TUGAS AKHIR ANALISIS PENGARUH GANGGUAN B
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
ANALISIS PENGARUH GANGGUAN BEBAN LEBIH PADA INTER BUS TRANSFORMER (IBT)
TERHADAP KINERJA OVER LOAD SHEDDING (OLS) DI SUBSISTEM KRIAN-GRESIK
Ilda Nurida
Teknik Elektro, Teknik, Universitas Negeri Surabaya
e-mail : ildanuridaa@gmail.com
Tri Wrahatnolo
Teknik Elektro, Teknik, Universitas Negeri Surabaya
e-mail : triwrahatnolo@unesa.ac.id
Abstrak
Inter Bus Transformer (IBT) sebagai unsur utama dalam sistem penyaluran dan distribusi tenaga listrik.
Penyaluran daya dapat terhambat akibat adanya gangguan yang mengakibatkan kerusakan dan
berkurangnya lifetime pada peralatan. Gangguan yang sering terjadi pada IBT yaitu gangguan beban lebih,
kondisi ini dapat diatasi dengan penerapan strategi pelepasan beban secara otomatis (Over Load Shedding).
Penerapan strategi OLS bertujuan untuk menghindari pemadaman yang meluas pada subsistem.
Penelitian ini menggunakan studi kasus subsistem Krian-Gresik yang merupakan salah satu sistem
kelistrikan Area Jawa Timur. Tujuan penelitian yaitu menganalisis pengaruh beban lebih pada IBT 1,2
Krian terhadap kinerja OLS untuk melakukan proses pelepasan beban.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa analisis gangguan beban lebih pada IBT 1,2 Krian berdasarkan
contingency screening dengan menguji lima kontingensi diantaranya terdapat IBT yang mengalami
pembebanan >80%, sehingga memberikan pengaruh terhadap kinerja OLS serta tegangan bus mengalami
undervoltage pada sistem 150 kV yaitu 142,5 kV (-5% dari tegangan nominal) dan sistem 70 kV yaitu 63
kV (-10% dari tegangan nominal). Diketahui tingkat gangguan beban lebih tertinggi pada kontingensi ke20 dengan gangguan PLTU Gresik, PLTGU Block 3 dan IBT 2 Krian yang mengakibatkan IBT 1 Krian
mengalami pembebanan lebih sebesar 524,7 MW (124%) dengan nilai arus sebesar 2.793 A. Kondisi ini
dinyatakan ekstrim, sehingga menyebabkan OLS tahap kedua bekerja melepaskan beban sebesar 249,7
MW.
Kata Kunci: Beban Lebih, Inter Bus Transformer, Over Load Shedding.
Abstract
Inter Bus Transformer (IBT) as a key element in the distribution system and electrical power distribution.
The distribution of power may be hampered due to a disturbance resulting in damage and reduced lifetime
on the equipment. Disturbance that often occurs on the IBT is over load disturbance, this condition can be
overcome with the implementation strategy of automatically load shedding (Over Load Shedding).
Application of OLS strategy aims to avoid widespread outages in the subsystem.
This study uses a case study of Krian-Gresik subsystem which is one of the electrical system of the Area
Jawa Timur. The research objective is to analyze the effect of load on the 1st and 2nd IBT Krian on the
performance of OLS to perform load shedding process.
The results showed that over load interference analysis on the 1st and 2nd IBT Krian based on contingency
screening by testing five contingency, one of it have IBT experiencing loading >80%, so as to give effect
to the performance of OLS and bus voltage experiencing undervoltage at 150 kV system is 142.5 kV (-5%
of nominal voltage) and a system of 70 kV is 63 kV (-10% of nominal voltage). Discovered the highest
load disruption level on 20th contingency with disturbance of PLTU Gresik, PLTU Block 3 and 2nd IBT
Krian resulting 1st IBT Krian experiencing excess loading as 524,7 MW (124%) with a rated current as
2.793 A. This condition is declared extreme, causing the second stage OLS working off a load as 249,7
MW.
Keywords: Overload, Inter Bus Transformator, Over Load Shedding.
menyalurkan tenaga atau daya dari sisi pembangkit ke
pusat beban. Penyaluran energi listrik ke konsumen dapat
terhambat akibat adanya gangguan yang mengakibatkan
kerusakan dan berkurangnya lifetime pada peralatan
sehingga peralatan tidak memenuhi kriteria single
contingensi (N-1).
PENDAHULUAN
Inter Bus Transformer (IBT) merupakan peralatan
gardu induk yang vital sebagai unsur utama dalam sistem
penyaluran dan distribusi tenaga listrik. Dalam operasi
penyaluran tenaga listrik, IBT berfungsi untuk
23
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
Volume 05 Nomor 03 Tahun 2016, 0 - 28
Gangguan yang sering terjadi pada pengoperasian sistem
tenaga listrik dalam menyalurkan daya yaitu gangguan
arus lebih yang disebabkan oleh kelebihan beban
(overload) pada IBT maupun saluran. Untuk menghindari
terjadi gangguan overload, maka perlu dilakukan proses
pelepasan beban secara otomatis yaitu Over Load
Shedding (OLS). Penerapan strategi dimaksudkan untuk
mendeteksi adanya arus lebih mengalir pada IBT maupun
saluran transmisi bertujuan untuk melindungi sistem dari
gangguan arus lebih.
Pertumbuhan beban rata-rata sistem Jawa Bali pada
tahun 2011 hingga 2014 mencapai 7,4% dan pertumbuhan
instalasi mencapai 5,4%. Tingginya pertumbuhan beban
yang tidak diimbangi dengan pertumbuhan instalasi
menyebabkan pembebanan instalasi tersebut semakin
meningkat, sehingga terdapat peralatan instalasi berupa
IBT maupun penyaluran dengan kondisi yang sudah tidak
memenuhi kriteria N-1 serta pembebanannya mencapai
lebih 60% (Fariz H,2016).
Berdasarkan masalah yang telah diuraikan, peneliti
bertujuan mengkaji tentang analisis pengaruh gangguan
beban lebih pada IBT terhadap kinerja OLS di subsistem
Krian - Gresik menggunakan software ETAP 12.6.
KAJIAN PUSTAKA
Transformator
Transformator atau trafo merupakan suatu peralatan
tenaga listrik yang berfungsi menyalurkan tenaga atau
daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah
maupun sebaliknya. Dalam bentuknya yang paling
sederhana, transformator terdiri atas dua kumparan dan
satu induktansi mutual. Dua kumparan tersebut terdiri dari
kumparan primer dan kumparan sekunder yang dibelit
oleh inti besi.
(1)
Daya transformator dapat dirumuskan dengan persamaan
berikut :
S=
xVxI
(2)
Sehingga untuk menghitung arus beban penuh (full load)
dapat menggunakan persamaan berikut :
(3)
Rating dan Klasifikasi Transformator Daya
Rating transformator daya dibuat berdasar pada
kemampuan transformator menyalurkan daya pada tingkat
tegangan tertentu, dan frekuensi di bawah kondisi operasi
biasanya tanpa melebihi temperatur internal yang telah
dibatasi. Umur transformator daya secara normal
diharapkan berkisar 30 tahun ketika beroperasi dengan
rating yang telah ditentukan. Namun dalam beberapa
kondisi tertentu, kemungkinan terjadi overload dan
operasi melebihi rating yang ada sehingga menyebabkan
memperpendek umur transformator.
Gambar 2. Transformator Daya
Transformator terdapat tiga jenis, yaitu transformator
step up dengan tegangan 23,5 kV/500 kV kV dan 11,5
kV/150 kV, transformator sedang atau Inter Bus
Transformator dengan tegangan 500/150 kV dan 150/70
kV, transformator step down dengan tegangan 150/20 kV
dan 70/20kV.
Gambar 1. Konstruksi transformator
Prinsip kerja transformator menggunakan prinsip
elektromagnetik yaitu hukum ampere dan induksi faraday,
dimana perubahan arus atau medan listrik dapat
membangkitkan medan magnet dan perubahan medan
magnet atau fluks medan magnet dapat membangkitkan
tegangan induksi. Dalam menghitung arus nominal pada
transformator daya dapat ditentukan dengan persamaan,
sebagai berikut :
Gangguan Beban Lebih Pada Transformator
Gangguan beban lebih bukan merupakan gangguan
murni, tetapi bila dibiarkan terus-menerus berlangsung
dapat merusak peralatan. Gangguan beban lebih sering
terjadi terutama pada generator, transformator daya, dan
saluran transmisi. Pada transformator daya bagian
sekunder yang menyalurkan energi listrik pada konsumen
akan memutuskan aliran beban melalui relai beban lebih
jika konsumsi tenaga listrik oleh konsumen melebihi
kemampuan transformator tersebut. (Tobing, 2003) Halhal yang dapat dilakukan dalam mengatasi kondisi
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
gangguan beban lebih yaitu mengoptimalkan kapasitas
pembangkit, pelepasan beban (load shedding), dan
pemisahan sistem (islanding).
Pada skema pelepasan beban menjelaskan apabila
terjadi gangguan hingga menyebabkan trip maka OLS
akan bekerja dan memberikan sinyal melalui teleproteksi
(TP). Kemudian akan membuat OCR tahap pertama
bekerja dan memutus beban terpilih, namun bila kondisi
tersebut tidak mengurangi gangguan beban lebih maka
OCR tahap kedua akan bekerja.
Dampak Gangguan Beban Lebih
Gangguan beban lebih dapat mempengaruhi antara
daya yang dibangkitkan dan permintaan beban sehingga
dapat menyebabkan beberapa hal yang dapat
mengganggu kestabilan sistem, yaitu penurunan tegangan
sistem (undervoltage) merupakan fenomena jatuhnya
tegangan yang berkelanjutan akibat adanya gangguan
beban lebih (overload), sehingga mengakibatkan sistem
kelistrikan mengalami pemadaman total (blackout).
Berdasarkan aturan jaringan sistem Jawa Bali tahun
2007, tegangan operasi sistem harus dipertahankan dan
diusahakan agar nilai tegangan masih dalam batasan
operasi sistem.
Penerapan Pola Over Load Shedding (OLS)
Penerapan pola pelepasan beban lebih ini
dimaksudkan sebagai mengantisipasi untuk mengindari
pemadaman yang meluas akibat terjadinya pembebanan
lebih pada IBT atau saluran transmisi. Penerapan skema
pelepasan beban dengan menggunakan OLS pada IBT
merupakan pengaman agar tidak terjadi overload pada
IBT yang beroperasi yaitu dengan melepaskan sebagian
beban atau memadamkan sebagian beban konsumen
sehingga pasokan daya yang melalui IBT dapat
diturunkan hingga beban mencapai batas kemampuan
IBT.
Tabel 1. Batasan operasi tegangan sistem
(Sumber : Permen ESDM No. 03 tahun 2007)
Maksimal
Minimal
No
Tegangan
Nominal
kV
%
kV
%
1
500 kV
525
+ 5%
475
- 5%
2
150 kV
157.5
+ 5%
135
-10%
3
70 kV
73.5
+ 5%
63
-10%
4
20 kV
21
+ 5%
18
-10%
Diperlukannya batasan operasi tegangan sistem
berkaitan dengan pengaruh ketidakstabilan sistem dan
kualitas tegangan yang dapat mengakibatkan kerusakan
pada peralatan.
Over Load Shedding (OLS)
Over Load Shedding (OLS) merupakan defene
scheme atau pertahanan sistem yang direncanakan khusus
untuk mengatasi kondisi sistem kritis dalam
mempertahankan integritas sistem dengan menggunakan
relai pengaman arus lebih (OCR). Pada prinsipnya OLS
bekerja atas dasar arus diatur pada suatu harga arus
dibawah arus nominalnya (In) dan kemudian akan
memberikan perintah terhadap PMT untuk melaksanakan
pelepasan beban (Ivan S, 2013).
Gambar 4. Penerapan OLS pada IBT
(a) Kondisi normal (b) Kondisi setelah gangguan tanpa OLS (c)
Kondisi setelah gangguan dengan OLS
Penerapan OLS pada IBT (a) mengilustrasikan
penerapan OLS pada IBT yang bekerja secara paralel.
Kedua IBT tersebut melayani beban sebesar 500 MW dan
diasumsikan bahwa kapasitas maksimum IBT adalah 400
MW (b) terlihat bahwa IBT 1 mengalami trip maka akan
terjadi overload pada IBT 2, jika IBT 2 tidak dilengkapi
dengan OLS maka IBT maka dalam waktu beberapa saat
IBT 2 akan ikut trip (c) Namun jika IBT 2 dilengkapi
dengan OLS maka IBT masih dapat beroperasi normal
ketika bebannya telah dikurangi dengan melepaskan
beban sesuai dengan kemampuan maksimummnya.
Gambar 3. Skema pelepasan beban
25
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
Volume 05 Nomor 03 Tahun 2016, 0 - 28
METODE
Pendekatan Penelitian
Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif
dengan melakukan pengamatan pada objek dalam
mengumpulkan data parameter untuk menganalisis
bagaimana pengaruh gangguan beban lebih pada IBT
terhadap kinerja OLS dengan simulasi sistem
menggunakan software ETAP 12.6. Sistem yang
digunakan sebagai objek penelitian yaitu subsistem Krian
- Gresik yang memiliki IBT dengan pembebanan melebihi
batas rating nominalnya.
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di PT. PLN (Persero) APB
Jawa Timur yang berlokasi di Jl. Suningrat No. 45 Taman
Sidoarjo, Jawa Timur. Waktu penelitian pada tanggal 08
Februari hingga Juni 2016.
Teknik Analisis Data
Analisis data yang diperoleh dalam penelitian ini
bertujuan untuk menjawab permasalahan dalam rangka
merumuskan kesimpulan, seperti dijelaskan pada diagram
alir sebagai berikut:
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada Penelitian tugas akhir ini, gangguan beban lebih
yang akan disimulasikan terjadi pada IBT 1,2 Krian yang
diiringi dengan lepasnya pembangkit di tegangan sistem
150 kV. Untuk melakukan pengujian serta menganalisis
simulasi yang dilakukan berdasarkan hasil contingency
screening diantaranya terdapat 5 kombinasi kontingensi
yang terdiri dari kombinasi kontingensi ke-17 hingga ke21. Hasil pengujian gangguan beban lebih terhadap IBT
1,2 Krian disubsistem Krian-Gresik yang telah dilakukan
dengan menggunakan software ETAP 12.6 memperoleh
hasil berupa pengaruh gangguan beban lebih, tingkat
gangguan beban lebih, serta kinerja OLS pada IBT 1,2
Krian dalam melakukan tahapan pelepasan beban sesuai
skema OLS.
Tabel 2. Hasil pengujian gangguan beban lebih
terhadap IBT 1,2 Krian
Kontingensi
Ke -
Kondisi Subsistem
Normal
Kontingensi
IBT 2
ke-17
Gangguan
Krian
Normal
PLTU
Kontingensi
Gresik
ke-18
Gangguan
IBT 2
Krian
Normal
Kontingensi
ke-19
Gangguan
Mulai
Pengumpulan data dan
studi literatur
PLTGU
Block 3
IBT 1 Krian
MV
A
IBT 2 Krian
MV
A
A
MW
166,8
185,4
A
166,8
185,4
713,6
242,5
272,1
1,047
0
0
0
166,8
185,4
713,6
166,8
185,4
713,6
314,8
399,3
1,536
314,8
399,3
1,536
448,3
591
2,274
0
0
0
166,8
185,4
713,6
166,8
185,4
713,6
222,8
262,6
1010
222,8
262,6
1010
321
385,4
1,483
0
0
0
166,8
185,4
713,6
166,8
185,4
713,6
314,8
399,3
1,536
314,8
399,3
1,536
PLTGU
Block 3
370,3
486
1,870
370,3
486
1,870
524,7
725,9
2,793
0
0
0
166,8
185,4
713,4
166,8
185,4
713,6
PLTGU
Block 1
299,3
370,6
1,425
299,3
370,6
1,425
IBT 2
Krian
427,8
547,3
2,106
0
0
0
IBT 2
Krian
Normal
Kontingensi
ke-21
Gangguan
Ket
713,6
IBT 2
Krian
Normal
PLTU
Gresik
Kontingensi
ke-20
Gangguan
Pemodelan Single Line Diagram sistem
menggunakan software ETAP 12.6
MW
Normal
OLS
Tahap 1
Normal
OLS
Tahap 2
OLS
Tahap 1
Menginput data parameter
Dari hasil tersebut dapat diketahui kondisi IBT 1
Krian mengalami pembebanan lebih yang akan
memberikan pengaruh terhadap kinerja OLS pada IBT 1
Krian. Sehingga dari hasil tersebut dapat diketahui
kondisi IBT 1 seperti ditunjukkan pada grafik berikut.
Pemodelan basecase berdasarkan
data realisasi operasi
Analisis Kontingensi
Menentukan target pelepasan beban
PEMBEBANAN IBT 1 KRIAN
900
Melakukan
Over Load Shedding
Simulasi Aliran daya
800
700
600
500
IBT mengalami
overload ?
Ya
400
300
200
Tidak
100
0
Sistem Aman
Normal
Kontingensi ke- Kont ingensi ke- Kont ingensi ke- Kontingensi ke- Kontingensi ke17
18
19
20
21
MW
166.8
244.5
448.3
321
524.7
427.8
MVA
185.4
272.1
591
385.4
725.9
547.3
Arus
214.1
314.2
682.4
445.1
838.2
632
Selesai
Gambar 6. Grafik tingkat pembebanan pada IBT 1 Krian
Gambar 5. Diagram alir tahapan penelitian
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
Pengujian kontingensi menjelaskan tingkat beban
yang ditanggung oleh IBT 1 Krian serta arus yang
mengalir saat kondisi kontingensi. Sehingga didapatkan
presentase tingkat pembebanan pada IBT 1 Krian.
376.8
314.8
BEBAN IBT (MW)
375
PRESENTASE PEMBEBANAN IBT 1 KRIAN
150%
135%
BEBAN IBT 1 KRIAN ( %)
448.3
450
120%
300
225
166.8
150
75
0
105%
Normal
Gangguan
PLTU Gresik
Gangguan
IBT 2 krian
OLS Tahap 1
166.8
314.8
448.3
376.8
90%
IBT 2
75%
60%
45%
Gambar 8. Grafik pembebanan IBT 2 Krian pada
skenario kedua
30%
15%
0%
Beban IBT 2
Normal
Kontingensi
ke-17
Kont ingensi
ke-18
Kontingensi
ke-19
Kont ingensi
ke-20
Kont ingensi
ke-21
40%
57%
105%
75%
124%
100%
Skenario 3 (Kontingensi Ke-19)
Subsistem mengalami gangguan pada PLTGU Block
3 dan IBT 2 Krian, gangguan ini menyebabkan subsistem
kekurangan pasokan daya tanpa adanya peningkatan daya
mampu dari pembangkit. Dalam hal ini, IBT 1 akan
menanggung beban IBT 2 sebesar 321 MW (75%). Arus
yang mengalir pada IBT 1 Krian disisi primer sebesar
sebesar 445,01 A dan sekunder sebesar 1.483,44 A. Pada
kondisi ini arus yang mengalir disisi sekunder belum
menyentuh batasan relai OLS sehingga kondisi masih
normal.
Gambar 7. Grafik presentase tingkat pembebanan pada
IBT 1 Krian
Selain mempengaruhi kinerja OLS pada IBT 1,2
Krian, gangguan beban lebih memberikan pengaruh
terhadap perubahan tegangan bus pada subsistem.
Terdapat beberapa bus mengalami undervoltage, pada
sistem 150 kV mengalami kondisi marginal sebesar 142,5
kV (-5% nominal) dan bus 70 kV mengalami kondisi
kritikal sebesar 63 kV (-10% nominal).
Skenario 1 (Kontingensi Ke-17)
Subsistem mengalami gangguan pada IBT 2 Krian,
kondisi dimana salah satu pemasok utama pada subsistem
yaitu IBT 2 Krian terlepas dari sistem. Dalam hal ini, IBT
1 Krian akan menanggung beban IBT 2 Krian sebesar
242,5 MW (57%). Arus yang mengalir pada IBT 1 Krian
disisi primer sebesar sebesar 314,19 A dan sekunder
sebesar 1.047,31 A. Pada kondisi ini arus yang mengalir
disisi sekunder belum menyentuh batasan relai OLS
sehingga kondisi masih normal.
Skenario 4 (Kontingensi Ke-20)
Subsistem mengalami gangguan pada PLTU Gresik
dan PLTGU block 3, kondisi dimana dua pembangkit
pada subsistem mengalami gangguan yang disertai
dengan gangguan pada IBT 2 Krian. Gangguan ini
menyebabkan subsistem kekurangan pasokan daya tanpa
adanya peningkatan daya mampu dari pembangkit.
Dalam hal ini, IBT 1 Krian akan menanggung beban IBT
2 Krian sebesar 524,7 MW (124%). Arus yang mengalir
pada IBT 1 Krian disisi primer sebesar sebesar 838,2 A
dan sekunder sebesar 2.793 A. Pada kondisi ini arus yang
mengalir di sisi sekunder telah menyentuh batasan relai
OLS sehingga OLS bekerja melepas beban.
Pelepasan beban pada skenario keempat dilakukan
dalam dua tahap. Pada tahap pertama OLS memutuskan
PMT 150 kV penghantar Driyorejo, PMT 150 kV
penghantar Babadan, dan PMT 20 kV trafo 2,3 di GI
Tandes. Jumlah titik beban yang dilepas pada tahap
pertama sebanyak 7 titik, dengan total beban yang dilepas
sebesar 136,9 MW namun kondisi IBT 2 Krian masih
mengalami overload. Pada tahap kedua OLS
memutuskan PMT 150 kV trafo 2 di GI Surabaya Barat,
PMT 150 kV penghantar Cerme, dan PMT 150 kV
penghantar Kasih Jatim. Jumlah titik beban yang dilepas
pada tahap kedua sebanyak 5 titik, dengan total beban
yang dilepas sebesar 112,8 MW. Setelah dilakukan OLS
tahap kedua IBT 1 Krian telah melepaskan beban sebesar
249,7 MW.
Skenario 2 (Kontingensi Ke-18)
Subsistem mengalami gangguan pada PLTU Gresik
dan IBT 2 Krian, gangguan ini menyebabkan subsistem
kekurangan pasokan daya tanpa adanya peningkatan daya
mampu dari pembangkit. Dalam hal ini, IBT 1 Krian
akan menanggung beban IBT 2 Krian sebesar 448,3 MW
(105%). Arus yang mengalir pada IBT 1 Krian disisi
primer sebesar sebesar 682,42 A dan sekunder sebesar
2.274,76 A. Pada kondisi ini arus yang mengalir di sisi
sekunder telah menyentuh batasan relai OLS sehingga
OLS bekerja melepas beban.
Pelepasan beban pada skenario kedua dilakukan
dalam satu tahap, pada tahap pertama beban OLS
memutuskan PMT 150 kV penghantar Driyorejo dan
PMT 150 kV penghantar Babadan. Jumlah titik beban
yang dilepas pada tahap pertama sebanyak 7 titik, dengan
total daya yang dilepas sebesar 142,3 MW.
27
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
Volume 05 Nomor 03 Tahun 2016, 0 - 28
BEBAN IBT (MW)
600
524.7
525
444.3
450
399.1
370.3
375
314.8
300
225
166.8
150
75
0
IBT 1
Norm al
Gangguan
PLT U Gre si k
Gangguan
PLT GU
Bl ock 3
Gangguan
IBT 2 Kria n
OLS Tahap 1
OLS Tahap 2
166.8
314.8
3 70 .3
5 24 .7
4 44 .3
399.1
Gambar 8. Grafik pembebanan IBT 1 Krian pada
skenario keempat
Skenario 5 (Kontingensi Ke-21)
Subsistem mengalami gangguan pada PLTGU Block
1 dan IBT 2 Krian, gangguan ini menyebabkan subsistem
kekurangan pasokan daya tanpa adanya peningkatan daya
mampu pembangkit. Dalam hal ini, IBT 1 akan
menanggung beban IBT 2 sebesar 427,8 MW (101%).
Arus yang mengalir pada IBT 1 Krian disisi primer
sebesar sebesar 631,9 A dan sekunder sebesar 2.106 A.
Pada kondisi ini arus yang mengalir di sisi sekunder telah
menyentuh batasan relai OLS sehingga OLS bekerja
melepas beban.
Pelepasan beban pada skenario kelima dilakukan
dalam satu tahap, pada tahap pertama beban OLS
memutuskan PMT 150 kV penghantar Driyorejo dan
PMT 150 kV penghantar Babadan. Jumlah titik beban
yang dilepas pada tahap pertama yaitu 6 titik, dengan
total beban yang dilepas sebesar 123,6 MW.
427.8
450
365.6
MW
375
299.3
300
225
166.8
150
75
0
IBT 1
Normal
Gangguan
PLTGU Block 1
Gangguan IBT
2 Krian
OLS Tahap 1
166.8
299.3
427.8
365.6
Gambar 9. Grafik pembebanan IBT 1 Krian pada skenario
kelima
PENUTUP
Simpulan
Dari hasil penelitian analisis pengaruh gangguan pada
IBT terhadap kinerja OLS di subsistem Krian-Gresik
dapat disimpulkan sebagai berikut :
Gangguan beban lebih yang terjadi pada IBT 1,2
Krian dengan menguji kontingensi ke-17 hingga ke-21
mengakibatkan salah satu dari kedua IBT tersebut
mengalami pembebanan >80% sehingga memberikan
pengaruh terhadap kinerja OLS serta tegangan bus
mengalami penurunan tegangan, pada sistem 150 kV
mengalami kondisi marginal sebesar 142,5 (-5% dari
tegangan nominal) dan bus 70 kV mengalami kondisi
kritikal sebesar 63 kV (-10% dari tegangan nominal).
Dari hasil pengujian kontingensi ke-17 hingga ke-21
dapat diketahui bahwa tingkat gangguan beban lebih
tertinggi terjadi pada kontingensi ke-20 dengan gangguan
PLTU Gresik, PLTGU Block 3 serta lepasnya IBT 1 dari
sistem mengakibatkan IBT 2 Krian mengalami
pembebanan lebih sebesar 524,7 MW (124%) kondisi ini
dinyatakan ekstrim. Sedangkan untuk tingkat gangguan
beban lebih terendah terjadi pada kontingensi ke-17
dengan gangguan lepasnya IBT 1 Krian dari sistem
mengakibatkan IBT 2 Krian mengalami pembebanan
lebih sebesar 242,5 MW (57%) kondisi ini masih
dinyatakan normal.
Gangguan beban lebih pada IBT 1,2 Krian
memberikan pengaruh terhadap kinerja OLS yang terjadi
pada kontingensi ke-20, dimana nilai arus IBT 1 Krian
dengan sebesar 2.793 A telah menyentuh batas relai OLS
sehingga OLS tahap pertama dan kedua bekerja melepas
beban sebesar 125,6 MW. Berbeda dengan kontingensi
ke-21 nilai arus pada IBT 1 Krian sebesar 2.274 A telah
menyentuh batas relai OLS sehingga OLS tahap pertama
bekerja dengan membuang beban sebesar 71,5 MW.
Hasil tersebut menunjukkan kinerja OLS bekerja
berdasarkan IBT yang telah menyentuh nilai arus lebih
dari 2.000 A.
Saran
Saran yang dapat diberikan berdarsakan kesimpulan,
sebagai berikut :
Untuk para peneliti diharapkan melakukan studi
secara berkala dalam menganalis dan mengevaluasi
pengaruh gangguan beban lebih (overload) pada
subsistem
Krian-Gresik
dengan
memperhatikan
pertumbuhan instalasi listrik serta beban dengan tujuan
dapat mencegah atau mengurangi kemungkinan
terulangnya gangguan serupa.
Analisis pengaruh gangguan beban lebih pada
subsistem Krian-Gresik perlu dilakukan menganalisis
kinerja OLS pada saluran untuk mengetahui kondisi OLS
keseluruhan pada subsistem Krian-Gresik.
Membuat Rencana Operasi dalam merencanakan dan
melaksanakan pemeliharaan peralatan sesuai dengan
Standar Operasional Prosedur (SOP) sehingga dapat
mencegah terjadinya forced outage yang menyebabkan
instalasi listrik mengalami beban lebih.
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
DAFTAR PUSTAKA
Ahdiyat, Fariz. H. 2016. Studi Pelepasan Beban Akibat
Gangguan Beban Lebih Pada Jaringan PT. PLN
(Persero) APB Jakarta Dan Banten, Subsistem
Kembangan. Skripsi tidak diterbitkan. Jakarta :
Universitas Indonesia.
Tobing, B.L. 2003. Dasar Teknik Pengujian Tegangan
Tinggi. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.
Seyedi. H. 2009. Design Of New Load Shedding Special
Protection Schemes For A Double Area Power
System. American Journal Of Applied Sciences Vol.
6, No.2.
29
ANALISIS PENGARUH GANGGUAN BEBAN LEBIH PADA INTER BUS TRANSFORMER (IBT)
TERHADAP KINERJA OVER LOAD SHEDDING (OLS) DI SUBSISTEM KRIAN-GRESIK
Ilda Nurida
Teknik Elektro, Teknik, Universitas Negeri Surabaya
e-mail : ildanuridaa@gmail.com
Tri Wrahatnolo
Teknik Elektro, Teknik, Universitas Negeri Surabaya
e-mail : triwrahatnolo@unesa.ac.id
Abstrak
Inter Bus Transformer (IBT) sebagai unsur utama dalam sistem penyaluran dan distribusi tenaga listrik.
Penyaluran daya dapat terhambat akibat adanya gangguan yang mengakibatkan kerusakan dan
berkurangnya lifetime pada peralatan. Gangguan yang sering terjadi pada IBT yaitu gangguan beban lebih,
kondisi ini dapat diatasi dengan penerapan strategi pelepasan beban secara otomatis (Over Load Shedding).
Penerapan strategi OLS bertujuan untuk menghindari pemadaman yang meluas pada subsistem.
Penelitian ini menggunakan studi kasus subsistem Krian-Gresik yang merupakan salah satu sistem
kelistrikan Area Jawa Timur. Tujuan penelitian yaitu menganalisis pengaruh beban lebih pada IBT 1,2
Krian terhadap kinerja OLS untuk melakukan proses pelepasan beban.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa analisis gangguan beban lebih pada IBT 1,2 Krian berdasarkan
contingency screening dengan menguji lima kontingensi diantaranya terdapat IBT yang mengalami
pembebanan >80%, sehingga memberikan pengaruh terhadap kinerja OLS serta tegangan bus mengalami
undervoltage pada sistem 150 kV yaitu 142,5 kV (-5% dari tegangan nominal) dan sistem 70 kV yaitu 63
kV (-10% dari tegangan nominal). Diketahui tingkat gangguan beban lebih tertinggi pada kontingensi ke20 dengan gangguan PLTU Gresik, PLTGU Block 3 dan IBT 2 Krian yang mengakibatkan IBT 1 Krian
mengalami pembebanan lebih sebesar 524,7 MW (124%) dengan nilai arus sebesar 2.793 A. Kondisi ini
dinyatakan ekstrim, sehingga menyebabkan OLS tahap kedua bekerja melepaskan beban sebesar 249,7
MW.
Kata Kunci: Beban Lebih, Inter Bus Transformer, Over Load Shedding.
Abstract
Inter Bus Transformer (IBT) as a key element in the distribution system and electrical power distribution.
The distribution of power may be hampered due to a disturbance resulting in damage and reduced lifetime
on the equipment. Disturbance that often occurs on the IBT is over load disturbance, this condition can be
overcome with the implementation strategy of automatically load shedding (Over Load Shedding).
Application of OLS strategy aims to avoid widespread outages in the subsystem.
This study uses a case study of Krian-Gresik subsystem which is one of the electrical system of the Area
Jawa Timur. The research objective is to analyze the effect of load on the 1st and 2nd IBT Krian on the
performance of OLS to perform load shedding process.
The results showed that over load interference analysis on the 1st and 2nd IBT Krian based on contingency
screening by testing five contingency, one of it have IBT experiencing loading >80%, so as to give effect
to the performance of OLS and bus voltage experiencing undervoltage at 150 kV system is 142.5 kV (-5%
of nominal voltage) and a system of 70 kV is 63 kV (-10% of nominal voltage). Discovered the highest
load disruption level on 20th contingency with disturbance of PLTU Gresik, PLTU Block 3 and 2nd IBT
Krian resulting 1st IBT Krian experiencing excess loading as 524,7 MW (124%) with a rated current as
2.793 A. This condition is declared extreme, causing the second stage OLS working off a load as 249,7
MW.
Keywords: Overload, Inter Bus Transformator, Over Load Shedding.
menyalurkan tenaga atau daya dari sisi pembangkit ke
pusat beban. Penyaluran energi listrik ke konsumen dapat
terhambat akibat adanya gangguan yang mengakibatkan
kerusakan dan berkurangnya lifetime pada peralatan
sehingga peralatan tidak memenuhi kriteria single
contingensi (N-1).
PENDAHULUAN
Inter Bus Transformer (IBT) merupakan peralatan
gardu induk yang vital sebagai unsur utama dalam sistem
penyaluran dan distribusi tenaga listrik. Dalam operasi
penyaluran tenaga listrik, IBT berfungsi untuk
23
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
Volume 05 Nomor 03 Tahun 2016, 0 - 28
Gangguan yang sering terjadi pada pengoperasian sistem
tenaga listrik dalam menyalurkan daya yaitu gangguan
arus lebih yang disebabkan oleh kelebihan beban
(overload) pada IBT maupun saluran. Untuk menghindari
terjadi gangguan overload, maka perlu dilakukan proses
pelepasan beban secara otomatis yaitu Over Load
Shedding (OLS). Penerapan strategi dimaksudkan untuk
mendeteksi adanya arus lebih mengalir pada IBT maupun
saluran transmisi bertujuan untuk melindungi sistem dari
gangguan arus lebih.
Pertumbuhan beban rata-rata sistem Jawa Bali pada
tahun 2011 hingga 2014 mencapai 7,4% dan pertumbuhan
instalasi mencapai 5,4%. Tingginya pertumbuhan beban
yang tidak diimbangi dengan pertumbuhan instalasi
menyebabkan pembebanan instalasi tersebut semakin
meningkat, sehingga terdapat peralatan instalasi berupa
IBT maupun penyaluran dengan kondisi yang sudah tidak
memenuhi kriteria N-1 serta pembebanannya mencapai
lebih 60% (Fariz H,2016).
Berdasarkan masalah yang telah diuraikan, peneliti
bertujuan mengkaji tentang analisis pengaruh gangguan
beban lebih pada IBT terhadap kinerja OLS di subsistem
Krian - Gresik menggunakan software ETAP 12.6.
KAJIAN PUSTAKA
Transformator
Transformator atau trafo merupakan suatu peralatan
tenaga listrik yang berfungsi menyalurkan tenaga atau
daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah
maupun sebaliknya. Dalam bentuknya yang paling
sederhana, transformator terdiri atas dua kumparan dan
satu induktansi mutual. Dua kumparan tersebut terdiri dari
kumparan primer dan kumparan sekunder yang dibelit
oleh inti besi.
(1)
Daya transformator dapat dirumuskan dengan persamaan
berikut :
S=
xVxI
(2)
Sehingga untuk menghitung arus beban penuh (full load)
dapat menggunakan persamaan berikut :
(3)
Rating dan Klasifikasi Transformator Daya
Rating transformator daya dibuat berdasar pada
kemampuan transformator menyalurkan daya pada tingkat
tegangan tertentu, dan frekuensi di bawah kondisi operasi
biasanya tanpa melebihi temperatur internal yang telah
dibatasi. Umur transformator daya secara normal
diharapkan berkisar 30 tahun ketika beroperasi dengan
rating yang telah ditentukan. Namun dalam beberapa
kondisi tertentu, kemungkinan terjadi overload dan
operasi melebihi rating yang ada sehingga menyebabkan
memperpendek umur transformator.
Gambar 2. Transformator Daya
Transformator terdapat tiga jenis, yaitu transformator
step up dengan tegangan 23,5 kV/500 kV kV dan 11,5
kV/150 kV, transformator sedang atau Inter Bus
Transformator dengan tegangan 500/150 kV dan 150/70
kV, transformator step down dengan tegangan 150/20 kV
dan 70/20kV.
Gambar 1. Konstruksi transformator
Prinsip kerja transformator menggunakan prinsip
elektromagnetik yaitu hukum ampere dan induksi faraday,
dimana perubahan arus atau medan listrik dapat
membangkitkan medan magnet dan perubahan medan
magnet atau fluks medan magnet dapat membangkitkan
tegangan induksi. Dalam menghitung arus nominal pada
transformator daya dapat ditentukan dengan persamaan,
sebagai berikut :
Gangguan Beban Lebih Pada Transformator
Gangguan beban lebih bukan merupakan gangguan
murni, tetapi bila dibiarkan terus-menerus berlangsung
dapat merusak peralatan. Gangguan beban lebih sering
terjadi terutama pada generator, transformator daya, dan
saluran transmisi. Pada transformator daya bagian
sekunder yang menyalurkan energi listrik pada konsumen
akan memutuskan aliran beban melalui relai beban lebih
jika konsumsi tenaga listrik oleh konsumen melebihi
kemampuan transformator tersebut. (Tobing, 2003) Halhal yang dapat dilakukan dalam mengatasi kondisi
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
gangguan beban lebih yaitu mengoptimalkan kapasitas
pembangkit, pelepasan beban (load shedding), dan
pemisahan sistem (islanding).
Pada skema pelepasan beban menjelaskan apabila
terjadi gangguan hingga menyebabkan trip maka OLS
akan bekerja dan memberikan sinyal melalui teleproteksi
(TP). Kemudian akan membuat OCR tahap pertama
bekerja dan memutus beban terpilih, namun bila kondisi
tersebut tidak mengurangi gangguan beban lebih maka
OCR tahap kedua akan bekerja.
Dampak Gangguan Beban Lebih
Gangguan beban lebih dapat mempengaruhi antara
daya yang dibangkitkan dan permintaan beban sehingga
dapat menyebabkan beberapa hal yang dapat
mengganggu kestabilan sistem, yaitu penurunan tegangan
sistem (undervoltage) merupakan fenomena jatuhnya
tegangan yang berkelanjutan akibat adanya gangguan
beban lebih (overload), sehingga mengakibatkan sistem
kelistrikan mengalami pemadaman total (blackout).
Berdasarkan aturan jaringan sistem Jawa Bali tahun
2007, tegangan operasi sistem harus dipertahankan dan
diusahakan agar nilai tegangan masih dalam batasan
operasi sistem.
Penerapan Pola Over Load Shedding (OLS)
Penerapan pola pelepasan beban lebih ini
dimaksudkan sebagai mengantisipasi untuk mengindari
pemadaman yang meluas akibat terjadinya pembebanan
lebih pada IBT atau saluran transmisi. Penerapan skema
pelepasan beban dengan menggunakan OLS pada IBT
merupakan pengaman agar tidak terjadi overload pada
IBT yang beroperasi yaitu dengan melepaskan sebagian
beban atau memadamkan sebagian beban konsumen
sehingga pasokan daya yang melalui IBT dapat
diturunkan hingga beban mencapai batas kemampuan
IBT.
Tabel 1. Batasan operasi tegangan sistem
(Sumber : Permen ESDM No. 03 tahun 2007)
Maksimal
Minimal
No
Tegangan
Nominal
kV
%
kV
%
1
500 kV
525
+ 5%
475
- 5%
2
150 kV
157.5
+ 5%
135
-10%
3
70 kV
73.5
+ 5%
63
-10%
4
20 kV
21
+ 5%
18
-10%
Diperlukannya batasan operasi tegangan sistem
berkaitan dengan pengaruh ketidakstabilan sistem dan
kualitas tegangan yang dapat mengakibatkan kerusakan
pada peralatan.
Over Load Shedding (OLS)
Over Load Shedding (OLS) merupakan defene
scheme atau pertahanan sistem yang direncanakan khusus
untuk mengatasi kondisi sistem kritis dalam
mempertahankan integritas sistem dengan menggunakan
relai pengaman arus lebih (OCR). Pada prinsipnya OLS
bekerja atas dasar arus diatur pada suatu harga arus
dibawah arus nominalnya (In) dan kemudian akan
memberikan perintah terhadap PMT untuk melaksanakan
pelepasan beban (Ivan S, 2013).
Gambar 4. Penerapan OLS pada IBT
(a) Kondisi normal (b) Kondisi setelah gangguan tanpa OLS (c)
Kondisi setelah gangguan dengan OLS
Penerapan OLS pada IBT (a) mengilustrasikan
penerapan OLS pada IBT yang bekerja secara paralel.
Kedua IBT tersebut melayani beban sebesar 500 MW dan
diasumsikan bahwa kapasitas maksimum IBT adalah 400
MW (b) terlihat bahwa IBT 1 mengalami trip maka akan
terjadi overload pada IBT 2, jika IBT 2 tidak dilengkapi
dengan OLS maka IBT maka dalam waktu beberapa saat
IBT 2 akan ikut trip (c) Namun jika IBT 2 dilengkapi
dengan OLS maka IBT masih dapat beroperasi normal
ketika bebannya telah dikurangi dengan melepaskan
beban sesuai dengan kemampuan maksimummnya.
Gambar 3. Skema pelepasan beban
25
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
Volume 05 Nomor 03 Tahun 2016, 0 - 28
METODE
Pendekatan Penelitian
Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif
dengan melakukan pengamatan pada objek dalam
mengumpulkan data parameter untuk menganalisis
bagaimana pengaruh gangguan beban lebih pada IBT
terhadap kinerja OLS dengan simulasi sistem
menggunakan software ETAP 12.6. Sistem yang
digunakan sebagai objek penelitian yaitu subsistem Krian
- Gresik yang memiliki IBT dengan pembebanan melebihi
batas rating nominalnya.
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di PT. PLN (Persero) APB
Jawa Timur yang berlokasi di Jl. Suningrat No. 45 Taman
Sidoarjo, Jawa Timur. Waktu penelitian pada tanggal 08
Februari hingga Juni 2016.
Teknik Analisis Data
Analisis data yang diperoleh dalam penelitian ini
bertujuan untuk menjawab permasalahan dalam rangka
merumuskan kesimpulan, seperti dijelaskan pada diagram
alir sebagai berikut:
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada Penelitian tugas akhir ini, gangguan beban lebih
yang akan disimulasikan terjadi pada IBT 1,2 Krian yang
diiringi dengan lepasnya pembangkit di tegangan sistem
150 kV. Untuk melakukan pengujian serta menganalisis
simulasi yang dilakukan berdasarkan hasil contingency
screening diantaranya terdapat 5 kombinasi kontingensi
yang terdiri dari kombinasi kontingensi ke-17 hingga ke21. Hasil pengujian gangguan beban lebih terhadap IBT
1,2 Krian disubsistem Krian-Gresik yang telah dilakukan
dengan menggunakan software ETAP 12.6 memperoleh
hasil berupa pengaruh gangguan beban lebih, tingkat
gangguan beban lebih, serta kinerja OLS pada IBT 1,2
Krian dalam melakukan tahapan pelepasan beban sesuai
skema OLS.
Tabel 2. Hasil pengujian gangguan beban lebih
terhadap IBT 1,2 Krian
Kontingensi
Ke -
Kondisi Subsistem
Normal
Kontingensi
IBT 2
ke-17
Gangguan
Krian
Normal
PLTU
Kontingensi
Gresik
ke-18
Gangguan
IBT 2
Krian
Normal
Kontingensi
ke-19
Gangguan
Mulai
Pengumpulan data dan
studi literatur
PLTGU
Block 3
IBT 1 Krian
MV
A
IBT 2 Krian
MV
A
A
MW
166,8
185,4
A
166,8
185,4
713,6
242,5
272,1
1,047
0
0
0
166,8
185,4
713,6
166,8
185,4
713,6
314,8
399,3
1,536
314,8
399,3
1,536
448,3
591
2,274
0
0
0
166,8
185,4
713,6
166,8
185,4
713,6
222,8
262,6
1010
222,8
262,6
1010
321
385,4
1,483
0
0
0
166,8
185,4
713,6
166,8
185,4
713,6
314,8
399,3
1,536
314,8
399,3
1,536
PLTGU
Block 3
370,3
486
1,870
370,3
486
1,870
524,7
725,9
2,793
0
0
0
166,8
185,4
713,4
166,8
185,4
713,6
PLTGU
Block 1
299,3
370,6
1,425
299,3
370,6
1,425
IBT 2
Krian
427,8
547,3
2,106
0
0
0
IBT 2
Krian
Normal
Kontingensi
ke-21
Gangguan
Ket
713,6
IBT 2
Krian
Normal
PLTU
Gresik
Kontingensi
ke-20
Gangguan
Pemodelan Single Line Diagram sistem
menggunakan software ETAP 12.6
MW
Normal
OLS
Tahap 1
Normal
OLS
Tahap 2
OLS
Tahap 1
Menginput data parameter
Dari hasil tersebut dapat diketahui kondisi IBT 1
Krian mengalami pembebanan lebih yang akan
memberikan pengaruh terhadap kinerja OLS pada IBT 1
Krian. Sehingga dari hasil tersebut dapat diketahui
kondisi IBT 1 seperti ditunjukkan pada grafik berikut.
Pemodelan basecase berdasarkan
data realisasi operasi
Analisis Kontingensi
Menentukan target pelepasan beban
PEMBEBANAN IBT 1 KRIAN
900
Melakukan
Over Load Shedding
Simulasi Aliran daya
800
700
600
500
IBT mengalami
overload ?
Ya
400
300
200
Tidak
100
0
Sistem Aman
Normal
Kontingensi ke- Kont ingensi ke- Kont ingensi ke- Kontingensi ke- Kontingensi ke17
18
19
20
21
MW
166.8
244.5
448.3
321
524.7
427.8
MVA
185.4
272.1
591
385.4
725.9
547.3
Arus
214.1
314.2
682.4
445.1
838.2
632
Selesai
Gambar 6. Grafik tingkat pembebanan pada IBT 1 Krian
Gambar 5. Diagram alir tahapan penelitian
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
Pengujian kontingensi menjelaskan tingkat beban
yang ditanggung oleh IBT 1 Krian serta arus yang
mengalir saat kondisi kontingensi. Sehingga didapatkan
presentase tingkat pembebanan pada IBT 1 Krian.
376.8
314.8
BEBAN IBT (MW)
375
PRESENTASE PEMBEBANAN IBT 1 KRIAN
150%
135%
BEBAN IBT 1 KRIAN ( %)
448.3
450
120%
300
225
166.8
150
75
0
105%
Normal
Gangguan
PLTU Gresik
Gangguan
IBT 2 krian
OLS Tahap 1
166.8
314.8
448.3
376.8
90%
IBT 2
75%
60%
45%
Gambar 8. Grafik pembebanan IBT 2 Krian pada
skenario kedua
30%
15%
0%
Beban IBT 2
Normal
Kontingensi
ke-17
Kont ingensi
ke-18
Kontingensi
ke-19
Kont ingensi
ke-20
Kont ingensi
ke-21
40%
57%
105%
75%
124%
100%
Skenario 3 (Kontingensi Ke-19)
Subsistem mengalami gangguan pada PLTGU Block
3 dan IBT 2 Krian, gangguan ini menyebabkan subsistem
kekurangan pasokan daya tanpa adanya peningkatan daya
mampu dari pembangkit. Dalam hal ini, IBT 1 akan
menanggung beban IBT 2 sebesar 321 MW (75%). Arus
yang mengalir pada IBT 1 Krian disisi primer sebesar
sebesar 445,01 A dan sekunder sebesar 1.483,44 A. Pada
kondisi ini arus yang mengalir disisi sekunder belum
menyentuh batasan relai OLS sehingga kondisi masih
normal.
Gambar 7. Grafik presentase tingkat pembebanan pada
IBT 1 Krian
Selain mempengaruhi kinerja OLS pada IBT 1,2
Krian, gangguan beban lebih memberikan pengaruh
terhadap perubahan tegangan bus pada subsistem.
Terdapat beberapa bus mengalami undervoltage, pada
sistem 150 kV mengalami kondisi marginal sebesar 142,5
kV (-5% nominal) dan bus 70 kV mengalami kondisi
kritikal sebesar 63 kV (-10% nominal).
Skenario 1 (Kontingensi Ke-17)
Subsistem mengalami gangguan pada IBT 2 Krian,
kondisi dimana salah satu pemasok utama pada subsistem
yaitu IBT 2 Krian terlepas dari sistem. Dalam hal ini, IBT
1 Krian akan menanggung beban IBT 2 Krian sebesar
242,5 MW (57%). Arus yang mengalir pada IBT 1 Krian
disisi primer sebesar sebesar 314,19 A dan sekunder
sebesar 1.047,31 A. Pada kondisi ini arus yang mengalir
disisi sekunder belum menyentuh batasan relai OLS
sehingga kondisi masih normal.
Skenario 4 (Kontingensi Ke-20)
Subsistem mengalami gangguan pada PLTU Gresik
dan PLTGU block 3, kondisi dimana dua pembangkit
pada subsistem mengalami gangguan yang disertai
dengan gangguan pada IBT 2 Krian. Gangguan ini
menyebabkan subsistem kekurangan pasokan daya tanpa
adanya peningkatan daya mampu dari pembangkit.
Dalam hal ini, IBT 1 Krian akan menanggung beban IBT
2 Krian sebesar 524,7 MW (124%). Arus yang mengalir
pada IBT 1 Krian disisi primer sebesar sebesar 838,2 A
dan sekunder sebesar 2.793 A. Pada kondisi ini arus yang
mengalir di sisi sekunder telah menyentuh batasan relai
OLS sehingga OLS bekerja melepas beban.
Pelepasan beban pada skenario keempat dilakukan
dalam dua tahap. Pada tahap pertama OLS memutuskan
PMT 150 kV penghantar Driyorejo, PMT 150 kV
penghantar Babadan, dan PMT 20 kV trafo 2,3 di GI
Tandes. Jumlah titik beban yang dilepas pada tahap
pertama sebanyak 7 titik, dengan total beban yang dilepas
sebesar 136,9 MW namun kondisi IBT 2 Krian masih
mengalami overload. Pada tahap kedua OLS
memutuskan PMT 150 kV trafo 2 di GI Surabaya Barat,
PMT 150 kV penghantar Cerme, dan PMT 150 kV
penghantar Kasih Jatim. Jumlah titik beban yang dilepas
pada tahap kedua sebanyak 5 titik, dengan total beban
yang dilepas sebesar 112,8 MW. Setelah dilakukan OLS
tahap kedua IBT 1 Krian telah melepaskan beban sebesar
249,7 MW.
Skenario 2 (Kontingensi Ke-18)
Subsistem mengalami gangguan pada PLTU Gresik
dan IBT 2 Krian, gangguan ini menyebabkan subsistem
kekurangan pasokan daya tanpa adanya peningkatan daya
mampu dari pembangkit. Dalam hal ini, IBT 1 Krian
akan menanggung beban IBT 2 Krian sebesar 448,3 MW
(105%). Arus yang mengalir pada IBT 1 Krian disisi
primer sebesar sebesar 682,42 A dan sekunder sebesar
2.274,76 A. Pada kondisi ini arus yang mengalir di sisi
sekunder telah menyentuh batasan relai OLS sehingga
OLS bekerja melepas beban.
Pelepasan beban pada skenario kedua dilakukan
dalam satu tahap, pada tahap pertama beban OLS
memutuskan PMT 150 kV penghantar Driyorejo dan
PMT 150 kV penghantar Babadan. Jumlah titik beban
yang dilepas pada tahap pertama sebanyak 7 titik, dengan
total daya yang dilepas sebesar 142,3 MW.
27
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
Volume 05 Nomor 03 Tahun 2016, 0 - 28
BEBAN IBT (MW)
600
524.7
525
444.3
450
399.1
370.3
375
314.8
300
225
166.8
150
75
0
IBT 1
Norm al
Gangguan
PLT U Gre si k
Gangguan
PLT GU
Bl ock 3
Gangguan
IBT 2 Kria n
OLS Tahap 1
OLS Tahap 2
166.8
314.8
3 70 .3
5 24 .7
4 44 .3
399.1
Gambar 8. Grafik pembebanan IBT 1 Krian pada
skenario keempat
Skenario 5 (Kontingensi Ke-21)
Subsistem mengalami gangguan pada PLTGU Block
1 dan IBT 2 Krian, gangguan ini menyebabkan subsistem
kekurangan pasokan daya tanpa adanya peningkatan daya
mampu pembangkit. Dalam hal ini, IBT 1 akan
menanggung beban IBT 2 sebesar 427,8 MW (101%).
Arus yang mengalir pada IBT 1 Krian disisi primer
sebesar sebesar 631,9 A dan sekunder sebesar 2.106 A.
Pada kondisi ini arus yang mengalir di sisi sekunder telah
menyentuh batasan relai OLS sehingga OLS bekerja
melepas beban.
Pelepasan beban pada skenario kelima dilakukan
dalam satu tahap, pada tahap pertama beban OLS
memutuskan PMT 150 kV penghantar Driyorejo dan
PMT 150 kV penghantar Babadan. Jumlah titik beban
yang dilepas pada tahap pertama yaitu 6 titik, dengan
total beban yang dilepas sebesar 123,6 MW.
427.8
450
365.6
MW
375
299.3
300
225
166.8
150
75
0
IBT 1
Normal
Gangguan
PLTGU Block 1
Gangguan IBT
2 Krian
OLS Tahap 1
166.8
299.3
427.8
365.6
Gambar 9. Grafik pembebanan IBT 1 Krian pada skenario
kelima
PENUTUP
Simpulan
Dari hasil penelitian analisis pengaruh gangguan pada
IBT terhadap kinerja OLS di subsistem Krian-Gresik
dapat disimpulkan sebagai berikut :
Gangguan beban lebih yang terjadi pada IBT 1,2
Krian dengan menguji kontingensi ke-17 hingga ke-21
mengakibatkan salah satu dari kedua IBT tersebut
mengalami pembebanan >80% sehingga memberikan
pengaruh terhadap kinerja OLS serta tegangan bus
mengalami penurunan tegangan, pada sistem 150 kV
mengalami kondisi marginal sebesar 142,5 (-5% dari
tegangan nominal) dan bus 70 kV mengalami kondisi
kritikal sebesar 63 kV (-10% dari tegangan nominal).
Dari hasil pengujian kontingensi ke-17 hingga ke-21
dapat diketahui bahwa tingkat gangguan beban lebih
tertinggi terjadi pada kontingensi ke-20 dengan gangguan
PLTU Gresik, PLTGU Block 3 serta lepasnya IBT 1 dari
sistem mengakibatkan IBT 2 Krian mengalami
pembebanan lebih sebesar 524,7 MW (124%) kondisi ini
dinyatakan ekstrim. Sedangkan untuk tingkat gangguan
beban lebih terendah terjadi pada kontingensi ke-17
dengan gangguan lepasnya IBT 1 Krian dari sistem
mengakibatkan IBT 2 Krian mengalami pembebanan
lebih sebesar 242,5 MW (57%) kondisi ini masih
dinyatakan normal.
Gangguan beban lebih pada IBT 1,2 Krian
memberikan pengaruh terhadap kinerja OLS yang terjadi
pada kontingensi ke-20, dimana nilai arus IBT 1 Krian
dengan sebesar 2.793 A telah menyentuh batas relai OLS
sehingga OLS tahap pertama dan kedua bekerja melepas
beban sebesar 125,6 MW. Berbeda dengan kontingensi
ke-21 nilai arus pada IBT 1 Krian sebesar 2.274 A telah
menyentuh batas relai OLS sehingga OLS tahap pertama
bekerja dengan membuang beban sebesar 71,5 MW.
Hasil tersebut menunjukkan kinerja OLS bekerja
berdasarkan IBT yang telah menyentuh nilai arus lebih
dari 2.000 A.
Saran
Saran yang dapat diberikan berdarsakan kesimpulan,
sebagai berikut :
Untuk para peneliti diharapkan melakukan studi
secara berkala dalam menganalis dan mengevaluasi
pengaruh gangguan beban lebih (overload) pada
subsistem
Krian-Gresik
dengan
memperhatikan
pertumbuhan instalasi listrik serta beban dengan tujuan
dapat mencegah atau mengurangi kemungkinan
terulangnya gangguan serupa.
Analisis pengaruh gangguan beban lebih pada
subsistem Krian-Gresik perlu dilakukan menganalisis
kinerja OLS pada saluran untuk mengetahui kondisi OLS
keseluruhan pada subsistem Krian-Gresik.
Membuat Rencana Operasi dalam merencanakan dan
melaksanakan pemeliharaan peralatan sesuai dengan
Standar Operasional Prosedur (SOP) sehingga dapat
mencegah terjadinya forced outage yang menyebabkan
instalasi listrik mengalami beban lebih.
Analisis Pengaruh Gangguan Beban Lebih Pada IBT Terhadap Kinerja OLS Di Subsistem Krian-Gresik
DAFTAR PUSTAKA
Ahdiyat, Fariz. H. 2016. Studi Pelepasan Beban Akibat
Gangguan Beban Lebih Pada Jaringan PT. PLN
(Persero) APB Jakarta Dan Banten, Subsistem
Kembangan. Skripsi tidak diterbitkan. Jakarta :
Universitas Indonesia.
Tobing, B.L. 2003. Dasar Teknik Pengujian Tegangan
Tinggi. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.
Seyedi. H. 2009. Design Of New Load Shedding Special
Protection Schemes For A Double Area Power
System. American Journal Of Applied Sciences Vol.
6, No.2.
29