OPTIMALISASI DAYA REAKTIF UNTUK MEMPERBAIKI TEGANGAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM PSSE VERSI 31.0.0 (Aplikasi PT PLN (Persero) UPB Sumbagut)
OLEH : BAKTI MULYOSO 060422013 Tugas Akhir ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
OPTIMALISASI DAYA REAKTIF UNTUK MEMPERBAIKI TEGANGAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM PSSE VERSI 31.0.0 (Aplikasi PT PLN (Persero) UPB Sumbagut) OLEH : BAKTI MULYOSO 060422013 Tugas akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010 Sidang pada tanggal 23 bulan Oktober tahun 2010 di depan penguji : 1. Ir. Zulkarnaen Pane
: Ketua Penguji
:____________
2. Prof. Dr. Ir. Usman Baafai : Anggota Penguji
:____________
3. Ir. A. Rachman Hasibuan : Anggota Penguji
:____________
Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir
Ir. Syarifuddin Siregar NIP. 19461208 197603 1 002 Diketahui Oleh : Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
Prof. Dr. Ir. Usman Baafai NIP. 19461022 197302 1 001
Universitas Sumatera Utara
OPTIMALISASI DAYA REAKTIF UNTUK MEMPERBAIKI TEGANGAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM PSSE VERSI 31.0.0 (Aplikasi PT PLN (Persero) UPB Sumbagut) OLEH : Bakti Mulyoso 060422013
Tugas akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010
Sidang pada tanggal 23 bulan Oktober tahun 2010 di depan penguji : 1. Ir. Zulkarnaen Pane
: Ketua Penguji
2. Prof. Dr. Ir. Usman Baafai
: Anggota Penguji
3. Ir. A. Rachman Hasibuan
: Anggota Penguji
Diketahui Oleh : Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir
Prof. Dr. Ir. Usman Baafai NIP. 19461022 197302 1 001
Ir. Syarifuddin Siregar NIP. 19461208 197603 1 002
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pada sistem kelistrikan yang besar, regulasi tegangan menjadi masalah yang sangat penting, karena menyangkut masalah keandalan operasi sistem tenaga listrik. Perubahan struktur jaringan maupun pusat-pusat pembangkit mutlak diperhatikan, karena bila terjadi perubahan struktur dalam sistem, akan diikuti oleh perubahan aliran daya maupun profil tegangan. Semakin besar beban induktif dalam sistem dan semakin panjang saluran transmisi 150 kV yang digunakan, semakin besar pula daya reaktif yang diserap dan menyebabkan penurunan tegangan. Apabila penurunan tegangan yang terjadi melebihi batas toleransi yang diijinkan, maka secara teknis akan mengakibatkan terganggunya kinerja peralatan listrik konsumen seperti berbagai jenis lampu, alat-alat pemanas dan motor-motor listrik. Berdasarkan hubungan tegangan dan daya reaktif tersebut, maka tegangan dapat diperbaiki dengan mengatur aliran daya reaktif. PSS/E (Power System Simulation Engineering), merupakan software yang dapat menampilkan secara graphical interface dengan jumlah bus (rel) tidak terbatas. Salah satu kegunaan PSS/E adalah untuk studi aliran daya. Hasil pemasangan kapasitor di GI Banda Aceh dan GI Lhokseumawe dengan masing-masing sebesar 25 MVAR, dapat memperbaiki jatuh tegangan di Wilayah Nangroe Aceh Darussalam.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Puji dan Syukur kepada Allah SWT, karena atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan Judul :
”OPTIMALISASI DAYA REAKTIF UNTUK MEMPERBAIKI TEGANGAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM PSSE VERSI 31.0.0” (Aplikasi PT PLN (Persero) UPB Sumbagut) Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di Program Pendidikan Sarjan Ekstensi Universitas Sumatera Utara, guna memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro. Penulis menyadari dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini banyak kendalakendala yang dihadapi, namun atas saran, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Karena itu penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai, selaku Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar selaku dosen pembimbing dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Eddy Warman, selaku Dosen Wali Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Heru Cahyadi, selaku Manager PT PLN (Persero) P3B Sumatera UPB Sumbagut. 5. Teman-teman seperjuangan di jurusan Teknik Elektro Program Pendidikan Sarjana Ekstensi ’06. 6. Pihak-pihak lainya yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu penulis baik langsung maupun tidak langsung. Penulis juga mengucapkan terima kasih dan penghormatan yang setinggitingginya kepada keluarga besar Ayahanda SK Noer Rahman dan keluarga besar Ayahanda H. Juli Nuryadi yang dengan cinta, kasih sayang, dorongan, pengertian , kesabaran serta pengorbanan yang tidak akan pernah dapat terbalaskan. Tidak lupa juga terima kasih penulis buat istri tercinta Titin Destiarini dan Nalini Raissa Bakti atas cinta, do’a, semangat dan dukungannya.
Universitas Sumatera Utara
Semoga Allah SWT. memberikan kekuatan lahir dan batin serta membalas kebaikan kita semua, Amin. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna baik secara teknik maupun bahasa. Dalam hal ini penulis menerima setiap saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan mutu Tugas Akhir ini. Besar harapan saya tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca dan almamater.
Medan, Agustus 2010
Penulis
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI HALAMAN KATA PENGANTAR
i
DAFTAR ISI
iii
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR TABEL
vii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
BAB 1 PENDAHULUAN
1
1.1
Latar Belakang
1
1.2
Perumusan Masalah
1
1.3
Batasan Masalah
2
1.4
Tujuan Penulisan
2
1.5
Metodologi Penulisan
3
1.6
Sistematika Penulisan
3
BAB 2 DASAR TEORI
5
2.1
Umum
5
2.2
Aliran Daya
5
2.3
Metode Aliran Daya
12
2.4
Faktor Daya
18
2.5
Kapasitor Shunt
20
2.6
Bagaimana Kapasitor Memperbaiki Faktor Daya
22
2.7
Hubungan Kapasitor dengan Daya Reaktif
23
Universitas Sumatera Utara
BAB 3 METODOLOGI
PENELITIAN
DENGAN
MENGGUNAKAN
PROGRAM POWER SYSTEM SIMULATION ENGINEERING (PSS/E) VERSI 31.0.0
26
3.1
Umum
26
3.2
Prosedur dan Cara Menggunakan PSSE 31.0.0
26
3.3
Menjalankan Program PSSE
28
3.4
Data Aliran Daya
30
3.3.1 Pembangkit
30
3.3.2 Rel Daya
32
3.3.3 Transmisi
33
3.3.4 Transformator
34
3.3.5 Beban
35
3.3.6 Peralatan Kompensasi
35
BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
36
4.1
Kondisi di Luar Waktu Beban Puncak (LWBP)
36
4.2
Kondisi di Luar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh
4.3
37
Kondisi di Luar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank masing-masing 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh dan Gardu Induk Lhokseumawe
38
4.4
Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP)
40
4.5
Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) dengan Pemasangan Kapasitor 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh
41
Universitas Sumatera Utara
4.6
Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) dengan Pemasangan Kapasitor Kapasitor Bank masing-masing 25 MVAR di Gardu Induk Lhokseumawe dan Gardu Induk Banda Aceh
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
43 45
5.1
Kesimpulan
45
5.2
Saran
46
DAFTAR PUSTAKA
47
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR HALAMAN Gambar 2.1
Diagram satu garis sistem tenaga listrik
5
Gambar 2.2
Diagram satu garis sistem 2 rel
7
Gambar 2.3
Diagram impedansi sistem 2 rel
7
Gambar 2.4
Rel daya dengan transmisi model π untuk sistem 2 rel
8
Gambar 2.5
Aliran arus pada rangkaian ekivalen
8
Gambar 2.6.a Sistem n-rel
10
Gambar 2.6.b Model transmisi π untuk sistem n-rel
10
Gambar 2.7
Ilustrasi metode Newton-Raphson
14
Gambar 2.8
Vektor Diagram Segitiga Daya
19
Gambar 2.9
Tegangan Sebelum dan Sesudah Pemasangan Kapasitor Paralel 20
Gambar 2.10 Perbandingan Besar Daya Semu Sebelum dan Sesudah Pemasangan Kapasitor Paralel
21
Gambar 2.11 Perbaikan Faktor Daya dengan Kapasitor
22
Gambar 2.12 Keadaan Tanpa dan Sesudah Pemasangan Kapasitor
23
Gambar 2.13 Perbaikan Faktor Daya dengan Kapaitor Paralel
24
Gambar 3.1
Diagram alir studi aliran daya menggunakan PSSE
27
Gambar 3.2
Membuka PSSE dengan menu Start Program
28
Gambar 3.3
Membuat File Kasus Baru
29
Gambar 3.4
Worksheet kosong untuk kasus baru
29
Gambar 3.5
Diagram satu garis dalam PSSE
30
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL HALAMAN Tabel 2.1
Klasifikasi rel pada sistem tenaga
6
Tabel 3.1
Data Pembangkit Sistem Sumatera Utara- Nangroe Aceh Darussalam 31
Tabel 4.1
Tegangan 150 kV pada Kondisi di Luar Waktu Beban Puncak(LWBP) 37
Tabel 4.2
Tegangan 150 KV pada kondisi di Luar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh 38
Tabel 4.3
Tegangan 150 KV pada kondisi di Luar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh dan Gardu Induk Lhokseumawe 39
Tabel 4.4
Penurunan Tegangan 150 KV pada Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) 41
Tabel 4.5
Penurunan Tegangan 150 kV dengan Pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh 42
Tabel 4.6
Penurunan Tegangan dengan Pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Lhokseumawe dan Gardu Induk Banda Aceh 43
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1
Diagram satu garis Sistem Sumut-Aceh
Lampiran 2
Data Pembangkit Sistem Sumbagut-NAD
Lampiran 3
Data Rel Sistem Sumbagud-NAD
Lampiran 4
Data penghantar Sistem Sumbagut-NAD
Lampiran 5
Impedansi Transformator Pembangkit Sistem Sumbagut-NAD
Lampiran 6
Data Beban Sistem Sumbagut-NAD
Lampiran 7
Hasil Studi Aliran Daya Sistem Sumatera Utara-NAD diLuar Waktu Beban Puncak (LWBP)
Lampiran 8
Hasil Studi Aliran Daya Sistem Sumbagut-NAD diLuar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh
Lampiran 9
Hasil Studi Aliran Daya Sistem Sumbagut-NAD diLuar Waktu Beban Puncak (LWBP) dengan pemasangan Kapasitor Bank masing-masing 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh dan Lhokseumawe
Lampiran 10 Hasil Studi Aliran Daya Sistem Sumatera Utara-Nangroe Aceh Darussalam Pada Waktu Beban Puncak (WBP) Lampiran 11 Hasil Studi Aliran Daya Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) dengan Pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh Lampiran 12 Hasil Studi Aliran Daya Kondisi Waktu Beban Puncak (WBP) dengan Pemasangan Kapasitor Bank 25 MVAR di Gardu Induk Lhokseumawe dan Gardu Induk Banda Aceh
Universitas Sumatera Utara
