TUGAS AKHIR - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/41026/1/PENDAHULUAN.pdfyaitu dengan membangun...
Transcript of TUGAS AKHIR - eprints.umm.ac.ideprints.umm.ac.id/41026/1/PENDAHULUAN.pdfyaitu dengan membangun...
STUDY STABILITAS SISTEM TENAGA PADA PENYULANG NGEMBAL
KABUPATEN PASURUAN TERHADAP INTERKONEKSI DENGAN PLTS
KALIPUCANG 15 kW
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh:
ARIEF MIFTAHUL HUDHA SANDI CIPTO
201310130311083
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
iv
LEMBAR PERNYATAAN
i. LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : ARIEF MIDTAQUL HUDHA SANDI CIPTO
Tempat/Tgl. Lahir : BONTANG / 12 JULI 1995
NIM : 201310130311083
Fakultas/Jurusan : TEKNIK/TEKNIK ELEKTRO
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul “STUDY
STABILITAS SISTEM TENAGA PADA PENYULANG NGEMBAL
KABUPATEN PASURUAN TERHADAP INTERKONEKSI DENGAN PLTS
KALIPUCANG 15 kW” 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 risiko/sanksi yang berlaku.
Mengetahui,
Malang, 18 Oktober 2018
Yang Membuat Pernyataan
Arief Miftaqul Hudha S.C
Pembimbing I,
Ir. Diding Suhardi, M.T
NIDN. 0705056501
Pembimbing II,
Ir. Nurhadi, M.T
NIDN. 0718036502
v
Abstrak
Energi terbarukan didunia saat ini dikembangkan pada sistem pembangkit
tersebar pada jaringan distribusi atau lebih dikenal sebagai Distributed
Generations (DG). Salah satu strategi yang dilakukan untuk memperbaiki tegangan
yaitu dengan membangun pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) tersebar skala
kecil dan terhubung kejaringan listrik PLN (on Grid) [4]. Penerapan Photovoltaic
(PV) mengunakan sistem DG menjadi sebuah harapan baru untuk memaksimalkan
pasokan listrik di Indonesia guna mengurangi gas emisi, mengurangi pemakaian
solar, dan peningkatan daya listrik. Klasifikasi kapasitas daya Photovoltaic
Distributed Generations (PVDG) untuk menentukan titik sambung pada jaringan
yaitu kapasitas skala kecil (5-10 kW) pada saluran satu fasa distribusi sekunder,
daya skala menengah (100-500 kW) dan skala besar (500 kW-10 mW) pada saluran
tiga fasa distribusi primer [1]. PLTS kalipucang 15 kW yang tidak terpakai terletak
di Dusun Mucangan Desa Kalipucang Kecamatan Tutur, Kabupaten Pasuruan.
Pada analisis ini mengunakan studi aliran daya mengunakan Newthon
rapshon. Pengoptimalan PLTS Kalipucang 15 kW yang terinterkoneksi di sisi
saluran satu fasa distribusi sekunder dengan penyulang Ngembal Kabupaten
Pasuruan guna menaikan stabilitas sistem tenaga dan penambahan kapasitor bank
pada sisi 20 kV. Pengujian ini menganalisa tentang stabilitas tegangan dan
frekuensi pada sisi 20 kV dan 0,38 kV dengan memberi ganguan hubung singkat 3
phasa pada bus 97 di sisi 0,38 kV. Dampak dari pemasangan PLTS Kalipucang
dan penambahan kapasitor bank pada sisi 20 kV yaitu pada bus 34, bus 35 dan
bus 36 naik 5,95% dan pada sisi 0,38 kV yaitu pada bus 97, bus 98 dan bus 99 naik
10,5 %.
vi
Abstract
Renewable energy in the world currently developed on a system generating
scattered on the distribution network or better known as Distributed Generations
(DG). One of the strategies being undertaken to correct the voltage that is to build
a solar power plant (PLTS) scattered small scale and connect electrical kejaringan
PLN (on the Grid) [4]. Application of Photovoltaic (PV) systems use DG becomes
a new hope to maximize the supply of electricity in Indonesia in order to reduce gas
emissions, reduce the use of diesel, and increased power. The classification of the
power capacity of the Photovoltaic Distributed Generations (PVDG) to determine
the point of the dial on the network that is the capacity of the small scale (5-10 kW)
on channel one phase of the secondary distribution, power scale (100-500 kW) and
large scale (500 kW to 10 mW ) on channel three phase primary distribution [1].
PLTS kalipucang unused 15 kW is located in the hamlet of Mucangan Village of the
subdistrict, Said Regency Kalipucang Pasuruan.
On this analysis using power flow studies using Newthon rapshon.
Optimalization of PLTS Kalipucang 15 kW a terinterkoneksi on the side of the
secondary distribution phase one channel with penyulang Ngembal Regency
Pasuruan in order to increase the stability of the power system and the addition of
capacitor bank on the 20 kV. This test analyzes about the stability of the voltage
and frequency on the side of 0.38 kV and 20 kV with ganguan short circuit 3 phase
Motors on 97 bus on the side of 0.38 kV. The impact of PLTS Kalipucang
installation and addition of capacitor bank at 20 kV side i.e. on bus 34, 35 and 36
bus bus ride 5.95% and on the side of 0.38 kV bus in 97, 98 and 99 bus buses go up
10.5%.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur kehadirat Allah S.W.T yang telah melimpahkan nikmat serta
hidayah-Nya. Sholawat serta salam tidak lupa selalu terucapkan kepada Nabi
junjungan kita Muhammad S.A.W., sehingga penulis berhasil menyelesaikan Tugas
Akhir ini yang berjudul:
“STUDY STABILITAS SISTEM TENAGA PADA PENYULANG
NGEMBAL KABUPATEN PASURUAN TERHADAP INTERKONEKSI
DENGAN PLTS KALIPUCANG 15 kW”
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknik (S.T.) di Universitas Muhammadiyah Malang. Selain itu
penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memperluas pustaka dan pengetahuan
utamanya dalam bidang analisis sistem kontrol.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak
terdapat kekurangan. Oleh karena itu Penulis berharap saran yang membangun,
agar kedepannya menjadi lebih baik dan bermanfaat. Penulis mohon maaf apabila
terdapat kesalahan dalam penulisan baik yang sengaja maupun yang tidak
disengaja.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Malang, 16 Januari 2018
Penulis
viii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis
dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada:
1. Kepada kedua orang tua penulis yang selalu tidak berhenti memberi doa serta
dukungan secara materiil demi terselesaikannya Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir.Diding Suhardi, M.T dan Ir. Nurhadi, M.T yang telah menjadi
Dosen pembimbing yang luar biasa, selalu memberi nasehat, arahan,
bimbingan maupun motivasi untuk penulis.
3. Teman-teman seperjuangan Elektro B 2013 dimana pun kalian berada, yang
saya cintai.
4. Para sahabat penulis khususnya Arif Miftahul Huda dan siapa pun yang telah
merelakan untuk menjadi tempat bertukar pikiran dalam penyusunan Tugas
Akhir ini.
5. Seluruh civitas akademika (dosen, asisten, dan karyawan) Universitas
Muhammadiyah Malang yang telah membekali ilmu dan membantu penulis
selama menempuh pendidikan.
6. Semua pihak yang telah membantu dan mendoakan penulis tanpa terkecuali.
Semoga Allah SWT memberikan limpahan rahmat dan hidayah-Nya atas
segala kebaikan dan semoga kita semua selalu dalam lindungan serta tuntunan-Nya.
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................ ii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ iii
LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................. iv
ABSTRAK .............................................................................................................. v
ABSTRACT ........................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii
LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................................ viii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ................................................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ............................................................................................ 3
1.3. Tujuan ............................................................................................................... 3
1.4. Batasan Masalah ............................................................................................... 3
1.5. Sistematika Penulisan ....................................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 5
2.1. Penelitian Terdahulu ......................................................................................... 5
2.2. Stabilitas Sistem Tenaga ...................................................................................... 6
2.3. Studi Aliran Daya.............................................................................................. 9
2.3.1. Daya Aktif ............................................................................................. 11
x
2.3.2. Daya Reaktif ......................................................................................... 11
2.3.3. Daya Semu ............................................................................................ 11
2.3.4. Faktor Daya ........................................................................................... 12
2.4. Metode Newton Raphson ................................................................................ 13
2.5. Standar Performasi Jaringan ........................................................................... 16
2.6. Transformator (Trafo) 3 Fasa ......................................................................... 18
2.6.1. Transformer 3.......................................................................................... 17
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 21
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................................... 23
3.2. Studi Literatur ................................................................................................. 24
3.3. Diagram Alir Analisis Aliran Daya ................................................................ 24
3.4. Bahan dan Alat Yang Digunakan.................................................................... 27
3.5. Sistem PLTS Kalipucang 15 kWp .................................................................. 27
3.6. Baterai ............................................................................................................. 28
3.7. Inverter ............................................................................................................ 28
3.8. Langkah Pengerjaan ........................................................................................ 29
3.8.1. Single Line Diagram Penyulang Ngembal ............................................ 29
3.8.2. Data Trafo Penyulang Ngembal DJ 364 ............................................... 29
3.8.3. Data Beban Penyulang Ngembal DJ 364 .............................................. 31
3.8.4. Data Kabel Penghantar Penyulang Ngembal DJ 364............................ 34
3.8.5. Data Kapasitor Bank ............................................................................. 36
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN... ............................................ 38
4.1. Topologi Penyulang Ngembal ........................................................................ 39
4.1.1. Data Gardu Trafo Tiang (GTT) ............................................................ 39
xi
4.1.2. Data Penghantar .................................................................................... 40
4.1.3. Data Beban ........................................................................................... 40
4.2. Hasil Analisis Aliran Daya Penyulang Ngembal ............................................ 40
4.2.1. Kondisi Eksisting .................................................................................. 40
4.3. Hasil Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal .................................................... 41
4.3.1 Kondisi Eksisting ............................................................................................. 41
4.3.2 Setelah terjadi Gangguan 3 fasa Pada Bus 97 ................................................ 44
4.3.3 Clearing Fault Pada bus 97 ............................................................................... 46
4.3.4 PLTS 15 kWp On Grid di Bus 97 .................................................................... 48
4.3.5 Setelah Pemasangan Kapasitor Bank ............................................................... 50
4.3.6 Setelah Pemasangan PLTS Kalipucang 15 kW dan Kapasitor ........................ 53
4.4 Stabilitas Frekuensi Penyulang Ngembal .................................................................. 56
BAB V PENUTUP ................................................................................................ 58
5.1. Kesimpulan ..................................................................................................... 58
5.2. Saran ............................................................................................................... 58
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 59
LAMPIRAN .......................................................................................................... 60
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tegangan Sistem ................................................................................... 16
Tabel 2.2 Distorsi harmonic .................................................................................. 16
Tabel 2.3 Waktu Pemutusan Gangguan................................................................. 17
Tabel 3.1 Spesifikasi Panel Surya ......................................................................... 27
Tabel 3.2 Physical Spesification PLTS .................................................................. 27
Tabel 3.3 Data Sheet Kabel Penyulang Ngembal DJ 364 ...................................... 35
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Segitiga Daya................................................................................... 12
Gambar 2.2 Tipikal Bus Dari Sistem Tenaga ...................................................... 13
Gambar 2.3 Konstruksi Trafo 3 Phasa .............................................................. 19
Gambar 2.4 Rangkaian Terhubung Bintang ........................................................ 19
Gambar 2.5 Arah Vektor Tegangan Terhubung Bintang .................................... 20
Gambar 2.6 Rangkaian Terhubung Delta ............................................................ 21
Gambar 2.7 Arah Vektor Arus Terhubung Delta ................................................ 21
Gambar 3.1 Single Line Penyulang Ngembal ..................................................... 23
Gambar 3.2 PLTS Kalipucang ............................................................................ 24
Gambar 3.3 Flowchart Metode Penelitian ........................................................... 26
Gambar 3.4 Baterai PLTS Kalipucang ................................................................ 28
Gambar 3.5 Inverter PLTS kalipucang................................................................ 28
Gambar 3.6 Single line diagram dari Penyulang Ngembal DJ364...................... 29
Gambar 3.7 Kotak dialog Info 2-winding transformer editor-DJ 364 ................ 30
Gambar 3.8 Kotak dialog rating 2-winding transformer editor-DJ 364 ............. 31
Gambar 3.9 Kotak dialog info static load editor DJ 364 .................................... 32
Gambar 3.10 Kotak Dialog Loading Static Load editor-DJ 364 .......................... 33
Gambar 3.11 Kotak dialog cable editor Penyulang Ngembal DJ 364 .................. 34
Gambar 3.12 Kotak dialog library Quick Pick -Cable Penyulang Ngembal DJ 364
......................................................................................................... 34
Gambar 3.13 Kotak dialog kapasitor bank ............................................................ 37
Gambar 4.1 Grafik Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kv Kondisi
Eksisiting (a) .................................................................................... 41
xiv
Gambar 4.2 Grafik Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 0,38 kV
Kondisi Eksisting (b) ....................................................................... 41
Gambar 4.3 Grafik Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kV Kondisi
Eksisting (a) ..................................................................................... 42
Gambar 4.4 Grafik Line Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan
0,38 Kondisi Eksisting (b) ............................................................. 42
Gambar 4.5 Grafik Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kV Kondisi
Eksisting Pada Software ETAP (a).................................................. 43
Gambar 4.6 Grafik Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 0,38 kV
Kondisi Eksisting Pada Software ETAP (b)... ................................. 43
Gambar 4.7 Lokasi Ganguan 3 Phasa pada Bus 97 ............................................... 44
Gambar 4.8 Grafik Penurunan Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 20 kV Kondisi
Setelah Terjadi Ganguan 3 Phasa Pada Bus 97 (a) .......................... 45
Gambar 4.9 Grafik Penurunan Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 0,38 kV
Kondisi Setelah Terjadi Ganguan 3 Phasa Pada Bus 97 (b) ............ 45
Gambar 4.10 Grafik Penurunan Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 20 kV Kondisi
Setelah Terjadi Ganguan 3 Phasa Pada Bus 97 Pada ETAP (a) ...... 46
Gambar 4.11 Grafik Penurunan Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 0,38 kV
Kondisi Setelah Terjadi Ganguan 3 Phasa Pada Bus 97 Pada ETAP
(b) .................................................................................................... 46
Gambar 4.12 Grafik Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 20 kV Kondisi Setelah
Ganguan 3 Phasa Dihilangkan Pada Bus 97 Pada ETAP (a) ......... 47
Gambar 4.13 Grafik Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 0,38 kV Kondisi Setelah
Ganguan 3 Phasa Dihilangkan Pada Bus 97 Pada ETAP (b) .......... 48
Gambar 4.14 PLTS Kalipucang 15 kWp On Grid ................................................. 48
xv
Gambar 4.15 Grafik Nilai Tegangan Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi
20 kV Setelah PLTS Kalipucang On Grid (a) ................................. 49
Gambar 4.16 Grafik Nilai Tegangan Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi
Tegangan 0,38 kV Setelah PLTS Kalipucang On Grid (b) ............. 49
Gambar 4.17 Grafik Nilai Tegangan Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi
20 kV Setelah PLTS Kalipucang On Grid ETAP (a) ...................... 50
Gambar 4.18 Grafik Nilai Tegangan Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi
Tegangan 0,38 kV Setelah PLTS Kalipucang On Grid ETAP (b) ......
......................................................................................................... 50
Gambar 4.19 Lokasi Pemasangan Kapasitor Bank Pada Bus 36 ........................... 51
Gambar 4.20 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal (a) Sisi Tegangan 20
kV Setelah Pemasangan Kapasitor Bank Pada ETAP ..................... 51
Gambar 4.21 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi 0,38 kV Setelah
Pemasangan Kapasitor Bank (b) ..................................................... 52
Gambar 4.22 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kV
Setelah Pemasangan Kapasitor Bank Pada ETAP (a) ..................... 52
Gambar 4.23 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi 0,38 kV Setelah
Pemasangan Kapasitor Bank Pada ETAP (b) .................................. 53
Gambar 4.24 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kV
Setelah Pemasangan PLTS Kalipucang 15 kWp dan Pemasangan
Kapasitor Bank (a) ........................................................................... 54
Gambar 4.25 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Sisi 0,38 kV Setelah
Pemasangan PLTS Kalipucang 15 kWp dan Pemasangan Kapasitor
Bank (b) .......................................................................................... 54
xvi
Gambar 4.26 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi tegangan 20 kV
Setelah Pemasangan PLTS Kalipucang 15 kWp dan Pemasangan
Kapasitor Bank ETAP (a) ................................................................ 55
Gambar 4.27 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal (b) Sisi 0,38 kV
Setelah Pemasangan PLTS Kalipucang 15 kWp dan Pemasangan
Kapasitor Bank ETAP ..................................................................... 55
Gambar 4.28 Grafik Stabilitas Frekuensi Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kV
(a) ..................................................................................................... 56
Gambar 4.29 Grafik Stabilitas Frekuensi Penyulang Sisi 0,38 Kv (b) .................. 57
59
Daftar Pustaka
[1] Zainuddin Muammar, Suyono Hadi dan Dachlan Soekotjo Harry, “Optimasi
Injeksi Photovoltaic Distributed Generations (PVDG) Menggunakan Metode
Algoritma Genetika,” Jurnal EECCIS Vol.8,No.2, December 2014.
[2] Kementerian ESDM RI, “Aturan Jaringan Sistem Tenaga Listrik Jawa-Madura-
Bali,” Nomor 03, Jakarta 2007.
[3] Cekdin Cekmas, ”Sistem Tenaga Listrik,” Yogyakarta : ANDI, 2007.
[4] Muamar Zainudin, “Pengaruh Masuknya PLTS on Grid Skala Besar Pada
Sistem Distribusi 20kV Terhadap Kualitas Tegangan dan Rugi-rugi Daya”
Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro (FORTEI 2017) ISBN 978 602-6204-
24-0 Fakultas Teknik Universitas Negeri Gorontalo, 18 Oktober 2017
[5] Suyono dan Muamar Zainudin, “ Injection Impact of PVDG on Power Sistem
Stability,” 2015.
[6] Rosalina, “ Analisis Kestabilan,” FT UI,2010
[7] Ferdinan Rizky dan Warman Eddy,” Analisa Pemilihan Trafo Distribusi
Bedasarkan Biaya Rugi-rugi Daya Dengan Metode Nilai Tahunan,” vol 8, no 1, Juli
2014
[8] Riadnyana Nata Agus Kadek, Giriantari Dwi Ayu Ida dan Sukerayasa Wayan I,
“ Pengaruh Beroprasinya PLTS Kayubhi Terhadap Susut Energi dan Keandalan
Penyulang Bangli” E-Journal Spektrum vol.2, no.2 juni 2015.
[9] Nigara Gustian Adib dan Primadiyono Yohanes, “ Analisis Aliran Daya Sistem
Tenaga Listrik pada Bagian Texturizing di PT Asia Pasific Fibers Tbk Kendal
Menggunakan Software ETAP POWER STATION 4.0,” juni 2015
[10] Prayitno Pujo Heru, Penangsang Ontoesono dan Aryani Ketut Ni, “ Studi
Perbaikan Stabilitas Tegangan Sistem Jawa-Madura-Bali (Jamali) dengan
Pemasangan SVC Setelah Masuknya Pembangkit 1000 MW Paiton”, Jurnal Teknik
ITS Vol 5, no 2, 2016