Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to STABILITAS TEGANGAN
Similar to STABILITAS TEGANGAN (20)
More from Hastih Leo
More from Hastih Leo (20)
Recently uploaded
Recently uploaded (9)
STABILITAS TEGANGAN
- 1. 1 KESTABILAN TEGANGAN DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN
- 2. 2 DAFTAR ISI SAMPUL ......................................................................................................................1 DAFTAR ISI.................................................................................................................2 KATA PENGANTAR .................................................................................................3 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG ............................................................................................4 1.2 RUMUSAN MASALAH........................................................................................4 1.3 TUJUAN .................................................................................................................5 BAB II PEMBAHASAN 2.1 DEFINITION VOLTAGE STABILITY ................................................................6 2.2 VOLTAGE COLLAPSE ........................................................................................6 2.3 VOLTAGE STABILITY : SUBCATEGORIES ....................................................8 2.4 SHORT TERM VOLTAGE STABILITY..............................................................13 2.5 LONG TERM VOLTAGE STABILITY............................................................. 14 2.6 BASIF BETWEEN VOLTAGE AND ROTOR ANGLE STABILITY ...............16 2.7 PREVENTIVELY ACTION ................................................................................19 2.8 CORRECTIVELY ACTION ................................................................................21 2.9 VOLTAGE INSTABILITY TO SIGNIFICANT VOLTAGE DROP..................21 BAB III PENUTUP 3.1 KESIMPULAN.....................................................................................................23 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................24
- 3. 3 KATA PENGANTAR Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah tentang Kestabilan Tegangan. Makalah ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini. Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah ini. Akhir kata kami berharap semoga makalah ilmiah tentang limbah dan manfaatnya untuk masyarakan ini dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca. Makassar, 10 Desember 2016 KELOMPOK 2
- 4. 4 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dalam pembangkitan tenaga listrik, kestabilan tegangan merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan karena dapat mempengaruhi sistem tegangan. Ketidakstabilan tegangan akan menyebabkan ketidakstabilan sistem tenaga secara keseluruhan, terutama kualitas dan kemampuan pengiriman daya dari pembangkit ke konsumen, kondisi terparah terjadinya mekanisme pelepasan beban. Dalamsisteminterkoneksi skalabesar,alatpenstabil tegangan manual tidak pernah dipakai dan sebagai gantinya dipasang sebuah peralatan penstabil tegangan otomatis yang dinamakan Automatic Voltage Regulator (AVR) disetiap generator. Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan tegangan antara lain kenaikan pembebanan saluran transmisi, kendala pengaturan daya reaktif, dinamika OLTC (on load tap changer) trafo dan karakteristik beban juga mempengaruhi kestabilan tegangan tersebut. Kestabilan tegangan sistempraktis ditentukan oleh kestabilan sistemregulasi tegangan yang dilakukan oleh sistem eksitasi yang terdapat dalam generator dan beberapa rangkaian pengendalilain yang terintegrasi dalam suatu sistem. Komponen pengendalian yang terdapat pada Automatic Voltage Regulator (AVR )terdiri dari amplifier, exciter, generator, sensor dan pengendali. Pengendalian sistemAutomatic VoltageRegulator (AVR)ini bisadilakukan dengan berbagai jenis pengendali dan metoda diantaranya pengendali Proporsional (P), pengendali Proporsional Integral (PI), pengendali Proporsional Diferensial (PD),pengendali Proporsional Integral Diferensial (PID), metoda Linear Quadratic Regulator (LQR),metoda Logika Fuzzy, metoda Linear Quadratic Gaussian (LQG), metoda Linear Quadratic Gaussian -Loop Trasnfer Recovery (LQG -LTR) dan sebagainya. 1.2. Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud dengan Voltage Stability? 2. Apa yang dimaksud dengan Voltage Collapse? 3. Apa sub-kategori dari Voltage Stability? 4. Apa perbedaan kestabilan tegangan dan sudut rotor? 5. Apa tindakan yang harus dilakukan ketika terjadi ketidakstabilan tegangan?
- 5. 5 1.3. Tujuan 1. Mengetahui pengertian Voltage Stability. 2. Mengetahui pengertian Voltage Collapse. 3. Mengetahui Sub-Kategori dari Voltage Stability. 4. Mengetahui perbedaan dari kestabilan tegangan dan sudut rotor. 5. Mengetahui tindakan yang harus dilakukan ketika terjadi ketidakstabilan tegangan.
- 6. 6 BAB II PEMBAHASAN 2.1. Definition Voltage Stability Stabilitas tegangan dalam sistem tenaga listrik didefinisikan sebagai kemampuan sistem tenaga untuk mempertahankan tegangan pada setiap bus dalam sistem di bawah kondisi normal dan setelah mengalami gangguan. Dalam kondisi operasi normal tegangan dari sistem tenaga stabil, tapi ketika kesalahan atau gangguan terjadi dalam sistem, tegangan menjadi tidak stabil hasil ini dalam penurunan progresif dan tak terkendali tegangan. stabilitas tegangan kadang- kadang juga disebut stabilitas beban. Karena ketidakstabilan tegangan, sistem tenaga dapat mengalami jatuh tegangan, jika pasca-gangguan tegangan ekuilibrium dekat beban di bawah batas yang dapat diterima. Jatuh tegangan juga didefinisikan sebagai suatu proses dimana ketidakstabilan tegangan memberikan keuntungan dari profil tegangan yang sangat rendah di bagian penting dari sistem. Tegangan runtuhnya mungkin pemadaman total atau sebagian. Ketidakstabilan tegangan persyaratan dan tegangan runtuhnya sering digunakan secara bergantian. Batas stabilitas tegangan dapat didefinisikan sebagai tahap pembatas dalam sistem tenaga luar yang tidak ada jumlah injeksi daya reaktif akan menaikkan tegangan sistem ke keadaan nominalnya. Tegangan sistem hanya dapat disesuaikan dengan suntikan daya reaktif sampai stabilitas tegangan sistem dipertahankan. Ketidakstabilan tegangan dianggap sebagai ancaman utama terhadap stabilitas, keamanan, dan kehandalan dalam sistem tenaga modern. 2.2. Voltage Collapse Voltage Collapse adalah suatu masalah yang serius dalam sistem kelistrikan pada banyak negara. Masalah ini sangat penting sekali dalam pengoperasian dan perencanaan sistem tenaga listrik. Terjadinya pembebanan secara tiba-tiba karena ada beban melebihi kapasitas dibebankan ke sistematau dapat juga dengan terjadinya trip satu unit pembangkit (generator) dan satu unit sirkit, jikatidak ditanggulangisecepatnyamaka akan mengakibatkan keruntuhan tegangan (Voltage collapse) yang dapat membahayakan sistem.
- 7. 7 Menurut IEEE, voltage collapse adalah proses di mana ketidakstabilan tegangan menyebabkan hilangnya tegangan di bagian penting dari sistem. Ada beberapa faktor yang dapat menyebabkan voltage collapse diantaranya : a. Stress pada sistem akibat pembebanan daya aktif yang besar. b. Ketidakseimbangan sumber daya reaktif. c. Tidak bekerjanya relay proteksi dengan baik. d. Gangguan besar seperti terjadinya kerusakan pada unit pembangkit besar (sumber daya reaktif) yang berada dekat pusat beban ataukah terjadinya kerusakan pada salah satu saluran transmisi yang parallel sehingga saluran transmisi lainnya akan menerima beban yang lebih besar akibatnya rugi-rugi reaktif transmisi juga akan besar. e. Panjangnya saluran antara pembangkit dengan pusat-pusat beban apalagi bila saluran tersebut dibebani sampai melampaui SIL (Surge Impedance Load), maka saluran tersebut akan menyerap daya reaktif dengan cepat. f. Cara kerja OLTC selama kondisi tegangan rendah. g. Koordinasi yang kurang baik antara kontrol sistemdengan pengaman sistemtenaga listrik. Voltage collapse terjadi pada sistem tenaga bila terdapat pembebanan yang berlebihan dan kekurangan supplay daya reaktif. Voltage collapse merupakan suatu ketidakstabilan teganganyang melibatkan banyak komponen dalamsistemtenaga meskipun Voltagecollapse biasanya terjadi dalam sebuah area khusus. Voltage collapse terjadi pada bus akibat permintaan akan daya reaktif yang tidak terkendali sehingga tegangan pada bus mengalami penurunan, hal ini disebabkan oleh supplay daya reaktif yang dihasilkan oleh generator tidak mencukupi dan sangat terbatas serta kurangnya daya reaktif yang disediakan oleh kapasitor pada saat tegangan turun. Pencegahan Kegagalan Sistem akibat Voltage Collapse 1. Perencanaan model sistem 1) Pemasangan kompensator daya reaktif. Contohnya memasang kapasitor shunt. Kapasitor shunt Berfungsi untuk memperlebar batas tegangan kestabilan hingga titik tertentu dengan memperbaiki power faktor dari
- 8. 8 sistem. Kapasitor shunt juga dapat digunakan sebagai cadangan daya reaktif pada generator sehingga dapat mencegah terjadinya voltage collapse di berbagai kondisi sistem. 2) Pengendalian tegangan jaringan dan keluaran daya reaktif generator. 3) Koordinasi proteksi / kontrol. 4) Kontrol transformator tap changer. On Load Tap Changer dapat diartikan mengubah tap dalam keadaan berbeban artinya peralatan ini dapat melakukan perubahan tap untuk menambah atau mengurangi jumlah kumparan(dalamhal ini disebutkumparanbantu) tanpaharusmelakukanpemadamanterlebih dahulu, sehinggasecaraumum On Load Tap changer atau yang disingkat OLTC merupakan peralatan yang dipasang pada transformator untuk memperbaiki kualitas tegangan pada sisi sekunder dengan memilih rasio tegangan tanpa melakukan pemadaman, dimana rasio tegangan ini ditentukan oleh kumparan tegangan yang dihubungkan dengan tap selector pada OLTC. Seperti yang telah diketahui bahwasannya tegangan yang diterima oleh konsumen hendaknya stabil untuk menyalakan peralatan-peralatan yang bekerja oleh energy listrik, hal ini agaknya berbanding terbalik dengan tegangan di sistemyang tidak stabil atau bersifat fluktuatif hal ini selain disebabkan oleh perubahan beban juga dipengaruhi oleh banyaknya daya yang dibangkitkan oleh pembangkit-pembangkit, oleh karena itu diperlukanlah sebuah alat yang dapat mengatasi masalah tersebut, sehingga munculah yang disebut OLTC yang berfungsi untuk memperbaiki tegangan yang disalurkan ke konsumen sehingga tegangan yang samapai ke konsumen stabil, tentunya stabil pada tegangan sistem konsumen. 2.3. Voltage Stability : Sub-Categories Penyebab utama ketidakstabilan tegangan adalah ketidak mampuan sistem tenaga untuk memenuhi permintaan daya reaktif. Inti dari permasalahan ini biasanya berhubungan dengan susut tegangan yang terjadi pada saat daya aktif dan daya reaktif mengalir melalui reaktansi induktif pada jaringan transmisi. Secara mendasar masalah kestabilan berarti menjaga sinkronisasi operasi sistemtenaga. Kestabilan pada sistemtenaga listrik merupakan masalah yang sangat penting dalam penyediaan daya kepada konsumen. Masalah kestabilan yang sering terjadi disini adalah masalah beban lebih, berkurangnya pasokan daya reaktif
- 9. 9 yang pada akhirnya akan menempatkan sistempada kondisi voltage collapse dan akan terjadi kemungkinan terburuk yaitu terjadinya blackout. Kestabilan tegangan biasanya termasuk saat terjadi gangguan besar ( termasuk kenaikan beban / transfer daya yang sangat besar ). Tegangan akan mengalami osilasi, dan terjadi ketidakstabilan sistem kontrol. Ketidakstabilan ini bisa terjadi akibat nilaigainpada statik var kompensator yang terlalu besar, atau deadband pada tegangan yang mengatur shunt capacitor bank yang terlalu kecil. Maka dibutuhkan suatu voltage security, yaitu kemampuan sistem, tidak hanya untuk beroperasi secara stabil, tetapi juga stabil saat kondisi terburuk atau saat terjadi kenaikan beban. Stabilitas sistem tenaga telah menjadi perhatian utama dalam sebuah sistem operasi. Perhatian itu muncul dari fakta bahwa pada kondisi keadaan mantap (steady-state), kecepatan rata-rata untuk semua generator harus sama. Kondisi tersebut dinamakan pada operasi sinkron dari sebuah sistem yang terinterkoneksi. Gangguan kecil atau besar pada sistem tenaga berdampak pada operasi sinkron. Sebagai contoh, kenaikan atau ketrurunan tiba-tiba pada beban , atau akibat rugi pembangkitan menjadi salah satu jenis gangguan yang berpengaruh sangat signifikan terhadap sistem. Jenis lain dari gangguan adalah jaring transmisi yang terputus, beban lebih, atau hubung singkat. Dengan demikian diharapkan stabilitas sistem akan menuju ke keadaan mantap dalam waktu singkat setelah gangguan menghilang. Gangguan dapat dibagi menjadi 2 kategori, yaitu gangguan kecil dan gangguan besar. Gangguan kecil merupakan satu dari elemen sistem dinamik yang dapat dianalisis menggunakan persamaan linear (analisis sinyal kecil). Gangguan kecil yang terjadi berupa perubahan beban pada sisi beban atau pembangkit secara acak, pelan, dan jatuh bertingkat. Jatuh (trip) yang dialami oleh jaring tenaga listrik dianggap sebagai gangguan kecil jika pengaruhnya terhadap aliran daya sebelum gangguan pada jaring itu tidak signifikan. Bagaimanapun juga, gangguan yang menghasilkan kejutan tiba-tiba pada tegangan bus adalah jenis gangguan besar yang harus dihilangkan secepatnya. Jika tidak dihilangkan secepatnya, gangguan itu akan sangat mempengaruhi kestabilan sistem. Tidak hanya besar gangguan, waktu gangguan juga berpengaruh terhadap kestabilan sistem. Gangguan Terhadap Stabilitas : Gangguan Kecil
- 10. 10 Merupakan satu dari elemen sistem dinamik yang dapat dianalisis menggunakan persamaan linear (Analisis sinyal kecil). Gangguan kecil yang terjadi berupa perubahan beban pada sisi beban atau pembangkit secara acak, pelan dan bertingkat. Jatuh (trip) yang dialami oleh jaring tenaga listrik dianggap sebagai gangguan kecil jika pengaruhnya terhadap aliran daya sebelum gangguan pada aliran itu tidak signifikan. Gangguan Besar Gangguan ini bersifat mendadak, yakni gangguan yang menghasilkan kejutan tegangan tiba tiba pada tegangan bus. Gangguan besar ini harus secepatnya dihilangkan, jika tidak dihilangkan secepatnya, gangguan tersebut sangat mempengaruhi kestabilan sistem. Tidak hanya gangguan, waktu gangguan juga berpengaruh terhadap kestabilan sistem. Meskipun kestabilan sebuah sistemdapat dilihat secara menyeluruh dan meluas, tetapi untuk tujuan analisis suatu sistem, maka Masalah Stabilitas Dalam Sistem Tenaga Listrik Stabilitas Steady State Adalah kemampuan dari suatu sistem tenaga untuk mempertahankan sinkronisasi antara mesin mesin dalam sistem, setelah mengalami gangguan kecil. Analisis stabilitas steady-state menggunakan pendekatan model linear. Stabilitas steady-state pada sistem tenaga dapat disebut sebagai kestabilan sinyal kecil (small signal stability). Stabilitas steady state merupakan sebuah fungsi dari kondisi operasi. stabilitas steadystate jugadapat didefinisikan sebagaikemampuan sistemtenaga listrik untuk tetap menjaga sinkronisasi diantara mesin dalam sistem dan saluran external apabila terjadi perubahan beban baik secara normal ataupun lambat. Stabilitas steady state bergantung kepada batas-batas transmisi dan kapasitas pembangkitan dan efektifitas perangkat kontrol otomatis, terutama untuk regulasi tegangan automatis (AVR) pada generator. Pernyataan diatas juga berlaku untuk kestabilan transient dan dinamik. Apabila beban pada generator meningkat maka, rotasi rotor akan melambat, dan sebaliknya, akan semakin cepat apabila beban menurun. Pada kondisi normal, perubahan sudut rotor akan sedikit mengalami “overshoot”, yaitu akan sedikit lebih lambat atau lebih cepat. Pada kondisi stabil maka osilasi akan tetap terjadi sampai akhirnya berada pada posisi
- 11. 11 tertentu untuk kondisi beban yang baru. Apabila rotor berada pada kondisi tetap yang hanya terjadi dalam waktu yang cepat, maka mesin dapat dikatakan dalam keadaan stabil, dan osilasi dikatakan memiliki damping yang baik. Swing pada kondisi yang telah dijelaskantersebut biasanyaterlalu cepat untuk direspon oleh governor pada mesin. Bagaimanapun juga, sistemeksitasi generator yang cepat beraksi (eksiter dan regulasiteganganpada generator) akanpeka terhadap perubahan teganganyang menyebabkan osilasi sudut rotor dan memperkuat atau memperlemah medan generator, sehingga mempengaruhi kecepatan mesin untuk mencapai kondisi operasi yang stabil. Kondisi yang telah dijabarkan diatas akan selalu ada pada sistemtenaga listrik karena beban yang ada akan selalu bertambah dan ada pula yang hilang, dan semua generator yang terinterkoneksi harus selalu menyesuaikan energi input, sudut rotor, dan eksitasi agar sesuai dengan kondisi pada saat itu juga. Stabilitas 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. Analisis Stabilitas transien menggunakan pendekatan model non linear. Stabilitas transien merupakan fungsi dari kondisi operasi dan gangguan. Kestabilan transien juga dapat didefinisikan sebagai kemampuan sistem tenaga untuk mencapai kondisi stabiloperasi baru yang dapat diterima setelahsistemmengalami gangguan besar. Analisis kestabilan transien menggunakan pendekatan model nonlinear. Kestabilan transien pada sistemtenaga adalah respon output yang mencapai kondisi operasi steadystate yang diizinkan dan sistemyang dapat kembali ke posisi semula pada saat sistemmengalami gangguan. Kestabilan transien merupakan fungsi dari kondisi operasi dan gangguan. Situasi yang lebih hebat akan terjadi bila pembangkitan atau beban besar hilang dari sistem atau terjadi gangguan pada saluran tranmisi. Pada kasus semacam itu stabilitas transient harus cukup kuat untuk mempertahankan diri terhadap kejutan (shock) atau perubahan beban yang relatif besar yang terjadi. Stabilitas transient adalah kemampuan sistem untuk tetap pada kondisi sinkron (sebelum terjadi aksi dari kontrol governor) yang mengikuti gangguan pada sistem.
- 12. 12 Setelah hilangnya pembangkitan atau beban besar secara tiba-tiba, keseimbangan antara energi input dan output elektris pada sistem akan hilang. Jika energi input tidak lagi mencukupi, inersia rotor mesin yang masih bekerja, pada periode yang singkat akan melambat. Apabila beban hilang maka energi input pada sistemakan melebihi beban elektris, dan mesin akan bergerak semakin cepat. Bermacam-macam faktor mempengaruhi stabilitas sistem, seperti kekuatan pada jaringan transmisi didalamsistemdan saluran pada sistemyang berdekatan, karaktristik pada unit pembangkitan, termasuk inersia pada bagian yang berputar, dan properti elektris seperti reaktansi transient dan karakteristik saturasi magnetik pada besi stator dan rotor. Faktor penting lainnya adalah kecepatan dimana saluran atau perlengkapan yang terjadi gangguan dapat diputus (disconnect ) dan, dengan reclosing otomatis pada saluran transmisi, yang menentukan seberapa cepat saluran dapat beroperasi lagi. Sebagaimana pada stabilitas steady-state, kecepatan respon pada sistem eksitasi generator merupakan faktor yang penting dalam mempertahankan stabilitas transient. Gangguan pada sistem biasanya diikuti oleh perubahan tegangan yang cepat pada sistem, dan pemulihan kembali tegangan dengan cepat menuju ke kondisi normal merupakan hal yang penting dalam mempertahankan stabilitas. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, stabilitas transient adalah kemampuan untuk tetap pada kondisi sinkron selama periode terjadinya gangguan dan sebelum adanya reaksi dari governor. Pada umumnya ayunan pertama pada rotor mesin akan terjadi selama satu detik setelah gangguan, tetapi waktu yang sebenarnya bergantung pada karakteristik mesin dan sistem transmisi. Setelah periode ini, governor akan mulai bereaksi, biasanya sekitar 4 hingga 5 detik, dan stabilitas dinamis akan efektif. Selama periode peralihan, tegangan terminal, sudut rotor dan frekuensi akan berubah. Besarnya tegangan kumparan medan akan dipengaruhi oleh: 1. Arus induksi pada kumparan peredam (damper winding) selamaterjadinya perubahan nilai arus pada kumparan jangkar. Konstanta waktu terjadinya arus ini berkisar antara 0.1 detik dan disebut “efek subtransient”. 2. Arus induksi pada kumparan medan selama terjadinya perubahan mendadak pada arus kumparan jangkar. Kostanta waktu untuk periode ini berkisar 2 detik dan disebut sebagai “efek transient”.
- 13. 13 Telaahkestabilanperalihan bertujuan untuk menentukan apakah sistemtadi akan tetap dalam keadaan serempak setelah terjadinya gangguan berat, misalnya gangguan sistem transmisi, perubahan beban yang mendadak, terputusnya unit pembangkit, atau pemutaran saklar (switching) saluran. Telaah semacam ini telah dimulai lebih dari 50 tahun yang lalu, tetapi pada saat itu hanya terbatas pada pada pembahasan masalah dinamis yang menyangkut tidak lebih dari dua buah mesin. Sistem daya masa kini jauh lebih luas, ditambah dengan sistem interkoneksi yang rumit dan melibatkan banyak mesin. Masalah kestabilan peralihan menyangkut gangguan besar yang tidak lagi memungkinkan proses kelinieran, sehingga persamaan tidak linier differensial dan aljabar harus diselesaikandenganmetoda langsung atau dengan prosedur iterasi.Masalahkestabilan peralihan dapat lebih lanjut dibagi kedalam kestabilan ayunan pertama (first-swing) dan ayunan majemuk (multiswing). Kestabilan ayunan pertama didasarkan pada model generator yang cukup sederhana tanpa memasukkan sistem pengaturannya. Biasanya periode waktu yang periode waktu yang diselidiki adalah detik pertama setelah timbulnya gangguan pada sistem. Bila mesin dikatakan berada dalam kondisi serempak sebelum berakhirnya detik pertama, maka kita katakan sisteministabil.Masalahkestabilan ayunan majemuk mencakup periode telaah yang lebih lama, dan karenanya harus mempertimbangkan juga pengaruh sistem pengaturan generator terhadap kinerja mesin didalam periode waktu yang cukup lama. Model – model mesin dengan perincian yang lebih tinggi harus dibuat untuk menggambarkan kinerjanya dengan tepat. 2.4. Short Term Voltage Stability Dalamstudi kestabilan tegangan,akibat terjadinya gangguankemampuan systemuntuk kembali stabil terbagi dua, yaitu stabilitas jangka pendek dan stabilitas jangka panjang. Stabilitas jangkapendek biasanyaterjadi akibat adanya tanggapan cepat pengendali tegangan seperti Automatic Voltage Regulator (AVR) atau Flexible AC Transmission Sistem (FACTS). Sedangkan, stabilitas waktu panjang melibatkan peralatan yang memiliki tanggapan lambat terhadap perubahan sistem, seperti On-load Tap Charger (OLTP). AVR adalah sebuah Stabilizer yang mempunyai fungsi untuk menstabilkan tegangan listrik untuk peralatan-peralatan elektronik (komputer, kulkas, televisi, dan beberapa peralatan industri lain) di rumahmaupunperusahaan. Olehsebabitulah AVR seringdisebutsebagai STAVOL atau Stabilizer Voltage.
- 14. 14 Prinsip Kerja Sistem pengoperasian unit AVR atau STAVOL memiliki fungsi untuk menjaga tegangan generator tetap stabil dan tidak terpengaruh oleh perubahan beban listrik yang selalu berubah-ubah dimana tegangan yang berubah-ubah itu sangat mempengaruhi tegangan di output generator. Prinsip kerja AVR Generator adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter. Apabila tegangan output generator dibawah tegangan batas normal, maka AVR atau STAVOL akan memperbesar arus tegangan, begitu juga sebaliknya. Maka jika ada perubahan tegangan pada output generator, AVR atau STAVOL akan menstabilkannya dengan otomatis tanpa perlu Anda mensettingnya secara manual. FACTS ( Flexible AC Transmission Sistem ) pada dasarnya, FACTS adalah kumpulan peralatan yang dibuat dari komponen Elektronik solid state untuk pengaturan atau pengendalian daya listrik secara fleksibel. FACTS diharapkan untuk dapat menggantikan peralatan kendali daya listrik mekanik yang saat ini umum dipasang pada jaringan transmisi listrik seperti pemutus rangkaian (Circuti braker), perubah tegangan variabel (transformer tap changers), Shunt Capacitor Switches, dan lainnya. 2.5. Long Term Voltage Stability On-load Tap Charger (OLTP). Besarnya panjang saluran distribusi menimbulkan masalah tersendiri, yakni drop tegangan yang semakin parah ketika saluran distribusi tersebut semakin panjang. Belum lagi jika beban semakin besar, tentu drop tegangan akan semakin naik menurut persamaan . Bisa dibayangkan bahwa pada konsumen yang terletak jauh dari feedertentu merasa paling menderita karena seringkali tegangan yang sampai sudah diluar batasan kualitas yang ditetapkan PLN (-10% dan +5% untuk jaringan distribusi). Seiring dengan kemajuan teknologi, ada beberapa cara untuk memperbaiki regulasi tengangan itu. Salah satunya dengan menggunakan OLTC transformator. Secara singkat, sebenarnya trafo OLTC bekerja dengan mengubahan sadapan (tap) pada trafo sehingga dihasilkan transformasi tegangan yang bisa berubah-ubah
- 15. 15 antara sisi primer dengan sisi sekunder. Komponen dari trafo OLTC itu sendiri adalah sebagai berikut. Selector switch Saklar yang digunakan untuk memilih posisi tap yang sesuai dengan kebutuhan. Reactor Pada saat merubah posisi tap, arus tidak boleh berubah seketika. Reactor digunakan untuk meningkatkan impedans dan membatasi besar arus sirkulasi yang mengalir karena pergeseran posisi selector switch pada masa transisi mengakibatkan adanya perbedaan tengangan pada reactor. Vacuum switch Berfungsi sebagai pemutus dan penyambung rangkaian pada tahapan perubahan posisi tap. Bypass switch Mirip seperti vacuum switch yang berfungsi sebagai pemutus dan penyambung rangkaian pada tahapan perubahan posisi tap. Gambar (a) adalah posisi tap awal dan gambar (g) merupakan posis tap setelah diubah. Pada gambar (a) selector switch berada pada tap yang sama sehingga impedans reaktornya = 0 karena fluks magnet kedua reactor saling meniadakan. Pada gambar (b) bypass switch A terbuka. Pada gambar (c) posisi salah satu tap berpindah. Pada gambar (d) bypass switch A tertutup kembali. Terjadi arus sirkulasi yang besarnya dibatasi oleh reactor. Pada gambar (e) bypass switch B terbuka. Pada gambar (f) posisi tap yang kedua kini berpindah. Pada gambar (g) bypass switch B tertutup kembali. Proses perubahan tap selesai dan menghasilkan rasio tegangan primer-sekunder yang berbeda dibandingkan dengan keadaan sebelumnya.
- 16. 16 Penggunaan trafo ini sebagai salah satu cara untuk memperbaiki regulasi tegangan semakin populer karena bersifat adaptif (mampu menyesuaikan kebutuhan). Pada trafo tersebut ada berbagai maca peralatan kontrol dan sensor yang mampu mengukur serta kemudian merespon drop tegangan yang terjadi sehingga secara otomatis posisi tap akan diubah. Proses perubahan posisi tap pada trafo OLTC ini bisa dilakukan secara otomatis dengan kendali motor atau secara manual. Trafo OLTC ini biasanya diletakkan pada gardu induk distribusi. 2.6. Basic For Distinction Between Voltage And Rotor Angle Stability Konsep Dasar Kestabilan Tegangan Kestabilan tegangan adalah kemampuan dari suatu sistem tenaga untuk selalu siap mempertahankan tegangan yang diterima disetiapbus dalam sistemtersebut saatberoperasi normal dan atau setelahmengalami gangguan.Suatu sistemmemasuki situasiketidakstabilan tegangan ketika terjadi gangguan, meningkatnya permintaan beban atau perubahan dalam kondisi sistem yang mengakibatkan perubahan yang drastis dan tidak terkontrolnya penurunan tegangan. Penyebab utama ketidakstabilan tegangan adalah ketidakmampuan suatu sistem tenaga untuk memenuhi permintaan daya reaktif. inti dari permasalahannya adalah penurunan tegangan yang terjadi ketika daya aktif dan reaktif mengalir melalui reaktansi induktif yang dihubungkan dengan jaringan transmisi. Kriteria kestabilan untuk suatu tegangan dapat dipenuhi jika besarnya tegangan pada setiap bus dalam suatu sistem yang sedang beroperasi akan meningkat besarnya seiring dengan meningkatnya injeksi daya reaktif pada bus yang sama. Suatu sistemdikatakan tidak stabil jika dalam sistem tersebut sedikitnya terdapat sebuah bus yang mengalami penurunan besarnya tegangan bersamaan pada saat injeksi daya reaktif diberikan pada bus yang sama. Atau dengan kata lain tegangan suatu sistemstabil jika sensitivitas V-Q nya positif untuk setiap bus, dan menjadi tidak stabil jika sensitivitas V-Q nya negative setidaknya pada sebuah bus. Ketidakstabilan tegangan dapat terjadi dalam beberapa cara yang berbeda, untuk menjelaskannya dapat ditunjukkan seperti pada gambar 6.1. yaitu dengan mengilustrasikan jaringan dengan dua buah terminal yang berisi sebuah sumber tegangan konstan (Es) yang mensuplai beban (ZLD) melalui sebuah impedansi seri (ZLN).
- 17. 17 Gangguan dapat dibagi menjadi 2 kategori, yaitu gangguan kecil dan gangguan besar. Gangguan kecil merupakan satu dari elemen sistem dinamik yang dapat dianalisis menggunakan persamaan linear (analisis sinyal kecil). Gangguan kecil yang terjadi berupa
- 18. 18 perubahan beban pada sisi beban atau pembangkit secara acak, pelan, dan jatuh bertingkat. Jatuh (trip) yang dialami oleh jaring tenaga listrik dianggap sebagai gangguan kecil jika pengaruhnya terhadap aliran daya sebelum gangguan pada jaring itu tidak signifikan. Bagaimanapun juga, gangguan yang menghasilkan kejutan tiba-tiba pada tegangan bus adalah jenis gangguan besar yang harus dihilangkan secepatnya. Jika tidak dihilangkan secepatnya, gangguan itu akan sangat mempengaruhi kestabilan sistem. Tidak hanya besar gangguan, waktu gangguan juga berpengaruh terhadap kestabilan sistem. Gangguan Terhadap Stabilitas : A. Gangguan Kecil Merupakan satu dari elemen sistem dinamik yang dapat dianalisis menggunakan persamaan linear (Analisis sinyal kecil). Gangguan kecil yang terjadi berupa perubahan beban pada sisi beban atau pembangkit secara acak, pelan dan bertingkat. Jatuh (trip) yang dialami oleh jaring tenaga listrik dianggap sebagai gangguan kecil jika pengaruhnya terhadap aliran daya sebelum gangguan pada aliran itu tidak signifikan. B. Gangguan Besar Gangguan ini bersifat mendadak, yakni gangguan yang menghasilkan kejutan tegangan tiba tiba pada tegangan bus. Gangguan besar ini harus secepatnya dihilangkan, jika tidak dihilangkan secepatnya, gangguan tersebut sangat mempengaruhi kestabilan sistem. Tidak hanya gangguan, waktu gangguan juga berpengaruh terhadap kestabilan sistem. Meskipun kestabilan sebuah sistemdapat dilihat secara menyeluruh dan meluas, tetapi untuk tujuan analisis suatu sistem, maka Konsep Dasar Kestabilan Sudut Rotor Stabilitas sudut rotor (Rotor angle stability) berkaitan dengan kemampuan mesin sinkron saling berhubungan dari sistemkekuasaanuntuk tetap sinkron dalam kondisi operasi normal dan setelah mengalami gangguan. Hal ini tergantung pada kemampuan untuk mempertahankan / mengembalikan keseimbangan antara torsi elektromagnetik dan mekanik torsi setiap mesin sinkron dalam sistem . Perubahan torsi listrik dari mesin sinkron menyusul adanya gangguan bisa diselesaikan menjadi dua komponen: • Komponen torsi Sinkronisasi , dalam fase dengan gangguan sudut rotor. • Komponen torsi Damping , dalam fase dengan deviasi kecepatan
- 19. 19 Untuk kenyamanan dalam analisis dan untuk mendapatkan wawasan yang bermanfaat sifat masalah stabilitas ,dapat berguna untuk mengkarakterisasi stabilitas sudut rotor dalam hal dua subkategori sebagai berikut : 1. Gangguan kecil (atau sinyal kecil ) stabilitas sudut rotor berkaitan dengan kemampuan daya sistem untuk mempertahankan sinkronisme pada gangguan kecil . Gangguan dianggap harus cukup kecil yang Linearisasi persamaan sistem diperbolehkan untuk tujuan analisis . Gangguan tersebut sering ditemui dalam operasi sistemnormal , seperti perubahan beban. 2. Gangguan besar stabilitas sudut rotor atau stabilitas transien , seperti yang biasa disebut , yang bersangkutan dengan kemampuan sistem tenaga untuk mempertahankan sinkronisme ketika mengalami parah gangguan transien . Rumus persamaan ayunan 2.7. Preventively Action Penyaluran tenaga listrik harus mempunyai kualitas yang baik, andal dan kontinuitasnya harus terjamin. Sedang dari uraian diatas gangguan pada sistemtenaga listrik ada yang tidak dapat dihindari, mengingat pertimbangan tekno ekonomi. Untuk mengusahakan memperkecil kemungkinan terjadinya gangguan dapat diusahakan dengan cara sebagai berikut : Memakai isolasi yang baik untuk semua peralatan. Membuat koordinasi isolasi yang baik antara ketahanan isolasi peralatan dan arester ataupun batang tanduk. Memakai kawat dan membuat tahanan tanah kaki menara sekecil mungkin serta selalu diadakan pengecekan. Membuat perencanaan yang baik untuk mengurangi pengaruh luar dan menguranai atau menghindarkan sebab-sebab gangguan mekanis, polusi, kontaminasi, binatang dsb. Pemasangan yang baik, yaitu pada saatpemasangan harus mengikuti peraturan- peraturan yang betul. Menghindari kemungkinan kesalahan operasi yaitu dengan membuat prosedur tata cara operasional (standing operational procedur, SOP) dan diadakan jadwal pemeliharaan yang rutin.
- 20. 20 Memasang kawat tanah pada SUTT dan gardu induk untuk melindungi terhadap sambaran petir. Memasang arester untuk mencegah kerusakan pada peralatan akibat sambaran petir. Walaupun langkah-langkah untuk mencegah terjadinya gangguan secara teknis dapat dilakukan, tetapi ada yang membatasinya, yaitu faktor ekonomis. Artinya kita tidak dapat mencegah seluruh kemungkinan terjadinya gangguan oleh sebab faktor ekonomis dan faktor alam. dengan demikian kita terima pendapat bahwa "gangguan boleh saja terjadi pengaruh akibat gangguan tadi harus dibuat sekecil mungkin atau kontinuitas penyaluran tidak terganggu". Ada beberapa cara untuk mengurangi pengaruh gengguan yaitu: 1. Mengurangi akibat gangguan. Membatasi arus hubung singkat yaitu dengan menghindari konsentrasi pembangkitan atau dengan memakai impedansi pembatas arus, pemasangan tahanan atau reaktansi untuk sistem pentanahannya sehingga arus gangguan satu fase terbatas. Pentanahan dengan kumparan peterson, dalam hal ini arus gangguan satu fase ke tanah sangat kecil. Memakai peralatan yang mampu terhadap terjadinya arus hubung singkat. 2. Memisahkan bagian sistem yang terganggu secepatnya bila dengan memakai pengaman lebur atau dengan relai pengaman dan pemutus beban dengan kapasitas pemutus yang memadai. 3. Merencanakan agar bagiansystemyang terganggu bila harus dipidahkan dari system tidak akan mengganggu operasi system secara keseluruhan atau penyaluran tenaga listrik ke konsumen tidak terganggu. Hal ini dapat dilakukan misalnya dengan: Memakai saluran ganda atau saluran yang membentuk gelang. Memakai penutup balik otomatis. Memakai generator cadangan putar atau pembangkit siap pakai. 4. Stabilitas system agar tetap dipertahankan selama terjadi gangguan yaitu dengan memakai pengatur tegangan otomatis yang cepat dan karakteristik kestabilan generator yang memadai, serta menggunakan relai pengen bekerja cepat. 5. Membuat data/pengamatan gangguan yang sistematis dan efektif misalnya dengan menggunakan langkah-langkah pencegahan lebih lanjut. Jadi jelas bahwa relai pengaman berikut pemutus tenaga adalah satu cara bukan untuk menghindari gangguan tetapi berfungsi setelah terjadi gangguan untuk mengurangi akibat gangguan dengan memisahkan bagian sistem yang terganggu dari sistem keseluruhan secepatmungkin. Aspek relaipengaman dipertimbangkan dalammerencanakan suatu sistem tenaga listrik secara keseluruhan. Dalam batas ekonomi suatu sistem tenaga listrik harus
- 21. 21 direncanakan sedemikian rupa sehingga mempunyai tingkat perlindungan / pengamanan yang memadai. 2.8. Correctively Action Tindakan korektif dapat dibedakan dalam 2 kegiatan yaitu: terencana dan tidak terencana. Kegiatan yang terencana diantaranya adalah pekerjaan perubahan /penyempurnaan yang dilakukan pada jaringan untuk memperoleh keandalan yang lebih baik (dalam batas pengertian operasi) tanpa mengubah kapasitas semula. Kegiatan yang tidak terencana misalnya mengatasi/ perbaikan kerusakan peralatan/gangguan.Perbaikan kerusakan dalam hal ini dimaksudkan suatu usaha/pekerjaan untuk mempertahankan atau mengembalikan kondisi systematau peralatan yang mengalami gangguan/kerusakan sampai kembali pada keadaan semula dengan kepastian yang sama. Pekerjaan-pekerjaan yang termasuk tindakan korektif diantaranya adalah : Pekerjaan penggantian mof kabel yang rusak. Pekerjaan JTM yang putus. Penggantian bushing trafo yang pecah. Penggantian tiang yang patah. Perubahan/ penyempurnaan dalam hal ini dimaksudkan suatu usaha/ pekerjaan untuk penyempurnaan system atau peralatan distribusi dengan cara mengganti/ merubah systemperalatan dengan harapan agardaya guna dan keandalan systemperalatan yang lebih tinggi dapat dicapai tanpa merubah kapasitas system peralatan semula. Pekerjaan-pekerjaan yang termasuk perubahan/ penyempurnaan yang dimaksudkan diantaranya adalah : Pekerjaan rehabilitasi gardu. Pekerjaan rehabilitasi JTM Pekerjaan rehabilitasi JTR. 2.9. Voltage Instability To Significant Voltage Drop Kehilangansinkronisasisistemsehinggasistemtidak lagi mampu bekerja normal setelah mengalami perubahan beban. Peningkatan beban atau pada saat terjadi perubahan kondisi sistem yang disebabkan oleh drop tegangan yang tidak terkontrol Menurut Taylor (1994), stabilitas tegangan adalah kemampuan sistem untuk menjaga tegangan tetap pada keadaan mantap dalam batas range ( % 10 ± Vn) yang telah ditetapkan setelah terjadi gangguan pada sistem tersebut. Masalah Kestabilan Ketidak mampuan sistem tenaga untuk memenuhi permintaan daya reaktif
- 22. 22 Kualitas Peralatan Masalah kestabilan yang sering terjadi disini adalah masalah beban lebih, berkurangnya pasokan daya reaktif yang pada akhirnya akan menempatkan sistem pada kondisi voltage collapse dan akan terjadi kemungkinan terburuk yaitu terjadinya blackout Jatuh Tegangan Jatuh tegangan merupakan besarnya tegangan yang hilang pada suatu penghantar. Jatuh tegangan pada saluran tenaga listrik secara umum berbanding lurus dengan panjang saluran dan beban serta berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar. Tegangan jatuh secara umum adalah tegangan yang digunakan pada beban. Tegangan jatuh ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui tahanan kawat. Tegangan jatuh V pada penghantar semakin besar jika arus I di dalam penghantar semakin besar dan jika tahanan penghantar Rℓ semakin besar pula. Tegangan jatuh merupakan penanggung jawab terjadinya kerugian pada penghantar karena dapat menurunkan tegangan pada beban. Akibatnya hingga berada di bawah tegangan nominal yang dibutuhkan. Tegangan jatuh secara umum adalah tegangan yang digunakan pada beban. Tegangan jatuh ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui tahanan kawat. Tegangan jatuh V pada penghantar semakin besar jika arus I di dalam penghantar semakin besar dan jika tahanan penghantar Rℓ semakin besar pula. Tegangan jatuh merupakan penanggung jawab terjadinya kerugian pada penghantar karena dapat menurunkan tegangan pada beban. Akibatnya hingga berada di bawah tegangan nominal yang dibutuhkan.
- 23. 23 BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan 1. Stabilitas tegangan dalam sistem tenaga listrik didefinisikan sebagai kemampuan sistem tenaga untuk mempertahankan tegangan pada setiap bus dalam sistem di bawah kondisi normal dan setelah mengalami gangguan. 2. Menurut IEEE, voltage collapse adalah proses di mana ketidakstabilan tegangan menyebabkan hilangnya tegangan di bagian penting dari sistem. 3. Masalah Stabilitas Dalam Sistem Tenaga Listrik : Stabilitas Steady State dan Stabilitas Transien 4. Stabilitas jangka pendek biasanya terjadi akibat adanya tanggapan cepat pengendali tegangan seperti Automatic Voltage Regulator (AVR) atau Flexible AC Transmission Sistem (FACTS). Sedangkan, stabilitas waktu panjang melibatkan peralatan yang memiliki tanggapan lambat terhadap perubahan sistem, seperti On-load Tap Charger (OLTP). 5. Stabilitas sudut rotor (Rotor angle stability) berkaitan dengan kemampuan mesin sinkron saling berhubungan dari sistem kekuasaan untuk tetap sinkron dalam kondisi operasi normal dan setelah mengalami gangguan.