Studi Analisa Stabilitas Transien Sistem Jawa-Madura-Bali (Jamali) 500kV Setelah Masuknya Pembangkit Paiton 1000 MW Pada Tahun 2021

Studi Analisa Stabilitas Transien Sistem Jawa-Madura-Bali (Jamali) 500kV Setelah Masuknya Pembangkit Paiton 1000 MW Pada Tahun 2021

Aji Sujatman
Teknik Elektro
Universitas Gunadarma

ABSTRAK

          

  Dengan kebutuhan akan listrik yang setiap tahunnya meningkat khususnya di pulau jawa dan sekitarnya, pemerintah melalui PLN merencanakan pengembangan kapasitas dan energi listrik guna mengatasi meningkatnya kebutuhan tersebut. Sehingga pada tahun 2021 sistem kelistrikan di Jawa-Bali menambahkan satu unit pembangkit Paiton 1000 MW. Dengan adanya pembangkit baru tersebut maka diperlukan rekonfigurasi jaringan dan perlu dilakukan analisis ulang terhadap kinerja sistem secara keseluruhan.

            Dari hasil simulasi menunjukkan bahwa untuk kasus lepasnya generator, lepasnya satu saluran dan saluran dobel sirkit tidak menyebabkan sistem lepas sinkron. Karena ketika generator lepas, daya supply yang hilang hanya 2% dari total pembangkitan dan lepasnya saluran dapat di backup oleh sistem interkoneksi. Begitu juga dengan kasus single pole auto reclosing dengan waktu CB kembali tertutup sebesar 500 ms setelah gangguan, hasil respon sudut rotor, frekuensi dan tegangan menunjukkan sistem tetap stabil. Kemudian untuk kasus waktu pemutusan kritis (CCT), nilai CCT pada sistem berada pada kisaran 300 ms – 400 ms. Sehingga dengan standar batas pemutusan CB untuk sistem transmisi adalah 120 ms – 140 ms maka dapat dikatakan sistem tetap stabil ketika terjadi hubung singkat tiga fasa ke tanah.

I.                    PENDAHULUAN

            Stabilitas transien berhubungan dengan gangguan besar secara tiba-tiba seperti gangguan hubung singkat, kabel transmisi trip, serta pelepasan beban/generator secara tiba tiba. Apabila terjadi gangguan tersebut dan gangguan tidak segera dihilangkan, maka percepatan atau perlambatan putaran rotor generator akan mengakibatkan hilangnya sinkronisasi dalam sistem. Sebagai contoh adalalah generator trip. Ketika terjadi generator trip, maka sudut rotor yang dibentuk oleh generator akan berubah menuju sudut rotor baru. Apabila setelah masa transien sudut rotor bisa mencapai kondisi kestabilan baru maka sistem dikatakan stabil. Sedangkan apabila setelah masa transien rotor tetap berosilasi dan tidak mencapai sudut kestabilan baru maka sistem dikatakan tidak stabil.

            Penambahan pembangkit pada sistem kelistrikan Jawa-Madura-Bali (Jamali) sebesar 1000 MW Paiton merupakan pengembangan untuk menanggulangi permintaan beban yang semakin meningkat. Permintaan listrik yang terus meningkat memaksa sistem untuk beroperasi lebih dekat ke batas stabilitas. Mengingat dengan masuknya 1 unit pembangkit Paiton 1000 MW belum dilakukan studi tentang stabilitas transien, sehingga perlu dilakukan studi kestabilan transien untuk mengetahui keandalan sistem saat terjadi gangguan transien. Analisis tersebut dipandang perlu untuk mengkaji ulang sistem pengaman yang ada yaitu dengan melakukan analisis transien sistem kelistrikan Jamali tahun 2021.

II.                  KESTABILAN SISTEM TENAGA

A. Klasifikasi Kestabilan Sistem Tenaga Listrik :

            Dalam paper IEEE definition and classification of power sistem stability, kestabilan sistem tenaga listrik secara umum dapat dibagi menjadi tiga macam kategori, yaitu: Angle Stability, Frequency stability dan Voltage stability. Angle Stability yaitu kemampuan dari mesin-mesin sinkron yang saling terkoneksi pada suatu sistem tenaga listrik untuk tetap dalam keadaan sinkron. Frequency stability yaitu kemampuan dari suatu sistem tenaga untuk mempertahankan kondisi steady state frekuensi akibat gangguan Sedangkan Voltage Stability: yaitu kestabilan dari sistem tenaga listrik untuk dapat mempertahankan nilai tegangan yang masih dapat diterima saat terjadi kontingensi atau gangguan.

Gambar. Klasisfikasi Sistem tenaga listrik

B. Kestabilan Transien

Adalah kemampuan dari suatu sistem tenaga untuk mempertahankan sinkronisasi setelah megalami gangguan besar yang bersifat mendadak selama sekitar satu “swing” (yang pertama) dengan asumsi bahwa pengatur tegangan otomatis (AVR) dan governor belum bekerja.

C. Metode Mempertahankan Stabilitas Sistem dari Gangguan

1. Menaikkan Konstanta Inersia Generator

2. Menaikkan Tegangan Generator

3. Menggunakan Peralatan Pemutus Rangkaian Yang Cepat (High Speed Recloser)

4. Menurunkan Reaktansi Seri Saluran

III.               PEMODELAN DAN METODOLOGI SISTEM KELISTRIKAN TRANSMISI JAWA-MADURA-BALI 500Kv TAHUN 2021

            Interkoneksi sistem kelistrikan Jawa-Madura-Bali (Jamali) 500 kV yang digunakan untuk analisa sistem stabilitas transien dapat digambarkan dengan single line. Sistem transmisi Jawa-Madura- Bali pada tahun 2021 memiliki jumlah pembangkit sebanyak 20 unit dengan total kapasitas 50682.5 MW sedangkan untuk kebutuhan beban puncak dan beban dasar di tahun 2021 adalah 38900 MW dan 23018.3 MW.

Sebelum tahap simulasi dan analisa, diperlukan suatu metodologi tentang apa saja yang diperlukan untuk simulasi dan hasil simulasi seperti apa yang diinginkan. Metodologi yang digunakan pada tugas akhir ini yaitu.

Gambar  Flow chart metodologi

Berdasarkan gambar di atas maka metodologi simulasi yang digunakan dapat dijelaskan sebagai berikut :

• Dengan menggunakan data-data yang dari sistem kelistrikan Jamali 500 kV. Data-data meliputi data pembangkitan, data beban, dan data saluran dari masing-masing bus. Kemudian dilakukan studi aliran daya (load flow analysis) dengan ETAP 12.6.0 saat keadaan awal untuk mengetahui apakah sistem dalam kondisi normal atau tidak.

• Simulasi Transien

Setelah menentukan studi kasus untuk analisis transien maka dilakukan simulasi sistem saat mengalami gangguan transien. Gangguan transien yang disimulasikan ada tiga yakni pelepasan generator, pelepasan saluran, dan gangguan hubung singkat.

• Analisis Transien

Dari hasil simulasi transien akan dianalisis respon frekuensi, tegangan dan sudut rotor akibat gangguan transien. Perubahan dari respon tegangan, frekuensi dan sudut rotor juga akan diamati dalam selang waktu yang ditentukan, apakah sistem kembali stabil atau tidak berdasarkan standar yang dijadikan acuan. Khusus untuk gangguan hubung singkat 3 fasa apabila sistem dikatakan tidak stabil akan dilakukan penambahan waktu untuk trip CB sampai waktu stabil sistem atau dinamakan juga CCT.

• Penarikan Kesimpulan

Memberikan kesimpulan mengenai kondisi kestabilan sistem akibat gangguan transien di Jawa-Madura-Bali (Jamali) 500kV setelah masuknya Pembangkit Paiton 1000 MW tahun 2021 serta memberikan rekomendasi untuk mengatasi gangguan tersebut.

IV.               SIMULASI DAN ANALISIS

Setelah menggambarkan pemodelan dan penyederhanaan sistem kelistrikkan Jawa-Madura-Bali 500kV tahun 2021 dalam bentuk single line diagram software ETAP 12.6, maka selanjutnya akan dilakuan simulasi stabilitas transien meliputi bebera kasus seperti gangguan pembangkit trip, saluran lepas, hubung singkat 3 fasa dan hubung singkat 1 fasa dengan studi kasus seperti pada tabel di bawah ini.

V.              KESIMPULAN & SARAN

Berdasarkan hasil simulasi dan analisis yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

            Untuk kasus Generator lepas dan saluran lepas, respon sudut rotor, frekuensi maupun tegangan sistem masih dalam batas kestabilan. Karena saat salah satu generator lepas, sistem Jawa-Madura-Bali hanya kehilangan 2% daya dari keseluruhan daya yang dibangkitkan pada sistem dan masih mencukupi kebutuhan daya beban.

Saran yang dapat diberikan untuk perbaikan setelah melakukan analisa adalah sebagai berikut :

1. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dan akurat diperlukan data asli yang lebih lengkap. Meliputi data model generator, data governor, data exciter dan model beban secara rill.

2. Untuk memperbaiki kestabilan dapat dilakukan load shedding/pelepasan beban tetapi perlu data yang lebih mendalam untuk beban yang dinilai penting atau tidak.

DAFTAR PUSTAKA

[1] IEEE/CIGRE Joint Task Force on Stability Terms and Definitions, “Definition and Classification of Power System Stability”IEEE Transactions on Power system , vol. 19, no. 2, may 2004.

[2] Penangsang, Ontoseno. “Diktat Kuliah Analisis Sistem Tenaga Listrik 2”, Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

[3] Arifin, Fahrizal,” Analisa stabilitas transien pada sistem kelistrikan PT.KALTIM Pasifik amoniak bontang akibat penambahan pembangkit 12.5 MW”, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 2010.