ANALISIS PERBAIKAN PROFIL TEGANGAN MENGGUNAKAN STATIC VAR COMPENSATOR (SVC) PADA SISTEM INTERKONEKSI AREA MALANG SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh : AGIL FIRMANSYAH 201010130311121 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015 i
LEMBAR PERSETUJUAN ANALISIS PERBAIKAN PROFIL TEGANGAN MENGGUNAKAN STATIC VAR COMPENSATOR (SVC) PADA SISTEM INTERKONEKSI AREA MALANG Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh: Agil Firmansyah 201010130311121 Diperiksa dan disetujui oleh: ii
iii
Yang bertanda tangan dibawah ini : LEMBAR PERNYATAAN Nama : Agil Firmansyah Tempat/Tgl Lahir : Malang / 06 Februari 1992 NIM : 201010130311121 Fakultas / Jurusan : Teknik / Elektro Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya dengan judul ANALISIS PERBAIKAN PROFIL TEGANGAN MENGGUNAKAN STATIC VAR COMPENSATOR (SVC) PADA SISTEM INTERKONEKSI AREA MALANG beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku. Malang, 27 April 2015 Yang Membuat Pernyataan Mengetahui, Agil Firmansyah iv
LEMBAR PERSEMBAHAN Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Dalam penyusunan skripsi ini penulis banyak mendapat saran, dorongan, bimbingan serta keterangan-keterangan dari berbagai pihak yang merupakan pengalaman yang tidak dapat diukur secara materi, namun dapat membukakan mata penulis bahwa sesungguhnya pengalaman dan pengetahuan tersebut adalah guru yang terbaik bagi penulis. Oleh karena itu dengan segala hormat dan kerendahan hati perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Allah SWT, atas segala pemberian kesehatan, petunjuk dan kelancaran dalam pengerjaan dan penyelesaian tugas akhir ini. 2. Orang tua tercinta yaitu Bapak Sugeng Supriyadi, S.E. dan Ibu Ribut Suprihatin serta keluarga besar yang senantiasa mendoakan, memotivasi dan mendukung secara materiil demi terselesaikannya tugas akhir ini. 3. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT., selaku Ketua Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Malang 4. Bapak M. Chasrun Hasani, ST, MT. Selaku dosen penasehat akademik kelas C angkatan 2010. 5. Bapak Ir. Nurhadi, MT. selaku pembimbing I dan Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT. Selaku pembimbing II yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan penulis dengan sabar, dan selalu memberi semangat dalam menyelesaikan skripsi ini. 6. Seluruh dosen dan staff TU jurusan elektro UMM, terima kasih banyak atas bantuannya. 7. Ayu Puspaningtyas A. terimakasih atas doanya, semangatnya, cintanya, dan suport untuk mengerjakan tugas akhir ini. 8. Afrian Teguh terima kasih untuk fasilitas print gratisnya. 9. Teman teman seperjuangan elektro angkatan 2010 dan khususnya teknik elektro angkatan 2010 kelas C (Tim futsal bethadc, para cheerleadernya, dan semua teman teman). 10. Pihak-pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, terima kasih atas segala bantuan dan motivasinya. v
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul : ANALISIS PERBAIKAN PROFIL TEGANGAN MENGGGUNAKAN STATIC VAR COMPENSATOR (SVC) PADA SISTEM INTERKONEKSI DI AREA MALANG Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi drop tegangan, serta upaya perbaikan tegangan dengan menggunakan Static Var Compensator. Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan. Malang, 27 April 2015 Penulis vi
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii SURAT PERNYATAAN... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi LEMBAR PERSEMBAHAN... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR TABEL... xiv BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan... 3 1.5 Metodologi... 3 1.6 Sistematika Penulisan Tugas Akhir... 4 BAB II. DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Umum... 5 2.2 Daya dalam Sistem Tenaga Listrik... 6 vii
2.2.1 Daya Aktif (Active Power)... 6 2.2.2 Daya Reaktif (Reactif Power)... 6 2.2.3 Daya Semu (Apparent Power)... 6 2.2.4 Faktor Daya (Power Factor)... 7 2.2.5 Perbaikan Faktor Daya... 7 2.2.6 Segitiga Daya (Power Triagle)... 8 2.3 Saluran Transmisi Tenaga Listrik... 9 2.3.1 Transmisi... 9 2.3.2 Distribusi Tenaga Listrik... 9 2.3.3 Gardu Induk... 10 2.4 Kestabilan Tegangan... 11 2.5 Beban... 11 2.6 Rugi Daya... 12 2.7 Peralatan FACTS Devices... 13 2.7.1 Thyristor Controlled Series Reactor (TCSR)... 13 2.7.2 Thyristor Controlled Series Capasitor (TCSC)... 13 2.7.3 Thyristor Controlled Phasa Angle Regulator (TCPR)... 14 2.7.4 Unifed Power Flow Controller (UPFC)... 15 2.8 Static Var Compensator (SVC)... 16 2.8.1 Fungsi Static Var Compensator... 17 2.8.2 Prinsip Kerja Static Var Compensator... 17 2.9 Studi Aliran Daya... 19 2.9.1 Manfaat Studi Aliran Daya... 19 2.9.2 Perhitungan Aliran Daya... 19 2.9.3 Satuan Per Unit (p.u)... 20 viii
2.9.4 Metode Newton Raphson... 22 2.10 Matlab... 26 BAB III. PERANCANGAN SISTEM 3.1 Studi Kasus Kelistrikan Di Area Malang... 28 3.2 Parameter Bus... 29 3.3 Data Untuk Studi Aliran Daya... 30 3.4 Data Sistem Transmisi 150 Kv di Area Malang... 30 3.5 Software Matlab serta Toolbox PSAT... 31 3.6 Analisis Perhitungan Aliran Daya Menggunakan Metode Newton Raphson... 33 3.7 Mengoptimalkan Pemasangan SVC... 35 3.8 Perancangan Penyelesaian Sistem... 36 BAB IV. HASIL SIMULASI DAN ANALISIS 4.1 Sistem transmisi Interkoneksi Area Malang... 37 4.2 Implementasi Menggunakan Matlab... 38 4.2.1 Data Awal Perhitungan Aliran Daya Metode Newton Raphson... 38 4.2.2 Data Hasil Perhitungan Aliran Daya Metode Newton Raphson... 38 4.3 Optimasi Penempatan dan Penentuan SVC... 40 4.4 Analisis Hasil Optimasi Sistem Menggunakan SVC... 42 BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 46 5.2 Saran... 46 ix
DAFTAR PUSTAKA... 47 LAMPIRAN x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Perbaikan Faktor Daya... 8 Gambar 2.2 Segitiga Daya... 8 Gambar 2.3 Thyristor Controlled Series Capasitor (TCSC)... 14 Gambar 2.4 Thyristor Controlled Phase Angle Regulator... 14 Gambar 2.5 Rangkaian UPFC... 15 Gambar 2.6 Struktur SVC... 16 Gambar 2.7 Pemodelan Static Var Compensator... 17 Gambar 2.8 Line Diagram Static Var Compensator... 19 Gambar 3.1 Diagram Penyaluran sistem transmisi ke konsumen... 28 Gambar 3.2 Single Line Diagram Sistem transmisi 150 Kv Area Malang... 29 Gambar 3.3 Tampilan awal software Matlab... 32 Gambar 3.4 Tampilan awal membuka toolbox PSAT... 32 Gambar 3.5 Tampilan toolbox PSAT... 33 Gambar 3.6 Flowchart Analisis Aliran Daya Metode Newton Raphson... 34 Gambar 3.7 Flowchart Mengoptimalkan Pemasangan SVC... 35 Gambar 3.8 Flowchart Perancangan Penyelesaian Sistem... 36 Gambar 4.1 Single Line Area APP Malang... 37 Gambar 4.2 Grafik Voltage Magnitude Hasil Perhitungan Aliran Daya pada Matlab... 39 Gambar 4.3 Grafik Voltage Magnitude Hasil Pemasangan SVC pada Matlab... 43 Gambar 4.4 Grafik Perubahan Vm sebelum dan sesudah memasang SVC... 44 Gambar 4.5 Grafik Perubahan Vm sebelum dan sesudah memasang SVC pada bus Lawang... 44 xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Klasifikasi Rel pada Sistem Tenaga... 21 Tabel 3.1 Data Bus Sistem Transmisi 150 Kv di Area Malang... 31 Tabel 3.2 Data Saluran sistem Transmisi 150 Kv di Area Malang... 31 Tabel 4.1 Data Awal Sebelum Perhitungan Aliran Daya Metode Newton Raphson 38 Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Aliran Daya Metode Newton Raphson... 39 Tabel 4.3 Data Untuk Perhitungan Q SVC... 40 Tabel 4.4 Hasil Data yang akan di Pasang SVC... 42 Tabel 4.5 Hasil Data sudah di Pasang SVC... 42 xii
DAFTAR PUSTAKA 1. Acha Enrique, Claudio R. Fuerte, Hugo Ambriz-P, dan Cesar Angeles C. FACTS Modelling and Simulation in Power Network, England, John Wiley & Sons Ltd, 2004. 2. Cekdin, Cekmas. Sistem Tenaga Listrik Contoh Soal Dan Penyelesaiannya Menggunakan Matlab, Yogyakarta,Penerbit Andi, 2007. 3. Fajar. Penentuan Mvar Optimal SVC pada Sistem Transmisi Jawa Bali 500kv Menggunakan Artificial Bee Colony Algorithm, Surabaya, Jurusan Elektro ITS, 2010. 4. Penangsang, Oentoseno. Analisis Aliran Daya, Surabaya, ITS Press, Surabaya. 5. PT. PLN Bidang Pusat Pendidikan dan Pelatihan. Konsep Dasar Analisis Aliran Daya,Surabaya. PLN, 2000. 6. Qornain, Andzil. Analis Perbaikan Tegangan dengan Pemasangan Static Var Compensator di Gardu Induk Probolinggo, Malang, Jurusan Elektro UMM, 2014. 7. Saadat, Hadi. Power Sytem Analysis, America, The McGraw-Hill Companies, 1999. xiii