1 Dasar Teori
Pada Modul 1 dari praktikum Analisa Sistem Tenaga ini, topiknya adalah "Power System Modelling & Load Flow Analysis". Diharapkan peserta praktikum dapat Mampu memodelkan suatu sistem tenaga menggunakan software PSS Sincal, Mampu melakukan simulasi dan analisis aliran daya, Mampu mengidentifikasi gangguan yang terjadi pada sistem kelistrikan menggunakan analisis aliran daya, dan Mampu memitigasi gangguan yang terjadi pada sistem menggunakan tap trafo dan kompensasi daya reaktif. Sistem Tenaga Listrik merupakan sekumpulan pusat listrik dan pusat beban yang satu sama lain dihubungkan oleh jaringan transmisi dan distribusi sehingga merupakan sebuah kesatuan interkoneksi. (Machfudiah.
(2019). Sistem tenaga listrik memiliki sebuah komponen system yang terdiri dari pembangkit (generator), transformator (trafo), saluran transmisi, dan beban (load) yang mana harus dimodelkan dengan menggunakan yang namanya single line diagram atau yang biasa disebut dengan (SLD). dengan harapan kita dapat menganalisis dan menyimulasikan mengenai sebuah system tenaga listrik ini.
Sistem 3 fasa ini akan dianggap sebagai system yang seimbang dengan adnya diagram ini dirasa akan mempermudah kita untuk mengetahui system tenaga listrik secara keseluruhan. Komponen yang pertama adalah pembangkit. Pembangkit energi listrik berguna untuk membangkitkan (generate) listrik dengan menggunakan generator yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.
Generator nantinya akan diputar oleh primemover, hasil putraran tersebut akan membuat generator dapat menkonversikan energi dari mekanik ke elektrik. Selain itu, generator memiliki kompone pendukung yaitu AVR yang digunakan untuk mengontrol tegangan keluaran generator dan governor untuk mengontrol daya aktif yang dikeluarkan generator. Selain itu, generator memiliki tiga buah mode operasi yaitu swing, voltage control, dan MVar control. Komponen selanjutnya pada system tenaga listrik adalah transformator (trafo). Transformator merupakan sebuah ,mesin listrik yang berfungsi untuk menaikan atau menurunkan tegangan sesuai dengan yang diinginkan. Tranformator ini disambungkan dengan sumber tegangan AC atau bolak balik. Terdapat inti besi yang nantinya akan menjadi jalur flux bolak balik yang nantinya akan menghasilkan GGL akibat dari hukum faraday. Selanjutnya adalah komponen saluran, terdapat dua jenis saluran adalah transmisi dan distribusi.
Saluran transmisi terdiri dari beberapa jenis berdasarkan level tegangan, seperti saluran udara subtransmisi, saluran udara tegangan tinggi, dan saluran udara tegangan ekstra tinggi. Saluran distribusi terdiri dari dua jenis, yaitu saluran distribusi primer dan saluran distribusi sekunder. Pada sistem tenaga listrik, beban diklasifikasikan menjadi beban linear dan beban non-linear. Beban linear dianggap apabila arus yang diserap beban memiliki bentuk gelombang (sinus) yang sama dengan tegangan suplai, sedangkan beban non-linear dianggap apabila arus yang diserap beban memiliki bentuk gelombang (non-sinus). Selain itu, beban dibagi menjadi kategori resistif, induktif, dan kapasitif. Analisis Aliran Daya Listrik (Load Flow) adalah suatu studi untuk merencanakan dan mengetahui besarnya daya dalam
suatu sistem tenaga listrik. Dalam perkembangannya, industri membutuhkan tenaga listrik yang besar dan menggunakan peralatan listrik sebagai alat produksi. Manfaat dari adanya analisis aliran daya listrik adalah untuk mengetahui besarnya daya dalam sistem tenaga listrik apakah masih memenuhi batas-batas yang telah ditentukan, serta untuk mengetahui besar Losses yang ada, dan untuk memperoleh kondisi mula pada perencanaan sistem yang baru (Nigara, A. G., & Primadiyono, Y. (2015). Studi aliran daya menganalisis sistem tenaga listrik. Tujuan dari studi ini adalah untuk memeriksa tegangan dan pengaturan tegangan, memeriksa semua peralatan (transformator dan saluran distribusi) apakah dapat mengalirkan daya yang diinginkan, dan memperoleh kondisi awal (eksisting) untuk memperoleh studi: operasi ekonomis, stabilitas, dan perencanaan pengembangan sistem.
Tegangan bus, faktor daya cabang, arus, dan aliran daya yang terjadi pada saluran sistem diukur melalui analisis aliran daya. Salah satu program simulasi yang digunakan untuk analisa aliran daya adalah PSS Sincal. Sistem radial dan loop dapat dianalisa. Karena daya selalu mengalir ke beban, aliran daya juga merupakan aliran beban. Beban statis dan dinamis adalah dua kategori utama beban. Ada beberapa parameter yang diperhatikan pada setiap simpul atau bus sistem. Mereka adalah daya semu (S), daya aktif (P), daya reaktif (Q), tegangan (V), dan sudut fasa tegangan, serta parameter kelistrikan lainnya. Tiga kategori bus dapat digunakan dalam analisis aliran daya: 1. Slack bus, juga dikenal sebagai swing bus, adalah bus yang digunakan sebagai patokan untuk besar dan sudut tegangannya. Minimal satu bus dalam analisis aliran daya harus dikategorikan sebagai slack bus. Selama simulasi, bus inilah yang akan mengompensasi perbedaan daya yang dihasilkan oleh saluran transmisi dengan daya beban. Bus yang dikontrol tegangan, juga dikenal sebagai bus generator, terhubung dengan generator. Bus P-V memiliki daya aktif besar dan tegangan tinggi, dan batasan daya reaktif minimal dan maksimal.
Bus load bus adalah bus yang terhubung dengan beban. Bus ini disebut P-Q bus karena nilai daya aktif dan reaktifnya ditentukan. Besar dan sudut fasa tegangan bus ini tidak diketahui. Dalam melakukan analisis aliran daya terdapat beberapa metode yang digunakan antara lain Metode Newton Raphson. Beberapa kelebihan metode ini adalah konversi kuadrat, yang membuatnya cocok untuk sistem yang kompleks dan iterasi yang lebih singkat. Namun, metode ini memiliki kekurangan, yaitu pemrograman yang dilakukan dapat menjadi lebih kompleks. Metode Fast Decoupled Kelebihan metode ini bahwa itu tidak membutuhkan memori komputer yang banyak, memiliki kecepatan kalkulasi yang lebih cepat dari Newton-Raphson cocok untuk mengatur jaringan listrik secara real-time. Kekurangan metode ini adalah kurang akurat karena perhitungannya digunakan untuk asumsi sementara.
Metode Gauss Seidel Metode ini pertama-tama menggunakan besaran-besaran yang tidak diketahui dan harga yang diperoleh dari persamaan pertama.
Keunggulan metode ini adalah perhitungan dan pemrograman relatif lebih mudah, waktu tiap iterasi singkat, dan metode ini cocok untuk sistem dengan jaringan dengan hanya lima bus atau kurang. Namun, kelemahannya pencapaian konvergen
3 lambat semakin banyak bus yang diperlukan untuk iterasi, semakin banyak iterasi yang diperlukan. PSS Sincal adalah program untuk power system yang berbasis plant (proyek). Setiap fasilitas harus menyediakan model peralatan dan alat pendukung terkait dengan analisis yang akan dilakukan. Data generator, data motor, data kabel, dll. Sebuah plant adalah subsistem kelistrikan yang terdiri dari sekumpulan komponen elektrik yang saling berhubungan dan khusus yang lengkap.
Penelitian oleh Sanchez-Gasca et al. (2014) menunjukkan bahwa PSS SynCal, metode kalibrasi Power System Stabilizer (PSS) berbasis sinkronisasi fasa, menawarkan berbagai kelebihan. Dibandingkan dengan metode kalibrasi tradisional, PSS SynCal menggunakan data real-time untuk mencapai performa yang lebih akurat dan adaptif, sehingga meningkatkan stabilitas sistem daya, serta lebih mudah digunakan dan hemat biaya. Skalabilitasnya memungkinkan penerapan pada sistem daya dengan berbagai ukuran dan kompleksitas. Harmonisa dalam sistem tenaga listrik, seperti dijelaskan dalam penelitian Sugiarto (2012), Kusumadewi & Darmawan (2013), dan Iskandar & Rachman (2017), adalah distorsi bentuk gelombang tegangan dan arus listrik sinusoida akibat beban non- linier. Beban non-linier, seperti dioda, penyearah (rectifier), dan motor elektronik, mengganggu hubungan proporsional ideal antara arus dan tegangan, sehingga menimbulkan dampak negatif. Beberapa akibat tersebut meliputi peningkatan rugi- rugi daya karena panas tambahan pada kabel dan transformator, gangguan pada peralatan elektronik akibat kedipan lampu dan panas berlebih, serta penurunan kualitas daya secara umum yang dapat menghambat operasi sistem tenaga listrik.
Untuk mengurangi dampak ini, berbagai metode dapat diterapkan, seperti penggunaan filter harmonisa untuk menekan frekuensi yang tidak diinginkan, desain sistem yang strategis untuk meminimalkan emisi harmonisa, dan penggunaan beban linier jika memungkinkan
