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

Transkripsi

1 STUDI & ANALISA ALIRAN DAYA PADA SISTEM SUMATERA UTARA NANGROE ACEH DARUSSALAM DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM POWER SYSTEM SIMULATION ENGINEERING (PSS/E) VERSI OLEH : TITIN DESTIARINI 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 2009

2 STUDI & ANALISA ALIRAN DAYA PADA SISTEM SUMATERA UTARA NANGROE ACEH DARUSSALAM DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM POWER SYSTEM SIMULATION ENGINEERING (PSS/E) VERSI OLEH : TITIN DESTIARINI 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 07 bulan November tahun 2009 di depan penguji : 1. Ir. Masykur Sj. : Ketua Penguji : 2. Ir. A. Rachman Hasibuan : Anggota Penguji : 3. Ir. Zulkarnaen Pane : Anggota Penguji : Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir Prof. Dr. Ir. Usman Baafai NIP Diketahui Oleh : Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Prof. Dr. Ir. Usman Baafai NIP

3 STUDI & ANALISA ALIRAN DAYA PADA SISTEM SUMATERA UTARA NANGROE ACEH DARUSSALAM DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM POWER SYSTEM SIMULATION ENGINEERING (PSS/E) VERSI OLEH : TITIN DESTIARINI 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 07 bulan November tahun 2009 di depan penguji : 1. Ir. Masykur Sj. : Ketua Penguji 2. Ir. A. Rachman Hasibuan : Anggota Penguji 3. Ir. Zulkarnaen Pane : Anggota Penguji Diketahui Oleh : Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir Prof. Dr. Ir. Usman Baafai NIP Prof. Dr. Ir. Usman Baafai NIP

4 ABSTRAK Pada sistem kelistrikan yang besar masalah aliran daya menjadi sangat penting, karena hal ini menyangkut masalah operasi yang ekonomis, keandalan dan susut jaringan. Perubahan struktur jaringan maupun pusat-pusat pembangkit mutlak diperhatikan, karena bila salah satu komponen tersebut keluar dari sistem, akan diikuti oleh perubahan aliran daya maupun profil tegangan. Sehingga study aliran daya sangat diperlukan untuk menganalisa aliran daya baik saat ini maupun untuk masa yang akan datang. PSS/E (Power System Simulation Engineering), merupakan software yang dapat menampilkan secara graphical interface dengan jumlah bus (rel) tidak terbatas. Studi aliran daya pada sistem Interkoneksi Sumatera Utara-Aceh meliputi wilayah Sumatera Utara dan Aceh yang dikelola oleh PT. PLN (Persero) P3B Sumatera Unit Pengatur Beban Sumbagut. Kasus aliran daya yang ditinjau adalah aliran daya pada saat sistem dalam keadaan normal, aliran daya pada saat salah satu saluran transmisi keluar dari sistem, dan aliran daya pada saat penambahan pembangkit baru. Studi aliran daya ditinjau dengan menggunakan metode Newton Raphson dan Gauss Seidel.

5 KATA PENGANTAR Puji dan Syukur kepada Allah SWT, karena atas rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan Judul : STUDI & ANALISA ALIRAN DAYA PADA SISTEM SUMATERA UTARA NANGROE ACEH DARUSSALAM DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM POWER SYSTEM SIMULATION ENGINEERING (PSS/E) VERSI 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 Ketua Departemen Teknik Elektro sekaligus dosen pembimbing dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Panusur SML Tobing, selaku Dosen Wali. 3. Bapak Ir. Heru Cahyadi, selaku Manager PT PLN (Persero) P3B Sumatera UPB Sumbagut. 4. Bapak Junaedi, ST, selaku Asisten Manager PT PLN (Persero) P3B Sumatera UPB Sumbagut. 5. Seluruh Staf, Karyawan dan Karyawati PT PLN (Persero) P3B Sumatera UPB Sumbagut. 6. Team partner Evaluasi dan Perencanaan Operasi Atikusuma Dwi Prawitasari dan Lucky Ginanjar Adhipurna. 7. 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.

6 Penulis juga mengucapkan terima kasih dan penghormatan yang setinggitingginya kepada keluarga besar Ayahanda H. Juli Nuryadi dan keluarga besar Ayahanda SK Noer Rahman yang dengan cinta, kasih sayang, dorongan, pengertian, kesabaran serta pengorbanan yang tidak akan pernah dapat terbalaskan. Tidak lupa juga terima kasih penulis buat suami tercinta Bakti Mulyoso dan Adeba atas cinta, do a, semangat dan dukungannya selama ini. 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, 07 November 2009 Penulis

7 DAFTAR ISI HALAMAN KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN iii v vi vii BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penulisan Batasan Masalah Metodologi Penulisan Sistematika Penulisan 5 BAB 2 DASAR TEORI ALIRAN DAYA Umum Studi Aliran Daya Persamaan Aliran Daya Klasifikasi Bus Metode Aliran Daya Metode Newton-Raphson Metode Newton-Raphson dengan Koordinat Polar Metode Gauss-Seidel 22

8 BAB 3 SIMULASI PERHITUNGAN ALIRAN DAYA DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM POWER SYSTEM SIMULATION ENGINEERING (PSS/E) VERSI Umum Metode Aliran Daya Menggunakan PSSE Data Aliran Daya Rel Daya Pembangkit Power Plants Data Beban Transmisi Transformator Peralatan Kompensasi 37 BAB 4 HASIL STUDI ALIRAN DAYA SISTEM SUMBAGUT-NAD Kondisi Sistem Keadaan Normal Kondisi Pada Saat SUTT 150 kv Binjai-Pangkalan Brandan 1 keluar dari Sistem 4.3 Kondisi Pada Saat Pembangkit PLTG TTF 1x105 MW Masuk Sistem Tahun BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 48 DAFTAR PUSTAKA 49 LAMPIRAN

9 DAFTAR GAMBAR HALAMAN Gambar 2.1 Diagram satu garis sistem tenaga listrik 7 Gambar 2.2 Diagram satu garis sistem 2 rel 8 Gambar 2.3 Diagram impedansi sistem 2 rel 9 Gambar 2.4 Rel daya dengan transmisi model π untuk sistem 2 rel 9 Gambar 2.5 Aliran arus pada rangkaian ekivalen 10 Gambar 2.6.a Sistem n-rel 11 Gambar 2.6.b Model transmisi π untuk sistem n-rel 12 Gambar 2.7 Ilustrasi metode Newton-Raphson 17 Gambar 2.8 Ilustrasi aliran pada line dengan sistem 2 bus 25 Gambar 3.1 Diagram alir studi aliran daya menggunakan PSSE Gambar 3.2 Format data rel daya 29 Gambar 3.3 Format data mesin pembangkit 33 Gambar 3.4 Format data power plants 34 Gambar 3.5 Format beban 34 Gambar 3.6 Format data transmisi 36 Gambar 3.7 Format peralatan kompensasi 37

10 DAFTAR TABEL HALAMAN Tabel 2.1 Klasifikasi rel pada sistem tenaga 15 Tabel 3.1 Data rel daya gardu induk (150 KV) 29 Tabel 3.2 Data rel daya pembangkit 30 Tabel 3.3 Data Pembangkit Sistem Sumatera Utara- Nangroe Aceh Darussalam 31 Tabel 3.4 Daya Terpasang Pembangkitan Inalum 32 Tabel 4.1 Kondisi tipikal neraca daya Sistem Sumbagut pada saat WBP 39 Tabel 4.2 Kondisi tipikal neraca daya Sistem Sumbagut pada saat beban puncak malam dengan pembangkit baru (PLTG TTF 1x105 MW) 44

11 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3 Lampiran 4 Lampiran 5 Lampiran 6 Lampiran 7 Lampiran 8 Single Line Diagram Sistem Sumut-Aceh Data Rel Sistem Sumbagut-NAD Data Pembangkit Sistem Sumbagut-NAD Data Impedansi Generator Sistem Sumbagut-NAD Data Beban Sistem Sumbagut-NAD Data Penghantar Sistem Sumbagut-NAD Impedansi Transformator Pembangkit Sistem Sumbagut-NAD Hasil Studi Aliran Daya Sistem Sumbagut-NAD Pada Keadaan Normal Lampiran 9 Hasil Studi Aliran Daya Kondisi Pada Saat SUTT 150 kv Binjai- P.Brandan 1 Keluar Dari Sistem Lampiran 10 Hasil Studi Aliran Daya Kondisi Pada Saat SUTT 150 kv Binjai- P.Brandan 1 Keluar Dari Sistem, dengan Melepas Beban di Gardu Induk Pangkalan Brandan dan Gardu Induk Langsa Lampiran 11 Hasil Studi Aliran Daya Sistem Sumbagut-NAD dengan Kondisi Pada Saat Pembangkit PLTG TTF 1x105 MW Masuk Sistem Tahun 2010