: Distributed Generation, Voltage Profile, Power Losses, Load Flow Analysis, EDSA 2000

Transkripsi

1 ABSTRAK Salah satu teknik untuk memperbaiki jatuh tegangan adalah dengan pemasangan (DG) Distributed Generation. Salah satu teknologi Distributed Generation yang ada di Bali adalah PLTS Kubu Karangasem merupakan jenis pembangkit listrik dengan skala kecil yang memanfaatkan energy terbarukan untuk menghasilkan energi listrik dengan daya yang dihasilkan 1 MW. Penelitian ini menganalisis pengaruh DG pada jaringan distribusi 20 kv penyulang Abang saat terhubung DG dan tidak terhubung DG terhadap profil tegangan dan rugi-rugi daya yang terjadi selama 24 jam menggunakan analasis Load Flow Analysis Voltage Profile yang dijalankan dengan Software EDSA Dari hasil analasis menggunakan Load Flow Analysis Voltage Profile diperoleh hasil drop tegangan maksimum saat tidak terhubung DG sebesar 13,23% dan saat terhubung DG diperoleh drop tegangan sebesar 10,85%. Beroperasinya DG dari pukul 7:00 sampai pukul 17:00 dapat menurunkan drop tegangan saat pagi hari pukul 8:00 sebesar 2,22%, saat siang hari pukul 12:00 sebesar 3,17% dan pada saat sore hari pukul 17:00 sebesar 1,78%. Dengan adanya interkoneksi DG pada Penyulang Abang maka terjadi penurunan rugi-rugi daya sebesar 1.023,682 kw dari total rugi-rugi daya yang terjadi sebelum terhubung dengan DG pada Penyulang Abang Kata Kunci : Distributed Generation, Profil Tegangan, Rugi-Rugi Daya, Load Flow Analysis, EDSA 2000 vi

2 ABSTRACT One technique to improve the voltage drop is with the installation of Distributed Generation. One of the Distributed Generation technologies in Bali is PLTS Kubu Karangasem which is a small scale electric generator that uses renewable energy, such as air, water, sun, geothermal, sea wave, ocean current, biomass and biogas to generate electrical energy. The electrical power that can be generated of 1 MW. In this research, DG (Distributed Generation) interconnection to feeder Abang has been done to observe the effect of DG interconnection to electrical energy distribution network on voltage profile and power losses that happened for 24 hours. The effect of DG installation on feeder Abang has been analyzed using Load Flow Analysis Voltage Profile with the help of EDSA 2000 Software. Analysis using Load Flow Analysis Voltage Profile, the voltage drop reached 13,23 % when not connected to DG whereas connected to DG 10,85 % of voltage drop found when it was not connected to DG. Operation DG from 7:00 am to 17:00 pm can reduce the voltage drop during the morning at 8:00 amount 2,22%, at 12:00 amount 3,17% and at 17:00 voltage drop amount 1,78%. Installation of DG interconnection on feeder Abang managed to reduce power losses with the amount of 1.023,682 kwh from total power losses that happened before the installation of DG on feeder Abang. Key words : Distributed Generation, Voltage Profile, Power Losses, Load Flow Analysis, EDSA 2000 vii

3 DAFTAR ISI Hal HALAMAN SAMPUL... i LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... ii LEMBAR PERSYARATAN GELAR... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv UCAPAN TERIMA KASIH... v ABSTRAK... vi ABSTRACT... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR SINGKATAN... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah... 3 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir Saluran Distribusi Tenaga Listrik Sistem Distribusi Primer Sistem Distribusi Sekunder... 7 viii

4 2.2.3 Sistem Distribusi Radial Sistem Distribusi Ring/Loop Sistem Distribusi Spindel Distribusi Generation (DG) Interkoneksi DG pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik Definisi Distributed Generation DPCA (Distributed Power Coalition of America) CIGRE (International Conference on High Voltage Electic System) IEA (International Energy Agency) Perkembangan Distributed Generation di Indonesia Keuntungan DG (Distributed Generation) Lokasi Penempatan DG Analisis Aliran Daya (Load Flow) Metode-Metode dalam Analisis Aliran Daya Analisis Aliran Daya dengan Metode Newton Raphson Klasifikasi Beban Jatuh Tegangan Susut Tegangan Perbaikan Profil Tegangan Susut (Losses) Energi Pada Sistem Distribusi BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Data Sumber Data Jenis Data ix

5 3.2.3 Teknik Pengumpulan Data Instrumen Penelitian Analisis Data Diagram Alur Analisis BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Gambaran Umum Penyulang Abang Data Jaringan Distribusi Tenaga Listrik Penyulang Abang Data Gardu Distribusi dan Jumlah Pelanggan Penyulang Abang Data Output Daya PLTS Kubu Karakteristik Beban Penyulang Analisis Profil Tegangan Pada Penyulang Abang Analisis Profil Tegangan Pada Bus Beban Saat Tidak Terhubung DG Analisis Profil Tegangan Pada Bus Beban Saat Terhubung DG Analisis Pengaruh DG dari Kawasan PLTS Sampai Pangkal Penyulang Abang Analisis Pengaruh DG dari Kawasan PLTS Sampai Ujung Penyulang Abang Analisis Pengaruh Beroperasinya DG Terhadap Drop Tegangan Analisis Rugi-Rugi Daya Penyulang Abang Analisis Rugi-Rugi Daya Saat Terhubung dan Tidak Terhubung DG.. 54 BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

6 DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 2.1 Konfigurasi Sistem Distribusi Tipe Radial... 8 Gambar 2.2 Konfigurasi Sistem Distribusi Tipe Ring/Loop... 8 Gambar 2.3 Konfigurasi Sistem Distribusi Tipe Spindel... 9 Gambar 2.4 Interkoneksi DG pada Jaringan Distribusi Tenaga Listrik Gambar 2.5 Kurva Beban Penyulang Gambar 2.6 Rangkaian Ekivalen Saluran Pendek Gambar 2.7 Diagram Vektor Arus dan Tegangan dengan Vs sebagai Referensi.. 24 Gambar 2.8 Diagram Vektor Arus dan Tegangan Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian Gambar 4.1 Single Line Diagram Penyulang Abang Gambar 4.2 Single Line Diagram Penyulang Abang xi

7 Gambar 4.3 Kurva Daya PLTS Kubu Gambar 4.4 Grafik Beban Harian Penyulang Abang Gambar 4.5 Grafik Pembebanan Trafo KM Gambar 4.6 Grafik Load Profile KU Gambar 4.7 Grafik Voltage Profile KU Gambar 4.8 Grafik Drop Tegangan Selama 24 Jam Gambar 4.9 Grafik Load Profile KU Gambar 4.10 Grafik Voltage Profile KU Gambar 4.11 Grafik Drop Tegangan Selama 24 Jam Gambar 4.12 Grafik Load Profile KU Gambar 4.13 Grafik Voltage Profile KU Gambar 4.14 Grafik Drop Tegangan Selama 24 Jam Gambar 4.15 Grafik Load Profile KU Gambar 4.16 Grafik Voltage Profile KU Gambar 4.17 Grafik Drop Tegangan Selama 24 Jam Gambar 4.18 Skema Pengaruh Pemasangan DG Gambar 4.19 Grafik Pengaruh DG Terhadap Drop Tegangan Sampai Ujung Penyulang Gambar 4.20 Skema Pengaruh Pemasangan DG Gambar 4.21 Grafik Pengaruh DG Terhadap Drop Tegangan Sampai Pangkal Penyulang Gambar 4.22 Grafik Rugi - Rugi Daya Penyulang Abang Selama 24 Jam tanpa DG Gambar 4.23 Grafik Rugi - Rugi Daya Penyulang Abang Selama 24 Jam dengan DG xii

8 DAFTAR TABEL Hal. Tabel 4.1 Data Gardu Distribusi Penyulang Abang Tabel 4.2 Rata-Rata Daya PLTS Kubu Tabel 4.3 Data Pembebanan Tiap-Tiap Trafo Tabel 4.4 Data Hasil Simulasi Bus Beban KU0017 dan KU Tabel 4.5 Data Hasil Simulasi Bus Beban KU0017 dan KU Tabel 4.6 Pengaruh Beroperasinya DG xiii

9 Tabel 4.7 Perbandingan Losses Penyulang Abang Selama 24 Jam xiv

10 DAFTAR SINGKATAN AAAC DG EDSA GH GI MVTIC NO NC PLTS PLTU PLTA SAIFI SAIDI SPLN = ALL ALUMINIUM ALOY CONDUCTOR = DISTRIBUTED GENERATION = ELECTRICAL POWER SYSTEM DESIGN SOFTWARE = GARDU HUBUNG = GARDU INDUK = MEDIUM VOLTAGE TWISTED INSULATED CABLE = NORMALLY OPEN = NORMALLY CLOSE = PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA = PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP = PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR = SYSTEM AVERAGE INTERRUPTION FREQUENCY INDEX = SYSTEM AVERAGE INTERRUPTION DURATION INDEX = STANDAR PERUSAHAAN LISTRIK NEGARA xv

11 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Data Penyulang Abang Lampiran B Report Edsa B1 Dengan DG B2 Tanpa DG xvi

12 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi listrik merupakan sumber energi utama dunia. Tenaga listrik dibangkitkan di stasiun pembangkit dan disalurkan ke konsumen melalui saluran transmisi dan saluran distribusi. Pertimbangan ekonomi dan masalah lingkungan mengakibatkan fasilitas pembangkitan berkapasitas besar biasanya diletakkan di daerah pinggiran yang jauh dari pusat beban. Dengan demikian diperlukan banyak komponen sistem tenaga untuk menyalurkan energi listrik. Pembangkit listrik yang beroperasi menggunakan batubara atau nuklir menimbulkan permasalahan polusi terhadap lingkungan. Energi yang tersedia dari matahari, air dan angin merupakan energi yang bersih, tidak mengotori lingkungan, dan gratis. Energi ini dapat diubah menjadi listrik dengan menggunakan sel surya, pembangkit listrik mikrohidro dan turbin angin. Di sisi lain, peningkatan permintaan energi listrik tidak dapat dipenuhi oleh pembangkit berkapasitas besar karena adanya keterbatasan saluran transmisi. Jarak yang cukup jauh akan menyebabkan pengurangan daya, karena dalam pengiriman daya dari pembangkit sampai ke konsumen atau pelanggan terdapat rugi-rugi daya dan juga penurunan tegangan. Untuk mengatasinya ada salah satu solusi yang cukup menjanjikan yakni dengan memasang Distributed Generation (DG) atau pembangkit terdistribusi yang memiliki kapasitas daya yang lebih kecil dari pembangkit utamanya. Distributed Generation (DG) atau pembangkit terdistribusi merupakan pemanfaatan sumber energi non fosil atau terbarukan seperti angin, air, matahari, panas bumi, gelombang laut (Wave Energy), arus laut (Ocean Current Energy), biomassa, dan biogas untuk menghasilkan daya listrik yang berbeda-beda, karena pembangkit ini disesuaikan dengan potensi yang ada di wilayah sekitarnya. xvii

13 Penyulang Abang merupakan penyulang dengan konfigurasi sistem distribusi tipe radial dan mendapatkan pasokan tenaga listrik dari Gardu Induk (GI) Amlapura dengan panjang jaringan 201,244 kms. Pada awal tahun 2013, Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) telah resmi dioperasikan untuk menambah suplai daya listrik pada penyulang Abang. Dengan adanya PLTS ini, penyulang Abang kini memiliki 2 suplai tenaga listrik yaitu dari GI Amlapura dan PLTS. PLTS ini merupakan salah satu pembangkit listrik tenaga surya dengan kapasitas 1 MW. Luas tanah yang digunakan untuk pemasangan panel surya tersebut adalah 1,2 hektare. PLTS ini terinterkoneksi dengan jaringan Penyulang Abang dengan masa operasi 20 tahun. (esdm.go.id) Penelitian mengenai analisa pengaruh pemasangan Distributed Generation telah banyak dilakukan antara lain, penelitian yang dilakukan oleh Fitrizawati,dkk tahun 2012 yang membahas mengenai pengaruh pemasangan distributed genarator terhadap profil tegangan, penelitian tersebut menganalisis jaringan distribusi 20 kv dengan simulasi pada software ETAP 6.0, hasil yang diperoleh penurunan tegangan pada setiap section, terutama tegangan diujung penyulang sebesar 7,06%, setelah dipasang DG pada section 8, dengan injeksi sebesar 85% sehingga jatuh tegangan pada ujung penyulang turun 1,12%. Kemudian penelitian yang dilakukan oleh Agus Supardi tahun 2012 dengan judul Analisis Dampak Pemasangan Distributed Generation (DG) Terhadap Profil Tegangan dan Rugi Rugi Daya Sistem Distribusi Standar IEEE 18 Bus. Penelitian ini memodelkan sistem distribusi standar IEEE 18 bus dan DG ke dalam software ETAP, dilakukan simulasi aliran daya pada berbagai kondisi. Metode ini menunjukkan bahwa pemasangan DG dapat memperbaiki profil tegangan dan menurunkan rugi rugi daya sistem. Berdasarkan kondisi tersebut penulis ingin melakukan penelitian tentang Analisa Pengaruh Pemasangan Distributed Generation Terhadap Profil Tegangan Pada Penyulang Abang Karangasem. Pada analisa skripsi ini akan menganalisis xviii

14 bagaimana pengaruh tanpa dan dengan pemasangan DG terhadap profil tegangan pada sistem. Dalam menyelesaikan studi analisis ini digunakan EDSA. 1.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang diatas, maka rumusan masalah yang didapat adalah bagaimana pengaruh pemasangan Distributed Generation terhadap profil tegangan dan rugi-rugi daya sistem tenaga listrik pada jaringan distribusi 20 kv penyulang Abang Karangasem? 1.3 Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah untuk mengetahui pengaruh pemasangan Distributed Generation terhadap profil tegangan dan rugi-rugi daya pada jaringan distribusi 20 kv di Penyulang Abang. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh dari hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk meningkatkan keandalan sistem distribusi 20 kv di PLN Bali Timur Rayon Karangasem serta dapat dijadikan referensi untuk perbaikan sistem distribusi area lainnya di masa mendatang. 1.5 Batasan Masalah Mengingat begitu luasnya permasalahan yang ada, maka dalam penelitian ini diterapkan pembatasan masalah sebagai berikut : 1. Sistem distribusi yang dievalusai adalah sistem distribusi tipe radial. 2. Pola beban trafo diasumsikan sama dengan beban penyulang. xix

15 3. Analisa aliran daya pada penyulang Abang dilakukan dengan menentukan beban puncak trafo. 4. Data DG (PLTS) yang digunakan hanya data yang dihasilkan oleh DG pada bulan Oktober xx