Jurnal ELECTRON , Vol. 3, No.1, Mei 2022, Hal. 06 - 10 e-ISSN 2622-6588 / p-ISSN 2830-523X DOI : 10.33019/electron.v3i1.12

## Studi Stabilitas Peralihan di Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Diesel Merawang
Hasyim Asyari 1 , Asmar 1 , Wahri Sunanda 1 *
1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Bangka Belitung *wahrisunanda@ubb.ac.id

## ABSTRACT
The Merawang diesel power plant as one of the generating units in the Bangka area, the Bangka Belitung region, operates 9 generator units and 9 voltage step-up transformers. The output voltage will be supplied through the 150 kV SUTT. In this study, transient stability will be analyzed in the condition of 9 generators operating at the Merawang diesel power plant. Transient analysis was performed using the Runge-Kutta method. When the 9 Merawang diesel power plant generators were operating, the fastest critical disconnection time was 0.11 seconds, which resulted in a 3-phase fault on the line at point D, the line at point E, and the line at point F.
Keywords : transient analysis, diesel power plant, generator, Runge Kutta method,  critical disconnection.

## INTISARI
Pembangkit  listrik  tenaga  diesel  (PLTD)  Merawang  sebagai  salah  satu  unit  pembangkit  yang  ada  di  area  Bangka, Wilayah Bangka Belitung mengoperasikan  9 unit pembangkit dan 9 unit transformator penaik tegangan. Tegangan luaran akan disalurkan melalui SUTT 150 kV. Dalam penelitian ini akan dianalisis stabilitas transien pada kondisi 9 generator beroperasi di PLTD Merawang. Analisis transien dilakukan dengan  menggunakan  metode Runge-Kutta .  Pada  saat  9  generator PLTD Merawang beroperasi,  didapat waktu pemutusan kritis tercepat yakni 0,11 detik yang terjadi gangguan 3 fasa pada saluran di titik D, saluran di titik E, dan saluran di titik F.
Kata kunci: analisis transien, pembangkit listrik tenaga diesel, generator,  metode Runge Kutta, waktu pemutusan kritis.

## I. PENDAHULUAN
Gangguan  pada  sistem  tenaga  listrik  dapat menyebabkan terganggunya aliran daya. Gangguan ini dapat terjadi pada saluran transmisi, bus dan pelepasan beban.  Gangguan  ini  dapat  menimbulkan  masalah, diantaranya  terkait transient yang  merupakan  bagian studi kestabilan.[1]
Analisis  sistem  dapat  dibagi  atas  3  (tiga) kategori  yakni  kestabilan  mantap,  kestabilan  dinamik dan  kestabilan  peralihan..  Kestabilan  sistem  dapat dilihat menyeluruh sebagai sistem yang memungkinkan mesin bergerak serempak dan dapat memberikan reaksi terhadap  gangguan  untuk  kembali  ke  keadaan  kerja normal. [2] Ketidakstabilan dapat terjadi ketika adanya gangguan sistem transmisi, perubahan pada beban serta pemutusan  saklar  saluran.  Oleh  karenanya  perlu dilakukan  studi  untuk  mengetahui  keadaan  kestabilan dan waktu pemutusan kritis [3].
Sistem  tenaga  listrik  area  Bangka  yang merupakan  bagian  dari  sistem  ketengalistrikan wilayah  Bangka  Belitung  ditopang  oleh  beberapa unit  pembangkit,  diantaranya  pembangkit  listrik
tenaga   diesel   (PLTD)   Merawang,   PLTD   Koba, PLTD  Toboali,  PLTD Mentok,  pembangkit  listrik tenaga  uap  (PLTU)  Air  Anyir, dan  pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) Air Anyir. Sistem transmisi yang  digunakan  yakni  sistem  transmisi  dengan Saluran  Udara  Tegangan  Tinggi  (SUTT)  150  kV dengan jaringan distribusi primer 20 kV. Sistem ini melayani konsumen tenaga listrik yang ada di pulau Bangka.  [4].  Selain  pembangkit  berbasis  fosil, beberapa  unit  pembangkit  berbasis  energi  baru terbarukan juga telah beroperasi di Bangka Belitung, baik  berbasis  surya  dan  biomassa  dengan  beberapa penelitian  terkait  sumber  energi  baru  terbarukan tersebut juga telah dilakukan[5][6].
PLTD  Merawang  sebagai  bagian  dari  sistem area  Bangka,  saat  ini  mengoperasikan  9  unit pembangkit dan 9 unit transformator penaik tegangan dari  6.3  kV  ke  20  kV. Output tegangan  20  kV disalurkan  pada  beban  dan  terinterkoneksi  dengan gardu  induk  (GI)  Bukit  Semut  di  Sungailiat.  Lalu gardu  induk  Bukit  Semut  terinterkoneksi  dengan gardu induk (GI) Air Anyir melalui transmisi SUTT
Jurnal ELECTRON , Vol. 3, No.1, Mei 2022, Hal. 06 - 10 e-ISSN 2622-6588 / p-ISSN 2830-523X DOI : 10.33019/electron.v3i1.12
150  kV.  [4]  Salah  satu  gangguan  berupa  analisis peralihan dapat terjadi pada saluran transmisi 150 kV dan  bus  yang  akan  memberikan  dampak  terhadap ketidakstabilan sistem di PLTD Merawang.
Beberapa penelitian terkait stabilitas peralihan diantaranya  analisis  arus  transien  pada  sisi  primer transformator  terhadap  pelepasan  beban  di  PLTU Suralaya unit 5, unit 6 dan unit 7 serta wilayah kerja GITET  Cilegon  Baru  [7],    pemodelan  dari  sistem tenaga  listrik  Minahasa  pada  PLTA  Tonsealama  – Gardu  Induk  Tonsealama  yang  terdiri  dari  1  unit mesin  dan  1  bus infinite dengan  saluran  transmisi ganda  dengan  menggunakan  kriteria  luas  sama  [8] lalu penelitian dengan menerapkan metode ekspansi deret  taylor  dengan  bahasa  program  Fortran  [9]. Analisis  pengaruh  perubahan  reaktansi  saluran terhadap  stabilitas  transien  dengan  menerapkan lepasnya  gangguan  beban  dan  gangguan  3  fase simetris yang terjadi pada salah satu saluran dengan metode Runge-Kutta Fehlberg [10]. Kemudian juga terdapat  penelitian  terkait  stabilitas  transien  pada saluran transmisi dengan dengan Static VAR dan PSS [11] , analisis pengaruh penambahan SSSC terhadap kestabilan  transien  tiga  generator  sinkron  yang dioperasikan  paralel  setelah  terjadinya  gangguan dengan  metode  Nyquist  [12]  serta  meningkatkan kestabilan  sistem  generator  sinkron  dengan  metode vast valving [13].
Dalam  kaitan  itu  akan    dilakukan  studi transien pada PLTD Merawang yang mengoperasikan  9  (sembilan)  unit  generator  guna mengetahui waktu pemutusan kritis sistem pada saat terjadi gangguan.

## II. METODE PENELITIAN
Tahapan penelitian yang dilakukan yakni :
1. Pengumpulan  dan  memasukkan  data  (saluran, tranformator, pembangkit, dan beban) pada sistem
2. Melakukan  simulasi  aliran  daya  sistem  tenaga listrik  PLTD  Merawang  menggunakan  aplikasi simulasi  daya  untuk  memperoleh  tegangan  dan daya tiap bus.
3. Menghitung  tegangan  peralihan,  arus  dalam peralihan dan admitansi beban.
4. Menentukan  titik  gangguan  yaitu  gangguan  pada saluran  transmisi dan bus
5. Menentukan  persamaan  sudut  daya  elektris  pada setiap titik gangguan
6. Menentukan  persamaan  ayunan  pada  kondisi
selama dan setelah gangguan
7. Melakukan  pencetakan  kurva  ayunan  generator, kemudian masukkan waktu pemutusan sementara.
8. Melakukan  analisis  terhadap  kurva  ayunan generator.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  Gambar  1  dapat  diketahui  bahwa  terdapat dua  buah  pembangkit listrik yaitu PLTD Merawang dan PLTU Air Anyir (sebagai bus infinite ), terdapat 2 (dua) saluran distribusi 20 kV dan 4 (empat) saluran transmisi  150 kV. Penyederhanaan sistem kelistrikan di  area  Bangka  ini  dikarenakan  analisis  stabilitas transien  yang  akan  dilakukan  terjadi  gangguan  pada saluran  transmisi  dan  bus,  sehingga  pada  bagian saluran  distribusi  20  kV  ke beban  dihilangkan .
Gambar 1. Diagram segaris pembangkit dan kelistrikan setelah disederhanakan
3.1 Analisis transien di saat 9 generator beroperasi Pada tabel 3.1 dapat diketahui nilai tegangan, daya pembangkitan generator dan  daya  pada  sisi  beban
Tabel 3.1. Hasil studi aliran daya di saat 9
generator beroperasi
Jurnal ELECTRON , Vol. 3, No.1, Mei 2022, Hal. 06 - 10 e-ISSN 2622-6588 / p-ISSN 2830-523X DOI : 10.33019/electron.v3i1.12
Tabel 3.2. Data saluran dan transformator
Pada  tabel  3.2  dapat  diketahui  nilai  saluran  dan transformator dalam satuan per unit.

## 3.2  Analisis transien di saat terjadi gangguan 3 fasa pada bus 7
Setelah dilakukan pembentukan matriks selama dan setelah gangguan dan menjadi matriks berorde 2 dikali 2, kemudian  didapatkan  nilai  persamaan  daya  elektrik selama dan setelah gangguan.
Pada  saat  simulasi,  waktu  pemutusan  kritis dimasukkan  0,13  detik  dan  0,14  detik  kondisi  kurva masih  stabil.  Pada  saat  waktu  pemutusan  kritis  0,15 detik  kondisi  kurva  tidak  stabil.  Maka,  waktu pemutusan kritis di saat terjadi gangguan 3 fasa pada bus 7 adalah 0,14 detik, dan gangguan harus diputuskan sebelum  sistem  dalam  kondisi  tidak  stabil  seperti terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Kurva ayunan gangguan pada bus 7 dengan waktu pemutusan 0,14 detik

## 3.3  Analisis transien di saat terjadi gangguan 3 fasa pada salah satu saluran bus 6 ke bus 7
Pada  saat  simulasi,  waktu  pemutusan  kritis dimasukkan 0,13 detik dan 0,14 detik dengan kondisi kurva  masih  stabil.  Pada  saat  waktu  pemutusan  kritis 0,15  detik,  kondisi  kurva  tidak  stabil.  Maka,  waktu pemutusan  kritis  di  saat terjadi  gangguan  3  fasa  pada bus 7 adalah 0,14 detik dan gangguan harus diputuskan
sebelum sistem dalam kondisi tidak stabil seperti pada Gambar 3.
Gambar 3. Kurva ayunan gangguan pada pertengahan salah satu saluran bus 6 ke 7 dengan waktu pemutusan 0,14 detik
3.4  Analisis transien di saat terjadi gangguan 3 fasa pada salah satu saluran bus 5 ke bus 6
Pada  saat  simulasi,  waktu  pemutusan  kritis dimasukkan 0,13 detik dan 0,14 detik dengan kondisi kurva  masih  stabil.  Pada  saat  waktu  pemutusan  kritis 0,15  detik  dengan  kondisi  kurva  tidak  stabil.  Maka, waktu pemutusan kritis di saat terjadi gangguan 3 fasa pada  saluran  bus  5  ke  bus  6  adalah  0,14  detik,  dan gangguan  harus  diputuskan  sebelum  sistem  dalam kondisi tidak stabil seperti terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Kurva ayunan gangguan pada pertengahan salah satu saluran bus 5 ke 6 dengan waktu pemutusan 0,14 detik

## 3.5  Analisis transien di saat terjadi gangguan pada titik D
Pada  saat  simulasi,  waktu  pemutusan  kritis dimasukkan  0,10  detik  dan  0,11  detik  kondisi  kurva masih  stabil.  Pada  saat  waktu  pemutusan  kritis  0,12 detik  kondisi  kurva  tidak  stabil.  Maka,  waktu pemutusan  kritis  di  saat terjadi  gangguan  3  fasa  pada titik  D  adalah  0,11  detik,  dan  gangguan  harus diputuskan  sebelum  sistem  dalam  kondisi  tidak  stabil seperti pada Gambar 5.
Jurnal ELECTRON , Vol. 3, No.1, Mei 2022, Hal. 06 - 10 e-ISSN 2622-6588 / p-ISSN 2830-523X DOI : 10.33019/electron.v3i1.12
Gambar 5.  Kurva ayunan gangguan pada saluran di titik D dengan waktu pemutusan 0,11 detik

## 3.6  Analisis transien di saat terjadi gangguan pada titik E
Pada  saat  simulasi,  waktu  pemutusan  kritis dimasukkan  0,10  detik  dan  0,11  detik  kondisi  kurva masih  stabil.  Pada  saat  waktu  pemutusan  kritis  0,12 detik  kondisi  kurva  tidak  stabil.  Maka,  waktu pemutusan  kritis  di  saat terjadi  gangguan  3  fasa  pada titik  E  adalah  0,11  detik,  dan  gangguan  harus diputuskan  sebelum  sistem  dalam  kondisi  tidak  stabil dengan terlihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Kurva ayunan gangguan pada saluran di titik E dengan waktu pemutusan 0,11 detik

## 3.7  Analisis transien di saat terjadi gangguan pada titik F
Pada  saat  simulasi,  waktu  pemutusan  kritis dimasukkan  0,10  detik  dan  0,11  detik  kondisi  kurva masih  stabil.  Pada  saat  waktu  pemutusan  kritis  0,12 detik  kondisi  kurva  tidak  stabil.  Maka,  waktu pemutusan  kritis  di  saat terjadi  gangguan  3  fasa  pada titik  F  adalah  0,11  detik,  dan  gangguan  harus diputuskan  sebelum  sistem  dalam  kondisi  tidak  stabil yang terlihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Kurva ayunan gangguan pada saluran di titik F dengan waktu pemutusan 0,11 detik

## IV. KESIMPULAN
Dari  pengoperasian  9  unit  generator  di  PLTD Merawang dapat diketahui bahwa waktu pemutusan kritis tercepat yakni 0,11 detik. Gangguan 3 fasa tersebut terjadi pada saluran di titik D, saluran di titik E, dan saluiran di titik F. Analisis ini dilakukan pada saluran transmisi GI Sungailiat  ke  GI  Air  Anyir  dan  GI  Air  Anyir  ke  GI Kampak.

## REFERENSI
[1]  P. Kundur, J. Paserba, V. Ajjarapu, G. Andersson, A.  Bose,  C.  Canizares,  C.,  ...  and  V.  Vittal, “Definition  and  classification  of  power  system stability IEEE/CIGRE joint task force on stability terms  and  definitions,” IEEE  transactions  on Power  Systems, vol.  19  no.  3,  pp.  1387-1401. 2004.
[2]  W.D. Stevenson Jr  “Analisis sistem tenaga listrik, edisi  ke-4”. Terjemahan  Kamal  Idris,  Penerbit Erlangga, Jakarta.1996.
[3]  M. Djiteng, M. “Pembangkitan Energi Listrik”. Jakarta: Erlangga, 7, 1-6. 2005.
[4]  PLN Area Bangka , “Data  pembangkit,  jaringan, transformator,    dan    beban”,  PLN  Area  Bangka, 2017.
[5]  W. Sunanda, and I. Dinata. “Penerapan Perang at Wireless  Monitoring  energi  Listri  Berbasis Arduino dan Internet” Jurnal Amplifier vol. 4 no. 2. 2014.
[6] M.  Zainuddin,  Sarjiya,  T.  P.  Handayani,  W. Sunanda, and F. E. P. Surusa, “Transient Stability Assessment  of  Large  Scale  Grid-Connected Photovoltaic on Transmission System,” 2018 2nd International  Conference  on  Green  Energy  and Applications (ICGEA), Mar. 2018.
[7]  A.A. Prayitno,  S.  Suhendar,  and  H.  Herudin.. “Analisis  Arus  dan  Tegangan  Transien  Akibat Pelepasan  Beban  pada  Sis  Primer  Transformer
Jurnal ELECTRON , Vol. 3, No.1, Mei 2022, Hal. 06 - 10 e-ISSN 2622-6588 / p-ISSN 2830-523X DOI : 10.33019/electron.v3i1.12
Unit  5,  Unit  6,  dan  Unit  7  Suralaya”. Setrum: Sistem Kendali-Tenaga-elektronika-
telekomunikasi-komputer , vol. 2 no. 1, pp. 30-41. 2015.
[8]  F.A  Rotinsulu,  M.  Tuegeh,  and  L.S.  Patras.
“Analisa  Stabilitas  Transient  STL  Minahasa Menggunakan Metode Kriteria Luas Sama” Jurnal
Teknik Elektro dan Komputer , vol. 4 no. 2, pp. 33- 40. 2015.
[9]  A. Suryadi.  “Studi  Stabilitas  Peralihan  Sistem Tenaga  Listrik  Dengan  Metoda  Ekspansi  Deret Taylor  Menggunakan  Perhitungan  Program Fortran”. Tematik:  Jurnal  Teknologi  Informasi Komunikasi (e-Journal), vol. 2 no. 2 pp. 124-137. 2015.
[10] P. Prasetyo, D. Despa, H. Gusmedi, and L. Hakim.
“Analisis  Perubahan  Reaktansi  Saluran  Terhadap Transient  Stability  Of  Multimachine  Dengan
Metode Runge-Kutta Fehlberg”. Jurnal
Informatika dan Teknik Elektro Terapan, vol. 4 no.
2. 2016.
[11] Z.  Abidin.  “Stabilitas  Transien  pada  Saluran Transmisi dengan Static VAR Compensator (SVC) dan  PSS  (Power  System  Stabilizer)”. JE- Unisla, vol. 5 no. 1, pp. 326-331. 2020.
[12] M. N. Hidayat, S. Izza, and I. R. Putri. “Analisis Pengaruh Static Synchronous Series Compensator Terhadap  Kestabilan  Transien  Menggunakan Metode Nyquist”. Jurnal Nasional Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, vol. 9 no. 1, pp. 79-86.
2020.
[13] R.  Murniaty.  “Simulasi  Percepatan  Stabilitas Peralihan  Generator  Sinkron  Menggunakan Metode  Fast  Valving”. JITEL:  Jurnal  Ilmiah
Teknik Elektro, vol. 1 no. 1, pp. 53-65. 2022.