TUGAS AKHIR ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM KELISTRIKAN SUMBAGUT 150 KV DENGAN MENGGUNAKAN METODE PARALLEL LOAD FLOW. Diajukan untuk memenuhi persyaratan

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM KELISTRIKAN SUMBAGUT 150 KV DENGAN MENGGUNAKAN METODE PARALLEL LOAD FLOW Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh Leo Syahputra NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 ii

3 ABSTRAK Studi aliran daya dilakukan untuk mengetahui informasi mengenai aliran daya dan tegangan sistem. Studi aliran daya sangat penting karena dapat menganalisis keadaan sistem sekarang dan dapat digunakan dalam perencanaan pengembangan sistem. Untuk sistem dengan wilayah yang luas, dapat dilakukan perhitungan aliran daya dengan metode parallel load flow Newton-Raphson. Metode ini dilakukan dengan membagi wilayah perhitungan menjadi dua wilayah dan menghitung aliran daya pada masing-masing wilayah secara bersamaan. Aplikasi metode ini pada Sistem Kelistrikan Sumatera Bagian Utara 150 kv menunjukkan jumlah iterasi yang lebih sedikit dibandingkan metode konvensional sehingga metode ini dinilai lebih efisien. Dari hasil simulasi untuk wilayah 1 diperoleh total pembangkitan sebesar 777,091 MW + 796,223 MVar, total beban 628,600 MW + 392,200 MVar dan total rugi jaringan sebesar 148,550 MW + 611,700 MVar. Dari wilayah 2 diperoleh total pembangkitan 236,362 MW MVar, total beban 225,100 MW + 146,400 MVar dan total rugi saluran 11,721 MW + 34,349 MVar. Kata kunci: Aliran daya, Newton-Raphson, Matlab, Pemodelan Paralel. i

4 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkah dan rahmat-nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul: ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM KELISTRIKAN SUMBAGUT 150 KV DENGAN MENGGUNAKAN METODE PARALLEL LOAD FLOW Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang wajib dipenuhi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU. Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan dan merawat penulis sampai sekarang yaitu ayahanda Syafril Ramawi dan ibunda Eli Syafni serta kepada adik tersayang Lia Aristina yang selalu memberikan dukungan, doa dan motivasi yang sangat membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. Selama masa perkuliahan hingga selesainya Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Dengan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., sebagai Dosen Pembimbing tugas akhir saya sekaligus selaku Ketua Departemen Teknik Elektro yang telah ii

5 bersedia meluangkan waktu di sela-sela kesibukan beliau untuk membimbing penulis mulai dari awal sampai selesainya Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Kasmir Tanjung selaku dosen wali penulis yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama perkuliahan. 3. Bapak Yulianta Siregar, ST. MT yang telah banyak memberikan masukan, ide dan saran kepada penulis mengenai topik yang penulis angkat dalam Tugas Akhir ini 4. Bapak Pimpinan PT. PLN (Persero) P3B Sumatera UPB Sumbagut. 5. Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik. 6. Saudara Tryani Walnizam Junaidi.SKM yang selalu memberikan dukungan baik moril maupin materil dan selalu memberikan masukan, saran, dan kritik kepada penulis. 7. Sahabat-sahabat terbaik, Agung, Dimas, Rizky, Rizal, Tondy, Arfan, Rizi, Nisa, Yuli, Lukman, Adly, Masykur, Afit, Adit, Faya, Asri, Doni, Wangto, Ahmad, Fahrul, Kentrick, Teguh, Reza, Budi, Arif, Daniel, Paul dan seluruh teman-teman elektro stambuk 2009 lainnya yang tak bisa saya sebutkan satu persatu. 8. Keluarga Besar IMIB USU, semua penghuni Raysa B11, teman-teman angkatan 2009, semua abang kakak senior dan adik junior serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. iii

6 Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan untuk menyempurnakan dan memperkaya kajian Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Agustus 2016 Penulis, Leo Syahputra iv

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Batasan Masalah Manfaat Penelitian... 3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Umum Studi Aliran Daya Matriks Admitansi Bus Metode Newton-Rhapson Parallel Load Flow BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Umum Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Bahan Metode Pengumpulan Data Langkah-Langkah Penelitian v

8 3.6. Pemodelan Paralel Aliran Daya Flowchart Single Line Diagram Sistem Sumbagut 150 kv yang Telah Dibagi Menjadi Dua Wilayah BAB IV SIMULASI DAN ANALISIS 4.1. Data Pembangkit dan Beban Sumatera Bagian Utara 150 kv Simulasi Sistem Sumbagut 150 kv Hasil Simulasi Sistem Sumbagut 150 kv Hasil Simulasi Wilayah 1 Sistem Sumbagut 150 kv Hasil Simulasi Wilayah 2 Sistem Sumbagut 150 kv BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vi

9 DAFTAR GAMBAR No. Judul Halaman 1. Gambar 2.1 Diagram Satu Garis Sistem Tenaga Gambar 2.2 Diagram Impedansi Gambar 2.3 Diagram Admitansi Gambar 3.1 Flowchart Penelitian Gambar 3.2 Single Line Diagram Sistem Sumbagut 150 kv Gambar 4.1 Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan Gambar 4.2 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan Gambar 4.3 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan Gambar 4.4 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan Gambar 4.5 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Sumbagut Keseluruhan Gambar 4.6 Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Gambar 4.7 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Gambar 4.8 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Gambar 4.9 Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah vii

10 15. Gambar 4.10 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Gambar 4.11 Lanjutan Tampilan Awal Simulasi Pada Matlab Untuk Wilayah Gambar 4.12 Grafik Tegangan Pada Masing-Masing Bus Sistem Sumbagut150 kv Gambar 4.13 Grafik Sudut Fasa Masing-Masing Bus Pada Sistem Sumbagut 150 kv Gambar 4.14 Daya Aktif Beban dan Daya Reaktif Beban Sistem Sumbagut 150 kv Gambar 4.15 Grafik Daya Aktif dan Daya Reaktif Bes Generator dan Slack Bus Sistem Sumbagut 150 kv Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Tegangan Magnitudo Masing- Masing Bus di Wilayah 1 dengan Sumbagut Gambar 4.17 Grafik Perbandingan Sudut Fasa Masing-Masing Bus di Wilayah 1 dengan Sumbagut Gambar 4.18 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing Bus Beban di Wilayah 1 dengan Sumbagut Gambar 4.19 Grafik Perbandingan Daya Reaktif Masing-Masing Bus Beban di Wilayah 1 dengan Sumbagut Gambar 4.20 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing Bus Generator dan Slack Bus di Wilayah 1 dengan Sumbagut Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Daya Reaktif Masing-Masing Bus Generator dan Slack Bus di Wilayah 1 dengan Sumbagut viii

11 28. Gambar 4.22 Grafik Perbandingan Tegangan Magnitudo Masing- Masing Bus di Wilayah 2 dengan Sumbagut Gambar 4.23 Grafik Perbandingan Sudut Fasa Masing-Masing Bus di Wilayah 2 dengan Sumbagut Gambar 4.24 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing Bus Beban di Wilayah 2 dengan Sumbagut Gambar 4.25 Grafik Perbandingan Daya Reaktif Masing-Masing Bus Beban di Wilayah 2 dengan Sumbagut Gambar 4.26 Grafik Perbandingan Daya Aktif Masing-Masing Bus Generator dan Slack Bus di Wilayah 2 dengan Sumbagut Gambar 4.27 Grafik Perbandingan Daya Reaktif Masing-Masing Bus Generator dan Slack Bus di Wilayah 2 dengan Sumbagut ix

12 DAFTAR TABEL No. Judul Halaman 1. Tabel 2.1 Klasifikasi Bus pada Sistem Tenaga Tabel 4.1 Data Pembangkit dan Data Beban Sumbagut 150 kv Tabel 4.2 DataTransmisi Sumbagut 150 kv x