SIMULASI DAN ANALISIS
SIMULASI DAN ANALISIS PENGGUNAA
PENGGUNAAN STATCOM
N STATCOM
SEBAGAI PENGATUR STABILITAS TEGANGAN PADA
SEBAGAI PENGATUR STABILITAS TEGANGAN PADA
SALURAN TRANSMISI 150 KV
SALURAN TRANSMISI 150 KV
PROPOSAL TUGAS AKHIR
PROPOSAL TUGAS AKHIR
Oleh :
Oleh :
RIFALDI HAZBULLAH
RIFALDI HAZBULLAH
147002068
147002068
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SILIWANGI
UNIVERSITAS SILIWANGI
TASIKMALAYA
TASIKMALAYA
OKTOBER 2018
OKTOBER 2018
BAB I BAB I
PENDAHULUAN PENDAHULUAN
2.1
2.1 Latar BelakangLatar Belakang
Energi listrik saat ini sudah menjadi kebutuhan manusia dan memberikan Energi listrik saat ini sudah menjadi kebutuhan manusia dan memberikan peran
peran sangat sangat penting penting dalam dalam kehidupan kehidupan masyarakat masyarakat serta serta dalam dalam pengembanganpengembangan berbagai
berbagai sektor sektor ekonomi. ekonomi. Kenyataan Kenyataan saat saat ini ini dalam dalam menjalankan menjalankan perekonomianperekonomian masyarakat sangat tergantung pada energi listrik. Hal ini menyebabkan masyarakat sangat tergantung pada energi listrik. Hal ini menyebabkan meningkatnya pertumbuhan beban mulai dari sektor industri hingga rumah tangga meningkatnya pertumbuhan beban mulai dari sektor industri hingga rumah tangga dalam sistem tenaga listrik yang disertai dengan peningkatan jumlah pembangkit dalam sistem tenaga listrik yang disertai dengan peningkatan jumlah pembangkit listrik. Akibatnya saluran transmisi yang menghubungkan stasiun pembangkit ke listrik. Akibatnya saluran transmisi yang menghubungkan stasiun pembangkit ke pusat-pusat beban akan meningkat.
pusat-pusat beban akan meningkat.
Sistem transmisi menghubungkan
Sistem transmisi menghubungkan beberapa beberapa pusat pusat listrik listrik yaitu pembangkityaitu pembangkit listrik dan beberapa gardu induk atau GI
listrik dan beberapa gardu induk atau GI yang saling terhubung (terinterkoneksi)yang saling terhubung (terinterkoneksi) antara satu dengan yang lainnya dan melayani beban yang ada pada semua gardu antara satu dengan yang lainnya dan melayani beban yang ada pada semua gardu induk (GI) yang terhubung. Transmisi interkoneksi berupa sistem kelistrikan yang induk (GI) yang terhubung. Transmisi interkoneksi berupa sistem kelistrikan yang kompleks akan selalu terjadi perubahan-perubahan variabel setiap saat. Hal ini kompleks akan selalu terjadi perubahan-perubahan variabel setiap saat. Hal ini dapat dilihat pada perubahan tegangan, arus, daya aktif, daya reaktif maupun dapat dilihat pada perubahan tegangan, arus, daya aktif, daya reaktif maupun frekuensi pada sistem tenaga listrik.
frekuensi pada sistem tenaga listrik.
Dalam proses penyaluran energi listrik dari PLN ke konsumen keandalan Dalam proses penyaluran energi listrik dari PLN ke konsumen keandalan sistem merupakan salah satu faktor yang selalu diperhatikan oleh pihak PLN. sistem merupakan salah satu faktor yang selalu diperhatikan oleh pihak PLN. Kontinuitas pelayanan yang baik, tidak sering terjadi pemutusan, baik karena Kontinuitas pelayanan yang baik, tidak sering terjadi pemutusan, baik karena gangguan maupun hal-hal yang direncanakan. Biasannya kontinuitas pelayanan gangguan maupun hal-hal yang direncanakan. Biasannya kontinuitas pelayanan terbaik diprioritaskan pada beban-beban yang dianggap vital dan sama sekali terbaik diprioritaskan pada beban-beban yang dianggap vital dan sama sekali tidaktidak dikehendaki mengalami pemadaman sekalipun dalam waktu yang relatif singkat. dikehendaki mengalami pemadaman sekalipun dalam waktu yang relatif singkat.
Sedangkan kualitas daya yang baik, antara lain meliputi kapasitas daya yang memadai, tegangan yang selalu konstan dan frekuensi yang selalu konstan untuk arus bolak-balik. Untuk kondisi ini dibutuhkan lebih dari satu aliran daya atau menggunakan beberapa saluran transmisi yang saling terhubung. Oleh karena itu perlu suatu alat kontrol untuk menjaga kestabilan sistem agar selalu beroperasi
maksimal. Jumlah cadangan daya reaktif pada sistem tenaga listrik merupakan salah satu indikator petunjuk dari kestabilan tegangan. Aplikasi peralatan yang digunakan untuk kontrol suatu sistem tenaga listrik yaitu dengan menggunakan teknologi FACTS ( Flexible AC Transmission System).
Teknologi FACTS memungkinkan kompensasi yang lebih dinamis dan fleksibel karena mengikuti perubahan beban. Salah satu contoh teknologi FACTS adalah STATCOM (Static Synchronous Compensator ) yang berfungsi untuk meningkatkan keseimbangan daya reaktif, memperbaiki nilai tegangan dan meningkatkan stabilitas sistem transmisi energi listrik.
Pada penelitian ini, akan dilakukan analisis dan simulasi STATCOM (Static Synchronous Compensator ) untuk peningkatan stabilitas tegangan pada saluran transmisi 150 KV yang di aplikasikan di PT. PLN (Persero) APB Jabar. Konsep dari penelitian ini yaitu dengan tahapan melakukan analisis aliran daya untuk mengetahui profil aliran daya aktif (P), reaktif (Q), sudut fasa dan profil tegangan. Setelah diketahui lokasi saluran yang memiliki jatuh tegangan tinggi maka selanjutnya dilakukan simulasi pemasangan STATCOM untuk menganalisis respon sistem pada bus yang bermasalah tersebut dengan menggunakan program Matlab Simulink .
2.2 Perumusan Masalah
Perbaikan tegangan yang mengalami gangguan dilakukan dengan mensimulasikan penempatkan STATCOM pada bus transmisi 150 KV yang bermasalah pada programSimulink , dan selanjutnya dianalisis nilai indeks stabilitas
tegangan pada setiap bus beban sebelum dan setelah pemasangan STATCOM.
2.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah diatas, tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini yaitu :
1. Menganalisis aliran daya pada saluran transmisi 150 KV
2. Menganalisis dan mensimulasikan penempatan statcom pada saluran transmisi 150 KV
2.4 Batasan Masalah
Penelitian tugas akhir ini yang akan dibahas sebagai berikut :
1. Aliran daya pada saluran Transmisi 150 KV dengan menggunakan simulasi program ETAP untuk mengetahui profil daya aktif (MW), reaktif (MVAR),
sudut fasa dan frofil tegangan.
2. Kondisi tegangan dalam batasan tegangan yaitu +5% sampai dengan -10% (berdasarkan SPLN No. 1:1995 Pasal 4) dari tegangan nominal 150 KV. 3. Penempatan STATCOM pada bus yang mempunyai tegangan yang paling
rendah disimulasikan menggunakan Matlab Simulink .
4. Tidak membahas komponen interkoneksi saluran transmisi.
5. Tidak membahas mengenai sistem Voltage Source Converter (VSC) pada STATCOM.
6. Tidak membahas mode Switching pada saluran transmisi 150 KV pada saat mengalami gangguan.
7. Tidak membahas sistem proteksi pada saluran transmisi 150 KV.
2.5 Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi berbagai pihak antara lain:
1. Bagi Penulis
Dengan adanya penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan dan memperluas wawasan mengenai mata kuliah analisis sistem tenaga pada saluran transmisi dan sistem kendali pada peralatan FACTS yang bertujuan memperbaiki kualitas daya penyaluran dari pembangkit ke beban salah satu peralatannya yaitu STATCOM yang berfungsi memperbaiki nilai daya reaktif dan perubahan tegangan.
2. Bagi Lembaga Pendidikan
Penelitian ini diharapkan dapat dijadikan sumber informasi tambahan bagi bahan kajian penelitian di masa yang akan datang dan juga sebagai acuan dalam penyusunan tugas akhir untuk angkatan selanjutnya.
3. Bagi Pihak Lain
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan masukan yang berarti bagi PT PLN (Persero) APB Jabar dalam menggunakan STATCOM sebagai peningkatan stabilitas tegangan pada saluran transmisi yang bermasalah.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Sistem Tenaga Listrik
Sistem Tenaga Listrik adalah suatu sistem yang terdiri dari beberapa komponen berupa pembangkitan, transmisi, distribusi dan beban yang saling berhubungan dan berkerja sama untuk melayani kebutuhan tenaga listrik bagi pelanggan sesuai kebutuhan. Secara garis besar Sistem Tenaga Listrik dapat
digambarkan dengan skema di bawah ini.
Gambar 2.1. Komponen sistem tenaga listrik 2.1.1 Fungsi Komponen Sistem Tenaga Listrik
Fungsi masing-masing komponen secara garis besar adalah sebagai berikut: 1. Pembangkitan merupakan komponen yang berfungsi membangkitkan tenaga
listrik, yaitu mengubah energi yang berasal dari sumber energi lain misalnya: air, batu bara, panas bumi, minyak bumi dll. menjadi energi listrik.
2. Transmisi merupakan komponen yang berfungsi menyalurkan daya atau energi dari pusat pembangkitan ke pusat beban.
3. Distribusi merupakan komponen yang berfungsi mendistribusikan energi listrik ke lokasi konsumen energi listrik.
4. Beban adalah peralatan listrik di lokasi konsumen yang memanfaatkan energi listrik dari sistem tersebut.
2.1.2 Level Tegangan pada sistem tenaga listrik
Pada suatu sistem tenaga listrik, tegangan yang digunakan pada masing-masing komponen dapat berbedabeda sesuai dengan kepentingannya. Dengan kata lain, setiap komponen pada sistem tenaga listrik mempunyai level tegangan yang berbeda-beda.
Gambar 2.2 Klasifikasi tegangan pada sistem tenaga listrik
Pada sistem pembangkitan, level tegangan disesuaikan dengan spesifikasi generator pembangkit yang digunakan, biasanya berkisar antara 11 s/d 24 kV. Untuk pembangkit yang berkapasitas lebih besar biasanya menggunakan level tegangan yang lebih tinggi. Hal ini dilakukan agar arus yang mengalir tidak terlalu besar. Karena untuk kapasitas daya tertentu, besar arus yang mengalir berbanding terbalik dengan tegangannya. Level tegangan pada pembangkit biasanya tidak tinggi, karena semakin tinggi level tegangan generator, jumlah lilitan generator
harus lebih banyak lagi. Dengan lilitan yang lebih banyak mengakibatkan generator menjadi lebih besar dan lebih berat sehingga dinilai tidak efisien.
Pada sistem saluran transmisi biasanya digunakan level tegangan yang lebih tinggi. Hal ini karena fungsi pokok saluran transmisi adalah menyalurkan daya, sehingga yang dipentingkan adalah sistem mampu menyalurkan daya dengan efisiensi yang tinggi atau rugi-rugi daya dan turun tegangannya kecil. Upaya yang dilakukan adalah mempertinggi level tegangan agar arus yang mengalir pada jaringan transmisi lebih kecil.Level tegangan saluran transmisi lebih tinggi dari
tegangan yang dihasilkan generator pembangkit. Tegangan saluran transmisi umumnya berkisar antara 70 s/d 500 kV.Untuk menaikkan tegangan dari level pembangkit ke level tegangan saluran transmisi diperlukan transformator penaik
tegangan.
Pada jaringan distribusi biasanya menggunakan tegangan yang lebih rendah dari tegangan saluran transmisi. Hal ini karena daya yang didistribusikan oleh masing-masing jaringan distribusi biasanya relatif kecil dibanding dengan daya yang disalurkan saluran transmisi, dan juga menyesuaikan dengan tegangan pelanggan atau pengguna energi listrik. Level tegangan jaringan distribusi yang
sering digunakan ada dua macam, yaitu 20 kV untuk jaringan tegangan menengah (JTM) dan 220 V untuk jaringan tegangan rendah (JTR). Dengan demikian diperlukan gardu induk yang berisi trafo penurun tegangan untuk menurunkan tegangan dari saluran transmisi ke tegangan distribusi 20 kV. Diperlukan juga trafo distribusi untuk menurunkan tegangan dari 20 kV ke 220V sesuaitegangan pelanggan.
Level tegangan beban pelanggan menyesuaikan dengan jenis bebannya, misalnya beban industri yang biasanya memerlukan daya yang relatif besar biasanya menggunakan tegangan menengah 20 kV, sedang beban rumah tangga
dengan daya yang relatif kecil, biasanya menggunakan tegangan rendah 220 V. 2.1.3 Sistem Interkoneksi
Gambar 2.3 Contoh sistem interkoneksi
Sistem Tenaga Listrik yang diuraikan di atas adalah gambaran secara sederhana, yaitu satu sistem pembangkitan yang melayani satu sistem beban. Sistem yang demikian disebut sistem tunggal. Namun dalam prakteknya kadang suatu sistem tenaga listrik terdiri dari beberapa sistem pembangkit untuk melayani beberapa macam beban yang ada pada lokasi yang berlainan. Untuk memperoleh kualitas pelayanan yang lebih baik, maka seluruh sistem haruslah saling berhubungan atau interkoneksi sehingga dapat dikendalikan dari satu tempat. Demikian pula kebutuhan daya dapat dilayani dari pembangkit mana saja sekalipun lokasinya jauh dari pusat beban.
Untuk mendapatkan sistem yang demikian setiap pembangkit dan pusat beban harus saling berhubungan. Sistem yang demikian disebut sebagai sistem
interkoneksi. Dengan sistem ini di harapkan kualitas pelayanan dapat menjadi l ebih baik. Dengan sistem interkoneksi, sistem tenaga listrik menjadi lebih komplek, sehingga biaya pembangunan dan opersionalnya menjadi lebih besar dan pengelolaannya menjadi lebih rumit. Dengan demikian sistem interkoneksi hanya digunakan pada sistem tenaga listrik dengan daya besar dan memerlukan standar kualitas pelayanan yang tinggi.
2.2 Aliran Daya
Aliran beban (atau aliran daya) merupakan solusi untuk kondisi operasi keadaan normal dari suatu sistem tenaga listrik. Secara umum, perhitungan aliran daya dilakukan untuk perencanaan sistem tenaga dan perencanaan operasional dan untuk operasi dan kendali sistem. Data yang diperoleh dari studi aliran daya digunakan untuk studi operasi normal, analisis kontingensi, penjadwalan optimum dan stabilitas.
Aliran daya di saluran listrik dapat dihitung apabila tegangan di masingmasing bus saluran telah diketahui. Jadi masalah utama perhitungan aliran daya adalah menghitung tegangan di masing-masing bus bila sumber arus injeksi di masing-masing bus diketahui. Namun dalam saluran tenaga listrik khususnya dalam perhitungan aliran daya biasanya bukan injeksi arus yang diketahui melainkan injeksi daya. Masalahnya hanya dapat diselesaikan secara iterasi yakni secara bertahap mencari tegangan bus yang sesuai agar bers ama dengan injeksi arus yang ditimbulkan tegangan yang sedemikian itu menghasilkan daya yang sama dengan daya yang diketahui.
2.2.1 Jenis Bus dan Besaran-Besaran
Untuk mendapatkan penyelesaian aliran daya pada setiap simpul perlu diketahui 2 buah parameter, tergantung pada parameter-parameter yang diketahui, maka setiap simpul di sistem diklasifikasikan dalam 3 kategori, yaitu :
1. Simpul beban (simpul atau bus PQ): Parameter yang diketahui adalah P dan Q, parameter yang tidak diketahui adalah V dan δ.
2. Simpul kontrol (generator bus atau simpul PV): Parameter yang diketahui adalah P dan V, sedangkan parameter yang tidak diketahui adalah δ dan Q. 3. Simpul ayun ( swingatau slack bus/reference bus): Parameter yang diketahui
adalah V dan δ, sedangkan parameter yang tidak diketahui adalah P dan Q. Daya nyata dan reaktif pada suatu bus Imempunyai persamaan sebagai berikut :
P
i–
j Q
i= V
i* I
idan arus pada bus I adalah :
I iakan bertanda positif bila arus mengalir menuju ke busidan akan bertanda negatif bila arus mengalir keluar dari bus i.
2.2.2 Metode Aliran Daya
2.2.2.1 Persamaan Aliran Daya Umum
Dengan diperolehnya tegangan-tegangan pada tiap bus maka dapat dihitung besarnya aliran daya antara bus-bus yang terhubung.
dimana :
yij
= admitansi kawat i – jyij
’ = admitansi shunt kawat i – j= kontribusi arus pada bus ioleh arus shunt
Dengan diketahuinya arus yang mengalir dari bus i ke bus j maka dapat dihitung besarnya aliran daya yang mengalir dari bus i ke bus j.
Sedangkan aliran daya yang mengalir dari bus j ke bus i adalah :
Dengan menjumlahkan secara aljabar maka didapat rugi-rugi pada saluran kawat transmisi i – j.
2.2.2.2 Metode Gauss-Seidel
Aplikasi hasil bus ini adalah
Daya nyata dan reaktif pada bus i adalah
Persamaan ini dikonjugatekan menjadi, Kemudian
disubstistusi menjadi :
Dari hubungan diatas, hasilnya harus dipecahkan oleh tekni k i terasi . Persamaan diatas dipecahkan untuk Vi.
Persamaan aliran daya biasanya ditulis dalam istilah elemen matrik admitansi bus. Sejak itu elemen diagonal-off pada matrik admitansi bus Y bus, ditunjukkan oleh
persamaan diatas, yaituY ij= - yij, dan elemen diagonal adalah Y ii =
Ʃ yij
, persamaan menjadi,Untuk generator bus (bus P-V) dimana P i sch dan |V i| adalah ditentukan, persamaan (3.7) ditentukan untuk Qi(k+1) . Untuk mendapatkan V i(k +1) ditentukan
dengan menggunakan persamaan,
dimanaei(k+1) dan f i(k +1) adalah komponen real dan imajiner tegangan V i (k+1) pada iterasi berikutnya. Kecepatan konvergensi dapat ditambahkan oleh aplikasi faktor ketelitian pada iterasi berikutnya yaitu
dimana
α = faktor kecepatan.
Vcal = Tegangan yang dihitung (calculated)
Iterasi dilanjutkan sampai magnitude elemen dalam kolomΔ Pdan ΔQadalah lebih kecil dari nilai spesifik. Tipe daya tak sebanding ketelitiannya adalah 0.001 pu. Ketika solusi konvergen, daya aktif dan reaktif pada slack bus dihitung.
2.2.2.3 Metode Newton Raphson
Dasar dari metode Newton Raphson dalam penyelesaian aliran daya adalah deret Taylor untuk suatu fungsi dengan dua variable lebih. Metode Newton Rhapson menyelesaikan masalah aliran daya dengan menggunakan suatu set persamaan non linier untuk menghitung besarnya tegangan dan sudut fasa tegangan
tiap bus.
Daya injeksi pada bus i adalah :
Dalam hal ini dilakukan pemisahan daya nyata dan daya reaktif pada bus i. Pemisahan ini akan menghasilkan suatu set persamaan simultan non linear.
Dalam koordinat kutub diketahui :
Karena e j(δ j – δi+θij) = cos (δ j- δi+θij) + j sin (δ j- δi+θij), maka pemisahan daya pada bus i menjadi komponen real dan imajiner adalah :
Nilai Pi dan Qi telah diketahui, tetapi nilai Vi dan δi tidak diketahui kecuali pada slack bus. Kedua persamaan non linier tersebut dapat diuraikan menjadi suatu set persamaan simultan linier dengan cara menyatakan hubungan antara perubahan daya nyata ΔPi dan daya reaktif ΔQi terhadap perubahan magnitude tegangan ΔVi dan sudut fasa tegangan Δδi.
Elemen – elemen matriks Jacobi dapat dihitung dengan menggunakan persamaanpersamaan daya nyata dan reaktif pada bus i dari persamaan diatas yang
diturunkan sebagai berikut : (i = 1, 2, … , n-1) Elemen-elemen off-diagonal dari J1 adalah :
Elemen diagonal dari J1 adalah :
Elemen off-diagonal dari J2 adalah :
Elemen off-diagonal dari J3 adalah :
Elemen diagonal dari J3 adalah :
Elemen-elemen off-diagonal dari J4 adalah :
Elemen diagonal dari J4 adalah :
Elemen-elemen matriks Jacobi dihitung setiap akan melakukan iterasi. Perhitungan iterasi dimulai dengan memberikan perkiraan magnitude tegangan dan sudut fasa tegangan mula-mula. Perubahan-perubahan dalam daya nyata dan daya reaktif yang telah dijadwalkan dikurangi dengan daya nyata dan daya reaktif yang dihitung dari persamaan (3.17) sampai (3.24).
Elemen-elemen matriks Jacobi dihitung dengan menggunakan magnitude tegangan dan sudut fasa tegangan estimasi mula-mula. Dengan menggunakan metode invers langsung maka persamaan linier dapat dipecahkan untuk mendapatkan nilai-nilai
magnitude tegangan dan sudut fasa tegangan estimasi yang baru pada tiap bus (kecuali slack bus), sebagai berikut :
Proses iterasi kembali lagi ke proses awal dan hal ini te rus diulangi sampaiΔPik dan
ΔQik untuk semua bus (selain slack bus) memenuhi harga toleransi yang diberikan
(biasanya diambil≤ 0.001).
Jadi iterasi selesai bila, Δ δik ≤ 0.001
Δ |Vi|k ≤ 0.001
2.2.3 Stabilitas Tegangan
Stabilitas tegangan adalah kemampuan dari suatu sistem tenaga listrik untuk mempertahankan besar tegangan yang memadai sehingga ketika sistem beban nominal meningkat, daya aktual yang ditransfer ke beban akan meningkat. Hal ini tergantung pada kemampuan untuk mempertahankan/mengembalikan keseimbangan antara permintaan beban-beban pasokan dari sistem daya, ketidak stabilan mungkin terjadi dalam hasil sebuah progresif menurun atau kebangkitan tegangan beberapa bus, dari hasil ketidak st abilan tegangan hilangnya beban di area atau tersandung jaringan transmisi dan elemen lain.
2.3.1 Kurva P-V
Kurva P-V sangat berguna untuk analisis konseptual stabilit as dan tegangan untuk sistem, di mana P adalah beban total dan V adalah tegangan kritis atau perwakilan bus. P juga bisa transfer daya antara transmisi atau interkoneksi.
Tegangan pada beberapa bus dapat diplot.
Gambar 2.5 Kurva P-V pada bus beban
Titik hubungan ini mengungkapkan kinerja beban memberikan tunak, untuk rangkaian stabilitas strain line linier , sedangkan puncak kritis titik menyatakan kondisi operasi stabil dan titik kritis mengekspresikan ketidakstabilan kondisi operasi.
2.3.2 Kurva Q-V
Analisis stabilitas tegangan melalui kurva Q-V ini adalah untuk melihat kondisi total banyak muatan (MVAR bagaimana) sistem strain menuju titik kritis dan menurun. Berarti sistem kinerja dalam penyaluran daya reaktif telah me lampaui kinerja sistem itu sendiri.
2.2.4 Static Synchronous Compensator (STATCOM)
Static Synchronous Compensator (STATCOM) adalah salah satu peralatan paralel dari Flexible AC Transmission Systems (FACTS) yang menggunakan komponen elektronika daya untuk mengontrol aliran daya dan memperbaiki stabilitas transien pada sistem transmisi maupun distribusi.
2.4.1 Prinsip Kerja STATCOM
Prinsip kerja dari STATCOM dapat di jelaskan sebagai berikut. Voltage source converter (VSC) yang digunakan dalam simulasi ini dibangun oleh empat Three Level Inverter GTO 12 pulsa. VSC ini membangkitkan sumber tegangan AC yang dapat dikontrol. Kemudian tegangan yang dihasilkan dari VSC dibandingkan dengan tegangan AC yang ada di sistem. Jika tegangan AC pada sistem lebih besar dari tegangan VSC, diperlihatkan pada table dibawah ini, maka STATCOM bekerja seperti induktor didalam sistem dan menyerap daya reaktif dari sistem. Sebaliknya, jika tegangan VSC lebih besar dari tegangan AC sistem, maka STATCOM bekerja seperti kapasitor didalam sistem dan akan membangkitkan daya reaktif. Jika tegangan VSC dan tegangan AC sistem sama, maka pertukaran da ya reaktif adalah nol. Daya reaktif yang diserap atau dibangkitkan adalah sebanding dengan perbedaan kedua tegangan.
Mode Gelombang Fasor Deskripsi
Mode beban tidak ada
Mode operasi kapasitif
Jika Vi> Vs, Iis tampaknya termuka saat ini karena besarnya dengan arus dapat dikontrol terus menerus oleh Vi, fungsinya statcom akan sebagai reactansi kapasitip kapasitor yang terus terkendali Mode operasi induktif Jika Vi< Vs, Iis tampaknya tertinggal saat dalam mode ini, fungsinya statcom akan sebagai
reaktor yang reaktansi induktif terus terkendali
Dengan memperhatikan gambar dibawah ini, maka variasi dari da ya reaktif yang dihasilkan oleh STATCOM diatur oleh VSC. VSC sendiri terdiri dari forced commutated electronic devices, seperti; gate-turn-off thyristor (GTO), insulatedgate-bipolar transistor (IGBT) atau IGCT, untuk menghasilkan tegangan V2 dari sumber tegangan DC. Dalam gambar di bawah ini, terlihat daya aktif-reaktif mengalir antara V1 (tegangan sistem yang dikontrol) dan V2 (tegangan yang dibangkitkan oleh VSC).
Saat operasi steady state, tegangan V2 dibangkitkan oleh VSC yang sefase dengan V1, sehingga hanya daya reaktif saja yang mengalir (P=0). Jika V2 adalah lebih rendah dari V1, daya reaktif (Q) mengalir dari V1 ke V2 (STATCOM menyerap daya reaktif). Sebaliknya, jika V2 adalah lebih tinggi dari V1, daya reaktif (Q) mengalir dari V2 ke V1 (STATCOM membangkitkan daya reaktif). Besarnya daya reaktif dihitung dalam bentuk dq0, yang diberikan oleh :
Q = (Vq*Id)
–
(Vd*Iq)dengan :
Vq : Tegangan dalam quadratur axis Vd : Tegangan dalam direct axis Iq : Arus dalam quadratur axis Id : Arus dalam direct axis
Jika STATCOM memiliki sumber DC atau penyimpan energi (energy storage) pada sisi DC, maka STATCOM dapat juga mensuplai daya aktif ke sistem. Hal ini dapat dilakukan dengan cara mengatur sudut fasa dari STATCOM dan sudut fasa dari sistem AC. Jika sudut fasa sistem AC mendahului sudut fasa VSC, STATCOM akan menyerap daya aktif dari sistem AC. Jika sudut fasa dari sistem tenaga AC tertinggal dari sudut fasa VSC, STATCOM mensuplai daya aktif ke sistem AC.
2.4.2 Karakteristik V-I
Gambar 2.8 Karakteristik V-I STATCOM
Pada keadaan steady state karakteristrik kontrol dari STATCOM ditunjukkan pada Gambar diatas. Rugi-rugi dari STATCOM diabaikan dan arus yang mengalir pada STATCOM (ISTATCOM) dianggap arus reaktif murni. Arus
negatif menandakan STATCOM sedang menyalurkan daya reaktif dan beroperasi pada keadaan kapasitif. Sedangkan arus positif menandakan STATCOM menyerap
daya reaktif dan beroperasi pada keadaan induktif. Pada keadaan normal, tegangan STATCOM (VSTATCOM) dan tegangan referensi (Vref ) besarnya sama dan sefasa.
Apabila terjadi perubahan tegangan referensi, maka akan terjadibpertukaran daya reaktif. Batas maksimum arus kapasitif dan induktif adalah simetris (-Imax, Imax)
Slope BC pada karakteristik V-I untuk mencegah STATCOM mencapai batas
2.2.5 SIMULINK
–
MATLABSimulink merupakan bagian tambahan dari Software MATLAB. Simulink dapat digunakan sebagai sarana pemodelan, simulasi dan analisis dari sistem dinamik dengan menggunakan antarmuka grafis (GUI). Simulink terdiri dari beberapa kumpulan toolbox yang dapat digunakan untuk analisis sis tem linier dan non-linier. Beberapa library yang sering digunakan dalam sistem kontrol antara lain math, sinks, dan sources. Simulink dapat digunakan sebagai simulasi berbagai model, dimulai dari signalprocessing sampai dengan image processing.
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Metodologi Penelitian
Dalam proses simulasi dan analisis penerapan STATCOM sebagai Voltage Regulator pada jaringan transmisi 150 KV terdapa beberapa tahapan diantaranya :
1. Penentuan Judul
2. Studi literature yaitu Berisikan pembahasan teoritis melalui studi literatur dari buku-buku atau jurnal ilmiah yang berkaitan dengan Analisa sistem tenaga, Stabilitas tegangan, STATCOM, Program ETAP 12.6.0 dan Simulink MATLAB R2017b.
3. Pengumpulan data yang diperoleh dari PT.PLN (Persero) APB Jabar dimana data yang dimaksud antara lain meliputi:
Data diagram satu garis
Data pembangkitan
Data sistem transmisi
Data Transformator
Data Bus
Data Beban
4. Pemodelan diagram satu garis pada program ETAP untuk mendapatkan profil tegangan.
5. Pemodelan STATCOM pada program Simulink Matlab
6. Simulasi sistem bus bermasalah yang di injeksikan STATCOM pada program Simulink Matlab.
7. Menyusun laporan tugas akhir yang berisikan penyusunan hasil dari penelitian dalam bentuk laporan penelitian.
3.2 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.1 Flowchart penelitian
Secara rinci dapat dijelaskan mengenai diagram alir diatas adalah sebagai berikut: Profil tegangan pada semua bus V+ = 5% V- = 10%
Tentukan bus yang bermasalah
Pemodelan jaringan bus yang bermasalah dengan menginjeksikan STATCOM menggunakan Simulink
Profil tegangan setelah di injeksikan STATCOM V+ = 5% V- = 10% Kesimpulan Selesai
Pemodelan diagram 1 garis pada kondisi awal menggunakan program ETAP
Input
Analisis aliran daya menggunakan metode Newton - Rhapson
Mulai
Pengumpulan dan validasi data (Pembangkitan, Transformator, Saluran Transmisi 150 KV,
Bus, Beban dan Diagram 1 Garis)
Ya
Ya
Tidak Tidak
1. Pengumpulan dan validasi data berupa data yang meliputi data diagram 1 garis sistem transmisi 150 KV area Jawa Barat, pembangkitan, transformator, sistem transmisi, bus dan beban.
2. Pemodelan diagram 1 garis pada program ETAP untuk menganalisa aliran daya.
3. Input data parameter yang telah didapat sebelumnya pada diagram 1 garis program ETAP.
4. Analisa aliran daya pada program ETAP dengan menggunakan metode Newton-Rhapson.
5. Setelah didapat profil tegangan,daya aktif dan daya reaktif, tentukan apakah tegangan pada setiap bus sesuai dengan standar yang mengacu pada SPLN No. 1:1995 Pasal 4 tentang kondisi tegangan dalam batasan tegangan yaitu
+5% sampai dengan -10%.
6. Apabila terdapat tegangan yang tidak sesuai dengan standar, tahap selanjutnya yaitu menentukan bus yang bermasalah tersebut.
7. Modelkan bus yang bermasalah tersebut dengan menggunakan program Simulink Matlab kemudian injeksikan STATCOM yang telah dibuat pemodelannya pada bus tersebut. Kemudian simulasikan model tersebut. 8. Apabilia hasil simulasi menunjukan profil tegangan sesuai dengan standar,
selanjutnya tulis hasil dan beri kesimpulan pada laporan Tugas Akhir. Namun, apabila hasil simulasi menunjukan profil tegangan tidak sesuai dengan standar, maka lakukan pengkajian ulang dengan menyesuaikan parameter pada STATCOM tersebut.
3.3 Lokasi Penelitian
Kegiatan penelitian ini akan dilaksanakan di 2 lokasi studi diantaranya : 1. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Siliwangi, Jln
Siliwangi No.24, Kota Tasikmalaya.
2. PT. PLN (Persero) Area Pengatur Beban (APB) JABAR, Jl. Moh. Toha Komp PLN/GI. Cigelereng, Kota Bandung.
3.4 Jadwal Penelitian
No Uraian
Tahun 2018 - 2019
Oktober November Januari Februari
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Proposal dan pengajuan
2 Studi Literature
3 Pengumpulan dan validasi
data
4 Simulasi dan Analisa
5 Penulisan Laporan
6 Seminar Tugas Akhir
DAFTAR PUSTAKA
[1] Suripto, Slamet. Buku Ajar : Sistem Tenaga Listrik. Yogyakarta : Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
[2] Sulistiyono, Dwi. Perbandingan Metode Gauss-Seidel, Metode Newton Raphson Dan Metode Fast Decoupled Dalam Solusi Aliran Daya.
Semarang : Universitas Diponegoro.
[3] Yusmartato. 2011 : Analisis Peningkatan Stabilitas Tegangan Dengan
Menggunakan Statcom Aplikasi Pt. Pln (Persero) Upb Sumbagut. Medan :
Universitas Sumatera Utara.
[4] Zainudin, Muammar, Frengki Eka Putra. 2015 : Analisis Implementasi Static Synchronous Compensator (STATCOM) pada Saluran Transmisi 150 kV. Gorontalo : Universitas Ichsan Gorontalo.
[5] Adnan, Ahmad Faiz. 2010 : Analisa Dan Simulasi Static Synchronous Compensator (Statcom) Sebagai Kompensator Daya Reaktif Pada Industri
