Optimasi Penempatan Dan Kapasitas Pembangkit Terdistribusi Pada Jaringan Distribusi Untuk Perbaikan Stabilitas Tegangan (Studi Kasus: Jaringan Distribusi 20 KV Dolok Sanggul) Chapter III V
3
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1
Tempat dan Waktu
Penelitian ini disimulasikan pada jaringan distribusi 20 kV dari Gardu
Induk Dolok Sanggul. Penelitian ini dilaksanakan selama 2 (dua) bulan.
3.2
Bahan dan Peralatan
Bahan yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah data
pembangkit dan penyaluran jaringan distribusi 20 kV yang terinterkoneksi.
Peralatan yang akan digunakan untuk simulasi stability transient adalah perangkat
lunak ETAP .
3.3
Pelaksanaan Penelitian
Dalam melaksanakan penelitian, dilakukan pengambilan data yang
dibutuhkan terlebih dahulu. Data yang diperoleh selanjutnya diolah dan
disimulasikan menggunakan perangkat lunak ETAP untuk mendapatkan grafik
stabilitas transient. Data yang diterima dari hasil simulasi tersebut kemudian
digunakan sebagai data untuk menentukan nilai-nilai stabilitas transiennya.
3.4
Variabel yang Diamati
Variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah :
Beban pada jaringan
Kapasitas DG
Tegangan pada sistem jaringan distribusi
49
Universitas Sumatera Utara
Rugi – rugi daya jaringan distribusi
Nilai Indeks Stabilitas Tegangan saat terhubung atau tidak terhubung
dengan DG
3.5
Prosedur Penelitian
Berdasarkan diagram alir untuk menentukan kapasitas dan penempatan
optimum dari pembangkit terdistribusi, teknik perhitungan dan pengolahan dapat
dilihat pada Gambar 3.1:
50
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
51
Universitas Sumatera Utara
1. Pengumpulan Data
Melakukan pengumpulan data yang dibutuhkan dalam penelitian, yang
meliputi:
a. Data generator
b. Data beban
c. Data impedansi saluran
Data tersebut terlampir pada Lampiran A (halaman 78).
2. Membuat Diagram Satu Garis
Setelah data diperoleh, selanjutnya dibuat diagram satu garis dengan
memilih editor “one-line diagrams“ pada perangkat lunak ETAP 12.6.0. Diagram
satu garis dapat dilihat pada Lampiran A.
3. Memasukkan Data
Data-data yang telah dikumpulkan tersebut kemudian diolah dan
dimasukkan untuk simulasi stability transient. Data-data yang dibutuhkan tersebut
telah diuraikan pada poin ”pengumpulan data” di atas.
4. Mengatur jumlah cabang (k)
Jumlah cabang awal yaitu k = 1, dimana awal daya pembangkit terdistribusi,
PDG = 0.
5. Menjalankan Simulasi
Sebelum melakukan simulasi studi aliran daya, terlebih dahulu
menetapkan variabel kontrol untuk melakukan penyelesaian perhitungan studi
aliran daya, yaitu melalui pilihan “study case editor”. Setelah diagram satu garis
selesai dibuat dan data-data yang dibutuhkan telah dimasukkan, jalankan simulasi
52
Universitas Sumatera Utara
perhitungan aliran daya dengan menggunakan metode Newton-Rhapson. Simulasi
akan berhenti setelah data yang diperoleh konvergen.
6. Menampilkan Hasil Aliran Daya
Hasil yang diharapkan dari simulasi perhitungan aliran daya ini adalah
besar tegangan, daya aktif, daya reaktif, pada setiap bus pada jaringan distribusi
20 KV saat atau tidak terinterkoneksi dengan DG. Hasil ini ditampilkan dengan
memilih pilihan “report manager” dan “losses” pada perangkat lunak ETAP.
7. Penentuan Indeks Stabilitas Tegangan
Perhitungan Indeks Stabilitas Tegangan dilakukan dengan menghitung
indeks stabilitas tegangan (L) dengan Persamaan (2.66), dimana nilai dari
L berada di antara 0,0 pada beban nol sampai di nilai kritis 1,0.
8. Penempatan pembangkit terdistribusi
Penempatan dilakukan pada bus yang memiliki nilai indeks stabilitas
tegangan (L) yang nilainya paling besar. Nilai L paling besar menandakan bus
merupakan lokasi yang paling rawan yang menyebabkan terjadinya sistem tidak
stabil.
9. Penentuan kapasitas pembangkit terdistribusi
Penentuan
kapasitas
pembangkit
terdistribusi
dilakukan
dengan
menggunakan Persamaan (2.71).
10. Penambahan cabang k
Setelah
menyimpan
hasil
kapasitas
dan
penempatan
pembangkit
terdistribusi, dihitung PDG (k + 1) – PDG(k) < ԑ, dimana ԑ adalah persentase error
dianggap 0,01, jika tidak memenuhi maka kembali ke tahap 5 dengan jumlah
cabang k =k +1, jika memenuhi maka lanjut ke tahap 11.
53
Universitas Sumatera Utara
11. Melakukan Analisis
Hasil yang diharapkan dari simulasi perhitungan aliran daya ini adalah
besar tegangan, daya aktif, daya reaktif, pada setiap bus pada jaringan distribusi
20 KV saat telah interkoneksi dengan optimasi penempatan dan kapasitas DG atau
belum interkoneksi dengan DG.
12. Menentukan Kesimpulan
Dari hasil analisis dapat ditarik kesimpulan dimana DG akan ditempatkan
dan kapasitas optimum dari DG yang akan ditempatkan serta bagaimana pengaruh
DG yang ditempatkan dan kapasitasnya terhadap rugi-rugi dan profil tegangan
pada jaringan distribusi, serta nilai indeks stabilitas yang dihasilkan.
54
Universitas Sumatera Utara
4
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam penelitian ini, akan dibahas bagaimana pengaruh dari kapasitas dan
penempatan optimum dari pembangkit terdistribusi terhadap kestabilan tegangan
sistem. Penelitian dilakukan pada jaringan distribusi 20 kV pada rayon Dolok
Sanggul, dimana terdapat 3 DG, yaitu PLTMH Aek Silang 750 kW, PLTMH Aek
Sibundong 750 kW, dan PLTMH Parlilitan 7500 kW. Jumlah beban keseluruhan
adalah 5058.54 kVA. Dengan menjalankan simulasi aliran daya dari gambar
diagram satu garis jaringan distribusi 20 kV rayon Dolok Sanggul (pada Lampiran
A) yang beroperasi saat ketiga pembangkit terdistribusi (DG) interkoneksi
hasilnya dapat dilihat pada Lampiran B (halaman 90), profil tegangan lengkap
dapat dilihat pada Lampiran C (halaman 109) dan ditunjukkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Simulasi Aliran Daya Rayon Dolok Sanggul seluruh DG aktif
Rugi daya aktif (∑ kW)
941
Rugi daya reaktif (∑ kVAR)
628
Daya Aktif Gardu Induk DS (kW)
-3834
Daya Reaktif Gardu Induk DS (kVAR)
2400
Daya Aktif Parlilitan (kW)
7500
Daya Reaktif Parlilitan (kVAR)
0
Daya Aktif Aek Silang (kW)
750
Daya Reaktif Aek Silang (kVAR)
563
Daya Aktif Aek Sibundong (kW)
750
Daya Reaktif Aek Sibundong (kVAR)
0
55
Universitas Sumatera Utara
4.1
Vmin (%)
95,16
Vmax (%)
108,93
∑ Sbeban (kVA)
5058,54
Penentuan Kapasitas Optimum Pembangkit Terdistribusi (DG) saat
Kondisi Normal (Seluruh DG Terhubung)
Kondisi tegangan normal yang dibutuhkan jaringan distribusi sesuai
dengan peraturan di Indonesia adalah 0,90 – 1,05 pu. Namun, kondisi tengangan
yang masih di atas 1,05 pu pada jaringan distribusi rayon Dolok Sanggul dapat
mengakibatkan ketidakstabilan pada jaringan itu sendiri. Maka dilakukan optimasi
kapasitas DG untuk menurunkan tegangan maksimum pada jaringan distribusi.
Dalam penentuan kapasitas optimum untuk 3 DG, dipilih DG yang berpengaruh
besar untuk menurunkan profil tegangan pada jaringan distribusi, yaitu PLTMH
Parlilitan 7500 kW, maka digunakan rumus seperti pada Persamaan (2.71) :
⎡
1 ⎢
=
2 ⎢
⎢
⎣
+ 2
⎛
⎜
⎝
⎞
⎟− 2
+
∈
,
⎠
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
56
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1 Sistem Distribusi dengan DG terhubung ke bus j
Gambar 4.1 menunjukkan penggambaran letak dari Persamaan (2.71)
untuk mengetahui pemilihan nilai dari masing-masing variabel. Dari Persamaan
(2.71) di atas, didapatkan bahwa :
PDGj
:
Kapasitas DG pada bus j (kW)
X
:
Reaktansi Saluran dari bus i ke bus j (Ω )
R
:
Resistansi dari bus i ke bus j (Ω )
PLj
:
Daya beban pada bus j (kW)
Pjk
:
Jumlah daya dari bus j ke bus selanjutnya (kW)
Qji
:
Daya reaktif dari bus j ke bus i (kVAR)
Vi
:
Tegangan pada bus i (kV)
57
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Aliran Daya untuk optimasi PLTMH Parlilitan
Contoh 4.1 : Untuk optimasi PLTMH Parlilitan, pada awalnya dianggap
bahwa DG belum memiliki kapasitas daya, atau di dalam ETAP, DG dimatikan.
Jika dari Gambar 4.2 ditentukan bahwa bus722 sebagai bus dari PLTMH
Parlilitan, maka untuk mendapatkan variabel R dan X diambil dari line352, bus i
adalah bus636, dan bus j adalah bus722. Karena letak dari bus PLTMH Parlilitan
berada di ujung jaringan distribusi, maka nilai Pjk = 0. Berdasarkan gambar
tersebut, maka data-data yang dapat diperoleh yaitu :
Diketahui :
R
=
0,133 Ω
X
=
0,10323 Ω
PLj
=
0 kW
Pjk
=
0 kW
Qji
=
1 kVAR
Vi
=
18,909 kV
58
Universitas Sumatera Utara
Untuk perhitungan kapasitas optimum PLTMH Parlilitan digunakan dalam
besaran pu, dengan Vbase = 20 kV dan Sbase = 10 Mva, maka diperoleh data setiap
besaran sebagai berikut.
R
=
0,003329 pu
X
=
0,002587 pu
PLj
=
0 pu
Pjk
=
0 pu
Qji
=
0,0001 pu
Vi
=
0,94 pu
Dengan menggunakan rumus pada Persamaan (2.71), maka diperoleh :
⎡
1 ⎢
=
2 ⎢
⎢
⎣
=
+ 2
⎛
⎜
+
⎝
1
2( 0,002587 )
⎞
⎟− 2
∈
,
⎠
( 0,003329) ( 18,258)
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
+ 2( 0,002587 ) ( 0 + 0)
− 2( 0,0001) ( 0,003329) ( 0,002587 )
= 0,223408
10000
= 2234,079
Karena untuk menghitung kapasitas optimum PLTMH Parlilitan hanya
memiliki satu cabang, maka perhitungan dilakukan hanya sekali. Sehingga
diperoleh sesuai Persamaan (2.71) besar kapasitas optimum dari PLTMH
Parlilitan adalah 2234,079 kW.
59
Universitas Sumatera Utara
4.1.1
Profil Tegangan dan Rugi-rugi Pada Saat Penentuan Kapasitas
Optimum PLTMH Parlilitan
Penentuan optimasi kapasitas PLTMH Parlilitan menggunakan Persamaan
(2.71), sehingga hasil dari perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4.2. Untuk profil
tegangan dari hasil optimasi PLTMH Parlilitan yang telah disimulasikan pada
perangkat lunak ETAP dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel C.2 (halaman
112).
Tabel 4.2 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan untuk Kapasitas Optimum
PLTMH Parlilitan
Rugi daya aktif (∑ kW)
233
Rugi daya reaktif (∑ kVAR)
455
Vmin (%)
95,47
Vmax (%)
103,25
Untuk melihat perbandingan rugi-rugi daya aktif dan daya reaktif dari
hasil aliran daya normal dengan optimasi PLTMH Parlilitan, maka diperoleh
grafik rugi-rugi daya aktif pada Gambar 4.3.
60
Universitas Sumatera Utara
Rugi-rugi Daya Aktif/Reaktif
1000
941
900
Normal
800
700
628
Optimasi PLTMH
Parlilitan
600
455
500
400
300
233
200
100
0
Rugi-rugi Daya Aktif (kW) Rugi-rugi Daya Reaktif (kVar)
Gambar 4.3 Perbandingan rugi-rugi daya aktif dan reaktif kondisi normal
terhadap kondisi optimasi Parlilitan
Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa perbandingan rugi-rugi pada saat
kapasitas DG normal (ketika seluruh DG dijalankan dengan daya maksimum)
dengan pada saat DG (Parlilitan) dioptimumkan kapasitasnya. Terlihat bahwa
total rugi-rugi berkurang setelah setiap DG secara bergantian dioptimasi
kapasitasnya.
Ketika PLTMH Parlilitan kapasitasnya dioptimumkan dari 7500 kW
menjadi 2234 kW, total rugi-rugi daya aktif berkurang 75,23% dari semula. Dari
perbandingan rugi-rugi daya reaktif,
total rugi-rugi daya reaktif berkurang
27,54% dari semula. Ini menunjukkan bahwa berkurangnya rugi-rugi dipengaruhi
oleh jumlah dari kapasitas DG yang dioptimasikan. Karena pada jaringan
distribusi Dolok Sanggul memiliki kapasitas DG yang berlebihan jika
dibandingkan dengan jumlah beban yang ada, maka berkurangnya kapasitas DG
yang paling besar sangat mempengaruhi berkurangnya rugi-rugi pada jaringan
distribusi. Ini disebabkan karena jika kapasitas DG dari suatu jaringan distribusi
61
Universitas Sumatera Utara
berlebihan, justru akan menambah nilai profil tegangan dan rugi-rugi yang ada
pada jaringan distribusi.
110.00%
Tegangan (%)
105.00%
108.93%
103.25%
Normal
100.00%
95.16% 95.47%
95.00%
Optimasi
PLTMH
Parlilitan
90.00%
85.00%
V maks
V min
Gambar 4.4 Perbandingan V maks dan V min kondisi normal terhadap optimasi
kapasitas PLTMH Parlilitan
Dari Gambar 4.4, perbandingan tegangan maksimum dan tegangan
minimum menghasilkan semakin baiknya profil tegangan dari kondisi normal ke
kondisi optimasi PLTMH Parlilitan. Pada optimasi kapasitas PLTMH Parlilitan,
tegangan maksimum turun sebesar 5,68% dan tegangan minimum naik sebesar
0,31%. Profil tegangan perbandingan di Gambar 4.4 dapat dilihat pada Lampran
C.
4.2
Penentuan Lokasi dan Kapasitas DG-baru pada jaringan Distribusi
Dolok Sanggul
Untuk menentukan lokasi penempatan DG-baru pada rayon Dolok
Sanggul, pada mulanya dilakukan ketika jaringan distribusi tidak interkoneksi
dengan seluruh DG, yaitu PLTMH Aek Silang, PLTMH Aek Sibundong, dan
PLTMH Parlilitan. Penempatan DG-baru dilakukan degan mencari nilai VSI
terbesar dengan menggunakan Persamaan (2.66) pada saat jaringan tidak
62
Universitas Sumatera Utara
terhubung dengan DG, lalu akan dilakukan optimasi kapasitas DG yang baru
dengan menggunakan Persamaan (2.71). Hasil dari penempatan dan kapasitas
DG-baru akan dibandingkan dengan kondisi normal, yaitu ketika ketiga DG
diinterkoneksi.
4.2.1 Lokasi Optimum DG yang Akan Ditempatkan
Penentuan lokasi DG yang optimum dilakukan dengan menghitung nilai
indeks stabilitas tegangan (Voltage Stability Index), dimana nilai indeks stabilitas
harus lebih kecil dari nol. Nilai VSI dihitung dengan menggunakan Persamaan
(2.66), seperti berikut.
=
1
[(
−
) +
+
]
Gambar 4.5 Penghantar Jaringan distribusi terhubung 2 bus
Untuk menggambarkan Persamaan (2.66), maka pada gambar 4.4
dijelaskan letak dari setiap variable dari persamaan. Variabel-variabel Persamaan
(2.66) terlihat seperti di bawah.
Lj
=
Indeks Stabilitas Tegangan (VSI) pada bus j
Vi
=
Tegangan pada bus i (kV)
Pi
=
Daya aktif pada bus i (kW)
Qi
=
Daya reaktif pada bus i (kVAR)
R
=
Resistansi pada penghantar (Ω )
63
Universitas Sumatera Utara
X
=
Reaktansi pada penghantar (Ω )
Pj
=
Daya aktif menuju bus j (kW)
Qj
=
Daya reaktif menuju bus j (kVAR)
Gambar 4.6 Aliran daya untuk pada ETAP untuk menghitung VSI
Contoh 4.2. Gambar 4.5 menunjukkan contoh aliran daya pada penghantar
jaringan line246 yang disimulasikan di ETAP. Pada contoh ini akan dilakukan
perhitungan VSI pada bus373 seperti gambar di atas. Untuk menghitung VSI,
harus ditahui arah aliran daya melalui line198 yang merupakan berasal dari
bus375 menuju bus373. Jika menghitung VSI berdasarkan line198, maka dapat
diartikan bahwa bus375 sebagai bus i dan bus373 sebagai bus j. Dari hasil aliran
daya di ETAP, maka nilai-nilai variabel untuk menghitung VSI pada bus438
adalah sebagai berikut.
Vi
=
19,2 kV
64
Universitas Sumatera Utara
Pi
=
2702 kW
Qi
=
1496 kVAR
R
=
2,162 Ω
X
=
0,8062 Ω
Pj
=
2685,807 kW
Qj
=
1477,82 kVAR
Untuk perhitungan nilai VSI digunakan dalam besaran pu, dengan Vbase =
20 kV dan Sbase = 10 Mva, maka diperoleh data setiap besaran sebagai berikut.
Vi
=
0,96 pu
Pi
=
0,2702 pu
Qi
=
0,1496 pu
R
=
0,05405 pu
X
=
0,0201562 pu
Pj
=
0,2685 pu
Qj
=
0,1477 pu
Dengan menggunakan rumus seperti Persamaan (2.66), maka hasil
perhitungan sebagai berikut.
=
1
[( 0,2702) ( 0,0201562) − ( 0,1496) ( 0,05405) )
0,96
+ ( 0,96 ) ( 0,2685 ∗0,05405 + 0,1477 ∗0,0201562) ]
=
0,019169709
Dimana untuk Lj < 1. Ketika Lj mendekati 1,0, maka dalam kondisi seperti
itu tegangan sistem pada bus j tidak stabil. Itu artinya bahwa pada bus j, atau
65
Universitas Sumatera Utara
dalam contoh ini bus j adalah bus373, merupakan bus yang paling lemah atau bus
dimana tegangan runtuh (voltage collapse) dimulai dari bus373. Margin dari nilai
Lj adalah 0,0 pada beban nol sampai 1,0 pada system mengalami tegangan runtuh.
Maka hasil perhitungan dengan nilai Lj paling besar menjadi posisi
ditempatkannya DG-baru.
4.2.2 Perhitungan Nilai VSI, Rugi-Rugi, dan Proil Tegangan Sebelum
Interkoneksi DG-baru
Perhitungan nilai VSI dilakukan pada setiap bus jaringan distribusi 20 kV
Dolok Sanggul dengan menggunakan Persamaan (2.66) sehingga dihasilkan nilai
VSI dalam Lampiran D pada Tabel D.1 (halaman 121), tegangan dan rugi-rugi
pada setiap bus didapat dari hasil simulasi ketika rayon Dolok Sanggul belum
diinterkoneksi dengan DG-baru. Dari hasil tersebut ditentukan bahwa penempatan
DG-baru dipilih pada bus373, karena menghasilkan nilai VSI yang paling besar,
yaitu 0,019169709. Untuk melihat hasil grafik dari nilai VSI dan rugi-rugi
terdapat pada Gambar 4.7 dan Tabel 4.3 berikut. Profil tegangan lengkap sebelum
interkoneksi DG-baru dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel C.3 (halaman
115).
66
Universitas Sumatera Utara
0.021
0.02
0.019
0.018
0.017
0.016
0.015
0.014
0.013
0.012
0.011
0.01
0.009
0.008
0.007
0.006
0.005
0.004
0.003
0.002
0.001
0
373
207
240
257
546
262
580
413
317
261
571
90
591
723
267
59
641
350
21
439
294
471
635
693
626
456
313
405
493
658
293
62
VSI
Indeks Stabilitas Tegangan sebelum Interkoneksi DG
Bus
Gambar 4.7 Nilai VSI pada rayon Dolok Sanggul sebelum interkoneksi DG-baru
67
Universitas Sumatera Utara
Untuk hasil aliran daya saat jaringan distribusi 20 kV rayon Dolok
Sanggul belum interkoneksi dengan DG terlihat seperti Tabel 4.3 berikut.
Tabel 4.3 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan sebelum Interkoneksi DG-baru
Rugi daya aktif (∑ kW)
269
Rugi daya reaktif (∑ kVAR)
218
Vmin (%)
89,51
Vmax (%)
98,61
4.2.3 Perhitungan Kapasitas DG-baru
Untuk perhitungan kapasitas DG-baru digunakan dalam besaran pu,
dengan Vbase = 20 kV dan Sbase = 10 Mva, maka diperoleh data setiap besaran
sebagai berikut.
R
=
0,0540577 pu
X
=
0,0201562 pu
PLj
=
0,0008 pu
Pjk
=
0,2679 pu
Qji
=
0,1478 pu
Vi
=
0,96 pu
Dengan menggunakan rumus pada Persamaan (2.71), maka diperoleh :
⎡
1 ⎢
=
2 ⎢
⎢
⎣
+ 2
⎛
⎜
⎝
⎞
⎟− 2
+
∈
,
⎠
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
68
Universitas Sumatera Utara
=
1
2( 0,0201562 )
( 0,0540577) ( 18,258)
+ 2( 0,0201562) ( 0,0008 + 0,2679)
− 2( 0,0001) ( 0,0540577) ( 0,0201562 )
= 0,060624
10000
= 606,24
Karena untuk menghitung kapasitas optimum DG-baru hanya memiliki
satu cabang, maka perhitungan dilakukan hanya sekali. Sehingga diperoleh sesuai
Persamaan (2.71) besar kapasitas optimum dari DG-baru adalah 606,24 kW.
4.2.4 Profil Tegangan, Rugi-rugi dan VSI setelah DG-baru Interkoneksi
dengan Jaringan Distrubusi rayon Dolok Sanggul
Perhitungan nilai VSI dilakukan pada setiap bus jaringan distribusi 20 kV
Dolok Sanggul dengan menggunakan Persamaan (2.66) setelah interkoneksi DGbaru sehingga dihasilkan nilai VSI dalam Lampiran D pada Tabel D.2 (halaman
131), maka diperoleh grafik VSI, profil tegangan dan rugi-rugi pada Gambar 4.8
dan Gambar 4.10. Setelah penempatan DG-baru, maka didapatkan nilai VSI
menjadi 0.014115536. Untuk perbandingan antara VSI pada saat sebelum
interkoneksi DG dengan pada saat setelah interkoneksi dengan DG-baru terlihat
seperti pada Gambar 4.9.
69
Universitas Sumatera Utara
Indeks Stabilitas Tegangan setelah Interkoneksi DG
0.015
0.014
0.013
0.012
0.011
0.01
0.008
0.007
0.006
0.005
0.004
0.003
0.002
0.001
0
373
669
244
431
539
560
400
433
203
317
446
154
670
39
589
266
302
59
161
48
57
491
619
178
673
304
366
626
341
689
76
458
675
709
VSI
0.009
Bus
Gambar 4.8 Grafik VSI setelah Interkoneksi DG-baru
70
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan Indeks Stabilitas Tegangan Sebelum d
Interkoneksi DG-baru
373
207
240
257
546
262
580
413
317
261
571
90
591
723
267
59
641
350
21
439
294
471
635
693
626
456
313
405
493
658
293
62
576
VSI
0.021
0.02
0.019
0.018
0.017
0.016
0.015
0.014
0.013
0.012
0.011
0.01
0.009
0.008
0.007
0.006
0.005
0.004
0.003
0.002
0.001
0
Bus
Gambar 4.9 Perbandingan Nilai VSI sebelum dan sesudah Interkoneksi DG-baru
71
Universitas Sumatera Utara
Untuk hasil aliran daya saat jaringan distribusi 20 kV rayon Dolok
Sanggul interkoneksi dengan DG-baru terlihat seperti Tabel 4.4 berikut.
Tabel 4.4 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan setelah Interkoneksi DG-baru
Rugi daya aktif (∑ kW)
235
Rugi daya reaktif (∑ kVAR)
289
Vmin (%)
91,33
Vmax (%)
99,37
4.2.5 Perbandingan Rugi-rugi dan Profil Tegangan saat Interkoneksi DGbaru dan saat Keadaan Normal (Seluruh DG Aktif)
Analisis penempatan DG-baru pada subbab sebelumnya bertujuan untuk
dibandingkan dengan kondisi aliran daya saat kondisi normal atau saat
keseluruhan DG dijalankan dengan daya maksimum, yaitu PLTMH Aek Silang,
PLTMH Aek Sibundong, dan PLTMH Parlilitan. Hasil perbandingan dari kedua
kondisi ini dapat dilihat pada grafik berikut.
Rugi-rugi Daya Aktif/REaktif
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
941
628
Normal
289
Interkoneksi
DG baru
235
Rugi-rugi Daya Aktif (kW) Rugi-rugi Daya Reaktif (kVar)
Gambar 4.10 Grafik perbandingan rugi-rugi daya aktif dan rekatif saat kondisi
normal dan interkoneksi DG-baru
72
Universitas Sumatera Utara
Dari Gambar 4.10 di atas, terlihat bahwa rugi-rugi saat kondisi normal
lebih besar dibandingkan dengan saat ditempatkannya DG-baru. Penurunan rugirugi daya aktif dari keadaan normal ke setelah ditempatkannya DG-baru sebesar
75,02%, dan penurunan rugi-rugi daya reaktif adalah sebesar 53.98%. Ini
menandakan bahwa penempatan DG-baru memiliki andil untuk penurunan rugirugi pada sistem distribusi.
115.00%
110.00%
108.93%
Tegangan (%)
105.00%
100.00%
99.37%
Normal
95.16%
95.00%
91.33%
Interkoneksi
DG baru
90.00%
85.00%
80.00%
V maks
V min
Gambar 4.11 Grafik perbandingan profil tegangan saat kondisi normal dan
sesudah interkoneksi DG-baru
Dari Gambar 4.11 dapat dilihat bahwa profil tegangan saat setelah
interkoneksi DG-baru menurun menjadi nilai yang lebih baik dibanding dengan
saat keadaan normal. Profil tegangan maksimum dari rayon Dolok Sanggul turun
sebesar 9,56% dan tegangan minimum dari rayon Dolok Sanggul turun sebesar
3.83%. Sehingga dapat diartikan bahwa jika DG ditempatkan pada kapasitas yang
optimum pada rayon Dolok Sanggul maka semakin baik pula profil tegangan pada
daerah tersebut. Profil tengangan dari Gambar 4.11 dapat dilihat pada Lampiran C
(halaman 109 dan halaman 118).
73
Universitas Sumatera Utara
5
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, dapat disimpulkan :
1. Optimasi kapasitas pada PLTMH Parlilitan dilakukan karena tegangan masih
di luar batas aturan di Indonesia yaitu +5%/-10% (Vmaks = 108,93%, Vmin =
95,16%). Kapasitas optimum dari PLTMH Parlilitan adalah 2234,079 kW.
2. Saat PLTMH Parlilitan dioperasikan pada kapasitas optimumnya, rugi-rugi
daya aktif sistem turun 75,23%, yaitu dari 941 kW menjadi 233 kW, dan rugirugi daya reaktif turun 27,54%, yaitu dari 628 kVar menjadi 455 kVar.
Tegangan maksimum turun sebesar 5,68%, yaitu dari 108,93% menjadi
103,25% dan tegangan minimum naik sebesar 0,31%, yaitu dari 95,16%
menjadi 95,47%.
3. Proses penempatan DG-baru dilakukan saat jaringan belum interkoneksi DG.
Penempatan DG-baru dilakukan pada bus yang paling sensitif mengalami
keruntuhan tegangan yaitu bus373 dengan nilai VSI paling besar yaitu
0,019169709. Kapasitas optimum DG-baru adalah 606,24 kW.
4. Pengaruh penempatan DG-baru pada rugi-rugi adalah turunnya rugi-rugi daya
aktif sebesar 75,02%, yaitu dari 941 kW menjadi 235 kW dan penurunan rugirugi daya reaktif 53.98%, yaitu dari 628 kVar menjadi 289 kVar. Pengaruh
penempatan DG-baru pada profil tegangan adalah tegangan maksimum turun
9,56% dan tegangan minimum turun 3.83% dari semula.
74
Universitas Sumatera Utara
5.2
Saran
Saran dari penulis agar skripsi ini dapat dikembangkan lagi ke depannya
dengan :
1. Melakukan penelitian pengaruh optimasi penempatan dan kapasitas DG
dengan metode lain.
2. Membandingkan penelitian pengaruh optimasi penempatan dan kapasitas
DG menggunakan perangkat lunak selain ETAP.
75
Universitas Sumatera Utara
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1
Tempat dan Waktu
Penelitian ini disimulasikan pada jaringan distribusi 20 kV dari Gardu
Induk Dolok Sanggul. Penelitian ini dilaksanakan selama 2 (dua) bulan.
3.2
Bahan dan Peralatan
Bahan yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah data
pembangkit dan penyaluran jaringan distribusi 20 kV yang terinterkoneksi.
Peralatan yang akan digunakan untuk simulasi stability transient adalah perangkat
lunak ETAP .
3.3
Pelaksanaan Penelitian
Dalam melaksanakan penelitian, dilakukan pengambilan data yang
dibutuhkan terlebih dahulu. Data yang diperoleh selanjutnya diolah dan
disimulasikan menggunakan perangkat lunak ETAP untuk mendapatkan grafik
stabilitas transient. Data yang diterima dari hasil simulasi tersebut kemudian
digunakan sebagai data untuk menentukan nilai-nilai stabilitas transiennya.
3.4
Variabel yang Diamati
Variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah :
Beban pada jaringan
Kapasitas DG
Tegangan pada sistem jaringan distribusi
49
Universitas Sumatera Utara
Rugi – rugi daya jaringan distribusi
Nilai Indeks Stabilitas Tegangan saat terhubung atau tidak terhubung
dengan DG
3.5
Prosedur Penelitian
Berdasarkan diagram alir untuk menentukan kapasitas dan penempatan
optimum dari pembangkit terdistribusi, teknik perhitungan dan pengolahan dapat
dilihat pada Gambar 3.1:
50
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
51
Universitas Sumatera Utara
1. Pengumpulan Data
Melakukan pengumpulan data yang dibutuhkan dalam penelitian, yang
meliputi:
a. Data generator
b. Data beban
c. Data impedansi saluran
Data tersebut terlampir pada Lampiran A (halaman 78).
2. Membuat Diagram Satu Garis
Setelah data diperoleh, selanjutnya dibuat diagram satu garis dengan
memilih editor “one-line diagrams“ pada perangkat lunak ETAP 12.6.0. Diagram
satu garis dapat dilihat pada Lampiran A.
3. Memasukkan Data
Data-data yang telah dikumpulkan tersebut kemudian diolah dan
dimasukkan untuk simulasi stability transient. Data-data yang dibutuhkan tersebut
telah diuraikan pada poin ”pengumpulan data” di atas.
4. Mengatur jumlah cabang (k)
Jumlah cabang awal yaitu k = 1, dimana awal daya pembangkit terdistribusi,
PDG = 0.
5. Menjalankan Simulasi
Sebelum melakukan simulasi studi aliran daya, terlebih dahulu
menetapkan variabel kontrol untuk melakukan penyelesaian perhitungan studi
aliran daya, yaitu melalui pilihan “study case editor”. Setelah diagram satu garis
selesai dibuat dan data-data yang dibutuhkan telah dimasukkan, jalankan simulasi
52
Universitas Sumatera Utara
perhitungan aliran daya dengan menggunakan metode Newton-Rhapson. Simulasi
akan berhenti setelah data yang diperoleh konvergen.
6. Menampilkan Hasil Aliran Daya
Hasil yang diharapkan dari simulasi perhitungan aliran daya ini adalah
besar tegangan, daya aktif, daya reaktif, pada setiap bus pada jaringan distribusi
20 KV saat atau tidak terinterkoneksi dengan DG. Hasil ini ditampilkan dengan
memilih pilihan “report manager” dan “losses” pada perangkat lunak ETAP.
7. Penentuan Indeks Stabilitas Tegangan
Perhitungan Indeks Stabilitas Tegangan dilakukan dengan menghitung
indeks stabilitas tegangan (L) dengan Persamaan (2.66), dimana nilai dari
L berada di antara 0,0 pada beban nol sampai di nilai kritis 1,0.
8. Penempatan pembangkit terdistribusi
Penempatan dilakukan pada bus yang memiliki nilai indeks stabilitas
tegangan (L) yang nilainya paling besar. Nilai L paling besar menandakan bus
merupakan lokasi yang paling rawan yang menyebabkan terjadinya sistem tidak
stabil.
9. Penentuan kapasitas pembangkit terdistribusi
Penentuan
kapasitas
pembangkit
terdistribusi
dilakukan
dengan
menggunakan Persamaan (2.71).
10. Penambahan cabang k
Setelah
menyimpan
hasil
kapasitas
dan
penempatan
pembangkit
terdistribusi, dihitung PDG (k + 1) – PDG(k) < ԑ, dimana ԑ adalah persentase error
dianggap 0,01, jika tidak memenuhi maka kembali ke tahap 5 dengan jumlah
cabang k =k +1, jika memenuhi maka lanjut ke tahap 11.
53
Universitas Sumatera Utara
11. Melakukan Analisis
Hasil yang diharapkan dari simulasi perhitungan aliran daya ini adalah
besar tegangan, daya aktif, daya reaktif, pada setiap bus pada jaringan distribusi
20 KV saat telah interkoneksi dengan optimasi penempatan dan kapasitas DG atau
belum interkoneksi dengan DG.
12. Menentukan Kesimpulan
Dari hasil analisis dapat ditarik kesimpulan dimana DG akan ditempatkan
dan kapasitas optimum dari DG yang akan ditempatkan serta bagaimana pengaruh
DG yang ditempatkan dan kapasitasnya terhadap rugi-rugi dan profil tegangan
pada jaringan distribusi, serta nilai indeks stabilitas yang dihasilkan.
54
Universitas Sumatera Utara
4
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam penelitian ini, akan dibahas bagaimana pengaruh dari kapasitas dan
penempatan optimum dari pembangkit terdistribusi terhadap kestabilan tegangan
sistem. Penelitian dilakukan pada jaringan distribusi 20 kV pada rayon Dolok
Sanggul, dimana terdapat 3 DG, yaitu PLTMH Aek Silang 750 kW, PLTMH Aek
Sibundong 750 kW, dan PLTMH Parlilitan 7500 kW. Jumlah beban keseluruhan
adalah 5058.54 kVA. Dengan menjalankan simulasi aliran daya dari gambar
diagram satu garis jaringan distribusi 20 kV rayon Dolok Sanggul (pada Lampiran
A) yang beroperasi saat ketiga pembangkit terdistribusi (DG) interkoneksi
hasilnya dapat dilihat pada Lampiran B (halaman 90), profil tegangan lengkap
dapat dilihat pada Lampiran C (halaman 109) dan ditunjukkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Simulasi Aliran Daya Rayon Dolok Sanggul seluruh DG aktif
Rugi daya aktif (∑ kW)
941
Rugi daya reaktif (∑ kVAR)
628
Daya Aktif Gardu Induk DS (kW)
-3834
Daya Reaktif Gardu Induk DS (kVAR)
2400
Daya Aktif Parlilitan (kW)
7500
Daya Reaktif Parlilitan (kVAR)
0
Daya Aktif Aek Silang (kW)
750
Daya Reaktif Aek Silang (kVAR)
563
Daya Aktif Aek Sibundong (kW)
750
Daya Reaktif Aek Sibundong (kVAR)
0
55
Universitas Sumatera Utara
4.1
Vmin (%)
95,16
Vmax (%)
108,93
∑ Sbeban (kVA)
5058,54
Penentuan Kapasitas Optimum Pembangkit Terdistribusi (DG) saat
Kondisi Normal (Seluruh DG Terhubung)
Kondisi tegangan normal yang dibutuhkan jaringan distribusi sesuai
dengan peraturan di Indonesia adalah 0,90 – 1,05 pu. Namun, kondisi tengangan
yang masih di atas 1,05 pu pada jaringan distribusi rayon Dolok Sanggul dapat
mengakibatkan ketidakstabilan pada jaringan itu sendiri. Maka dilakukan optimasi
kapasitas DG untuk menurunkan tegangan maksimum pada jaringan distribusi.
Dalam penentuan kapasitas optimum untuk 3 DG, dipilih DG yang berpengaruh
besar untuk menurunkan profil tegangan pada jaringan distribusi, yaitu PLTMH
Parlilitan 7500 kW, maka digunakan rumus seperti pada Persamaan (2.71) :
⎡
1 ⎢
=
2 ⎢
⎢
⎣
+ 2
⎛
⎜
⎝
⎞
⎟− 2
+
∈
,
⎠
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
56
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1 Sistem Distribusi dengan DG terhubung ke bus j
Gambar 4.1 menunjukkan penggambaran letak dari Persamaan (2.71)
untuk mengetahui pemilihan nilai dari masing-masing variabel. Dari Persamaan
(2.71) di atas, didapatkan bahwa :
PDGj
:
Kapasitas DG pada bus j (kW)
X
:
Reaktansi Saluran dari bus i ke bus j (Ω )
R
:
Resistansi dari bus i ke bus j (Ω )
PLj
:
Daya beban pada bus j (kW)
Pjk
:
Jumlah daya dari bus j ke bus selanjutnya (kW)
Qji
:
Daya reaktif dari bus j ke bus i (kVAR)
Vi
:
Tegangan pada bus i (kV)
57
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Aliran Daya untuk optimasi PLTMH Parlilitan
Contoh 4.1 : Untuk optimasi PLTMH Parlilitan, pada awalnya dianggap
bahwa DG belum memiliki kapasitas daya, atau di dalam ETAP, DG dimatikan.
Jika dari Gambar 4.2 ditentukan bahwa bus722 sebagai bus dari PLTMH
Parlilitan, maka untuk mendapatkan variabel R dan X diambil dari line352, bus i
adalah bus636, dan bus j adalah bus722. Karena letak dari bus PLTMH Parlilitan
berada di ujung jaringan distribusi, maka nilai Pjk = 0. Berdasarkan gambar
tersebut, maka data-data yang dapat diperoleh yaitu :
Diketahui :
R
=
0,133 Ω
X
=
0,10323 Ω
PLj
=
0 kW
Pjk
=
0 kW
Qji
=
1 kVAR
Vi
=
18,909 kV
58
Universitas Sumatera Utara
Untuk perhitungan kapasitas optimum PLTMH Parlilitan digunakan dalam
besaran pu, dengan Vbase = 20 kV dan Sbase = 10 Mva, maka diperoleh data setiap
besaran sebagai berikut.
R
=
0,003329 pu
X
=
0,002587 pu
PLj
=
0 pu
Pjk
=
0 pu
Qji
=
0,0001 pu
Vi
=
0,94 pu
Dengan menggunakan rumus pada Persamaan (2.71), maka diperoleh :
⎡
1 ⎢
=
2 ⎢
⎢
⎣
=
+ 2
⎛
⎜
+
⎝
1
2( 0,002587 )
⎞
⎟− 2
∈
,
⎠
( 0,003329) ( 18,258)
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
+ 2( 0,002587 ) ( 0 + 0)
− 2( 0,0001) ( 0,003329) ( 0,002587 )
= 0,223408
10000
= 2234,079
Karena untuk menghitung kapasitas optimum PLTMH Parlilitan hanya
memiliki satu cabang, maka perhitungan dilakukan hanya sekali. Sehingga
diperoleh sesuai Persamaan (2.71) besar kapasitas optimum dari PLTMH
Parlilitan adalah 2234,079 kW.
59
Universitas Sumatera Utara
4.1.1
Profil Tegangan dan Rugi-rugi Pada Saat Penentuan Kapasitas
Optimum PLTMH Parlilitan
Penentuan optimasi kapasitas PLTMH Parlilitan menggunakan Persamaan
(2.71), sehingga hasil dari perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4.2. Untuk profil
tegangan dari hasil optimasi PLTMH Parlilitan yang telah disimulasikan pada
perangkat lunak ETAP dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel C.2 (halaman
112).
Tabel 4.2 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan untuk Kapasitas Optimum
PLTMH Parlilitan
Rugi daya aktif (∑ kW)
233
Rugi daya reaktif (∑ kVAR)
455
Vmin (%)
95,47
Vmax (%)
103,25
Untuk melihat perbandingan rugi-rugi daya aktif dan daya reaktif dari
hasil aliran daya normal dengan optimasi PLTMH Parlilitan, maka diperoleh
grafik rugi-rugi daya aktif pada Gambar 4.3.
60
Universitas Sumatera Utara
Rugi-rugi Daya Aktif/Reaktif
1000
941
900
Normal
800
700
628
Optimasi PLTMH
Parlilitan
600
455
500
400
300
233
200
100
0
Rugi-rugi Daya Aktif (kW) Rugi-rugi Daya Reaktif (kVar)
Gambar 4.3 Perbandingan rugi-rugi daya aktif dan reaktif kondisi normal
terhadap kondisi optimasi Parlilitan
Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa perbandingan rugi-rugi pada saat
kapasitas DG normal (ketika seluruh DG dijalankan dengan daya maksimum)
dengan pada saat DG (Parlilitan) dioptimumkan kapasitasnya. Terlihat bahwa
total rugi-rugi berkurang setelah setiap DG secara bergantian dioptimasi
kapasitasnya.
Ketika PLTMH Parlilitan kapasitasnya dioptimumkan dari 7500 kW
menjadi 2234 kW, total rugi-rugi daya aktif berkurang 75,23% dari semula. Dari
perbandingan rugi-rugi daya reaktif,
total rugi-rugi daya reaktif berkurang
27,54% dari semula. Ini menunjukkan bahwa berkurangnya rugi-rugi dipengaruhi
oleh jumlah dari kapasitas DG yang dioptimasikan. Karena pada jaringan
distribusi Dolok Sanggul memiliki kapasitas DG yang berlebihan jika
dibandingkan dengan jumlah beban yang ada, maka berkurangnya kapasitas DG
yang paling besar sangat mempengaruhi berkurangnya rugi-rugi pada jaringan
distribusi. Ini disebabkan karena jika kapasitas DG dari suatu jaringan distribusi
61
Universitas Sumatera Utara
berlebihan, justru akan menambah nilai profil tegangan dan rugi-rugi yang ada
pada jaringan distribusi.
110.00%
Tegangan (%)
105.00%
108.93%
103.25%
Normal
100.00%
95.16% 95.47%
95.00%
Optimasi
PLTMH
Parlilitan
90.00%
85.00%
V maks
V min
Gambar 4.4 Perbandingan V maks dan V min kondisi normal terhadap optimasi
kapasitas PLTMH Parlilitan
Dari Gambar 4.4, perbandingan tegangan maksimum dan tegangan
minimum menghasilkan semakin baiknya profil tegangan dari kondisi normal ke
kondisi optimasi PLTMH Parlilitan. Pada optimasi kapasitas PLTMH Parlilitan,
tegangan maksimum turun sebesar 5,68% dan tegangan minimum naik sebesar
0,31%. Profil tegangan perbandingan di Gambar 4.4 dapat dilihat pada Lampran
C.
4.2
Penentuan Lokasi dan Kapasitas DG-baru pada jaringan Distribusi
Dolok Sanggul
Untuk menentukan lokasi penempatan DG-baru pada rayon Dolok
Sanggul, pada mulanya dilakukan ketika jaringan distribusi tidak interkoneksi
dengan seluruh DG, yaitu PLTMH Aek Silang, PLTMH Aek Sibundong, dan
PLTMH Parlilitan. Penempatan DG-baru dilakukan degan mencari nilai VSI
terbesar dengan menggunakan Persamaan (2.66) pada saat jaringan tidak
62
Universitas Sumatera Utara
terhubung dengan DG, lalu akan dilakukan optimasi kapasitas DG yang baru
dengan menggunakan Persamaan (2.71). Hasil dari penempatan dan kapasitas
DG-baru akan dibandingkan dengan kondisi normal, yaitu ketika ketiga DG
diinterkoneksi.
4.2.1 Lokasi Optimum DG yang Akan Ditempatkan
Penentuan lokasi DG yang optimum dilakukan dengan menghitung nilai
indeks stabilitas tegangan (Voltage Stability Index), dimana nilai indeks stabilitas
harus lebih kecil dari nol. Nilai VSI dihitung dengan menggunakan Persamaan
(2.66), seperti berikut.
=
1
[(
−
) +
+
]
Gambar 4.5 Penghantar Jaringan distribusi terhubung 2 bus
Untuk menggambarkan Persamaan (2.66), maka pada gambar 4.4
dijelaskan letak dari setiap variable dari persamaan. Variabel-variabel Persamaan
(2.66) terlihat seperti di bawah.
Lj
=
Indeks Stabilitas Tegangan (VSI) pada bus j
Vi
=
Tegangan pada bus i (kV)
Pi
=
Daya aktif pada bus i (kW)
Qi
=
Daya reaktif pada bus i (kVAR)
R
=
Resistansi pada penghantar (Ω )
63
Universitas Sumatera Utara
X
=
Reaktansi pada penghantar (Ω )
Pj
=
Daya aktif menuju bus j (kW)
Qj
=
Daya reaktif menuju bus j (kVAR)
Gambar 4.6 Aliran daya untuk pada ETAP untuk menghitung VSI
Contoh 4.2. Gambar 4.5 menunjukkan contoh aliran daya pada penghantar
jaringan line246 yang disimulasikan di ETAP. Pada contoh ini akan dilakukan
perhitungan VSI pada bus373 seperti gambar di atas. Untuk menghitung VSI,
harus ditahui arah aliran daya melalui line198 yang merupakan berasal dari
bus375 menuju bus373. Jika menghitung VSI berdasarkan line198, maka dapat
diartikan bahwa bus375 sebagai bus i dan bus373 sebagai bus j. Dari hasil aliran
daya di ETAP, maka nilai-nilai variabel untuk menghitung VSI pada bus438
adalah sebagai berikut.
Vi
=
19,2 kV
64
Universitas Sumatera Utara
Pi
=
2702 kW
Qi
=
1496 kVAR
R
=
2,162 Ω
X
=
0,8062 Ω
Pj
=
2685,807 kW
Qj
=
1477,82 kVAR
Untuk perhitungan nilai VSI digunakan dalam besaran pu, dengan Vbase =
20 kV dan Sbase = 10 Mva, maka diperoleh data setiap besaran sebagai berikut.
Vi
=
0,96 pu
Pi
=
0,2702 pu
Qi
=
0,1496 pu
R
=
0,05405 pu
X
=
0,0201562 pu
Pj
=
0,2685 pu
Qj
=
0,1477 pu
Dengan menggunakan rumus seperti Persamaan (2.66), maka hasil
perhitungan sebagai berikut.
=
1
[( 0,2702) ( 0,0201562) − ( 0,1496) ( 0,05405) )
0,96
+ ( 0,96 ) ( 0,2685 ∗0,05405 + 0,1477 ∗0,0201562) ]
=
0,019169709
Dimana untuk Lj < 1. Ketika Lj mendekati 1,0, maka dalam kondisi seperti
itu tegangan sistem pada bus j tidak stabil. Itu artinya bahwa pada bus j, atau
65
Universitas Sumatera Utara
dalam contoh ini bus j adalah bus373, merupakan bus yang paling lemah atau bus
dimana tegangan runtuh (voltage collapse) dimulai dari bus373. Margin dari nilai
Lj adalah 0,0 pada beban nol sampai 1,0 pada system mengalami tegangan runtuh.
Maka hasil perhitungan dengan nilai Lj paling besar menjadi posisi
ditempatkannya DG-baru.
4.2.2 Perhitungan Nilai VSI, Rugi-Rugi, dan Proil Tegangan Sebelum
Interkoneksi DG-baru
Perhitungan nilai VSI dilakukan pada setiap bus jaringan distribusi 20 kV
Dolok Sanggul dengan menggunakan Persamaan (2.66) sehingga dihasilkan nilai
VSI dalam Lampiran D pada Tabel D.1 (halaman 121), tegangan dan rugi-rugi
pada setiap bus didapat dari hasil simulasi ketika rayon Dolok Sanggul belum
diinterkoneksi dengan DG-baru. Dari hasil tersebut ditentukan bahwa penempatan
DG-baru dipilih pada bus373, karena menghasilkan nilai VSI yang paling besar,
yaitu 0,019169709. Untuk melihat hasil grafik dari nilai VSI dan rugi-rugi
terdapat pada Gambar 4.7 dan Tabel 4.3 berikut. Profil tegangan lengkap sebelum
interkoneksi DG-baru dapat dilihat pada Lampiran C pada Tabel C.3 (halaman
115).
66
Universitas Sumatera Utara
0.021
0.02
0.019
0.018
0.017
0.016
0.015
0.014
0.013
0.012
0.011
0.01
0.009
0.008
0.007
0.006
0.005
0.004
0.003
0.002
0.001
0
373
207
240
257
546
262
580
413
317
261
571
90
591
723
267
59
641
350
21
439
294
471
635
693
626
456
313
405
493
658
293
62
VSI
Indeks Stabilitas Tegangan sebelum Interkoneksi DG
Bus
Gambar 4.7 Nilai VSI pada rayon Dolok Sanggul sebelum interkoneksi DG-baru
67
Universitas Sumatera Utara
Untuk hasil aliran daya saat jaringan distribusi 20 kV rayon Dolok
Sanggul belum interkoneksi dengan DG terlihat seperti Tabel 4.3 berikut.
Tabel 4.3 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan sebelum Interkoneksi DG-baru
Rugi daya aktif (∑ kW)
269
Rugi daya reaktif (∑ kVAR)
218
Vmin (%)
89,51
Vmax (%)
98,61
4.2.3 Perhitungan Kapasitas DG-baru
Untuk perhitungan kapasitas DG-baru digunakan dalam besaran pu,
dengan Vbase = 20 kV dan Sbase = 10 Mva, maka diperoleh data setiap besaran
sebagai berikut.
R
=
0,0540577 pu
X
=
0,0201562 pu
PLj
=
0,0008 pu
Pjk
=
0,2679 pu
Qji
=
0,1478 pu
Vi
=
0,96 pu
Dengan menggunakan rumus pada Persamaan (2.71), maka diperoleh :
⎡
1 ⎢
=
2 ⎢
⎢
⎣
+ 2
⎛
⎜
⎝
⎞
⎟− 2
+
∈
,
⎠
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
68
Universitas Sumatera Utara
=
1
2( 0,0201562 )
( 0,0540577) ( 18,258)
+ 2( 0,0201562) ( 0,0008 + 0,2679)
− 2( 0,0001) ( 0,0540577) ( 0,0201562 )
= 0,060624
10000
= 606,24
Karena untuk menghitung kapasitas optimum DG-baru hanya memiliki
satu cabang, maka perhitungan dilakukan hanya sekali. Sehingga diperoleh sesuai
Persamaan (2.71) besar kapasitas optimum dari DG-baru adalah 606,24 kW.
4.2.4 Profil Tegangan, Rugi-rugi dan VSI setelah DG-baru Interkoneksi
dengan Jaringan Distrubusi rayon Dolok Sanggul
Perhitungan nilai VSI dilakukan pada setiap bus jaringan distribusi 20 kV
Dolok Sanggul dengan menggunakan Persamaan (2.66) setelah interkoneksi DGbaru sehingga dihasilkan nilai VSI dalam Lampiran D pada Tabel D.2 (halaman
131), maka diperoleh grafik VSI, profil tegangan dan rugi-rugi pada Gambar 4.8
dan Gambar 4.10. Setelah penempatan DG-baru, maka didapatkan nilai VSI
menjadi 0.014115536. Untuk perbandingan antara VSI pada saat sebelum
interkoneksi DG dengan pada saat setelah interkoneksi dengan DG-baru terlihat
seperti pada Gambar 4.9.
69
Universitas Sumatera Utara
Indeks Stabilitas Tegangan setelah Interkoneksi DG
0.015
0.014
0.013
0.012
0.011
0.01
0.008
0.007
0.006
0.005
0.004
0.003
0.002
0.001
0
373
669
244
431
539
560
400
433
203
317
446
154
670
39
589
266
302
59
161
48
57
491
619
178
673
304
366
626
341
689
76
458
675
709
VSI
0.009
Bus
Gambar 4.8 Grafik VSI setelah Interkoneksi DG-baru
70
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan Indeks Stabilitas Tegangan Sebelum d
Interkoneksi DG-baru
373
207
240
257
546
262
580
413
317
261
571
90
591
723
267
59
641
350
21
439
294
471
635
693
626
456
313
405
493
658
293
62
576
VSI
0.021
0.02
0.019
0.018
0.017
0.016
0.015
0.014
0.013
0.012
0.011
0.01
0.009
0.008
0.007
0.006
0.005
0.004
0.003
0.002
0.001
0
Bus
Gambar 4.9 Perbandingan Nilai VSI sebelum dan sesudah Interkoneksi DG-baru
71
Universitas Sumatera Utara
Untuk hasil aliran daya saat jaringan distribusi 20 kV rayon Dolok
Sanggul interkoneksi dengan DG-baru terlihat seperti Tabel 4.4 berikut.
Tabel 4.4 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan setelah Interkoneksi DG-baru
Rugi daya aktif (∑ kW)
235
Rugi daya reaktif (∑ kVAR)
289
Vmin (%)
91,33
Vmax (%)
99,37
4.2.5 Perbandingan Rugi-rugi dan Profil Tegangan saat Interkoneksi DGbaru dan saat Keadaan Normal (Seluruh DG Aktif)
Analisis penempatan DG-baru pada subbab sebelumnya bertujuan untuk
dibandingkan dengan kondisi aliran daya saat kondisi normal atau saat
keseluruhan DG dijalankan dengan daya maksimum, yaitu PLTMH Aek Silang,
PLTMH Aek Sibundong, dan PLTMH Parlilitan. Hasil perbandingan dari kedua
kondisi ini dapat dilihat pada grafik berikut.
Rugi-rugi Daya Aktif/REaktif
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
941
628
Normal
289
Interkoneksi
DG baru
235
Rugi-rugi Daya Aktif (kW) Rugi-rugi Daya Reaktif (kVar)
Gambar 4.10 Grafik perbandingan rugi-rugi daya aktif dan rekatif saat kondisi
normal dan interkoneksi DG-baru
72
Universitas Sumatera Utara
Dari Gambar 4.10 di atas, terlihat bahwa rugi-rugi saat kondisi normal
lebih besar dibandingkan dengan saat ditempatkannya DG-baru. Penurunan rugirugi daya aktif dari keadaan normal ke setelah ditempatkannya DG-baru sebesar
75,02%, dan penurunan rugi-rugi daya reaktif adalah sebesar 53.98%. Ini
menandakan bahwa penempatan DG-baru memiliki andil untuk penurunan rugirugi pada sistem distribusi.
115.00%
110.00%
108.93%
Tegangan (%)
105.00%
100.00%
99.37%
Normal
95.16%
95.00%
91.33%
Interkoneksi
DG baru
90.00%
85.00%
80.00%
V maks
V min
Gambar 4.11 Grafik perbandingan profil tegangan saat kondisi normal dan
sesudah interkoneksi DG-baru
Dari Gambar 4.11 dapat dilihat bahwa profil tegangan saat setelah
interkoneksi DG-baru menurun menjadi nilai yang lebih baik dibanding dengan
saat keadaan normal. Profil tegangan maksimum dari rayon Dolok Sanggul turun
sebesar 9,56% dan tegangan minimum dari rayon Dolok Sanggul turun sebesar
3.83%. Sehingga dapat diartikan bahwa jika DG ditempatkan pada kapasitas yang
optimum pada rayon Dolok Sanggul maka semakin baik pula profil tegangan pada
daerah tersebut. Profil tengangan dari Gambar 4.11 dapat dilihat pada Lampiran C
(halaman 109 dan halaman 118).
73
Universitas Sumatera Utara
5
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, dapat disimpulkan :
1. Optimasi kapasitas pada PLTMH Parlilitan dilakukan karena tegangan masih
di luar batas aturan di Indonesia yaitu +5%/-10% (Vmaks = 108,93%, Vmin =
95,16%). Kapasitas optimum dari PLTMH Parlilitan adalah 2234,079 kW.
2. Saat PLTMH Parlilitan dioperasikan pada kapasitas optimumnya, rugi-rugi
daya aktif sistem turun 75,23%, yaitu dari 941 kW menjadi 233 kW, dan rugirugi daya reaktif turun 27,54%, yaitu dari 628 kVar menjadi 455 kVar.
Tegangan maksimum turun sebesar 5,68%, yaitu dari 108,93% menjadi
103,25% dan tegangan minimum naik sebesar 0,31%, yaitu dari 95,16%
menjadi 95,47%.
3. Proses penempatan DG-baru dilakukan saat jaringan belum interkoneksi DG.
Penempatan DG-baru dilakukan pada bus yang paling sensitif mengalami
keruntuhan tegangan yaitu bus373 dengan nilai VSI paling besar yaitu
0,019169709. Kapasitas optimum DG-baru adalah 606,24 kW.
4. Pengaruh penempatan DG-baru pada rugi-rugi adalah turunnya rugi-rugi daya
aktif sebesar 75,02%, yaitu dari 941 kW menjadi 235 kW dan penurunan rugirugi daya reaktif 53.98%, yaitu dari 628 kVar menjadi 289 kVar. Pengaruh
penempatan DG-baru pada profil tegangan adalah tegangan maksimum turun
9,56% dan tegangan minimum turun 3.83% dari semula.
74
Universitas Sumatera Utara
5.2
Saran
Saran dari penulis agar skripsi ini dapat dikembangkan lagi ke depannya
dengan :
1. Melakukan penelitian pengaruh optimasi penempatan dan kapasitas DG
dengan metode lain.
2. Membandingkan penelitian pengaruh optimasi penempatan dan kapasitas
DG menggunakan perangkat lunak selain ETAP.
75
Universitas Sumatera Utara