OLEH : BAKTI MULYOSO Tugas Akhir ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh. Gelar Sarjana Teknik

Transkripsi

1 OPTIMALISASI DAYA REAKTIF UNTUK MEMPERBAIKI TEGANGAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM PSSE VERSI (Aplikasi PT PLN (Persero) UPB Sumbagut) OLEH : BAKTI MULYOSO Tugas Akhir ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 OPTIMALISASI DAYA REAKTIF UNTUK MEMPERBAIKI TEGANGAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM PSSE VERSI (Aplikasi PT PLN (Persero) UPB Sumbagut) OLEH : BAKTI MULYOSO Tugas akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Sidang pada tanggal 23 bulan Oktober tahun 2010 di depan penguji : 1. Ir. Zulkarnaen Pane : Ketua Penguji : 2. Prof. Dr. Ir. Usman Baafai : Anggota Penguji : 3. Ir. A. Rachman Hasibuan : Anggota Penguji : Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir Ir. Syarifuddin Siregar NIP Diketahui Oleh : Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Prof. Dr. Ir. Usman Baafai NIP

3 OPTIMALISASI DAYA REAKTIF UNTUK MEMPERBAIKI TEGANGAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM PSSE VERSI (Aplikasi PT PLN (Persero) UPB Sumbagut) OLEH : Bakti Mulyoso Tugas akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Sidang pada tanggal 23 bulan Oktober tahun 2010 di depan penguji : 1. Ir. Zulkarnaen Pane : Ketua Penguji 2. Prof. Dr. Ir. Usman Baafai : Anggota Penguji 3. Ir. A. Rachman Hasibuan : Anggota Penguji Diketahui Oleh : Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir Prof. Dr. Ir. Usman Baafai NIP Ir. Syarifuddin Siregar NIP

4 ABSTRAK Pada sistem kelistrikan yang besar, regulasi tegangan menjadi masalah yang sangat penting, karena menyangkut masalah keandalan operasi sistem tenaga listrik. Perubahan struktur jaringan maupun pusat-pusat pembangkit mutlak diperhatikan, karena bila terjadi perubahan struktur dalam sistem, akan diikuti oleh perubahan aliran daya maupun profil tegangan. Semakin besar beban induktif dalam sistem dan semakin panjang saluran transmisi 150 kv yang digunakan, semakin besar pula daya reaktif yang diserap dan menyebabkan penurunan tegangan. Apabila penurunan tegangan yang terjadi melebihi batas toleransi yang diijinkan, maka secara teknis akan mengakibatkan terganggunya kinerja peralatan listrik konsumen seperti berbagai jenis lampu, alat-alat pemanas dan motor-motor listrik. Berdasarkan hubungan tegangan dan daya reaktif tersebut, maka tegangan dapat diperbaiki dengan mengatur aliran daya reaktif. PSS/E (Power System Simulation Engineering), merupakan software yang dapat menampilkan secara graphical interface dengan jumlah bus (rel) tidak terbatas. Salah satu kegunaan PSS/E adalah untuk studi aliran daya. Hasil pemasangan kapasitor di GI Banda Aceh dan GI Lhokseumawe dengan masing-masing sebesar 25 MVAR, dapat memperbaiki jatuh tegangan di Wilayah Nangroe Aceh Darussalam.

5 KATA PENGANTAR Puji dan Syukur kepada Allah SWT, karena atas rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan Judul : OPTIMALISASI DAYA REAKTIF UNTUK MEMPERBAIKI TEGANGAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM PSSE VERSI (Aplikasi PT PLN (Persero) UPB Sumbagut) Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di Program Pendidikan Sarjan Ekstensi, guna memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro. Penulis menyadari dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini banyak kendalakendala yang dihadapi, namun atas saran, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Karena itu penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai, selaku Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro. 2. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar selaku dosen pembimbing dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Eddy Warman, selaku Dosen Wali. 4. Bapak Ir. Heru Cahyadi, selaku Manager PT PLN (Persero) P3B Sumatera UPB Sumbagut. 5. Teman-teman seperjuangan di jurusan Teknik Elektro Program Pendidikan Sarjana Ekstensi Pihak-pihak lainya yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu penulis baik langsung maupun tidak langsung. Penulis juga mengucapkan terima kasih dan penghormatan yang setinggitingginya kepada keluarga besar Ayahanda SK Noer Rahman dan keluarga besar Ayahanda H. Juli Nuryadi yang dengan cinta, kasih sayang, dorongan, pengertian, kesabaran serta pengorbanan yang tidak akan pernah dapat terbalaskan. Tidak lupa juga terima kasih penulis buat istri tercinta Titin Destiarini dan Nalini Raissa Bakti atas cinta, do a, semangat dan dukungannya.

6 Semoga Allah SWT. memberikan kekuatan lahir dan batin serta membalas kebaikan kita semua, Amin. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna baik secara teknik maupun bahasa. Dalam hal ini penulis menerima setiap saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan mutu Tugas Akhir ini. Besar harapan saya tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca dan almamater. Medan, Agustus 2010 Penulis

7 DAFTAR ISI HALAMAN KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN i iii vi vii viii BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penulisan Metodologi Penulisan Sistematika Penulisan 3 BAB 2 DASAR TEORI Umum Aliran Daya Metode Aliran Daya Faktor Daya Kapasitor Shunt Bagaimana Kapasitor Memperbaiki Faktor Daya Hubungan Kapasitor dengan Daya Reaktif 23

8 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM POWER SYSTEM SIMULATION ENGINEERING (PSS/E) VERSI Umum Prosedur dan Cara Menggunakan PSSE Menjalankan Program PSSE Data Aliran Daya Pembangkit Rel Daya Transmisi Transformator Beban Peralatan Kompensasi 35 BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Kondisi di Luar Waktu Beban Puncak (LWBP) Kondisi di Luar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh Kondisi di Luar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank masing-masing 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh dan Gardu Induk Lhokseumawe Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) dengan Pemasangan Kapasitor 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh 41

9 4.6 Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) dengan Pemasangan Kapasitor Kapasitor Bank masing-masing 25 MVAR di Gardu Induk Lhokseumawe dan Gardu Induk Banda Aceh 43 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 46 DAFTAR PUSTAKA 47 LAMPIRAN

10 DAFTAR GAMBAR HALAMAN Gambar 2.1 Diagram satu garis sistem tenaga listrik 5 Gambar 2.2 Diagram satu garis sistem 2 rel 7 Gambar 2.3 Diagram impedansi sistem 2 rel 7 Gambar 2.4 Rel daya dengan transmisi model π untuk sistem 2 rel 8 Gambar 2.5 Aliran arus pada rangkaian ekivalen 8 Gambar 2.6.a Sistem n-rel 10 Gambar 2.6.b Model transmisi π untuk sistem n-rel 10 Gambar 2.7 Ilustrasi metode Newton-Raphson 14 Gambar 2.8 Vektor Diagram Segitiga Daya 19 Gambar 2.9 Tegangan Sebelum dan Sesudah Pemasangan Kapasitor Paralel 20 Gambar 2.10 Perbandingan Besar Daya Semu Sebelum dan Sesudah Pemasangan Kapasitor Paralel 21 Gambar 2.11 Perbaikan Faktor Daya dengan Kapasitor 22 Gambar 2.12 Keadaan Tanpa dan Sesudah Pemasangan Kapasitor 23 Gambar 2.13 Perbaikan Faktor Daya dengan Kapaitor Paralel 24 Gambar 3.1 Diagram alir studi aliran daya menggunakan PSSE 27 Gambar 3.2 Membuka PSSE dengan menu Start Program 28 Gambar 3.3 Membuat File Kasus Baru 29 Gambar 3.4 Worksheet kosong untuk kasus baru 29 Gambar 3.5 Diagram satu garis dalam PSSE 30

11 DAFTAR TABEL HALAMAN Tabel 2.1 Klasifikasi rel pada sistem tenaga 6 Tabel 3.1 Data Pembangkit Sistem Sumatera Utara- Nangroe Aceh Darussalam 31 Tabel 4.1 Tegangan 150 kv pada Kondisi di Luar Waktu Beban Puncak(LWBP) 37 Tabel 4.2 Tegangan 150 KV pada kondisi di Luar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh 38 Tabel 4.3 Tegangan 150 KV pada kondisi di Luar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh dan Gardu Induk Lhokseumawe 39 Tabel 4.4 Penurunan Tegangan 150 KV pada Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) 41 Tabel 4.5 Penurunan Tegangan 150 kv dengan Pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh 42 Tabel 4.6 Penurunan Tegangan dengan Pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Lhokseumawe dan Gardu Induk Banda Aceh 43

12 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3 Lampiran 4 Lampiran 5 Lampiran 6 Lampiran 7 Diagram satu garis Sistem Sumut-Aceh Data Pembangkit Sistem Sumbagut-NAD Data Rel Sistem Sumbagud-NAD Data penghantar Sistem Sumbagut-NAD Impedansi Transformator Pembangkit Sistem Sumbagut-NAD Data Beban Sistem Sumbagut-NAD Hasil Studi Aliran Daya Sistem Sumatera Utara-NAD diluar Waktu Beban Puncak (LWBP) Lampiran 8 Hasil Studi Aliran Daya Sistem Sumbagut-NAD diluar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh Lampiran 9 Hasil Studi Aliran Daya Sistem Sumbagut-NAD diluar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank masing-masing 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh dan Lhokseumawe Lampiran 10 Hasil Studi Aliran Daya Sistem Sumatera Utara-Nangroe Aceh Darussalam Pada Waktu Beban Puncak (WBP) Lampiran 11 Hasil Studi Aliran Daya Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) dengan Pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh Lampiran 12 Hasil Studi Aliran Daya Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) dengan Pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Lhokseumawe dan Gardu Induk Banda Aceh