Teknologi Elektro, Vol. 16, No. 02, Mei - Agustus 2017

7

Optimasi Pemasangan dan Kapasitas Kapasitor Shunt Pada Jaringan Distribusi Penjulang Menjangan

Chandra Wimar Tono Manurung1, I Wayan Sukerayasa2, Rukmi Sari Hartati3

Abstract—Optimization of installation and capacity of shunt capacitor on Menjangan feeder do for reactive power compensation in the primary distribution network so it could improve the power factor, reduce network losses and improve voltage profile on Menjangan feeder distribution network after the installation of a shunt capacitor. To obtain the optimum value of these parameters, using a process optimization tools Capacitor Sizing – Radial Network. From the results of simulation studies on the optimization of shunt capacitor Menjangan feeder, obtained optimum layout of shunt capacitors are place at a distance of 92,724 ft (27.82 km) from the source, or in single line diagram it place before Bus 28 (GR 122) in capacity of 1.800 kVAR. After using the installation of shunt capacitors, then experienced a power factor up from the initial conditions of simulation increase 0.79 to 0.91, the voltage on Bus 91 (GR 115) increased by 16.4% (where the initial conditions of simulation 75.05% increase to 91.42%) and a decrease in losses of 29,3%.

Intisari— Optimasi pemasangan dan kapasitas kapasitor shunt pada jaringan distribusi Penyulang Menjangan dilakukan untuk kompensasi daya reaktif pada beban sehingga dapat memperbaiki faktor daya, mengurangi rugi-rugi jaringan dan memperbaiki profil tegangan. Untuk mendapatkan nilai yang optimum dari parameter-parameter tersebut, menggunakan studi optimasi dengan tools Capacitor Sizing – Radial Network. Dari hasil studi simulasi optimasi kapasitor shunt pada Penyulang Menjangan, diperoleh letak optimum dari kapasitor shunt pada jarak 92.724 ft (27,82 km) dari sumber atau jika digambarkan pada diagram segaris berada sebelum Bus 28 (GR 122) dengan kapasitas 1.800 kVAR. Setelah dilakukan pemasangan kapasitor shunt tersebut, faktor daya naik dari kondisi awal simulasi 0,79 menjadi 0,91, tegangan pada Bus 91 (GR 115) mengalami peningkatan sebesar 16,4% (dimana kondisi awal simulasi 75,05% naik menjadi 91,42%) serta penurunan rugi-rugi jaringan sebesar 29,3%.

Kata Kunci— daya reaktif, faktor daya, penurunan tegangan, rugi-rugi jaringan, optimasi.

  • I.    PENDAHULUAN

Jaringan distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang berperan untuk menyalurkan energi tenaga listrik dari sumber daya listrik hingga ke konsumen. Kesehariannya konsumen di kawasan Jaringan distribusi Gilimanuk dan Singaraja menggunakan daya aktif tenaga listrik ke beban bersifat kapasitif maupun induktif, namun pada umumnya merupakan beban induktif seperti peralatan

listrik yang ada di perindustrian, pertokoan, perkantoran, fasilitas umum dan perumahan. Apabila beban reaktif induktif semakin besar akan berakibat terhadap faktor daya yang rendah, rugi-rugi jaringan serta menurunnya tegangan sehingga berdampak terhadap daya listrik yang diterima oleh konsumen lebih kecil daripada yang dikirimkan. Berdasarkan data dari PT.PLN Area Bali Utara menyatakan bahwa pada saat ini kondisi Penyulang Menjangan memiliki drop tegangan paling besar yang cukup tinggi yaitu sebesar 10,22% (lebih dari batas tegangan minimum -10% dari tegangan nominal [1]).

Apabila suatu jaringan tidak memiliki sumber daya reaktif kapasitif di daerah sekitar beban induktif dapat menurunkan faktor daya, memperbesar rugi-rugi jaringan serta memperbesar penurunan tegangan khususnya pada konsumen di ujung jaringan. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk dapat mengurangi beban daya reaktif induktif adalah dengan penambahan sumber daya reaktif kapasitif melalui pemasangan kapasitor shunt. Kapasitor shunt berguna untuk menyuplai daya reaktif kapasitif yang dapat dimanfaatkan oleh beban reaktif induktif tersebut. Dengan demikian dapat menghasilkan faktor daya dengan ambang batas 0,9 [2], memperkecil rugi-rugi jaringan serta memperbaiki batas tegangan minimum sebesar -10% dari tegangan nominal [1].

Berikut beberapa uraian singkat dari refrensi penelitian yang menggunakan studi optimasi daya reaktif kapasitor shunt pada sistem distribusi primer 20 kV yaitu menggunakan simulasi ETAP 7,5 [3] sehingga menghasilkan kenaikan tegangan pada ujung terima (kondisi awal 14,39 kV menjadi 16,87 kV). Selanjutnya penelitian optimasi reaktif power dispatch (ORPD) menggunakan Real-Coded Genetic Algorithm (RGA) [4] dibandingkan dengan metode Genetic Algorithm (GA) standar memperlihatkan metode RGA memberikan solusi lebih efisien dibandingkan metode GA standar pada permasalahan ORPD.

Penelitian ini bertujuan untuk optimasi pemasangan dan kapasitas kapasitor shunt sehingga dapat memperbaiki faktor daya, mengurangi rugi-rugi jaringan, serta memperbaiki kualitas tegangan pada Penyulang Menjangan melalui studi optimasi dengan tools Capacitor Sizing – Radial Network.

  • II.    SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI PENYULANG MENJANGAN

Jaringan transmisi dan jaringan distribusi pada sistem tenaga listrik berfungsi sebagai sarana untuk menyalurkan tenaga listrik yang dihasilkan dari pusat pembangkit listrik ke pusat-pusat beban. Penyulang Menjangan berdasarkan tegangan kerjanya merupakan sistem jaringan distribusi primer radial 20 kV (jaringan distribusi tegangan menengah), sedangkan tegangan kerja pada sistem jaringan distribusi sekunder adalah 220/380 V (jaringan distribusi tegangan

Chandra Wimartono Manurung: Optimaasi Pemasangan dan Kapasitas…


p-ISSN:1693 – 2951; e-ISSN: 2503-2372



menengah), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 berikut.

Gambar 1: Tipikal Jaringan Distribusi


  • III.    KAPASITOR SHUNT

Pembangkit daya reaktif pada perencanaan daya dan pensuplaiannya ke beban yang berjarak jauh adalah tidak ekonomis [6], tetapi dapat dengan mudah disediakan oleh kapasitor shunt yang ditempatkan pada pusat beban. Kapasitor shunt pada jaringan (Gambar 2) dapat menyuplai daya reaktif negatif yang dapat berpengaruh untuk mengurangi daya aliran reaktif di dalam jaringan sehingga dapat merubah karakteristik arus lagging dari beban reaktif induktif menjadi arus leading [5].

Z = R + JXl R       X

Gambar 2: Rangkaian Ekivalen Saluran Dengan Kapasitor Shunt

Maka, dengan dipasang kapasitor shunt pada saluran sisi penerima, dengan arus kapasitif (IC) dengan komponen arus reaktif yang leading 900 terhadap tegangan, maka drop tegangan dapat diturunkan seperti gambar diagram fasor berikut :

I

Iq

Ip


Vs

__5

Vr’

∆Vq

∆Vp’

(b)



Gambar 3: Diagram Phasor (a). Saluran Tanpa Kapasitor Shunt (b). Saluran Dengan Kapasitor Shunt

Pada rangkaian ekivalen saluran tanpa menggunakan kapasitor shunt dengan faktor daya lagging memiliki persamaan drop tegangan berikut :

∆Vp = IR cosθ + IX sinθ                           (1)

Maka setelah ditambahkan dengan dengan kapasitor shunt, nilai drop tegangan dapat dirumuskan sebagai berikut [7]:

∆Vp’ = IR cosθ’ + (ILXL – ICXC) sinθ’                  (2)

Atau persamaan dapat disederhanakan menjadi :

∆Vp = IR cosθ’ + (ILXL – ICXC) sinθ’

= IR cosθ’ + (ILXLsin θ’ – ICXC sinθ’)

= R ⅞) + XL Φ — XC ^)

∆Vp = ⅞ R+2i^                (3)

dengan keterangan gambar dan persamaan :

Vs’ = Tegangan dari sisi pengirim

Vr’ = Tegangan pada sisi penerima

R = Resistansi saluran

X = Reaktansi saluran

XL = Reaktansi Induktif

XC = Reaktansi Capasitif

Ip   = Komponen arus aktif

Iq   = Komponen arus reaktif induktif

IR = Komponen real arus

IX = Reaktansi jaringan

P = Daya aktif yang dikirimkan ke beban

Q = Daya reaktif yang dikirimkan ke beban

Ketika dipasang kapasitor shunt, terjadi injeksi arus IC pada sistem sehingga faktor daya meningkat dan IL berkurang. Hal ini mengakibatkan drop tegangan berkurang (IL x XL) sehingga Vr meningkat. Pernyataan ini seperti dijelaskan pada Gambar 3(a) sehingga dapat dituliskan persamaan sebagai berikut :

Vr = Vs – (IR + jIX)                               (4)

Kemudian melalui Gambar 3(b), dijelaskan bahwa :

Vr’ = Vs – (IR + jIL XL – jIC XC)                      (5)

Maka melalui kedua persamaan tersebut, diperoleh selisih drop tegangan sebagai berikut :

∆Vr = Vr’ – Vr

= [Vs – (IR + jIL XL – jIC XC)] – [Vs– (IR + jIL XL)]

= jIC XC                                          (6)

Batas penurunan tegangan maksimum pada beban penuh yang diijinkan di beberapa titik sambung pada jaringan distribusi [1] adalah : Tegangan sistem distribusi harus dijaga pada batas-batas kondisi normal yaitu maksimal +5% dan minimal -10% dari tegangan nominal.

  • IV.    KOREKSI FAKTOR DAYA

Faktor daya atau sering disebut Power Factor (pf) atau cos phi merupakan rasio perbandingan antara daya aktif (P) terhadap daya semu/ daya total (S) yang dihasilkan oleh sumber atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya semu/daya total (S) [8]. Pada sistem tenaga listrik AC (Alternaiting Current) atau arus bolak-balik terdapat tiga jenis daya, yaitu : daya aktif, daya reaktif dan daya semu. Daya semu (S) dengan satuan VA merupakan total daya yang dikirimkan dari sumber pembangkit tenaga listrik sehingga dapat dimnfaatkan sebagai daya aktif, namun sebaliknya

semua daya semu yang disuplai dari sumber tidak dapat dimanfaatkan keseluruhannya dan menjadi daya reaktif pada jaringan saja. Hal ini dikarenakan oleh daya reaktif (VAR) pada jaringan menghasilkan fluks medan magnetik sehingga timbul magnetisasi dan daya ini akan dikirimkan ke sumber akibat efek induksi elektromagnetik tersebut sehingga daya ini menjadi beban pada sistem tenaga listrik. Berikut ini kita dapat dilihat diagram vektor hubungan antara daya aktif dan daya reaktif pada Gambar 4 :

S = Daya Se

Q = Daya Reaktif (VAR)

φ

P = Daya Aktif (W)

Gambar 4: Diagram Vektor Daya

Dari Gambar 4, dinyatakan bahwa daya semu (S) adalah :

S = ^P2 + Q2(7)

P = V I Cos φ (Watt)

Q = V I Sin φ (VAR)

S = V I (VA)(10)

Faktor daya (Cos φ) dapat dinyatakan sebagai berikut :

Faktor Daya (PF)     = Daya Aktif ^

'      7        Daya Semu (S)

= w

VA

VI Cos φ                              1 x

= v i = Cos φ            (11)

Ketika kapasitor shunt ditambahkan ke beban, maka faktor daya dapat ditingkatkan dari cos φ1 ke cos φ2, sehingga tegangan terima bus juga meningkat. Untuk memperoleh hasil optimal, akan kekurangan daya reaktif oleh beban dapat dipenuhi dengan pemasangan kapasitor shunt sehingga diperoleh faktor daya pada bus yang mendekati 1 [9].

Gambar 5: Perbandinga besar daya semu yang dibutuhkan sebelum dan sesudah ditambahkan kapasitor shunt

MVA1 = MW + jMVAr

MVA2 = MW + jMVAr – jMVArc

∆MVA = MVA2– MVA1 = jMVARc

dengan :

MVA      = Daya semu/nyata

MW       = Daya aktif

MVAr       = Daya reaktif

MVArc       = Injeksi daya reaktif dari kapasitor.

  • V.    OPTIMASI PEMASANGAN DAN KAPASITAS KAPASITOR SHUNT DENGAN TOOLS CAPACITOR

SIZING – RADIAL NETWORK

Pada penelitian ini menggunakan tools Capacitor Sizing – Radial Network sebagai studi optimasi penentuan pemasangan dan kapasitas kapasitor shunt untuk memperbaiki faktor daya, mengurangi rugi-rugi daya dan memperbaiki tegangan pada sistem distribusi.

Pada tahap optimasi terdapat parameter dan batasan parameter daya yang akan dicari, diantaranya parameter yang dicari hanya 2 yaitu lokasi dan nilai optimal kapasitor shunt yang akan dipasang [9]. Kemudian nilai ukuran kapasitas kapasitor shunt berupa bilangan integer kelipatan 10 sesuai dengan kapasitor yang digunakan yaitu sebesar 10 MVAr. Nilai kapasitor ini berisikan nilai dengan range diantara 0 hingga 400 MVAr. Kemudian dalam optimasi pemasangan kapasitor besarnya tegangan dipakai sebagai fungsi kendala

dalam perhitungan sehingga berada pada batas toleransi yang

diijinkan [5], yaitu : Vmin ≤ V ≤ Vmaks

(15)

(16)


Serta faktor daya, dengan batasan yang diijinkan yaitu :

PFmin ≤ PF ≤ PFmaks , untuk i = 1,….n dengan :

i

= nomor bus

PF

= power factor (cos θ)

Vmin

= 0,90 %

PF

min

= 0,85

Vmaks

= 1,05 %

PF i maks

= 0,9

Penelitian ini dilakukan di laboratorium Riset Manajemen Energi Listrik, Jurusan Teknik Elektro dan Komputer, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Jimbaran. Jadwal penelitian dimulai dari bulan Mei 2016 hingga Juli 2016. Penelitian ini dilakukan dengan pengumpulan data langsung dari PT.PLN (PERSERO) Distribusi Bali Area Bali Utara Rayon Gilimanuk. Analisis data dalam penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan diantaranya :

  • 1.    Pengumpulan data berupa single line diagram, data kapasitas transformator, data pembebanan masing-masing transformator, data impedansi saluran distribusi serta panjang dan jenis penghantar pada Penyulang Menjangan.

  • 2.    Menggambar single line diagram Penyulang Menjangan serta memasukkan data-data sistem jaringan yang diperloeh serta beberapa data ini [10], seperti :

  • •    Cost of demand power (kVA/year) at the substation

Cost of Substation merupakan tarif harga pemakaian listrik dari gardu induk (GI) ke masing – masing beban yang digolongkan atas beberapa kriteria golongan tarif. Pada penentuan tariff ini, digunakan persamaan berikut :

Total Harga = Beban Jaringan (kW) x Harga Tarif (17)

  • •    Cost of energy losses ($/kWh)

Energy Lost Cost merupakan harga jual tenaga listrik perharinya berdasarkan waktu penggunaan dari beban atau konsumen.

  • •    Cost of capacitor annual investment ($/kVAR/year) Cost of Capacitor merupakan biaya investasi berdasarkan harga saat ini yang digunakan untuk

    Chandra Wimartono Manurung: Optimaasi Pemasangan dan Kapasitas…


    p-ISSN:1693 – 2951; e-ISSN: 2503-2372



pemasangan kapasitor shunt pada jaringan distribusi Penyulang Menjangan.

Load demand factor

Load Demand Factor merupakan perbandingan antara

kebutuhan maksimum (beban puncak) terhadap total

daya tersambung, seperti persamaan berikut :

Load Demand Faktor =


Kebutuhan Maksimum (kVA) Jumlah Daya Tersambung (kVA)

(18)


Low load level percentage

Permitted voltage increase in % at the low load level The maximum iteration number of the low load flow calculation

  • •    The tolerance of the load flow calculations

  • •    The “from” bus and “to” bus ID code for the primary feeder along which the capacitor bank will be place

  • •    Capacitor standar size

  • 3.    Menghitung aliran daya pada jaringan dengan metode Newton-Raphson kemudian melakukan studi optimasi aliran daya dengan tools Capacitor Sizing – Radial Network.

  • 4.    Menganalisa hasil perhitungan berupa rugi – rugi daya dan power faktor saat kondisi sebelum dan sesudah diinjeksikan kapasitor shunt, mengamati letak dan nilai kapasitor yang diinjeksikan pada sistem jaringan Penyulang Menjangan serta menganalisa besarnya economic benefits yang diperoleh melalui injeksi kapasitor pada sistem jaringan tersebut.

  • VI. SIMULASI DAN PEMBAHASAN

  • A. Data Masukan Jaringan Penyulang Menjangan

Penyulang Menjangan merupakan penyulang dengan konfigurasi tipe radial 20 kV dengan sumber energi listrik yang disuplai dari Gardu Induk Trafo II 10 MVA Gilimanuk. Berikut Detail dan karakteristik beban pada Penyulang Menjangan :

Base MVA

Panjang Jaringan

Jumlah Transformator

Jumlah Pelanggan

Total Daya Transformator

Beban Jaringan

Berikut nilai dari resistansi


: 10 MVA

: 64,373 kms

: 69 Unit

: 9.218 Pelanggan

: 9.360 kVA

: 3.665,91 kVA

dan reaktansi dari data-data

penghantar pada Penyulang Menjangan [11] :

TABEL I

Nilai Impedansi Penyulang Menjangan

No.

Jenis Penghantar

Z1 / km

Z0 / km

R

jX

R

jX

1

Kabel Tanah (NFA2XSEY-T) 150 mm2

0,206

0,104

0,356

0,312

2

MV-TIC 150 mm2

0,216

0,330

0,363

1,618

3

AAAC 150 mm2

0,216

0,330

0,363

1,618

4

AAAC 95 mm2

0,309

0,345

0,487

1,632

5

AAACS 150 mm2

0,216

0,330

0,363

1,618

Berdasarkan pada Penyesuaian Tarif Tenaga Listrik (Tariff Adjustment) bulan Agustus 2016 PT. PLN (Persero) Distribusi Bali bahwa biaya pemakaian kapasitas energi listrik (Rp/kWh) terdapat 12 kriteria golongan tariff dengan nilai rata-rata sebesar Rp.1.241,007/kWh. Dengan melakukan perhitungan besarnya daya pembebanan pada Penyulang Menjangan, maka Cost of Substation berdasarkan persamaan (17) adalah :

Total Beban Jaringan = 3.665,91 kVA

Total Harga           = [3.665,91(0,9)] x Rp. 1.241,007

= Rp. 4.094.477,97/kW

= Rp. 4.549.419,97/kVA

Dengan konversi besarnya nilai dolar saat ini 1$ = 13.200, maka cost of substation sebesar $ 344,653 jika dibulatkan menjadi $ 345/kVA/year.

  • 2.    Energy Lost Cost ($/kWh)

Berdasarkan Tarif Tenaga Listrik dari P2B ke sistem distribusi tahun 2016 PT. PLN (Persero) Distribusi Bali harga jualnya terdiri dari 3 kriteria dengan nilai rata-rata sebesar Rp. 740,33/kWh jika dikonversikan ke dalam satuan dolar ($) dengan update terbaru agustus untuk nilai per dolarnya sebesar Rp. 13.200 maka menjadi $ 0,056/kWh.

  • 3.    Capacitor Investment Cost ($/kVAR/year)

Berdasarkan data yang saya peroleh bahwa sebuah kapasitor dengan kapasitas 600 kVAR dengan perkiraan biaya perawatan hingga 15 tahun memiliki harga sebesar Rp. 95 juta rupiah, yang berarti setiap kVAR nya sebesar Rp. 158.333,33. Dengan umur pakai selama 15 tahun, maka besar dana yang harus diinvestasikan pertahunnya sebesar Rp.10.555,55/tahun/kVAR jika dikonversikan kedalam satuan dolar ($) dengan nilai perdolarnya sebesar Rp. 13.200 menjadi $0,8 /year/kVAR.

  • 4.    Load Demand Factor

Berdasarkan persamaan (18), diperoleh nilai load demand

faktorsebagai berikut :

Load Demand Faktor

3.665,91 kVA

9.360 kVA


= 0,39

  • 5.    Low Load Level Percent

Pada kesempatan ini, nilai Low load level percent diasumsikan dengan nilai sebesar 60%.

  • 6.    Permitted Voltage Up % at Low Load Level

Berdasarkan standart bahwa batas tegangan minimum yang diijinkan pada tegangan menengah sebesar -10% dari tegangan nominal [1].

  • 7.    The “ from” bus and “to” bus ID code for the primary feeder along which the capacitor bank will be place Tahap ini yaitu menetukan penempatan kapasitor yang akan dipasang yang dimulai dari sumber pembangkitan Gardu Induk Gilimanuk Trafo II hingga ujung jaringan distribusi.

    Kemudian selain data diatas yang akan diinput dalam pengolahan studi optimasinya, berikut ini juga diperlukan data-data yang menjadi parameter terhadap economic benefits yang akan diperoleh melalui perhitungan dan asumsi sebagai berikut :

    1. Cost of Substation kVA ($/kVA/year)


Gambar 6: Data masukan yang tampak pada tampilan form untuk perhitungan economic benefits

  • B.    Hasil Simulasi Optimasi Kapasitor Shunt Pada Penyulang Menjangan

Simulasi dilakukan dengan 3 tahapan,yaitu tahap awal adalah menghitung kondisi awal aliran daya pada penyulang dengan menggunakan metode Newton-Raphson kemudian melakukan studi optimasi kapasitor shunt dengan tools Capasitor Sizing – Radial Network untuk menentukan letak dan nilai optimal dari kapasitor shunt yang akan diinjeksikan pada penyulang, setelah itu melakukan perhitungan aliran daya kembali setelah diinjeksikan kapasitor shunt sesuai dengan lokasi dan nilai yang telah diperoleh melaui studi optimasi sebelumnya.

Capacitor size: 1800.00 KVAR

300.00 KVAR X 6

Capacitor location (from source substation):

92724 Ft 92.724 KFt

Substation power output, power factor and network loss

Before addition    After addition

of capacitor of capacitor

P

(KW)

3613.2607

3431.4503

Q

(KVAR)

2726.5383

986.8984

S

(KVA)

4526.5510

3570.5489

PF

(%)

79.8237         96.1043

PLOSS (KW)

619.9549

438.1715

QLOSS (KVAR)

871.4438

630.3389

Economic Benefits

========

Before addition of capacitor

After addition of capacitor

========= Savings

KVA Charge cost ($/Year)

1561660.09

1231839.37

329820.72

Energy loss cost

($/Year)

304125.05

214949.42

89175.63

Capacitor cost

($/Year)

1440.00

Total cost

($/Year)

1865785.14

1448228.79

418996.35

Kemudian berikut hasil aliran daya secara umum setelah hasil studi optimasi lokasi dan kapasitas diperoleh, dengan tools Capacitor Sizing – Radial Network :

Summary of Total Generation and Demand

.

P(MW)

Q(MVAR)

S(MVA)

PF

Swing Bus(es)

: 3,433

-1,492

3,744

0.91

Generators

: 0.000

0.000

0.000

0.00

Total Load

: 2.993

-2.111

3.663

0.81

Total Loss

: 0.440

0.618

Mismatch

: 0,000

0,000

Berikut ini dapat dilihat perubahan aliran daya pada Penyulang Menjangan disaat kondisi sebelum dan setelah ditambahkan kapasitor shunt :

TABEL II

Perbandingan aliran daya saat kondisi sebelum dan sesudah ditambahkan kapasitor shunt

Bus

Tegangan (%)

Pembangkitan

Konsumsi

Sebelum

Sesudah

P (MW)

Q (MVAr)

P (MW)

Q (MVAr)

Bus 1

100,00

99,96

3,61

2,74

0,03

0,02

Bus 2

97,46

98,91

0

0

0,06

0,04

Bus 3

93,72

98,56

0

0

0,03

0,02

Bus 4

89,62

98,25

0

0

0,01

0,01

Bus 6

88,01

98,20

0

0

0,04

0,02

Bus 7

88,00

98,19

0

0

0,01

0,01

Bus 8

86,38

98,04

0

0

0,04

0,02

Bus 9

85,90

97,93

0

0

0,02

0,01

Bus 11

85,82

97,91

0

0

0,04

0,02

Bus 13

84,79

97,95

0

0

0,03

0,02

Bus 15

84,75

97,92

0

0

0,03

0,02

Bus 16

84,73

97,91

0

0

0,03

0,02

Bus 17

84,69

97,87

0

0

0,07

0,04

Bus 18

84,76

97,96

0

0

0,10

0,06

Bus 20

84,53

97,99

0

0

0,01

0,00

Bus 21

84,25

97,99

0

0

0,06

0,04

Bus 22

84,08

98,02

0

0

0,02

0,01

Bus 24

83,96

98,02

0

0

0,02

0,01

Bus 25

83,80

98,04

0

0

0,03

0,02

Bus 27

83,29

98,13

0

0

0,03

0,02

Bus 28

83,23

98,06

0

0

0,02

0,01

Bus 30

83,11

97,96

0

0

0,02

0,01

Bus 31

83,01

97,88

0

0

0,05

0,03

Bus 32

82,89

97,78

0

0

0,04

0,03

Bus 35

82,20

97,23

0

0

0,01

0,01

Bus 38

82,19

97,21

0

0

0,04

0,03

Bus 39

82,17

97,19

0

0

0,05

0,03

Bus 40

82,15

97,18

0

0

0,05

0,03

Bus 41

82,14

97,17

0

0

0,02

0,01

Bus 42

82,06

97,11

0

0

0,06

0,04

Bus 43

81,79

96,89

0

0

0,02

0,02

Bus 45

81,41

96,58

0

0

0,02

0,02

Bus 46

81,38

96,56

0

0

0,05

0,03

Bus 47

81,12

96,34

0

0

0,03

0,02

Bus 48

80,25

95,63

0

0

0,02

0,01

Bus 50

79,88

95,34

0

0

0,01

0,01

Bus 51

79,88

95,18

0

0

0,08

0,05

Bus 53

79,41

94,95

0

0

0,08

0,05

Bus 54

79,29

94,86

0

0

0,08

0,05

Bus 55

79,26

94,83

0

0

0,02

0,01

Bus 56

79,20

94,78

0

0

0,02

0,01

Bus 57

79,04

94,65

0

0

0,02

0,01

Bus 58

78,93

94,56

0

0

0,01

0,01

Bus 59

78,83

94,48

0

0

0,08

0,05

Bus 60

78,78

94,44

0

0

0,04

0,03

Bus 61

78,72

94,40

0

0

0,04

0,03

Bus 63

78,41

94,14

0

0

0,01

0,00

Bus 64

78,18

93,95

0

0

0,17

0,12

Bus 65

77,55

93,44

0

0

0,03

0,02

Bus 66

76,93

92,94

0

0

0,03

0,02

Bus 68

76,69

92,75

0

0

0,01

0,01

Bus 70

76,67

92,73

0

0

0,02

0,02

Bus 71

76,46

92,56

0

0

0,06

0,04

Bus 72

76,34

92,46

0

0

0,10

0,07

Bus 73

76,25

92,39

0

0

0,05

0,03

Bus 74

76,14

92,30

0

0

0,01

0,01

Bus 75

76,00

92,19

0

0

0,03

0,02

Bus 76

75,95

92,14

0

0

0,08

0,05

Bus 77

75,35

91,66

0

0

0,07

0,04

Bus 79

75,32

91,63

0

0

0,08

0,05

Bus 80

75,31

91,62

0

0

0,08

0,05

Bus 81

75,28

91,60

0

0

0,06

0,04

Bus 82

75,21

91,55

0

0

0,04

0,02

Bus 83

75,13

91,48

0

0

0,13

0,09

Bus 85

75,10

91,46

0

0

0,02

0,01

Bus 86

75,10

91,46

0

0

0,07

0,05

Bus 88

75,06

91,42

0

0

0,10

0,07

Bus 89

75,06

91,42

0

0

0,04

0,03

Bus 91

75,05

91,42

0

0

0,02

0,01

Chandra Wimartono Manurung: Optimaasi Pemasangan dan Kapasitas…

p-ISSN:1693 – 2951; e-ISSN: 2503-2372


a 772503 237030l


Berdasarkan hasil program optimasi di atas diperoleh bahwa terjadi penurunan nilai P, Q, S, Ploss dan Qloss dengan menginjeksikan kapasitor shunt sebesar 1.800 kVAR pada Penyulang Menjangan sehingga meningkatkan nilai faktor daya menjadi 0,96 (ambang batas faktor daya sebesar 0,9 [2]) sebelumnya 0,79 serta penurunan rugi-rugi jaringan 29,3% (kondisi awal 619,95 kVA menjadi 438,17 kVA). Kemudian dapat dilihat bahwa posisi kapasitor yang paling optimum berada pada jarak 92.724 ft (27,82 km) dari sumber atau jika digambarkan pada diagram segaris berada sebelum Bus 28 (GR 122). Pada hasil kalkulasi optimasi ini juga diketahui besarnya penghematan yang dapat dilakukan sebesar $ 418.996,35/year jika dikonversikan ke dalam rupiah (1$ = Rp. 13.200) menjadi Rp. 5.530.751.820 (5,5 milliar rupiah) pertahun atau sekitar Rp. 460.895.985 (460 juta rupiah) setiap bulannya.

Berikut ini digambarkan kedalam bentuk grafik perubahan tegangan antara sebelum dan sesudah ditambahkan kapasitor shunt pada penyulang Menjangan :

70

BusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBusBus 1 3 6 8 11 15 17 20 22 25 28 31 35 39 41 43 46 48 51 54 56 58 60 63 65 68 71 73 75 77 80 82 85 88 91 ^^^^mSebelum Injeksi Kapasitor MBBBmSesudah Injeksi Kapasitor

Gambar 7: Grafik Perbandingan Tegangan Bus Sebelum dan Sesudah Ditambahkan Kapasitor Shunt Pada Penyulang Menjangan

Melalui data pada tabel II diatas dapat dilihat bahwa hasil running studi optimasi Capacitor Sizing – Radial Network, terdapat peningkatan persentase tegangan secara signifikan pada masing-masing sistem bus dari sebelum diinjeksinya dengan sesudah diinjeksinya kapasitor shunt, serta sudah sesuai dengan batas tegangan minimum -10% [1] dari tegangan nominal, seperti yang terjadi pada Bus 91 (GR 115) yang merupakan ujung Penyulang Menjangan pada awal simulasi memiliki persentase tegangan 75,05% mengalami peningkatan menjadi 91,42%.

Seperti yang dijelaskan pada Gambar 3(b), bahwa ketika sistem jaringan ditambahkan kapasitor shunt, terjadi injeksi arus kapasitif (IC) sehingga faktor daya meningkat dan arus beban (IL) berkurang. Hal ini mengakibatkan drop tegangan berkurang sehingga tegangan terima (Vr) pada masing – masing bus mengalami peningkatan.

  • VII. KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil pembahasan pada bab sebelumnya adalah sebagai berikut :

  • 1.    Melalui simulasi optimasi kapasitor shunt pada jaringan distribusi Penyulang Menjangan didapatkan lokasi dan kapasitansi kapasitor shunt yang paling optimum adalah berjarak 92.724 ft (27,82 km) dari sumber atau jika digambarkan pada diagram segaris berada sebelum Bus 28 (GR 122) dengan kapasitas sebesar 1.800 kVAR. Kenaikan nilai faktor daya setelah diinjeksi kapasitor shunt mencapai 0,91 yang sebelumnya 0,79.

  • 2.    Proses simulasi Optimasi kapasitor shunt pada jaringan distribusi Penyulang Menjangan dapat mereduksi rugi – rugi daya sebesar 29,3% (kondisi awal 619,95 kVA menjadi 438,17 kVA), sehingga kapasitas pembebanan sistem dapat ditingkatkan.

  • 3.    Proses optimasi kapasitor shunt juga berpengaruh terhadap perbaikan tegangan, dimana sebelumnya pada Bus 91 (GR 115) mengalami persentase tegangan sebesar 75,05% naik menjadi 91,42%.

  • 4.    Pada hasil simulasi optimasi juga dapat mengetahui besarnya penghematan biaya hingga $ 418.996,35/year (Rp. 5.530.751.820/tahun) atau sekitar Rp. 460.895.985 (sekitar 460 juta rupiah) setiap bulannya.

REFERENSI

  • [1]    ESDM Nomor 04 Tahun 2009. “Peraturan Menteri Energi Dan Sumber Daya Mineral – Aturan Distribusi Tenaga Listrik”

  • [2]    SPLN No. 01727/532/DDPKP/2005. Jakarta : “Ambang batas faktor daya pada Jaringan, PLN 2005”.

  • [3]    Erhaneli, Ramadonal. 1 Januari 2015. “Optimasi Pemasangan Kapasitor Dalam Perbaikan Faktor Daya Dan Drop Tegangan Pada Sistem 20 kV Menggunakan Simulasi ETAP 7.5”. Jurnal Teknik Elektro Institut Teknologi Padang, Vol. 4. No. 1.

  • [4]    Setiawan, Widyadi; Utama, Satriya. 2011. “Optimasi Reaktif Power Dispatch Menggunakan Real-Coded Genetic Algorithm (RGA)”. Majalah Ilmiah Teknologi Elektro Universitas Udayana, Vol 10. No 1. Januari – Juni.

  • [5]    Hartati, Rukmi S. DKK. 2007. “ Penerapan Theorema Fuzzy Untuk Menentukan Lokasi Pemasangan dan Kapasitas Kapasitor Pada Saluran Distribusi Primer”. Majalah Ilmiah Teknologi Elektro Universitas Udayana, Vol 6. No 2. Juli – Desember.

  • [6]    Baran, M.E. and Wu, F.F1989. “Optimal Capasitor Placement On Radial Distribution Systems”. IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 4. No. 1.

  • [7]    Wijanarko, Eko. 2011. “Optimasi Penempatan Kapasitor Shunt Untuk Perbaikan Daya Reaktif Pada Penyulang Distribusi Primer Radial Dengan Algoritma Genetika” (Jurnal). Universitas Diponegoro, L2F 002 576.

  • [8]    Tampubolon, David; Sjani, Masykur. 2014. “Optimalisasi Penggunaan Kapasitor Bank Pada Jaringan 20 KV dengan Simulasi ETAP (Studi Kasus pada Feeder Srikandi di PLN Rayon Pangkalan Balai, Sumatera Selatan”. Singuda Ensikom – USU, Vol. 9. No. 2/November.

  • [9]    Robandi, imam. 2006. “Desain Sistem Tenaga Modern”. Yogyakarta : ANDI.

  • [10]    EDSA®. 2001. “Electrical Distribution And Transmission System Analyses And Design Programs”. San Diego : EDSA MICO CORPORATION.

  • [11]    SPLN 64, 1985. Jakarta : “Petunjuk Pemilihan dan Penggunaan Pelebur Pada Sistem Distribusi Tegangan Menengah, PLN 1985”.

ISSN 1693– 2951

Chandra Wimartono Manurung: Optimaasi Pemasangan dan Kapasitas…