BAB 3 METODE PENELITIAN
3.3. Data Awal Penelitian
Agar software dapat melakukan perhitungan dalam simulasi, perlu dilakukan pemodelan berdasarkan data yang ada dalam kondisi rill.
Gambar 3.3. Wilayah Layanan PT. PLN (Persero) P3BS UPB Sumbagut
Seperti terlihat pada Gambar 3.3, setiap bus terhubung melalui saluran transmisi sedemikian rupa di Provinsi Sumatera Utara dan Nanggroe Aceh Darussalam. Kemudian, sistem dimodelkan melalui parameter-parameter yang terdapat dalam bus dan saluran tersebut.
Nilai basis yang digunakan dalam simulasi adalah sebagai berikut : 1. Basis daya : 100 MVA
2. Basis tegangan : 150 kV 3. Basis impedansi : 225 Ω
Basis-basis tersebut digunakan untuk mengubah parameter-parameter dalam satuan per unit [pu].
3.3.1. Data Bus
1. Bus_i
Tiap-tiap busbar dalam sistem tenaga listrik yang disimulasikan dengan menggunakan PSAT. Seperti yang terlihat pada Tabel 3.2, jumlah bus pada sistem tenaga yang disimulasikan pada penelitian ini adalah 47 bus dengan tegangan nominal 150kV.
2. Type
Secara umum pada penelitian ini, jenis bus dibedakan menjadi dua tipe yakni bus pembangkit (swing bus dan voltage controlled bus) serta bus beban (load bus). Pembagian tipe bus pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Tipe, Area, Zona Bus Sistem Kelistrikan 150kV Sumbagut
No Bus Nama Bus Tipe Bus Area Zone
01 Banda Aceh Pembangkit 1 NAD 3 UPT Banda Aceh 02 Naganraya Beban 1 NAD 3 UPT Banda Aceh 03 Sigli Pembangkit 1 NAD 3 UPT Banda Aceh 04 Bireuen Pembangkit 1 NAD 3 UPT Banda Aceh 05 Lhoksemauwe Pembangkit 1 NAD 3 UPT Banda Aceh 06 Idie Pembangkit 1 NAD 3 UPT Banda Aceh 07 Langsa Pembangkit 1 NAD 3 UPT Banda Aceh 08 Tualang Cut Pembangkit 1 NAD 3 UPT Banda Aceh 09 P. Brandan Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 10 Binjai Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 11 BLWCC Pembangkit 2 SUMUT 1 UPT Medan 12 BLWTU Pembangkit 2 SUMUT 1 UPT Medan 13 Labuhan Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 14 Lamhotma Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 15 Paya Pasir Pembangkit 2 SUMUT 1 UPT Medan 16 Mabar Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 17 Paya Geli Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 18 Glugur Pembangkit 2 SUMUT 1 UPT Medan 19 Namorambe Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 20 Titi Kuning Pembangkit 2 SUMUT 1 UPT Medan 21 GIS Listrik Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 22 Berastagi Pembangkit 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 23 Renun Pembangkit 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 24 Sidikalang Beban 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 25 Tele Beban 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 26 Tarutung Pembangkit 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 27 Porsea Pembangkit 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 28 P. Siantar Pembangkit 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 29 Gunung Para Beban 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar
Lanjutan Tabel 3.2
30 Tebing Tinggi Beban 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 31 Perbaungan Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 32 Sei Rotan Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 33 Tanjung Morawa Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 34 Kualanamu Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 35 Medan Denai Beban 2 SUMUT 1 UPT Medan 36 KIM Pembangkit 2 SUMUT 1 UPT Medan 37 Inalum Pembangkit 3 INALUM Inalum
38 Kuala Tanjung Beban 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 39 Kisaran Beban 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 40 Aek Kanopan Beban 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 41 Rantau Prapat Beban 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 42 Gunung Tua Beban 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 43 P. Sidempuan Beban 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 44 Sibolga Pembangkit 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 45 Sipan1 Pembangkit 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 46 Sipan2 Pembangkit 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar 47 Labuhan Angin Pembangkit 2 SUMUT 2 UPT P. Siantar
3. Pd
Parameter Pd adalah besar daya aktif yang dibutuhkan oleh beban (MW) pada bus yang bersangkutan.
4. Qd
Parameter Qd adalah besar daya reaktif yang dibutuhkan oleh beban (MVar).
5. Area
Pembagian area menyatakan pembagian wilayah jaringan 150kV Sumbagut, area tersebut dibagi berdasarkan letak provinsi yang dilayani yakni Area 1 Sumatera Utara (Sumut), Area 2 Nanggroe Aceh Darussalam (NAD) dan tambahan satu area khusus yakni Area 3 (Inalum).
6. Vm
Vm (voltage magnitude) adalah besarnya magnitudo tegangan pada bus dan besarnya dalam satuan [Pu]. Pada studi aliran daya, nilai Vm pada load bus hanya merupakan nilai awal yang digunakan dalam iterasi perhitungan aliran daya tersebut. Sedangkan untuk voltage controlled bus dan swing bus, nilai Vm diperoleh berdasarkan kondisi operasi dan bernilai tetap dalam suatu perhitungan aliran daya.
Pada studi aliran daya, nilai Va (voltage angle) untuk load bus dan voltage controlled bus merupakan nilai awal yang digunakan dalam iterasi perhitungan aliran daya tersebut. Sedangkan untuk swing bus, nilai Va diperoleh berdasarkan kondisi operasi dan nilainya tetap sebagai referensi bagi bus lain.
8. Base kV
Base kV merupakan basis tegangan yang digunakan oleh tiap-tiap bus. Pada simulasi ini, basis tegangan yang digunakan adalah 150kV.
9. Vmax dan Vmin
Vmax dan Vmin merupakan batasan tegangan maksimum dan minimum yang diperbolehkan pada bus dan nilainya memiliki satuan dalam per unit (Pu). Berdasarkan Aturan Jaringan Sistem Tenaga Listrik Sumatera tahun 2008 dikatakan bahwa tegangan sistem harus dipertahankan seperti pada Tabel 3.3 [12].
Tabel 3.3 Batasan Tegangan Sistem yang Diizinkan
Tegangan Nominal Kondisi Normal Max Min 275kV +10% -10% 150kV +10% -10% 66kV +10% -10% 20kV +10% -10%
Dengan kata lain, tegangan yang diizinkan dalam operasi sistem tenaga ini adalah 0.90 – 1.10 pu. Maka, rentang tegangan yang diizinkan untuk operasi pada sistem yang diteliti adalah 135 kV sampai dengan 165 kV.
3.3.2. Data Generator
Data generator dalam simulasi memiliki parameter-parameter sebagai berikut:
1. Bus
Bus di sini merupakan bus tempat atau lokasi generator. Pada bus ini dimungkinkan terhubungnya lebih dari satu generator (composite generator).
Merupakan besarnya daya aktif dan reaktif yang dibangkitkan oleh generator. Pada penelitian ini, besar daya generator yang dibangkitkan dilakukan dengan menggunakan data logsheet operasi harian PLN.
3. Qmax, Qmin, Pmax, Pmin
Merupakan batasan daya reaktif dan daya aktif yang mampu dibangkitkan oleh masing-masing unit generator.
4. Vg
Besarnya tegangan yang dioperasikan pada generator. Sama halnya dengan point nomor 2 (dua), nilai Vg disesuaikan dengan logsheet PLN.
3.3.3. Data Branch
Data branch (data saluran) adalah data parameter masing-masing penghantar yang dimasukkan dalam PSAT. Parameter yang dimaksud antara lain adalah resistansi, reaktansi, suseptansi dan kapasitasi saluran. Masing-masing penghantar memiliki parameter dan karakteristik yang berbeda seperti yang disajikan pada Tabel 3.4.
Tabel 3.4 Spesifikasi Penghantar Sistem Transmisi 150kV Sumbagut
Jenis Kawat R(Ω/km) X(Ω/km) Y(μsi/km) (MVA) RateA
ACSR 1x240 0.1481 0.4419 2.888 167,5 HAWK 1x240 0.1478 0.4248 3.064 167,5 XLPE 1x240 0.1478 0.4419 2.888 167,5 DUCK 1x300 0.1031 0.399 2.883 192,3 HAWK 2x240 0.0739 0.2829 4.2896 335,2 DRAKE 2x400 0.0446 0.2938 4.2893 441,7 ZEBRA 2x429 0.0422 0.2994 4.0165 467,6 ZEBRA 4x429 0.0244 0.1994 6.7477 3600 1. fbus, tbus
Masing-masing bus dalam sistem tenaga listrik dihubungkan melalui saluran. Bus asal (fbus) dan bus tujuan (tbus) disesuaikan dengan nomor bus yang telah ditetapkan sebelumnya.
Parameter resistans yang di input pada diagram model PSAT adalah dalam satuan per unit (pu). Nilai parameter tersebut didasarkan pada penghantar yang digunakan yakni seperti pada Tabel 3.4. Resistans dalam satuan pu diperoleh dengan mengalikan resistans (Ω/km) pada tabel tersebut dengan panjang sirkuit saluran, kemudian membagikannya dengan basis impedans yakni 225Ω.
3. Reaktans (x)
Sama seperti resistans, parameter reaktans yang dimasukkan dalam diagram model PSAT adalah dalam satuan pu yakni berdasarkan Tabel 3.4. 4. Suseptans (b)
Parameter suseptans yang dimasukkan pada diagram model PSAT juga dalam satuan pu. Suseptans dalam nilai pu diperoleh dengan mengalikan suseptans (μsi/km) pada Tabel 3.4 dengan panjang sirkuit saluran kemudian dikalikan dengan 10-6, selanjutnya membagikannya dengan basis admitans. Basis admitans adalah kebalikan dari basis impedans, yakni 1/225 Ω = 0.04444 siemens.
Data penghantar yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.5.
Tabel 3.5 Penghantar-penghantar Sistem Transmisi 150kV Sumbagut
Saluran Jarak (km) Kapasitas Saluran (MVA) Tipe Saluran Jenis Penghantar
Aek Kanopan - Kisaran 65.2 167.5 SINGLE ACSR 1 x 240 Aek Kanopan - Rantau Prapat 35.8 167.5 SINGLE ACSR 1 x 240 Banda Aceh – Sigli 90.3 167.5 DOUBLE ACSR 1 x 240 Binjai – BLWCC 35 467.6 DOUBLE ZEBRA 2 x 249 Binjai - P. Brandan 50.8 167.5 DOUBLE HAWK 1 x 240 Binjai - Paya Geli 13.9 335.2 DOUBLE HAWK 2 x 240 Bireuen - Lhoksemauwe 61.4 167.5 DOUBLE ACSR 1 x 240
Bireuen – Sigli 99.2 167.5 DOUBLE ACSR 1 x 240 BLWCC - Sei Rotan 26.4 3600 DOUBLE ZEBRA 4 x 429
BLWTU – Labuhan 3.2 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 BLWTU - Paya Pasir 6.2 441.7 DOUBLE HAWK 1 x 240 Berastagi – Renun 50.2 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Berastagi - Sidikalang 64 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Berastagi - Titi Kuning 52.3 167.5 DOUBLE HAWK 1 x 240 Medan Denai - Sei Rotan 7.8 335.2 SINGLE HAWK 2 x 240 Medan Denai – T. Morawa 11.4 335.2 SINGLE HAWK 1 x 240 Gunung Tua - P. Sidempuan 59.6 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Gunung Tua - Rantau Prapat 64.4 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Gunung Para - P. Siantar 22.5 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Gunung Para - Tebing Tinggi 26.9 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Idie – Langsa 46.3 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240
Lanjutan Tabel 3.5
Idie – Lhoksemauwe 140 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 GIS Listrik - Titi Kuning 7.9 167.5 DOUBLE XLPE 1 x 240
Glugur - Paya Geli 11.9 192.3 DOUBLE DUCK 1 x 300 KIM - Sei Rotan 20.7 335.2 DOUBLE HAWK 2 x 240 Kisaran- Kuala Tanjung 57 167.5 DOUBLE HAWK 1 x 240 Kisaran - Rantau Prapat 101 167.5 SINGLE ACSR 1 x 240 Kuala Tanjung – T. Tinggi 35.7 167.5 DOUBLE ACSR 1 x 240 Langsa - Lhoksemauwe 186 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240
Langsa - P. Brandan 78.3 167.5 DOUBLE HAWK 1 x 240 Langsa - Tualang Cut 24.1 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Labuhan Angin - Sibolga 28 335.2 DOUBLE HAWK 2 x 240 Labuhan - Lamhotma 3.2 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Mabar - Paya Pasir 5.9 167.5 DOUBLE DUCK 1 x 300 Namorambe - Paya Geli 30.4 192.3 SINGLE DUCK 1 x 300 Namorambe - Titi Kuning 12.4 192.3 SINGLE DUCK 1 x 300 P. Siantar – Porsea 72.5 167.5 DOUBLE HAWK 1 x 240 P. Siantar - Tebing Tinggi 49.4 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 P. Sidempuan- Rantau Prapat 124 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 P. Sidempuan - Sibolga 70.8 167.5 DOUBLE HAWK 1 x 240 Paya Geli - Paya Pasir 21.3 192.3 DOUBLE DUCK 1 x 300 Paya Geli - Titi Kuning 30.4 192.3 SINGLE DUCK 1 x 300 Paya Pasir - Sei Rotan 23.7 192.3 DOUBLE DUCK 1 x 300 Perbaungan - Sei Rotan 36.5 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Perbaungan - Tebing Tinggi 53.5 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Porsea – Tarutung 61.7 167.5 DOUBLE HAWK 1 x 240 Renun – Sidikalang 24.9 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Sei Rotan - Tanjung Morawa 7.8 335.2 SINGLE HAWK 2 x 240 Sei Rotan - Tebing Tinggi 53.5 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Sei Rotan - Titi Kuning 17.2 192.3 DOUBLE DUCK 1 x 300 Sipan2 - Sipan1 3 167.5 SINGLE HAWK 2 x 240 Sibolga - Sipan1 4.1 167.5 SINGLE ACSR 1 x 240 Sibolga - Sipan2 4.1 167.5 SINGLE ACSR 1 x 240 Sibolga – Tarutung 49.5 167.5 DOUBLE HAWK 1 x 240 Sidikalang - Tarutung 121.9 167.5 SINGLE ACSR 1 x 240
Sidikalang – Tele 40.4 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Sigli – Naganraya 12 167.5 DOUBLE ACSR 1 x 240 T. Morawa - Kualanamu 12 167.5 DOUBLE HAWK 1 x 240
Tarutung – Tele 81.5 167.5 SINGLE HAWK 1 x 240 Kuala Tanjung - Inalum 12 335.2 DOUBLE ACSR 1 x 240
3.3.4. OPF Data
OPF Data adalah kumpulan data-data masukan PSAT yang mengidentifikasi biaya pembangkitan generator (Generator cost) di masing-masing bus. Fungsi obyektif biaya pada OPF data dioptimalkan melalui perhitungan pada simulasi PSAT.
unit generator. Terdapat dua jenis fungsi biaya yang dapat dimasukkan dalam PSAT yakni fungsi polinomial dan fungsi piecewise linear. Pada penelitian ini, fungsi biaya yang digunakan adalah sesuai data dari PT. PLN (Persero) P3BS UPB Sumbagut. Fungsi biaya yang digunakan dalam penelitian ini adalah fungsi linear (satu variabel) yakni berdasarkan biaya pembangkitan seperti pada Tabel 3.6.
Tabel 3.6 Biaya Pembangkitan Pada Sistem Kelistrikan Sumbagut
Nama Pembangkit Bahan Bakar Bus P Max P Min Biaya Pembangkitan (Rp/kWh)
PLTD Aggreko HSD Banda Aceh 46 20 2.702,54 PLTD Kurnia HSD Banda Aceh 20 10 2.701,54 PLTD Paya Pisang HSD Banda Aceh 0.8 0.75 2.209,86 PLTD Lueng Bata HSD Banda Aceh 67 7 2.465,48 PLTD Apung HSD Banda Aceh 10 3 2.701,54 PLTD Sari Alam HSD Banda Aceh 5.4 2 2.701,54 PLTD Arti Duta HSD Banda Aceh 7 6.5 2.178,64 PLTU Sigli A HSD Sigli 10 5 2.512,81 PLTU Sigli B HSD Sigli 10 2 2.512,81 PLTD Birun HSD Bireuen 34 8 2.538,62 PLTD Lhoksemauwe_A HSD Lhoksemauwe 15 5 2.535,17 PLTD Lhoksemauwe_B HSD Lhoksemauwe 15 5 2.535,17 PLTD Cut Trueng HSD Lhoksemauwe 3.5 1 2.720,38 PLTD Sewa Cut Trueng HSD Lhoksemauwe 9 4 2.443,84 PLTD Idie HSD Idie 6 4 2.587,91 PLTD Langsa HSD Langsa 12 4 2.470,44 PLTD Tualang Cut HSD Tualang Cut 5 2 2.929,97 PLTG Belawan LOT3 HSD BLWCC 120 60 3.072,32 PLTGU GT 1.1 HSD BLWCC 110 60 2.236,70 PLTGU GT 1.2 HSD BLWCC 130 60 2.695,41 PLTGU GT 2.1 HSD BLWCC 138 60 1.877,37 PLTGU GT 2.2, ST 1.0, 2.0 (GAS+HSD) BLWCC 400 140 1.637,37 PLTMG Sewa Belawan MFO BLWTU 30 5 3.072,32 PLTD Ake MFO BLWTU 90 30 2.055,62 PLTU Belawan U1 MFO BLWTU 65 10 2.152,55 PLTU Belawan U2 MFO BLWTU 65 10 1.849,27 PLTU Belawan U3 MFO BLWTU 60 10 1.448,12 PLTU Belawan U4 MFO BLWTU 65 10 1.501,00 PLTG GPP 7 HSD Paya Pasir 35 5 2.345,59 PLTD Paya Pasir Sewa#2 HSD Paya Pasir 13 4 2.526,00 PLTD Paya Pasir Sewa BBC HSD Paya Pasir 20 10 2.580,60 PLTD Paya Pasir Sewa BGP HSD Paya Pasir 41 15 2.580,60 GGL3 HSD Glugur 12 5 2.688,60 PLTD Titi Kuning #3 HSD Titi Kuning 2.5 2.4 2.929,97 PLTD Titi Kuning #6 HSD Titi Kuning 2.7 2.6 2.929,97 PLTP Sibayak Panas bumi Berastagi 18.8 2 407,67 PLTA Renun 1 Air Renun 41 5 5,00 PLTA Renun 2 Air Renun 41 5 5,00 PLTMH Parlilitan Air Tarutung 10.56 3.6 5,00 PLTMH Hutaraja Air Tarutung 5.28 1.8 5,00 PLTA Asahan 1 Air Porsea 90 25 403,29 PLTA Asahan 2 Air Porsea 90 25 403,29
Lanjutan Tabel 3.6
PLTMH Sei Silau Air P. Siantar 8.8 3 541,26 PLTU Evergreen Batu bara KIM 2 0.5 787,20 PLTU Growth Asia 1 dan 2 Biomass KIM 20 5 2.587,91 PLTU Growth Sumatera#1 Biomass KIM 12 5 2.587,91 PLTU Growth Sumatera#2 Biomass KIM 6 3 2.587,91 PLTA Tangga Air Inalum 324.4 10 400,63 PLTA Siguragura Air Inalum 292.8 10 400,63 PLTMH Raisan Air Sibolga 5 4 5,00 PLTA Sipan1 Air Sipan 1 33 5 5,00 PLTA Sipan2 Air Sipan 2 17 1 5,00 PLTU Lab. Angin 1 Batu bara Labuhan Angin 115 5 502,30 PLTU Lab Angin 2 Batu bara Labuhan Angin 115 5 502,30