Umum Studi Aliran Daya

46

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Umum

Studi aliran daya dilakukan untuk menghitung besar tegangan, aliran daya aktif dan reaktif, serta rugi-rugi daya pada sistem tenaga listrik. Hal ini dilakukan untuk melihat kondisi operasional sistem tenaga listrik. Pada Tulisan ini, studi aliran daya dilakukan pada jaringan distribusi 20 kV yaitu penyulang PM.6 GI Pematang Siantar yang terinterkoneksi dengan Distributed Generation DG yaitu PLTM Aek Silau 2 2 x 4,5 MW dan PLTmH Tonduhan 2 x 200 kW. Untuk gambar one-line diagram jaringan distribusi 20 kV penyulang P.M 6 yang terinterkoneksi dengan distributed generation dapat dilihat pada Lampiran A. Pada BAB ini akan dilakukan studi aliran daya pada jaringan distribusi 20 kV penyulang PM.6, baik pada saat kondisi terinterkoneksi dengan distributed generation maupun pada saat kondisi tidak terinterkoneksi dengan distributed generation. Peninjauan besar tegangan, daya aktif, dan daya reaktif hanya dilakukan pada bus-bus tertentu pada penyulang PM.6, untuk hal ini dilakukan peninjauan pada bus-bus sebagai berilkut: • Bus 2 yaitu bus 20 kV pada GI Pematang Siantar. • Bus 646 yaitu titik interkoneksi PLTmH Tonduhan pada penyulang PM.6. • Bus 663 yaitu titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 pada penyulang PM.6. Universitas Sumatera Utara 47 • Bus 391 yaitu titik terjauh dari GI sekitar 60 km, yang menuju penyulang PM.1. • Bus 869 yaitu titik terjauh dari GI Pematang Siantar sekitar 80 km, yang menuju penyulang KN.2.

4.2 Studi Aliran Daya

pada Jaringan Distribusi 20 kV Tanpa Terinterkoneksi dengan Distributed Generation Studi aliran daya pada jaringan distribusi 20 kV tanpa terinterkoneksi dengan distributed generation dilakukan dengan dua pembangkit PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan dalam keadaan tidak beroperasi. Data penyulang PM.6 tanpa terinterkoneksi dengan distributed generation dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4. 1 Data Penyulang PM.6 tanpa Terinterkoneksi DG Data Penyulang PM.6 Jumlah Power grid 1 Transformator distribusi 342 Transfomator pelanggan pabrik 4 Total beban 7.548 kW 3.941 kvar Pada saat dilakukan studi aliran daya pada penyulang PM.6, posisi on load tap changer transformator daya 2 60 MVA GI Pematang Siantar adalah pada tap 1 165,75 kV, hal ini dilakukan agar tegangan pada ujung saluran jaringan distribusi 20 kV berada dalam standar tegangan PT. PLN +5 sampai -10 dari tegangan nominal. Universitas Sumatera Utara 48 a. Besar Tegangan dan Aliran Daya Hasil simulasi studi aliran daya untuk bus-bus tertentu pada penyulang PM.6 tanpa terinterkoneksi dengan distributed generation dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4. 2 Besar Tegangan dan Aliran Daya pada Studi Aliran Daya Tanpa Terinterkoneksi dengan DG ID Bus Persen Tegangan Drop Tegangan Besar Aliran Daya kW kvar Bus 2 112,7 -12,7 7.548 3.941 Bus 646 92,97 7,03 - - Bus 663 92,89 7,11 - - Bus 391 91,8 8,2 11 4,93 Bus 869 90,08 9,92 10 5 Dari Tabel 4.2, besar tegangan pada bus 2 sebesar 112,7 hal ini dikarenakan posisi on load tap changer pada tap 1 165,75 kV yang digunakan untuk menaikkan tegangan pada ujung penyulang PM.6 yaitu bus 391 dan bus 869 agar berada dalam standar tegangan PT. PLN. Dikarenakan PLTM Aek Silau 2 bus 663 dan PLTmH Tonduhan bus 646 tidak beroperasi, seluruh beban PM.6 hanya dilayani oleh GI Pematang Siantar. Aliran daya bergerak satu arah dari GI Pematang Siantar menuju pusat- pusat beban pada penyulang PM.6, besar aliran daya dari GI Pematang Siantar untuk melayani seluruh beban pada penyulang PM.6 yaitu sebesar 7.548 kW dan 3.941 kvar, hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.1. Universitas Sumatera Utara 49 a Pada GI Pematang Siantar bus 2 b Pada Titik Interkoneksi DG bus 646 dan 663 Universitas Sumatera Utara 50 c Pada Titik Terjauh dari GI bus 391 d Pada Titik Terjauh dari GI bus 869 Gambar 4. 1 Besar Tegangan dan Aliran Daya Tanpa Terinterkoneksi DG Universitas Sumatera Utara 51 Dari Gambar 4.1, terlihat bahwa besar tegangan pada beberapa beban berada dibawah standar tegangan P.T PLN, hal ini mengindikasikan kualitas penyaluran daya pada beban tidak baik. Sebagai contoh dapat dilihat pada beberapa beban yaitu beban pada transformator distribusi HT04 10 kVA besar tegangannya 91,72 dan besar aliran daya yang mengalir sebesar 7 kW, 4 kvar, dan pada beban PM27 14,5 kVA besar tegangannya sebesar 89,22 dan besar aliran daya yang mengalir sebesar 10 kW, 6 kvar. Gambar lengkap hasil studi aliran daya pada penyulang PM.6 tanpa terinterkoneksi DG dapat dilihat pada Lampiran A.3. Gambar 4. 2 Kurva Persen Tegangan vs Jarak Penyulang PM.6 Tanpa Terinterkoneksi DG Gambar 4.2 memperlihatkan besar tegangan pada penyulang PM.6 tanpa terinterkoneksi dengan distributed generation. Terdapat besar tegangan yang 85 90 95 100 105 110 115 20 40 60 80 100 T eg a n g a n Jarak Penyulang kM Tegangan vs Jarak Penyulang Besar Tegangan Cabang KN.2 Kisaran Besar Tegangan Cabang PM.1 Perdagangan Standar Tegangan +5 Standar Tegangan -10 Titik Percabangan Universitas Sumatera Utara 52 melebihi batas standar tegangan +5 sampai -10, hal ini dikarenakan posisi tap on load tap changer pada posisi tap 1 165,75 kV yang digunakan untuk menaikkan tegangan pada ujung saluran yaitu pada bus 869. b. Rugi-rugi Daya Penyulang Hasil simulasi aliran daya untuk besar total rugi-rugi daya tanpa terinterkoneksi dengan distributed generation di sepanjang penyulang PM.6 yaitu sebesar 1.008,6 kW dan 2.395,9 kvar. 4.3 Studi Aliran Daya pada Jaringan Distribusi 20 kV yang Terinterkoneksi dengan Distributed Generation Studi aliran daya pada jaringan distribusi 20 kV yang terinterkoneksi dengan distributed generation dilakukan dengan dua pembangkit PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan dalam keadaan beroperasi. Data penyulang PM.6 yang terinterkoneksi dengan distributed generation dapat dilihat pada Tabel 4.4. Tabel 4. 3 Data Penyulang PM.6 yang Terinterkoneksi DG Data Penyulang PM.6 Jumlah Power grid 1 Generator 4 Transformator distribusi 342 Transfomator pelanggan pabrik 4 Total beban 7.548 kW 3.941 kvar Studi aliran daya pada jaringan distribusi 20 kV yang terinterkoneksi dengan distributed generation dilakukan dalam beberapa kondisi dari PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan. Universitas Sumatera Utara 53 4.3.1 Studi Aliran Daya dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan Beroperasi Pada saat dilakukan studi aliran daya pada penyulang PM.6 yang terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan, posisi on load tap changer transformator daya 2 60 MVA GI Pematang Siantar adalah pada tap 5 156,75 kV, hal ini dilakukan agar tegangan pada jaringan distribusi 20 kV berada dalam standar tegangan PT. PLN +5 sampai -10 dari tegangan nominal. a. Besar Tegangan dan Aliran Daya Hasil simulasi studi aliran daya untuk bus-bus tertentu pada penyulang PM.6 yang terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan dapat dilihat pada Tabel 4.5. Tabel 4. 4 Besar Tegangan dan Aliran Daya pada Studi Aliran Daya yang Terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan ID Bus Persen Tegangan Drop Tegangan Besar Aliran Daya kW kvar Bus 2 104,99 -4,99 -432 4.733 Bus 646 100,81 -0,81 357 0,8 Bus 663 104,08 -4,08 8.170 -298 Bus 391 93,37 6,73 12 4 Bus 869 96,10 3,90 11 6 Dari Tabel 4.4, tegangan pada titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 bus 663 dan PLTmH Tonduhan bus 646 sebesar 104,08 dan 100,81, akibatnya tegangan pada ujung saluran yaitu bus 391 dan bus 869 juga mengalami kenaikan yaitu sebesar 93,37 dan 96,1, hal ini dikarenanakan injeksi daya dari kedua pembangkit. Dikarenakan keseluruhan beban yang ada di penyulang PM.6 dapat Universitas Sumatera Utara 54 dilayani oleh PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan sehingga adanya sisa aliran daya aktif ke GI Pematang Siantar yaitu bus 2 sebesar 432 kW. Akibat PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan beroperasi pada faktor daya 1, maka kebutuhan daya reaktif jaringan dilayani oleh GI Pematang Siantar sebesar 4.733 kvar. PLTM Aek Silau 2 menyerap daya reaktif dari jaringan sebesar 298 kvar yang mana untuk melayani daya reaktif transformator daya 2 x 6000 kVA, sedangkan PLTmH tonduhan memberikan daya reaktif ke jaringan sebesar 0,8 kvar. Dengan beroperasinya PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan maka aliran daya tidak bergerak satu arah lagi, hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.3. a Pada GI Pematang Siantar bus 2 Universitas Sumatera Utara 55 b Pada Titik Interkoneksi DG bus 646 dan 663 c Pada Titik Terjauh dari GI bus 391 Universitas Sumatera Utara 56 d Pada Titik Terjauh dari GI bus 869 Gambar 4. 3 Besar Tegangan dan Aliran Daya yang Terinterkoneksi PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan Dari Gambar 4.3, besar tegangan pada setiap beban juga mengalami kenaikan dibanding tanpa terinterkoneksi dengan distributed generation, hal ini mengindikasikan adanya perbaikan kualitas penyaluran daya dengan beroperasinya PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan. Sebagai contoh dapat dilihat pada beberapa beban yaitu beban pada transformator distribusi HT04 10 kVA besar tegangannya 99,75 dan besar aliran daya yang mengalir sebesar 8 kW, 5 kvar, dan pada beban PM27 14,5 kVA besar tegangannya sebesar 95,19 dan besar aliran daya yang mengalir sebesar 11 kW, 7 kvar. Gambar lengkap hasil Universitas Sumatera Utara 57 studi aliran daya pada penyulang PM.6 yang terinterkoneksi PLTM Aek Silau 2 dapat dilihat pada Lampiran A.3. Gambar 4. 4 Kurva Persen Tegangan vs Jarak Penyulang PM.6 yang Terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan Gambar 4.4 memperlihatkan besar tegangan pada penyulang PM.6 yang terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan. Besar tegangan pada setiap bus penyulang PM.6 berada dalam standar tegangan PT. PLN dengan beroperasinya kedua pembangkit dengan posisi on load tap changer pada tap 6 156,75 kV. b. Rugi-rugi Daya Penyulang Hasil simulasi aliran daya untuk besar total rugi-rugi daya penyulang PM.6 dengan terinterkoneksi PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan yaitu sebesar sebesar 1.271 kW dan 2.710,4 kvar. Total rugi-rugi daya mengalami kenaikan 85 90 95 100 105 110 20 40 60 80 100 T eg a n g a n Jarak Penyulang kM Tegangan vs Jarak Penyulang Besar Tegangan Cabang KN.2 Kisaran Besar Tegangan Cabang PM.1 Perdagangan Standar tegangan +5 Standar Tegangan -10 Titik Percabangan Universitas Sumatera Utara 58 dibandingkan tanpa terinterkoneksi distributed generation, hal ini dikarenakan titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 pada jaringan yang tidak optimal. 4.3.2 Studi Aliran Daya dengan PLTM Aek Silau 2 Beroperasi dan PLTmH Tonduhan Tidak Beroperasi Pada saat dilakukan studi aliran daya pada penyulang PM.6 yang terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2, posisi on load tap changer transformator daya 2 60 MVA GI Pematang Siantar adalah pada tap 5 156,75 kV, hal ini dilakukan agar tegangan pada jaringan distribusi 20 kV berada dalam standar tegangan PT. PLN +5 sampai -10 dari tegangan nominal. a. Besar Tegangan dan Aliran Daya Hasil simulasi studi aliran daya untuk bus-bus tertentu pada penyulang PM.6 yang hanya terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dapat dilihat pada Tabel 4.5. Tabel 4. 5 Besar Tegangan dan Aliran Daya pada Studi Aliran Daya yang hanya Terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 ID Bus Persen Tegangan Drop Tegangan Besar Aliran Daya kW kvar Bus 2 105 -5 -171 4.638 Bus 646 100,27 -0,27 - - Bus 663 103,57 -3,57 8.170 -302 Bus 391 93,13 6,87 11 4 Bus 869 95,67 4,37 11 6 Dari Tabel 4.5, tegangan pada titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 bus 663 sebesar 103,57, akibatnya tegangan pada ujung saluran yaitu bus 391 dan bus 869 juga mengalami kenaikan yaitu sebesar 93,13 dan 95,67, hal ini dikarenanakan injeksi daya dari PLTM Aek Silau 2. Dikarenakan keseluruhan Universitas Sumatera Utara 59 beban yang ada di penyulang PM.6 dapat dilayani oleh PLTM Aek Silau 2 sehingga adanya sisa aliran daya aktif ke GI Pematang Siantar yaitu bus 2 sebesar 171 kW. Akibat PLTM Aek Silau 2 beroperasi pada faktor daya 1, maka kebutuhan daya reaktif jaringan dilayani oleh GI Pematang Siantar sebesar 4.638 kvar. PLTM Aek Silau 2 menyerap daya reaktif dari jaringan sebesar 302 kvar yang mana untuk melayani daya reaktif transformator daya 2 x 6000 kVA. Dengan beroperasinya PLTM Aek Silau 2 maka aliran daya tidak bergerak satu arah lagi, hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.5. a Pada GI Pematang Siantar bus 2 Universitas Sumatera Utara 60 b Pada Titik Interkoneksi DG bus 646 dan 663 c Pada Titik Terjauh dari GI bus 391 Universitas Sumatera Utara 61 d Pada Titik Terjauh dari GI bus 869 Gambar 4. 5 Besar Tegangan dan Aliran Daya yang Hanya Terinterkoneksi PLTM Aek Silau 2 Dari Gambar 4.5, besar tegangan pada setiap beban juga mengalami kenaikan, hal ini mengindikasikan adanya perbaikan kualitas penyaluran daya dengan beroperasinya PLTM Aek Silau 2. Sebagai contoh dapat dilihat pada beberapa beban yaitu beban pada transformator distribusi HT04 10 kVA besar tegangannya 99,24 dan besar aliran daya yang mengalir sebesar 8 kW, 5 kvar, dan pada beban PM27 14,5 kVA besar tegangannya sebesar 94,76 dan besar aliran daya yang mengalir sebesar 11 kW, 7 kvar. Gambar lengkap hasil studi aliran daya pada penyulang PM.6 yang terinterkoneksi PLTM Aek Silau 2 dapat dilihat pada Lampiran A.3. Universitas Sumatera Utara 62 Gambar 4. 6 Kurva Persen Tegangan vs Jarak Penyulang PM.6 yang hanya Terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 Gambar 4.6 memperlihatkan besar tegangan pada penyulang PM.6 yang terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2. Besar tegangan pada setiap bus penyulang PM.6 berada dalam standar tegangan PT. PLN dengan beroperasinya PLTM Aek Silau 2 dengan posisi on load tap changer pada tap 6 156,75 kV. b. Rugi-rugi Daya Saluran Hasil simulasi aliran daya untuk besar total rugi-rugi daya penyulang PM.6 dengan hanya terinterkoneksi PLTM Aek Silau 2 yaitu sebesar sebesar 1.211,2 kW dan 2.634 kvar. Total rugi-rugi daya juga mengalami kenaikan dibandingkan tanpa terinterkoneksi distributed generation, hal ini dikarenakan titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 pada jaringan yang tidak optimal. 85 90 95 100 105 110 20 40 60 80 100 T eg a n g a n Jarak Penyulang kM Tegangan vs Jarak Penyulang Besar Tegangan Cabang KN.2 Kisaran Besar Tegangan Cabang PM.1 Perdagangan Standar Tegangan +5 Standar tegangan -10 Titik Percabangan Universitas Sumatera Utara 63 4.3.3 Studi Aliran Daya dengan PLTM Aek Silau 2 Tidak Beroperasi dan PLTmH Tonduhan Beroperasi Pada saat dilakukan studi aliran daya pada penyulang PM.6 yang hanya terinterkoneksi dengan PLTmH Tonduhan, posisi on load tap changer transformator daya 2 60 MVA GI Pematang Siantar adalah pada tap 1 165,75 kV, hal ini dilakukan agar tegangan pada jaringan distribusi 20 kV berada dalam standar tegangan PT. PLN +5 sampai -10 dari tegangan nominal. a. Besar Tegangan dan Aliran Daya Hasil simulasi studi aliran daya untuk bus-bus tertentu pada penyulang PM.6 yang hanya terinterkoneksi dengan PLTmH Tonduhan dapat dilihat pada Tabel 4.6. Tabel 4. 6 Besar Tegangan dan Aliran Daya pada Studi Aliran Daya yang hanya Terinterkoneksi dengan PLTmH Tonduhan ID Bus Persen Tegangan Drop Tegangan Besar Aliran Daya kW kvar Bus 2 112,72 -12,72 7.205 3.869 Bus 646 93,96 6,06 357 -0,56 Bus 663 93,87 6,13 - - Bus 391 92,40 7,60 11 4 Bus 869 90,94 9,06 10 5 Dari Tabel 4.6, besar tegangan pada bus 2 sebesar 112,7 hal ini disebabkan posisi on load tap changer pada tap 1 165,75 kV yang digunakan untuk menaikkan tegangan pada ujung penyulang PM.6 yaitu bus 391 dan bus 869 agar berada dalam standar tegangan PT. PLN, karena injeksi daya dari PLTmH Tonduhan hanya 357 kW. Daya yang dihasilkan oleh PLTmH tonduhan hanya cukup untuk melayani beban yang ada di sekitar lokasi pembangkit. Dengan Universitas Sumatera Utara 64 beroperasinya PLTmH tonduhan tersebut juga menyebabkan aliran daya yang tidak satu arah lagi pada jaringan distribusi 20 kV, hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.7. a Pada GI Pematang Siantar bus 2 b Pada Titik Interkoneksi DG bus 646 dan 663 Universitas Sumatera Utara 65 c Pada Titik Terjauh dari GI bus 391 d Pada Titik Interkoneksi dari GI bus 869 Gambar 4. 7 Besar Tegangan dan Aliran Daya yang hanya Terinterkoneksi PLTmH Tonduhan Universitas Sumatera Utara 66 Dari Gambar 4.7, besar tegangan pada setiap beban hampir sama besarnya dengan kondisi simulasi tanpa terinterkoneksi dengan distributed generation, hanya terjadi sedikit peningkatan tegangan pada beban. Sebagai contoh dapat dilihat pada beberapa beban yaitu beban pada transformator distribusi HT05 10 kVA besar tegangannya 92,69 dan besar aliran daya yang mengalir sebesar 7 kW, 5 kvar, dan pada beban PM27 14,5 kVA besar tegangannya sebesar 90,08 dan besar aliran daya yang mengalir sebesar 10 kW, 6 kvar. Gambar lengkap hasil studi aliran daya pada penyulang PM.6 tanpa terinterkoneksi DG dapat dilihat pada Lampiran A.3. Gambar 4. 8 Kurva Persen Tegangan vs Jarak Penyulang PM.6 yang hanya Terinterkoneksi dengan PLTmH Tonduhan Gambar 4.8 memperlihatkan besar tegangan pada penyulang PM.6 yang hanya terinterkoneksi dengan PLTmH Tonduhan. Terdapat besar tegangan yang melebihi batas standar tegangan +5 sampai -10, hal ini dikarenakan posisi tap 85 90 95 100 105 110 115 20 40 60 80 100 T eg a n g a n Jarak Penyulang kM Tegangan vs Jarak Penyulang Besar Tegangan Cabang KN.1 Kisaran Besar Tegangan Cabang PM.1 Perdagangan Standar Tegangan +5 Standar Tegangan -10 Titik Percabangan Universitas Sumatera Utara 67 on load tap changer pada posisi tap 1 165,75 kV yang digunakan untuk menaikkan tegangan pada ujung saluran yaitu pada bus 869. b. Rugi-rugi Daya Saluran Hasil simulasi aliran daya untuk besar total rugi-rugi daya penyulang PM.6 dengan hanya terinterkoneksi PLTmH Tonduhan yaitu sebesar 935,6 kW dan 2.262,6 kvar. Total rugi-rugi daya dengan kondisi simulasi ini adalah yang paling kecil dibandingkan kondisi simulasi yang lainnya, dikarenakan titik interkoneksi PLTmH Tonduhan sudah optimal pada penyulang PM.6.

4.4 Rangkuman Hasil Penelitian