STUDI ALIRAN DAYA PADA SISTEM KELISTRIKAN SUMATERA BAGIAN UTARA (SUMBAGUT) 150 kv DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE POWERWORLD SIMULATOR VERSI 17 Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknikk Elektro Fakultas Teknik Oleh ADLY LIDYA NIM : 090402053 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARAA MEDAN 2014
ABSTRAK Studi aliran daya dilakukan untuk mengetahui profil tegangan, aliran daya aktif dan daya reaktif serta rugi-rugi jaringan pada masing-masing busbar yang bermanfaat dalam operasional sistem kelistrikan. Pada Tugas Akhir ini, studi aliran daya dilakukan pada sistem kelistrikan Sumatera Bagian Utara (SUMBAGUT) 150 kv pada kondisi normal saat seluruh pembangkit dan seluruh beban yang ada beroperasi dengan menggunakan Software PowerWorld Simulator versi 17 dengan metode analisisnya menggunakan metode Newton-Rhapson. Hasil studi aliran daya yang diperoleh untuk sistem dalam kondisi normal adalah tegangan bus paling rendah di Bus Rantau Prapat yaitu sebesar 139,670 kv. Total daya pembangkit adalah sebesar 2509.3 MW dan 2030.7 MVar. Total daya beban adalah sebesar 2456 MW dan 1834 MVar. Total rugi-rugi jaringan adalah sebesar 53.3 MW dan 196.7 MVar dengan nilai rugi-rugi jaringan tertinggi yaitu pada transmisi Sei Rotan Tebing Tinggi sebesar 8.82 MW dan 29.62 MVar. Kata Kunci : aliran daya, newton-rhapson, powerworld simulator. i
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: STUDI ALIRAN DAYA PADA SISTEM KELISTRIKAN SUMBAGUT 150 kv DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE POWERWORLD SIMULATOR VERSI 17 Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua penulis, yaitu Ayahanda Alm. Ribut Hady dan Ibunda Ining Yuliani yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya dan juga kepada kelima saudara penulis yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Yulianta Siregar ST, MT selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak meluangkan waktu dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. ii
2. Bapak Ir. Syahrawardi selaku dosen wali penulis yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama perkuliahan. 3. Bapak Pimpinan PT. PLN (Persero) P3B Sumatera UPB Sumbagut. 4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 5. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. 6. Sobat-sobat angkatan 2009, Rizal, Rizi, Tondy, Marfans, Asri, Leo, Masykur, Faya, Agung, Dimas, Yuliana, Chairunnisa, Lukman, Dimas, Afit, Haditia, Wangto, Doni, Fakhrul, Rizky, Nanda Eka, dan seluruh teman-teman stambuk 2009 yang tidak mungkin disebutkan satu per satu. 7. Semua abang kakak senior dan adik junior serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. 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 penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Juli 2014 Penulis, Adly Lidya iii
DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL.... i ii iv vi vii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan Penulisan... 2 1.5 Manfaat Penulisan... 2 BAB II DASAR TEORI 2.1 Umum... 3 2.2 Representasi Sistem Tenaga Listrik... 4 2.3 Persamaan Aliran Daya... 6 2.4 Metode Newton-Rhapson...12 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Umum...18 3.2 Waktu dan Tempat Penelitian...18 iv
3.3 Alat dan Bahan...18 3.4 Metode Pengumpulan Data...18 3.5 Langkah- Langkah Penelitian...19 3.6 Analisis Data...23 BAB IV HASIL STUDI ALIRAN DAYA PADA SISTEM KELISTRIKAN SUMATERA BAGIAN UTARA 150 kv 4.1 Umum...24 4.2 Hasil Studi Aliran Daya Sumbagut 150 kv...25 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 31 5.2 Saran... 32 DAFTAR PUSTAKA... 33 v
LAMPIRAN LAMPIRAN 1 LAMPIRAN 2 LAMPIRAN 3 LAMPIRAN 4 LAMPIRAN 5 Data Pembangkit Sumbagut 150 kv Data Beban Sumbagut 150 kv Data Transmisi Sumbagut 150 kv Hasil Load Flow PowerWorld Simulator Nilai Daya Aktif Dan Reaktif Pada Masing-Masing Busbar Hasil Perhitungan Aliran Daya Sumbagut 150 kv LAMPIRAN 6 Nilai Tegangan dan Sudut Beban Pada Masing-Masing Busbar Hasil Perhitungan Aliran Daya LAMPIRAN 7 Pembebanan Penghantar SUTT SUMBAGUT 150 kv Hasil Simulasi LAMPIRAN 8 Nilai Rugi-Rugi Jaringan (Losses) Hasil Perhitungan Aliran Daya LAMPIRAN 9 Single Line Diagram SUMBAGUT 150 kv dalam PowerWorld Simulator vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Single line diagram sistem tenaga listrik secara sederhana... 3 Gambar 2.2 Diagram satu garis sistem 2 bus... 6 Gambar 2.3 Rangkaian ekivalen sistem 2 bus... 7 Gambar 2.4 Rangkaian ekivalen model π sistem 2 bus... 7 Gambar 2.5 Distribusi arus pada rangkaian ekivalen untuk sistem 2 bus... 8 Gambar 2.6 Sistem n bus... 10 Gambar 2.7 Model transmisi π untuk sistem n-bus... 10 Gambar 3.1 Grafik data generator (P) sumbagut 150 kv... 20 Gambar 3.2 Grafik data beban (P) sumbagut 150 kv... 20 Gambar 3.3 Grafik data beban (Q) sumbagut 150 kv... 21 Gambar 3.4 Single Line Diagram Sumbagut 150 kv... 22 Gambar 3.5 Flowchart perhitungan aliran daya dalam PowerWorld Simulator... 23 Gambar 4.1 Grafik Daya Reaktif (Q) pada Bus Generator Hasil Simulasi... 26 Gambar 4.2 Grafik Sudut Beban (δ) pada Bus Generator Hasil Simulasi... 27 Gambar 4.3 Grafik Tegangan (kv) pada Bus Beban Hasil Simulasi... 27 Gambar 4.4 Grafik Sudut Beban (δ) pada Bus Beban Hasil Simulasi... 28 Gambar 4.5 Grafik MW Loss hasil simulasi... 29 Gambar 4.6 Grafik MVar Loss hasil simulasi... 30 vii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Klasifikasi bus pada sistem tenaga... 5 viii