Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang 2. Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang

(1)

ANALISA KONEKSI PLTA WONOGIRI PADA SISTEM

GI WONOGIRI JTM 20 KV DENGAN SOFTWARE ETAP 7.0.0

Hasta Nurullita 1, Karnoto, ST., MT.2, Susatyo Handoko, ST., MT.2

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jalan Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia

Abstract - Wonogiri Substation 150 kV system pass through Transformer I with a capacity of 30 MVA and Wonogiri Hydropower 15,5 MVA supply to the load feeders WNI 3, WNI 4, WNI 6 and WNI 8. Wonogiri Hydropower operation depends on the amount of water present in the Gajah Mungkur Dam. When Wonogiri Hydropower operated or connected to the Wonogiri Substation system will cause reactive power (kVAR) in Wonogiri Substation soaring, in 2012 averaging approximately 293.794.785 kVAR and the average power factor (cos φ) is low, i.e. 0,7 (Cos φ threshold 0,9). Thus, PT PLN (Persero) Area Surakarta lost 1.007.312 kVARh, paying charge Rp 518.785.400,00 per month. On the other hand, Wonogiri Substation still require additional power supply from Wonogiri Hydropower to meet the needs of WNI 3, WNI 4, WNI 6 and WNI 8 feeder loads.

Load flow both systems, while Wonogiri Substation connected and not connected to the Wonogiri Hydropower, simulated using ETAP software 7.0.0. Then both the simulation results are compared and analyzed to determine the cause of the kVAR value in excess kVAR threshold value.

The test results show that when the Wonogiri Substation system is not connected to Wonogiri Hydropower, Cos φ which measured in Transformers I of Wonogiri Substation is 0,942 (Cos φ threshold 0,9), so it does not have kVAR charge. While Wonogiri Substation system connected to Wonogiri Hydropower, cos φ values measured at 0,735 so that it have a charge 1.701 kVAR. And, the generator voltage operated less than maximum about 92,3%, the value 6,09 kV of 6,60 kV. Higher the hydropower generator voltage, the Cos φ which a point measurement in Transformers I of Wonogiri Substation also higher, i.e. 0,992 at generator voltage are 100%. Keywords: reactive power, power factor, substation, hydropower, ETAP 7.0.0 Software

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini, kebutuhan energi listrik terus mengalami peningkatan tiap tahunnya. Hal ini terjadi seiring dengan meningkatnya kebutuhan taraf hidup masyarakat. PT PLN (Persero) sebagai pihak penyedia dan pengelola energi listrik

berupaya untuk memenuhi peningkatan kebutuhan listrik masyarakat.

Rayon Wonogiri yang termasuk PT PLN (Persero) Area Surakarta bekerja sama dengan PT Indonesia Power mengoptimalkan potensi Waduk Serbaguna Gajah Mungkur Wonogiri. Tujuan ini merupakan upaya PLN menambah pasokan daya listrik untuk memenuhi kebutuhan listrik di Rayon Wonogiri.

Rayon Wonogiri memiliki Gardu Induk (GI) 150 kV Wonogiri yang mampu menyuplai sembilan penyulang yang dikelompokkan menjadi dua trafo, yaitu Trafo I berkapasitas 30 MVA dan Trafo II berkapasitas 60 MVA. GI Wonogiri melalui Trafo I berkapasitas 30 MVA dan PLTA Wonogiri 15,5 MVA menyuplai daya listrik ke empat beban penyulang, yaitu WNI 3, WNI 4, WNI 6 dan WNI 8.

Pengoperasian PLTA Wonogiri bergantung pada jumlah debit air waduk yang ada. Saat PLTA Wonogiri beroperasi atau terkoneksi ke GI Wonogiri akan menyebabkan daya reaktif (kVAR) di GI Wonogiri melonjak tinggi, rata-rata pada tahun 2012 sekitar 293.794.785 kVAR dan rata-rata faktor daya (Cos φ) rendah, yaitu 0,7 (Cos φ

threshold 0,9). Pada bulan April 2012, Standmeter

GI Wonogiri Trafo I terbaca nilai kVAR terukur sebesar 2.531.400 kVARh, dengan nilai kVARh

threshold sebesar 1.524.104 kVARh. Sehingga

pada bulan April 2012, PT PLN (Persero) Area Surakarta mengalami kerugian tagihan penalty kelebihan kVARh sebesar 1.007.296 kVARh atau Rp 503.648.000,00.

Kasus kelebihan kVARh tidak hanya

berlangsung pada bulan April 2012. Jika dirata-rata dari bulan Januari sampai Juni 2012, PT PLN (Persero) Area Surakarta mengalami kerugian kVARh sebesar 1.007.312 kVARh atau sebesar Rp 518.785.400,00 per bulannya. Di sisi lain, sistem pembebanan GI Wonogiri tetap membutuhkan pasokan daya tambahan dari PLTA Wonogiri untuk memenuhi kebutuhan beban penyulang WNI 3, WNI 4, WNI 6 dan WNI 8.

Pada penelitian tugas akhir, aliran daya kedua sistem terkoneksi dan tidak terkoneksi PLTA ini disimulasikan menggunakan software ETAP 7.0.0.

Kemudian kedua hasil simulasi tersebut

dibandingkan dan dianalisa untuk mengetahui penyebab nilai kVAR yang melebihi nilai kVAR

threshold.

1

Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang

2

(2)

1.2 Tujuan

Adapun tujuan yang hendak dicapai dari pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Menganalisa daya reaktif (kVAR) dan faktor

daya (Cos φ) saat sistem GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri dengan software ETAP 7.0.0.

2. Menganalisa daya reaktif (kVAR) dan faktor daya (Cos φ) saat sistem GI Wonogiri tidak terkoneksi PLTA Wonogiri dengan software ETAP 7.0.0.

3. Membandingkan dua kondisi sistem, yaitu sistem GI terkoneksi dan tidak terkoneksi dengan PLTA.

4. Menganalisa penyebab kelebihan kVAR yang titik pengukuran Standmeter di Trafo I 30 MVA GI Wonogiri 150 kV saat terkoneksi ke PLTA Wonogiri dengan software ETAP 7.0.0.

1.3 Batasan Masalah

Untuk menyederhanakan permasalahan dalam Tugas Akhir ini maka diberikan batasan-batasan sebagai berikut :

1. Data energi listrik yang digunakan adalah data pengusahaan listrik PT. PLN (Persero) Area Surakarta dan PT Indonesia Power UBP Mrica - Sub Unit PLTA Wonogiri Tahun 2012. 2. Data yang digunakan adalah data sampling dan

bukan data real time.

3. Tidak membahas beban penyulang distribusi secara detail, hanya melihat total beban tiap penyulang.

4. Software yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah ETAP 7.0.0 , studi analisa aliran daya untuk menganalisa nilai kVAR dan faktor daya. 5. Menggunakan metode perhitungan aliran daya

Newton Raphson pada Software ETAP 7.0.0.

6. Tidak membahas komponen PLTA Wonogiri secara mendetail.

7. Tidak membahas sistem eksitasi generator. II. DASAR TEORI

2.1 Sistem Daya Listrik[5,9]

2.1.1 Daya Aktif dan Faktor Daya

Daya rata-rata ( ) yang masuk

pada sebuah beban selama satu periode disebut daya aktif atau daya real atau daya tampak. Daya aktif yang dikeluarkan oleh arus bolak-balik dan mempunyai fasa φ° dengan tegangan bolak-balik yaitu :

(1)

dimana, = Daya Aktif (Watt)

= Tegangan bolak-balik

efektif (Volt)

= Arus bolak-balik efektif

(Ampere)

Cos φ = Faktor daya

Dalam jumlah energi aktif yang dilakukan arus dan tegangan bolak-balik dengan fasa φ° yaitu sebesar :

(2)

dimana, A = Energi Listrik (Watt.Hour atau Joule)

t = Waktu (jam)

Daya rata-rata tergantung pada V, I, dan sudut

fasa φ° di antara keduanya. Jika diketahui Vefektif

dan Iefektif, maka P adalah maksimum untuk φ= 0°,

ini terjadi pada beban resistif murni. Untuk beban

yang reaktif murni, |φ| = 90°, Paktif = 0. Rasio

terhadap dinamakan

faktor daya pf (power factor pf). Dari persamaan (1) rasionya adalah sama dengan Cos φdan dengan demikian

0 ≤ pf ≤ 1 (3)

Indeks rata-rata pasa daya rata-rata

seringkali dihapus dan dengan demikian,

selanjutnya P akan menyatakan daya rata-rata. 2.1.2 Daya Reaktif

Jika sebuah rangkaian pasif mengandung induktor, kapasitor atau keduanya, maka sebagian energi yang memasukinya selama satu siklus disimpan dan kemudian dikembalikan ke sumber. Selama periode pengembalian energi, daya adalah

benilai negatif. Daya yang terlibat dalam

pertukaran ini dinamakan daya reaktif atau daya

quadrature. Walaupun efek neto daya reaktif

adalah nol, daya reaktif akan menurunkan mutu operasi sistem daya. Daya reaktif dinyatakan oleh Q, didefinisikan sebagai

(4)

Jika , maka

dan Q dapat dinyatakan oleh

(5)

(6)

(7)

Satuan daya reaktif adalah volt-ampere reactive

(VAR).

2.2 Generator Sinkron[1, 2, 3, 4, dan 9]

2.2.1 Prinsip Kerja Generator Sinkron

(2.4)

Prinsip kerja generator sinkron berdasarkan induksi elektromagnetik. Setelah rotor diputar oleh penggerak mula (prime mover), dengan demikian kutub-kutub yang ada pada rotor akan berputar. Jika kumparan kutub diberi arus searah maka pada permukaan kutub akan timbul medan magnet (garis-garis gaya fluks) yang berputar, kecepatannya sama dengan putaran kutub.

Tegangan induksi besarnya :

(8)

dimana, E = Tegangan induksi (Volt)

N = jumlah lilitan kumparan

dΦ = garis-garis gaya fluks

(3)

Kecepatan putaran suatu generator sinkron tergantung kepada penggerak mulanya, seperti pada pembangkit listrik tenaga air (PLTA), penggerak mulanya berupa turbin. Jadi apabila putaran turbinnya tinggi, maka putaran pada generator juga akan tinggi dan juga sebaliknya. Untuk menentukan besarnya frekuensi yang dihasilkan o leh generator dapat dicari berdasarkan besarnya jumlah putaran dan banyaknya jumlah pasang kutub pada generator sinkron, sehingga diperoleh hubungan :

(9)

dimana, f = frekuensi listrik (Hz)

P = jumlah kutub pada rotor n = kecepatan putaran rotor (rpm) Kecepatan putaran juga sangat berpengaruh terhadap tegangan yang dihasilkan generator sinkron. Jika putarannya turun, maka tegangan generator sinron juga akan turun dan apabila putarannya bertambah maka akan mengakibatkan bertambahnya tegangan yang dihasilkan oleh generator. Jadi jika putaran generator sinkron

bertambah maka akan mengakibatkan

bertambahnya kemampuan pembangkitan daya dari generator sinkron. Tetapi biasanya dalam pengoperasiannya jumlah putaran generator sinkron dijaga konstan.

2.2.2 Setting Tegangan Generator

Setting tegangan erat kaitannya dengan setting

daya reaktif dalam sistem. Sistem tenaga listrik terdiri dari banyak GI dan Pusat Listrik. Tegangan dipengaruhi oleh:

 Arus penguat generator

 Daya reaktif beban

 Daya reaktif yang didapat dalam sistem (selain

generator), misalnya dari kondensator dan dari reactor

 Posisi tap transformator

Dalam sistem tenaga listrik ada dua variabel yang dapat diatur secara bebas disebutkan variabel pengatur (control variable), yaitu daya nyata (MW) dan daya reaktif (MVAR). Secara singkat dapat disebutkan bahwa MW adalah variabel pengatur frekuensi dan MVAR adalah variable pengatur tegangan.

Di lain pihak beban dalam sistem mengambil daya aktif dan reaktif dari sistem, beban tidak bisa diatur karena tergantung kepada kebutuhan banyak pelanggan yang mempergunakan tenaga listrik dari sistem. Beban merupakan variabel pengganggu (disturbance variable).

2.3 Metode Aliran Daya Newton Raphson[10, 11, 12,

13, dan 14]

Secara umum prosedur penyelesaian aliran daya dapat dilihat pada diagram alir dalam Gambar 1.

Gambar 1. Diagram alir proses perhitungan aliran daya dengan metode Newton Raphson

2.4 Perhitungan Charge kVAR[5 dan 6]

Langkah-langkah untuk menghitung kelebihan daya reaktif atau charge kVAR adalah sebagai berikut :

 Perhitungan kW dan kVAR terukur untuk

mencari nilai Cos φ terukur

 Pemisahan kVAR terukur untuk Cos φ di

bawah Cos φ threshold

 Perhitungan nilai kVAR pada Cos φ

threshold

 Pengurangan kVAR terukur dengan kVAR

threshold

Perhitungan charge kVAR ini berdasarkan Teori Segitiga Daya yang ditunjukkan pada Gambar 2 dan 3 berikut :

kW kV A R φ° kV_A

Gambar 2. Segitiga daya

Dari Gambar 2 di atas, dapat diperoleh

(10)

(4)

φ°Terukur kV_A Teru_ku r kV A R T er u ku r kWTreshold=kWTerukur kV A R T re sh ol d kV A R T er ta gi h φ°Treshold kVA Tre_sho ld

Gambar 3. Segitiga daya perhitungan kelebihan kVAR

Dari Gambar 3 di atas, dapat diperoleh

, atau (12) , atau (13) Berdasarkan SPLN No. 01727/532/DDPKP/2005, ditetapkan Cos

threshold batas ambang sebesar 0,9. Maka didapat :

(14)

Sehingga, ₍₁₅₎

Maka, (16)

Sehingga diperoleh,

(17)

Pada akhirnya diperoleh charge kVAR atau kelebihan kVAR atau kVAR tertagih sebagai berikut :

= ( X 0,484)

(18)

III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Alir (Flow Chart)

Secara garis besar penyusunan Tugas Akhir ini digambarkan melalui Diagram Alir (Flowchart) berikut ini : MULAI PEMAHAMAN STUDI KASUS KENAIKAN KVAR SISTEM TERKONEKSI PLTA? SURVEY DATA PLN APJ SURAKARTA SURVEY DATA PLTA WONOGIRI INDONESIA POWER SIMULASI ETAP I SIMULASI ETAP II ANALISA HASIL SIMULASI I ANALISA HASIL SIMULASI II PERBANDINGAN HASIL SIMULASI I DAN II KESIMPULAN ANALISA SELESAI YA TIDAK

Gambar 4. Diagram alir penyusunan tugas akhir

3.2 Metode Pengumpulan Data

Dalam penelitian ini pengumpulan data

dilakukan dari survey data pada obyek penelitian, yaitu PT. PLN (Persero) Area Surakarta dan Sub Unit PLTA Wonogiri PT Indonesia Power UBP Mrica.

3.3 Metode Pengolahan Data

Data-data yang diolah adalah data-data yang diambil dari PT. PLN (Persero) Area Surakarta dan Sub Unit PLTA Wonogiri PT Indonesia Power UBP Mrica. Setelah data – data diperoleh, langkah selanjutnya adalah melakukan pengolahan data. Pengolahan disini dilakukan dengan dua langkah, pertama pada sistem yang tersuplai PLTA, kedua pada sistem yang tidak tersuplai PLTA.

Pada software ETAP 7.0.0 juga menerapkan Metode Newton Raphson untuk simulasi studi aliran daya, dapat dilihat pada Gambar 5.

MULAI

PEMBUATAN ONE LINE DIAGRAM

PEMILIHAN MODEL LOAD FLOW PADA ETAP 7.0.0

PEMILIHAN PARAMETER SIMULASI LOAD FLOW

JALANKAN SIMULASI HASIL SILMULASI ALIRAN DAYA ANALISA HASIL SIMULASI SELESAI SPESIFIKASI DATA-DATA

Gambar 5. Diagram alir simulasi aliran daya menggunakan ETAP 7.0.0

Kemudian kedua hasil simulasi tersebut dianalisa dan dibandingkan sehingga untuk mengetahui penyebab kenaikan nilai kVAR tersebut.

3.4 Data – Data Sistem

3.4.1 Data Kondisi Eksisting Rayon Wonogiri[7]

Data jaringan tegangan menengah Rayon Wonogiri yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah data eksisting jaringan tegangan menengah Rayon Wonogiri pada tahun 2012.

3.4.1.1 Data Trafo Gardu Induk (GI) Wonogiri Di Rayon Wonogiri terdapat Gardu Induk Wonogiri yang memiliki 2 trafo. Trafo I yang

berkapasitas 30 MVA digunakan untuk

mendistribusikan energi listrik di penyulang WNI 3, WNI 4, WNI 5, WNI 6, dan WNI 8, sedangkan Trafo II yang memiliki kapasitas 60 MVA dipergunakan untuk menyuplai penyulang WNI 1, WNI 7, WNI 9, dan WNI 10. Dari tabel 1, pada dasarnya GI Wonogiri memiliki 10 penyulang. Hanya saja penyulang WNI 2 pada GI Wonogiri

(5)

hanya berfungsi sebagai express feeder yang menghubungkan GI dengan PLTA Wonogiri.

Tabel 1. Kapasitas Gardu Induk di Rayon Wonogiri

I 30 MVA 150/20 4

II 60 MVA 150/20 5

Trafo Kapas itas

Trafo Ratio Tegangan (kV) Jumlah Penyulang GI Wonogiri Gardu Induk

Sumber : PT PLN (Persero) Area Surakarta

Tabel 2. Beban Trafo GI Wonogiri saat terkoneksi PLTA Wonogiri 12 April 2012 Jam 10:00

BEBAN TEGANGAN R S T I 1 X 30 150 / 20 115 866 328 281 303 10 3,6 20,2 II 1 X 60 150 / 20 231 1.732 505 539 535 17,7 5,4 20,3 TRAFO TERPASANG (MVA) RATIO TEGANGAN (KV) ARUS NOMINAL

(A) ARUS BEBAN (A)

H V 20 KV

LOKASI GI

WONOGIRI

JAM 10 : 00

L V L V M W M VAR

3.4.1.2 Data Pembebanan Gardu Induk (GI) di Rayon Wonogiri

Data gardu induk yang dimaksud disini adalah data pembebanan pada masing–masing penyulang pada GI Wonogiri. Di mana pengambilan dan data tersebut dilakukan melalui monitoring SCADA PT PLN (Persero) Area Surakarta pada Tanggal 12 April 2012 jam 10.00 WIB.

Tabel 3. Beban MW Penyulang GI Wonogiri saat terkoneksi PLTA Wonogiri 12 April 2012 Jam 10.00

Feeder Iavg (kA) VL-L (kV) MWtotal MVAtotal COS PHI MVARtotal

WNI.08 3,667 20,121 0,133 0,142 0,936 0,051 WNI.02 142,000 20,111 4,943 4,951 0,998 0,239 WNI.03 96,333 20,120 3,142 3,351 0,935 1,188 WNI.04 124,000 20,161 4,109 4,375 0,940 1,493 WNI.06 78,000 20,164 2,604 2,752 0,954 0,817 WNI.07 120,600 20,267 4,176 4,224 0,988 0,384 WNI.01 128,920 20,273 4,200 4,512 0,931 1,608 WNI.09 120,783 20,273 4,800 5,064 0,946 1,584 WNI.10 141,920 20,267 4,608 4,968 0,929 1,776

Tabel 4. Beban Arus Penyulang GI Wonogiri saat terkoneksi PLTA Wonogiri 12 April 2012

R S T R S T WNI.08 8 0 3 8 4 20 0 10 20 10 20 WNI.02 171 82 173 173 142 173 81 172 173 142 173 WNI.03 101 100 88 101 96 205 188 160 205 184 205 WNI.04 128 119 125 128 124 185 176 172 185 178 185 WNI.06 88 60 86 88 78 81 58 93 93 77 93 WNI.07 113 120 129 129 121 254 274 291 291 273 291 WNI.01 126 119 141 141 129 271 285 298 298 285 298 WNI.09 125 160 149 160 145 281 322 329 329 311 329 WNI.10 145 161 119 161 142 320 333 262 333 305 333

DATA PENYULANG BEBAN RATA-RATA

TRAFO FEEDER JAM 10:00MAX AVE JAM 19:00

WONOGIRI

GARDU INDUK MAX AVE MAX

I

II

3.4.2 Data PLTA Wonogiri[8]

3.4.2.1 Data Generator

PLTA Wonogiri memiliki 2 unit generator, dengan data teknis generator sebagai berikut :

a) Daya Output : 7.750 kVA

b) Phasa : 3 phasa

c) Tegangan : 6.600 V

d) Arus Armature : 678 Ampere

e) Frekuensi : 50 Hz

f) Pole (Kutub) : 22 Buah (11 pasang)

g) Rating Kecepatan : 273 rpm

h) Overspeed : 765 rpm

i) Faktor daya : 0,8 Lagging

j) Tegangan Eksitasi : 220 V k) Arus Medan : 256 A 3.4.2.2 Data Trafo a) Cooling : ONAN b) Frekuensi : 50 Hz c) Fasa : 3 Fasa d) kVA : 15500

e) Tegangan Sekunder : 22000 Volt

f) Tegangan Primer : 6600 Volt

3.4.2.3 Data Pengoperasian PLTA

Pada Tanggal 12 April 2012 generator unit 2 PLTA Wonogiri beroperasi , sedangkan unit 2 tidak beroperasi karena dalam proses maintenance.

Tabel 5 Data laporan operasi PLTA Wonogiri 12 April 2012

HARI : TANGGAL :

Hari: Kamis Tanggal: 12 April 2012

KETERANGAN MW MWJUMLAH MVAr TEG UNIT1 UNIT 2 PS START / STOP UNIT 01.00 6,2 6,2 0,3 21,0 6.000 37 Unit : 1 # 02.00 6,2 6,2 0,5 21,0 6.000 35 Unit : 2 // 03.00 6,2 6,2 0,2 21,0 6.000 30 04.00 6,2 6,2 0,5 21,0 6.100 48 05.00 6,2 6,2 0,6 20,9 6.200 30 06.00 6,2 6,2 0,6 20,3 6.000 23 07.00 6,2 6,2 0,5 21,0 6.100 27 08.00 6,2 6,2 0,7 20,5 6.100 39 09.00 6,2 6,2 0,4 20,5 6.000 43 10,00 6,2 6,2 0,5 20,6 6.000 39 11,00 6,2 6,2 0,5 21,0 6.200 37

LAPORAN OPERASI JAM 24.00 WIB UBP MRICA - SUB UNIT PLTA WONOGIRI

JAM KONDISI MESIN PRODUKSI KWH

Sumber : PT Indonesia Power UBP Mrica – Sub Unit PLTA Wonogiri

3.4.3 Data Jaringan Express Feeder

Tabel 6. Data jaringan penyulang WNI 2 (express feeder) Spesifikasi Express Feeder

Jenis Penghantar Luas Penampang mm2 Panjang Jaringan AAAC 3 X 240 mm2 10.46 kms

Sumber : PT PLN (Persero) Area Surakarta 3.4.4 Data Impedansi Kabel Jaringan

Tabel 7. Data impedansi kabel jaringan

R1 jx1 Ro jxo 1 6,0000 7,0000 8,0000 9,0000 16 2,0161 0,4036 2,1641 1,6911 25 0,9217 0,3790 1,0697 1,6695 50 0,6452 0,3678 0,7932 1,6553 70 0,4608 0,3572 0,6088 1,6447 95 0,3396 0,3449 0,4876 1,6324 120 0,2688 0,3375 0,4168 1,6251 150 0,2162 0,3305 0,3631 1,6180 185 0,1744 0,3239 0,3224 1,6114 240 0,1344 0,3158 0,2824 1,6003 mm2 AAAC Z1,Z2 Zo Sumber : SPLN S2-3:1983 3.4.5 Data Tarif Transaksi

Tabel 8. Pembacaan dan pencataan Stand meter transaksi tenaga listrik periode transaksi 1 April 2012 jam 10:00 s/d 1 Mei 2012 jam 10:00

WBP LWBP1 LWBP2 TOTAL

WONOGIRI TRF # 1 860.800 857.940 1.582.200 3.300.940 1.007.296

GARDU INDUK TITIK UKUR ENERGI KWH KVARH

(6)

IV. ANALISA HASIL PENGUJIAN 4.1 Simulasi Sistem dengan Software ETAP 7.0.0

Simulasi sistem yang dilakukan terdiri dari dua macam, yaitu Simulasi I dan Simulasi II. Simulasi I adalah kondisi saat sistem GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri. Sedangkan, Simulasi II adalah saat kondisi sistem GI Wonogiri tidak terkoneksi PLTA Wonogiri. Data yang digunakan berupa data

sampling dari kondisi saat sistem terkoneksi PLTA

dan bukan data real time, yaitu pada tanggal 12 April 2012 jam 10.00 WIB.

4.1.1 Penggambaran One Line Diagram

Penggambaran One Line Diagram ke dalam ETAP 7.0.0 berdasarkan pada Gambar 6, yaitu dari sistem 150 kV masuk ke Gardu Induk Wonogiri JTM 20 kV. Kapasitas trafo dibagi menjadi dua, yaitu Trafo I berkapasitas 30 MVA dan Trafo II berkapasitas 60 MVA. Penyulang WNI 2 pada GI Wonogiri yang terhubung dengan WG 3 pada PLTA Wonogiri adalah express feeder.

Gambar 6. Single line diagram JTM 20 kV Penyulang WNI 2 GI Wonogiri tahun 2012

Dari data beban trafo dan beban penyulang pada Tabel 2, Tabel 3, dan Tabel 4 mengenai data pembebanan GI Wonogiri pada tanggal 12 April 2012 jam 10.00 WIB. Data pembebanan GI Wonogiri ini dapat dilihat pada Tabel 9.

Tabel 9. Data pembebanan GI Wonogiri

150 kV 20 kV WNI.08 3,667 20,121 0,133 0,142 0,936 0,051 WNI.02 142,000 20,111 4,943 4,951 0,998 0,239 WNI.03 96,333 20,120 3,142 3,351 0,935 1,188 WNI.04 124,000 20,161 4,109 4,375 0,940 1,493 WNI.06 78,000 20,164 2,604 2,752 0,954 0,817 WNI.07 120,600 20,267 4,176 4,224 0,988 0,384 WNI.01 128,920 20,273 4,200 4,512 0,931 1,608 WNI.09 120,783 20,273 4,800 5,064 0,946 1,584 WNI.10 141,920 20,267 4,608 4,968 0,929 1,776 COS PHI MVARtotal

Feeder Iavg (kA) VL-L (kV) MWtotalMVAtotal

17,7 Gardu Induk Trafo Tegangan

MVAR MW DATA INCOMING Arus (A) DATA PENYULANG Wonogiri I 154 20,2 304,0 3,6 10,0 II 154 20,3 526,3 5,4

Pada PLTA Wonogiri memiliki 2 unit generator. Namun, pada saat tanggal 12 April 2012 generator yang beroperasi hanya generator unit 2. Unit 1 sedang dalam perawatan (maintenance).

Generator dapat dioperasikan sebagai suatu sistem kontrol tegangan (diregulasi), yang berarti bahwa generator akan menyesuaikan kVAR output untuk mengontrol tegangan. Oleh karena itu, besarnya tegangan terminal, operasi daya aktif (MW), dan catu daya reaktif minimum dan maksimum (Q Max dan Min Q) harus dimasukkan ke generator (power grid) kontrol tegangan. Berikut data yang diperoleh dan diinputkan bagian generator pada software ETAP 7.0.0

Gambar 7. Editor generator sinkron pada software ETAP 7.0.0

Untuk data operasi PLTA Wonogiri dapat dilihat pada Tabel 5. Dengan data-data yang sudah diperoleh dan diolah sebelumnya maka dapat digambarkan One Line Diagram pada software ETAP sebagai berikut

Gambar 8. One line diagram dengan ETAP 7.0.0 saat sistem GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri

4.1.2 Running Simulasi dengan ETAP 7.0.0

Dalam tugas akhir ini, analisa yang

dipergunakan adalah Balanced Load Flow

Analysis. Balanced Load Flow Analysis adalah

metode yang sangat sesuai dengan simulasi pada pengujian ini. Karena, pengiriman energi listrik dari PLTA Wonogiri adalah melalui express feeder jaringan tiga fasa antara WG 3 dan WNI 2 dan berikut adalah hasil simulasi Load Flow ETAP 7.0.0.

Gambar 9. Hasil simulasi Load Flow saat GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri

(7)

4.2 Evaluasi dan Analisa Sistem 4.2.1 Pembahasan Hasil Simulasi

Hasil simulasi aliran daya saat GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri dapat dilihat pada Gambar 10 .

kV % Mag. Ang. MW Mvar MW Mvar ID MW Mvar Amp % PF

* BusGen1,2 6,600 92,270 4,4 6,200 0,501 0 0 BusTRAFOPLTA 6,200 0,501 589,7 99,7 * BusGIWONOGIRI150,000 100,000 0,0 21,475 10,040 0 0 BusTRAFOI 3,882 3,675 20,6 72,6 BusTRAFOII 17,593 6,365 72,0 94,0 BusINCTRAFOI 20,000 98,729 -0,7 0 0 0 0 BusWNI.02 -6,050 0,055 176,9 100,0 BusWNI.03 3,111 1,179 97,3 93,5 BusWNI.04 4,081 1,478 126,9 94,0 BusWNI.06 2,604 0,818 79,8 95,4 BusWNI.08 0,132 0,050 4,1 93,6 BusTRAFOI -3,878 -3,580 154,3 73,5 BusTRAFOI 20,000 98,729 -0,7 0 0 0 0 BusGIWONOGIRI -3,878 -3,580 154,3 73,5 BusINCTRAFOI 3,878 3,580 154,3 73,5 BusTRAFOPLTA 22,000 91,869 2,3 0 0 0 0 BusWG.1 0,000 0,000 0,0 0,0 BusWG.2 0,000 0,000 0,0 0,0 BusWG.4 0,000 0,000 0,0 0,0 BusWG.3 6,187 0,267 176,9 99,9 BusGen1,2 -6,187 -0,267 176,9 99,9 ID

LOAD FLOW REPORT

Bus Voltage Generation Load Load Flow

Gambar 10. Hasil simulasi Load Flow ReportSaat GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri

Dari hasil simulasi Load Flow Report pada

BusIncTRAFO1 atau letak dari Standmeter GI

Wonogiri Trafo I dapat dilihat bahwa nilai Cos φ sebesar 74,5 % atau 0,745. Hasil ini menunjukkan bahwa Cos φ pada GI Wonogiri Trafo I buruk

karena jika dibandingkan dengan

sebesar 0,9 (SPLN No. 01727/532/DDPKP/2005), maka nilainya lebih rendah.

Pada GI Wonogiri Trafo I nilai beban terukur

sebesar , dan

, maka berdasarkan persamaan 17 dapat dihitung :

Maka, dengan persamaan 18 dapat dihitung

kelebihan kVAR dari , yaitu

sebagai berikut

Dengan demikian berdasarkan hasil simulasi pada sistem saat GI Wonogiri terkoneksi dengan PLTA Wonogiri, PT PLN (Persero) Area Surakarta

mengalami kelebihan kVAR sebesar

kVAR. Dengan kata lain, PT PLN (Persero) Area

Surakarta harus membayar sebesar

kepada PT PLN (Persero) P3B APP Salatiga BC Surakarta selaku pengatur tarif transaksi energi se-Jawa dan Bali.

Device ID Type Condition Rating/Limit Unit Operating % Operating Phase Type

BusGen1,2 Bus Under Voltage 6,600 kV 6,090 92,3 3-P hase

BusTRAFOP LTA Bus Under Voltage 22,000 kV 20,211 91,9 3-P hase

BusWG.1 Bus Under Voltage 22,000 kV 20,211 91,9 3-P hase

Gen2 Generator Overload 6,200 MW 6,200 100,0 3-P hase

Critical Report

Gambar 11. Critical Report saat GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri

Dari Gambar 11 pada sistem saat GI Wonogiri

terkoneksi PLTA Wonogiri terlihat bahwa

tegangan operasi bus Trafo PLTA Wonogiri sebesar 20,211 kV lebih rendah dari tegangan ratingnya yaitu 22 kV. Dapat disimpulkan bahwa bus Trafo PLTA Wonogiri hanya beroperasi 91,9% dari tegangan ratingnya. Hal yang sama juga terjadi pada bus feeder WG 1, WG 2, WG 3, dan WG 4 bahwa tegangan operasi masing-masing bus sebesar 91,9%, yaitu kurang maksimal atau kurang dari 100 %. Hal ini dikarenakan tegangan operasi pada bus generator pun juga kurang maksimal, yaitu 6,090 kV atau sekitar 92,3 %.

4.2.2 Simulasi Saat Sistem GI Wonogiri Tidak Terkoneksi PLTA Wonogiri

Pengujian saat sistem GI Wonogiri tidak terkoneksi PLTA Wonogiri juga mnggunakan simulasi aliran daya pada software ETAP 7.0.0. Data yang digunakan pada simulasi ini adalah data yang sama pada saat kondisi GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri, yaitu data yang diambil pada tanggal 12 April 2012 jam 10.00 WIB.

Penggambaran One Line Diagram sistem saat GI Wonogiri tidak terkoneksi PLTA Wonogiri sama dengan sistem saat GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri, hanya saja jaringan express

feeder diputus. Dengan demikian, dapat

diasumsikan bahwa PLTA Wonogiri sedang tidak beroperasi sehingga tidak menyuplai daya ke GI Wonogiri, dapat dilihat pada Gambar 12.

Gambar 12 One Line Diagram dengan ETAP 7.0.0 saat sistem GI Wonogiri tidak terkoneksi PLTA Wonogiri

Metode untuk menganalisa aliran daya simulasi ETAP 7.0.0 saat sistem GI Wonogiri tidak terkoneksi PLTA Wonogiri ini masih sama dengan

(8)

yang digunakan pada saat sistem GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri, yaitu menggunakan

Balanced Load Flow Analysis. Pada Gambar 13

dan 14 dapat dilihat hasil running program dan

load flow report nya.

Gambar 13 Hasil simulasi Load Flow Saat GI Wonogiri tidak terkoneksi PLTA Wonogiri

Voltage

* BusGIWONOGIRI 150,000 100,000 0,0 27,533 10,268 0 0 BusTRAFOI 9,940 3,903 41,1 93,1 BusTRAFOII 17,593 6,365 72,0 94,0 BusINCTRAFOI 20,000 98,614 -1,9 0 0 0 0 BusWNI.02 0,000 0,000 0,0 0,0 BusWNI.03 3,110 1,178 97,4 93,5 BusWNI.04 4,079 1,478 127,0 94,0 BusWNI.06 2,603 0,818 79,9 95,4 BusWNI.08 0,132 0,050 4,1 93,6 BusTRAFOI -9,924 -3,523 308,3 94,2 BusTRAFOI 20,000 98,614 -1,9 0 0 0 0 BusGIWONOGIRI -9,924 -3,523 308,3 94,2 BusINCTRAFOI 9,924 3,523 308,3 94,2 BusTRAFOII 20,000 98,791 -1,9 0 0 0 0 BusWNI.01 4,159 1,634 130,6 93,1 BusWNI.07 4,133 0,649 122,2 98,8 BusWNI.09 4,743 1,629 146,5 94,6 BusWNI.10 4,540 1,812 142,8 92,9 BusGIWONOGIRI -17,574 -5,724 540,1 95,1 BusWNI.01 20,000 98,736 -1,9 0 0 4,157 1,631 BusTRAFOII -4,157 -1,631 130,6 93,1 BusWNI.02 20,000 98,614 -1,9 0 0 0 0 BusINCTRAFOI 0,000 0,000 0,0 0,0 BusWNI.03 20,000 98,574 -1,9 0 0 3,109 1,176 BusINCTRAFOI -3,109 -1,176 97,4 93,5 Load Flow Load Generation ID

LOAD FLOW REPORT

Bus

Gambar 14 Hasil Simulasi Load FlowReport Saat GI Wonogiri tidak terkoneksi PLTA Wonogiri

Dari Gambar 14 hasil simulasi pada

BusIncTRAFO1 dapat dilihat bahwa nilai Cos φ

sebesar 94,2 % atau 0,942. Hasil ini menunjukkan bahwa Cos φ pada GI Wonogiri Trafo I baik karena

jika dibandingkan dengan batas ambang

yang berdasarkan SPLN No.

01727/532/DDPKP/2005 sebesar 0,9. Dan juga bila dibandingkan saat sistem GI Wonogiri terkoneksi PLTA, Cos φ saat sistem GI Wonogiri tidak terkoneksi PLTA bernilai lebih baik.

sebesar dan

Dengan perhitungan di atas dan berdasarkan hasil simulasi saat sistem GI Wonogiri tidak terkoneksi dengan PLTA Wonogiri, nilai beban

yang terukur sebesar 9.924 kW dan 3.523 kVAR, sedangkan batas ambang kVAR threshold sebesar kVAR. Dengan demikian, PT PLN

(Persero) Area Surakarta tidak mengalami

kelebihan kVAR karena nilai kVAR yang terukur dibawah nilai kVAR threshold.

4.2.3 Simulasi Variasi Tegangan Generator Simulasi variasi tegangan generator adalah simulasi saat sistem GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri dengan mengatur variasi tegangan operasi generator. Setting besarnya tegangan bus diatur di terminal generator sinkron sebagai persentase dari kV bus nominal. Tegangan operasi % ini digunakan sebagai nilai kontrol (yang diatur) untuk mode kontrol tegangan.

Pada saat sistem GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri yang sudah disimulasikan sebelumnya, tegangan operasi generator kurang maksimal, yaitu sebesar 6,090 kV dari 6,600 kV atau hanya sekitar 92,3%, dapat dilihat pada Gambar 11. Pada simulasi sistem variasi tegangan generator dengan batas kemampuan generator MVAR Max Q sebesar 3,7 MVAR dan Min Q sebesar 0 MVAR, dapat disimulasikan dengan variasi tegangan 91 % - 100 %.

4.2.3.1 Tegangan Generator 91 %

Berikut adalah hasil simulasi dari variasi tegangan generator sebesar 91 %

Gambar 15 Editor generator sinkron saat sistem GI Wonogiri terkoneksi PLTA dengan tegangan generator 94 %

BusGen1,2 6,600 91,444 4,6 6,200 0,000 0 0 BusTRAFOPLTA 6,200 0,000 593,1 100,0 BusTRAFOI 20,000 98,556 -0,7 0 0 0 0 BusGIWONOGIRI -3,873 -4,085 164,9 68,8 BusINCTRAFOI 3,873 4,085 164,9 68,8

ID

Gambar 16 Hasil Simulasi Load Flow Report saat GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri dengan tegangan generator 94 %

Dari hasil simulasi Load Flow Report tegangan generator 91 %, pada BusIncTRAFO1 GI Wonogiri Trafo I dapat dilihat bahwa nilai Cos φ sebesar 69,7 % atau 0,697. Hasil ini menunjukkan bahwa

Cos φ pada GI Wonogiri Trafo I buruk karena jika

(9)

berdasarkan SPLN No. 01727/532/DDPKP/2005 sebesar 0,9 maka nilainya lebih rendah.

sebesar , dan

sebagai berikut

kVAR. Dengan kata lain untuk tegangan generator sebesar 91 % ini, PT PLN (Persero) Area

kepada PT PLN (Persero) P3B APP Salatiga BC Surakarta selaku pengatur tarif transaksi energi se-Jawa dan Bali.

kV % Mag. Ang. MW Mvar MW Mvar ID MW Mvar Amp % PF BusGen1,2 6,600 92,000 4,5 6,200 0,336 0 0 BusTRAFOPLTA 6,200 0,336 590,4 99,9 BusTRAFOI 20,000 98,673 -0,7 0 0 0 0 BusGIWONOGIRI -3,876 -3,745 157,7 71,9 BusINCTRAFOI 3,876 3,745 157,7 71,9

ID

Gambar 17. Hasil Simulasi Load Flow Report saat GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri dengan tegangan generator 94 %

dibandingkan dengan yang

sebesar , dan

sebagai berikut

kV % Mag. Ang. MW Mvar MW Mvar ID MW Mvar Amp % PF *BusGen1,2 6,600 93,000 4,3 6,200 0,952 0 0 BusTRAFOPLTA 6,200 0,952 590,0 98,8 BusTRAFOI 20,000 98,882 -0,7 0 0 0 0 BusGIWONOGIRI -3,884 -3,132 145,7 77,8 BusINCTRAFOI 3,884 3,132 145,7 77,8 ID Bus Voltage Generatio

Load Load Flow

sebesar , dan

sebagai berikut

(10)

*BusGen1,2 6,600 94,000 4,1 6,200 1,582 0 0 BusTRAFOPLTA 6,200 1,582 595,5 96,9

BusTRAFOI 20,000 99,091 -0,7 0 0 0 0 BusGIWONOGIRI -3,895 -2,515 135,1 84,0

BusINCTRAFOI 3,895 2,515 135,1 84,0

ID

Bus Voltage Generation Load Load Flow

sebesar , dan

sebagai berikut

BusGen1,2 6,600 95,000 3,8 6,200 2,225 0 0 BusTRAFOPLTA 6,200 2,225 606,6 94,1

BusINCTRAFOI 3,909 1,896 126,3 90,0

ID

sebesar , dan

kelebihan kVAR dari , yaitu sebagai

berikut

mengalami kelebihan kVAR sebesar kVAR.

Dengan kata lain untuk tegangan generator sebesar 95 % ini, PT PLN (Persero) Area Surakarta harus

membayar sebesar kepada PT PLN

(Persero) P3B APP Salatiga BC Surakarta selaku pengatur tarif transaksi energi se-Jawa dan Bali. 4.2.3.6 Tegangan Generator 96 %

BusGen1,2 6,600 96,000 3,6 6,200 2,882 0 0 BusTRAFOPLTA 6,200 2,882 623,0 90,7

BusINCTRAFOI 3,926 1,274 119,7 95,1

ID

Gambar 21. Report Load Flow Saat GI Wonogiri Terkoneksi PLTA Wonogiri dengan tegangan generator 96 %

Pada GI Wonogiri Trafo I Nilai beban terukur

sebesar , dan

Dari perhitungan di atas dan berdasarkan hasil simulasi saat sistem GI Wonogiri terkoneksi dengan PLTA Wonogiri, nilai beban yang terukur sebesar dan , sedangkan batas ambang kVAR threshold sebesar . Dengan demikian pada tegangan generator 96 %, PT PLN (Persero) Area Surakarta tidak mengalami kelebihan kVAR karena nilai kVAR yang terukur dibawah nilai kVAR threshold.

(11)

kV % Mag. Ang. MW Mvar MW Mvar ID MW Mvar Amp % PF *BusGen1,2 6,600 97,000 3,4 6,200 3,553 0 0 BusTRAFOPLTA 6,200 3,553 644,5 86,8 BusTRAFOI 20,000 99,719 -0,7 0 0 0 0 BusGIWONOGIRI -3,946 -0,650 115,8 98,7 BusINCTRAFOI 3,946 0,650 115,8 98,7

ID

Gambar 22. Hasil simulasi Load Flow Report saat GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri dengan tegangan generator 97 %

Dari hasil simulasi Load Flow Report tegangan 97 %, pada BusIncTRAFO1 GI Wonogiri Trafo I dapat dilihat bahwa nilai Cos φ sebesar 98,7 % atau 0,987. Hasil ini menunjukkan bahwa Cos φ pada GI Wonogiri Trafo I buruk karena jika

sebesar , dan

Dari perhitungan di atas dan berdasarkan hasil simulasi saat sistem GI Wonogiri terkoneksi dengan PLTA Wonogiri, nilai beban yang terukur

sebesar , dan , sedangkan

batas ambang kVAR threshold sebesar

. Dengan demikian pada tegangan generator 97 %, PT PLN (Persero) Area Surakarta tidak mengalami kelebihan kVAR karena nilai kVAR yang terukur dibawah nilai kVAR threshold. 4.2.3.8 Tegangan Generator 98 %, 99 %, dan

100 %

BusGen1,2 6,600 97,216 3,4 6,200 3,700 0 0 BusTRAFOPLTA 6,200 3,700 649,7 85,9 BusTRAFOI 20,000 99,764 -0,8 0 0 0 0 BusGIWONOGIRI -3,951 -0,514 115,3 99,2 BusINCTRAFOI 3,951 0,514 115,3 99,2 ID Bus Voltage Generatio

Load Load Flow

Gambar 23. Hasil simulasi Load Flow Report saat GIWonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri dengan tegangan generator 98 %,

99 %, dan 100 %

Dari hasil simulasi Load Flow Report tegangan 98 %, 99 %, dan 100 %, pada BusIncTRAFO1 terlihat bahwa menunjukkan nilai Cos φ yang sama sebesar 99,2 % atau 0,992. Hasil ini menunjukkan bahwa Cos φ pada GI Wonogiri Trafo I baik karena jika dibandingkan dengan batas

ambang yang berdasarkan SPLN No.

01727/532/DDPKP/2005 sebesar 0,9 maka nilainya lebih tinggi.

sebesar , dan

, maka berdasarkan

persamaan 2.45 dapat dihitung :

Dari perhitungan di atas dan berdasarkan hasil simulasi saat sistem GI Wonogiri terkoneksi dengan PLTA Wonogiri, nilai beban yang terukur

sebesar , dan , sedangkan

batas ambang kVAR threshold sebesar

. Dengan demikian pada tegangan generator 98 %, 99 %, dan 100 %, PT PLN

(Persero) Area Surakarta tidak mengalami

kelebihan kVAR karena nilai kVAR yang terukur dibawah nilai kVAR threshold. Nilai Cos φ dan kVAR yang sama dikarenakan tegangan penguatan generator yang sudah maksimum, yaitu pada 3.700 kVAR

4.2.3.9 Perbandingan Hasil Simulasi Variasi

Setting Tegangan Generator

Perbandingan hasil simulasi pegaturan tegangan generator dengan variasi sebesar 91 % sampai dengan 100 % dapat dilihat pada Tabel 4.3

Tabel 4.3 Perbandingan hasil simulasi variasi tegangan generator

KV COS PHI KVAR COS PHI KW KVAR COS PHI KVAR

91 6,035 100,0% 0 68,80% 3873 4085,000 0,9 1875,780 2209,220 1104,610 92 6,072 99,9% 336 71,90% 3876 3745,000 0,9 1877,232 1867,768 933,884 92,3 6,090 99,7% 501 73,50% 3878 3580,000 1,9 1878,201 1701,799 850,899 93 6,035 98,8% 952 77,80% 3884 3132,000 0,9 1881,107 1250,893 625,446 94 6,204 96,0% 1582 84,00% 3895 2515,000 0,9 1886,435 628,565 314,283 95 6,270 94,1% 2225 90,00% 3909 1896,000 0,9 1893,215 2,785 1,392 96 6,336 90,7% 2882 95,10% 3999 1274,000 0,9 1936,804 0,000 0,000 97 6,402 86,8% 3553 98,70% 3946 650,000 0,9 1911,135 0,000 0,000 98 6,416 85,9% 3700 99,20% 3951 514,000 0,9 1913,557 0,000 0,000 99 6,416 85,9% 3700 99,20% 3951 514,000 0,9 1913,557 0,000 0,000 100 6,416 85,9% 3700 99,20% 3951 514,000 0,9 1913,557 0,000 0,000 PLTA SETTING TEGANGAN GENERATOR (%) THRESHOLD PLN _KVARH TERTAGIH

GI WONOGIRI TRAFO I _KVAR

TERTAGIH

Dari Tabel 4.3 di atas, maka dapat digambarkan grafik sebagai berikut

Gambar 4.24 Grafik perbandingan variasi % tegangan generator terhadap Cos φ PLTA dan Cos φ GI Wonogiri Trafo I

Dari grafik Gambar 4.24 di atas dapat dilihat bahwa dengan semakin tinggi tegangan generator maka Cos φ pada GI Wonogiri Trafo I juga semakin maksimal mendekati 1, yaitu 0,992 atau 99,20 %. Dimana Cos φ pada GI Wonogiri Trafo I ini dikatakan baik saat tegangan generator 98 %, 99 %, dan 100 % karena jika dibandingkan dengan

batas ambang sebesar 0,9 maka

nilainya lebih tinggi. Sedangkan saat tegangan generator 94 %, 95 %, 97 %, dan 96 % Cos φ pada

(12)

GI Wonogiri Trafo I ini dapat dikatakan buruk

karena nilainya di bawah batas ambang

.

Dengan tegangan generator yang semakin maksimal (100 %), nilai Cos φ pada PLTA Wonogiri turun hingga 85,9 %. Namun, hal ini tidak terlalu berpengaruh signifikan karena masih di atas Rating Cos φ pada PLTA yang sebesar 80 %. Pada setting tegangan 95 %, Cos φ pada Trafo I GI Wonogiri dan Cos φ pada PLTA Wonogiri sama-sama menunjukkan hasil yang baik di atas 0,9 yaitu 0,9 dan 0,941. Dan, Pada setting tegangan 96 %, Cos φ pada Trafo I GI Wonogiri dan Cos φ pada PLTA Wonogiri sama-sama menunjukkan hasil yang baik di atas 0,9 yaitu 0,951 dan 0,9. Dengan demikian, pada setting tegangan generator 95 % dan 96 % merupakan range yang aman untuk pengoperasian sistem GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri.

Gambar 4.25 Grafik perbandingan variasi % tegangan generator terhadap kVAR PLTA

dan kVAR GI Wonogiri Trafo I

Dari grafik Gambar 4.25 di atas dapat dilihat bahwa dengan semakin maksimal setting tegangan maka kVAR pada GI Wonogiri Trafo I cenderung menurun hingga 514 kVAR. Sedangkan dengan

setting tegangan yang semakin maksimal (100 %),

nilai Cos φ pada PLTA Wonogiri cenderung naik dari batas limit daya reaktif minimum generator sebesar nol hingga batas limit daya reaktif minimum generator sebesar 3700 kVAR.

Gambar 4.26 Grafik perbandingan variasi % tegangan generator terhadap kVAR tertagih

Dari grafik Gambar 4.26 di atas dapat dilihat bahwa dengan semakin tinggi tegangan generator

maka kVARtertagih pada GI Wonogiri Trafo I

menurun. Pada saat tegangan generator 91 % hingga 95 %, GI Wonogiri Trafo I masih mengalami kelebihan kVAR, tetapi cenderung menurun. Sedangkan dengan setting tegangan yang

semakin tinggi (95 % sampai dengan 100 %), GI Wonogiri Trafo I tidak mengalami kelebihan kVAR karena nilai kVAR terukur masih dibawah batas ambang kVAR threshold masing-masing. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa tegangan generator yang kurang maksimal dapat menyebabkan kelebihan kVAR.

4.2.4 Evaluasi Perhitungan Kelebihan kVAR Perhitungan kelebihan kVAR atau Charge kVAR atau kVAR tertagih mengacu pada persamaan 15-18. Berikut adalah sample Data

Logger yang digunakan,

Tabel 11 Data Logger per 30 menit GI Wonogiri Trafo I saat terkoneksi PLTA KWh Kirim KWh Terima KVArh Kirim MW MVAR 12/04/2012 12/04/2012 0:00 1.760 0 1.700 3,52 3,40 12/04/2012 0:30:00 12/04/2012 0:30 1.660 0 1.790 3,32 3,58 12/04/2012 1:00:00 12/04/2012 1:00 1.540 0 1.680 3,08 3,36 12/04/2012 1:30:00 12/04/2012 1:30 1.460 0 1.650 2,92 3,30 12/04/2012 2:00:00 12/04/2012 2:00 1.430 0 1.750 2,86 3,50 12/04/2012 2:30:00 12/04/2012 2:30 1.420 0 1.750 2,84 3,50 12/04/2012 3:00:00 12/04/2012 3:00 1.430 0 1.660 2,86 3,32 12/04/2012 3:30:00 12/04/2012 3:30 1.480 0 1.680 2,96 3,36 12/04/2012 4:00:00 12/04/2012 4:00 1.690 0 1.690 3,38 3,38 12/04/2012 4:30:00 12/04/2012 4:30 2.090 0 1.750 4,18 3,50 12/04/2012 5:00:00 12/04/2012 5:00 2.420 0 1.640 4,84 3,28 12/04/2012 5:30:00 12/04/2012 5:30 2.250 0 1.740 4,50 3,48 12/04/2012 6:00:00 12/04/2012 6:00 1.720 0 1.630 0 3,44 3,26 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 KVArh Terima Tgl & Jam Original Logger Tgl (Referensi) Jam (Referensi) Energi Demand

Setelah kWh dan kVARh terukur diketahui, nilai Cos φ terukur dapat dihitung dengan rumus teori perhitungan segitiga daya. Karena data pada Tabel 4.4 di atas disajikan per 30 menit maka berdasarkan Persamaan 2.8 didapat beban kW dan kVAR terukur sebagai berikut :

Mengacu pada Persamaan 14, ditetapkan Cos threshold batas ambang sebesar 0,9. Maka didapat : ACos 0,9 = 0,451rad Maka, Sehingga diperoleh,

Pada akhirnya diperoleh charge kVAR atau kelebihan kVAR atau kVAR tertagih sebagai berikut

(13)

Dengan perhitungan yang sama, maka diperoleh hasil perhitungan kVARh tertagih sebagai berikut

Tabel 12 Data Logger perhitungan kelebihan energi GI Wonogiri Trafo I saat terkoneksi PLTA

Tgl Jam KVArh Terukur KVArh Treshold KVArh Tertagih 12/04/2012 0:00 1.700 852 848 12/04/2012 0:30 1.790 804 986 12/04/2012 1:00 1.680 746 934 12/04/2012 1:30 1.650 707 943 12/04/2012 2:00 1.750 693 1.057 12/04/2012 2:30 1.750 688 1.062 12/04/2012 3:00 1.660 693 967 12/04/2012 3:30 1.680 717 963 12/04/2012 4:00 1.690 819 871 12/04/2012 4:30 1.750 1.012 738 12/04/2012 5:00 1.640 1.172 468 12/04/2012 5:30 1.740 1.090 650 12/04/2012 6:00 1.630 833 797 12/04/2012 6:30 1.490 601 889 12/04/2012 7:00 1.440 634 806 12/04/2012 7:30 1.390 726 664 12/04/2012 8:00 1.610 838 772 12/04/2012 8:30 1.540 881 659 12/04/2012 9:00 1.450 925 525 12/04/2012 9:30 1.690 1.003 687 12/04/2012 10:00 1.540 1.012 528 12/04/2012 10:30 1.510 1.027 483 12/04/2012 11:00 1.610 1.041 569 12/04/2012 11:30 1.820 1.080 740 12/04/2012 12:00 1.760 1.143 617 12/04/2012 12:30 1.650 1.158 492 12/04/2012 13:00 1.540 1.167 373 12/04/2012 13:30 1.630 1.119 511 12/04/2012 14:00 1.670 1.075 595 12/04/2012 14:30 1.720 1.041 679 12/04/2012 15:00 1.700 998 702 12/04/2012 15:30 1.700 935 765 12/04/2012 16:00 1.770 925 845 12/04/2012 16:30 1.830 1.003 827 12/04/2012 17:00 1.940 1.283 657 12/04/2012 17:30 2.350 1.884 466 12/04/2012 18:00 2.470 2.126 344 12/04/2012 18:30 2.750 2.155 595 12/04/2012 19:00 2.750 2.078 672 12/04/2012 19:30 2.550 2.005 545 12/04/2012 20:00 2.550 1.879 671 12/04/2012 20:30 2.470 1.719 751 12/04/2012 21:00 2.460 1.569 891 12/04/2012 21:30 2.190 1.443 747 12/04/2012 22:00 2.170 1.274 896 12/04/2012 22:30 1.920 1.119 801 12/04/2012 23:00 1.870 1.012 858 12/04/2012 23:30 1.830 930 900 88.440 53.634 34.806 JUMLAH

Bila dirata-rata kVARh tertagih pada Tanggal 12 April 2012 per 30 menit yaitu sebagai berikut :

Sehingga dapat diasumsikan kVARh tertagih per hari dan per bulan sebagai berikut :

Bila dibandingkan dengan Tabel 8 Data pembacaan dan pencataan Stand meter transaksi tenaga listrik periode transaksi 1 April 2012 Jam 10:00 s/d 1 Mei 2012 Jam 10:00, pembacaan kVARh tertagih sebesar 1.007.296 kVARh. Dengan demikian asumsi perhitungan kVAR tertagih sudah mendekati data yang ada.

V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan pengujian dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

1. Pada simulasi saat sistem GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri, nilai Cos terukur

sebesar 0,735 (Cos threshold 0,9) sehingga

mengalami kelebihan kVAR sebesar 1,701 kVAR.

2. Pada simulasi saat sistem GI Wonogiri tidak terkoneksi PLTA Wonogiri, nilai Cos terukur

sebesar 0,942 (Cos threshold 0,9) sehingga

tidak mengalami kelebihan kVAR

3. Penyebab kelebihan kVAR pada beban

penyulang Trafo I 30 MVA GI Wonogiri 150 kV saat kondisi terkoneksi PLTA Wonogiri tegangan generator yang kurang maksimal sekitar 92,3 %, yaitu bernilai 6,090 kV dari 6,600 kV.

4. Berdasarkan tabel 4.3 semakin tinggi setting

tegangan generator, maka Cos yang titik

pengukurannya di Trafo I GI Wonogiri juga semakin tinggi, yaitu 0,992 pada tegangan generator 98%, 99%, dan 100 %

5.2 Saran

1. Perlu dikembangkan lebih lanjut untuk optimasi penempatan kapasitor sebagai perbaikan faktor daya pada saat sistem GI Wonogiri terkoneksi PLTA Wonogiri.

2. Dapat diteliti lebih lanjut mengenai eksitasi tegangan generator dalam pembangkitan daya reaktif pada PLTA Wonogiri

DAFTAR PUSTAKA

[1] Arismunandar, A. dan S. Kuwahara, Teknik

Tenaga Listrik Jilid I Pembangkitan dengan Tenaga Air. Jakarta : Pradnya

Paramita, 2000.

[2] Gulliver, John. S and Roger E. A. Arndt,

Hydropower Engineering Handbook,

McGraw-Hill Inc., United States, 1991. [3] Kurniawan, Hafiz, Studi Pembangunan PLTA

Skala Piko Pada Saluran Irigasi Untuk Memenuhi Kebutuhan Listrik Rumah Tangga Di Jorong Tanjung Langsek Kec. Lintau Buo Utara Kab. Tanah Datar,

(14)

[4] Marsudi, Djiteng, Operasi Sistem Tenaga

Listrik, Balai Penerbit dan HUMAS ISTN,

Jakarta,1990.

[5] Nahvi, Mahmood and Joseph. A. Edminister,

Schaum’s Outlines Teori dan Soal-soal

Rangkaian Listrik Edisi Keempat,

Erlangga, Jakarta, 2004.

[6] PT. PLN (Persero) P3B Jawa Bali, Pelatihan

Operator Gardu Induk : Teori Dasar Listrik, PT. PLN (Persero), Ungaran.

[7] PT. PLN (Persero), Profil PT. PLN (Persero)

Area Surakarta, PT. PLN (Persero),

Surakarta, 2012.

[8] PT. Indonesia Power, Profil Sub Unit PLTA

Wonogiri PT. Indonesia Power UBP Mrica, PT. Indonesia Power, Wonogiri,

2012.

[9] Ramdhani, Mohamad, Rangkaian Listrik, Erlangga, Jakarta, 2008.

[10] Saadat, Hadi, Power System Analysis, McGraw-Hill, Inc., Singapura, 1999. [11] Sawai, Wilhelmina S. Y. M., Studi Aliran

Daya Sistem Jawa-Bal 500 kV Tahun

2007-2011, Tesis S-2, Universitas

Indonesia, Depok, 2007.

[12] Stevenson, William D., Analisis Sistem

Tenaga Listrik, Erlangga, Jakarta, 1996.

[13] Sulasno, Teknik dan Sistem Distribusi Tenaga

Listrik Edisi 1, Badan Penerbit Universitas

Diponegoro, Semarang, 2001.

[14] Sulasno, Analisis Sistem Tenaga Listrik

Edisi 2, Badan Penerbit Universitas

Diponegoro, Semarang, 2001.

BIODATA PENULIS

Hasta Nurullita lahir di Semarang pada 11 Januari 1990. Saat ini sedang

menempuh pendidikan tinggi di

Jurusan Teknik Elektro Universitas

Diponegoro. Konsentrasi Energi

Listrik. Semarang, September 2012 Menyetujui, Dosen Pembimbing I Karnoto,ST., MT. NIP. 19690709 199702 1 001 Dosen Pembimbing II Susatyo Handoko, ST., MT. NIP. 19730526 200012 1 001

(15)