## PENGARUH PERTAMBAHAN BEBAN TERHADAP KESTABILAN TEGANGAN DALAM PEMODELAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN
Evtaleny R. Mauboy 1 , Don E.D.G Pollo 2 , Samy Y. Do’o 3 , Hendrik J. Djahi 4
1,2,3,4 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Sains & Teknik, Universitas Nusa Cendana, Jl Adisucipto Penfui - Kupang Email: evtalenymauboy@staf.undana.ac.id, Email:donpollo@ staf.undana.ac.id, Email: samyeverson@ staf.undana.ac.id, Email: hdjahi@ staf.undana.ac.id
Info Artikel

## ABSTRACT
Histori Artikel: Diterima Mar 11, 2021 Direvisi Apr 23, 2021 Disetujui Apr 26, 2021 Voltage stability is the main focus in supplying the electricity power to the consum- er. The power quality is important as the stability and the continuing supply is well maintained.  This  research  aims  to  regulate  the  system  voltage  when  the  load  in- creased with the addition of wind turbines so the effect of the load increasing can be achieved. The simulation using Simulink/MATLAB with 2x1,5MW wind turbines connected  to  2  MVA  Synchronous  Machine.  The  load  is  connected  and  increased gradually. The voltage stability can be maintained when the load is increased up to 50%. The voltage loses its stability when the load near its full capacity. The control is applied and the voltage can be maintained its stability with the addition of reac- tive power compensation.
Keywords: voltage stability, wind turbines model, power

## ABSTRAK
Kestabilan  tegangan  dalam  penyaluran  daya  listrik  merupakan  salah  satu  fokus penting  untuk  mendukung  aktifitas  dalam  melayani  kebutuhan  masyarakat  yang menggunakan  daya  listrik  sebagai  kebutuhan  utama  saat  ini.Tujuan  utama  dari penelitian  ini  adalah  untuk  mengatur  kestabilan  tegangan  pada  sistem  ketika terjadi  pertambahan  beban  sehingga  pengaruh  pertambahan  beban  terhadap kualitas  penyaluran  daya  listrik  dan  dengan  pertambahan  pembangkit  listrik tenaga angin (PLTB) dapat diketahui.  Pemodelan dan analisis menggunakan Sim- ulink/Matlab dengan simulasi pertambahan beban pada sistem. Model  pembangkit listrik  tenaga  angin  (PLTB)  berkapasitas  2x1,5MW  pada  Simulink/MATLAB  yang dihubungkan  dengan  Synchronous  Machine  berkapasitas  2  MVA.  Beban  dihub- ungkan dan dinaikkan secara bertahap. Tegangan masih cukup stabil ketika beban dinaikkan  sampai  dengan  50%  dari  kapasitas  pembangkit.  Ketika  beban  terus  di- naikkan  maka  terjadi  ketidakstabilan  tegangan.  Aksi  pengontrolan  diaplikasikan dengan  menambahkan  kompensasi  daya  reaktif  untuk  pembangkit  listrik  tenaga angin yang digunakan sehingga tegangan sistem dapat dikontrol kestabilannya. Kata Kunci: Kestabilan tegangan, pemodelan PLTB, kualitas daya Penulis Korespondensi: Evtaleny R. Mauboy, Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana, Jl. Adisucipto Penfui - Kupang. Email: evtalenymauboy@staf.undana.ac.id

## 1. PENDAHULUAN
Dalam  kurun  waktu  5  tahun  terakhir,  terjadi perkembangan  yang  pesat,  khususnya  pem- bangunan  infrastruktur.  Sejumlah  bangunan  dan fasilitas untuk penggunaan publik dibangun. Pada penggunaan  dan  pengoperasiannya,  diperlukan
suplai  daya  listrik  yang  stabil  dan  kontinu  se- hingga  pemanfaatan  bangunan  dan  fasilitas  ini dapat berjalan dengan maksimal.
Salah  satu  cara  mendapatkan  pelayanan  suplai daya  listrik  yang  stabil  kontinu  adalah  per- tambahan  pembangkit  listrik.  Dalam  rangka pemenuhan  kebutuhan  energi  listrik  yang  ber-
dasarkan  pada  pembangkit  energi  listrik  terba- rukan,  maka  energi  angin  dipilih  untuk  dit- ambahkan  ke  sistem  [1].  Penyalaan  beban  yang tidak  serempak  pada  beban  –  beban  yang digunakan,  dengan  koneksinya  pada  tiap  fasa yang tidak seimbang akan mempengaruhi ketid- akseimbangan  beban  yang  digunakan  pada  in- stalasi  tersebut.  Apalagi  jika  terdapat  beban  in- duktif maka penyerapan daya reaktif oleh beban –  beban  tersebut  dapat  menyebabkan  kualitas penyaluran  daya  listrik  berkurang  yang  dapat menyebabkan ketidakseimbangan tegangan pada sistem [1].
Pada  dasarnya  rugi-rugi  yang  timbul  juga  di- pengaruhi  oleh  ketidakseimbangan  sehingga akan  merugikan  baik  pada  pemasok  maupun pada  penggunanya.  Oleh  karena  itu  maka penelitian  ini  dilakukan  yang  bertujuan  untuk menganalisis  pengaruh  pertambahan  beban  ter- hadap  kualitas  penyaluran  daya  listrik  yaitu kestabilan  tegangan  dengan  pertambahan  pem- bangkit listrik tenaga angin [2].
Data  hasil  pengukuran  akan  dimodelkan  dan dianalisa  menggunakan  Simulink/Matlab  dan dengan  simulasi  pertambahan  beban  pada  sis- tem.  Hasil  simulasi  dijadikan  rekomendasi  dan sesuai standar untuk perbaikan kualitas penyalu- ran daya listrik melalui tingkat kestabilan tegan- gan yang diperoleh dari model yang dibangun.
Integrasi  antara  sumber  energi  terbarukan dengan  sumber  energi  konvensional  bisa menghasilkan  banyak  masalah,  seperti  ketid- akstabilan  tegangan  dan  frekuensi  dan juga  ma- salah  kualitas  penyaluran  energi  listrik.  Dengan permintaan  energi  yang  semakin  meningkat, ketika  semakin  banyak  sumber  energi  terba- rukan  yang  terkoneksi  dengan  jaringan  tenaga listrik,  maka  kontrol  sistem  jaringan  tenaga listrik secara keseluruhan akan berubah [3] [4]. Beberapa  studi  dan  penelitian  telah  dilakukan untuk  mengatasi  masalah  pengontrolan  ter- koneksinya energi terbarukan ke dalam jaringan tenaga  listrik.  Untuk  mengatasi  masalah  yang berhubungan  dengan  kualitas  penyaluran  daya listrik,  telah  ada  banyak  penelitian  tentang penggunaan peralatan-peralatan elektronika daya,  yang  dapat  mengurangi  masalah  kualitas daya  seperti  harmonik,  di  sisi  lain  masalah penggunaan  switch  akan  semakin  banyak  yang menyebabkan  masalah  biaya  menjadi  lebih meningkat [3] [5] [6].
Dalam  pengaturan  frekuensi,  cara  pengaturan keseimbangan  dari  pembangkitan  energi  dan permintaan  energi  dari  konsumen  akan  menjadi
lebih kompleks ketika energi angin atau mataha- ri yang terhubung. Menjaga kestabilan tegangan juga  penting dalam  hal  pengontrolan  komponen sistem  daya  listrik  yang  mampu  menyerap  dan menginjeksi daya reaktif yang dibutuhkan jarin- gan listrik. Pada kondisi transien, seperti setelah terjadinya  gangguan,  ada  kebutuhan  akan  alat kontrol  lain  untuk  mempertahankan  kestabilan tegangan [7] [4].
Untuk mengatasi ketidakstabilan tersebut di atas, kapasitor  bank  shunt  konvensional  digunakan, dihubungkan  ke  terminal  generator  untuk  me- nyediakan kompensasi dari konsumsi daya reak- tif.  Selain  itu,  ketika  terjadi  variasi  dari  ke- cepatan angin yang bertiup cukup tinggi sebagai fungsi  dari  daya  output,  tegangan  akan  berfluk- tuasi.  Oleh  karena  hal  tersebut,  peralatan kompensasi  dinamis  juga  digunakan  sebagai tambahan  untuk  pengaturan  tegangan  melalui kebutuhan  akan  daya  reaktif.  Peralatan  kontrol dinamis yang digunakan untuk menjaga kestabi- lan tegangan dan kompensasi daya reaktif antara lain  adalah static  VAR  compensator (SVC)  dan static  synchronous  compensator (STATCOM) [7] [8] [9].

## 2. METODE PENELITIAN
Tujuan  utama  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengatur kestabilan tegangan pada sistem ketika terjadi  pertambahan  beban  sehingga  pengaruh pertambahan beban terhadap kualitas penyaluran daya listrik dan dengan pertambahan pembangkit listrik tenaga angin dapat diketahui. Secara  khusus,  tujuan  yang  ingin  dicapai  pada penelitian ini yaitu:
1. Pemodelan sistem tenaga listrik menggunakan  Simulink/MATLAB  dan Pembangkit Listrik Tenaga Angin menggunakan  karakteristik  turbin  angin pada Gambar 2.1.
2. Simulasi  pertambahan  beban  dan  melihat pengaruhnya terhadap kestabilan tegangan
3. Pemodelan aksi pengontrolan yang diperlukan  dan  pengaruhnya  terhadap kestabilan tegangan.

## Gambar 2.1 Karakteristik Turbin Angin yang digunakan dalam pemodelan [10]
Alur penelitian dijelaskan melalui gambar 2.2.

## Gambar 2.2 Langkah-langkah penelitian

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Model PLTB berkapasitas 2x1,5MW pada Sim- ulink/MATLAB dihubungkan dengan
Synchronous  Machine berkapasitas  2  MVA yang  dapat  dilihat  pada  Gambar  3.1.  Kapasitas beban  pertama  yang  terhubung  adalah  1  MW dan  pertambahan  beban  terus  dilakukan  sampai 4  MW  untuk  melihat  kestabilan  tegangan  pada Bus 25 yang dimodelkan. Pemodelan dan simu- lasi  dapat  dilihat  pada  Gambar  3.2  sampai dengan Gambar 3.5.
Dari  Gambar  3.2  dan  3.3  terlihat  bahwa  tegan- gan  masih  cukup  stabil  ketika  beban  bertambah sampai 2MW atau setengah dari kapasitas pem- bangkit.  Ketika  beban  terus  dinaikkan  sampai 3MW  atau  sampai  60  persen  dari  kapasitas pembangkit,  seperti  terlihat  pada  Gambar  3.4, maka  tegangan  mulai  menunjukkan  ketid- akstabilan  dengan  berosilasi  pada  saat  simulasi dilakukan beberapa saat.
Gambar 3.1 Pemodelan PLTB pada Sim- ulink/MATLAB dengan Synchronous Machine Gambar 3.2 Beban 1MW Kesimpulan Studi Pustaka Pengumpulan Data Perancangan Model Sistem Analisa Hasil Simu- lasi dan Evaluasi Model Mulai Simulasi Sim- ulink/Matlab Selesai

## Gambar 3.3 Beban 2 MW

## Gambar 3.4 Beban 3 MW

## Gambar 3.5 Beban 4 MW
Aksi  pengontrolan  diaplikasikan  dan  disimu- lasikan  ketika  tegangan  mulai  menunjukkan ketidakstabilan  atau  berosilasi  akibat  ber- tambahnya beban.
Pada  Gambar  3.5,  ketika  beban  terus  dinaikkan namun  aksi  pengontrolan  telah  diaplikasikan maka  terlihat  bahwa  kestabilan  tegangan  dapat terjaga. Kecepatan rotor dan tegangan pada me- sin  sinkron  juga  terlihat  terjaga  pada  kondisi yang  diinginkan.  Aksi  pengontrolan  dilakukan dengan  menambahkan  kompensasi  daya  reaktif menggunakan  STATCOM  ( Static  Synchronous Compensator )  berkapasitas  3  MVAR  untuk pembangkit listrik tenaga angin yang digunakan [7,9].

## 4. KESIMPULAN
Penelitian  ini  telah  dilakukan  dengan memodel- kan  pembangkit  listrik  tenaga  angin  (PLTB) berkapasitas 2x1,5MW pada Sim- ulink/MATLAB  yang  dihubungkan  dengan Synchronous  Machine berkapasitas  2  MVA. Beban  dihubungkan  dan  dinaikkan  secara  ber- tahap  untuk  melihat  pengaruhnya  terhadap kestabilan tegangan. Tegangan masih cukup sta- bil  ketika  beban  dinaikan  sampai  dengan  50% dari  kapasitas  pembangkit.  Ketika  beban  terus dinaikkan maka terjadi ketidakstabilan tegangan. Aksi pengontrolan diaplikasikan dengan menambahkan  kompensasi  daya  reaktif  untuk pembangkit listrik tenaga angin yang digunakan sehingga tegangan  sistem dapat dikontrol kesta- bilannya

## DAFTAR PUSTAKA
[1] S.  Kazemlou  and  S.  Mehraeen,  "Novel
Decentralized  Control  of  Power  Systems  With Penetration  of  Renewable  Energy  Sources  in Small-Scale Power Systems," IEEE Transaction on Energy Conversion, vol. PP, no. 99, pp. 1-11,
2014.
[2]   D.  Marsudi,  Operasi  Sistem  Tenaga  Listrik, Yogyakarta: Graha Ilmu, 2006.
[3]   N.  L.  Panwar,  S.  C.  Kaushik  and  S.  Kothari, "Role of renewable energy sources in environmental protection: A review," Renewable and  Sustainable  Energy  Reviews, vol.  15,  pp. 1513-1524, 2011.
[4]   L.  Djamel  and  B.  Abdallah,  "Power  quality control  strategy  for  grid-connected  renewable energy sources using PV array, wind turbine and battery,"  in 4th  International  Conference  on Power  Engineering,  Energy  and  Electrical Drives (POWERENG) , Istanbul, 2013.
[5]   A.  S.  Bazanella  and  A.  S.  Silva,  "Coordinated design  of  damping  controllers  for  robustness  of power  system  stability," Electrical  Power  and Energy Systems, vol. 23, no. 1, pp. 69-79, 2001.
[6]   S.  S.  Ahsan  and  S.  Khan,  "Reactive  power compensation for integration of wind power in a distribution network," in 5th India International Conference on Power ELectronics , Delhi, 2012.
[7]   R. M. M. Pereira, C. M. M. Ferreira and F. P. M. Barbosa, "Comparative study of STATCOM and SVC  performance  on  dynamic  voltage  collapse of  an  electric  power  system  with  wind generation," IEEE  Latin  America  Transaction, vol. 12, 2014.
[8]   N.  G.  Hingorani  and  L.  Gyugyi,  Understanding FACTS: concepts and technology of flexible AC transmission  systems,  New  York:  IEEE  Press, 2000.
[9]   M.  Balavar,  "Using  neural  network  to  control STATCOM  for  Improving  transient  stability," Journal  of  Artificial  Intelligence  in  Electrical Engineering, vol. 1, no. 1, pp. 26-31, 2012.
[10]  Mathworks, "Simulink," 2014.