ubah sepanjang waktu perubahan beban konsumen, perubahan tersebut dapat kita lihat dengan hasil simulasi komputer dengan menggunakan program ETAP (Electrical Transient Analysis Program). 2. Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui karakteristik tegangan sistem tenaga listrik dalam keadaan normal pada bus yang mengalami tegangan kritis. 2. Mengetahui karakteristik sistem tenaga listrik dalam kondisi: a. Pelepasan beban (load shedding) disimulasikan pada lepasnya beban bus R.Prapat, Kisaran, dan Lhoksemawe sebesar 25 % dari beban total yang terpasang dengan membuka CB (Circuit Breaker) sampai didapat tegangan yang memenuhi standard PLN (- 10%, + 5% dari tegangan 150 kV, tegangan nominal) . b. Pelepasan saluran transmisi disimulasikan pada saluran sirkit 2 BLWN CC – Sei Rotan dan melihat efeknya terhadap tegangan melalui karakteristik pada bus Sei Rotan, Titi Kuning, dan Denai. Dalam penelitian ini dibatasi dengan tetap mengacu pada tujuan penulisan yakni mengenai analisis karakteristik tegangan (kV) melalui simulasi perbandingan sebelum dan setelah sistem bermanuver dengan standard tegangan PLN (- 10% , + 5% dari 150 kV) sebagai acuan pelaksanaan manuver serta penggunaan program ETAP sebagai simulator pada sistem tenaga listrik Sumut – NAD. 3. Landasan Teori 3.1. Pengoperasian Jaringan Listrik Pada Gardu Induk. Gardu induk sebagai suatu tempat terpasangnya beberapa peralatan listrik, pada hakekatnya peralatan-peralatan tersebut terangkai sedemikian rupa dengan sistem jaringan tegangan tinggi. Sehingga peralatan menjadi bagian dari sistem atau sub sistem. Sebagai suatu sub sistem, maka rangkaian peralatan gardu induk harus diatur sedemikian rupa sehingga mendukung stabilitas sistem. Berdasarkan hal tersebut diatas, maka operasional peralatan gardu induk dapat terjadi dalam beberapa kondisi yang mempunyai pengaruh terhadap sistem, kondisi-kondisi tersebut antara lain: 1. Kondisi normal. Dalam keadaan normal maka operasi gardu induk mempunyai kondisi melayani beban konsumen pada kondisi mampu dan segala kondisi sistem dijaga masih dalam batas yang diijinkan. 2. Kondisi tidak normal. Kondisi tidak normal adalah suatu kondisi dimana salah satu atau lebih peralatan yang beroperasi dikeluarkan (outage) dari jaringan karena gangguan/kerusakan ataupun pemeliharaan, sehingga kemampuan gardu induk dalam beroperasi kurang dari normalnya. a. Keluar (outage).Keluar adalah pembukaan atau pemutusan peralatan dari operasinya di jaringan sistem. b. Keluar terpaksa (forced outage).Keluar terpaksa adalah pemutusan peralatan oleh bekerjanya relai proteksi pada peralatan sebagai indikasi adanya gangguan pada peralatan. c. Keluar yang direncanakan (planed outage).Keluar yang direncanakan adalah pembukaan peralatan untuk keperluan pemeliharaan atau lain hal yang bersifat di rencanakan/dikehendaki. 3. Kondisi gangguan (disturbance).Kondisi gangguan adalah kondisi dimana salah satu atau lebih peralatan beroperasi tidak sesuai dengan fungsi dan kemampuannya, karena terjadinya sesuatu pada peralatan. Kondisi gangguan dapat mengakibatkan terjadinya pemutusan dan
pemadaman pada peralatan itu sendiri atau dengan jaringan lain yang terkait tergantung dari sifat gangguan dan keandalan proteksi [7]. 3.2. Manuver Jaringan Listrik Manuver jaringan listrik merupakan kegiatan rutin yang dilakukan dengan mengubah posisi jaringan/instalasi dari kondisi tidak operasi (NO) atau keluar dari sistem kekondisi operasi (NC) atau sebaliknya [8]. Adapun tujuan dari kegiatan manuver ini bertujuan untuk : a. Untuk meminimalkan daerah pemadaman bila terjadi gangguan pada sistem tenaga listrik. b. Menjaga keamanan/keselamatan personel pada saat mengadakan perbaikan atau pemeliharaan. c. Menjaga keamanan/keselamatan instalasi peralatan pada saat pemeliharaan. 3.2.1. Macam-Macam Manuver jaringan. Manuver jaringan listrik dapat dibagi: 1. Manuver pembebasan tegangan pada line 150 kV 2. Manuver pemberian tegangan pada line 150 kV 3. Manuver pemberian dan pembebasan tegangan pada trafo daya dan pada busbar 20 kV diparalel. 4. Manuver pemindahan operasi dari bus I ke bus II atau dari bus II ke bus I.
P M
S
B U
B U
S
I 1 5 0
B U
S
I I 1 5 0
k V K v
2
S
1
P M
T
P M
3
P M
S
L I N
S
E
L I N
T A N
E
A H 4
K E P E R
A L A T A N
L A I N
Gambar 1. Manuver pembebasan tegangan 150 kV Saluran keluar yang menyalurkan daya keluar dari sebuah pusat listrik umumnya dikelola oleh manajemen yang berbeda dengan manajemen pusat listrik. Oleh karena itu prosedur pembebasan tegangannya memerlukan koordinasi manajemen yang baik agar tidak timbul kecelakaan terutama dalam sistem interkoneksi. Adapun prosedur Manuver pembebasan tegangan dari gambar diatas ialah: 1. Lepas PMT line 2. Lepas PMS Bus I. 3. Lepas PMS Line (saat pelepasan PMS cek apakah PMS tersebut sudah terbuka dengan sempurna). 4. Masukkan PMS Tanah (sebelum memasukkan PMS tanah cek apakah tegangan pada ” kV meter ” menunjukkan nol) [8]. 3.2.2. Manuver Operasi dan Pembebasan Peralatan dijaringan Gardu Induk. Dalam pengoperasian gardu induk diperlukan suatu prosedur, yaitu suatu ketentuan atau pedoman petunjuk tentang tata cara pengaturan, pelaksanaan dan pengendalian operasi suatu peralatan agar dapat berfungsi dengan benar, baik dalam kondisi normal maupun dalam kondisi tidak normal, kondisi gangguan, kondisi pemeliharaan dan kondisi operasi baru. Prosedur manuver, yaitu prosedur tentang mengubah posisi jaringan dari kondisi tidak beroperasi atau keluar dari sistem kekondisi operasi atau sebaliknya. Prosedur manuver dapat mempunyai dua pengertian yaitu: 1. Urutan pengoperasian dan pembebasan peralatan dijaringan, yaitu : a. Urutan pengoperasian : dari sumber kebeban. b. Urutan pembebasan : dari beban kesumber. 2. Urutan buka/tutup PMT dan PMS, yaitu: a. Pengoperasian : PMS masuk dilanjutkan PMT masuk. b. Pembebasan : PMT buka dilanjutkan PMS membuka.
Perintah manuver digardu induk diberikan oleh petugas piket pengaturan jaringan tegangan tinggi (UPB), sedangkan penerima perintah manuver adalah operator gardu induk sebagai pelaksana perintah. Perintah manuver harus dapat diterima oleh operator dengan jelas dan dimengerti. Maka untuk menghindari kesalahan pelaksanaan perintah, operator harus mencatat, mengkoreksi perintah dan mengulangi dengan menyebutkan nama jaringan yang akan dimanuver, jenis manuver [7]. 3.2.3. Akibat dari Manuver. Proses terjadinya manuver jaringan listrik dapat menyebabkan beberapa perubahan pada sistem secara keseluruhan diantaranya : a. Perubahan pembebanan dan perubahan sumber daya sementara atau permanen. Sumber supply ini akan menjadi bahan penting untuk berbagai informasi sebagai prioritas dalam skenario pemadaman. b. Perubahan beban jaringan. Perubahan beban akan terjadi untuk beban yang terpasang dan beban yang terukur. Informasi ini sangat penting untuk mengetahui profil beban pada setiap level jaringan mulai dari transmisi utama sampai kesetiap pencabangan dan mencegah terjadinya kegagalan operasi karena beban puncak berlebih diluar prediksi. c. Perubahan rugi-rugi, perubahan rugi-rugi ini harus selalu dikontrol untuk mencegah rugi-rugi yang semakin meningkat. Salah satu cara sederhana adalah dengan mempertahankan keseimbangan pembebanan antar jaringan [5]. Mengingat bahwa penyediaan tenaga listrik bagi masyarakat merupakan hal yang mempengaruhi hajat hidup orang banyak, maka kegiatan manuver sangat dibutuhkan untuk meminimalkan pemadaman konsumen terutama bila terjadi gangguan pada jaringan listrik. 1. Manuver pada pembangkitan.
Keterangan :
Pm t Norm al Close Pm Pm tt trip Norm al Close Pm t Norm al open Pm Pm tt trip Norm al Close
Gambar 2. Lepasnya pembangkit unit 3 dan 4 pada PLTU belawan Lepasnya unit pembangkit yang besar menyebabkan beban yang sebelumnya diambil oleh unit yang lepas dimanuver keunit pembangkit lain sehingga unit pembangkit lain mengalami beban lebih, dan juga memungkinkan unit pembangkit lain ikut terlepas. Hal ini terutama terjadi apabila cadangan berputar dalam sistem lebih kecil dibandingkan dengan daya yang dibangkitkan oleh unit pembangkit yang mengalami gangguan. Proses manuver ini mungkin juga menyebabkan ada saluran transmisi mengalami beban lebih dan ikut terlepas, tergantung situasi aliran daya dalam sistem [2]. 2. Manuver Jaringan Transmisi. -
K o n f ig u r a s i J a r in g a n S u b S is t e m
S e b e lu m
G a n g g u a n
T A R U T U N G
S IB O L G A
1
K e te ra n g a n
2
:
P m t N o r m a l C lo s e
P P m m tt tNr iop r m a l C l o s e P P m m tt N t r iop r m a l o p e n
-
K o n f ig u r a s i J a r in g a n S u b S is t e m
S e t e la h G a n g g u a n
T A R U T U N G
S IB O L G A
1
2
P E R B A U N G A N
Gambar 3. Lepasnya saluran transmisi sirkit 2.
Lepasnya saluran transmisi yang tinggi bebannya mempunyai dampak yang serupa seperti lepasnya unit pembangkit yang besar, khususnya untuk bagian sistem yang menerima dari saluran transmisi tersebut. Misalkan saluran yang lepas adalah sirkit 2, maka daya yang mengalir pada sirkit 2 harus dimanuver ke sirkit 1, ini menyebabkan penyaluran daya tidak maksimal dan akan menyebabkan bertambahnya besarnya jatuh tegangan (voltage drop) di sisi penerima. VR = VS – VD ................................................................................................................................. (2.20) VD = Ib x Zsal .......................................... ............................................................................ ............ (2.21) [4] dimana : VR = Tegangan penerima (receiving) VS = Tegangan pengirim (sending) VD = Jatuh tegangan (Voltage drop) IB = Arus beban Zsal = Impedansi saluran Dengan terputusnya sirkit 2 dijaringan menyebabkan arus yang tadinya terbagi dua dengan sirkit 1 terpaksa dipikul oleh sikrit 1. Dengan arus beban yang besar dipikul oleh satu saluran menyebabkan jatuh tegangan disisi penerima bertambah besar pula. Keterangan : 3. Manuver Beban. Pm t Norm aly Close
150 KV
GI SIBOLGA
Pm t Norm aly open Pm t Trip Trf 1.30 MVA
Trf 2.10 MVA
20 Kv 20 KV Bustie SB.1
SB.3
SB.4
SB.2
Gambar 4. Pengalihan beban Trf 2. Ke Trf 1. Pada GI Sibolga 150 KV
Untuk mengimbangi berkurangnya pembangkitan tenaga listrik yang disebabkan oleh adanya gangguan dari suatu sistem, maka sebahagian beban sistem harus dilepas supaya pembangkit yang masih bekerja tidak mengalami beban lebih dan frekuensi sistem tidak turun dibawah harga yang diizinkan, namun apabila pembangkitan masih sanggup memikul beban walaupun ada beberapa pembangkit yang terlepas maka pelepasan beban dapat dihindari dengan proses pemindahan beban (manuver beban). Tetapi apabila terjadi gangguan yang besar, maka turunnya frekuensi akan semakin cepat sehingga dapat turun hingga dibawah harga yang diizinkan hanya dalam waktu yang singkat. Untuk menjaga sistem dari kegagalan atau kerusakan dikarenakan turunnya frekuensi, maka sebahagian beban harus dilepas untuk mengurangi beban yang di pikul pembangkit hingga frekuensi kembali ke keadaan normal. Trf 1.30 MVA
Trf 2.10 MVA
20 Kv
20 KV
Bustie
SB.1
SB.4
SB.3
SB.2
3.3. Electrical Transient Analysis Program (ETAP). ETAP (Electrical Transient Analysis Program) adalah suatu program yang terintegrasi yang mendesain untuk menyelesaikan permasalahan Analysis Harmonic, Analysis Transient Stability, Analysis Load Flow (Aliran daya), Short-Circuit (ANSI and IEC), Optimal Power Flow, Ground Grid Systems, Manuver Jaringan sistem Transmisi dan Distribusi, Mengurangi Losses pada sistem Transmisi dan Distribusi, Pemasangan Kapasitor pada sistem Transmisi dan Distribusi. Program ini pertama kali dikembangkan oleh Brown, K, Shokooh, F, Abcede, H, dan Donner, G, pada Oper. Technology. Inc, Irvine, CA. USA,1990 pada paper “ Interactive simulation of Power system: ETAP Application and Techniques”. Program ETAP kemudian digunakan untuk studi analisis stabilitas transient dalam sistem tenaga listrik oleh Ramasudha, K; Prakash, V V S, 2003 pada paper “Power System Simulation Using Electrical Transient Analysis Program (ETAP)”. 4. Data 4.1. Prosedur Umum Ruang lingkup materi penelitian ini mengkaji tentang manuver sistem tenaga listrik dari beban maksimum (MVA) dan melihat kondisi tegangan kritis di tiap-tiap gardu induk disaluran transmisi 150 kV sistem Sumut – NAD. Dengan demikian materi kajian terdiri atas :
1. Pembuatan model pembangkit saluran transmisi 150 kV dan beban masing-masing gardu induk (Bus-GI) yang berada dalam naungan PT . PLN (persero) Sumatera Utara. 2. Penentuan nilai setiap parameter pembangkit, saluran, dan beban.Penerapan pemodelan kedalam pemograman ETAP Power Station 4.0 (Electrical Transient Analysis Program). 3. Mengamati tegangan tiap bus serta mendata bus yang tegangannya kritis. 4. Pemodelan manuver beban listrik kedalam program ETAP dan mensimulasikannya sampai tegangan kritis naik dalam batasan standard PLN (-10 % , +5 %) tegangan nominal 150 kV. MULAI
Pengumpulan Data
Masukan data pembangkitan data saluran dan data beban
Pemodelan ETAP
Simulasi
Ganti manuver (beban, saluran transmisi)
Mengamati karaktersitik tegangan bus
TIDAK Kondisi tegangan sudah memenuhi standard PLN (-10%, + 5%)
YA
SELESAI
Gambar 5. Diagram Alir Simulasi ETAP 4.2.
Sumber Data Peralatan Data yang akan dianalisa adalah data 36 bus yang berada dalam naungan PT.PLN(Persero) P3B Sumatera Utara Wilayah SUMUT - NAD, pada bulan Juni 2008 pada saat beban puncak ditiaptiap bus. T A M O R A 1 5 0 k V
B . N . R M B E 3 8 . 6 2 M V A
R E N U N 1 5 0 k V
B . T L C U T 1 6 . 5 2 M V A
LNGSA-GIDIE
k V P L T A
R E N U N
1
1 5 0
2 PSTAR-PORSA
K I S A R A N 1 5 0 k V B . P . S T R 5 8 . 0 2 M V A
C A P P L N 5 M v a r
B . K S R N 5 1 . 2 7 M V A
A K N P A N 1 5 . 5 9 M V A
1
2
R . P R A P A T 1 5 0 k V P O R S E A 1 5 0 k V B . B T G I 2 4 . 4 6 M V A B . P O R S E A 9 . 0 1 M V A
S D K A L - T E L E
T R T U G - T E L E
T A R U T U N G 1 5 0 k V
2
T E L E 1 5 0 k V
k V
S P A N H R A S
1 B . R T P A T 4 8 . 3 2 M V A
T R T U G - S B O G A
2
T R T U G - S B O G A
1
S U M B A G T E N G S E L
B . G . T U A 8 . 8 3 M V A
S B O G A - P S D E M
S I B O L G A 1 5 0 k V
P . S I D E M P U A N 1 5 0 k V
I D I E 1 5 0 k V K O M B I H A E K P L T M H B . S D K L N G 1 4 . 4 8 M V A
B . T E L E 8 . 0 4 M V A
B . S B O G A 2 4 . 7 7 M V A
B . T R T N G 1 2 . 7 8 M V A
S B D N G
B O H O
B T G D I S A E K
A E K
2
B R N - S G L I
2
S G L I - B . A C E H
2
L S M W E - B R N
1
B R N - S G L I
1
S G L I - B . A C E H
1
S I G L I 1 5 0 k V
B . A C E H 1 5 0 k V B . B A C E H 4 0 . 5 6 M V A
B . B I R U N 2 5 . 2 9 M V A
C T R N G B . L S M W E 4 5 . 1 4 M V A
B . P D E M 4 3 . 2 M V A
R A I S A N
S I L A N G S P A N H R A S
L S M W E - B R N
B I R U N 1 5 0 k V
L S M W E 1 5 0 k V
P L T D
KSRAN-KTJNG
2 TBTGI-PSTAR
1 PSTAR-PORSA
B . T T K N G 1 4 2 . 0 2 M V A
KSRAN-KTJNG
1 TBTGI-PSTAR
B . K T J N G 1 2 3 . 2 9 5 M V A
RTPAT-KSRAN
1 1
2
TTKNG-SROTN
2
2
B . K T J N G 2 2 3 . 2 9 5 M V A
T O N D H N
S I D I K A L A N G
B . B R N D N 2 3 . 7 6 M V A
T B T G I - K T J N G
P . S I A N T A R 1 5 0 k V
B . P B U N G 2 6 . 3 3 M V A
B . I D I E 1 7 . 2 5 M V A IDIE-LSMWE
T L C U T 1 5 0 k V
LNGSA-LSMWE
LNGSA-TLCUT
P . B R A N D A N 1 5 0
P B U N G - T B T G I
P B U N G 1 5 0 k V
PSDEM-RTPAT
B . G L G R 2 4 6 . 2 4 5 M V A
2
RNUN-SDKAL
B . G L G R 1 1 4 6 . 2 4 5 M V A
P B U N G - S R O T N
B . S R O T N 4 8 . 5 M V A
1
K . T A N J U N G 1 5 0 k V
2
GLGR
B . B N J A I 2 2 9 . 0 1 M V A
R E N U N
PLTG
2
T B T G I - K T J N G
N . R M B E 1 5 0 k V
2
1
1
P B D A N - L N G S
PBDAN-BNJI
P B D A N - L N G S
1 M V A
BTAGI-TTKNG
2
G I S 3 0 . 4 5
P L T A
PBDAN-BNJI
B . L N G S A 1 3 . 7 5 M V A
I N A L U M
B . T T K N G 2 4 2 . 0 2 M V A
T T K N G 1 5 0 k V
B R A S T A G I 1 5 0 k V
B I N J A I 1 5 0 k V
L A N G S A 1 5 0 k V
2 P L T D
G L U G U R 1 5 0 k V
B . G . P A R A 5 . 1 3 M V A
T B N G T G G I 1 5 0 k V
TTKNG-SROTN
P . P S R - S R O T N
T T K N G - P . G L I
P.GLI-NRMBE
1 2
GLGUR-P.GLI
1
GLGUR-P.GLI
BNJI-P.GLI
B . P . G E L I 2 4 1 . 7 4 M V A
BNJI-P.GLI
B . B N J A I 1 2 9 . 0 1 M V A
B . T B T G I 4 6 . 0 7 M V A
T B T G I - S R O T N
S E I R O T A N 1 5 0 k V
P A Y A G E L I 1 5 0 k V L M H T M A 8 . 4 9 M V A L B H N 1 5 . 2 4 M V A
B . D N A I 4 9 . 2 6 M V A
1
TTKNG-NRMBE
P L T G 2
2
2
1 1
B L W T U - P P S R
P.GLI-P.PASIR
B L W T U - P P S R
B . P . G L I 1 4 1 . 7 4 M V A
B . T A M O R A 3 6 . 8 9 M V A
D E N A I 1 5 0 k V
1
P . P S R - S R O T N
P.GLI-P.PASIR
2
L B H A N 1 5 0 k V
LBHAN-BLWNTU
1
BLWNCC-BNJI
M V A
e n e r g i )
1 5 0 k V P A Y A P A S I R
B L W T U 1 5 0 k V
BLWNCC-BNJI
P L T D ( b e l i
BTAGI-TTKNG
P L T G 1
BTAGI-RNUN
S T 2 . 0
U 4
BTAGI-SDKAL
G T 2 . 2
U 3
2
G T 2 . 1
U 2
1
S T 1 . 0
U 1
MBR-PPSR
G T 1 . 2
MBR-PPSR
4 0 . 3 6 G T 1 . 1
SR0TN-KIM
B . K I M 1
SROTN-KIM
M A B A R 1 5 0 k V
SROTN-DNAI
SROTN-TMORA
K I M 1 5 0 k V
PORSA-TRTUG
1
PORSA-TRTUG
2
B L W N C C - S R 0 T N
TMORA-DNAI
B L W N C C - S R O T N
B . M A B A R 4 . 5 M V A
B L W C C 1 5 0 k V
P L T D B . S I G L I 2 1 . 2 7 M V A
P . P i s a n g P L T D
L B A T A
Gambar 6. One line diagram sistem Sumut – NAD.
2
5. Analisis 5.1. Kasus Manuver Sistem tenaga listrik yang ada dalam naungan PT. PLN (Persero) Sumbagut memiliki pembangkitan yang banyak yang terhubung interkoneksi, dari pembangkitan sampai kebeban dilengkapi dengan peralatan proteksi yang berfungsi bila terjadi gangguan pada sistem. Pelaksanaan manuver sangat sering terjadi dalam sistem kelistrikan Sumbagut, ini terjadi karena sering adanya gangguan atau pemeliharaan pada sistem yang menyebabkan peralatan harus terlepas dari sistem. Kondisi manuver yang akan diteliti difokuskan pada lepasnya beban sebesar 25 % pada bus tegangan kritis (Kisaran, R.Prapat dan Lhoksemawe) hingga diperoleh tegangan yang memenuhi standard PLN (-10% + 5% dari tegangan 150 kV) pada bus tersebut dengan membuka Circuit Breaker. Untuk pelepasan saluran disimulasikan pada saluran sirkit 2 BLWN CC – Sei Rotan. 5.1.1. Untuk kondisi Normal Untuk kodisi normal diperoleh bus yang mengalami tegangan kritis yaitu: Bus Kisaran 133.065 kV, Bus R.Prapat 133.455 kV, Bus Lhoksemawe 134.040 kV, Bus Birun 134.685 kV 5.1.2. Simulasi Pelepasan beban R.Prapat 12,08 MVA, Kisaran 12,815 MVA, Lhs.Mawe 11,28 MVA Untuk menghindari pemadaman total pada suatu bus maka beban yang dilepas sebesar 25 % dari beban totalnya. Pelepasan beban dilakukan di bus R.Prapat, Kisaran dan Lhoksemawe dan untuk karakteristik tegangan yang akan diperhatikan adalah pada bus R.Prapat, Kisaran, Lhoksemawe dan Birun. Serta membandingkan tegangan bus pada saat kondisi normalnya dengan kondisi setelah manuver beban dilaksanakan. PERBANDINGAN TEGANGAN ,6 5 3 1
137 136
5 6 0 , 3 3 1
135
kV
134
5 0 ,3 6 3 1
7 .1 6 3 1 5 5 4 , 3 3 1
4 ,0 4 3 1
5 3 ,6 6 3 1 5 8 ,6 4 3 1
133 132 131
BUS
K ISARAN KONDISI NORMAL
R.PRAPAT
LHOKSEMAW E
BIRU N
SETELA H PELAKSANAAN MANUVER
Gambar 7. Grafik perbandingan tegangan sebelum dan setelah pelepasan beban sebesar 25 %. a. Pada bus Kisaran b. Pada bus R.Prapat
Gambar 8. Karakteristik tegangan bus Kisaran dan bus R.Parapat sebelum dan setelah pelepasan beban. Pada pengamatan saat beban R.Prapat 12,08 MVA, beban Kisaran 12,815 MVA dan Lhoksemawe 11,28 MVA dilepas pada detik ke 0,1 dimana tegangan mendekati stabil pada detik ke 0,123 dari total simulasi ETAP 5 detik, bahwa Untuk kondisi tegangan dari karakteristik terlihat pada bus Kisaran mengalami kenaikan dari 133,065 kV menjadi 135,60 kV atau mengalami kenaikan sebesar 1,7 % dari tegangan nominal Pada pengamatan saat beban R.Prapat 12,08 MVA, beban Kisaran 12,815 MVA dan Lhoksemawe 11,28 MVA dilepas pada detik ke 0,1 dimana tegangan mendekati stabil pada detik ke
0,123 dari total simulasi ETAP 5 detik, bahwa Untuk kondisi tegangan dari karakteristik terlihat pada bus R.Prapat mengalami kenaikan dari 133,455 kV menjadi 136.17 kV atau mengalami kenaikan sebesar 1,81 % dari tegangan nominal. c. Pada bus Lhoksemawe d. Pada bus Birun
Gambar 9. Karakteristik tegangan bus Lho.Mawe dan bus Birun sebelum dan setelah pelepasan beban Pada pengamatan saat beban R.Prapat 12,08 MVA, beban Kisaran 12,815 MVA dan Lhoksemawe 11,28 MVA dilepas pada detik ke 0,1 dimana tegangan mendekati stabil pada detik ke 0,123 dari total simulasi ETAP 5 detik, bahwa Untuk kondisi tegangan dari karakteristik terlihat pada bus Lhoksemawe mengalami kenaikan dari 134,04 kV menjadi 136,305 kV atau mengalami kenaikan sebesar 1,51 % dari tegangan nominal. Pada pengamatan saat beban R.Prapat 12,08 MVA, beban Kisaran 12,815 MVA dan Lhoksemawe 11,28 MVA dilepas pada detik ke 0,1 dimana tegangan mendekati stabil pada detik ke 0,123 dari total simulasi ETAP 5 detik, bahwa Untuk kondisi tegangan dari karakteristik terlihat pada bus Birun mengalami kenaikan dari 134,685 kV menjadi 136,635 kV atau mengalami kenaikan sebesar 1,3 % dari tegangan nominal. 5.1.3. Simulasi Pelepasan saluran sirkit 2 BLWN CC – Sei Rotan. Untuk pelepasan saluran sirkit 2 BLWN CC – Sei Rotan, karakteristik tegangan yang akan diperhatikan adalah pada bus Sei Rotan, Titi Kuning, dan Denai, Serta membandingkan tegangan bus sebelum terjadi pelepasan saluran dengan kondisi sesudah pelepasan saluran akibat gangguan pada detik ke 4,02 dari total simulasi ETAP 5 detik. 5 9 0 , 8 4 1
148,5 148
PERBANDINGAN TEGANGAN ,7 6 4 1
147,5 147
1 ,9 6 4 1
V k 146,5 146
5 0 4 , 7 4 1
5 7 8 , 5 4 1
1 0 , 6 4 1
145,5 145 144,5 BUS
Sei Rotan KOND ISI N ORMAL
T. Kuning
Denai
SE TELAH P ELAK SAN AAN MANU VER
Gambar 10. Perbandingan tegangan sebelum dan setelah pelepasan saluran a. Pada bus Sei Rotan Pada pengamatan saat saluran sirkit 2 BLWN CC – Sei Rotan dilepas pada detik ke 4 dimana tegangan mendekati stabil pada detik ke 4,02 dari total simulasi ETAP 5 detik, bahwa Untuk kondisi tegangan dari karakteristik terlihat pada bus Sei Rotan mengalami penurunan dari 148,095 kV menjadi 146,70 kV atau mengalami penurunan sebesar 0,9 % dari tegangan nominal sehingga tidak diperlukan tindakan pelepasan beban(Load Shedding). b. Pada bus Titi Kuning Pada pengamatan saat saluran sirkit 2 BLWN CC – Sei Rotan dilepas pada detik ke 4 dimana tegangan mendekati stabil pada detik ke 4,04 dari total simulasi ETAP 5 detik, bahwa Untuk kondisi tegangan dari karakteristik terlihat pada bus Titi Kuning mengalami penurunan dari 146.91 kV menjadi 145.875
kV atau mengalami penurunan sebesar 0,7 % dari tegangan nominal sehingga tidak diperlukan tindakan pelepasan beban(Load Shedding). c. Pada bus Denai Pada pengamatan saat saluran sirkit 2 BLWN CC – Sei Rotan dilepas pada detik ke 4 dimana tegangan mendekati stabil pada detik ke 4,02 dari total simulasi ETAP 5 detik, bahwa Untuk kondisi tegangan dari karakteristik terlihat pada bus Denai mengalami penurunan dari 147.405 kV menjadi 146.01 kV atau mengalami penurunan sebesar 0,9 % dari tegangan nominal sehingga tidak diperlukan tindakan pelepasan beban (Load Shedding). 6. Kesimpulan Dan Saran 6.1. Kesimpulan Karena tidak seimbangnya antara pembangkitan dan kebutuhan beban, maka sering terjadi permasalahan dalam sistem tenaga listrik di Sumbagut baik itu karena gangguan ataupun pemeliharaan berkala yang dapat mengganggu kontinuitas pelayanan daya ke konsumen. Berdasarkan hasil analisis melalui karakteristik dengan simulasi ETAP dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Pada kondisi normal hasil simulasi ETAP diperoleh bus yang tegangan kritis yaitu pada bus Kisaran, R.Prapat, Lhoksemawe, dan Birun. Perubahan tegangan tiap bus setelah pelaksanaan manuver akan menjadi bahan penting untuk berbagai informasi seperti penentuan prioritas dalam skenario pemadaman. 2. Perubahan rugi-rugi yang terjadi saat manuver saluran (pelepasan) saluran BLWN CC – Sei Rotan, ini menyebabkan tegangan penerima lebih kecil dari tegangan pengiriman (VR < VS), ini disebabkan semakin besarnya jatuh tegangan (VD) akibat terlepasnya 1 sirkit saluran. Perubahan ini harus selalu dikontrol untuk mencegah rugi-rugi yang semakin meningkat dengan mempertahankan keseimbangan pembebanan antar saluran. 3. Sebelum pelaksanaan manuver benar-benar terjadi baik karena gangguan maupun pemeliharaan, ada baiknya Sistem didemokan terlebih dahulu melalui simulasi komputer, misalnya untuk mengetahui efek dari manuver terhadap kondisi tegangan yang didistribusikan pada sistem. 6.2. Saran. 1. Dari hasil Riset dilapangan sangat dibutuhkan sifat kooperatif dari pihak yang berkaitan yaitu pegawai PT.PLN (persero) Sumut – NAD dalam memberikan arahan dan data real dilapangan. 2. Untuk para peneliti diharapkan agar melakukan riset lanjutan, dengan menganalisa pelaksanaan manuver dengan memperhatikan kestabilan melalui batasan-batasan frekuensi yang diijinkan standard PLN dalam melakukan manuver. Sehingga diharapkan analisis pelaksanaan manuver dengan bantuan program komputer khususnya ETAP mendapatkan hasil yang terbaik. Dan menjadi program ETAP lebih familiar untk menganalisa kasus dalam sistem tenaga listrik. DAFTAR PUSTAKA 1. Cekmas Cekdin, 2007, ” Sistem Tenaga Listrik ” , Andi Yogyakarta,Yogyakarta. 2. Djiteng Marsudi, 2006, ” Operasi Sistem Tenaga Listrik ”, Graha Ilmu, Jakarta. 3. ETAP PowerStation 4.0., 2001, “PowerStation User Guide Volume I User Interface, Volume II Analysis Modules”, Operation Technology, Inc., Southern California 4. Hutauruk T.S., .2005, “Transmisi Daya Elektrik”, Erlangga, Jakarta. 5. I Made Sukarsa, 2007, ”Perancangan model network pada mesin database non spatial untuk manuver jaringan listrik sektor distribusi dengan PL SQ”, Vol.6 No.1. Januari – Juni, Universitas Udayana, Bali. 6. Kundur, P., dkk., 2004, “Definition and Classification of Power System Stability”, IEEE Transactions on Power System, Vol.19, No.2, pp.1387-1401. 7. Ngamsanroaj, K., and Tayati, W., 2003, “An Analysis Of Switching Overvoltages in the EGAT 500 kV Transmission System”, IEEE Transactions on Power Delivery, pp.149-153. 8. PT. PLN (Persero) Unit Pendidikan dan Pelatihan Tuntungan. ”Kursus Operasi dan Pemeliharaan Gardu Induk”. Medan. 9. PT. PLN (Persero) Kitlur Sumbagut. ”in house Training PERALATAN GARDU INDUK”. Langsa. 10. William D. Stevenson,Jr. “Analisa Sistem Tenaga” . Erlangga. 1983. Jakarta.
