ANALISA DISTORSI HARMONISA PADA PENYULANG ABANG KARANGASEM SETELAH TERPASANGNYA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISA DISTORSI HARMONISA PADA PENYULANG ABANG KARANGASEM SETELAH TERPASANGNYA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) Oleh : I Gede Aries Gunawan JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN BALI 2015

2 TUGAS AKHIR ANALISA DISTORSI HARMONISA PADA PENYULANG ABANG KARANGASEM SETELAH TERPASANGNYA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) Oleh : I Gede Aries Gunawan NIM JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN BALI 2015 i

3 ANALISA DISTORSI HARMONISA PADA PENYULANG ABANG KARANGASEM SETELAH TERPASANGNYA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) Tugas Akhir Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana I Gede Aries Gunawan NIM JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 iii

4 LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS Tugas Akhir/Skripsi ini adalah hasil karya saya dan semua sumber baik yang dikutip maupun d telah saya nyatakan dengan benar. Nama : I Gede Aries Gunawan NIM : Tanda Tangan : Tanggal : 15 Juli 2015 iv

5

6 UCAPAN TERIMAKASIH Om Swastiastu, Puja dan puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan usulan Tugas Akhir dengan judul ANALISA DISTORSI HARMONISA PADA PENYULANG ABANG KARANGASEM SETELAH TERPASANGNYA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) tepat pada waktunya. Penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Prof. Ir. I Wayan Redana, MA. Sc.Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT selaku ketua jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Bapak Ir. I Nengah Suweden, MT selaku Pembimbing Akademik. 4. Bapak Ir. I Wayan Rinas, MT selaku Dosen pembimbing I. 5. Bapak Ir. Wayan Artha Wijaya, M.Erg. MT selaku Dosen pembimbing II. 6. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang diberikan sehingga laporan ini bisa selesai tepat pada waktunya. Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam usulan Tugas Akhir ini, saran-saran yang membangun sangat diharapkan untuk menyempurnakan usulan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis mengharapkan semoga usulan Tugas Akhir ini dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi kita semua. Om Santi Santi Santi Om. Denpasar, 15 Juli 2015 Penulis v

7 ABSTRAK Beban non linier adalah beban yang komponen arusnya tidak proporsional terhadap komponen tegangannya, sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan gelombang masukannya (mengalami distorsi). Meningkatnya pengoperasian beban-beban non linier mengakibatkan terjadinya distorsi harmonisa. Harmonisa merupakan gangguan pada sistem tenaga listrik yang mengakibatkan terbentuknya gelombang dengan frekuensi yang menyimpang dari frekuensi fundamentalnya. Penyulang Abang yang merupakan penyulang yang memiliki 2 suplai tenaga listrik yaitu dari GI Amlapura dan PLTS. PLTS yang sebagian besar menggunakan peralatan yang merupakan beban-beban non linear, seperti inverter yang menggunakan 50 buah. Banyaknya beban non linear yang dioprasikan pada Penyulang Abang Karangasem, maka dispatikan terjadinya distorsi harmonisa pada penyulang tersebut. Pada Tugas Akhir ini akan dibandingkan bagaimana distorsi harmonisa dan rugi-rugi daya sebelum dan sesudah terpasangnya Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) pada penyulang Abang Karangasem, dengan menggunakan software simulink MATLAB. Hasil simulasi yang telah dilakukan pada kondisi sebelum terpasangnya PLTS nilai THDi sebesar 14,81% dan sesudah terpasangnya PLTS nilai THDi meningkat sebesar 21,60%, nilai tersebut menyatakan bahwa kandungan nilai THDi tidak sesuai ketentuan standar IEEE 512 tahun Sedangkan sebelum terpasangnya PLTS nilai THDv sebesar 0,01% dan sesudah terpasangnya PLTS nilai THDv sebesar 0,01%, nilai tersebut menyatakan bahwa kandungan nilai THDv masih memenuhi ketentuan standar IEEE 512 tahun Hasil perbandingan rugi-rugi daya yang terjadi sebelum terpasangnya PLTS adalah 0, KW, dan pada kondisi sesudah terpasangnya PLTS dengan beban non linier terdapat rugi-rugi daya sebesar 3,7237KW. Dapat dilihat bahwa rugi-rugi daya terbesar terjadi pada kondisi sesudah terpasangnya PLTS dengan beban non linier. Kata kunci : Beban non linier, Harmonisa, rugi-rugi daya. vi

8 ABSTRACT Non-linear load is a load component of the current is not proportional to the voltage component, so that the current waveform and the output voltage is not the same as the input waveform (distorted). Increased operating expenses resulted in a non-linear harmonic distortion. Harmonics is an interruption of the power system which resulted in the formation of a wave with a frequency that deviates from the fundamental frequency. Abang feeder which is a feeder that has a second power supply is from the GI Amlapura and Solar Power Plant (SPP). SPP that mostly use equipment that is non-linear loads, such as the inverter which used 50 pieces. The number of non-linear loads on feeders operated Abang Karangasem, then confirmed harmonic distortion that happened on the feeder. In this final project will compare how the harmonic distortion and power losses before and after the installation of Solar Power Plant (SPP) in the feeder Abang Karangasem, using MATLAB Simulink software. Results of the simulation has been done on the condition prior to installation of solar power THDi value amounted to 14.81% and after the installation of solar power THDi value increased by 21.60%, the value is stated that the content of THDi values are not in accordance with standard IEEE 512 in Whereas before installation of solar power THDv value of 0.01% and after the installation of solar power THDv value of 0.01%, the value is stated that the content of value THDv still comply with IEEE 512 standards in the results of comparative power loss that occurs before the installation of solar power is KW, and the conditions after the installation of solar power with nonlinear loads are lose power amounted 3,7237KW. It can be seen that the largest power loss occurs in conditions after the installation of solar power with nonlinear load. Keywords : non- linear Loads, Harmonics, power losses. vii

9 DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i PRASYARAT GELAR... ii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... iii LEMBAR PERSETUJUAN... iv UCAPAN TERIMAKASIH... v ABSTRAK... vi ABSTRACT... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSATAKA 2.1 Satate of The Art Review Sistem Distribusi Tenaga Listrik Sistem Distribusi Primer Sistem Distribusi Sekunder Konfigurasi Sistem Distribusi Sistem Distribusi Radial Sistem Distribusi Lingkar (Loop) Sistem Distribusi Spindel viii

10 2.4 Jenis-Jenis Saluran Saluran Udara Saluran Bawah Tanah Pembangkit Listrik Tenaga Surya Kualitas Daya Listrik Konsep Kualitas Daya Listrik Jenis-Jenis Permasalahan Kualitas Daya Listrik Harmonisa Pada Sistem Tenaga Listrik Sumber Harmonisa Penerangan (Ligthing) Arc furnace Variabel Pengatur Kecepatan Permasalahan yang ditimbulkan oleh Harmonisa Permasalahan Harmonisa pada Transformator Permasalahan Harmonisa pada Motor Permasalahan Harmonisa pada Kapasitor Bank Permasalahan Harmonisa pada Kabel Beban Linier dan Beban Non Linier Beban Linier Beban Non Linier Deret Fourir Fast Fourier Transform (FFT) Konsep Daya Konsep Faktor Daya Total Distorsi Harmonisa IEEE Standard Batas Distorsi Tegangan Harmonik Utiliti Batas Distorsi Arus Harmonik Utiliti Rugi-Rugi Daya BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ix

11 3.2 Data Sumber Data Jenis Data Teknik Pengumpulan Data Analisis Data Alur Analisis...32 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Pemodelan Sistem Pada Simulink Matlab Kandungan THD arus dan tegangan hasil pengukuran Data hasil pengukuran THD arus dan tegangan Batas Maksimum THDi dan THDv Batas Maksimum THDi Batas Maksimum THDv Simulasi MATLAB Sistem Distribusi Penyulang Abang sebelum terpasangnya PLTS Penentuan Parameter Simulasi pada Simulink Matlab Penentuan Resistansi Dan Induktansi Sumber Pada Simulink Penentuan Beban Masing Masing Fasa Penentuan Kapasitas Beban Non Linier Pada Simulasi Hasil Simulasi THDi dan THDv Simulasi MATLAB Sistem Distribusi Penyulang Abang sesudah terpasangnya PLTS Penentuan Parameter Simulasi PLTS pada Simulink Matlab Hasil Simulasi THDi dan THDv Analisis Rugi-Rugi Daya Untuk Tiap Simulasi Rugi rugi daya pada Simulasi Kondisi sebelum terpasangnya PLTS dengan Beban non Linier Rugi rugi daya pada Simulasi Kondisi sesudah terpasangnya PLTS dengan Beban non Linier x

12 4.7 Perbandingan dengan Standar IEEE terhadap hasil analisa THDi, THDv pada saat sebelum dan sesudah terpasangnya PLTS Perbandingan nilai THDi Perbandingan nilai THDv BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Perbandingan metode penelitian sebelumnya dengan penelitian ini... 7 Tabel 2. 2 Batas distorsi arus harmonisa untuk sistem distribusi umum Tabel 2. 3 Batas distorsi tegangan Tabel 2.4 IEEE standard , standar batas distorsi tegangan harmonic maksimum Tabel 2.5 IEEE Standart , standar batas distorsi arus harmonik maksimum Tabel 4.1 Data hasil pengukuran THD arus dan tegangan di Penyulang Abang Tabel 4.2 batas max THDi menurut IEEE di Penyulang Abang 36 Tabel 4.3 Perbandingan THDi hasil Pengukuran dengan IEEE Standar Tabel 4.4 Perbandingan THDv hasil pengukuran dengan standar IEEE Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Rugi-Rugi Daya Untuk Semua Simulasi Tabel 4.6 Perbandingan nilai THDi Tabel 4.7 Perbandingan nilai THDv xii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sistem Distribusi Radial Gambar 2.2 Sistem Distribusi Loop Gambar 2.3 Sistem Distribusi Spindel Gambar 2.4 Skema dari Sistem Photovoltaic Gambar 2.5 Penurunan Derajat Tegangan pada Jaringan yang di Sebabkan Beban Non Linear Gambar 2.6 Grafik Arus dan Spektrum Harmonisa oleh Fluorescent Lighting Gambar 2.7 Grafik Arus dan Spektrum oleh Variabel Pengatur Kecepatan Gambar 2.8 Bentuk gelombang arus dan tegangan beban linier Gambar 2.10 Kurva arus dan tegangan pada beban linier Gambar 3.4 Alur Analisis Gambar 4.1 Pemodelan Sistem Distribusi Penyulang Abang sebelum terpasangnya PLTS Pada simulink Matlab Gambar 4.2 Tampilan Input Data Sumber Gambar 4.3 block parameter pada simulasi Gambar 4.4 Sinyal dan Spektrum Hasil Simulasi THDi Gambar 4.5 Sinyal dan Spektrum hasil simulasi THDv Gambar 4.6 Pemodelan Sistem Distribusi Penyulang Abang sesudsh terpasangnya PLTS Pada simulink Matlab Gambar 4.7 Data PLTS Penyulang Abang Gambar 4.8 block parameter pada simulasi Gambar 4.9 Sinyal dan Spektrum Hasil Simulasi THDi pada Penyulang Abang Gambar 4.10 Sinyal dan Spektrum hasil simulasi THDv pada panel LVMDP Gambar 4.11 Grafik perbandingan nilai THDi Gambar 4.12 Grafik perbandingan nilai THDv xiii

15 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 One line diagram dan data-data jaringan distribusi Penyulang Abang...55 Lampiran 2 Data hasil pengukuran THD arus dan tegangan di Penyulang Abang Karangasem...58 xiv