PENGARUH PEMASANGAN STATIC VAR COMPENSATOR (SVC) TERHADAP ALIRAN DAYA JARINGAN DISTRIBUSI 20 kV (STUDI KASUS : PENYULANG PM 6 GI PEMATANGSIANTAR)
Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh RISJEN SIANTURI NIM : 110402057
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Penyaluran daya listrik dari pembangkitan hingga ke pusat–pusat beban didesain seefisien mungkin dengan keandalan yang tinggi. Kualitas daya yang disalurkan dan tegangan pada sisi ujung penerima merupakan bagian dari keandalan. Sisi ujung penerima berada pada jaringan distribusi (pusat beban). Aliran daya, profil tegangan, serta rugi-rugi daya dapat diperbaiki dengan melakukan kompensasi daya reaktif. Kompensasi daya reaktif yang dilakukan adalah dengan pemasangan static var compensator (SVC) pada jaringan distribusi primer. Metode yang diterapkan adalah dengan pemasangan satu SVC dan pemasangan beberapa SVC pada jaringan distribusi 20 kV penyulang PM 6 Gardu Induk Pematangsiantar. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa pemasangan SVC meningkatkan daya aktif hingga 1,09 MW dan menekan daya reaktif hingga 6,239 MVAR saat DG dalam kondisi beroperasi serta meningkatkan daya aktif hingga 3,327 MW dan menekan daya reaktif hingga 7,176 MVAR saat DG dalam kondisi tidak beroperasi. Pemasangan SVC juga mampu mengurangi rugi-rugi jaringan hingga mencapai 44,54 % dari 2.445 kW saat kedua DG dalam kondisi beroperasi. Kata kunci:
SVC, Aliran Daya, Rugi-rugi dan Profil Tegangan.
i Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya Tugas Akhir ini dapat disusun dan diselesaikan. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: “PENGARUH PEMASANGAN STATIC VAR COMPENSATOR (SVC) TERHADAP ALIRAN DAYA JARINGAN DISTRIBUSI 20 kV (STUDI KASUS: PENYULANG PM 6 GI PEMATANGSIANTAR)” Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Amang (Piter Sianturi) beserta Inang (Sintaman Simbolon) yang selalu menjadi motivasi saya, abang (Riduan Sianturi, Antoni Sianturi) yang selalu ada memberi saran dan masukan moril, dan adik-adik tersayang (Purnama Sianturi, Wardiman Sianturi, dan Hendra Sianturi) yang memberikan semangat lewat senyumansenyuman mereka. Mereka adalah bagian dari penulis yang selalu memberi semangat dan doa selama masa studi hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini. Selama masa kuliah hingga penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada:
ii Universitas Sumatera Utara
1.
Ibu Syiska Yana, S.T., M.T., selaku Dosen pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikiran untuk selalu memberikan bantuan, saran, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T., selaku Dosen penguji Tugas Akhir sekaligus selaku Dosen Wali yang telah banyak memberikan saran dan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.
3.
Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T., selaku Dosen penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan saran dan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini serta telah banyak memberikan motivasi dan didikan selama perkuliahan.
4.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU dan atas didikannya selama masa perkuliahan.
5.
Bapak Rahmat Fauzi, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU dan atas didikannya selama masa perkuliahan.
6.
Seluruh Bapak Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan wawasan yang berharga selama masa perkuliahan.
7.
Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi.
8.
Abang dan kakak senior serta alumni yang membuka wawasan cara pandang mahasiswa. Secara khusus Tumbur Harianja (TE 09), Raymond Aryanto Sitorus (TE 09), Jhon Palmer Sitorus (TE 09), Nobel Paul Simorangkir (TE 07) yang telah memberikan bantuan dan tumpangan selama mengikuti Kerja Praktek.
iii Universitas Sumatera Utara
9.
Memori Hidyart SKP (Sahabat Kerja Praktek) yang telah memiliki banyak cerita singkat, cerita lucu dan lugu bersama dengan bang Fontes, bang Daniel, bang Rio, bang Yudha, bang Devin dan yang lainnya.
10.
Para anggota rapat goes to Moscow FIFA World Cup 2018. Floyd Mangatur, Guntur Gemuruh, Fandry seniman, Henry Contact Person yoman, Andri Simamora Pardosa, Ricky F catur, Samgar yang jenaka, Susuk Afrisanto onan runggu, Christo parjeruk, Marluhut adik CP. Pertemuan jilid berikutnya dinanti di Medan dan di Moscow.
11.
Harry Panjaitan yang tidak pernah maribak selaku petuah, Longser yang selalu eksperimental dan penuh kreasi. Lae Andriadi Sinaga na burju, Hans Zwingly, Hendrik Galung, Anry Sibolga. Para penghuni terompet Yudha Mamora, Tony PT, Bembeng Ari Frahma, pra Mian. Bill Immanuel Tarigan selaku ketua Natal bersama DTE dan Prodi Sastra Cina 2013. Biondi L, Ferro Aritonang, Yosef Tarigan, Marco Simamora selaku pemain NBA. Yoshua BB, Suranta Torus, Riandi FS selaku tim ekspedisi ke Sibayak Mount. Sandro, James selaku sahabat yang berawal sama. Emir Lutfi Pahlevi, Rizky Wira Handalan selaku rekan seperguruan. Tidauccy (satusatunya pemilik Naga Emas), Ann Alberth (yang ini pemilik si Biru). Lae Canboy (CBY) dengan julukan si anak alam, lae Andri (partenggen) dengan suara dan skill yang khas untuk melatih koor. Frederik, Andreas para musisi bertalenta dari planet lain. Yang tidak kalah pentingnya Guru Kinayan Riswanta Sembiring (Juru Kunci Gunung Sinabung). Putra da Vince selaku pemilik/manager Village Futsal. Arman Sihite, Irvan Julu yang tak jauhjauh dari jalan bahagia. Para penghuni Telkom 2011 dan Komputer 2011
iv Universitas Sumatera Utara
yang tidak banyak itu (minoritas). Endrawan Surbakti, M. Affandi, Herry Mukhlis, M. Zein, Syahlan, Hasan spesialis elektronik, M. Saidul, M. Alwy serta seluruh rekan seangkatan yang tidak dapat penulis sebut satu per satu. 12.
Rekan-rekan seperguruan dalam mencapai visi yang sama Jagardo Damanik, Christianto Sitio selaku sahabat SMA yang bersamaan dengan penulis dalam mengerjakan Tugas Akhir.
13.
Sahabat-sahabat Gano, Johan Andri Siregar (JAS), Peniel Hutabarat, Otto Marbun, Lungguk Sitorus, Desman Pranata Barus, Janes Pandiangan, Wandy Leo Pandiangan, Over Grand Hutauruk, Alberth Nobel, Agnes Melva Sianturi, Ribka Julia Sihombing, Esteria Siagian, Christyna Natalia Sebayang, Firma Panjaitan, Era Tampubolon, Besrini Sitanggang, Lenny Marpaung.
14.
Semua pihak yang tidak dapat penulis buat satu per satu. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini belumlah
sempurna karena masih banyak kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran dan kritik dari pembaca dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat berguna dalam kehidupan nyata. Medan,
Januari 2016
Penulis,
Risjen Sianturi NIM. 110402057
v Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK............................................................................................................................ i KATA PENGANTAR ......................................................................................................... ii DAFTAR ISI ...................................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... ix DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xi BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 1.1
Latar Belakang........................................................................................................ 1
1.2
Rumusan Masalah................................................................................................... 2
1.3
Tujuan dan Manfaat ................................................................................................ 2
1.4
Batasan Masalah ..................................................................................................... 3
1.5
Luaran .................................................................................................................... 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................ 5 2.1
Static VAR Compensator ........................................................................................ 5
2.2
Studi Aliran Daya ..................................................................................................12
2.3
Pengaruh SVC pada Persamaan Aliran Daya .........................................................18
BAB 3 METODE PENELITIAN.....................................................................................21
vi Universitas Sumatera Utara
3.1
Tahapan Penelitian.................................................................................................21
3.2
Tempat dan Waktu .................................................................................................24
BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ....................................................25 4.1
PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan dalam Keadaan Beroperasi ..................25
4.1.1 Aliran Daya Sebelum Pemasangan SVC ................................................................25 4.1.2 Aliran Daya Setelah Pemasangan SVC ..................................................................32 4.1.2.1 Dengan Satu SVC .............................................................................................35 4.1.2.2 Dengan Dua SVC ..............................................................................................41 4.1.2.3 Dengan Empat SVC ..........................................................................................45 4.1.2.4 Dengan Lima SVC ............................................................................................49 4.2
PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan dalam Keadaan Tidak
Beroperasi ........................................................................................................................53 4.2.1 Aliran Daya Sebelum Pemasangan SVC ................................................................53 4.2.2 Aliran Daya Setelah Pemasangan SVC ..................................................................57 4.2.2.1 Dengan Satu SVC .............................................................................................57 4.2.2.2 Dengan Dua SVC ..............................................................................................61 4.2.2.3 Dengan Empat SVC ..........................................................................................64 4.2.2.4 Dengan Lima SVC ............................................................................................67
vii Universitas Sumatera Utara
4.3
Perbandingan Sebelum Pemasangan SVC dan Setelah Pemasangan SVC...............71
4.3.1 Daya Aktif .........................................................................................................71 4.3.2 Daya Reaktif ......................................................................................................74 4.3.3 Rugi–rugi (kW) ..................................................................................................77 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................82 5.1
Kesimpulan............................................................................................................82
5.2
Saran .....................................................................................................................83
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................................84
viii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR No
Judul
Halaman
2.1
Skema SVC ………………………………………………………..........6
2.2
Model SVC ……………………………………………………………...7
2.3
Karakteristik V-I dari SVC ……………………………………………...8
2.4
Rangkaian ekivalen SVC ………………………………………….…...10
2.5
Rangkaian ekivalen suatu jaringan yang telah dipasang SVC …….…..11
2.6
Diagram satu garis dari n-bus suatu sistem tenaga …………………….14
2.7
Diagram Satu Garis Jaringan Distribusi 4 bus dengan SVC …..….......19
3.1
Diagram Satu Garis Keadaan Eksisting Sistem 47 bus penulang PM 6 GI Pematangsiantar...…………………………………………….22
3.2
Diagram Alir Tahapan Tugas Akhir ……………………………….......23
4.1
Diagram Satu Garis PM 6 Pematangsiantar DG Beroperasi……….......26
4.2
Diagram Satu Garis PM 6 Pematangsiantar DG Beroperasi dengan Satu SVC ……………………………………………………………….36
4.3
Diagram Satu Garis PM 6 Pematangsiantar DG Beroperasi dengan Dua SVC …............................................................................................42
4.4
Diagram Satu Garis PM 6 Pematangsiantar DG Beroperasi dengan Empat SVC .............................................................................................46
4.5
Diagram Satu Garis PM 6 Pematangsiantar DG Beroperasi dengan Lima SVC …...........................................................................................50
4.6
Diagram Satu Garis PM 6 Pematangsiantar DG tidak Beroperasi .........54
4.7
Diagram Satu Garis PM 6 Pematangsiantar DG tidak Beroperasi dengan Satu SVC ………………………………………………............58
ix Universitas Sumatera Utara
4.8
Diagram Satu Garis PM 6 Pematangsiantar DG tidak Beroperasi dengan Dua SVC ………………………………………………..….......61
4.9
Diagram Satu Garis PM 6 Pematangsiantar DG tidak Beroperasi dengan Empat SVC ………………………………………………….....64
4.10
Diagram Satu Garis PM 6 Pematangsiantar DG tidak Beroperasi dengan Lima SVC ………………………………………………...…....68
4.11
Kurva Perbandingan Daya Aktif …………………………………….....72
4.12
Kurva Perbandingan Daya Reaktif ……………………………….........75
4.13
Kurva Perbandingan Rugi Daya …………………………..…………...78
x Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL No
Judul
Halaman
2.1
Tipe Bus dalam Tenaga Listrik ………………………………………13
4.1
Aliran daya dan profil tegangan …………………………….…..........27
4.2
Faktor daya ……………………………………………….…...……...29
4.3
Faktor daya bus-bus beban …………………………………………...32
4.4
Kandidat bus dan rating SVC ………………………………………...33
4.5
Aliran daya dan profil tegangan ……………………………………...37
4.6
Faktor daya …………………………………………………………...39
4.7
Aliran daya dan profil tegangan ………………………………...........43
4.8
Faktor daya ……………………………………………………...........45
4.9
Aliran daya dan profil tegangan ……………………………………...47
4.10
Faktor daya …………………………………………………………...49
4.11
Aliran daya dan profil tegangan ……………………………………...51
4.12
Faktor daya …………………………………………………………...53
4.13
Aliran daya dan profil tegangan ……………………………………...55
4.14
Faktor daya …………………………………………………………...56
4.15
Aliran daya dan profil tegangan ……………………………….……..59
4.16
Faktor daya …………………………………………………………...60
4.17
Aliran daya dan profil tegangan ……………………………………...62
4.18
Faktor daya …………………………………………………………...63
4.19
Aliran daya dan profil tegangan ……………………………………...65
4.20
Faktor daya …………………………………………………………...67
4.21
Aliran daya dan profil tegangan ……………………………………...69
xi Universitas Sumatera Utara
4.22
Faktor daya …………………………………………………………...70
4.23
Rangkuman total rugi-rugi sebelum dan sesudah pemasangan SVC .. .…80
xii Universitas Sumatera Utara
