TUGAS AKHIR PERENCANAAN REKONFIGURASI JARINGAN TEGANGAN MENENGAH PADA KAMPUS UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN I PUTU ANDITHYA CHRISNA BUDI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015
TUGAS AKHIR PERENCANAAN REKONFIGURASI JARINGAN TEGANGAN MENENGAH PADA KAMPUS UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN I PUTU ANDITHYA CHRISNA BUDI NIM 1104405030 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015 i
PERENCANAAN REKONFIGURASI JARINGAN TEGANGAN MENENGAH PADA KAMPUS UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN Tugas Akhir/Skripsi Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana I PUTU ANDITHYA CHRISNA BUDI NIM : 1104405030 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN-BALI 2015 ii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS Tugas Akhir / Skripsi ini adalah hasil karya Saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar. Nama : I Putu Andithya Chrisna Budi Nim : 1104405030 TandaTangan : Tanggal : 27 November 2015 iii
UCAPAN TERIMAKASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa / Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat-nya penyusunan tugas akhir / skripsi dengan judul Perencanaan Rekonfigurasi Jaringan Tegangan Menengah Pada Kampus Universitas Udayana Bukit Jimbaran ini akhirnya dapat terselesaikan. Berbagai tantangan dan hambatan yang sulit telah dihadapi penulis selama proses penyusunan tugas akhir / skripsi ini, namun semua itu berhasil dilewati berkat adanya dukungan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini izinkan penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Ir. Ngk. Putu Gede Suardana, MT., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Udayana. 3. Ibu Prof. Ir. I. A. Dwi Giriantari, M.Eng,Sc., PhD. sebagai Dosen Pembimbing I yang telah memberikan banyak petunjuk, bimbingan dan dukungan moral kepada penulis selama penyusunan tugas akhir / skripsi ini. 4. Bapak Ir. I Wayan Sukerayasa, MT. sebagai Dosen Pembimbing Akademik sekaligus sebagai Dosen Pembimbing II yang telah banyak memberikan tuntunan dalam penyusunan tugas akhir / skripsi dan tuntunan selama menjalankan perkuliahan di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Udayana. 5. Segenap dosen dan staf pegawai Teknik Elektro Universitas Udayana yang telah banyak membantu selama proses perkuliahan. 6. PT. PLN (Persero) Area Bali Selatan yang telah membantu dalam memberikan informasi dan data-data dalam penyusunan tugas akhir ini. v
7. Yang tercinta Orang Tua, saudara dan semua keluarga besar yang telah memberikan banyak kasih sayang, dukungan moral, semangat dan motivasi yang tak terhingga. 8. Rekan-rekan Elektro angkatan 2011 yang senantiasa memberikan semangat, motivasi dan dukungan selama penyusunan tugas akhir / skripsi ini. 9. Semua pihak yang terlibat dalam pengerjaan tugas akhir / skripsi ini namun tidak bisa disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa tugas akhir / skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa / Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tugas akhir / skripsi ini. Bukit Jimbaran, 2015 Penulis vi
ABSTRAK Jaringan distribusi Universitas Udayana merupakan bagian dari Penyulang Kedonganan. Rekonfigurasi jaringan tegangan menengah kampus Universitas Udayana Bukit Jimbaran bertujuan untuk meningkatkan performa jaringan suatu sistem kelistrikan yang handal. Dari studi yang sudah dilakukan di dapatkan hasil rugi daya pada Jaringan Distribusi Penyuang Kedonganan sebelum terpasangnya pembangkit generator set dan PLTS yang terdapat pada kampus Universitas Udayana Bukit Jimbaran sebesar 115,5 kw. Setelah terpasangnya Pembangkit generator set sebesar 86,6 kw atau terjadi penurunan rugi daya pada Penyulang Kedonganan sebesar 24,8 % dan setelah terpasangnya generator set dan PLTS rugi dayanya sebesar 86,5 kw atau terjadi penurunan rugi daya pada Penyulang Kedonganan sebesar 25,1 % dari total rugi daya yang terjadi sebelum interkoneksi pembangkit generator set dan PLTS. Serta meningkatnya keandalan Penyulang Kedonganan dengan indeks SAIFI = 0,8298 gangguan/pelanggan.tahun atau terjadinya gangguan dalam setahun kurang dari 1 kali/pelanggan, SAIDI = 2,9006 jam/pelanggan.tahun atau durasi pemadaman dalam setahun sekitar 3 jam per pelanggan, CAIDI = 3,495 jam/ganguan atau lama durasi pemadaman dalam satu kali pemadaman selama 3 jam 30 menit. Pada analisis kondisi emergency (saat PLN padam) dapat diketahui bahwa, terdapat overload pada generator set FT, generator set Rektorat dan PLTS FT. Kata Kunci : Rekonfigurasi, Rugi Daya, Keandalan
ABSTRACT Reconfiguration of the medium-voltage network in Bukit Jimbaran Udayana University campus aims to obtain a reliable electricity system. The study shows that before the interconnection of Kedonganan Feeder with generator set and PLTS in Bukit Jimbaran Udayana University campus, the power loss is 115,5 kw. After using generator set, the power loss was reduced into 86,6 kw or by 24,8% from the initial power loss, and with interconnection of generator sets and PLTS, the power loss was reduced into 86,5 kw or by 25,1 from the initial power loss. Besides, the reliability of Kedonganan Feeder also improved with SAIFI index = 0.8298 interference / customer. year, or disruptions in a year is less than once/ customer, SAIDI = 2, 9006 hours / customer.year, or the duration of outage in a year is about 3 hours per customer, CAIDI = 3,495 hours / disruption or the duration of outage is 3 hours 30 minutes per outage. In the analysis of emergency conditions (when PLN off), it can be seen that, the power plant owned by Bukit Jimbaran Udayana University campus can supply energy to the campus, but there is overload in the generator sets and PLTS. The overload occurs in FT generator, rectorate generator set, and PLTS FT. Keywords: Reconfiguration, Power Loss, Reliability, Emergency
DAFTAR ISI Hal LEMBAR JUDUL... i LEMBAR PRASYARAT... ii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv UCAPAN TERIMAKASIH... v ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR SINGKATAN... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penelitian... 2 1.4 Manfaat Penelitian... 3 1.5 Batasan Masalah... 3 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 State of The Art Review... 4 2.2 Saluran Distribusi Tenaga Listrik... 7 2.2.1 Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM)... 7 2.2.1.1 Penghantar Saluran Udara Tegangan Menengah... 8 2.2.1.2 Kemampuan Hantar Arus Penghantar Saluran Udara... 9 2.2.2 Saluran Kabel Tanah Tegangan Menengah (SKTM)... 10 2.2.2.1 Kemampuan Hantar Arus Penghantar Saluran Kabel Tanah... 11 2.2.3 Saluran Kabel Udara Tegangan Menengah (SKUTM)... 12 ix
2.2.3.1 Kemampuan Hantar Arus Penghantar Saluran Kabel Udara... 12 2.3 Konfigurasi Sistem Distribusi... 13 2.3.1 Sistem Radial... 14 2.3.2 Sistem Primary Loop... 14 2.3.3 Sistem Selective Primary... 15 2.3.4 Sistem Secondary Selective... 16 2.3.5 Sistem Jaringan Grid... 16 2.3.6 Sistem Jaringan Spot... 17 2.4 Analisis Aliran Daya (Load Flow)... 18 2.4.1 Metode-Metode dalam Analisis Aliran Daya... 20 2.4.1.1 Analisis Aliran Daya dengan Metode Newton Raphson... 21 2.5 Susut (Losses)... 22 2.5.1 Jenis Susut... 23 2.5.2 Susut Energi pada Jaringan Distribusi... 23 2.5.3 Susut Daya... 24 2.5.4 Load Factor... 24 2.5.5 Loss Factor... 25 2.5.6 Susut Energi... 25 2.6 Keandalan Sistem Distribusi... 26 2.6.1 Indeks Keandalan... 27 2.7 Laju Kegagalan... 31 2.8 Metode Section Technique... 32 2.9 Konsep Pendekatan Teknik... 33 2.10 Rekonfigurasi Jaringan... 34 2.11 Generator Set... 35 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian... 37 3.2 Data... 37 3.3 Langkah-Langkah Penelitian... 37 3.4 Alur Penelitian... 39 x
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Gambaran Umum Penyulang Kedonganan... 40 4.2 Rata - Rata Beban Harian Penyulang Kedonganan... 42 4.3 Analisis Rugi Daya Penyulang Kedonganan... 45 4.4 Analisis Tingkat Keandalan Pada Penyulang Kedonganan... 50 4.5 Analisis Kondisi Emergency Pada Saat PLN Padam... 55 BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan... 57 5.2 Saran... 58 DAFTAR PUSTAKA... 59 LAMPIRAN xi
DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 2.1 Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM)... 7 Gambar 2.2 Jenis-jenis Kawat Penghantar Tenaga Listrik... 8 Gambar 2.3 Saluran Kabel Tanah Tegangan Menengah (SKTM)... 10 Gambar 2.4 Kabel Udara Tegangan Menengah (KUTM)... 12 Gambar 2.5 Konfigurasi sistem distribusi jaringan radial... 14 Gambar 2.6 Konfigurasi sistem distribusi jaringan primary loop... 15 Gambar 2.7 Konfigurasi sistem distribusi jaringan selective primary... 15 Gambar 2.8 Konfigurasi sistem distribusi jaringan secondary selective... 16 Gambar 2.9 Konfigurasi sistem distribusi jaringan grid... 17 Gambar 2.10 Konfigurasi sistem distribusi jaringan spot... 17 Gambar 2.11 Sistem Seri... 28 Gambar 2.12 Sistem Paralel... 29 Gambar 2.13 Pemnggunaan Generator set sebagai daya cadangan... 35 Gambar 3.1 Diagram alur penelitian... 39 Gambar 4.1 Single Line Diagram Penyulang Kedonganan... 41 Gambar 4.2 Rata-Rata Beban Penyulang Kedonganan... 42 Gambar 4.3 Hasil Running ETAP Rugi Daya Penyulang Kedonganan Tanpa Generator Set dan PLTS... 46 Gambar 4.4 Hasil Running ETAP Rugi Daya Penyulang Kedonganan dengan Generator Set... 46 Gambar 4.5 Hasil Running ETAP Rugi Daya Penyulang Kedonganan dengan Generator dan PLTS... 47 Gambar 4.6 Lokasi Interkoneksi DG (Generator Set dan PLTS) pada Penyulang Kedonganan... 48 Gambar 4.7 Lokasi DG (Generator Set dan PLTS) pada kondisi existing... 49 Gambar 4.8 Hasil rugi daya setelah terinterkoneksi DG kondisi pembangkit tersebar... 49 xii
Gambar 4.9 Indeks Keandalan Penyulang Kedonganan Tanpa DG (Generator set dan PLTS)... 51 Gambar 4.10 Indeks Keandalan Penyulang Kedonganan dengan Generator Set.. 52 Gambar 4.11 Indeks Keandalan Penyulang Kedonganan dengan Generator set dan PLTS... 52 Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Nilai Keandalan Penyulang Kedonganan Tanpa DG dan Interkoneksi DG (Generator Set dan PLTS)... 54 Gambar 4.13 Penempatan Switch... 55 Gambar 4.14 Desain penempatan Switch... 55 Gambar 4.15 Simulasi Emergency Pada saat PLN Padam... 55 xiii
DAFTAR TABEL Hal. Tabel 2.1 Tahanan ( R ) dan reaktansi ( XL ) penghantar AAC tegangan 20 kv (SPLN 64: 1985)... 9 Tabel 2.2 Tahanan ( R ) dan reaktansi ( XL ) penghantar AAAC tegangan 20 kv(spln 64: 1985)... 9 Tabel 2.3 Impedansi Kabel Tanah Dengan Penghantar NAAXSEY... 11 Tabel 2.4 Tahanan, induktansi dan kapasitansi kabel isolasi XLPE : N2XSEKBY / NA2XSEKBY Tegangan 12 / 20 kv... 13 Tabel 2.5 Standar Indeks Keandalan... 31 Tabel 4.1 Data beban harian penyulang Kedonganan... 42 Tabel 4.2 Beban puncak trafo pada Penyulang Kedonganan... 43 Tabel 4.3 Perbandingan nilai rugi daya sebelum dan sesudah masuknya pembangkit... 47 Tabel 4.4 Laju Kegagalan dan Waktu Perbaikan Komponen... 50 Tabel 4.5 Nilai Indeks Keandalan Penyulang Kedonganan... 53 xiv
DAFTAR SINGKATAN AAAC = ALL ALUMINIUM ALOY CONDUCTOR ACSR = ALUMINIUM CONDUCTOR STELL REINFORCED ASAI = AVERAGE SYSTEM AVAILABILITY INDEX CAIDI = COSTUMER AVERAGE INTERRUPTION DURATION INDEX DG = DISTRIBUTED GENERATION ETAP = ELECTRIC TRANSIENT ANALYSIS PROGRAM GI = GARDU INDUK LVTIC = LOW VOLTAGE TWISTED CABLE MVTIC = MEDIUM VOLTAGE TWISTED INSULATED CABLE SAIFI = SYSTEM AVERAGE INTERRUPTION FREQUENCY INDEX SAIDI = SYSTEM AVERAGE INTERRUPTION DURATION INDEX SKTM = SALURAN KABEL TEGANGAN MENENGAH SKUTM = SALURAN KABEL UDARA TEGANGAN MENENGAH SKUTR = SALURAN KABEL UDARA TEGANGAN RENDAH SPLN = STANDAR PERUSAHAAN LISTRIK NEGARA SUTR = SALURAN UDARA TEGANGAN RENDAH SUTM = SALURAN UDARA TEGANGAN MENENGAH WCC = WORLD CLASS COMPANY WCS = WORLD CUSTOMER SERVICE XLPE = CROSSLINK POLYETLALENE xv