BAB
I
P E N. D A H U L U A N
A. U M U M. Studi aliran daya proses perencanaan maupun
me~upakan pengatu~n
st.udi panting operasi
dalam.
suatu sis-
t.em t.enaga listrik. Pembangkitan daya yang sangat. besar yang diusahakan ngan int.erkoneksi beb.erapa pembangkit. listrik,
de-
memerlu-
kan keputusan Y.ang harus dibuat. lebik dulu. Pert.umbuhan beban Y.ang ter..us-menerus sebagai akibat. dar:l pertumbuhan :lndustri, dibangunny:a pusat-pusat perdagangan baru dan pengembangan-pemukiman penduduk, memerlukanpenambahan komponen dalam sist.em yang. tidak
~ada
henti-
hentinY.a. Dalam operasi sehari-hari, dituntut. untuk mengadakan pengaturan. tegangan, stabilitas dan bahkan optimisasi sistam. Kejadian diatas memerlukan keterangan yang diperolea dari studi aliran daya. Pada dasarnya, studi aliran daya adalah. suatu peny.Etiesaian unt.uk menentukan. : besaran tegangan (magnitude) , sudut phasa t.egangan, day a aktip dan daya reaktip untuk setiap simpul (bus) dalam sistem tenaga listr:lk.
l
2
Besaran tegangan, sudut phasa tegangan, daya aktip serta daya reaktip merupakan variabel-variabel yang sering digunakan dalam. studi aliran day a. Bila ke empat variabel tersehut dapat ditentukan, aliran daya serta rugi-rugi pada tiap cahang dapat dihitung. Dalam menyelesaikan masalah dengan membawa ke
s~
di aliran daya, umumnya akan dilak.ukan hal-hal berikuu
!
ni : pembatasan masalah, menghi tung jawaban dengan -mem.-
perhatikan sarat-sarat tertentu. Pemhatasan masalah meliputi menyatakan keadaan yang
dik~
tahui, yang antara lain
(1). Bentuk atau susunan rangkaian. (2). Data-data rangkaian serta pemhatasanvy~g ,a-
da. J-awaban yang harus dihit.nng, adalah dua dari empat variabel Y.;ang dig:unakan. lliltuk mengnitung variabel tersebut, dilakultan cara '.,de-
-
ngan. membagi simpul menjadi tiga macanL.atau dna macam se '
suai masalah yang diselesaikan. Sedangkan sarat-sarat yang harus dipenuhi agar perhitung an aliran daya dapat diselesaikan adal.ah : (1) • Jumlah aljabar day a aktip tiap simpul
harus
sama dengan nol, yai tu day a aktip yang masuk ke simpul harus sama dengan daya aktip · Ylilllg keluar simpul. (2). Jumlah aljabar daya reaktip pada tiap simpul
3 harus sama dengan nol. (3). Jumlah aljabar rugi tegangan untuk tiap loop harus sama dengan nol. (4). J.umlah aljabar sudut phasa tegangan untuk
t!
ap loop harus sama dengan nol. Persalllaan aliran daya merupakan per.samaan yang
~
dak linear, oleh karena itu harus diselesaikan dengan ll! tode iterasi! Banyak metode iterasi yang telah dikembangkan untuk
me-
nyelesaikan persamaan aliran daya, baik yang menggunakan :metode langsung maupun yangmenggunakan metode tak langsung. Metode i terasi ti.dak lang_sung, yai tu yang menggunakan C! ra menentukan harga variab.el secara b.ertlll!ut-t.urut
(sc~
me of successive displacement.) antara lain : ...
- Metode Iterasi Gauss • ...
.
•
- Metode Iterasi Gauss-Siedel. Sedan~an
--
-·
-
yang menggunakan metode iterasi langsung anta-
ra lain adalah : - Metode.Newton-Raphson. Dibanding dengan metode iterasi yang lain, metode
Newto~
Raphson mempunyai baDY.ak keunggulan, oleh karena itu
s~
pai sekarang masih banyak digunakan. '~. E. Van Ness, Iteration Methods for Digital Load Flow Studies, AIEE Transaction on PAS., Vol. 78A,Part III, pp.583 - 588.
4 Beberapa keunggulan metode Newton-Raphson dibanding
de-
2
ngan metode i terasi yang lain adalah : (1). Tidak diperlukannya faktor akselerasi .dalam. perhitungan. ( 2) • Pemilihan simpul ti.dak kri t:is.
(3). Dapat dipergunakan untuk meDY.elesaikan masa. lah-masalah yang gagal dalam konv.ergensi. Perhlit:ll.ug_an· untuk
me~e-lesa:i.kan ..perhi t.ungan
-alir-
an daY-a akan panjang sekali walaupun untuk sistem sederhana, malta akan lama dan membosankan bila
~ang
d:i.ke~j_a
-
kan dengan tangan (perhitungan dengan menggunakan kalkulator tangan). ·'
ba-
Uhtuk mengatasi kesulitan tersebut, akhir-akhir ini
D.Y.ak dilakukan dengan menggunakan komputer-digi t. (digit.-
al computer). Keuntungan-keuntungan yang dapat diperoleh bila
:~-perhi
tiungan dilakukan dengan menggunakan komputer digit
-
ada-
lah : (1). Perhitungan akan lebih cepat, terutama untuk hal-hal yang rutin. (2). Ketelitian akan lebih baik dan kesalahan yang terjadi umumnya karena pembulatan
dari
komputer yang harganY.a sangat kecil. (3) •
Output yang dikehendaki dapat langsung dipe£ oleh berupa hasil cetakan.
2.
. .• ' . • • . . .
, s. Sukardjono, A Study of Diakontics for Flow Ana~ysis, A Disser~ation, The.University of se, Knoxville,,Tennesse, June 1974, p. 2.
Power
Tennes~
5
B. PEMBATASAN MASALAH..
Dalam operasi sehari-hari dimana sistem dalam ke! .
daan nornal (steady state), pengaturan tegangan pada si! -
pul-simpul utama merupakan masalah yang sangat penting. Pengaturan tegangan pada suatu sistem dapat dilakukan
d~
ngan mencatukan daya reaktip ke sistem tersebut. Daya reaktip Y-ang harus dicatukan dapat diperoleh.
dari
generator dipusat-pusat pembangkit listrik maupun
dari
kompensator daya reaktip (Static Var Compensator). Agar diperoleh.harga tega~gan yang tetap pada si~pul-sim pul ;yang. diat.ur, perJ.u dihit.ung harga daya reakti.p
;yang
harus dicatUkan. Untuk uraian selanjutn~a, hanJa akan dibahas pen!
aturan tegangan pada simpul-simpul utama
~ang
__ dilakl.tltan
dengan mencatukan daya reaktip dari generator di
pusat~
pusat.. pembangki t.. listrlk. Perhitungan daya reaktip yang harus dicatukan generator, dilakukan dengan membawa per.masalahan ke studi aliran d! ya. Oleh karena metode Newton-Raphson hingga kini masih. diakui
keunggula~a
terutama dalam sifat konvergensinya ,
maka metode ini akan
di~nakan
dalam perhi t.ungan.
Demikian pula persamaan yang digunakan dinyatakan dalam bentuk koordinat kutub, sebab dalam- pengaturan tegangan matrik Jacobi akan lebih. 1elas bila dinyatakan de ngan koordinat kutub.
6
Dengan menggunakan koordinat kutub, dapat dinyatakan secara langsung perubahan daya aktip terhadap sudut tegangan dan pengaruh daya aktip terhadap
phasa
besaran · .
t~
gangan. Demikian pula pengaruh perubahan daya reaktip terhadap sudut phasa tegangan dan perubahan daya reaktip terhadap besaran tegangan. Penggambaran rangk.aian dilakukan dengan
· menglt1-.
langkan transformator daya, atau dengan menganggap
ang-
ka perbandingan helitan (turn ratio) sama dengan satu. Hal ini dilakukan dengan pertimbangan efisiensi perhi tungan. Pengaruh transformator dalam rangkaian hany,a_.a pemhen tukan matrik admitansi simpul, yaitu pada elemen-elemen ;y;ang cabangnya dihubungkan dengan transformator'.
3
Dari pembatasan-pembatasan diatas, pada bab-bab selanjutnya dapat diketengahkan : Bab II menguraikan persamaan aliran daya dalam koordinat kutub, metode penyelesaian aliran daya Newton-Raphson dan algoritma aliran daya metode Newton-Raphson. Bab III menguraikan pengaturan tegangan dalam studi alir an daya dan algoritma penyelesaiannya. Bab IV mengetengahkan hasil-hasil perhitungan. Bab V saran-saran dan 3
~esimpulan.
J. B. Ward and H. W. Hale, Digital computer Solution of.Power-Flow Problems, AIEE Transaction on Power Apparatus and System, Vol. 75, June 1956, p. 400.
