Analisis Under Voltage Load Shedding berdasarkan nilai Sensitivitas Bus dan Daya Reaktif pada PT PLN (Persero) APB DKI Jakarta & Banten Ir. Agus R. Utomo, M.T.; Dielita Anggitria Malau Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, Indonesia 16424 Email :
[email protected] ;
[email protected]
baik agar kestabilan tetap terjaga. Kestabilan tegangan
Abstrak
Skripsi ini membahas tentang analisis under voltage load yang terjadi dapat berupa penurunan tegangan (under sheddingpada PT PLN (Persero) APB DKI Jakarta & voltage). Untuk itu, perlu adanya sistem pengaman Banten. Pelepasan beban dilakukan dengan tujuan terhadap kondisi ini. Dengan melakukan pelepasan menaikkan tegangan sistem sampai batas toleransi nilai beban (load shedding) diharapkan tegangan sistem dapat yang diizinkan yaitu +5 % dan -10 % (Aturan Jaringan, stabil kembali. Pelepasan beban dilakukan pada lokasi 2007) dari nilai tegangan nominalnya yaitu 150 kV. yang tepat akan menaikkan tegangan secara signifikan. Simulasi pelepasan beban dilakukan pada bus yang Dimana dengan melepas beban seminim mungkin dapat memiliki nilai sensitivitas (dv/dQ Sensitivity) tertinggi menaikkan tegangan sampai batas nilai toleransi yang dan pada beban yang memiliki nilai daya reaktif tertinggi diizinkan yaitu dengan
berbantuan
perangkat
lunak
+5% dan -10% dari tegangan
DIgSILENT nominalnya yaitu 150 kV dan 70 kV [4].
PowerFactory. Dengan melakukan pelepasan beban
Simulasi pelepasan beban dilakukan pada studi
diharapkan tegangan dapat naik secara signifikan. kasus di subsistem Priok-Bekasi, Cawang dan Balaraja Setelah melakukan simulasi maka di dapat, jumlah beban pada PT PLN (Persero) APB DKI Jakarta & Banten yang dilepas pada pelepasan beban yang dilakukan dengan menggunakan Load Flow Calculation dan Load berdasarkan nilai sensitivitas bus tertinggi lebih sedikit Flow sensitivities-Sensitivity Analysis pada perangkat dibandingkan dengan pada pelepasan beban yang lunak DIgSILENT PowerFactory. dilakukan berdasarkan nilai daya reaktif tertinggi. Hal ini dapat dilihat pada salah satu hasil simulasi pada studi
2
kasus di subsistem Balaraja dimana jumlah beban yang
Daya
Hubugan Daya Reaktif dan Tegangan reaktif
adalah
suatu
besaran
yang
dilepas berdasarkan nilai sensitivitas bus sebesar 22.12 menunjukkan adanya fluktuasi daya di saluran transmisi % sedangkan jumlah beban yang dilepa berdasarkan akibat digunakannya peralatan listrik yang bersifat nilai daya reaktif sebesar 37.77 %.
induktif (misalnya motor listrik, trafo, dan las listrik).
Kata kunci : Under voltage, pelepasan beban, sensitivitas Hubungan antara penurunan tegangan dan daya reaktif bus, daya reaktif 1
dapat ditunjukkan pada persamaan 1 berikut.
Pendahuluan
Seiring dengan meningkatnya kebutuhan energi listrik, sistem kelistrikan menjadi semakin kompleks dan
V E V
XQ V
rumit. Untuk itu perlu adanya sistem pengamanan yang
Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 2014
(1)
dianggap sebagai bus terlemah. Maka pada bus tersebut Dimana, jika penurunan tegangan bernilai besar, akan dilakukan pelepasan beban. Semakin banyak maka dapat disimpulkan adanya penyaluran daya reaktif jumlah beban [MW] yang dilepas, maka semakin baik yang cukup besar ke beban.
pula kondisi tegangan sistem. Hal tersebut juga dapat dilihat dari nilai sensitivitasnya, semakin baik tegangan sistem maka semakin kecil pula nilai sensitivitas busnya.
2.1 Sensitivitas Bus Sensitivitas bus yang dimaksudkan adalah V-Q Sensitivity analysis, dimana nilai dV/dQ akan dijadikan
2.2 Daya Reaktif
sebagai acuan dalam menentukan lokasi pelepasan
Hubungan antara tegangan dengan daya reaktif
beban. Nilai dV/dQ dapat dicari dengan penurunan tersebut rumus
sebagai
berikut.
Kendala
jaringan
]
[
][
]
dijelaskan
menggunakan
gambar
dapat rangkaian sistem sederhana di bawah. Gambar 1
direpresentasikan dalam bentuk linear sebagai berikut : [
dapat
merupakan representasi dari sistem transmisi.
(2)
Dimana,
Gambar 1. Rangkaian sistem sederhana [6] Dengan asumsi bahawa nilai
maka
didapat (
)
(
) (3) Dimana Gambar 2. Diagram fasor [6]
(4)
Berdasarkan gambar rangakaian
Sehingga, (5) Dapat dilihat dari persamaan 4, rumus untuk
diatas, didapatkan
persamaan 6 sebagai berikut
E 2 (V V ) 2 V 2
(6)
mencari nilai sensitivitas bus. Sensitivitas V-Q bernilai positif mengindikasikan kestabilan operasi, semakin
(V RI cos XI sin ) 2 ( XI cos RI sin ) 2
kecil nilai sensitivitas maka semakin stabil sistem tersebut [3]. Nilai sensitivitas tersebut digunakan sebagai acuan pemilihan lokasi pelepasan beban. Bus yang
E 2 (V
RP XQ 2 XP RQ 2 ) ( ) V V V V
memiliki nilai sensitivitas tertinggi pada sistem tersebut
Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 2014
(7)
Dimana,
3 [ [
]
Simulasi dan Analisis
Pada skripsi ini dilakukan pelepasan beban (load
]
shedding) dikarenakan tegangan sistem turun. Studi ini
[
] [
mengacu pada realisasi aliran daya (load flow) pada ]
tanggal 23 April 2014 yang ada pada PT PLN (Persero)
[ ]
APB DKI Jakarta dan Banten. Penurunan tegangan yang
[ ]
dimaksud berada pada kurang dari 10% dari nilai
Maka di dapatkan penurunan tegangan pada tegangan nominal pada sistem tegangan 70 kV dan 150 kV. Pelepasan beban pada tiga subsistem yaitu,
sistem, yaitu
V
RP XQ V
Subsistem Priok-Bekasi (IBT 1 & 2), Subsistem Cawang (8)
dan Subsistem Balaraja.
Dan 3.1 Subsistem Priok-Bekasi
XP RQ V V
Pertama, simulasi pelepasan beban dilakukan (9)
Jika
yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas bus tertinggi.
V V V
(10)
Maka didapatkan
E 2 (V
Bekasi (11)
RP XQ E V V V
Bus
dv/dQ
Beban
Sensitivity
Daya yang Dilepas
CSW
I-5
0.00043768
1CSW5_TD3
29.24313
CSW
II-5
0.00043768
1CSW5_TD2
38.57945
MARUNDA
I-5
0.00039549
1MRNDA5_TD1
44.47189
MARUNDA
I-5
0.00039549
1MRNDA5_TD3
36.42951
MARUNDA
II-5
0.00039549
1MRNDA5_TD2
37.2656
KARET
I-5
0.00038315
1KARET5_TD1
45.49707
(12)
RP XQ V V
(13)
Jika R diabaikan, maka
Total Daya Aktif yang Dilepas
XQ V
231.48665
(14)
Dari persamaan tersebut kita dapat mengetahui, jika tegangan
Nama Bus
[MW]
Dengan demikian,
penurunan
Tabel 1. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan nilai Sensitivitas bus tertinggi pada subsistem Priok-
RP XQ 2 ) V
V E V
berdasarkan nilai sensitivitas bus. Berikut adalah beban
bernilai
besar,
maka
dapat
disimpulkan adanya penyaluran daya reaktif yang cukup besar ke beban. Untuk itu, agar penurunan tegangan pada saat transmisi daya dapat menurun, maka dilakukan pelepasan beban pada beban yang memiliki daya reaktif.
Dengan melakukan pelepasan beban pada bus yang memiliki nilai sensitivitas tertinggi sebesar 231.48665 MW, maka tegangan terendah yang ada pada sistem yaitu sebesar 129.7817 kV yang ada pada Pondok Kelapa bus I-5 naik menjadi sebesar 135.7311 kV yang berada pada Pondok Kelapa Bus I-5 juga.
Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 2014
Kemudian
pelepasan
beban
dilakukan kV. Sedangkan pada pelepasan beban berdasarkan nilai
berdasarkan nilai Daya Reaktif tertinggi yang ada pada daya beban.
reaktif,
dengan
melepas
311.73472
MW
menjadikan tegangan terendah pada Pondok Kelapa bus
Tabel 2. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan
I-5 menjadi sebesar 135.5575 kV. Jumlah beban yang
nilai Daya Reaktif tertinggi pada subsistem Priok-Bekasi
dilepas berdasarkan nilai sensitivitas pada bus lebih
Nama Bus
sedikit dibanding dengan jumlah beban yang dilepas
Bus
Q
Beban
[Mvar]
Daya
yang
Dilepas [MW]
PULOGADUNG
I-
27.8541
1PGDNG5_TD9
47.40811
I-
27.0195
1KARET5_TD1
45.49707
P.KARANG
I
25.1011
1PKRNG5_TDKTT
43.86838
PULOGADUNG
I-
24.4337
1PGDNG5_TD5
42.80966
I-
23.9919
1GISGB5_TD3
42.00341
23.3045
1PLPNG5_TD4
41.45597
GIS
5
KARET
3.2 Subsistem Cawang Pertama,
5
GIS
5
GISGAMBIR 5
simulasi
IV-
beban
dilakukan
berdasarkan nilai sensitivitas bus. Berikut adalah beban yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas bus tertinggi. Tabel 3. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan
Nama Bus
Bus
dv/dQ
Beban
Sens.
5 KANDANGSAPI
pelepasan
nilai Sensitivitas bus tertinggi pada subsistem Cawang
PLUMPANG 40 kA
berdasarkan nilai daya reaktif.
Daya yang Dilepas [MW]
I-
23.0099
1KDSPI5_TD1
48.69212
5
DEPOK
I-
0.00228441
1DEPOK4_TD1
17.59765
I-
0.00209135
1DEPOK4_TD3
22.7535
II-
0.00193213
1DEPOK4_TD2
15.47758
II-
0.00135285
1KDBDK4_TD2
12.30241
II-
0.00131905
1KDBDK4_TD4
24.58495
TAMANRASUNA
I
0.00064642
1TMRSN5_TD2
27.07327
TAMANRASUNA
II
0.00062361
1TMRSN5_TD1
36.62858
I-
0.00056496
1GNPPN5_TD1
38.05293
DANAYASA
I
0.00053712
1DNYSA_TD1
34.87678
DANAYASA
I
0.00052069
1DNYSA_TD3
16.70183
I-
0.00050727
1DKTAS5_TD1
27.10318
II-
0.00051515
1DKTAS5_TD3
27.78997
II-
0.00049304
1MPBRU5_TD1
44.4719
4 311.73472
Total Daya Aktif yang Dilepas
DEPOK
Dengan melakukan pelepasan beban pada beban yang memiliki daya reaktif tertinggi sebesar
4 DEPOK 4
311.73472 MW, maka tegangan terendah yang ada pada
KEDUNGBADAK
sistem yaitu sebesar 129.7817 kV yang ada pada Pondok Kelapa bus I-5 naik menjadi sebesar 135.5575 kV yang berada pada Pondok Kelapa Bus I-5 juga.
4 KEDUNGBADAK 4
Abadi Guna Papan 5
DUKUH ATAS 5
Gambar 3. Grafik perbandingan hasil simulasi kedua
DUKUH ATAS 5
metode pada subsistem Priok-Bekasi Dapat dilihat perbandingan hasil simulasi kedua metode di atas. Pertama pelepasan beban berdasarkan
MAMPANG DUA 5
Total Daya Aktif yang Dilepas
nilai sensitivitas bus tertinggi, dengan melepas beban
345.41453
Dengan melepas beban yang ada pada bus bus sebesar 231.48665 MW menjadikan tegangan terendah I-4 dan II-4 Depok, bus II-4 Kedung Badak, bus I dan II pada Pondok Kelapa bus I-5 menjadi sebesar 135.7311 Tamanrasuna, bus I-5 Abadi Guna Papan, bus I
Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 2014
Danayasa, bus I-5 dan II-5 Dukuh Atas, dan bus II-5 terdapat
pada
bus
I-5
Abadi
Guna
Papan,
Mampang Dua dengan jumlah daya yang dilepas sebesar 1DNYSA_TD2 yang terdapat pada bus II Danayasa, 345.41453MW, maka kondisi tegangan terendah ada 1TOSAN1_TDKTT2 yang terdapat pada bus I Tosan pada CSW bus II-5 sebesar 135.3916 kV dan pada dan 1CSW5_TD2 yang terdapat pada bus II-5 CSW Kedung Badak bus II-4 sebesar 67.47326 kV. Nilai dengan jumlah daya yang dilepas sebesar 389.83032 tegangan tersebut sudah berada pada nilai tegangan yang MW, maka kondisi tegangan terendah ada pada Dukuh diizinkan.
Atas Bus II-5 sebesar 135.2629 kV dan pada Depok bus
Kemudian
pelepasan
beban
dilakukan II-4 sebesar 65.12254 kV. Nilai tegangan tersebut sudah
berdasarkan nilai Daya Reaktif tertinggi yang ada pada berada pada nilai tegangan yang diizinkan. beban.
Tabel 4. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan nilai Daya Reaktif tertinggi pada subsistem Cawang Nama Bus
Bus
Q
Beban
[Mvar]
Daya yang Dilepas [MW]
KARET
I-
27.0195
1KARET5_TD1
45.49707
II-
23.0427
1MPBRU5_TD2
42.95894
I-
21.5621
1GNPPN5_TD1
38.05293
DANAYASA
II
19.7368
1DNYSA_TD2
38.24103
MAMPANGDUA
II-
19.5077
1MPBRU5_TD1
44.4719
II-
18.984
1STBDI5_TD2
34.83697
I-
18.9676
1KARET5_TD2
43.21774
TOSAN
I
18.353
1TOSAN1_TDKTT2
32.08356
CSW
II-
18.133
1CSW5_TD2
38.57945
5 MAMPANGDUA 5 Abadi G Papan
Gambar 4. Grafik perbandingan hasil simulasi kedua metode pada subsistem Cawang
5
Dengan melepas beban sebesar 345.41453 MW berdasarkan nilai sensitivitas bus tertinggi menjadikan tegangan terendah pada CSW Bus II-5 sebesar 135.3916
5 SETIABUDI
kV. Sedangkan pada pelepasan beban berdasarkan nilai
5 KARET
kV dan pada Kedung Badak bus II-4 sebesar 67.47326
5
daya
reaktif,
dengan
melepas
389.83032
MW
menjadikan tegangan terendah pada Dukuh Atas Bus II5 sebesar 135.2629 kV dan pada Depok bus II-4 sebesar 65.12254 kV. Perbandingan hasil tersebut dapat dilihat
5 SETIABUDI
I-
17.8057
1STBDI5_TD3
31.89073
5 Total Daya Aktif yang Dilepas
389.83032
pada gambar 4. Jumlah beban yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas pada bus lebih sedikit dibanding dengan jumlah beban yang dilepas berdasarkan nilai daya
Dengan melepas beban pada 1KARET5_TD1 reaktif. dan 1KARET5_TD2 yang terdapat pada bus I-5 Karet, 1MPBRU5_TD21 dan 1MPBRU5_TD2 yang terdapat
3.3 Subsistem Balaraja
pada bus II-5 Mampang Dua, 1STBDI5_TD2 yang
Pertama,
simulasi
pelepasan
beban
dilakukan
terdapat pada bus II-5 Setia Budi, 1STBDI5_TD3 yang berdasarkan nilai sensitivitas bus. Berikut adalah beban terdapat pada bus I-5 Setia Budi, 1GNPPN5_TD1 yang yang dilepas berdasarkan nilai sensitivitas bus tertinggi.
Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 2014
Dengan melepas beban yang ada pada bus bus sebesar 136.7676 kV. Nilai tegangan tersebut sudah I-5Serpong dengan jumlah daya yang dilepas sebesar berada pada nilai tegangan yang diizinkan. 123.03423MW, maka kondisi tegangan terendah ada pada Lengkong bus II-5 sebesar 136.7135 kV. Nilai tegangan tersebut sudah berada pada nilai tegangan yang diizinkan. Tabel 5. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan nilai Sensitivitas bus tertinggi pada subsistem Balaraja Nama Bus
Bus
dv/dQ
Beban
Daya
Sensitivity
yang
Dilepas [MW]
SERPONG
I-5
0.00060719
1SPONG5_TD1
41.08772
SERPONG
I-5
0.00060719
1SPONG5_TD2
36.96699
Gambar 5. Grafik perbandingan hasil simulasi kedua metode pada subsistem Balaraja Dengan
SERPONG
I-5
0.00060719
1SPONG5_TD3
melepas beban
berdasarkan nilai
sensitivitas bus sebesar 123.02423 MW
44.96952
menjadikan
tegangan terendah pada Lengkong bus II-5 123.02423
Total Daya Aktif yang Dilepas
Kemudian
pelepasan
beban
136.7135kV.
dilakukan
berdasarkan nilai Daya Reaktif tertinggi yang ada pada
Sedangkan
pada
pelepasan
sebesar beban
berdasarkan nilai daya reaktif, dengan melepas 210.0669 MW menjadikan tegangan terendah pada Serpong bus I5 sebesar 136.7676 kV. Jumlah beban yang dilepas
beban. Tabel 6. Data Beban dan Bus yang dilepas berdasarkan nilai Daya Reaktif tertinggi pada subsistem Balaraja Nama Bus
Bus
Q
Beban
NEW
I-5
31.7276
1NBLRJ5_TD1
48.12476
SERPONG
I-5
27.8063
1SPONG5_TD2
36.96699
BALARAJA
I-5
24.2097
1BLRJA5_TD1
40.76922
CITRA
I-5
23.7484
1CITRA5_TD3
41.26688
II-5
20.2884
1CITRA5_TD1
42.93905
[Mvar]
Daya
yang
berdasarkan nilai sensitivitas pada bus lebih sedikit dibanding
dengan
jumlah
beban
yang
dilepas
berdasarkan nilai daya reaktif.
Dilepas [MW]
4
Kesimpulan
BALARAJA5
Setelah melakukan simulasi dan analisis pelepasan beban pada pembahasan ini, maka dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu :
HABITAT CITRA
1.
bus lebih baik daripada pelepasan beban
HABITAT Total Daya Aktif yang Dilepas
Pelepasan beban berdasarkan nilai sensitivitas
berdasarkan nilai daya reaktif yang ada pada 210.0669
beban karena dengan metode nilai sensitivitas Dengan melepas beban pada 1NBLRJ5_TD1
bus, jumlah daya aktif yang harus dilepas lebih
pada bus I-5 New Balaraja 5, 1SPONG5_TD2 pada bus I-5 Serpong, 1BLRJA5_TD1 pada bus I-5 Balaraja,
sedikit. 2.
Perbandingan hasil simulasi pelepasan beban
1CITRA5_TD3 pada bus I-5 Citra Habitat, dan
berdasarkan
1CITRA5_TD1 pada bus II-5 Citra Habitat dengan
berdasarkan
jumlah daya yang dilepas sebesar 210.0669 MW, maka
disimpulkan pada tabel di bawah.
nilai nilai
kondisi tegangan terendah ada pada Serpong bus I-5
Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 2014
sensitivitas daya
bus
dengan
reaktif,
dapat
3. Berdasarkan Subsistem P1 [MW]
Daya Reaktif
Pshedd
Pshedd
[MW] Priok-
nilai Berdasarkan
Sensitivtas Bus Pshedd [%]
[MW]
nilai
Pshedd [%]
1877.71561 231.4867 12.3280996 311.7347 16.6018069
Bekasi Cawang
1245.90628 345.4145 27.7239578 389.8303 31.2888961
Balaraja
556.03537 123.0242 22.1252526 210.0669 37.7794132
Dengan P1
= jumlah daya aktif sebelum pelepasan
beban [MW] P2shedd
= jumlah daya aktif yang dilepas berdasarkan
nilai sensitivitas bus [MW] P3shedd
= jumlah daya aktif yang dilepas berdasarkan
nilai daya reaktif [MW]
DAFTAR ACUAN [1] Pramono, Joko., Buwono, Montario Candra., Zamrudi. 2010. Transmission of Electrical Energy (Transmisi Tenaga Listrik). Depok : Universitas Indonesia. [2]Kundur, Prabha., Paserba, John., dkk, Definition and Clasification
of
Power
System
Stability,
IEEE
Transaction on Power System, Vol.19, No. 2, Mei 2004, 1387-1401. [3] Kundur, Prabha. 1994. Power System Stability and Control. USA: MCGraw-Hill. [4] Tim Penyusun ESDM.2007. Aturan Jaringan Sistem Tenaga Listrik Jawa-Madura-Bali. Jakarta: Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral. [5]Tim Penyusun PLN.2013. Pedoman dan Petunjuk Sistem Proteksi Transmisi dan Gardu Induk Jawa Bali. Jakarta: PT PLN (Persero). [6] Malau, Dielita Anggitria. 2014. Seminar: Proteksi Under Voltage pada Sistem Tenaga Listrik. Depok; Universitas Indonesia.
Analisis under..., Dielita Anggitria Malau, FT, 2014
