Analisis Load Flow Menggunakan ETAP - PENGARUH PENGGUNAAN CAPACITOR BANK DAN FACTS SVC/

BAB 8. PENGARUH PENGGUNAAN CAPACITOR BANK DAN FACTS SVC/

8.1 Analisis Load Flow Menggunakan ETAP

Simulasi loadflow ini digunakan untuk mendapatkan perbandingan dari tegangan, arus dan pf setiap kondisi. Hasil simulasi dikonversi kedalam kurva yang akan menampilkan perbandingan tegangan serta arus di masing-masing bus. Bentuk kurva yang fluktuatif disebabkan karena letak bus memiliki jarak yang berbeda-beda dari sumber. Semakin panjang jaraknya maka semakin besar jatuh tegangan yang dirasakan. Hal ini disebabkan karena setiap saluran mengandung R dan L yang juga menyerap arus sepanjang saluran dan dibuang dalam bentuk panas. Simulasi load flow menggunakan bantuan aplikasi ETAP 7.5.0. Pengamatan dilakukan pada jaringan transmisi 115 kV.

Salah satu masalah yang menjadi perhatian dalam sistem kelistrikan adalah timbulnya jatuh tegangan yang besar (voltage drop). Penyebab jatuh tegangan adalah panjang jarak dan beban. Putusnya saluran MGL-STG menyebabkan beban yang harus disupply dari sisi Batang dan Pematang Main menjadi lebih besar sehingga arus yang mengalir semakin besar. Arus yang besar menyebabkan jatuh tegangan semakin besar. Salah satu solusi untuk mengurangi jatuh tegangan adalah dengan penambahan kompensator dijaringan. Kompensator yang biasa digunakan adalah Capacitor Bank, SVC dan STATCOM.

Simulasi dilakukan pada wilayah yang tersebar dari Central Duri seperti pada gambar dibawah. Hal ini bertujuan untuk melihat dampak dari gangguan yang pernah terjadi di MGL – STG beberapa waktu lalu. Dari simulasi ini, dilakukan beberapa skenario yang membandingkan pengaruh penggunaan kompensator terhadap tegangan sistem. Kompensator yang digunakan pada simulasi load flow kali ini adalah Static Var Compensator (SVC).

8.1.1 Simulasi Load Fow menggunakan FACTS SVC

Skenario 1

Membandingkan antara 2 keadaan :

- Keadaan saat MGL-STG di Close, HCT SVC belum dipasang pada jaringan. - Keadaan saat MGL-STG di Open, HCT SVC belum dipasang pada jaringan.

Jaringan listrik pada PT CPI menggunakan sistem radial dan sistem loop. Jaringan loop memungkinkan titik beban terlayani dari dua arah saluran, sehingga kontinuitas pelayanan lebih terjamin serta kualitas dayanya menjadi lebih baik, karena drop tegangan dan rugi daya pada saluran menjadi lebih kecil. Namun tidak semua saluran dibuat dalam rangkaian loop, karena pertimbangan biaya dan sebagainya. MGL – STG merupakan salah satu penghubung jaringan loop dari pusat Central Duri, jika jaringan ini terputus maka sambungan loop akan hilang.

Gbr 20.Kondisi Tegangan sebelum dan setelah saluran MGL-STG Open (tanpa HCT-SVC)

Keterangan : - Norm : Jaringan tanpa SVC

-

Norm HCT SVC : Jaringan dengan SVC

Grafik diatas menggambarkan kondisi tegangan pada masing-masing bus pada saat keadaan normal MGL-STG Close dan MGL-STG open sebelum dipasangnya HCT SVC. Jika dibandingkan, terlihat jelas bahwa setelah saluran MGL-STG di open (mengalami gangguan), saluran mengalami perubahan jatuh tegangan. Pada saat STG-MGL Open, tegangan pada

107.213 100.7 95.24 93.424 104.179 102.9 103.456 92.664 92.054 107.412 103.2 99.86 98.206 103.3 100.4 ¹⁰² ^97.508 _96.931 80 85 90 95 100 105 110 CD BTG STG BKO RKN MGL KTGL NEL BLM Tegan gan (k V) Lokasi BUS

Kondisi Tegangan Norm dan Norm (MGL-STG Open)

Norm (MGL-STG open)

saluran menurun yang disebabkan karena saluran yang awalnya berbentuk loop, berubah menjadi radial. Dengan perubahan ini, akan menyebabkan terjadinya kenaikan nilai hambatan (rangkaian yang awalnya paralel berubah menjadi seri). Nilai hambatan yang semakin besar menyebabkan drop yang terjadi di sepanjang saluran meningkat. Akibatnya tegangan yang dirasakan disisi beban lebih rendah dari nominalnya. Hal ini dapat mempengaruhi kinerja peralatan-peralatan listrik yang tidak optimal.

Tabel 2. Kondisi normal dan saat MGL-STG open

Skenario 2

Membandingkan antara 2 keadaan :

- Keadaan saat MGL-STG di Open, HCT SVC belum dipasang pada jaringan. - Keadaan saat MGL-STG di Open, HCT SVC telah dipasang pada jaringan.

Gbr 21.Kondisi Tegangan sebelum dan setelah saluran MGL-STG Open (dengan HCT-SVC) 107.213 100.7 95.24 93.424 104.179 102.9 ^103.456 92.664 92.054 108.1 _106.4 104.6 103.7 106.3 105.1 105.6 103 102.5 80 85 90 95 100 105 110 CD BTG STG BKO RKN MGL KTGL NEL BLM Tegan gan (k V) Lokasi BUS

Kondisi Tegangan Norm dan Norm HCT SVC

(MGL-STG Open)

Norm (MGL-STG Open)

Norm HCT SVC (MGL-STG open)

76 Dari grafik diatas dapat dilihat perbedaan profil tegangan pada setiap bus transmisi.

Dengan kasus MGL-STG open, jaringan yang diberi tambahan SVC memperoleh nilai tegangan yang lebih tinggi dibandingkan tanpa SVC. Dengan menggunakan SVC, tegangan yang didapatkan akan dijaga untuk tetap stabil. Berdasarkan prinsip kerja kompensator SVC, semakin berkurang tegangan pada sistem maka SVC akan mengirimkan daya VAR untuk menaikan tegangan. SVC akan bekerja dan memastikan bahwa tegangan sistem tidak mengalami sag dan dalam keadaan berbeban besar sehingga sistem pada grid akan tetap berada dalam batas yang dapat diterima. Penggunaan kompensator SVC akan meningkatkan kapasitas saluran.

Tabel 3. Kondisi normal dan saat setelah HCT SVC close

Skenario 3

Membandingkan antara 2 keadaan :

- Keadaan saat MGL-STG di Close, HCT SVC belum dipasang pada jaringan. - Keadaan saat MGL-STG di Close, HCT SVC telah dipasang pada jaringan.

Simulasi kali ini, kita akan membandingkan perubahan yang terjadi sebelum dan setelah jaringan dipasangi SVC. Dalam keadaan ini, jaringan bus MGL-STG berada dalam kondisi close.

Gbr 22. Kondisi Tegangan sebelum dan setelah pemasangan SVC saluran

MGL-STG Close

Dari data simulasi yang kita dapatkan, terlihat jelas bahwa terdapat kenaikan tegangan setelah SVC dipasang. Ini terjadi karena daya reaktif yang dibutuhkan oleh konsumen telah disuplai oleh SVC. Sumbangan daya reaktif ini dari SVC mengkompensasi daya reaktif dari sumber. Penurunan daya var yang disuplai dari sumber meningkatkan faktor daya. Sehingga pemakaian kompensator SVC saat kondisi normal pada MGL-STG dapat menaikkan kapasitas saluran dan meningkatkan tegangan sistem.

Tabel 4. Kondisi saat HCT SVC dipasang lalu MGL-STG di open

107.412 103.2 99.86 98.206 103.3 100.4 102 97.508 96.931 108 106.7 105 104 ^106.3105 105.6 _103.4 102.9 90 95 100 105 110 CD BTG STG BKO RKN MGL KTGL NEL BLM Tegan gan (k V) Lokasi BUS

Kondisi Tegangan Norm dan Norm HCT SVC

Norm

Skenario 4

Membandingkan antara 2 keadaan :

- Keadaan saat MGL-STG di Close, HCT SVC telah dipasang pada jaringan. - Keadaan saat MGL-STG di Open, HCT SVC telah dipasang pada jaringan.

Pada simulasi kali ini, kita akan membandingkan dua kondisi dimana kedua kondisi telah dipasangi SVC. Satu kondisi pada keadaan normal, dan kondisi lain saat jalur MGL-STG di open.

Gbr 23.Kondisi Tegangan sebelum dan setelah saluran MGL-STG Open

(dengan HCT-SVC)

Dari hasil yang kita dapatkan melalui simulasi, terlihat jelas bahwa dengan adanya SVC, tidak terjadi perubahan tegangan yang besar saat terjadi gangguan. Perubahan tegangan ketika MGL-STG open mampu dikompensasi oleh kompensator. Hal ini menunjukkan kelebihan dari sistem yang menggunakan kompensator. Ketika gangguan terjadi, jaringan tidak mengalami jatuh tegangan yang signifikan sehingga peralatan listrik akan terjaga dan aman. 108 106.7 105 104 106.3 105 105.6 103.4 102.9 108.1 106.4 104.6 103.7 106.3 105.1 ^105.6 103 102.5 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 CD BTG STG BKO RKN MGL KTGL NEL BLM Tegan gan (k V) Lokasi BUS

Kondisi Tegangan Norm HCT SVC dan Norm HCT

SVC (MGL-STG open)

Norm HCT-SVC Norm HCT-SVC (MGL-STG Open)

Perubahan tegangan yang besar dalam waktu yang singkat akan memperngaruhi kinerja peralatan-peralatan listrik. PT Chevron Pacific Indonesia menggunakan banyak peralatan listrik seperti motor listrik yang digunakan untuk memompa minyak. Sifat motor adalah menarik arus yang sangat besar ketika tegangan yang ia terima di bawah dari tegangan operasi. Semakin naik arus pada motor maka semakin kecil tegangannya. Hal ini dapat berlangsung terus menerus dan menyebabkan stall pada motor.

Sebagai pengaman, pada motor listrik telah dilengkapi oleh rele undervoltage yang akan melindungi motor jika terjadi penurunan tegangan. Akan tetapi, walaupun telah dilengkapi dengan rele ini, pengoperasian kembali mesin setelah kondisi undervoltage juga membutuhkan waktu. Waktu operasi yang terhenti lama ini sangat membahayakan perusahaan minyak seperti PT CPI. Oleh sebab itu, penurunan tegangan yang drastis sebaiknya dihindari.

Dengan adanya kompensasi ini maka pekerjaan yang dilakukan tidak akan terganggu apabila terjadi gangguan ketika MGL-STG open. Perubahan tegangan setelah MGL-STG open hanya berubah 0.1 hingga 0.4 kV. Penurunan tegangan yang kecil ini tidak berdampak besar pada peralatan listrik.

Tabel 5. kondisi saat MGL-STG open lalu HCT SVC di close

Skenario 5

Membandingkan antara 4 keadaan :

- Keadaan saat MGL-STG di Close, HCT SVC belum dipasang pada jaringan. - Keadaan saat MGL-STG di Close, HCT SVC telah dipasang pada jaringan. -

80 - Keadaan saat MGL-STG di Open, HCT SVC telah dipasang pada jaringan.

Pada simulasi kali ini akan dilakukan pengamatan dari sisi arus dan faktor daya dengan 4 kondisi. Kondisi-kondisi tersebut akan membandingkan keadaan pengaruh penggunaan kompensator SVC.

1. Pengamatan di BUS 115 kV Pematang Main

Gbr 24.Kondisi Tegangan MGL-STG Open di lokasi Batang

2. Pengamatan di BUS 115 kV Batang

Gbr 25.Kondisi Tegangan saat MGL-STG Open di lokasi Pematang Main

Tabel 7. Kondisi arus dan pf di bus PMM

Dari kedua data yang kita dapatkan, kita akan analisa arus dan pf di bus PMM dan BTG. Kita akan melihat perbandingan arus dan pf (power factor) yang kita dapatkan melalui simulasi. Dengan keadaan sama-sama normal (MGL-STG closed), terlihat bahwa dengan HCT SVC arus yang didapatkan lebih kecil. Sehingga tidak terjadi jatuh tegangan yang besar. Ketika keadaan MGL-STG terbuka, seharusnya yang terjadi adalah arus semakin besar dan tegangan sistem menurun. Akan tetapi, dengan adanya HCT-SVC, tegangan tetap stabil untuk memenuhi kebutuhan sistem.

Tabel 8. Hasil Loadflow PT CPI tahun 2013

Tabel 9. Hasil Loadflow PT CPI tahun 2014

Tabel 11. Hasil Loadflow PT CPI tahun 2016

Dari tahun ke tahun, terlihat bahwa terjadi kenaikan beban yang berdampak pada penurun tegangan. Beban yang terus bertambah akan menurunkan nilai impedansi totalnya. Sehingga makin banyak pula arus yang akan ditarik dari sumber. Arus yang ditarik oleh beban akan melewati saluran transmisi dan distribusi. Karena arus yang lewat sangat besar, sehingga drop tegangannya juga akan besar. Padahal tegangan sumber tetap. Sehingga tegangan yang tiba dikonsumen menjadi turun akibat drop tegangan yang besar tadi.

Dalam dokumen DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... 3 DAFTAR ISI. 5 DAFTAR GAMBAR.8 DAFTAR TABEL BAB 1. PENDAHULUAN.. 12 (Halaman 71-82)