1
EVALUASI KEANDALAN SISTEM TENAGA LISTRIK SUBSISTEM KRIAN – GRESIK 150 KV DENGAN METODE ANALISIS KONTINGENSI (N-1)
Dita Kevinamarta
Teknik Elektro, Teknik, Universitas Negeri Surabaya e-mail : ditakevinamarta7@gmail.com
Tri Wrahatnolo
Teknik Elektro, Teknik, Universitas Negeri Surabaya e-mail : triwrahatnolo@unesa.ac.id
Abstrak
Saluran transmisi merupakan bagian utama dalam sistem tenaga listrik yang bertujuan menyalurkan daya dari pusat pembangkit ke pusat beban secara aman, andal, dan bermutu. Untuk penyaluran daya listrik yang andal, suatu sistem tenaga listrik harus mampu mengatasi gangguan yang mungkin terjadi. Berbagai macam gangguan pada saluran transmisi yang mungkin terjadi, salah satunya adalah gangguan kontingensi N-1 (lepasnya salah satu elemen) pada saluran transmisi.
Pada Tugas Akhir ini akan dibahas tentang kontingensi N-1 pada saluran transmisi di subsistem Krian – Gresik 150 kV. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui keandalan sistem dengan mengidentifikasi elemen sistem yang lemah. Elemen sistem yang lemah dapat berupa saluran transmisi yang mengalami pembebanan kritis dan mengalami beban lebih.
Dari hasil penelitian diketahui 6 saluran transmisi yang mengalami pembebanan >50%, yang dapat beresiko mengalami gangguan kontingensi. Pada saluran Ujung – Bangkalan mengalami pembebanan sebesar 95.41%, saluran Surabaya Barat – Driyorejo mengalami pembebanan sebesar 68.18%, saluran Waru – Rungkut mengalami pembebanan sebesar 67.18%, selanjutnya pada saluran Tandes – Perak mengalami pembebanan sebesar 60.07%, kemudian saluran Perak – Ujung mengalami pembebanan sebesar 60.07%, dan saluran Altaprima – Surabaya Barat mengalami pembebanan sebesar 556.16%. Untuk mencegah lepasnya saluran transmisi secara bergantian (cascade) akibat dari pembebanan lebih maka dilakukan solusi, yaitu dengan melakukan pelepasan beban.
Kata Kunci: Analisis kontingensi (N-1), keandalan, pembebanan lebih, saluran transmisi.
Abstract
The transmission line is the main part of the power system that aims to supply power from generating stations to load centers are secure, reliable, and quality. For a reliable electrical power distribution, electric power system should be able to overcome the interference that may occur. Various kinds of interruptions on the transmission line that may occur, one of which is the N-1 contingency disorders (loss of one of the elements) on the transmission line.
This study will be discussed about contingency N-1 on the transmission line in the subsystem Krian - Gresik 150 kV. This study aims to determine the reliability of the system by identifying the elements of the weak system. Weak system elements can be either a transmission line that experienced the critical loading and overload.
The survey results there are six transmission line have loading over > 50%, which may be at risk of contingency interruption. Transmission line Ujung - Bangkalan have loading up to 95.41%, the line of Surabaya Barat - Driyorejo have loading up to 68.18%, the line of Waru - Rungkut have loading up to 67.18%, and then the line of Tandes - Perak have loading up to 60.07%, then the line of Perak - Ujung have loading amounted up to 60.07%, and the line of Altaprima - Surabaya Barat have loading up to 556.16%. To prevent outage of the transmission line alternately (cascade) as a result of the overload and then does the solution, by performing load shedding.
Keywords: Contingency analysis (N-1), reliability, overload, transmission.
PENDAHULUAN
Tenaga listrik telah menjadi kebutuhan pokok, sehingga kontinuitas penyediaan tenaga listrik menjadi tuntutan yang semakin besar dari konsumen tenaga listrik. Oleh karena itu dituntut adanya suatu sistem tenaga listrik yang andal. Sistem tenaga listrik 150 kV subsistem Krian - Gresik merupakan bagian dari area
Jawa Timur yang memberikan pelayanan tenaga listrik yang meliputi daerah subsistem Krian - Gresik. Sehingga, penyedia tenaga listrik dituntut untuk menyalurkan tenaga listrik dengan andal dan bermutu kepada pelanggan. Namun hal tersebut masih belum seperti yang diharapkan. Masih sering terjadi gangguan pada suatu saluran atau subsistem yang lain, yang berakibat pelepasan bertingkat (cascade) pada sistem. Dari hasil
studi analisis sistem kelistrikan Jawa Timur pada tahun 2011 (Fajar, 2011) diperoleh bahwa sebagian besar subsistem tidak memenuhi kondisi N-1 (lepasnya salah satu elemen sistem), begitu juga di subsistem Krian - Gresik. Kondisi ini tentu sangat mempengaruhi tingkat keandalan sistem kelistrikan di Jawa Timur subsistem Krian - Gresik.
Evaluasi keandalan sistem tenaga listrik dapat dilakukan dengan berbagai metode salah satunya menggunakan metode analisis kontingensi. Analisis kontingensi dilakukan dengan simulasi gangguan pada suatu unit pembangkit atau saluran transmisi dan menyelidiki pengaruh gangguan tersebut terhadap bus dan aliran daya. Apabila ada bagian sistem yang mengalami gangguan maka sistem yang tersisa harus memikul beban penyaluran yang lebih besar tetapi masih dalam batas operasi yang diizinkan. Dengan kriteria keandalan keamanan N-1 apabila dalam sistem terdapat N buah elemen yang terlepas, sistem tidak akan kehilangan beban atau tidak terjadi pemadaman.
Dengan demikian perlu dilakukan evaluasi tentang keandalan sistem tenaga listrik di subsistem Krian – Gresik 150 kV yaitu dengan melakukan analisis aliran daya terhadap gangguan kontingensi N-1 dengan menggunakan software ETAP 12.6.
KAJIAN PUSTAKA
Keandalan Sistem Tenaga Listrik
Keandalan suatu sistem di definisikan suatu komponen atau sistem memenuhi fungsi yang dibutuhkan dalam periode waktu yang diberikan selama digunakan dalam kondisi beroperasi. Dengan kata lain keandalan adalah peluang tidak terjadi kegagalan selama sistem beroperasi. Keandalan suatu sistem tenaga listrik ditentukan oleh penilaian kecukupan (adequacy assessment) dan penilaian keandalan (security assessment). Penilain kecukupan berkaiatan dengan kemampuan sistem untuk memasok energi listrik ke pelanggan dengan memenuhi persyaratan dengan cara yang memuaskan. Penilaian keandalan berkaitan dengan kemampuan sistem tenaga listrik untuk tetap mampu bertahan akibat adanya gangguan atau hilangnya elemen sistem yang tidak dapat diantisipasi. Hal ini termasuk respon sistem yang diakibatkan oleh lepasnya pembangkit dan saluran transmisi (Billinton, 1983).
Suatu sistem tenaga listrik yang mampu bertahan dan tidak mengalami pemadaman akibat lepasnya salah satu elemen sistem dikatakan sistem tersebut andal dengan kriteria N-1.
Dalam pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik, apabila suatu saluran transmisi mengalami kerusakan sehingga menyebabkan saluran terputus, maka saluran transmisi yang tersisa akan memikul beban yang lebih
besar namun masih berada pada batasan operasi yang diizinkan. Jika beberapa gangguan terjadi pada suatu sistem yang melanggar batasan operasi, maka kejadian tersebut akan mengakibatkan pemutusan peralatan dari sistem. Apabila proses kegagalan bertingkat (cascading outage) berlanjut maka sebagian besar atau keseluruhan sistem akan terjadi pemadaman total (system blackout).
Operasi sistem dinyatakan dalam keadaan operasi yang normal atau andal bila tercapai kondisi:
a) Frekuensi dalam batas kisaran operasi normal (50 ± 0.2 Hz), kecuali penyimpangan dalam waktu singkat diperkenankan pada kisaran (50 ± 0.5 Hz), sedangkan selama kondisi gangguan frekuensi boleh berada pada batas 47.5 Hz sampai 51.5 Hz.
b) Tegangan di GI berada dalam batas yang ditetapkan, yaitu tegangan 500 kV adalah ± 5% sedangkan tegangan 150 kV, 70 kV, dan 20 kV adalah + 5% dan – 10%.
c) Tingkat pembebanan saluran transmisi dipertahankan pada batas – batas yang telah ditetapkan dan tingkat pembebanan arus di semua peralatan jaringan transmisi dan GI berada dalam batas rating normal. d) Konfigurasi sistem sedemikian rupa sehingga circuit
breaker jaringan transmisi mampu memutus arus gangguan yang mungkin terjadi dan mengisolisir peralatan yang terganggu.
Analisis Kontingensi
Kontingensi adalah suatu kejadian yang disebabkan oleh kegagalan atau pelepasan dari satu atau lebih generator dan/atau transmisi (Ditjen LPE, 2004). Istilah ini berkaitan erat dengan kemampuan suatu sistem tenaga listrik untuk melayani beban bila terjadi gangguan pada salah satu komponennya.
Analisis Kontingensi adalah perhitungan yang digunakan untuk mengevaluasi pengaruh gangguan terhadap kelayakan perubahan tegangan bus dan aliran daya saluran. Dengan membandingkan aliran daya dalam kondisi normal dengan aliran daya dalam kondisi kontingensi.
Analisis kontingensi dapat digunakan untuk memprediksi kondisi suatu sistem baik setelah lepasnya satu bagian dari sistem (single contingency) atau beberapa bagian sistem secara beruntun (multiple contingency).
a) Analisis Kontingensi Tunggal
Analisis kontingensi tunggal adalah analisis kontingensi setelah terputusnya aliran listrik (outage) pada salah satu bagian sistem, artinya tidak terjadi dua pemutusan secara bersamaan. Pemutusan dapat terjadi karena salah satu saluran atau transformator lepas dari sistem, generator lepas, atau terjadi pergeseran pembangkitan, baik karena direncanakan
3 untuk pemeliharaan rutin, maupun terpaksa karena kondisi cuaca, atau karena gangguan.
b) Analisis Multi Kontingensi
Bila terjadi dua kontingensi tunggal berturut-turut atau simultan, perhitungan perubahan arus yang mengalir melalui setiap saluran dapat dilakukan dengan mengkombinasikan faktor-faktor distribusi dari kontingensi tunggal yang sudah dihitung lebih dahulu pada studi kontingensi tunggal.
Hubungan Keandalan Dengan Analisis Kontingensi Pada saat beroprasi sistem tenaga listrik mungkin mengalami suatu keadaan kontingensi seperti gangguan pada unit pembangkit atau saluran transmisi, penambahan atau pengurangan yang tiba-tiba dari kebutuhan beban pada sistem tenaga listrik. Meskipun banyak kontingensi lain yang mungkin terjadi namun hanya kontingensi yang mempunyai kemungkinan yang tinggi yang akan dipertimbangkan. Hasil-hasil analisis kontingensi ini mengizinkan sistem untuk dioperasikan dalam keadaan tertentu, banyak masalah yang terjadi pada sistem tenaga listrik dapat meyebabkan kegagalan serius dalam waktu yang sangat cepat, hal ini sering menyebabkan terjadinya kegagalan sistem secara berurutan.
Hubungan analisis kontingensi dengan keandalan sistem tenaga listrik yang di maksud adalah ketika terjadi kontingensi atau terlepasnya salah satu emelen sistem transmisi maupun pembangkit, sistem tenaga listrik tetap beroperasi normal dan dapat memasok kebutuhan daya sesuai dengan kriteria keandalan N-1 yaitu, apabila salah satu saluran transmisi terlepas dari sistem, sistem yang lain tetap mampu memikul beban sehingga tidak terjadi pemadaman.
METODE
Pendekatan Penelitian
Penelitian ini merupakan evaluasi terhadap jaringan sistem tenaga listrik 150 kV subsistem Krian – Gresik dengan mensimulasikan pengaruh gangguan lepasnya salah satu elemen sistem saluran transmisi (N-1) terhadap aliran daya pada sistem kelistrikan Krian – Gresik. Kriteria keandalan sistem yang digunakan adalah dengan indeks terpenuhi kondisi N-1. Saluran yang mengalami pembebanan kritis adalah pembebanan saluran yang melebihi 50% dari arus nominal (In) penghantar.
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di PT. PLN (Persero ) Area Pengatur Beban (APB) Jawa Timur di Jl. Suningrat No. 45 Taman Sidoarjo. Waktu penelitian ini dimulai tanggal 8 Februari 2016.
Analisis Data
Analisis data pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tahapan mulai penelitian hingga selesai, seperti yang dijelaskan pada diagram alir berikut:
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini akan di bahas tentang analisis kontingensi saluran transmisi yang akan disimulasikan dengan terlepasnya salah satu saluran transmisi dari sistem. Berdasarkan hasil simulasi aliran daya normal akan diketahui saluran mana yang mengalami pembebanan lebih dari 50% dan mempunyai kemungkinan dilakukan kontingensi. Dari hasil simulasi aliran daya menggunakan software ETAP 12.6 diperoleh beberapa saluran yang mengalami pembebanan lebih. Berikut data saluran yang akan dilakukan kontingensi:
Mula i Pengumpula
n Data
Pemodelan Sistem Tenaga Listrik Menggunakan software ETAP 12.6
Masukan data parameter: 1. Data kapasitas pembangkit 2. Data kapasitas transformator 3. Data bus
4. Data parameter saluran
5. Data kapasitor / reaktor terpasang 6. Data operasi beban puncak
Analisis aliran daya kondisi normal
Daftar kontingensi
Dilakukan analisis kontingensi N-1
Daftar elemen yang lemah
Perbaikan sistem N-1 terpenu Kesimpulan Selesai Alternatif perbaikan Ya Tidak
Tabel 1. Saluran Yang Akan Dilakukan Kontingensi
No Penghantar Line Arus
(A) KHA INom (%)
Dari Ke
1 Ujung Bangkalan Line47 615.4 645 95.41
2 Surabaya
Barat Driyorejo Line 8 505.5 740 68.18
3 Waru Rungkut Line56 994.3 1480 67.18
Line57 994.3 1480 67.18
4 Tandes Perak Line68 444.5 740 60.07
Line69 444.5 740 60.07
5 Perak Ujung Line44 419.5 740 56.68
Line45 419.5 740 56.68
6 Altaprima Surabaya
Barat
Line34 831.2 1480 56.16
Line35 831.2 1480 56.16
Dari data tersebut dapat diketahui terdapat 6 saluran yang mengalami pembebanan lebih dari 50% dan memiliki kemungkinan terbesar mengalami gangguan kontingensi. Simulasi kontingensi akan dilakukan yaitu dengan melepas salah satu saluran sesuai dengan yang ditunjuukan pada tabel 1.
Kontingensi 1 (Ujung – Bangkalan)
Pada kontingensi 1 ini, saluran transmisi dari bus Ujung ke bus Bangkalan mengalami gangguan kontingensi. Saluran transmisi Ujung – Bangkalan merupakan saluran transmisi tunggal. Kondisi kontingensi adalah dimana satu saluran transmisi Ujung – Bangkalan lepas dari dari sistem. Dari hasil simulasi kontingensi 1 diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 2. Hasil Simulasi Kontingensi 1 Kondisi Bus Line KHA Operating
(A)
Normal Ujung Line47 645 615.4
Bangkalan Line47 645 615.4
Kontingensi Ujung Line47 645 -
Bangkalan Line47 645 -
Tabel 3. Akibat Saluran Ujung – Bangkalan Lepas Dari Sistem
Bus Line KHA Arus Sebelum Kontingensi (A) Arus Sesudah Kontingensi (A) Inom Sebelum Kontingensi (%) Inom Sesudah Kontingensi (%) Ujung Line48 740 158.2 773.8 21.37 104.56 Kenjeran Line48 740 158.2 773.8 21.37 104.56 Kenjeran Line49 645 158.2 773.8 24.52 119.96 Gilitimur Line49 645 158.2 773.8 24.52 119.96
Dari hasil simulasi yang ditunjukkan pada tabel 2 menjelaskan bahwa line 47 lepas dari sistem, kondisi ini menyebabkan saluran transmisi Ujung – Kenjeran line 49 dan Kenjeran – Gilitimur line 48 mengalami pembebanan lebih (overload) akibat menanggung arus yang besar. Besar arus pada line 49 dan line 48 yang semula 158.2 A menjadi 773.8 A. Overload pada line 48 dan line 49
dan 119.96%. Hal ini dapat berdampak pada line 48 dan line 49 lepas secara bergantian (cascade) dan kemungkinan terburuk bisa terjadi blackout di area Madura dikarenakan tidak ada suplai daya ke bus Gilitimur.
Kontingensi 2 (Surabaya Barat – Driyorejo)
Pada kontingensi 2 ini, saluran transmisi dari bus Surabaya Barat - Driyorejo mengalami gangguan kontingensi. Saluran transmisi Surabaya Barat – Driyorejo merupakan saluran transmisi tunggal. Kondisi kontingensi dimana satu saluran transmisi Surabaya Barat – Driyorejo lepas dari dari sistem. Dari hasil simulasi kontingensi 2 diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 4. Hasil Simulasi Kontingensi 2 Kondisi Bus Line KHA Operating
(A) Normal Surabaya Barat Line8 740 505.4 Driyorejo Line8 740 505.4 Kontingensi Surabaya Barat Line8 740 - Driyorejo Line8 740 -
Tabel 5. Akibat Saluran Surabaya Barat - Driyorejo Lepas Dari Sistem
Bus Line KHA Arus Sebelum Kontingensi (A) Arus Sesudah Kontingensi (A) Inom Sebelum Kontingensi (%) Inom Sesudah Kontingensi (%) Surabaya Barat Line10 1200 256.8 762.3 21.4 63.52 Babadan Line10 1200 256.8 762.3 21.4 63.52
Dari hasil simulasi yang ditunjukkan pada tabel 4 menjelaskan bahwa line 8 lepas dari sistem, dampak dari kondisi ini adalah saluran transmisi Surabaya Barat – Babadan line 10 mengalami pembebanan lebih dari 50% akibat menanggung arus yang besar. Arus mengalir pada line 10 yang semula 256.8 A menjadi 762.3 A. Pada line 10 menunjukkan kondisi kritikal dengan persentase sebelum kontingensi sebesar 21.4% menjadi 63.52%, tetapi kondisi ini masih dalam batas yang diizinkan yaitu tidak lebih dari 100%.
Kontingensi 3 (Waru – Rungkut)
Pada kontingensi 3 ini, saluran transmisi dari bus Waru ke bus Rungkut mengalami gangguan pada salah satu saluran. Kondisi kontingensi dimana salah satu saluran transmisi Waru – Rungkut keluar dari sistem atau lepasnya salah satu saluran transmisi (line outage). Hal ini menyebabkan salah satu saluran mengalami pembebanan lebih. Dari hasil simulasi kontingensi 3 diperoleh hasil sebagai berikut:
5 Tabel 6. Hasil Simulasi Kontingensi 3
Kondisi Bus Line KHA Operating (A)
Inom (%)
Normal Waru Line57 1480 994.3 67.18
Rungkut Line56 1480 994.3 67.18
Kontingensi Waru Line57 1480 - -
Rungkut Line56 1480 1988.6 134.36
Dari hasil simulasi yang ditunjukkan pada tabel 6 menjelaskan bahwa line 57 lepas dari sistem, sehingga pada line 56 mengalami overload akibat menanggung arus yang sangat besar melebihi dari nilai KHA. Overload menunjukkan pada line 56 mengalami kondisi kritikal dengan persentase sebesar 134.36%. Sebaliknya, kondisi kontingensi dapat terjadi pada line 56 yang terlepas dari sistem, sehingga line 57 mengalami overload dengan besar arus yang sama saat line 57 lepas dari sistem yaitu sebesar 1988.6 A.
Kontingensi 4 (Tandes – Perak)
Pada kontingensi 4 ini, saluran transmisi dari bus Tandes ke bus Perak mengalami gangguan pada salah satu saluran. Kondisi kontingensi dimana salah satu saluran transmisi Tandes – Perak keluar dari sistem atau lepasnya salah satu saluran transmisi (line outage). Hal ini menyebabkan salah satu saluran mengalami pembebanan lebih. Dari hasil simulasi kontingensi 4 diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 7. Hasil Simulasi Kontingensi 4
Kondisi Bus Line KHA Operating (A)
Inom (%)
Normal Tandes Line69 740 444.5 60.07
Perak Line68 740 444.5 60.07
Kontingensi Tandes Line69 740 - -
Perak Line68 740 889 120.13
Dari hasil simulasi yang ditunjukkan pada tabel 7 menjelaskan bahwa line 69 lepas dari sistem, sehingga pada line 68 mengalami overload akibat menanggung arus yang sangat besar melebihi dari nilai KHA. Overload menunjukkan pada line 68 mengalami kondisi kritikal dengan persentase sebesar 120.13%. Sebaliknya, kondisi kontingensi dapat terjadi pada line 68 yang terlepas dari sistem, sehingga line 69 mengalami overload dengan besar arus yang sama saat line 69 lepas dari sistem yaitu sebesar 889 A.
Kontingensi 5 (Perak – Ujung)
Pada kontingensi 5 ini, saluran transmisi dari bus Perak ke bus Ujung mengalami gangguan pada salah satu saluran. Kondisi dimana salah satu saluran transmisi Perak – Ujung keluar dari sistem atau lepasnya salah satu saluran transmisi (line outage).
Hal ini menyebabkan salah satu saluran mengalami pembebanan lebih. Dari hasil simulasi kontingensi 5 diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 8. Hasil Simulasi Kontingensi 5
Kondisi Bus Line KHA Operating (A)
Inom (%)
Normal Perak Line45 740 419.5 56.68
Ujung Line44 740 419.5 56.68
Kontingensi Perak Line45 740 - -
Ujung Line44 740 839 113.37
Dari hasil simulasi yang ditunjukkan pada tabel 8 menjelaskan bahwa line 45 lepas dari sistem, sehingga pada line 44 mengalami overload akibat menanggung arus yang sangat besar melebihi dari nilai KHA. Overload menunjukkan pada line 44 mengalami kondisi kritikal dengan persentase sebesar 113.37%. Sebaliknya, kondisi kontingensi dapat terjadi pada line 44 yang terlepas dari sistem, sehingga line 45 mengalami overload dengan besar arus yang sama saat line 45 lepas dari sistem yaitu sebesar 839 A.
Kontingensi 6 (Altaprima – Surabaya Barat)
Pada kontingensi 6 ini, saluran transmisi dari bus Altaprima ke bus Surabaya Barat mengalami gangguan pada salah satu saluran. Kondisi kontingensi dimana salah satu saluran transmisi Altaprima – Surabaya Barat keluar dari sistem atau lepasnya salah satu saluran transmisi (line outage). Hal ini menyebabkan salah satu saluran mengalami pembebanan lebih. Dari hasil simulasi kontingensi 6 diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 9. Hasil Simulasi Kontingensi 6
Kondisi Bus Line KHA Operating (A) Inom (%) Normal Altaprima Line35 1480 831.2 56.16 Surabaya Barat Line34 1480 831.2 56.16 Kontingensi Altaprima Line35 1480 - - Surabaya Barat Line34 1480 1662.4 112.32
Dari hasil simulasi yang ditunjukkan pada tabel 9 menjelaskan bahwa line 35 lepas dari sistem, sehingga pada line 34 mengalami overload akibat menanggung arus yang sangat besar melebihi dari nila KHA. Overload menunjukkan pada line 34 mengalami kondisi kritikal dengan persentase sebesar 112.32%. Sebaliknya, kondisi kontingensi dapat terjadi pada line 34 yang terlepas dari sistem, sehingga line 35 mengalami overload dengan besar arus yang sama saat line 35 lepas dari sistem yaitu sebesar 1662.4 A.
Solusi Kontingensi
Dampak pada hasil simulasi kontingensi adalah saluran lain mengalami overload. Hal ini dikarenakan saluran lain harus menanggung beban dari saluran yang lepas dari sistem. Saluran transmisi yang terbebani lebih dari nilai KHA saluran akan mengalami dampak yang sama yaitu terlepas dari sistem, sehingga menyebabkan saluran lepas secara bergantian (cascade).
Dalam penelitian ini, mengatasi overload adalah dengan cara pelepasan beban (load shedding). Dengan load shedding upaya untuk menghindari terjadinya keruntuhan sistem akibat overload. Load shedding adalah pelepasan beban yang bertujuan untuk menjaga kestabilan sistem tenaga listrik. Berikut ini adalah tabel simulasi solusi load shedding yang dilakukan untuk memperbaiki sistem:
Tabel 10. Data Sebelum Load Shedding
No Saluran Line Overload KHA Operating (A) Operating (%) 1 Ujung Line 49 740 773.8 104.56% Kenjeran Kenjeran Line 48 740 773.8 104.56% Gilitimur 2 Surabaya Barat Line 10 1200 762.3 63.52% Babadan 3 Waru Line 57 1480 1988.6 134.36% Rungkut 4 Tandes Line 69 740 889 120.13% Perak 5 Perak Line 45 740 839 113.37% Ujung 6 Altaprima Line 35 1480 1662.4 112.32% Surabaya Barat
Dari data tabel 10 diketahui besar operasi saluran yang melebihi 100%, kondisi tersebut dapat menyebabkan saluran lepas dari sistem secara bergantian (cascade). Untuk menghindari hal tersebut dilakukan pelepasan beban (load shedding) pada bus saluran yang mengalami pembebanan lebih dengan tetap memperhatikan arah aliran daya.
Tabel 11. Data Lump Load Shedding
No Saluran Besar LS
(MVA) Bus
Lump Load
1
Ujung – Kenjeran 37.56 Sampang Lump 85
Pamekasan Lump 79 Kenjeran – Gilitimur 37.56 Sampang Lump 85 Pamekasan Lump 79 2 Surabaya Barat – Babadan - - - 3 Waru – Rungkut 189.76 Simpang Lump 36 Kenjeran Lump 45 Surabaya Selatan Lump 110 Wonokromo Lump 108 Sukolilo Lump 104
4 Tandes – Perak 67.49 Sumenep
Lump 88 Lump 89
Sampang Lump 80
5 Perak – Ujung 54.5 Sampang Lump 80
Pamekasan Lump 84 6 Altaprima – Surabaya Barat 107.4 Karang Pilang Lump 23 Babadan Lump 15 Driyorejo Lump 12
Pada saluran Surabaya Barat – Babadan tidak dilakukan load shedding karena arus yang mengalir pada saluran Surabaya Barat - Babadan masih lebih kecil dari nilai KHA saluran tersebut dan pembebanan masih dalam batas normal sehingga saluran tersebut masih mampu mengalirkan daya listrik dengan aman. Berikut hasil setelah dilakukan load shedding pada saluran yang overload :
Tabel 12. Data Setelah Load Shedding
No Saluran Line Overload KHA Operating (A) Operating (%) 1 Ujung Line 49 740 608.8 82.27% Kenjeran Kenjeran Line 48 740 608.8 82.27% Gilitimur 2 Surabaya Barat Line 10 1200 762.3 63.52% Babadan 3 Waru Line 57 1480 1190.2 80.41% Rungkut 4 Tandes Line 69 740 607.8 82.13% Perak 5 Perak Line 45 740 607.8 82.13% Ujung 6 Altaprima Line 35 1480 1063 71.83% Surabaya Barat
Dari data tabel 12 ditunjukkan kondisi pembebanan saluran setelah dilakukan load shedding. Pembebanan yang semula diatas 100% setelah dilakukan load shedding persentase pembebanan saluran turun menjadi dibawah 100%. Kondisi ini ditujukan agar saluran tidak lepas dari sistem akibat overload dan saluran dapat mengalirkan daya secara normal.
Hubungan nilai arus operasi saluran sebelum dilakukan load shedding dan sesudah dilakukan load shedding serta besar nilai KHA ditunjukkan pada gambar grafik berikut ini:
7 Gambar 2 menunjukkan perbandingan nilai KHA saluran, besar arus sebelum load shedding, dan besar arus sesudah load shedding. Kondisi kontingensi salah satu saluran dengan pembebanan saluran lebih dari nilai KHA atau disebut overload. Solusi agar saluran tetap dapat menyalurkan daya dan tidak lepas dari sistem karena overload adalah melakukan pelepasan beban atau disebut load shedding. Setelah dilakukan load shedding besar pembebanan saluran masih lebih dari 50% akan tetapi kondisi ini diizinkan dengan tetap memperhatikan besar arus yang mengalir tidak melebihi KHA saluran.
Pada grafik dtunjukkan kondisi suatu saluran yang dapat beroperasi normal dan aman adalah besar nilai arus yang mengalir tidak melebihi besar nilai KHA saluran.
PENUTUP Simpulan
Masih banyak gangguan pada saluran transmisi yang mengakibatkan kontingensi dan belum memenuhi kondisi N-1, sehingga pada saat salah satu saluran transmisi lepas dari sistem saluran lain mengalami pembebanan lebih (overload). Kondisi ini tentu sangat mempengaruhi tingkat keandalan sistem kelistrikan di subsistem Krian – Gresik.
Gangguan kontingensi berpengaruh terhadap saluran transmisi lain. Pembebanan pada saluran transmisi lain menjadi meningkat lebih dari nilai KHA saluran sehingga mengalami overload, jika hal ini di biarkan tanpa ada solusi akan mengakibatkan pelepasan saluran lain secara bergantian (cascade).
Hasil simulasi aliran daya diperoleh saluran – saluran yang memiliki pembebanan diatas 50% dengan sistem jaringan radial yaitu, saluran Ujung – Bangkalan yang mempunyai pembebanan saluran sebesar 615.4 A dengan persentasi Inom 95.41% , Surabaya Barat - Driyorejo yang
mempunyai pembebanan saluran sebesar 505.5 A dengan persentasi Inom 68.18%, Waru - Rungkut yang mempunyai
pembebanan saluran sebesar 994.3 A dengan persentasi Inom 67.18%, Tandes - Perak yang mempunyai
pembebanan saluran sebesar 444.5 A dengan persentasi Inom 60.07%, Perak - Ujung yang mempunyai
pembebanan saluran sebesar 419.5 A dengan persentasi Inom 56.68%, dan Altaprima – Surabaya Barat yang
mempunyai pembebanan saluran sebesar 831.2 A dengan persentasi Inom 56.16%. Akibat kontingensi 1
lepasnya saluran Ujung - Bangkalan menyebabkan saluran Ujung – Kenjeran dan Kenjeran - Gilitimur mengalami overload sebesar 104.56%. Selanjutnya akibat kontingensi 2 lepasnya saluran Surabaya Barat – Driyorejo menyebabkan saluran Surabaya Barat - Babadan mengalami pembebanan sebesar 63.52%, akibat kontingensi 3 lepasnya salah satu saluran Waru – Rungkut menyebabkan salah satu saluran mengalami
overload sebesar 134.36%, akibat kontingensi 4 lepasnya salah satu saluran Tandes – Perak menyebabkan salah satu saluran mengalami overload sebesar 120.13%. Kemudian akibat kontingensi 5 lepasnya salah satu saluran Perak – Ujung menyebabkan salah satu saluran mengalami overload sebesar 113.37%, dan akibat kontingensi 6 lepasnya salah satu saluran Altaprima – Surabaya Barat menyebabkan salah satu saluran mengalami overload sebesar 112.32%.
Solusi kontingensi yang dilakukan untuk mencegah lepasnya saluran transmisi secara bergantian (cascade) akibat overload pada saluran adalah dengan melakukan pelepasan beban (load shedding) agar sistem tetap dalam kondisi normal. Load shedding kontingensi 1 dilakukan pada bus Sampang dan Pamekasan. Kontingensi 2 tidak dilakukan load shedding karena pembebanan masih berada dibatas normal >100%. Load shedding kontingensi 3 dilakukan pada bus Simpang, Kenjeran, Surabaya Selatan, Wonokromo, Sukolilo, dan Rungkut. Load shedding kontingensi 4 dilakukan pada bus Sumenep dan bus Sampang. Load shedding kontingensi 5 dilakukan pada bus Sampang dan bus Pamekasan. Kemudian load shedding terakhir pada kontingensi 6 dilakukan pada bus Karang Pilang, Babadan, dan Driyorejo.
Saran
Pada hasil peneleitian masih banyak gangguan kontingensi N-1 yang terjadi. Hal tersebut dapat menjadi evaluasi bagi PT.PLN (Persero) P3B Jawa Bali APB Jawa Timur untuk mempertimbangkan penambahan saluran agar kontinuitas penyaluran tenaga listrik dapat berjalan dengan baik.
Pada hasil penelitian ini dapat dipergunakan untuk melakukan evaluasi berkala pada sistem kelistrikan subsistem Krian – Gresik dengan memperhatikan perkembangan sistem kelistrikan mendatang.
Penelitian mendatang dapat dilakukan secara menyeluruh dengan bebrapa kemungkinan untuk analisis kontingensi (N-1), kontingensi (N-2), dan beberapa kemungkinan kontingensi lainnya.
Perlu membuat rencana operasi sistem tenaga listrik, pemeliharaan peralatan kelistrikan, perkembangan konfigurasi jaringan kelistrikan untuk meningkatkan keamanan serta keandalan sistem tenaga listrik.
DAFTAR PUSTAKA
Billinton, R, Ronald N. A. 1983. Reliability Evaluation Of Power System. 2nd Edition. Pitman Books. Ditjen Listrik dan Pemanfaatan Energi Departmen Energi
dan Sumber Daya Mineral. 2004. Aturan Jaringan Jawa-Madura-Bali. Jakarta
Fajar, M. 2011. Analisis Kontingensi Untuk Mengetahui Undervoltage dan Overload Pada Saluran Transmisi 150 kV di Jawa Timur. Tugas Akhir tidak diterbitkan. Jurusan Teknik Elektro – FTE. Surabaya: ITS
Khardenvis, D. M, Mishra V.J. 2012. Contingency Analysis of Power System. International Journal of Computer Applications (IJCA). India
