ANALISIS PENGARUH KEHILANGAN SUPLAI DAYA DAN PELEPASAN KONDUKTOR TRANSMISI TERHADAP KESTABILAN TEGANGAN SISTEM 500 KV BERDASARKAN KURVA PV Ade Rustiawati Wijaya1, Agus R. Utomo 2 1. Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia – 16424, Indonesia 2. Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia – 16424, Indonesia Email :
[email protected],
[email protected]
ABSTRAK Kestabilan tegangan merupakan salah satu syarat sistem operasi tenaga listrik. Tegangan pada sistem tenaga listrik akan mengalami collapse seiring dengan kenaikan beban yang terus menerus hingga mencapai batas maksimumnya. Selain itu terlepasnya unit-unit pembangkit dan sirkit penghantar juga merupakan salah satu penyebab jatuhnya tegangan. Dalam studi kasus ini, tegangan krititis pada Subsistem Bekasi Cibatu dan Kembangan akan dianalisis dengan menggunakan metode kurva PV. Kurva ini menjelaskan hubungan antara daya aktif dan tegangan pada suatu bus. Dengan menaikkan beban, maka nilai tegangan kritis pada pembebanan maksimum dapat diperoleh. Hasil penelitian menunjukkan bahwa susbistem yang diterapkan skenario lepas pembangkit Unit 8 PLTU Suralaya memiliki tegangan kritis terendah sekaligus penurunan tegangan kritis terbesar yaitu subsistem Cibatu dengan tegangan kritis sebesar 423.087 kV atau mengalami penurunan sebesar 5.192 % dari tegangan kritis kondisi normalnya. Kata kunci : Kestabilan tegangan, analisis statis , Kurva PV, jaringan 500 kV,
ABSTRACT Voltage stability is one of requirements among operation of electrical power system. Voltage on electrical power system will collapse along with continuously rising load until its maximum limit and due to lose of generator unit and conductor circuit. In this study case, critical voltage at these Subsystem Bekasi Cibatu and Kembangan will be analyzed using PV curve method. The curve explains relationship between active power and voltage on a load bus. Critical voltage value on maximum loading can be yielded when load is increased. This research resulted that application of lose scenario of PLTU Suralaya Unit 8 has the biggest impact of critical voltage drop at Cibatu subsystem. Critical voltage of Cibatu subsystem is 423.087 kV or its critical voltage decrease to 5.192 % from its critical voltage at normal condition. Keywords : Voltage Stabililty, steady state analysis, PV Curve, 500 kV network system
1. PENDAHULUAN Tegangan merupakan salah satu parameter dalam menentukan kriteria kualitas pengoperasian sistem tenaga listrik. Agar kualitas sistem tenaga listrik dianggap baik, maka tegangan dalam pengoperasian tenaga listrik perlu dijaga dalam batasan (Grid Code) yang telah ditentukan. Untuk sistem 500 kV, tegangan sistem perlu dijaga agar berada pada range 500 kV ± 5% ( 475 kV – 525 kV) [7].
Sistem transmisi daya listrik yang dipenuhi oleh beban-beban listrik akan mengalami tekanan akibat kenaikan beban dan transfer daya antar bus. Sejumlah masalah keamanan tegangan mulai timbul dalam sistem tenaga listrik. Operasi sistem tenaga yang efisien menjadi terganggu karena masalah ketidakstabilan tegangan dan jatuh tegangan. Keamanan tegangan berarti kemampuan suatu sistem tenaga listrik, tidak hanya beroperasi pada tegangan yang stabil, tetapi juga mempunyai tegangan operasi yang tetap stabil setelah terjadi pelepasan beban atau kenaikan beban. Pertumbuhan pembangkit yang ada tidak sejalan dengan permintaan beban oleh konsumen
Analisis pengaruh..., Ade Rustiawati Wijaya, FT, 2015
yang semakin meningkat mengakibatkan banyaknya masalah yang dihadapi terkait dengan penurunan tegangan. Terjadinya pembebanan secara tiba-tiba karena ada beban melebihi kapasitas dibebankan ke sistem atau dapat juga dengan terjadinya trip satu unit pembangkit (generator) dan satu unit sirkit, jika tidak ditanggulangi secepatnya maka akan mengakibatkan keruntuhan tegangan (Voltage collapse) yang dapat membahayakan sistem. Berbagai indeks atau indikator stabilitas tegangan, baik analisis dinamis maupun analisis statis, telah diusulkan untuk menilai seberapa dekat tegangan suatu sistem menuju ketidakstabilan. Analisis stabilitas tegangan ini sangat berguna bagi perencanaan maupun pada saat operasi sistem tenaga listrik. Salah satu di antaranya adalah dengan menggunakan kurva P-V. Kurva P-V menggambarkan hubungan antara daya listrik, P dengan tegangan V pada suatu titik atau bus tertentu. Jika daya pada satu bus dinaikkan, maka tegangan pada bus tersebut akan menurun. Kenaikan daya lebih lanjut dapat mengakibatkan nilai tegangan akan mencapai nilai kritis. Nilai kritis ini merupakan batas kestabilan tegangan pada bus tersebut. Dalam skripsi ini dilakukan simulasi berdasarkan analisis kurva P-V pada subsistem 500 kV dalam kondisi normal maupun dengan menerapkan beberapa skenario gangguan terhadap sistem 500 kV.
II. LANDASAN TEORI A. Stabilitas Sistem Tenaga Listrik Kestabilan sistem tenaga listrik didefinisikan sebagai kemampuan dari sistem untuk menjaga kondisi operasi yang seimbang dan kemampuan sistem tersebut untuk kembali ke kondisi operasi normal ketika terjadi gangguan fisik [2]. Sedangkan ketidakstabilan sistem dapat terjadi dalam berbagai bentuk, tergantung dari konfigurasi sistem dan model operasinya. Sistem akan masuk pada kondisi ketidakstabilan tegangan ketika terjadi gangguan, peningkatan beban atau pada saat terjadi perubahan kondisi sistem yang disebabkan oleh drop tegangan yang tidak terkontrol. Penyebab utama ketidakstabilan tegangan adalah ketidakmampuan sistem tenaga untuk memenuhi permintaan daya reaktif. Inti dari permasalahan ini biasanya berhubungan dengan susut tegangan yang terjadi pada saat daya aktif dan daya reaktif mengalir melalui reaktansi induktif pada jaringan transmisi. Secara mendasar masalah kestabilan berarti menjaga sinkronisasi operasi sistem tenaga. Kestabilan pada sistem tenaga listrik merupakan masalah yang sangat penting dalam penyediaan daya kepada konsumen.
Gambar 1. Klasifikasi Stabilitas Sistem Tenaga Listrik [2] Gambar 1 menunjukkan sebuah kemungkinan klasifikasi stabilitas sistem tenaga listrik ke dalam tiga bagian, yaitu stabilitas sudut rotor, stabilitas frekuensi dan stabilitas tegangan. Sebagaimana pada stabilitas sudut rotor, stabilitas tegangan dibagi menjadi dua kategori, yaitu : a. Stabilitas tegangan gangguan besar dikaitkan dengan kemampuan suatu sistem untuk mengendalikan tegangan mengikuti gangguan besar, seperti gangguan sistem , lepasnya pembangkitan, atau circuit contingencies. Kemampuan ini ditentukan oleh karakteristik antara beban dan sistem, serta interaksi dari sistem proteksi dan kendali kontinu. Penentuan stabilitas gangguan besar membutuhkan pengujian unjuk kerja dinamis nonlinear suatu sistem selama periode waktu tertentu sehingga dapat menangkap interaksi beberapa divais seperti on-load tap changer (OLTC) dan pembatas arus medan pada generator. Rentang waktu studinya dari beberapa detik hingga puluhan menit. Oleh karena itu, simulasi dinamis jangka panjang dibutuhkan untuk analisa. b. Stabilitas tegangan gangguan kecil berhubungan dengan kemampuan sistem untuk mengendalikan tegangan mengikuti gangguan kecil seperti kenaikan beban sistem. bentuk stabilitas ini ditentukan antara lain oleh karakteristik beban dan kendali kontinyu. Konsep ini berguna untuk menentukan bagaimana tegangan sistem akan merespon terhadap perubahan kecil pada sistem setiap saat. Proses dasar yang berkontribusi terhadap stabilitas tegangan gangguan kecil adalah keadaan stabil alam. Oleh karena itu analisis statis dapat digunakan secara efektif untuk menentukan batas stabilitas, mengidentifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas dan menguji kondisi sistem dalam cakupan luas serta sejumlah besar skenario pasca gangguan. Kriteria untuk stabilitas tegangan gangguan kecil adalah sebagai berikut, pada kondisi operasi untuk setiap bus dalam sistem , nilai tegangan bus meningkat saat injeksi daya reaktif pada bus yang sama meningkat. Sebuah sistem dikatakan tidak stabil tegangan nya jika
Analisis pengaruh..., Ade Rustiawati Wijaya, FT, 2015
untuk minimal satu bus pada sistem, nilai tegangan bus menururn ketika injeksi daya reaktif pada bus yang sama meningkat. Dengan kata lain, sebuah sistem dikatakan stabil tegangannya jika sensitifitas V-Q adalah negative untuk minimal satu bus. Rentang waktu untuk masalah stabilitas tegangan bervariasi dari beberapa detik hingga hitungan menit. Sehingga, stabilitas tegangan mungkin merupakan fenomena jangka panjang dan jangka pendek. Ketidakstabilan tegangan tidak selalu muncul dalam bentuk murni. Sering ketidakstabilan sudut rotor dan ketidakstabilan tegangan berjalan beriringan. Adanya salah satu dapat menyebabkan munculnya yang lain dan perbedaannya tidak jelas. Akan tetapi, perbedaan antara stabilitas sudut rotor dan stabilitas tegangan penting untuk dipahami penyebab terjadinya masalah dalam rangka untuk membangun desain dan prosedur operasi yang sesuai. B. Stabilitas Tegangan
̌
(2.1)
̌
̌
̌
Besar nilai dari arus adalah )
√(
(
)
(2.2)
Persamaan 2.2 dapat disederhanakan menjadi (2.3) √
Dimana F adalah (
)
(
)
(
)
(2.4)
Besar nya tegangan pada sisi penerima menjadi
=
(2.5)
√
Besar daya yang disuplai ke beban adalah
Masalah stabilitas tegangan biasanya terjadi pada sistem dengan pembebanan yang besar. Ketidakstabilan tegangan dapat menginisiasi terjadinya runtuh tegangan. Gangguan yang menyebabkan runtuh tegangan dapat dipicu oleh beberapa hal, seperti naiknya beban atau gangguan besar yang muncul secara tiba-tiba. Masalah yang paling mendasar adalah lemahnya sistem tenaga listrik. Disamping kekuatan jaringan transmisi dan kemampuan transfer daya, faktor- faktor yang berkontribusi dalam fenomena runtuh tegangan (voltage collapse), antara lain batas kendali tegangan/ daya reaktif generator, karakteristik beban, karakteristik kompensator daya reaktif, dan aksi dari divais kendali tegangan seperti transformator on-load tap changer. C. Hubungan antara Daya Aktif dan Tegangan Sisi Penerima Hubungan daya dan tegangan menunjukkan karakteristik operasi dari sistem/saluran transmisi [2]. Hubungan ini menunjukkan perubahan yang terjadi pada tegangan penerima karena perubahan pada besar daya yang ditransmisikan.
=
(
) cos ɸ
(2.6)
Berdasarkan persamaan 2.6, besar nya cos ɸ atau faktor daya mempengaruhi besarnya tegangan kritis dan transfer beban maksimum pada kurva hubungan antara Daya (PR) dan Tegangan (VR). Bagaimana faktor daya dapat mempengaruhi nilai tegangan kritis pada kurva dapat dilihat pada grafik berikut.
Gambar 3 Grafik Hubungan Daya dan Tegangan dengan Variasi Faktor daya [3]
D. Analisis Stabilitas Tegangan Gambar 2. Sistem Radial Sederhana sebagai Ilustrasi Fenomena Stabilitas Tegangan [2] Pada gambar 2. di atas diperlihatkan saluran transmisi dengan Es adalah sumber tegangan konstan, ZLD adalah beban yang disuplai, ZLN impedansi seri, VR adalah tegangan di sisi penerima dan PR adalah daya yang disuplai ke beban. Nilai I dalam fasor adalah
1. Analisis Statis Analisis statis (pada keadaan tunak) biasanya digunakan pada masalah ketidakstabilan tegangan yang disebabkan oleh gangguan-gangguan kecil, seperti kenaikan beban [6]. Metode studi utama yang digunakan untuk analisis statis adalah simulasi aliran daya. Metode ini terbagi menjadi dua yaitu kurva P-V dan kurva Q-V. Kedua metode tersebut dapat menentukan batas pembebanan pada keadaan tunak yang terkait dengan stabilitas tegangan.
Analisis pengaruh..., Ade Rustiawati Wijaya, FT, 2015
Dengan mengetahui kurva P-V maka kurva Q-V dapat dibuat dengan mengubah nilai P menjadi nilai Q dengan faktor daya tertentu, begitu juga sebaliknya. a. Kurva P-V Kurva P-V digunakan untuk analisis konseptual stabilitas tegangan dan studi sistem radial. Metode ini juga digunakan pada jaringan melingkar (ring) dimana P adalah total beban pada sebuah area dan V adalah tegangan pada bus yang kritis atau representatif. P dapat juga berupa daya yang dikirim melalui saluran transmisi [2]. Tegangan pada beberapa bus dapat digambar. Kelebihan kurva P-V lainnya adalah dapat digunakan untuk analisis karakteristik beban sebagai fungsi dari tegangan. Sebagai contoh sebuah beban resistif murni dapat digambarkan dengan persamaan . Sedangkan untuk beban dengan daya konstan (tidak bergantung pada tegangan) kurva P-V berupa garis lurus vertikal. Di sisi lain, penggunaan kurva P-V juga memiliki kelemahan, yakni simulasi aliran daya akan divergen mendekati puncak atau titik daya maksimum kurva. Hal ini menyebabkan setengah bagian kurva tidak dapat digambarkan.Analisis stabilitas tegangan melalui Kurva P-V ini adalah untuk melihat pada kondisi beban total berapa (MW) tegangan sistem mengalami collapse. Artinya kemampuan sistem dalam menyalurkan daya aktif telah melebihi kemampuan sistem itu sendiri. Adapun kurva P-V seperti diperlihatkan pada gambar 4.
pada bus yang diuji atau bus yang kritis terhadap daya reaktif pada bus yang sama. Kurva Q-V dibuat dengan menentukan beberapa nilai daya reaktif pada bus dan disimulasikan untuk melihat nilai tegangan bus untuk setiap nilai Q yang berbeda. Keadaan operasi normal dinggap sebagai titik daya reaktif nol. Beberapa kelebihan dari analisis dengan kurva Q-V [2], antara lain: Keamanan tegangan sangat berhubungan dengan daya reaktif dan kurva Q-V dapat memberikan informasi batas daya reaktif pada bus yang diuji. Batas daya reaktif adalah jarak nilai VAR dari titik operasi hingga titik minimum kurva. Bus yang diuji dapat merepresentasikan semua bus dalam sebuah area kendali tegangan (sebuah area dimana nilai tegangan nya berubah secara koheren). Kurva Q-V dapat dibuat pada titik-titik sepanjang kurva P-V untuk menguji kekuatan (robustness) sistem. Kemiringan (gradien) kurva Q-V mengindikasikan kekakuan (stiffness) sistem.
Gambar 5. Contoh Kurva Q-V yang Dinormalisasi [4]
Gambar 4. Rentang Pembebanan pada Kurva PV [4] Garis putus-putus pada gambar 4 tersebut memperlihatkan titik lokasi yang menyatakan sebagai batas titik kritis. Titik ini menyatakan batas kemampuan beban pada keadaan mantap untuk stabilitas tegangan jaringan, sedangkan bagian atas dari titik kritis menyatakan kondisi operasi stabil dan di bawah titik kritis menyatakan kondisi operasi tidak stabil. Ketidakstabilan tegangan sering dianalisis seperti pada persoalan-persoalan keadaan mantap (steady-state problems). b.
Kurva Q-V Untuk sistem tenaga listrik yang besar, kurva Q-V didapatkan dengan beberapa kali simulasi aliran daya. Kurva Q-V menggambarkan tegangan
Analisis stabilitas tegangan melalui Kurva QV ini adalah untuk melihat pada kondisi beban total berapa (MVar) tegangan sistem mengalami collapse. Adapun kurva V-Q dapat dilihat pada gambar 5. Garis putus-putus pada gambar 5 tersebut memperlihatkan titik lokasi yang menyatakan sebagai batas titik kritis. Titik ini menyatakan batas kemampuan beban pada keadaan mantap untuk stabilitas tegangan jaringan, sedangkan bagian atas dari titik kritis menyatakan kondisi operasi stabil dan di bawah titik kritis menyatakan kondisi operasi tidak stabil. 2. Analisis Dinamis Analisis dinamis biasanya dilakukan dengan memberikan gangguan-gangguan besar pada sistem, termasuk lepasnya generator dan gangguan tiga fasa pada saluran transmisi. Analisis stabilitas tegangan gangguan besar pada sistem dapat dilakukan menggunakan simulasi dengan domain waktu [1]. Sistem yang diuji adalah sistem yang beroperasi
Analisis pengaruh..., Ade Rustiawati Wijaya, FT, 2015
pada keadaan normal dengan beberapa gangguan besar untuk analisis beberapa aspek terkait dengan stabilitas tegangan, termasuk tegangan bus beban dan generator, arus eksitasi, serta daya reaktif yang dihasilkan generator.
A Mulai
Data Sistem 500kV
Kondisi Trip Pembangkit Suralaya
Simulasi Aliran Daya Subsistem Bekasi / Kembangan/Cibatu 500 kV
Simulasi kurva PV Sistem Kondisi trip Suralaya
III. SIMULASI DAN ANALISIS Tidak
a. Data yang Digunakan Wilayah kerja P3B Jawa Bali meliputi pulau Jawa, Bali dan Madura. Wilayah kerja tersebut dibagi menjadi 4 (empat) Region dan 1 (satu) Subregion. Objek penelitian pada skripsi ini adalah sistem kelistrikan pada PT. PLN P3B Jawa Bali subsistem Bekasi, Cibatu dan Kembangan. Data yang digunakan pada penelitian ini yaitu perencanaan penyaluran operasi PT. PLN P3B Jawa-Bali bulan November 2014 yang data nya telah di samakan dengan data realisasi bulan November.
Simulasi Berhasil? Ya
Data Kurva PV Subsistem Bekasi, Cibatu & Kembangan setelah trip Suralaya
Tentukan nilai Tegangan Kritis
Data Tegangan dan Beban pada Setiap Bus Data persentase penurunan tegangan Simulasi kurva PV Subsistem Bekasi/ Kembangan/Cibatu Kondisi Normal Selesai Tidak
Smulasi Berhasil?
Ya
A
NEW SURALAYA ASAHI GU
CILEGON
TGRNG TGBRU LNTAR MKRNG U CKRNG GUANGKE ANCOL
LKONG
DUKSB KBJRK
CKUPA CKNDE
DPKRU
GANDUL
BDKML
M.TAWAR RGDLK
DWUAN
GU PRIOK
GMBRU
KSBRU
KRBRU PGDNG PLPNG
SRANG KEMBANGAN
LABUAN
Gambar 7. Alur Simulasi Skenario 1 dengan DigSilent Power Factory
SURALAYA
NEW BLRJA
MENES
CAWANG APB JakBan
KMANG
BEKASI CIBATU
MKSRI IDRMA
BUNAR KRACAK
DEPOK KDBDK
CIBINONG BGBRU P SALAK LBSTU
BDUTR APB Jabar
CIRATA
UBRNG
SAGULING
A CKLNG
CGRLG
BANDUNG SELATAN
P
LMJAN
KDPTN JTBRG
T.JATI
A
PRKAN ARJWN
RCKEK UBRNG
CNJUR
UBRUG P PRATU
SKMDI HRGLS
PWKTA
PDKLPTMBUN PDLRU
RKBTG
INDRAMAYU
PNYNGPRURI JBBKA JTLHR
PTKGN
SRAGI U CEP
PATI
CKSKA
BRBES
KNGAN
MLBNG
KBSEN
PKLON BTANGWLERI
TSLMA CAMIS
MNANG
KLBKL
BNJAR
TASIKMALAY A PMPEK
KRAPK
TBROK
RBANG
SYUNG KUDUS
RWALO
STARA PNDRN
JKULO
KEREK
CILACAP
DIENG
APB Jateng & DIY
MRICA
KEREK
PBLGA GBONG
WALIN
GJYAN
PLOSO
PALUR
MGTAN
WATES
KNTUG
SKTIH
MNRJO
BBNDO
NGORO
KTSNO
MRGEN
WNSRI
BNTUL
NGJUK
BLBNG
GDTAN
BLKAN
PEDAN
BNGIL WNGIRI
PNRGO
KEDIRI BLTRU
PCTAN
PIERGRATI
KRSAN
BNRAN
TLGNG
SKLNG KBAGN
TGLEK
SMANU
SMNEP
SPANG UJUNG
KRIAN
CRBAN
JAJAR
KBMEN
WARU
APB Jatim
NGAWI
KLTEN
PWRJO
U
CLCAP
SRGEN
PMKSN
GLTMR
LNGAN
NGIMBANG BJGRO
KDMBO
BKLAN
SGMDU BABAT GRESIK
SBSEL CEPU
UNGARAN SLBRU MJNGO BAWEN GDRJO
WSOBO
TUBAN
BLORA
GU
PWRDI BMAYU
RAWALO SMDRA
RDRUT
KLNGU
BLPLG
P
WYWDU KMJNG SNTSA P DRJAT GARUT P CVRON
REMBANG
JPARA
MANDIRANCAN
PMLNG
GISKC
WLNGI
LWANG
STBDO
PAITON PBLGO
BDWSO
PAKIS
BWNGI
TUREN
STAMI
JMBER
PMRON GLNUK
LMJNG
BTRTI
KKTES
SGRUH
NGARA
TNGUL GTENG
KAPAL
PYAGN
APB Bali
AMPRA AMPLA
GNYAR PDSBN
PCKLD
SANUR PSGRN
NSDUA
APB
GITET 500 kV
Kit 500 kV
U
Kit 150 kV
U
Kit 70 kV
GI 150 kV
GI 70 kV
SUTET
SUTT 150 kV
SUTT 70 kV
Gambar 6. Topologi Jaringan Jawa Bali [5] b. Alur Simulasi Analisis dilakukan dengan simulasi aliran daya kemudian kurva PV menggunakan perangkat lunak DigSilent Power Factory (14.1). Dalam simulasi aliran daya ini digunakan metode iterasi NewtonRaphson dengan maksimum iterasi 100 dan ketelitian sebesar 0,0001. Ada beberapa skenario yang dilakukan pada skripsi ini. Skenario yang akan dilakukan terdiri atas tiga jenis skenario. Skenario pertama yaitu lepasnya pembangkit daerah barat yaitu Suralaya unit 8, kedua adalah lepasnya pembangkit daerah timur yaitu Paiton unit 3 dan yang ketiga adalah lepasnya penghantar Mandirancan-Ungaran Sirkit 1.
c. Hasil Simulasi Kurva PV Simulasi yang dilakukan pada Subsistem Bekasi terdiri dari 4 simulasi yaitu pertama adalah dengan menerapkan kondisi normal pada sistem 500 kV, selanjutnya simulasi kedua adalah menerapkan skenario gangguan dengan melepaskan pembangkit besar di bagian barat yaitu PLTU Suralaya unit 8 dengan kapasitas 550 MW. Simulasi ketiga yaitu menerapkan skenario gangguan lepasnya pembangkit besar di timur yaitu PLTU Paiton unit 3 dengan kapasitas 235 MW. Dan terakhir skenario gangguan ketiga yaitu dengan menerapkan lepasnya konduktor transmisi Mandirancan-Ungaran Sirkit 1. Skenario-skenario yang sama juga diterapkan pada dua Subsistem lain nya yaitu subsistem Kembangan dan Cibatu.
Gambar 8. Kurva PV Subsistem Bekasi Kondisi Normal
Analisis pengaruh..., Ade Rustiawati Wijaya, FT, 2015
Dari kurva terlihat ketika beban semakin naik maka tegangan mengalami penurunan seiring dengan kenaikan beban. Penurunan akan terus berlangsung sampai pada batas kestabilan tegangan atau titik kritis tegangan. Di bawah titik ini artinya sistem sudah tidak stabil lagi atau bisa mengalami collapse. Dari gambar 8 terlihat titik mulai pada beban 100 MW tegangan awal berada pada 452.25 kV, kemudian tegangan terus turun sampai pada titik kritis nya di 448.176 kV pada detik ke 0.733 dan pada beban maksimum yaitu 105.395 MW. Artinya sistem akan collapse apabila menerima tambahan pembebanan sebesar 5.395 % dari beban awal 100 MW dan tegangan turun hingga mencapai titik kritisnya sebesar 0.9 % dari tegangan awal 452.25 kV (base case) . Titik kritis subsistem Bekasi berbeda dengan titik kritis subsistem Cibatu. Titik kritis subsistem Cibatu pada kondisi normal terjadi pada detik ke 0.753 yaitu sebesar 447.017 kV pada pembebanan maksimum 105.271 MW atau mengalami penurunan tegangan hingga 1.02 % dari nilai awal dan kenaikan beban hingga 5.271% dari nilai awal. Nilai tegangan kritis subsistem Cibatu sedikit lebih rendah dibandingkan dengan titik kritis subsistem Bekasi pada kondisi normal. Kemudian untuk subsistem Kembangan, nilai titik kritis berada pada nilai 456.151 kV dengan pembebanan maksimal sebesar 105.087 MW. Kurva PV untuk subsistem Cibatu dan Kembangan bisa dilihat pada lampiran. Titik kritis dan pembebanan maksimum dari ketiga subsistem dalam kondisi normal ditunjukkan oleh tabel 1.
pelepasan pembangkit Suralaya unit 8 dengan kapasitas pembangkitan sebesar 550 MW yang mengakibatkan suplai daya reaktif ke sistem berkurang sehingga tegangan kritis semakin turun nilainya dengan beban maksimum yang lebih kecil jika dibandingkan dengan sistem normal.
Gambar 1. Kurva PV Subsistem Bekasi Skenario 1
Dari gambar 10, didapatkan tegangan kritis Subsistem Bekasi dengan kondisi penerapan skenario 2 yaitu PLTU Paiton unit 3 lepas sebesar 447.257 kV dengan beban maksimum sebesar 105.280 MW. Nilai ini cukup lebih tinggi apabila dibandingkan dengan skenario 1 yaitu lepasnya PLTU Suralaya Unit 8. Hal ini dikarenakan kapasitas PLTU Paiton Unit 3 lebih kecil dibandingkan dengan kapasitas PLTU Suralaya unit 8 yang dilepaskan.
Tabel 1. Beban Maksimum dan titik kritis pada kondisi normal
Pada Simulasi dengan penerapan skenario 1 subsistem Bekasi dalam gambar 9 dapat dilihat seiring dengan kenaikan beban, tegangan terus menurun hingga sampai pada titik kritisnya. Terlihat pada kurva PV Subsistem Bekasi yang diterapkan lepas pembangkit unit 8 memiliki titik tegangan kritis pada 427.097 kV dengan pembebanan maksimum sebesar 103.851 MW atau mengalami penurunan tegangan dari titik kritis kondisi normal nya sebesar 4.703 % dan mengalami kenaikan beban jika dibandingkan dengan beban maksimum kondisi normal hingga mencapai titik maksimum nya yaitu sebesar 1.464 % . Nilai ini jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan nilai tegangan kritis pada kurva kondisi normal yaitu sebesar 448.176 kV. Hal ini dipengaruhi oleh
Gambar 2. Kurva PV Subsistem bekasi Skenario 2
Kurva PV untuk skenario 3 yang diperlihatkan oleh gambar 11, berbeda dengan kurva PV tiga skenario sebelumnya. Pada kurva ini terlihat bahwa terdapat penurunan tegangan yang signifikan diawal operasi yang kemudian tegangan perlahan-lahan naik kembali. Kenaikan tegangan dari posisi ini diakibatkan oleh reaksi AVR, pada saat tegangan turun maka pembangkit bereaksi sehingga AVR yang ada bekerja.
Analisis pengaruh..., Ade Rustiawati Wijaya, FT, 2015
faktor daya terbesar memiliki lekukan (nose) tertinggi yang artinya tegangan titik kritis tegangan nya lebih besar dibanding yang lain.
Gambar 11. Kurva PV Subsistem bekasi Skenario 3
Dengan menerapkan tiga skenario yang sama pada dua subsistem lainnya yaitu Cibatu dan Kembangan didapatkan tabel 2 yang memperlihatkan perbandingan nilai tegangan kritis pada subsistem dengan variasi skenario tersebut. Terlihat dari tabel bahwa subsistem Cibatu yang diterapkan skenario pelepasan pembangkit Suralaya unit 8 memiliki persentase penurunan tegangan paling besar yaitu sebesar 5.192 %.
Gambar 12. Perbandingan Kurva PV Subsistem Bekasi dengan tiga skenario
Tabel 2. Perbandingan Persentase Penurunan Tegangan Kritis dengan Tiga Skenario pada tiga Subsistem
Gambar 13 Perbandingan Kurva Subsistem Cibatu dengan Tiga Skenario
Perbandingan kurva PV pada tiga subsistem dengan tiga skenario dengan kondisi normalnya diperlihatkan oleh grafik 12, 13 dan 14. Terlihat dari grafik bahwa grafik kondisi normal dan dengan skenario 2 hampir berimpitan yang artinya skenario pelepasan PLTU Paiton unit 3 sebesar 235 MW tidak terlalu berpengaruh terhadap penurunan tegangan kritis sistem. Sebaliknya grafik yang diterapkan lepas PLTU Suralaya unit 8 sebesar 550 MW memiliki jarak terjauh, yang artinya tegangan kritis pada skenario ini paling rendah. Dari grafik pun dapat ditarik hubungan titik locus tegangan kritis sistem. Garis putus-putus pada grafik menunjukkan titik kritis tegangan. Dari grafik juga dapat terlihat bahwa grafik dengan
Gambar 14 Perbandingan Kurva Subsistem Kembangan dengan Tiga Skenario
Analisis pengaruh..., Ade Rustiawati Wijaya, FT, 2015
[6] Sudirham, Sudaryanto. 2012. Analisis Sistem Tenaga. Bandung : Darpublic
IV. KESIMPULAN 1.
2.
3.
4.
Tegangan subsistem akan mencapai nilai kritisnya apabila diterapkan kenaikan beban secara bertahap kemudian mengalami collapse bila tidak diberikan tindakan. Selain itu penurunan tegangan akan terjadi apabila : a. Salah satu atau beberapa unit pembangkit dalam sistem pembangkitan terlepas b. Salah satu atau beberapa sirkit penghantar dalam sistem transmisi terlepas Subsistem yang memiliki nilai tegangan kritis sekaligus persentase penurunan tegangan dibandingkan kondisi normalnya adalah subsistem Cibatu dengan nilai persentase sebesar 5.192 % Tegangan kritis pada semua subsistem yang diterapkan tiga skenario masih berada pada range tegangan nominal sistem 500 kV kecuali subsitem Cibatu yang memiliki tegangan kritis sebesar 423.807 kV pada saat diterapkan pelepasan Suralaya unit 8. Dalam studi kasus ini perbandingan persentase penurunan nilai titik tegangan kritis terhadap tegangan awal nya pada subsistem seperti ditunjukkan tabel berikut :
[7] PT. PLN (Persero). 2008.Master Station : Spesifikasi Teknis Fungsi EMS, DMS dan DTS.Jakarta Selatan : PT PLN (Persero)
DAFTAR ACUAN [1] Chapman, SJ. 1991. Electric Machinery Fundamentals. USA : Mc-Graw Hill [2] Kundur, Prabha. 1994. Power System Stability and Control. USA : Mc-Graw- Hill. [3] Kundur, Prabha. Paserba, John. Definitiom and Classification of Power System Stability, IEEE Transaction on Power System, Vol.19, No. 2, Mei 2004, 1387-1401. [4] Powerworld Corporation. 2001. Steady State Power System Security Analysis with PowerWorld Simulator. USA : Champaign, Illinois 61820 [5] PT. PLN (Persero) P3B JB. 2010. PLN ROAD MAPTO OPERATIONAL AND SERVICE EXCELLENCES 2010 ‐ 2014, Serving Quality and Reliability. Jakarta : Cita Press.
Analisis pengaruh..., Ade Rustiawati Wijaya, FT, 2015
Analisis pengaruh..., Ade Rustiawati Wijaya, FT, 2015
