EVALUASI PEMASANGAN KAPASITOR BANK 150KV TERHADAP ALIRAN DAYA GI LINGGAU-BANGKO PADA SISTEM TRANSMISI SUMBAGSELTENG BERBASIS PSS/E ( POWER SYSTEM SIMULATOR FOR ENGINEERING ) M. Alfin Syukri 1, Ir. Cahayahati,M.T 2, Mirzazoni, ST , MT 3 1
MahasiswaTeknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta E-mail :
[email protected] 2 Dosen Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta 3 Dosen Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta Abstrak
Dalam Sistem Tenaga Listrik Sumatera terdiri dari tiga buah subsistem, yaitu Sumatera Bagian Utara (SBU), Sumatera Bagian Tengah (SBT), dan Sumatera Bagian Selatan (SBS). Untuk saat ini sistem yang sudah terinterkoneksi baru pada Sumatera Bagian Tengah dengan Sumatera Bagian Selatan, yang biasa disebut sebagai sistem Sumbagselteng. Sistem Sumatera Bagian Tengah meliputi wilayah Sumatera Barat, Riau dan Jambi, sedangkan Sistem Sumatera Bagian Selatan meliputi wilayah Sumatera Selatan, Bengkulu dan Lampung. Kedua subsistem tersebut terinterkoneksi pada GI Bangko dan Linggau. Setiap tahun kebutuhan akan energi listrik terus meningkat di sistem Sumbagselteng. Pertumbuhan beban pada Subsistem Sumatera Bagian Tengah tidak sebanding dengan jumlah pembangkitan yang ada. Oleh karena itu perlu ada transfer daya dari subsistem Sumatera Bagian Selatan ke subsistem Sumatera Bagian Tengah. Dikarenakan type penghantar pada GI Bangko dan Linggau merupakan untuk tegangan 275 kV, sedangkan masih dioperasikan 150 kV, maka kemampuan penghantar tersebut belum optimal.Untuk memaksimalkan transfer daya dan memperbaiki kualitas tegangan perlu adanya kapasitor bank. Dengan adanya kapasitor bank pada sistem Sumbagselteng perlu dievaluasi seberapa besar pengaruhnya terhadap kestabilan transfer daya dan tegangan pada titik transfer sistem Sumetera Bagian Tengah dengan Sumatera Bagian Selatan.
Pendahuluan Latar Belakang Sistem Tenaga Listrik Sumatera yang terdiri dari Sumatera Bagian Utara (SBU), Sumatera Bagian Tengah (SBT), dan Sumatera Bagian Selatan (SBS). Untuk saat ini sistem yang sudah terinterkoneksi baru pada Sumetera Bagian Tengah dengan Sumatera Bagian Selatan, yang biasa disebut sebagai sistem Sumbagselteng. Titik interkoneksi sistem Sumbagselteng adalah pada GI Bangko dan GI Lubuk Linggau. Tujuan dari sistem interkoneksi ini antara
lain untuk meningkatkan kemampuan suplai tenaga listrik, agar pada saat terjadi gangguan pada salah satu pusat pembangkit tidak terlalu berpengaruh pada konsumen. Karena kondisi pembangkitan pada subsistem Sumetera Bagian Tengah tidak sebanding dengan kebutuhan beban konsumen, sedangkan kondisi pembangkitan subsistem Sumetera Bagian Selatan melebihi dari pada kebutuhan konsumen, maka transfer daya terjadi dari subsistem Sumatera Bagian Selatan ke subsistem Sumatera Bagian Tengah. Untuk kodisi saat ini,
jaringan pada jalur backbone (Kliliranjao Muara Bungo – Bangko – Lubuk Linggau – Lahat) penghantar dan tower yang terpasang pada jalur tersebut diperuntukan untuk tegangan 275 kV, namun dikarenakan GI untuk 275 kV belum siap, maka sampai saat ini masih di operasikan di 150 kV. Tegangan paling rendah yang diperbolehkan berdasarkan Aturan Sistem Ketenaga Listrikan Sumatera Tahun 2010 ada pada 135 kV. Apabila transfer pada penghantar antara GI Bangko ke GI Lubuk Linggau di operasikan melebihi 220 MW, maka tegangan akan turun kurang dari 135 kV. Dan apabila tegangan pada GI Bangko lebih rendah dari 135 kV, maka harus dilakukan pemadaman di sistem sumbagteng. Karena apabila tegangan nya lebih rendah dari pada nominal nya maka akan berpengaruh pada tegangan di sisi konsumen, pada peralatan proteksi di GI, dan Over excitacy pada pembangkit. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perubahan nilai kapasitor terhadap tegangan dan transfer daya yang mengalir pada sistem Sumbagselteng melalui penghantar Lubuk Linggau – Bangko . Sehingga dapat diketahui nilai kapasitor yang dipasang untuk mencapai tegangan nominal supaya dapat mengoptimalkan transfer daya pada penghantar Linggau-Bangko menggunakan aplikasi PSS/E.
ALIRAN DAYA DENGAN PSS/E
loack) terpasang pada PC yang digunakan bekerja. Program PSS/E jika sudah diinstal di PC dapat diakses dengan berbagai cara, yaitu melalui menu Start, Program, PSS/E atau langsung dengan mengklik icon nya di Windows. Versi terbaru yang digunakan PLN saat ini adalah PSS/E versi 30. Aplikasi Simulator
for
PSS/E
(Power
Engineering)
System
merupakan
aplikasi yang dipakai untuk melihat arah aliran daya berikut kestabilan tegangan pada suatu sistem tenaga listrik. Banyak fitur yang dapat digunakan pada aplikasi tersebut seperti studi aliran daya, studi short circuit, studi load forecast. Pada penelitian ini aplikasi PSS/E yang dipaka menggunakan fitur studi aliran daya. Data awal untuk melakukan simulasi adalah file load flow yang akan distudi sudah konvergen (dalam PSS/E nama file.sav). Data-data yang disiapkan dalam simulasi ini yaitu pembebanan, transfer, dan tegangan Linggau - Bangko yang ada pada logsheet. Dimana data dari logsheet tersebut diambil oleh Bidang Operasi Sistem PT PLN (persero) setiap hari nya melalui pembangkitpembangkit dan GI. Di dalam PSS/E pemodelan-pemodelan tersebut disimpan dalam bentuk nama file.dyr.
PERHITUNGAN DAN ANALISA Untuk dapat menjalankan program perangkat lunak PSS/E pada PC diperlukan program yang sudah diinstal dan dongle (hard key
Aliran Daya Kondisi Eksisting Kondisi eksisting sistem Sumbagselteng aliran daya yang terjadi adalah dari GI 2
L.Linggau ke GI Bangko. Kapasitor yang
adalah 201.8 MW dengan tegangan di GI
terpasang kapasitor 150 kV berkapasitas 25
Bangko 150 kV.
MVAR di GI Bangko. Dengan menggunakan aplikasi PSS/E kita lakukan simulasi sesuai kondisi eksisting sistem Sumbagselteng. Hasil simulasi tersebut menunjukan tegangan pada GI Bangko 147 kV dengan total transfer daya dari GI Linggau ke GI Bangko 202,2 MW.
Kapasitor GI Bangko 75 MVAR. Kapasitor dirubah dengan nilai 75 MVAR. Setelah itu dilakukan simulasi menggunakan program PSS/E. Hasil dari simulasi dengan pemasangan kapasitor 75 MVAR, yaitu transfer Linggau – Bangko adalah 201.6 MW dengan tegangan di GI Bangko 154 kV.
Aliran Daya Dengan Penambahan Kapasitor
Grafik tegangan GI Bangko dengan Pada tahap ini dilakukan perubahan nilai kapasitor untuk melihat pengaruh
masing-masing nilai kapasitor seperti pada gambar berikut :
kapasitor terhadap tegangan. Pada kasus ini nilai kapasitor GI Bangko diubah menjadi 35 MVAR, 50 MVAR, dan 75 MVAR, untuk mendapatkan
tegangan
dengan
nominal
150kV. Kemudian dilakukan simulasi dengan menggunakan
software
PSS/E
untuk
mendapatkan hasil pemasangan kapasitor dengan nilai yang optimal.
Kapasitor GI Bangko 35 MVAR. Hasil
dari
simulasi
dengan
pemasangan kapasitor 35 MVAR, yaitu transfer Linggau – Bangko adalah 202 MW dengan tegangan di GI Bangko 148.3 kV.
Gambar 1 Grafik Tegangan GI Bangko dengan masing-masing Kapasitor
Kapasitor GI Bangko 50 MVAR. Kapasitor dirubah menggunakan 50 MVAR. Setelah itu dilakukan simulasi menggunakan program PSS/E. Hasil dari simulasi dengan pemasangan kapasitor 50 MVAR, yaitu transfer Linggau – Bangko
Melihat Pengaruh Kapasitor Terhadap Effisiensi Daya Terkirim Dalam hal ini dilakukan perubahan nilai kapasitor untuk melihat pengaruh pemasangan kapasitor terhadap effisiensi 3
daya terkirim. Pada kasus ini pada kapasitor
pada GI Bangko sekarang ( 25 MVAR)
202.2MW x100% 210MW
= 96,28%
dihitung dulu rugi-rugi daya dan effisiensi dayanya, kemudian diubah dengan nilai , 35 MVAR, 50 MVAR, dan 75 MVAR, untuk mendapatkan transfer daya dengan effisiensi
Tabel 1. Hasil simulasi transfer pemasangan
mendekati 100% dan dengan rugi-rugi yang
kapasitor 25 MVAR
paling kecil. Untuk perhitungan rugi-rugi daya dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
Prugi rugi PS PR
Sedangkan
untuk
daya
terkirim nya adalah : P R x100 % PS
Transfer
MW
Mx
Kv
210
-11
147. 6
Linggau – Bangko Bangko – Linggau Rugi-rugi
202. 37. 2 6 7.8
Pada
awal
25 MVAR
(1)
effisiensi
Nilai Kapasito r
kondisi
atau
147 MW saat
pemasangan kapasitor 25 MVAR rugi-rugi (2)
daya yang didapat pada penghantar LinggauBangko adalah 7.8 MW, dengan effisiensi
Kondisi Eksisting Kapasitor GI Bangko
sebesar 96.28%.
25 MVAR Dari data transfer L.Linggau-Bangko maka
rugi-rugi
daya
di
penghantar
L.Linggau-Bangko dapat dihitung dengan
Dari data transfer L.Linggau-Bangko pada gambar 4.5 maka rugi-rugi daya di penghantar
persamaan sebagai berikut :
209.6MW 202MW
7.8MW
daya terkirim nya adalah : P R x100 % PS
dapat
Prugi rugi PS PR
210MW 202.2MW
untuk
L.Linggau-Bangko
dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
Prugi rugi PS PR
Sedangkan
Kapasitor GI Bangko 35 MVAR
7.6MW effisiensi
Sedangkan
untuk
effisiensi
daya
terkirim nya adalah :
PR x100 % PS
4
Sedangkan
202MW x100% 209.6MW
untuk
effisiensi
daya terkirim nya adalah :
= 96,37%
PR x100 % PS
Tabel 2 Hasil simulasi transfer pemasangan kapasitor 35 MVAR Nilai Kapasitor
Transfer
MW
Mx
201.8MW x100% 209.4MW
= 96.37%
Linggau – Bangko 35 MVAR Bangko – Linggau Rugi-rugi
209.6
-16
202
41.6
Tabel 3 Hasil simulasi transfer pemasangan
7.6 MW Nilai Kapasitor
kapasitor 50 MVAR
Transfer Linggau – Pada saat pemasangan kapasitor 35 Bangko 50 MVAR Bangko – MVAR rugi-rugi daya yang didapat pada Linggau penghantar Linggau-Bangko adalah 7.6 MW, Rugi-rugi dengan effisiensi sebesar 96.37%. Dapat
MW
Mx
209.4
-23.8
201.8
48.2
kV 148.4 150 MW
7.6
dilihat bahwa rugi-rugi daya nya lebih kecil dibandingkan dengan nilai kapasitor pada pemasangan effisiensi
sebelum
nya
lebih
nya, besar
dan dari
Pada saat pemasangan kapasitor 50
untuk
MVAR rugi-rugi daya yang didapat pada
pada
penghantar Linggau-Bangko adalah 7.6 MW,
pemasangan kapasitor sebelum nya.
dengan effisiensi sebesar 96.37%. Dapat dilihat bahwa rugi-rugi daya dan effisiensi daya nya sama dengan pada saat pemasangan kapasitor 35 MVAR, hanya saja perbedaan
Kapasitor GI Bangko 50 MVAR Dari data transfer L.Linggau-Bangko
nya ada pada tegangan. Untuk tegangan pada
penghantar
kapasitor 50 MVAR lebih bagus dari pada
L.Linggau-Bangko dapat dihitung dengan
saat pemasangan kapasitor 35 MVAR, yaitu
persamaan sebagai berikut :
150 kV.
maka
rugi-rugi
daya
di
Prugi rugi PS PR
209.4MW 201.8MW 7.6MW
Kapasitor GI Bangko 75 MVAR Dari data transfer L.Linggau-Bangko pada gambar 4.7 maka rugi-rugi daya di 5
penghantar
L.Linggau-Bangko
dapat
dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
Melihat Pengaruh Kapasitor Terhadap Transfer Daya ( Linggau-Bangko)
Prugi rugi PS PR
Pada tahap ini disimulasikan outage atau gangguan pada beberapa pembangkit di subsistem
209.2MW 201.6MW untuk
effisiensi
daya
kasus
ini
keluar sistem yaitu PLTA Maninjau unit 1 dan PLTA Singkarak unit 1. Pada awal
terkirim nya adalah :
simulasi akan dilakukan outage pada PLTA
P R x100 % PS
Pada
disimulasikan 2 unit PLTA gangguan atau
7.6MW Sedangkan
sumbagteng.
Maninjau unit 1 (15 MW) dan akan dilanjutkan outage pada PLTA Singkarak
201.6MW x100% 209.2MW
unit 1 (42 MW).
= 96.36% PLTA Maninjau Unit 1 Gangguan Pada kasus ini dilakukan gangguan pada Tabel 4 Hasil simulasi transfer pemasangan
Transfer
Linggau – Bangko 75 MVAR Bangko – Linggau Rugi-rugi
MW
Mx
209.2
-37.2
201.6
60
7.6
satu
pembangkit
di
Subsistem
sumbagteng, yaitu pada PLTA Maninjau unit
kapasitor 75 MVAR Nilai Kapasitor
salah
1 sebesar 15 MW kV Dari hasil simulasi dapat dilihat 149.8 bahwa pada saat PLTA Maninjau unit 1 di 154 keluarkan, transfer naik menjadi 220.6 MW, MW dengan tegangan 144 kV. Itu menunjukan
Pada saat pemasangan kapasitor 75
adanya
kenaikan
transfer
Linggau-Bangko
daya
MVAR rugi-rugi daya yang didapat pada
penghantar
disaat
penghantar Linggau-Bangko adalah 7.6 MW,
subsistem sumbagteng kehilangan daya.
pada di
dengan effisiensi sebesar 96.45%. Terihat dari data tersebut bahwa rugi-rugi daya sama
PLTA Singkarak Unit 1 Gangguan
pada saat pamasangan kapasitor dengan nilai
Dari hasil simulasi
dapat dilihat
35 MVAR dan 50 MVAR, namun untuk
bahwa transfer naik menjadi 250.4 MW
effisiensi daya nya lebih kecil daripada saat
dengan tegangan 140 kV, dimana tegangan
pemasangan kapasitor 35 MVAR dan 50
140 kV tersebut masih dalam batas tegangan
MVAR, yaitu 96.36%.
minimal yang diizin kan pada aturan sistem tenaga listrik di Sumatera. 6
Kesimpulan
Daftar Pustaka
Berdasarkan analisa data yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Pemasangan kapasitor dengan 50 MVAR,
dapat
menghasilkan
tegangan 150 kV saat beban puncak dibandingkan dengan kapasitor 25 MVAR yang hanya menghasilkan
marsudi
(2006:14)
Operasi
Sistem Tenaga Listrik 2. http://duniallistrik.blogspot.com/2009/11/klasifikasisaluran-saluran transmisi.html, diakses tanggal 3 Desember 2013 pukul 22:00 WIB 3. http://kk.mercubuana.ac.idfiles14045-4-
tegangan 147 kV 2. Pemasangan kapasitor di GI Bangko sebesar 50 MVAR dapat menurunkan rugi-rugi terhadap transfer daya pada GI Linggau – GI Bangko menjadi 7,6
791618367658.doc 4. Jusuf Luther M, dkk, 2010 “Penentuan Lokasi Dan Kapasitas Shunt Pada Sistem Tenaga Listrik Berbasis Kontingensi Dengan Metode Eliminasi Bus Beban”,
MW 3. Pemasangan kapasitor sebesar 50 MVAR
di
GI
Bangko
dapat
meningkatkan effisiensi transfer daya
4. Pemasangan kapasitor 50 MVAR di Bangko,
dapat
meningkatkan
kemampuan transfer daya pada GI Linggau
–
GI
Tugas Akhir. Manado : Politeknik Negeri Manado 5. Laksono, Heru Dibyo. 2010 “Optimasi Penempatan
sebesar 96,37 %
GI
1. Djiteng
Bangko
202,2MW – 250,4MW
menjadi
Kapasitor
Pada
Sistem
Tenaga Listrik Dengan Menggunakan Algoritma Genetic”, Tugas Akhir. 6. M. Tony Prasetyo,dkk, 2010 “Efektifitas Pemasangan Kapasitor Sebagai Metode Alternatif Penghemat Energi Listrik”, Tugas Akhir. 7. M. Khairil Anwar, 2011 “ Metode Perbaikan Faktor Daya Menggunakan Kapasitor Bank Untuk Mengurangi Daya Reaktif
Untuk
Peningkatan
Kualitas
Daya Listrik Pada Industri”, Tugas Akhir. 7
8. Pabla. A. S.
“Sistim Distribusi Daya
Listrik” 9. Pedoman OM Kapasitor (No. Dokumen : 4-22/HARLUR-PST/2009)
8
