PERENC. SIS. PENYALURAN

PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
3. PERENCANAAN SISTEM PENYALURAN
G
PEMBANGKIT
TRANSMISI EHV/HV
G
Trafo
Trafo
Beban
Beban
G
3.1. Pendahuluan
3.1.1. Tujuan Transmisi :
•
Minimize biaya investasi dan operasi (least cost)
•
Menjamin pengiriman energi listrik dari pembangkit ke pusat beban dengan tetap
memperhatikan faktor keandalan dan mutu.
Kerangka Waktu Perencanaan
•
Perencanaan jangka pendek dan menengah (1 – 10 tahun)
•
Perencanaan jangka panjang (10 – 20 tahun)
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 58
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
3.1.2. Karakteristik Sistem Yang Terencana Dengan Baik
•
Kecukupan kapasitas transmisi pada kondisi normal maupun kontingensi
•
Keseimbangan diantara instalasi/elemen sistem tenaga listrik, tidak ada
konsentrasi instalasi pembangkit maupun transmisi di satu lokasi atau area
•
Konfigurasi sistem yang fleksibel sehingga pemeliharaan dapat dilakukan secara
efektif dan efisien
•
Sistem proteksi yang diskrimininatif (meminimkan resiko terhadap sekuriti)
•
Proses recovery/restorasi dapat dilakukan dengan cepat (tersedianya fasilitas
switching dan kontrol yang cukup)
3.1.3. Definisi Keandalan dan Karakteristiknya
•
Keandalan (Reliability)
Ukuran kemampuan sistem tenaga listrik untuk mengirim energi listrik ke pusatpusat beban sesuai dengan besaran yang diinginkan dan standar yang berlaku
•
Kecukupan (Adequacy)
Ukuran kemampuan sistem tenaga listrik memasok kebutuhan tenaga listrik
dengan memperhitungkan keluarnya instalasi yang terjadual maupun tidak
terjadual dan kendala operasi
•
Sekuriti (Security)
Ukuran kemampuan sistem tenaga listrik untuk tetap bertahan terhadap
gangguan seperti hubung singkat atau keluarnya instalasi tenaga listrik yang
tidak diantisipasi sebelumnya
•
Integritas (Integrity)
Kemampuan sistem tenaga listrik untuk mempertahankan operasi terinterkoneksi
•
Restorability
Ukuran kemampuan sistem tenaga listrik untuk segera pulih dari keadaan black
out atau shutdown.
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 59
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
3.2. Kriteria Perencanaan Transmisi
•
•
Deviasi Tegangan
–
Normal : ±5%
–
Emergency
Kriteria Keandalan
–
•
•
: ±10%
N-1(deterministik)
•
Pasokan ke beban tetap terjamin
•
Terhindarnya pembebanan transmisi yang belebihan
•
Pendekatan probabilisttik
Frekuensi dan durasi dari :
•
Berbeban lebih
•
Pelanggaran batas tegangan
•
Pelepasan beban
•
Voltage collapse
Kriteria Stabilitas (fault clearing time)
–
500 kV
: 80 ms
–
275kV
: 100 ms
–
150kV
: 140 ms
3.2.1. Langkah-Langkah Perencanaan Transmisi
Identifikasi kelemahan sistem (system weakness)
–
Kondisi tanpa kontingensi
–
Kondisi dengan kontingensi
Alat bantu/perangkat lunak
–
Load Flow
–
Short Circuit
–
Transient Stability
Kembangkan alternatif perbaikan sistem
–
Pembangunan transmisi baru
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 60
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
–
Reconductoring
–
Pemasangan peralatan kompensator
–
Dll
Pilih alternatif terbaik (least cost analysis)
Pengembangan Sistem Transmisi.
a
b
Sistem Isolated
Sistem besar
Sistem A
Sistem
B
Pengembangan setempat.
Dedieselisasi
Inter koneksi
Transmisi terkait untuk pembangkit yang akan beroperasi.
3.2.2. Analisa Aliran Daya
Merupakan analisa steady state untuk memprediksi sifat-sifat sistem penyaluran.
Dari analisa ini dapat diperoleh karakterisitik sistem penyaluran yang meliputi :
•
Profil tegangan pada setiap titik gardu induk
•
Rugi-rugi daya di sistem penyaluran
•
Tingkat pembebanan pada fasilitas transmisi
•
Kebutuhan peralatan kompensasi berupa kapasitor dan reaktor shunt
•
Maksimum daya yang dapat disalurkan sehingga tidak menyebabkan voltage
collapse
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 61
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
Termination of SIL
SIL calculated from R, X, B data derived from geometrical calculation.
Example : SIL = 267 MW percircuit for 275 KV line,Loadability Curve Provide
estimate of steady state limit (in presentage of SIL ).
3.2.3. Analisa Hubung Singkat.
Analisa ini pada umumnya diperlukan untuk
•
Menentukan rating peralatan gardu induk baru. (kemampuan untuk memutuskan
arus hubung singkat (breaking capacity) dari pada peralatan pemutus tenaga
(CB).
•
Menentukan perubahan rating peralatan terpasang dengan cara mengganti
peralatan dengan rating yang lebih tinggi.
3.2.4. ANALISA STABILITAS TRANSIEN.
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 62
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
Merupakan analisa untuk memprediksi sifat-sifat dinamis sistem dalam keadaan
mengalami gangguan besar (large disturbance) yaitu gangguan hubung singkat.
Dari analisa ini dapat ditentukan antara lain:
•
Limit stabilitas pada transmisi tertentu.
•
Lama gangguan yang diperbolehkan sehingga sistem tetap stabil.
3.3. Perencanaan Gardu Induk
3.3.1. Dasar Perencanaan
Capacity Balance Substation
•
Proyeksi beban puncak GI dan pembebanannya
•
Kapasitas terpasang trafo daya dan rencana penambahan kapasitas
•
Rencana pengalihan beban ke GI lain
•
Program relokasi trafo ke GI lain
•
Indikasi kebutuhan untuk pembangunan GI baru
Prosedur Penyusunan Capacity Balance (1)
1. Susun capacity balance gardu induk dengan hanya memasukkan GI existing dan
GI on going project.
2. Perhatikan pembebanan masing masing GI dengan potensi loading  70 % dari
kapasitas nominalnya.
3. Untuk penambahan trafo, harap diperhatikan kapasitas GI tersebut. Sebaiknya
untuk GI 150 kV pada daerah padat/cukup padat dibatasi maksimum hanya 3x60
MVA. Sedangkan untuk daerah dengan beban rendah, penambahan trafo cukup
dengan unit 30 MVA.
4. Untuk GI 150 kV yang sudah terpasang 3x60 MVA dan beban masih akan naik
sehingga loading trafo akan  70 %, perlu dievaluasi manuver beban ke GI-GI di
sekitarnya. Untuk mengevaluasi tersebut diperlukan tinjauan dengan
menggunakan layer-layer. Layer pertama adalah GI-GI disekitar GI yang
diperkirakan akan mengalami overloaded (untuk selanjutnya disebut GIoverload )
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 63
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
yang kemungkinan dapat mengambil alih beban GI overload tersebut dan layer
kedua adalah GI-GI diluar layer pertama.
Prosedur Penyusunan Capacity Balance (2)
1.
Selanjutnya loading GI overload pada butir-4 tersebut di atas dibuat flat 70 %
dan sisanya diambil alih GI-GI pada layer ke-1 atau dapat juga sebagian beban
GI pada layer pertama dipindah ke GI pada layer kedua sehingga GI-GI pada
layer pertama yang langsung bersinggungan dengan GI overload dapat
mengambil beban GI overload
2.
Peninjauan GI-GI yang sudah berbeban di atas 70 % harus dilihat secara
menyeluruh dan terintegrasi untuk seluruh wilayah distribusi sehingga dapat
dihindari over investment akibat peninjauan secara parsial.
3.
Evaluasi juga kebutuhan GI yang diperlukan untuk perbaikan kualitas pelayanan.
4.
Setelah mendapatkan GI-GI baru yang dibutuhkan (dari butir 6 dan & 7),
masukkan ke capacity balance GI sehingga diperoleh Capacity Balance yang
baru (lengkap dengan GI-GI baru).
5.
Hasil dari butir-8 tersebut digunakan untuk membuat kebutuhan pengembangan
trafo/GI..
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 64
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
Landscape
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 65
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
3.3.2. Isu Terkait Dalam Perencanaan Pengembangan Sistem Transmisi Dan
Gardu Induk
PEKERJAAN
1. Tambahan Trafo GI
Analisa/ Informasi yang diperlukan
. Capacity Balance GI
• Analisa kemampuan penyaluran busbar GI sisi
tegangan tinggi
• Program Relokasi Trafo
• Pemilihan unit size trafo (least cost analysis)
• Layout GI/Informasi Ketersediaan Lahan.
2. GARDU INDUK BARU
. Capacity Balance GI
•
Pertimbangan Pemilihan Lokasi GI
•
Rencana Service Area GI
•
Analisa perbandingan pembangunan GI baru
terhadap pengembangan jaringan distribusi dari
GI terpasang (least cost analysis)
•
Analisa perbandingan pembangunan GI baru
terhadap pengembangan kapasitas pembangkitan
sistem tersebar (least cost analysis)
•
3. INTERBUS TRANSFORMER
•
Pemilihan unit size trafo (least cost analysis)
. Analisa pembebanan
Analisa kemampuan penyaluran busbar GI sisi
tegangan tinggi
•
Program Relokasi Trafo
•
Pemilihan unit size trafo (least cost analysis)
•
Layout GI/Informasi Ketersediaan Lahan
4. TRANSMISI BARU
5. UPRATING TRANSMISI
Analisa load flow dan pemilihan ROW
•
Least cost analysis (SUTT dan SKTT)
•
Pemilihan jenis konduktor (least cost analysis )
Analisa load flow
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 66
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
6. UPRATING PMT
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
•
Analisa kemampuan tower terpasang
•
Pemilihan jenis konduktor (least cost analysis )
.
Analisa Hubung Singkat
•
Analisa konfigurasi system
7. PEMASANGAN KAPASITOR/
REAKTOR.
Analisa load flow
Pemilihan kapasitor/reaktor ditegangan tinggi atau
tegangan menengah (least cost analysis )
3.4. Proposal Investasi
3.4.1. Justifikasi Investasi Bidang Penyaluran
Setiap proyek atau kegiatan investasi bidang penyaluran harus didukung oleh
justifikasi kelayakan ataupun keefektifan biaya dan manfaat dari pada investasi
(Edaran Direksi PT. PLN (Persero) No. : 011.E/012/DIR/2004 tentang Petunjuk
Pelaksanaan Investasi Bidang Penyaluran).
Justifikasi kelayakan yang disusun terdiri dari :
1.
Kajian Kelayakan Ekonomi (KKE) dan Kajian Kelayakan Finansial (KKF) –
Benefit Cost Analysis
Kajian ini memuat secara kuantitatif atau kualitatif informasi tentang kelayakan
pelaksanaan proyek
2. Kajian Kelayakan Operasi (KKO)
–
Studi Aliran Daya
–
Studi Hubung Singkat
–
Studi Stabilitas Sistem
–
Capacity Balance GARDU INDUK.
3.4.2. Prinsip Dasar KKE ( LEAST COST )
•
Suatu usulan investasi/proyek bila tidak dijalankan maka diperlukan alternatif
pengganti.
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 67
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
•
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
Pada KKE, alternatif pengganti dipandang sebagai benefit dan usulan investasi
sebagai biaya (Cost).
•
Komponen biaya kedua alternatif ini diperbandingkan pada kurun waktu
perencanaan untuk mencari alternatif yang termurah (least cost).
•
Komponen biaya terdiri dari
–
Biaya kontruksi
–
Biaya bahan bakar/pasokan
–
Biaya O & M
–
Biaya Susut
–
Nilai Sisa (salvage value)
PROSEDUR PENYUSUNAN KKE GARDU INDUK BARU
•
Lakukan peninjauan dengan menggunakan layer-layer dan terintegrasi, tidak
parsial.
•
Hitung potensi beban yang akan dicover (bisa berasal dari 1 GI atau lebih).
•
Untuk usulan GI baru, bandingkan bila beban yang sama dipasok melalui 20 kV
dari GI existing.
Catatan :
Untuk pasokan dengan 20 kV harus tetap memenuhi standar tegangan, bila perlu
menggunakan kapasitor, AVR dsb.
Pasokan dari 20 kV
•
Hitung kebutuhan penyulang, tambahan trafo dan peralatan lain yang diperlukan
bila beban tersebut dipasok dari GI existing dengan tetap memperhatikan tingkat
pelayanan,
•
Hitung biaya investasi dan susut selama kurun waktu tertentu (mis. 10 tahun),
•
Hitung biaya O & M dengan periode yang sama.
•
Hitung total PV biaya investasi, O&M dan biaya losses.
•
Kendala yang ada
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 68
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
Catatan :
Untuk investasi penambahan trafo pada GI existing, hanya diperhitungkan
persentase yang memasok beban yang dimaksud (tidak 100 %, karena sisanya
ditujukan untuk perkembangan beban GI existing itu sendiri)
Pasokan dari 150 kV
•
Hitung biaya investasi GI 150 kV dan transmisi untuk memenuhi kebutuhan
tersebut (biaya investasi disini antara lain lahan, kompensasi ROW, kebutuhan
material dsb.)
•
Hitung biaya investasi dan susut selama kurun waktu tertentu (mis. 10 tahun),
•
Hitung biaya O & M dengan periode yang sama.
•
Hitung total PV biaya investasi, O&M dan biaya susut.
•
Kendala yang ada.
Korelasi antara power loss factor dengan LF dan average power loss
•
Power Loss Factor = 0.3 x LF + 0.7 x (LF)2
•
Average Power Loss = Power Loss Factor x 3 x  ( I2 x R x L)
•
Energy Loss = Average Power Loss x 8760
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 69
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
Contoh KKE (Least Cost)
(Juta Rp.)
Beban Puncak
No. Tahun
(MVA)
Investasi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
23,2
24,9
26,8
28,8
31,1
33,6
36,1
39,0
41,9
44,7
47,6
Biaya (GI Baru)
O & M Susut Nilai Sisa
40033
801
801
801
801
801
801
801
801
801
1178
1178
18861
38771
Total
Investasi
40834
801
801
801
801
801
801
801
801
20039
1178
-38771
23130
4781
18349
13568
18349
Benefit (Alternatif 20 kV)
O & M Susut Nilai Sisa
463
558
558
558
558
925
925
925
1197
1564
1564
Net Benefit
Total
5965
2294
1980
2301
2682
3114
2890
3360
3892
4417
4175
29558
7633
2538
2859
3240
22388
3815
4285
18657
24330
5739
-59720
59720
NPV
EIRR
B/C
-11276
6832
1737
2058
2439
21587
3014
3484
17856
4291
4561
-20949
=
=
=
16769
46%
1,46
TRANSMISI VS PLTD
7.00
Transmisi 100 km
Biaya Tahunan (M$)
6.00
PLTD
Transmisi 50 km
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
Beban Puncak (MW)
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 70
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
3.4.3. Prinsip Dasar KKF
•
KKF mencerminkan tingkat pengembalian usulan investasi/proyek yang
diharapkan oleh pemilik suatu investasi/proyek.
•
Benefit pada KKF direpresentasikan oleh pendapatan yang diperoleh dari usulan
investasi/proyek.
•
Bandingkan biaya dan benefit selama kurun waktu umur ekonomis dari pada
usulan investasi/proyek.
CONTOH KKF
(Juta Rp.)
Tahun
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
Investasi
Biaya
Beli Energi
O&M
44698
44833
48193
51692
55730
60167
64831
69827
75298
81032
81032
81032
81032
81032
81032
81032
81032
81032
81032
81032
81032
81032
81032
81032
81032
81032
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
894
Total
44698
45727
49087
52586
56624
61061
65725
70721
76192
81926
81926
81926
81926
81926
81926
81926
81926
81926
81926
81926
81926
81926
81926
81926
81926
81926
Benefit
Pendapatan
-44698
10664
11530
12431
13472
14617
15819
17106
18516
19995
19995
19995
19995
19995
19995
19995
19995
19995
19995
19995
19995
19995
19995
19995
19995
19995
56391
60617
65017
70096
75678
81544
87827
94708
101921
101921
101921
101921
101921
101921
101921
101921
101921
101921
101921
101921
101921
101921
101921
101921
101921
NPV
FIRR
B/C
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Net Benefit
=
=
=
71826
31%
1,28
Hal - 71
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
3.4.4. PROSES SISTEM PERENCANAAN PENYALURAN.
Data Jaringan
Terpasang
Dalam
Pelaksana
an
-
Kriteria :
Perencanaan
Pembangkitan
-
Studi Pengembangan
Jaringan
-
Keandalan : N -1
Pengaturan Teg. :
0.95 -1.05 pu
Load Flow
Short Circuit
Transient
Stability
Prakiraan Beban
Gardu Induk
GI Baru
Neraca Daya
Gardu Induk
Program Investasi
GI Baru
&
-
Maks.pem
bebanan :
70 %
Extension GI
Pendanaan
Proposal Proyek
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 72
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
System Analysis
System
Analysis
Transmission
Planning
Proposal of
Planning
Over Load
Voltage
Load Flow
Calculation
Short Circuit
Ground Fault
Fault Current
Calculation
Stability
Proposal of
Planning
Stability
Calculation
Countermeasure for
System Stabilizing
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 73
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
Transmission Planning
Stability
Reliability
Optimal
System
Condition
&
Voltage
Short-circuit
Capacity
Economical
Condition
Decision of
Countermeasure
Pemilihan Tegangan :
•
500 kV
•
150 kV
•
70 kV
Pemilihan Route / ROW :
•
Pengembangan yang akan datang
•
Pemanfaatan Fasilitas Umum
•
Menggunakan Jalur Exsisting
Pemilihan Circuit :
•
Single sirkit
•
Double Sirkit
•
Combine
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 74
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
Pemilhan Ukuran Conductor :
•
Antisipasi pertumbuhan beban dan pengembangan pembangkit
•
Biaya pembangunan transmisi
•
Rugi-rugi transmisi
•
Drop Tegangan
•
Continues dan short-time current
Pemilihan Jumlah Conductor :
•
Single konduktor
•
Doulbe conduktor
•
Quadraple
Perencanaan Gardu Induk
•
Pemilihan lokasi GI, ditentukan oleh user (distribusi), dan bekerja sama dengan
P3B dan Proyek
•
Dekat Pusat Baban
•
Dekat jalur transmisi exsisting
Kapasitas Gardu Induk
•
3 x 60 MVA untuk GI 150 kV
•
3 x 30 MVA untuk GI 70 kV
•
2 x 100 MVA untuk IBT 150/70 kV
•
2 x 500 MVA untuk IBT 500/150 kV
Pembatasan Level hubung Singkat di Gardu Induk
•
50 kA untuk level tegangan 500 kV
•
63 kA untuk level tegangan 150 kV
•
31.5 kA untuk level tegangan 70 kV
Konfigurasi Busbar Gardu Induk
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 75
PT PLN (Persero)
Pusat Pendidikan dan Pelatihan
•
Double Busbar
•
Single Busbar
LUR/HAR/HAR TRANS GI/
Jenis Gardu Induk.
•
Outdoor : Konvensional.
•
Indoor : Gas Insulation Switchgear (GIS)
Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan
Hal - 76