STUDI STABILITAS SISTEM INTERKONEKSI SARAWAK –
KALIMANTAN BARAT
Daniel Prahara Eka Ramadhani
Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya-60111
ABSTRAK–Perkembangan ekonomi suatu daerah
sering diikuti dengan meningkatnya kebutuhan akan penambahan daya listrik. Kondisi ini tentunya harus segera diatasi dengan menambah kapasitas pembangkitan pada daerah tersebut. Salah satu caranya adalah dengan membeli daya dari negara lain. Membeli daya dari negara lain memberikan beberapa keuntungan, antara lain adalah biaya infrastruktur yang lebih rendah. Akan tetapi, hal ini juga menambah masalah baru, yaitu sistem yang telah diinterkoneksikan telah stabil atau tidak, utamanya jika terjadi gangguan besar .
Pada Tugas Akhir ini akan diteliti tentang stabilitas transien sistem interkoneksi Sarawak – Kalimantan Barat dalam kemampuannya mempertahankan keseimbangan sistem tenaga listriknyasaat terjadi gangguan besar berupa lepasnya pembangkit terbesar dari sistem dan gangguan hubung singkat pada jalur interkoneksi yang dilakukan dengan bantuan software ETAP.
Kata kunci : Stabilitas Transien, Sistem Interkoneksi I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini, sistem tenaga listrik selalu berkembang mengikuti kemajuan jaman. Semakin berkembangnya sistem berarti semakin tingginya konsumsi tenaga di wilayah tersebut. Tingginya konsumsi tenaga perlu diatasi dengan pembangunan pembangkit baru sehingga tingginya konsumsi daya bisa diatasi. Akan tetapi, jika pembangunan pembangkit baru tidak dimungkinkan, baik karena masalah biaya maupun masalah ketersediaan lahan, salah satu cara yang bisa dilakukan adalah dengan melakukan interkoneksi antara beberapa wilayah, dengan tujuan wilayah yang mengalami kekurangan daya akan mendapat suplai daya dari wilayah yang mempunyai kelebihan daya.
Interkoneksi antara 2 atau lebih wilayah tentunya mempunyai beberapa persyaratan. Ada banyak parameter – parameter yang harus dipenuhi agar interkoneksi dan transfer daya dapat berlangsung seperti yang diinginkan. Jika persyaratan – persyaratan itu telah dipenuhi, maka interkoneksi akan berjalan dengan baik. Akan tetapi, kondisi ideal sangat jarang bisa dicapai, sehingga terjadi gangguan dalam sistem, seperti gangguan kestabilan.
1.2 Permasalahan
Permasalahan yang dibahas pada Tugas Akhir ini adalah apakah interkoneksi antara sistem
kelistrikan di Provinsi Kalimantan Barat dengan sistem kelistrikan di daerah Sarawak sudah stabil atau belum.
1.3 Tujuan
Penelitian pada tugas akhir ini bertujuan sebagai berikut :
a. Mendapatkan hasil simulasi dari sistem interkoneksi Kalimantan Barat – Sarawak. b. Mengetahui apakah sistem interkoneksi
yang telah disimulasikan memenuhi syarat – syarat kestabilan atau tidak.
II. TEORI PENUNJANG 2.2 Aliran Daya
Studi aliran daya digunakan untuk menentukan nilai tegangan, arus, daya dan faktor daya atau daya reaktif pada berbagai titik dalam jaringan listrik dalam keadaan operasional atau yang diharapkan untuk operasi normal. Singkatnya, kegunaan studi aliran daya adalah :
1. Mengetahui tegangan bus (magnitude dan sudut).
2. Mengetahui daya pada bus (P, Q) dan power
faktor pada bus.
3. Mengetahui besar aliran dari P dan Q, dan arus yang lewat.
4. Mengetahui line losses dan total system loss. 5. Mengetahui pembebanan saluran dan
transformator.
2.2 Kestabilan Sistem Daya
Kestabilan sistem daya didefinisikan sebagai sifat sistem yang memungkinkan mesin bergerak serempak dalam sistem dan berreaksi terhadap gangguan dalam keadaan kerja normal serta kembali ke kondisi kerja semula bila keadaan menjadi normal kembali. Dengan kata lain, stabilitas sistem daya merupakan kemampuan suatu sistem tenaga listrik atau bagian komponennya untuk mempertahankan sinkronisasi dan keseimbangan dalam sistem. Batas dari stabilitas sistem adalah daya maksimum yang dapat mengalir melalui suatu titik dalam sistem tanpa menyebabkan hilangnya stabilitas.
Berdasarkan sifat dan besarnya gangguan, masalah stabilitas dalam sistem tenaga listrik dibedakan atas:
1. Stabilitas steady-state merupakan
kemampuan dari suatu sistem tenaga mempertahankan sinkronisasi antara mesin- mesin dalam sistem setelah mengalami
gangguan kecil.
2. Stabilitas transient merupakan kemampuan dari suatu system tenaga mempertahankan sinkronisasi setelah mengalami gangguan besar yang bersifat mendadak selama sekitar satu "swing" (yang pertama) dengan asumsi bahwa pengatur tegangan otomatis (Automatic Voltage Regulator) dan governor belum bekerja.
3. Stabilitas dinamis terjadi bila setelah swing pertama (periode stabilitas transien) sistem belum mampu mempertahankan sinkronisasi sampai sistem mencapai keadaan seimbang yang baru.
2.2.1 Gangguan terhadap Stabilitas
Gangguan terhadap stabilitas suatu sistem dapat dibedakan menjadi dua yaitu[8]:
1. Gangguan kecil
Disebabkan oleh adanya fluktuasi beban. 2. Gangguan besar
Gangguan besar (bersifat mendadak) dapat berupa hubung singkat, pelepasan beban mendadak, dan sebagainya.
Adapun gangguan-gangguan hubung singkat pada sistem tiga fasa adalah sebagai berikut dan ditunjukkan pada gambar 1:
a. Hubung singkat simetri
b. Hubung singkat tak simetri (asimetri)
Gambar 1
Jenis-jenis gangguan hubung singkat
2.2.2 Stabilitas Tegangan
Kestabilan adalah keadaan pada sistem daya atau bagian dari sistem yang memungkinkan bertambahnya gaya yang tersimpan antara bagian-bagian dari sistem, sama atau lebih besar dari pada gaya yang menyebabkan gangguan dari keseimbangan antara bagian-bagian dari sistem.
Batas kestabilan adalah harga maksimum dari daya yang mengalir melalui suatu titik tertentu pada
sistem tenaga listrik, atau bagian dari sistem tenaga listrik yang masih diijinkan untuk pengoperasian yang stabil.
III. SISTEM KELISTRIKAN KALIMANTAN BARAT DAN SARAWAK
DAN SETUP SIMULASI
A. Sistem Kalimantan Barat
Sistem kelistrikan di Kalimantan Barat dikelola oleh PT. PLN Region V dan meliputi seluruh wilayah provinsi Kalimantan Barat dengan kondisi pembangkitnya sebagian besar merupakan PLTD.
A.1 Kondisi Eksisting Sistem Kelistrikan Kalimantan Barat
Energi listrik yang digunakan untuk mensuplai kebutuhan energi di Kalimantan Barat pada tahun 2008 – 2009 dipenuhi oleh 21 pembangkit listrik dengan mayoritas berupa PLTD dengan kapasitas berkisar antara 6.37 MW – 16 MW. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada Tabel 1
Tabel 1
Daftar pembangkit eksisting sistem Kalimantan Barat tahun 2009
no ID Kapasitas
(MW) no ID
Kapasitas (MW)
PLTD SEI RAYA PLTD SIANTAN
1 SWD1 8.8 1 PLTG-HSD 37 2 SWD2 8.8 2 SWD1 4 3 SWD3 8.8 3 SWD2 4 4 SWD4 8.8 4 SWD3 4 5 SLZ1 7.92 5 SWD4 10.72 6 SLZ2 7.92 6 SLZ1 6.37 PLTD RENTAL-SEI RAYA 7 SLZ2 6.37 1 SEWA1-MFO 14.60 8 PLTD - MFO 15 2 SEWA2-MFO 16.00 PLTD RENTAL-SIANTAN 3 SEWA-HSD 30.00 1 SEWA1-MFO 10.00 PLTD SINGKAWANG 2 SEWA2-MFO 10.00 1 PLTD1 16.00 2 PLTD2 7.92 3 PLTD3 10.72 Total 253.74
Pendistribusian daya listrik di Provinsi Kalimantan Barat dilayani oleh 6 gardu induk Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 2
Tabel 2
Daftar GI Eksisting dan Beban Puncak yang ditanggung
No NAMA GI Beban No NAMA GI Beban
1 GI SIANTAN 4 GI. MEMPAWAH Beban Puncak (
MW ) 16.38
Beban Puncak (
MW ) 9.46 MVAR 5.09 MVAR 2.94
Lanjutan Tabel 1
2 GI SEI RAYA 5 GI. KOTA BARU Beban Puncak ( MW ) 19.44 Beban Puncak ( MW ) 14.88 MVAR 6.04 MVAR 4.62 3 GI. PARIT BARU 6 GI.SINGKAWAN G Beban Puncak ( MW ) 19.13 Beban Puncak ( MW ) 31.80 MVAR 5.94 MVAR 9.88 Beban Pembangkit Siantan (MW) 24.60
Beban Pembangkit Sei
Raya (MW) 29.29
Total MW saat
Beban Puncak 162.12 Total MVAR saat Beban Puncak 33.91
3.1.2 Sistem Kelistrikan Kalimantan Barat pada Tahun 2012
Pada tahun 2012, pemenuhan kebutuhan listrik akan dilayani dengan penambahan beberapa pembangkit baru dan penghentian operasi beberapa pembangkit lama. Pada tahun ini SESCo akan mulai mensuplai kebutuhan daya sebesar 100 MW kepada sistem Kalimantan Barat. Tabel 3 akan menunjukkan kondisi pembangkit pada tahun 2012
Tabel 3
Daftar pembangkit sistem Kalimantan Barat pada tahun 2012
no ID Kapasitas
(MW) no ID
Kapasitas (MW)
PLTD SEI RAYA PLTD SIANTAN
1 SWD1 8.8 1 SWD1 4 2 SWD2 8.8 2 SWD2 4 3 SWD3 8.8 3 SWD3 4 4 SWD4 8.8 4 SWD4 10.72 5 SLZ1 7.92 5 SLZ1 6.37 6 SLZ2 7.92 6 SLZ2 6.37 PLTD RENTAL-SEI RAYA 7 PLTD - MFO 15 1 SEWA1-MFO 14.60 PLTD RENTAL-SIANTAN 2 SEWA2-MFO 16.00 1 SEWA1-MFO STOP 3 Cogindo (CDB) 13.68 2 SEWA2-MFO STOP 4 PLTD-Apung 20.00 PLTD SINGKAWANG PLTD SANGGAU 1 PLTD 1 16.00 1 PLTD 1 7.20 2 PLTD 2 7.92 2 PLTD 2 2.80 3 PLTD 3 10.72 3 PLTD 3 6.40
PLTU PARIT BARU
PLTU P.KURA2 (Perpres 71/2006) 50 1 PLTU Perpres 71/2006 100 PLTU Gambut - IPP (Kemitraan) 134 2 IPP (Kemitraan) 50 SESCO - Purchase 100 3 Loan RRT 75 TOTAL 675.82
Pada tahun 2012 sendiri akan ada penambahan 4 GI baru untuk melayani pertumbuhan penduduk di provinsi Kalimantan Barat. Selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4 berikut
Tabel 4
Daftar GI dan Beban Puncak yang ditanggung pada tahun 2012
No. NAMA GI Beban No. NAMA GI Beban
1 GI SIANTAN 7 GI PLTU KURA - KURA Beban Puncak ( MW ) 21.79 Beban Puncak ( MW ) 6.66 MVAR 6.77 MVAR 2.07 2 GI SEI RAYA 8 GI SAMBAS Beban Puncak ( MW ) 25.86 Beban Puncak ( MW ) 13.50 MVAR 8.03 MVAR 4.19 3 GI. PARIT BARU 9 GI TAYAN Beban Puncak ( MW ) 25.45 Beban Puncak ( MW ) 11.20 MVAR 7.90 MVAR 3.48 4 GI. MEMPAWA H 10 GI SANGGAU Beban Puncak ( MW ) 12.70 Beban Puncak ( MW ) 14.90 MVAR 3.95 MVAR 4.63 5 GI. KOTA BARU 11 GI BENGKAY ANG Beban Puncak ( MW ) 19.79 Beban Puncak ( MW ) 16.15 MVAR 6.15 MVAR 5.02 6 GI.SINGKA
WANG Beban Pembangkit
Siantan (MW) 20.00 Beban Puncak ( MW ) 42.80 MVAR 13.29 Beban Pembangkit Sei Raya (MW) 20.00 Total MW saat Beban Puncak 246.47
Total MVAR saat
Beban Puncak 64.34
3.2 Sistem Kelistrikan Sarawak
Sistem kelistrikan di wilayah Sarawak dikelola oleh Sarawak Electric Supply Company (SESCo). Total kapasitas pembangkitan di wilayah ini (termasuk IPP) adalah 877 MW pada tahun 2003.
3.2.1 Kondisi Eksisting Sistem Kelistrikan Sarawak
Skema pembangkitan sistem Sarawak tahun 2009 terdiri atas 11% dengan tenaga air, 58% dengan turbin gas, 11.4% PLTU Batubara, dan 19% dengan diesel. IPP mensuplai sebesar 318 MW. Selengkapnya pada tabel berikut.
Tabel 5
Daftar pembangkit eksisting sistem Sarawak
Generator ID Daya Terbangki t (MW) Generator ID Daya Terbang kit (MW) BIAWAK_G1 12.14 BINTULU_G5 34.4 BIAWAK_G2 12.14 BINTULU_G6 34.4 BIAWAK_G3 12.14 BINTULU_G7 107.7 BIAWAK_G4 13.87 BINTULU_G8 107.7 BIAWAK_G5 32.64 BINTULU_G9 107.7 BIAWAK_G6 32.64 BINTULU_G10 107.7 COAL_G1 50 MIRI_GB 3.2 COAL_G2 50 MIRI_GB 8.5 COAL_G3 55 MIRI_GB 8.5 COAL_G4 55 MIRI_GB 3.2 BATANG AI_G1 23.2 MIRI_GB 3.2
BATANG AI_G2 23.2 MIRI_G2 11 BATANG AI_G3 23.2 MIRI_G3 11 BATANG AI_G4 23.2 MIRI_G4 7
BINTULU_G1 35.84 MIRI_G5 7 BINTULU_G2 35.84 MIRI_G6 8.5 BINTULU_G3 35.84 MIRI_G17 33.24 BINTULU_G4 36 TOTAL (MW) 1165.83
Tabel 6
Daftar pembebanan eksisting sistem Sarawak
NORMAL ORGANIC CUSTOMER MW MV AR NORMAL ORGANIC CUSTOMER MW MV AR COAL_G1 3.00 1.37 SGO__33 61.06 27.8 7 COAL_G2 3.00 1.37 MAMB_33 24.63 9.16 COAL_G3 5.00 1.68 MUTB_33 51.76 23.46 COAL_G4 5.00 1.68 SEJK_33 38.90 18.3 5 MATA_33 102.66 43.8 3 PRIO2_33 12.78 5.05 BIAW_33 15.34 8.66 BIA2_33 0.96 0.52 PRIO_33 69.89 30.2 4 ENKI_33 3.70 1.09 SRAM_33 6.50 2.17 BINT_33 15.21 5.03 BETG_33 3.35 1.15 KIDU_33 34.89 10.5 9 KEM_33 3.53 0.93 SMDS_33 0.45 0.11 SARI_33 21.19 9.95 LPG__33 4.25 1.34 TJMN_33 7.74 2.38 KMN_33 58.05 19.0 4 OYAR_33 31.07 9.94 BIN2_33 4.14 1.34 DESH_33 61.67 20.8 0 PUJT_33 85.99 28.0 7 SALI_33 24.97 8.90 TUDN_33 47.10 15.4 1 PETI_33 11.79 4.68 SEJK_132 19.20 14.4 0 SMELTER MUKH_132 13.66 5.92 PRESSMETAL 132 90.00 29.5 8 TOTAL PEAK LOAD 942.4 3 366. 07
3.2.1 Sistem Kelistrikan Sarawak pada 2012
Kebutuhan energi di wilayah Sarawak pada tahun 2012 dipenuhi oleh 44 buah pembangkit yang tersebar di 5 lokasi. Selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 7
Daftar pembangkit sistem Sarawak tahun 2012
Generator ID Daya Terbangkit (MW) Generator ID Daya Terbangkit (MW) BIAWAK_G1 3.36 COAL_G2 50 BIAWAK_G2 3.36 COAL_G3 55 BIAWAK_G3 3.36 COAL_G4 55 BIAWAK_G4 3.84 BATA_G1 23.2 BIAWAK_G5 32.64 BATA_G2 23.2 BIAWAK_G6 32.64 BATA_G3 23.2 COAL_G1 50 BATA_G4 23.2 BINT_G1 35.84 MIRI_G2 11 BINT_G2 35.84 MIRI_G3 11 BINT_G3 35.84 MIRI_G4 7 BINT_G4 36 MIRI_G5 7 BINT_G5 34.4 MIRI_G6 8.5 BINT_G6 34.4 MIRI_G17 33.24 BINT_G7 107.7 BAKN_G1 300 BINT_G8 107.7 BAKN_G2 300 BINT_G9 107.7 BAKN_G3 300 BINT_G10 107.7 BAKN_G4 300 MIRI_GB 3.2 BAKN_G5 300 MIRI_GB 8.5 BAKN_G6 300 MIRI_GB 8.5 BAKN_G7 300 MIRI_GB 3.2 BAKN_G8 300 MIRI_GB 3.2 MIRI_G3 11 TOTAL PEMBANGKITAN (MW) 3529.48 Tabel 8
Daftar pembebanan sistem Sarawak tahun 2012
`NORMAL ORGANIC CUSTOMER MW MVAR NORMAL ORGANIC CUSTOMER MW MVAR COAL_G1 3.00 1.37 BIA2_33 0.96 0.52 COAL_G2 3.00 1.37 ENKI_33 3.70 1.09 COAL_G3 5.00 1.68 SRAM_33 1.14 36.12 COAL_G4 5.00 1.68 BETG_33 4.33 36.12 MATA_33 121.6 4 52.43 KEM_33 7.60 36.12 BIAW_33 18.18 10.36 SARI_33 3.91 36.12 PRIO_33 82.82 36.12 TJMN_33 4.13 36.12 SGO__33 72.34 36.12 OYAR_33 24.75 36.12 MAMB_33 29.18 36.12 DESH_33 9.04 36.12 MUTB_33 61.33 36.12 SALI_33 36.30 36.12 SEJK_33 46.10 36.12 PETI_33 72.06 36.12 PRIO2_33 15.14 36.12 BINT_33 29.18 36.12
Lanjutan Tabel 8 KIDU_33 40.75 36.12 SMELTER SMDS_33 0.52 36.12 PRESSMETAL 132 90.00 29.58 LPG__33 4.96 36.12 PRESSMETAL 132 510.0 0 167.63 KMN_33 67.81 36.12 MANUFACTURING - TOKUYAMA BIN2_33 4.83 36.12 POLYSILICO N 2 100.0 0 32.87 PUJT_33 100.4 5 36.12 SOLAR GLASS 80.00 26.29 TUDN_33 55.02 36.12 TKYM_132 - POLYSILICO N 1 140.0 0 46.02 SEJK_132 28.53 36.12 CRYSTAL-PULLING (SAMAJAYA) 25.00 5.26 MUKH_132 16.28 36.12 EXPORT SALCO_275 (SABAH) 100. 32.87 BRUNEI_1 200 65.74 WESTKALI 100 32.87
TOTAL PEAK LOAD 2350.88
MW
1483.26 MVAR
3.3 Setup Simulasi
Simulasi aliran daya pada tugas akhir ini menggunakan metode iterasi Newton Rapshon. Informasi mengenai sistem adalah :
• Frequency : 50 Hz • Unit Sistem : Metric • Max Iteration : 1000
• Error Tolerance : 0.000 (MVA), 0.000000 (PU), 0.0000 (%)
IV. SIMULASI DAN ANALISIS 4.1 Simulasi Aliran Daya
Dari hasil simulasi aliran daya yang dilakukan dengan pembebanan beban puncak didapatkan hasil-hasil sebagai berikut :
Tabel 9
Hasil Analisis Load Flow
Active Power (MW) Reactive Power (MVAR) Power Magtitude (MVA) PF (%) Swing Bus 394.672 16.275 75.598 97.78 Generators 2428.840 178.194 2435.368 99.7 Total Demand 2823.513 243.374 2833.982 99.6 Total Motor Load 2769.234 974.790 2935.792 94.3
Total Static Load 0.000 -384.940
Apparent Losses 54.279 -346.476
System
Mismatch 0.000 0.000
Angka-angka di atas merupakan laporan ringkasan total kebutuhan daya hasil simulasi sistem interkoneksi Sarawak – Kalimantan Barat pada tahun 2012. Tabel 9 akan menunjukkan besar tegangan dan perubahan tegangan pada bus utama. Sebagai catatan,
tidak semua data tegangan dan perubahannya pada bus-bus utama tercantum pada tabel 10
Tabel 10
Perubahan Nilai Tegangan yang Terjadi
BUS kV % Magnitude kV 3601_PUJT 33.000 93.74 30.933 Bus268 11.000 93.74 10.311 MIRI_1 11.000 93.74 10.311 3101_MATA 33.000 111.67 36.852 MAMB_33 33.000 106.91 35.279 ENKI_33 33.000 108.86 35.922 SRAM_33 33.000 105.22 34.722 KEMR 33.000 107.37 35.433 MAMBANG 132.000 107.48 141.87 COAL 132.000 105.70 139.518 SEJK 132.000 105.71 139.536 MUTB 132.000 106.13 140.095 KSAM 132.000 107.17 141.458 MATA 275.000 113.22 311.346 MAMBANG 275.000 113.44 311.970 BENGKAYANG_2 275.000 112.86 310.355 GI_SINGKAWAN 150.000 106.16 159.233 GI PLTU KURA 150.000 105.02 157.527 GI BENGKAYAN 150.000 110.56 165.840 Bus249 132.000 106.41 140.465 Bus230-1 33.000 108.38 35.765
Dari studi aliran daya maka dapat dilihat bahwa sistem interkoneksi Sarawak – Kalimantan Barat pada tahun 2012 berada dalam kondisi yang buruk. Penurunan tegangan yang terjadi memang masih di dalam standar ANSI C84-1, yaitu -10% untuk nilai undervoltage. Akan tetapi, bus – bus yang mengalami overvoltage ada yang mengalami
kenaikan tegangan sampai sebesar 13.44%. Hal ini sudah jauh melampaui standar ANSI C84-1, yaitu +4% dalam keadaan normal dan +6%. Oleh karena itu perlu diadakan perbaikan sistem.
4.2 Gangguan Stabilitas Transien Akibat Lepasnya Pembangkit
Unit pembangkit terbesar pada sistem Sarawak – Kalimantan Barat adalah Bakun Power Station. Stabilitas transien yang akan dianalisis adalah dampak gangguan lepasnya pembangkit terhadap frekuensi sistem dan aliran daya ke daerah lain. Beberapa parameter yang diamati antara lain adalah:
a) Frekuensi sistem sebelum, selama dan setelah mengalami gangguan lepasnya pembangkit.
b) Pembebanan saluran transmisi.
Untuk sistem interkoneksi besar dengan banyak pembangkit dan kapasitas pembangkitan tiap unit pembangkit kecil persentasenya terhadap kapasitas total sistem, pelepasan pembangkit terbesar akan hanya akan berpengaruh kecil. Akan tetapi, pada sistem interkoneksi Sarawak – Kalimantan Barat, kapasitas pembangkitan Bakun P/S adalah besar jika dibandingkan dengan pembangkit lain (3 kali kapasitas pembangkit gas di Bintulu), oleh karena itu, diharapkan simpangan frekuensi dari
pelepasan unit pembangkit Bakun diharapkan menjadi sangat besar.
4.2.1 Akibat Gangguan terhadap Frekuensi
Dari hasil simulasi stabilitas transien didapatkan hasil sebagai berikut :
− Frekuensi transien minimal : 49.57 Hz − Frekuensi steady state : 49.84 Hz
Gambar 2
Respon frekuensi pada sistem
4.2.2 Akibat Gangguan terhadap Pembebanan Saluran
Dari simulasi stabilitas transien didapat hasil sebagai berikut :
Gambar 3
Pembebanan pada saluran interkoneksi Sarawak – Kalimantan Barat
− Daya sebelum gangguan : 101.6 MW − Daya setelah gangguan : 63.5 MW
4.3 Gangguan Stabilitas Transien Akibat Gangguan Hubung Singkat di Saluran Transmisi
Pada bagian ini akan ditunjukkan hasil simulasi stabilitas transien pada sistem jika terjadi gangguan hubung singkat di saluran transmisi dari bus pembangkit Bakun (saluran interkoneksi Bakun - Simi) dengan asumsi bahwa pada t = 1 terjadi gangguan dan cb baru terbuka pada t = 2. Beberapa parameter yang diamati antara lain adalah:
a) Frekuensi dan daya generator Bakun_G2 sebelum, selama dan setelah mengalami gangguan lepasnya pembangkit
b) Frekuensi sistem sebelum, selama dan setelah mengalami gangguan lepasnya pembangkit.
c) Nilai tegangan pada Bus yang terhubung dengan saluran transmisi.
4.3.1 Akibat Gangguan terhadap Frekuensi, Daya, dan Tegangan
Jika terjadi gangguan hubung singkat pada saluran interkoneksi Bakun – Simi, dengan simulasi akan didapat respon generator sebagai berikut:
Gambar 4
Respon frekuensi generator Bakun_G2
− Frekuensi puncaknya sebesar 55.45 Hz. − Frekuensi steady state sebesar 50.012 Hz
Hasil plot dari daya terbangkit generator sebelum, selama dan setelah terjadi gangguan hubung singkat pada saluran interkoneksi Bakun – Simi adalah sebagai berikut :
Gambar 5
Daya generator Bakun_G2 saat terjadi gangguan
100 150
Berdasarkan gambar diatas dapat diuraikan sebagai berikut :
− Pada waktu t = 1 detik mulai terjadi hubung singkat pada saluran interkoneksi Bakun – Simi.
50
− Daya generator turun hingga nilai 12.21 MW
Frekuensi Sistem
Dari hasil simulasi stabilitas transien didapatkan hasil yang dapat dilihat pada gambar 4.5 berikut
Gambar 6
Respon frekuensi sistem saat terjadi gangguan
Dari gambar 4.5 dapat diamati bahwa pada saat t = 1 salah satu saluran mengalami hubung singkat. Akibatnya, frekuensi sistem mengalami kenaikan dari nilai nominalnya yaitu 50 Hz. Frekuensi kemudian akan mengalami steady state setelah 20 detik. Dari hasil simulasi diketahui bahwa simpangan nilai frekuensi sudah berada dalam kondisi yang tidak diijinkan, yaitu naiknya frekuensi sampai lebih dari 10%.
Tegangan pada Bus Simi
Hasil plot dari nilai tegangan pada bus Simi sebelum, selama dan setelah terjadi gangguan hubung
singkat pada saluran interkoneksi Bakun – Simi adalah sebagai berikut:
− Pada waktu t = 1 detik tegangan bus turun menjadi 20 % dari tegangan aslinya (275 kV).
− Pada saat t = 2, gangguan telah hilang. Terjadi kenaikan tegangan sampai 144.53 % − Tegangan steady state bernilai 100.22% dari
tegangan nominal bus
Gambar 7
Tegangan bus Simi saat terjadi gangguan
4.3.2 Akibat Gangguan terhadap Pembebanan Saluran
Dari simulasi stabilitas transien dengan menggunakan software ETAP 4.0 didapat hasil plot pembebanan saluran sebagai berikut :
Gambar 8
Beban saluran saat terjadi gangguan
Dari gambar 8 dapat diketahui bahwa setelah mengalami gangguan hubung singkat di saluran Bakun – Simi, beban saluran Simi – Bintulu mengalami penurunan pada t = 1 dan kenaikan secara tiba – tiba di t = 2. Selengkapnya bisa dilihat pada tabel berikut
Tabel 11
Perubahan pembebanan saluran transmisi
Asli Terendah Tertinggi Steady
State Daya
(MW) 228.4 3.60 434.05 228.2
4.4 Gangguan Stabilitas Transien Akibat Fault di Bus
Pada bagian ini akan ditunjukkan hasil simulasi stabilitas transien pada sistem jika terjadi fault di salah satu bus pada sistem. Bus yang akan disimulasikan mengalami gangguan adalah bus pembangkit Bakun. Beberapa parameter yang diamati antara lain adalah:
a) Frekuensi generator Bakun_G2 dan Bintulu_G9
b) Frekuensi dan tegangan pada bus Mambang.
4.4.1 Akibat Gangguan terhadap Frekuensi dan Tegangan
1. Frekuensi Generator:
Hasil plot dari frekuensi generator Bakun_G9 sebelum, selama dan setelah terjadi gangguan pada bus Bakun adalah sebagai berikut :
Gambar 9
Respon frekuensi generator Bakun_G2
Berdasarkan gambar 4.8 diatas maka dapat diuraikan sebagai berikut :
• Frekuensi puncaknya sebesar 52.992 Hz. • Frekuensi steady state sebesar 50.01 Hz pada
t = 20
Gangguan pada bus ini ternyata juga berpengaruh pada generator Bintulu_G9 yang berada 259 km dari bus yang mengalami gangguan. Respon frekuensinya adalah sebagai berikut :
Gambar 10
Respon frekuensi generator Bintulu_G9
Berdasarkan gambar 10 diatas maka dapat diuraikan sebagai berikut :
• Frekuensi puncaknya sebesar 52.583 Hz. • Frekuensi steady state sebesar 50.01 Hz pada t = 20
2. Daya Generator
Hasil plot dari daya terbangkit generator sebelum, selama dan setelah terjadi gangguan hubung singkat pada bus Bakun adalah sebagai berikut:
Gambar 11
Daya terbangkit generator Bakun_G2
Berdasarkan gambar 4.10 diatas maka dapat diuraikan sebagai berikut :
• Daya terbangkit turun sampai 0 MW saat terjadi gangguan.
• Daya masih berosilasi antara 183 – 185 MW pada t=20
Pada generator Bintulu_G9 didapat hasil sebagai berikut
Gambar 12
Daya terbangkit generator Bintulu_G9
Berdasarkan gambar 12 diatas maka dapat diuraikan sebagai berikut :
• Daya terbangkit turun sampai 13.8 MW saat terjadi gangguan.
• Daya masih berosilasi antara 99.5 – 100.2 MW pada t=20
3. Frekuensi pada Bus Mambang
Hasil plot dari nilai frekuensi pada Bus mambang Sebelum, selama dan setelah terjadi gangguan pada bus Bakun adalah sebagai berikut:
Gambar 13
Frekuensi bus Mambang saat terjadi gangguan
Berdasarkan gambar 4.12 diatas maka dapat diamati bahwa:
• Nilai frekuensi tertinggi adalah 52.925 Hz • Frekuensi steady state sebesar 50.4 Hz pada
t = 20
4. Tegangan pada Bus Mambang
Hasil plot dari daya terbangkit generator sebelum, selama dan setelah terjadi gangguan hubung singkat pada saluran interkoneksi Bakun – Simi adalah sebagai berikut
Gambar 14
Tegangan bus Mambang saat terjadi gangguan
Berdasarkan gambar 14 diatas dapat diamati bahwa:
• Pada waktu t = 1 detik tegangan bus turun menjadi 149.0225 kV
• Undervoltage terendah mencapai 125.98 kV • Tegangan steady state sebesar 270.06 kV
Pada subbab ini diasumsikan terjadi hal sebagai berikut :
• Gangguan terjadi pada saat t = 1
• CB membuka 0.2 detik setelah gangguan, sehingga gangguan hilang
Pemilihan sampel nilai tegangan pada bus Mambang dikarenakan bus ini adalah bus yang tersambung dengan saluran interkoneksi Sarawak – Kalimantan Barat.
4.4.2 Akibat Gangguan terhadap Pembebanan Saluran
Dari simulasi stabilitas transient didapat hasil seperti yang ditunjukkan pada gambar 15 berikut ini:
Gambar 15
Beban saluran saat terjadi gangguan
Dari gambar 4.14 dapat diketahui bahwa setelah mengalami gangguan di bus Bakun, aliran beban pada saluran Simi – Bintulu (line 221) mengalami penurunan nilai daya sampai -13.22 MW. Hal ini berarti daya mengalir ke arah yang berlawanan. Pada saluran 225 (Bintulu - Smaj), daya terendah yang tercatat pada saluran adalah 0 MW. Selengkapnya bisa dilihat pada tabel berikut
Tabel 4.4
Perubahan pembebanan saluran transmisi
Asli (MW) Terendah (MW) Tertinggi (MW) Steady State (MW) Line 221 260.227 - 13.22 1625.70 260.12 Line 225 203.571 0 1031.36 203.43 Line 187 96.32 3.29 134.4 92.43 V. KESIMPULAN
1. Simulasi load flow perlu dilakukan untuk mengetahui kondisi sistem tenaga dalam keadaan beban nominal dan untuk mengetahui bahwa
modeling sistem tenaga bekerja dengan baik.
2. Dari hasil simulasi load flow, dan transient
stability, dapat diketahui bahwa sistem
interkoneksi antara Kalimantan Barat dengan Serawak :
a. Sistem masih aman jika terjadi gangguan lepas generator terbesar, perubahan frekuensi dan tegangan tidak signifikan, walaupun cukup mempengaruhi besar daya terkirim ke sistem Kalimantan Barat. b. Jika terjadi gangguan hubung singkat pada
saluran transmisi dengan lokasi pembangkit terbesar, sistem masih aman dan tidak ada pengaruh sama sekali ke jumlah daya terkirim ke wilayah Kalimantan Barat, karena jaraknya yang cukup jauh dari lokasi c. Gangguan pada bus pembangkit besar harus
dihindari karena menyebabkan ketidakstabilan sistem
DAFTAR PUSTAKA
C.F. Wagner, and R.D Evans., ”Symetrical Components”, McGraw-Hill, New York,1993.
Gross, Charles A., ”Power System Analysis”, John Wiley and Sons, Inc., Canada, 1986.
Hutauruk T. S., ”Analisa Sistem Tenaga”, Jilid 1. Bandung, 1992.
John J. Graigner, and William D. Stevenson, Jr., ”Power System Analysis”, McGraw-Hill, International Edition, 1994.
Ontoseno Penangsang. Prof, Diktat Kuliah Analisis Sistem Tenaga 2, 2007
Ontoseno Penangsang. Prof, Diktat Kuliah Peningkatan Kualitas Daya Listrik, 2007
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Surabaya pada tanggal 24 Mei 1987 dengan nama lengkap Daniel Prahara Eka
Ramadhani, merupakan
putra pertama dari dua bersaudara dari pasangan Denny M. E. Soedjono dan Sri Hartini. Tempat tinggal di Perumahan ITS Jl. Hidrodinamika III / T – 54 Surabaya.
