Penentuan Indeks Kestabilan Jaringan Transmisi

Oleh: Mohammad Arie Reza
Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ir. Mauridhi Hery Purnomo, M.Eng
Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT.
PROGRAM STUDI MAGISTER
BIDANG KEAHLIAN TEKNIK SISTEM TENAGA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
2011

Level keamanan transmisi dalam satu kondisi operasi dapat
disimulasikan dengan analisa load flow dan dinyatakan pula
secara kuantitatif dengan besaran indeks keamanan.

Dengan indeks ini, level keamanan tiap saluran untuk satu
kondisi operasi dapat diurutkan kedalam kontrol operasi
maupun perencanaan. Perbaikan nilai reaktansi saluran
transmisi dapat dilakukan dengan penambahan kompensator
seri.

Penggunaan kapasitor seri terhadap stabilitas dalam suatu
sistem tenaga listrik disebabkan oleh sistem yang tidak
seimbang (>75 derajad)

Perubahan beban pada sisi konsumen dapat mempengaruhi
daya penyaluran hal ini disebabkan oleh perubahan nilai delta
sudut (∆δ), kompensasi seri merupakan suatu metode yang
tepat untuk diterapkan dalam sistem tenaga listrik agar
kestabilan dari sistem tersebut tetap terjaga
Batasan Masalah
Pada tesis ini akan dibahas perbandingan sistem penyaluran
tenaga listrik dalam kondisi normal dibandingkan dengan sistem
yang dalam kondisi kritis dan menggunakan kompensasi seri
sehingga akan diketahui pengaruhnya terhadap perbaikan
stabilitas sistem tenaga listrik dan juga akan dilakukan
perhitungan-perhitungan untuk mengetahui derajat kompensasi
yang paling optimal untuk suatu sistem tenaga listrik di Bus
tertentu

Menganalisa indeks keamanan sistem
transmisi Jawa Timur 150kV dalam kondisi
Normal,mendekati kritis dan kritis.

Menambahkan kompensasi seri untuk
perbaikan stabilitas sistem tenaga
listrik
Penelitian tesis ini diharapkan dapat menjadi
referensi ataupun saran pertimbangan dalam
perencanaan pemasangan kompensasi kapasitor
seri pada sistem jaring transmisi.
Penyelesaian aliran daya dengan metode Newton Raphson
mengikuti langkah-langkah berikut :
nilai-nilai P dan Q yang mengalir ke dalam
sistem pada setiap bus
 Menentukan
Menghitung
 Menentukan
nilai-nilai Matrik Jacobian  ∆P  =  J 11 J 12   ∆δ 
 ∆Q   J 21 J 22   ∆V 
invers Matrik Jacobian dan hitung koreksikoreksi sudut dan tegangan pada setiap Bus.

Pada Penelitian ini akan ditentukan selisih sudut
antar bus yang sangat berhubungan dengan batas
kestabilan transfer daya maksimum.
Vs Vr
P=
Sin ( ∆δ )
X
Dimana:
selisih sudut ( ∆δ ) = δ ( kirim ) − δ ( terima )



Kenaikan beban (P)
Pembebanan yang tidak seimbang
Perubahan Tegangan (V mag) akibat perubahan Arus.
Nilai Pemasangan Kapasitor
Besar kapasitas kapasitor yang terpasang untuk
menurunkan selisih sudut (∆δ) dapat ditentukan dengan :
Xc = X l −
Vs Vr
sin ( ∆δ )
P
Nilai kompensasi kapasitor akan mengurangi besar Xl
jaringan transmisi sehingga diperoleh nilai impedansi yang
lebih kecil.
Kapasitor seri lebih efektif dipakai karena menaikan limit daya
statis atau menaikan stabilitas saluran karena kapasitor seri ini
juga dilengkapi dengan “spark gap” yang berfungsi sebagai
perlindungan pada arus hubung singkat
No.
Tujuan
Kapasitor seri
1
Memperbaiki tingkat tegangan pada sistem saluran udara
dengan factor daya normal dan rendah
Dipakai
2
Memperbaiki tingkat tegangan pada saluran bawahtanah
dengan faktor daya normal dan rendah
Dipakai
3
Mengurangi fluktuasi tegangan
Dipakai
Mulai
Sistem Transmisi Jawa Timur 150 KV
(75 Bus)
Input Data ( P, Q Generator; P,
Q Load; R, X,
½ Saluran Transmisi )
Run Dengan Matlab
Menggunakan Metode
Newton Raphson
Periksa sudut Hasil Run Load
flow Pada Masing-Masing Bus
Input Nilai
Kapasitor Seri
Tidak
Konvergen ?
Ya
Print Hasil
Selesai
SEMEN
TUBAN
KONFIGURASI JARINGAN
SISTEM REGION
JAWA TIMUR
(150KV)
11
10
TUBAN
8
9
KEREK
MLIWANG
SST 2 Ke Blok 2-3
154/6.3KV 24-30
PLTGU GERSIK
500/150
CEPU
5
50
7
BABAT
6
PLTU
2X50MW
PERAK
30
29
LAMONGAN
BOJONEGORO
SAWAHAN
PLTU/G GERSIK
1
3
UNDAAN
TANDES
Ke Madura
150/70
36
UJUNG
GBONG
37
49
KABEL
LAUT
SEGOROMDU
KABEL
TANAH
32
31
WONOKRMO
33
34
35
KREMBANGAN
DARMO
KUPANG
48
SIMPANG
45
2
ALTA
PRIMA
4
ISPAT INDO
PETROKIMIA
41
KABEL
TANAH
150/70
500/150
39
38
12
SURABAYA
BARAT
KARANG
PILANG
150/70
42
NGAGEL
WARU
44
RUNGKUT
40
43
SUKOLILO
150/70
13
REJOSO
64
BUDURAN
CERME
BABADAN
14
KASIH
JATIM
150/70
20
GONDANG
WETAN
150/70
17
PAITON
68
500/150
KRAKSAAN
66
18
PROBOLINGGO
BLONGBENDO
NGORO
67
62
63
DRIYOREJO
16
500/150
GENDING
PLTGU
GRATI II
15
MANYAR
47
KEJERAN
46
SURABAYA
SELATAN
61
PIER
BANGIL
74
65
75
BONDOWOSO
150/70
150/70
KERTOSONO
24
150/70
SITUBONDO
SEKAR
PUTIH
LUMAJANG
69
500/150
Ke SRGEN
51
19
58
BUMI
COKRO
60
NGAWI
28
25
KEDIRI
SURYA
ZIGZAG
MOJOAGUNG
JAYA
21
KERTAS
BULU
KANDANG
TANGGUL
70
58
23
26
LAWANG
JEMBER
57
27
MANISREJO
150/70
22
BNRAN
71
150/70
150/70
150/70
54
56
PAKIS
55
GETENG
72
KEBONAGUNG
SENGKALING
PLTA
WLINGI
150/70
53
PLTA
SUTAMI
73
BANYUWANGI
52
Ke BALI
KABEL
LAUT
Sistem Jawa Timur 150 KV Setelah mendapatkan Kompensator seri



Penyebab utama ketidak stabilan tegangan adalah ketidak
mampuan sistem tenaga untuk memenuhi permintaan daya
reaktif. Inti dari permasalahan ini biasanya berhubungan
dengan susut tegangan (VS - VR) yang terjadi pada saat daya
aktif dan daya reaktif mengalir melalui reaktansi induktif
pada jaring transmisi.
Penggunaan kapasitor seri sebagai kompensasi mampu
meningkatkan stabilitas pada suatu sistem tenaga listrik akan
tetap kompensasi dengan megurangi harga reaktansi saluran
(x).
Pada kondisi sudut kritis (75,16400) diinjeksikan kapasitor
seri sebesar (0.017) pada Bus mampu menurunkan nilai delta
sudut menjadi (19,92810) serta meningkatkan kemampuan
transfer daya pada sistem.
[1]. Hadi Saadat, (2004), Power Sistem Analysis, Second Edition, McGraw-Hill International
Edition.,Singapore.
[2]. Imam Robandi, (2007), Rekayasa Kontrol Sistem Tenaga Listrik Untuk Pemula.
[3]. Lynn Powell, (2005), Power Sistem Load Flow Analysis, McGraw-Hill International
Edition.
[4]. John J.Grainger and William D.Stevenson.Jr, (1994), Power Sistem Analysis, Mc GrawHill International Editions.
[5]. Charles A Gross, (1986), Power System Analysis, Second Edition, John Wiley &
Sons.,Canada.
[6]. Turan Gonen,(1988), Modern Power Sistem Analysis, John Wiley & Sons,Inc.,Canada.
[7]. Prabha Kundur, Power Sistem Stability and Control, (1994), Mc Graw-Hill, Inc.
[8]. Vincent Del Toro, (1992), Electric Power Sistems, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New
Jersey.
[9]. Tao He, Sharma Kolluri (2007), “ Identification of Weak Location in Bulk Transmission
System Using Voltage Stability Margin Index”, Turk J Elec Engin, Vol. 15, No. 3, hal 329337.
[10]. Anderson P.M Farmer R. G., “ Series Compensation of Power System,” Publish by PBLSH
inc 1996
[11]. D.N. Koesterev, W.A Mittelstadt,” An Application Study for sizing and Rating Controlled
and Conventional Series Compensation,” IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 11,
No.2, April 1996
[12]. Essam zaki A, Mubaraka A.A., “ Application of Series Capacitor to the East-Central Tie
Lines in Saudi Arabia,” Saudi electricity Company, 1999.