Analisis Perhitungan Rugi-Rugi Pada Gardu Induk PLTU Sumut Pangkalan Susu Dengan Menggunakan Software Etap 7.5.0

ANALISIS PERHITUNGAN RUGI-RUGI DAYA PADA GARDU INDUK PLTU 2 SUMUT PANGKALAN SUSU DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0 Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Jurusan Energi Listrik Oleh:
ASRI AKBAR NIM : 090402103
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
Universitas Sumatera Utara

ANALISIS PERHITUNGAN RUGI-RUGI DAYA PADA GARDU INDUK PLTU 2 SUMUT PANGKALAN SUSU DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0
Oleh:
ASRI AKBAR 090402103
Disetujui oleh: Pembimbing,
Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP. 19540531 198601 1 002
Diketahui oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si NIP. 19540531 198601 1 002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Dalam penyaluran sistem tenaga listrik pada jaringan distribusi, efisiensi sangatlah diperlukan. Efisiensi dipengaruhi oleh adanya rugi-rugi, baik rugi-rugi tegangan maupun rugi-rugi daya listrik pada saluran distribusi. Karena pada dasarnya rugi-rugi tersebut tidak bisa dihilangkan sama sekali, tetapi perlu usaha untuk memperkecil sampai pada batas toleransi. Batas toleransi yang diperbolehkan untuk rugi-rugi daya dan rugi-rugi tegangan yaitu 10% dari nilai nominalnya. ETAP 7.5.0 (Elctrical Transient Analyzer Program) merupakan program yang dapat menampilkan secara GUI (Graphical User Interface) dengan jumlah bus unlimited. Salah satu kegunaan ETAP 7.5.0 adalah untuk menghitung rugi-rugi daya. Data yang dibutuhkan ETAP 7.5.0 untuk menghitung rugi-rugi daya pada GI PLTU 2 SUMUT Pangkalan Susu adalah one-line diagram, nominal KV, dan rating generator, bus, transformator, transmisi, dan pengaman. Metode pendekatan untuk menghitung rugi-rugi daya yang digunakan adalah metode iterasi Newton Raphson dengan faktor ketelitian 0,0001. Permasalahan rugi-rugi daya yang ditinjau adalah sistem dalam keadaan normal. Hasil Analisis rugi-rugi daya aktif dan reaktif untuk sistem dalam keadaan normal adalah rugi-rugi daya aktif dan reaktif paling rendah di cable 1 dan 2 yaitu sebesar 0.1 kw dan0.2 kvar. Sedangkan rugi-rugi daya aktif tertinggi yaitu pada OHL Binjai 1 dan 2 sebesar 106.1 kw, dan rugi-rugi daya rektif tertinggi yaitu pada Trafo 1 dan 2 sebesar 1882.6
Kata Kunci : rugi-rugi daya, newton-rhapson, etap 7.5.0

i
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkah dan rahmat-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan dengan baik Tugas Akhir yang berjudul: “ ANALISIS PERHITUNGAN RUGI-RUGI DAYA PADA GARDU INDUK
PLTU 2 SUMUT PANGKALAN SUSU DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 7.5.0”
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang wajib dipenuhi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada departemen Teknik Elektro FT USU.
Tugas Akhir ini penulis persembahankan untuk kedua orangtua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak terhingga yaitu Ayahanda (Ridwan) dan Ibunda (Asnidar) serta sodara kandung tercinta (kk Ningsi dan suaminya bg Eka Alpasra serta anaknya zidan, daffa, bg Apis dan istrinya kk Lystia serta anaknya kaisah, bg Budi dan syakbania adik ku tercinta ) yang memberi dukungan, semangat dan doanya yang tiada tara.
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan, dan pertolongan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., sebagai Dosen Pembimbing tugas
akhir saya sekaligus selaku Ketua Departemen Teknik Elektro yang telah
ii
Universitas Sumatera Utara

bersedia meluangkan waktu di sela-sela kesibukan beliau untuk membimbing penulis mulai dari awal sampai selesainya Tugas Akhir ini. 2. Bapak Rachmad Fauzi, S.T., M.T., selaku dosen wali penulis sekaligus Sekretaris Departemen Teknik Elektro yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama penulis menempuh perkuliahan. 3. Keluarga besar Laboratorium Konversi Energi Listrik, terutama Bang Roy sebagai staff Administrasi Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah banyak membantu penulis dan tidak lupa kepada para asisten atas masukanmasukannya.
4. Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Sahabat-sahabat terbaik, Agung, Dimas, Rizky, Rizal, Tondy, Arfan, Rizi, Nisa, Yuli, Lukman, Adly, Masykur, Afit, Adit, Faya, Leo, Doni, Wangto, Ahmad, Fahrul, Kentrick, Teguh, Reza, Budi, Arif, bg irfan rosidi dan seluruh teman-teman elektro stambuk 2009 lainnya yang tak bisa saya sebutkan satu persatu.
6. Kawan kandungku Baihaqi, Bowo, Hudzaifah, Reza, Dian, bg surya, bg Mifta, feri, bg nazli, bg harry serta keluarga besar Indonesian park yang telah menjadi bagian hidup penulis.
7. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan kontribusinya kepada penulis, baik secara langsung maupun tidak langsung, jasa kalian akan senantiasa penulis kenang dan sebagai acuan untuk menempuh hari-hari ke depan dengan penuh semangat dan lebih baik lagi .
iii
Universitas Sumatera Utara

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca, khususnya mahasiswa yang ingin lebih mengetahui dan mendalami Tugas Akhir Penulis.
Medan, September 2014 Penulis
ASRI AKBAR NIM : 090402103
iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................... i KATA PENGANTAR.............................................................................................ii DAFTAR ISI ............................................................................................................ v DAFTAR GAMBAR...............................................................................................viii DAFTAR TABEL.................................................................................................... x I. PENDAHULUAN
1.1. LatarBelakang................................................................................................ 1 1.2. PerumusanMasalah ....................................................................................... 1 1.3. Tujuan ............................................................................................................ 2 1.4. Manfaat .......................................................................................................... 2 1.5. Batasann Masalah.......................................................................................... 2 1.6. Metodologi Penulisan ................................................................................... 3 1.7 Sistematika Penulisan .................................................................................... 4
II.TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Umum ............................................................................................................ 6 2.2. Representasi Gardu Induk............................................................................. 7 2.2.1. Pengertian Gardu Induk...................................................................... 7 2.2.2. Single Line Diagram............................................................................. 8 2.2.3. Fungsi Gardu Induk Pada Sistem Tenaga Listrik ................................... 8 2.2.4. Klasifikasi Gardu Induk........................................................................ 9 2.2.4.1 Menurut pelayanannya ......................................................... 9 2.2.4.2 Menurut isolasinya................................................................10 2.2.4.3 Menurut Relnya.....................................................................11 2.2.4.4 Menurut Fungsi.....................................................................17 2.2.4.5 Menurut Jenis Trafo Daya yang Terpasang.............................17
v
Universitas Sumatera Utara

2.2.5. Peralatan Utama Gardu Induk.............................................................17 2.2.5.1 Transformator.......................................................................18 2.2.5.2 Pemutus Tenaga (PMT)..........................................................25 2.2.5.3 Pemisah (PMS) ......................................................................28 2.2.5.4 Ligthning Arester (LA) ............................................................31 2.2.5.5 Earthing Switch......................................................................33
2.3. Persamaan Aliran Daya ................................................................................34 2.4. Metode Newton-Rhapson .............................................................................41
III. METODE PENELITIAN 3.1. Tempat danWaktu .........................................................................................47 3.2. Data dan Peralatan yang digunakan .............................................................47 3.2.1. Data ...................................................................................................47 3.2.2. Peralatan............................................................................................47 3.3. Variabel Yang Diamati .................................................................................47 3.4. Rangkaian dan Teknik Pengukuran .............................................................48 3.5. Pelaksanaan Penelitian..................................................................................50
IV. HASIL ANALISIS PERHITUNGAN RUGI-RUGI DAYA PADA GI PLTU 2 SUMUT PANGKALAN SUSU DENGAN ETAP 7.5.0
4.1. Software Etap 7.5.0 .......................................................................................51 4.2. Metode rugi-rugi daya menggunakan ETAP 7.5.0 .....................................51 4.3. Prosedur Menggunakan Etap 7.5.0 .............................................................52
4.3.1. Data Load Flow...............................................................................56 4.3.1.1. Data Pembangkit .......................................................................57 4.3.1.2. Data Transformator ...................................................................57 4.3.1.3. Data Transmisi ..........................................................................60 4.3.1.4. Data Bus.....................................................................................61

vi
Universitas Sumatera Utara

4.3.1.5. Data Beban ................................................................................62 4.3.1.6. Data Pengaman..........................................................................63 4.3.1.7. Data Load Flow Study Case .....................................................64 4.4. Hasil Simulasi Etap 7.5.0..............................................................................65 V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ....................................................................................................68 5.2. Saran...............................................................................................................69 DAFTAR PUSTAKA..............................................................................................70 LAMPIRAN
vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

No.

Judul

Halaman

2.1 Single line diagram sistem tenaga listrik secara sederhana........... 6

2.2 Diagram Garis Suatu Gardu Induk ...................................................... 7

2.3 Gardu Induk PLTU 2 SUMUT Pangkalan Susu ............................ 8

2.4 Switchgear Gardu Induk SF6 .......................................................... 11

2.5 Gardu Induk Sistem Ring Busbar ................................................... 11

2.6 Gardu Induk Single Busbar ............................................................. 13

2.7 Dobble Bus ,Single Breaker ............................................................ 14

2.8 Gardu Induk Sistem 1,5 PMT.......................................................... 16

2.9 Transformator Daya PLTU 2 SUMUT Pangkalan Susu ............... 19

2.10 Trafo Arus PLT U 2 Sumut Pangkalan Susu................................ 21

2.11 Trafo Tegangan Kapasitif PLTU 2 SUMUT Pangkalan Susu . 23

2.12 Pemutus Tenaga PLTU 2 SUMUT............................................... 25 2.13 Pemisah (DS) PLTU 2 SUMUT ..................................................... 29 2.14 Lightning Arester PLTU 2 SUMUT ............................................... 32 2.15 Earthing Switch di GI PLTU 2 SUMUT ....................................... 33 2.16 Diagram Satu Garis Sistem 2 Bus................................................... 36

2.17 Rangkaiann Ekivalen Sistem 2 Bus ............................................... 37

2.18 Rangkaiann Ekivalen model untuk sistem 2 bus....................... 37

2.19 Distribusi arus pada rangkaian ekivalen untuk sistem 2 bus......... 38

2.20 Sistem n bus...................................................................................... 39

2.21 Model Transmisi untuk sistem n-bus .......................................... 40

3.1 Rangkaian sederhana penelitian ..................................................... 48

3.2 Flowchart perhitungan rugi-rugi daya pada GI Pangkalan Susu

dengan Software Etap 7.5.0............................................................ 49

viii
Universitas Sumatera Utara

4.1 Tampilan Pertama Etap 7.5.0 .......................................................... 53 4.2 Create New Project File................................................................... 54 4.3 User Information Etap 7.5.0 ............................................................ 54 4.4 Tampilan Utama Program Etap 7.5.0 ............................................ 55 4.5 One-Line Diagram dalam Etap 7.5.0 .............................................. 56 4.6 Tampilan data generator pada program Etap 7.5.0 ........................ 58 4.7 Tampilan data Transformator pada program Etap 7.5.0................ 59 4.8 Tampilan data Transmisi pada program Etap 7.5.0 ....................... 60 4.9 Tampilan data Bus pada program Etap 7.5.0 ................................. 61 4.10 Tampilan data Lumped Load pada program Etap 7.5.0 ................ 63 4.11 Tampilan data Load Flow Study Case ............................................ 65 4.12 Grafik KW Loss Hasil Simulasi...................................................... 67 4.13 Grafik KVAr Loss Hasil Simulasi .................................................. 67
ix

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

No.

Judul

Halaman

2.1 Klasifikasi Bus pada Sistem Tenaga............................................... 35

4.2 Tabel Branch Losses Summary Report .......................................... 66

x
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Dalam penyaluran sistem tenaga listrik pada jaringan distribusi, efisiensi sangatlah diperlukan. Efisiensi dipengaruhi oleh adanya rugi-rugi, baik rugi-rugi tegangan maupun rugi-rugi daya listrik pada saluran distribusi. Karena pada dasarnya rugi-rugi tersebut tidak bisa dihilangkan sama sekali, tetapi perlu usaha untuk memperkecil sampai pada batas toleransi. Batas toleransi yang diperbolehkan untuk rugi-rugi daya dan rugi-rugi tegangan yaitu 10% dari nilai nominalnya. ETAP 7.5.0 (Elctrical Transient Analyzer Program) merupakan program yang dapat menampilkan secara GUI (Graphical User Interface) dengan jumlah bus unlimited. Salah satu kegunaan ETAP 7.5.0 adalah untuk menghitung rugi-rugi daya. Data yang dibutuhkan ETAP 7.5.0 untuk menghitung rugi-rugi daya pada GI PLTU 2 SUMUT Pangkalan Susu adalah one-line diagram, nominal KV, dan rating generator, bus, transformator, transmisi, dan pengaman. Metode pendekatan untuk menghitung rugi-rugi daya yang digunakan adalah metode iterasi Newton Raphson dengan faktor ketelitian 0,0001. Permasalahan rugi-rugi daya yang ditinjau adalah sistem dalam keadaan normal. Hasil Analisis rugi-rugi daya aktif dan reaktif untuk sistem dalam keadaan normal adalah rugi-rugi daya aktif dan reaktif paling rendah di cable 1 dan 2 yaitu sebesar 0.1 kw dan0.2 kvar. Sedangkan rugi-rugi daya aktif tertinggi yaitu pada OHL Binjai 1 dan 2 sebesar 106.1 kw, dan rugi-rugi daya rektif tertinggi yaitu pada Trafo 1 dan 2 sebesar 1882.6
Kata Kunci : rugi-rugi daya, newton-rhapson, etap 7.5.0

i
Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Untuk meningkatkan pelayanan dan efisiensi operasional maka perlu
menghitung jatuh tegangan dan rugi-rugi pada penyulang. Perhitungan jatuh tegangan dipengaruhi oleh panjang penyulang, beban penyulang, penampang penyulang. Sedangkan rugi-rugi dipengaruhi oleh besarnya energi yang hilang di jaringan khususnya penyulang. Konsumen mengharapakan tegangan yang nominal supaya peralatan dapat bekerja maksimal dan tidak terjadi kerusakan. Hal inilah yang melatar belakangi penulis untuk melakukan analisis jatuh tegangan dan rugi-rugi daya pada GI sehingga dapat diketahui apakah tegangan tersebut masih memenuhi standar yang ditetapkan.
1.2 Perumusan Masalah Dari latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan permasalahan dalam Tugas
Akhir ini yaitu menghitung rugi-rugi yang terjadi di Gardu induk dengan menggunakan software Etap 7.5.0 agar kita mengetahui apakah rugi-rugi tersebut masih di ambang batas wajar dan agar energi yang di hasilkan tidak terbuang sia-sia sebelum sampai ke konsumen.
1
Universitas Sumatera Utara

1.3 Tujuan Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Mengetahui dan memahami penggunaan ETAP 7.5.0 untuk menganalisis rugirugi di Gardu Induk Pangkalan Susu.
2. Mengetahui tegangan, daya nyata, dan daya reaktif pada sistem 275 kv GI Pangkalan Susu.
3. Mengetahui losses (rugi-rugi) pada sistem 275 kv GI Pangkalan Susu. 4. Menganalisis jatuh tegangan tiap penyulang dengan ETAP.
1.4 Manfaat Penulisan Tugas akhir ini diharapkan dapat bermanfaat untuk memberikan pengertian dan
penjelasan kepada penulis dan pembaca tentang analisis jatuh tegangan dan rugi-rugi pada penyulang dalam suatu sistem tenaga listrik dan dapat menjadi sumbangan dalam memperkaya pengetahuan dan memberikan kesempatan untuk mempelajari lebih lanjut.
1.5 Batasan Masalah Agar isi dan pembahasan tugas akhir ini menjadi terarah dan dapat mencapai
hasil yang diharapkan, maka penulis perlu membuat batasan masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah pada penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
2

Universitas Sumatera Utara

1. Analisis rugi-rugi pada sistem 275 kv GI Pangkalan Susu ini menggunakan software ETAP 7.5.0.
2. Tidak membahas bagaimana cara mengurangi jatuh tegangan pada GI pangkalan susu.
3. Tidak membahas bagaimana cara mengurangi rugi-rugi di GI Pangkalan susu. 4. Metode yang dipakai untung menghitung rugi-rugi adalah metode Newton-
Rhapson. 5. Studi aliran daya dilakukan pada kondisi beban seimbang.
1.6 Metodologi Penulisan Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Studi Literatur
Yaitu dengan mempelajari buku referensi, buku manual, artikel dari media cetak dan internet, dan bahan kuliah yang mendukung dan berkaitan dengan topik tugas akhir ini. 2. Studi Bimbingan Berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Jurusan Teknik Elektro USU mengenai masalah-masalah yang timbul selama penulisan Tugas Akhir berlangsung. 3. Diskusi dan tanya jawab Yaitu dengan mengadakan diskusi dan tanya jawab dengan staf dan karyawan PT PLN Pangkalan Susu serta dengan rekan-rekan mahasiswa yang memahami masalah yang berhubungan dengan analisis aliran daya.
3
Universitas Sumatera Utara

4. Menggunakan Program (software) ETAP 7.5.0 5. Data : data-data yang diambil adalah parameter-parameter yang dibutuhkan
untuk menggunakan program ETAP 7.5.0. Adapun data-data yang dibutuhkan adalah parameter-parameter pada peralatan tenaga listrik seperti : generator, transformator, transmisi, bus, dan sebagainya. Data-data ini diambil pada PT. PLN Pangkalan Susu.

1.7 Sistematika Penulisan Penulisan Tugas Akhir ini ditulis dan disusun dalam urutan sebagai berikut:

BAB I

PENDAHULUAN Bab ini berisikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA Bab ini membahas tentang representasi sistem tenaga listrik, studi dan persamaan aliran daya serta metode aliran daya yang digunakan untuk menghitunng rugi-rugi.

4
Universitas Sumatera Utara

BAB III

METODE PENELITIAN Bab ini membahas tentang cara yang harus ditempuh dalam kegiatan penelitian agar pengetahuan yang akan dicapai dari suatu penelitian dapat memenuhi kaidah ilmiah.

BAB IV

HASIL ANALISIS PERHITUNGAN RUGI-RUGI DAYA PADA GI PLTU 2 SUMUT PANGKALAN SUSU DENGAN ETAP 7.5.0 Bab ini berisi tentang hasil studi pada sistem kelisitrikan 275 kV Sumatera Bagian Utara dengan menggunakan software Etap 7.5.0.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisikan beberapa kesimpulan dan saran yang diperoleh dari penulisan Tugas Akhir ini.

5

Universitas Sumatera Utara

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum Gambar 2.1 dibawah ini menunjukkan diagram segaris suatu sistem tenaga
listrik yang sederhana. Gambar ini menunjukkan bahwa sistem tenaga listrik terdiri atas lima sub-sistem utama, yaitu: pusat pembangkit, transmisi, gardu induk, jaringan distribusi, dan beban.
Gambar 2.1 Single line diagram sistem tenaga listrik secara sederhana
Pada pusat pembangkit terdapat generator dan tranformator penaik tegangan (step-up transformer). Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanis yang dihasilkan pada poros turbin menjadi energi listrik. Lalu melalui transformator penaik tegangan energi listrik ini kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusat-pusat beban. Tegangan ini dinaikkan dengan maksud untuk mengurangi jumlah arus yang mengalir pada saluran transmisi. Dengan demikian saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus yang rendah dan berarti akan mengurangi rugi-rugi daya transmisi. Ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan tersebut akan kembali diturunkan melalui
6
Universitas Sumatera Utara

transformator penurun tegangan (step-down transformer) yang terdapat pada gardu induk distribusi menjadi tegangan menengah maupun tegangan rendah yang kemudian akan disalurkan melalui saluran distribusi menuju pusat-pusat beban. 2.2 Representasi Gardu Induk
Sebelum studi aliran daya ini dilakukan sistem yang dianalisa harus terlebih dahulu direpresentasikan dengan suatu diagram pengganti. 2.2.1 Pengertian Gardu Induk
Gardu Induk adalah suatu instalasi yang terdiri dari peralatan listrik yang berfungsi untuk mentransfer tenaga listrik dari tegangan yang berbeda, pengukuran, pengawasan, pengamanan sistem tenaga listrik serta pengaturan daya. Untuk lebih jelasnya lihatlah Gambar 3.1 dan Gambar 3.2 di bawah ini.
Gambar 2.2 Diagram Garis Suatu Gardu Induk
7 Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.3 Gardu Induk PLTU 2 SUMUT Pangkalan Susu 2.2.2 Single Line Diagram
Diagram satu garis adalah suatu diagram listrik pada gardu induk yang berisi penjelasan secara umum tentang letak, jenis peralatan gardu induk seperti rel (busbar), pemisah (PMS), pemutus (PMT), Trafo arus (CT), trafo tegangan (PT), Lightning Arrester (LA), trafo tenaga dll. Single Line Diagram Gardu Induk 275 KV PLTU 2 SUMUT dapat dilihat pada lampiran di bagian akhir laporan ini.
2.2.3 Fungsi Gardu Induk Pada Sistem Tenaga Listrik Fungsi dari gardu induk adalah sebagai berikut : 1. Mentransformasikan atau merubah besaran tenaga listrik pada suatu tingkat
tegangan ke tingkat tegangan yang diinginkan. 2. Sebagai pusat pengaturan daya listrik ke Gardu Distribusi atau gardu lainnya

melalui feeder-feeder menengah. 3. Sebagai pusat pengaturan, pengawasan operasional serta pengaturan dalam
mengamankan sistem jaringan tenaga listrik.
8
Universitas Sumatera Utara

Oleh karena itu, jika dilihat dari segi manfaat dan kegunaan dari gardu induk itu sendiri, maka peralatan dan komponen dari gardu induk harus memiliki keandalan yang tinggi serta kualitas yang tidak diragukan lagi, atau dapat dikatakan harus optimal dalam kinerjanya sehingga masyarakat sebagai konsumen tidak merasa dirugikan oleh kinerjanya. Oleh karena itu, sesuatu yang berhubungan dengan rekonstruksi pembangunan gardu induk harus memiliki syarat-syarat yang berlaku dan pembangunan gardu induk harus diperhatikan besarnya beban. Maka perencanaan suatu gardu induk harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
1. Operasi, yaitu dalam segi perawatan dan perbaikan mudah 2. Flexibel 3. Konstruksi sederhana dan kuat 4. Memiliki tingkat keandalan dan daya guna yang tinggi 5. Memiliki tingkat keamanan yang tinggi
2.2.4 Klasifikasi Gardu Induk Gardu induk dapat diklasifikasikan menurut beberapa bagian, yaitu : 2.2.4.1 Menurut pelayanannya  Gardu Transmisi, yaitu gardu induk yang melayani untuk TET (Tegangan Ekstra Tinggi) dan TT (Tegangan Tinggi).  Gardu Distribusi, yaitu gardu induk yang melayani untuk TM (Tegangan Menengah).
9
Universitas Sumatera Utara

2.2.4.2 Menurut isolasinya  Gardu induk Konvensional Adalah Gardu Induk dengan isolasi udara bebas. Biasanya GI Konvensional memerlukan areal tanah yang cukup luas, karena sebagian besar peralatannya dipasang diluar Gedung ( SWITCH-YARD ) dan sebagian lagi peralatannya dipasang didalam Gedung.
 Gas Insulated Substation Adalah Gardu Induk dengan isolasi Sulfur Hexafluoride ( SF-6.). GIS
ini hanya memerlukan areal tanah yang relatif kecil (seperenam kali lebih kecil dibanding GI. Konvensional), maka sangat cocok untuk dibangun di areal perkotaan yang harga tanahnya sangat mahal walaupun pembangunannya memerlukan investasi yang sangat tinggi khususnya untuk pengadaan peralatannya akan tetapi masih relatif efisien. GIS hampir semua peralatannya dipasang di dalam Gedung. Untuk lebih jelasnya lihat pada Gambar 3.3 berikut ini.
10
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.4 Switchgear Gardu Induk SF6 2.2.4.3 Menurut relnya
 Gardu induk dengan system ring busbar Adalah gardu induk yang busbarnya berbentuk ring yaitu semua
rel/busbar yang ada tersambung satu sama lain dan membentuk seperti ring / cincin. Untuk lebih jelasnya lihatlah Gambar 3.4 berikut ini.

Gambar 2.5 Gardu Induk System Ring Busbar

11

Universitas Sumatera Utara

Keuntungan - Biaya cukup rendah - Pemeliharaan breaker cukup fleksibel - Pemeliharaan dapat berlangsung tanpa interupsi jaringan - Hanya memerlukan 1 breaker setiap jaringan - Setiap jaringan disokong oleh 2 circuit breaker Kekurangan - Apabila terjadi gagal pada saat pemeliharaan breaker, maka jaringan
akan terbagi menjadi 2 - Saat terjadi gagal, maka jumlah circuit breaker yang menyokong
jaringan akan berkurang
 Gardu induk dengan satu rel (single busbar) Adalah gardu induk yang mempunyai satu / single busbar . pada
umumnya gardu dengan system ini adalah gardu induk diujung atau akhir dari suatu transmisi. Untuk lebih jelasnya lihatlah Gambar 3.5 berikut ini.
12
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.6 Gardu Induk Single Busbar Keuntungan:
- Biaya paling Murah
Kekurangan: - Kegagalan bus atau hasil pemutusan CB menyebabkan shutdown seluruh gardu Induk. - Sulit untuk melakukan maintenance - Tidak dapat melakukan modifikasi pada busbar tanpa mematikan gardu induk secara keseluruhan - Hanya dapat digunakan di tempat di mana beban dapat diputus
 Gardu induk dengan dua rel, Satu Breaker (Double Bus, Single Breaker) Adalah gardu induk yang mempunyai dua / double busbar . Sistem ini
sangat umum, hamper semua gardu induk menggunakan system ini karena sangat efektif untuk mengurangi pemadaman beban pada saat
13
Universitas Sumatera Utara

melakukan perubahan system. Untuk lebih jelasnya lihatlah Gambar 3.6 berikut ini.
Gambar 2.7 Double Bus, Single Breaker Keuntungan - Lebih fleksibel dengan adanya 2 bus - Dapat dilakukan maintenance pada masing-masing bus - Dapat dilakukan pemindahan secara mudah menggunakan switch bus
tie Kekurangan - Diperlukan breaker ekstra untuk bus tie - Diperlukan 4 switch untuk satu jaringan - Kemungkinan gagal pada bus cukup besar
14
Universitas Sumatera Utara

 Gardu induk dengan dua rel sistem 1,5 PMT (one and half circuit breaker). Adalah gardu induk yang mempunyai dua / double busbar . Pada umumnya gardu induk jenis ini dipasang pada gardu induk di pembangkit tenaga listrik atau gardu induk yang berkapasitas besar. Dalam segi operasional, gardu induk ini sangat efektif, karena dapat mengurangi pemadaman beban pada saat dilakukan perubahan sistem (manuver system). Sistem ini menggunakan 3 buah PMT didalam satu diagonal yang terpasang secara seri. Pada Pembangunan Gardu Induk 275 KV PLTU 2 SUMUT Pangkalan Susu Sumatera Utara menggunakan system ini yaitu Gardu Induk dengan Dua Rel sistem 1.5 PMT. Untuk lebih mengenlal sistem ini lihatlah Gambar 3.7 berikut ini.
15 Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.8 Gardu Induk System 1,5 PMT
Keuntungan - Operasi paling fleksibel - Memiliki keandalan tinggi - Mudah untuk melakukan maintenance bus - Kegagalan pada bus tidak mengakibatkan putusnya jaringan
Kekurangan - Setiap jaringan disokong oleh 3/2 breaker - Circuit breaker yang berada di tengah menyokong 2 buah jaringan
16
Universitas Sumatera Utara

Gardu Induk PLTU 2 Sumut menggunakan sistem 1,5 PMT (one and half circuit breaker).
2.2.4.4 Menurut Fungsi  Gardu induk pembangkit  Gardu induk beban  Gardu induk hubung
2.2.4.5 Menurut Jenis Trafo Daya yang Terpasang  Gardu induk step up  Gardu induk step down
2.2.5 Peralatan Utama Gardu Induk Peralatan-peralatan utama yang terdapat di suatu gardu induk pada umumnya
terdiri atas : 1. Transformator (trafo), terdiri atas :  Transformator tenaga (daya)  Transformator instrument :  Transformator tegangan  Transformator arus
17
Universitas Sumatera Utara

2. Pemutus Tenaga (PMT) 3. Pemutus Pemisah (PMS) 4. Busbar (rel daya) 5. Isolator-isolator 6. Lightning Arester (LA) 7. Peralatan Sistem Pentanahan
2.2.5.1 Transformator 2.2.5.1.1 Transformator Tenaga (Trafo Daya)
Pengertian dan Fungsi Transformator merupakan peralatan listrik yang berfungsi untuk menyalurkan daya/tenaga dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Transformator menggunakan prinsip hukum induksi faraday dan hukum lorentz dalam menyalurkan daya, dimana arus bolak balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet. Dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda potensial. Arus yang mengalir pada belitan primer akan menginduksi inti besi transformator sehingga didalam inti besi akan mengalir flux magnet dan flux magnet ini akan menginduksi belitan sekunder sehingga pada ujung belitan sekunder akan terdapat beda potensial. Untuk lebih jelasnya lihatlah Gambar 3.8 Transformator Daya PLTU 2 SUMUT Pangkalan Susu berikut ini.
18
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.9 Transformator Daya PLTU 2 SUMUT Pangkalan Susu
Jenis Transformator Daya Berdasarkan fungsinya transformator tenaga dapat dibedakan menjadi :
 Trafo pembangkit  Trafo gardu induk/penyaluran  Trafo distribusi Transformator tenaga untuk fungsi penyaluran dapat dibedakan menjadi :  Trafo besar  Trafo sedang  Trafo kecil
2.2.5.1.2 Transformator Instrument Transformator instrument berfungsi untuk mencatu instrument ukur (meter)
dan relai serta alat-alat serupa lainnya. Transformator ini terdapat dua jenis yaitu transformator arus (CT) dan transformator tegangan (PT)
19
Universitas Sumatera Utara

Transformator instrument yang berazaskan induksi terdiri dari inti (core) dan kumparan (winding). Inti berfungsi sebagai jalannya fluxi magnit sedangkan kumparan berfungsi mentransformasikan arus dan tegangan. Kumparan primer dan sekunder dapat lebih dari satu kumparan.
2.2.5.1.2.1 Transformator arus (CT) Transformator Arus atau Current Transformer (CT) adalah peralatan pada
sistem tenaga listrik yang berupa transformator yang digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya hingga ratusan ampere dan arus yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi atau tegangan menengah. Di samping untuk pengukuran arus, transformator arus juga digunakan untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh, dan rele pengaman. Kumparan primer transformator dihubungkan seri dengan rangkaian atau jaringan yang akan diukur arusnya sedangkan kumparan sekunder dihubungkan dengan meter atau dengan rele pengaman. Untuk lebih jelasnya lihatlah Gambar 3.9 Trafo Arus PLTU 2 Sumut Pangkalan Susu berikut ini.
20
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.10 Trafo Arus PLTU 2 Sumut Pangkalan Susu
21 Universitas Sumatera Utara

Fungsi dari trafo arus adalah: - Mengkonversi besaran arus pada sistem tenaga listrik dari besaran primer menjadi besaran sekunder untuk keperluan pengukuran sistem metering dan proteksi - Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, sebagai pengamanan terhadap manusia atau operator yang melakukan pengukuran. - Standarisasi besaran sekunder, untuk arus nominal 1 Amp dan 5 Amp.
Secara fungsi trafo arus dibedakan menjadi dua yaitu:
a). Trafo arus pengukuran
o Trafo arus pengukuran untuk metering memiliki ketelitian tinggi pada daerah kerja (daerah pengenalnya) 5% - 120% arus nominalnya tergantung dari kelasnya dan tingkat kejenuhan yang relatif rendah dibandingkan trafo arus untuk proteksi.
o Penggunaan trafo arus pengukuran untuk Amperemeter, Watt-meter, VARh-meter, dan cos  meter.
b). Trafo arus proteksi
 Trafo arus untuk proteksi, memiliki ketelitian tinggi pada saat terjadi gangguan dimana arus yang mengalir beberapa kali dari arus pengenalnya dan tingkat kejenuhan cukup tinggi.
22
Universitas Sumatera Utara

 Penggunaan trafo arus proteksi untuk relai arus lebih (OCR dan GFR), relai beban lebih, relai diferensial, relai daya dan relai jarak.
2.2.5.1.2.2 Transformator Tegangan (PT) Trafo tegangan adalah peralatan yang mentransformasi tegangan sistem yang
lebih tinggi ke suatu tegangan sistem yang lebih rendah untuk peralatan indikator, alat ukur / meter dan relai. Untuk lebih jelasnya lihatlah Gambar 3.10 Trafo Tegangan Kapasitif PLTU 2 SUMUT Pangkalan Susu berikut ini.
Gambar 2.11 Trafo Tegangan Kapasitif PLTU 2 SUMUT Pangkalan Susu Fungsi dari trafo tegangan yaitu :
- Mentransformasikan besaran tegangan sistem dari yang tinggi ke besaran tegangan listrik yang lebih rendah sehingga dapat digunakan untuk peralatan proteksi dan pengukuran yang lebih aman, akurat dan teliti.
23 Universitas Sumatera Utara

- Mengisolasi bagian primer yang tegangannya sangat tinggi dengan bagian sekunder yang tegangannya rendah untuk digunakan sebagai sistm proteksi dan pengukuran peralatan dibagian primer.
- Sebagai standarisasi besaran tegangan sekunder (100, 100/√3, 110/√3 dan 110 volt) untuk keperluan peralatan sisi sekunder.
- Memiliki 2 kelas, yaitu kelas proteksi (3P, 6P) dan kelas pengukuran (0,1; 0,2; 0,5;1;3)
Trafo tegangan dibagi dibagi menjadi dua jenis yaitu  Trafo tegangan magnetik (Magnetik Voltage Transformer / VT)
Disebut juga Trafo tegangan induktif. Terdiri dari belitan primer dan sekunder pada inti besi yang prinsip kerjanya belitan primer menginduksikan tegangan kebelitan sekundernya.  Trafo tegangan kapasitif (Capasitive Voltage Transformer / CVT) Capacitive Voltage Transformer (CVT) atau Transformator Tegangan Kapasitif adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa transformator satu fasa step down yang dirangkai dengan pembagi tegangan kapasitif yang mentransformasi tegangan pada jaringan tegangan tinggi ke suatu sistem tegangan rendah yang layak untuk perlengkapan indikator, alat ukur, rele, dan alat sinkronisasi. CVT dipilih karena lebih ekonomis membuat pembagi tegangan kapasitif daripada membuat transformator dengan belitan tegangan tinggi.
24
Universitas Sumatera Utara

2.2.5.2 Pemutus Tenaga (PMT) Circuit Breaker atau Sakelar Pemutus Tenaga (PMT) adalah suatu
rangkaian listrik pada semua kondisi, termasuk arus hubung singkat, sesuai dengan ratingnya peralatan pemutus rangkaian listrik pada suatu sistem tenaga listrik, yang mampu untuk membuka dan menutup pada kondisi tegangan yang normal ataupun tidak normal. Untuk lebih jelasnya lihatlah Gambar 3.11 Pemutus Tenaga PLTU 2 SUMUT berikut ini.
Gambar 2.12 Pemutus Tenaga PLTU 2 SUMUT Fungsi utamanya adalah sebagai alat pembuka atau penutup suatu rangkaian listrik dalam kondisi berbeban, serta mampu membuka atau menutup saat terjadi arus gangguan ( hubung singkat ) pada jaringan atau peralatan lain.
25 Universitas Sumatera Utara

Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh suatu PMT agar dapat melakukan halhal diatas, adalah sebagai berikut :
1. Mampu menyalurkan arus maksimum sistem secara terus-menerus
2. Mampu memutuskan dan menutup jaringan dalam keadaan berbeban maupun terhubung singkat tanpa menimbulkan keruasakan pada pemutus tenaga itu sendiri
3. Dapat memutuskan arus hubung singkat dengan kecepatan tinggi agar arus hubung singkat tidak sampai merusak peralatan sistem, membuat sistem kehilangan kestabilan, dan merusak pemutus tenaga itu sendiri.
Klasifikasi Pemutus Tenaga Pemutus tenaga dapat diklasifikasikan atas beberapa jenis , yaitu :
1. Berdasarkan besar/kelas tegangan - PMT tegangan rendah (Low Voltage)
Dengan range tegangan 0.1 s/d 1 kV ( SPLN 1.1995 - 3.3 ). - PMT tegangan menengah (Medium Voltage) Dengan range tegangan 1 s/d 35
kV ( SPLN 1.1995 – 3.4 ). - PMT tegangan tinggi (High Voltage)
Dengan range tegangan 35 s/d 245 kV ( SPLN 1.1995 – 3.5 ). - PMT tegangan extra tinggi (Extra High Voltage)
Dengan range tegangan lebih besar dari 245 kVAC ( SPLN 1.1995 – 3.6 ).
26
Universitas Sumatera Utara

2. Berdasarkan jumlah mekanik penggeraknya (moving coil) - PMT Single Pole PMT type ini mempunyai mekanik penggerak pada masing-masing pole, umumnya PMT jenis ini dipasang pada bay penghantar agar PMT bisa reclose satu fasa.
- PMT Three Pole PMT jenis ini mempunyai satu mekanik penggerak untuk tiga fasa, guna menghubungkan fasa satu dengan fasa lainnya di lengkapi dengan kopel mekanik, umumnya PMT jenis ini di pasang pada bay trafo dan bay kopel serta PMT 20 kV untuk distribusi.
3. Berdasarkan media isolasi - PMT Gas SF6 - PMT Minyak - PMT Udara Hembus (Air Blast) - PMT Hampa Udara (Vacuum)
4. Berdasarkan proses pemadaman busur api listrik di ruang pemutus - PMT Jenis Tekanan Tunggal (single pressure type) - PMT Jenis Tekanan Ganda (double pressure type)
27
Universitas Sumatera Utara

5. Berdasarkan mekanik penggeraknya - Pegas - Pneumatik - Hidrolik
2.2.5.3 Pemisah (PMS) Pemisah (PMS) atau Disconnecting switch (DS) adalah peralatan pada sistem
tenaga listrik yang berfungsi sebagai saklar pemisah yang dapat memutus dan menyambung rangkaian dengan arus yang rendah (± 5A), biasa dipakai ketika dilakukan perawatan atau perbaikan. PMS terletak di antara sumber tenaga listrik dan PMT serta di antara PMT dan beban. Berdasarkan posisinya, PMS dibagi menjadi 3 macam yaitu PMS jaringan, PMS bus, dan PMS transformator. Dilihat dari jumlah kutubnya, pemisah dibagi atas dua jenis, yaitu pemisah satu fasa dan pemisah tiga fasa. Pada dasarnya PMS dipakai untuk membebaskan PMT dari tegangan yang tersambung kepada PMT tersebut. Agar dapat dilakukan perawatan ataut perbaikan pada PMT tersebut, maka PMS harus dibuka agar pada PMT tidak terdapat tegangan dan PMT aman bagi teknisi. Untuk lebih jelasnya lihatlah Gambar 3.12 Pemisah (DS) PLTU 2 SUMUT berikut ini.
28
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.13 Pemisah (DS) PLTU 2 SUMUT Pada PMS terdapat mekanisme interlocking yang befungsi untuk mengamankan pembukaan dan penutupan PMS. Mekanisme interlocking tersebut adalah :  PMS tidak dapat ditutup ketika PMT dalam posisi tertutup.  Saklar pembumian (Earthing Switch) dapat ditutup hanya ketika PMS
dalam keadaan terbuka.  PMS dapat ditutup hanya ketika PMT dan ES terbuka.  PMT dapat ditutup hanya ketika PMS dalam kondisi telah terbuka atau
telah tertutup. Ada dua macam fungsi PMS, yaitu:
29
Universitas Sumatera Utara

1. Pemisah Peralatan
Berfungsi untuk memisahkan peralatan listrik dari peralatan lain atau instalasi lain yang bertegangan. PMS ini boleh dibuka atau ditutup hanya pada rangkaian yang tidak berbeban. 2. Pemisah Tanah (Pisau Pentanahan/Pembumian)
Berfungsi untuk mengamankan dari arus tegangan yang timbul sesudah saluran tegangan tinggi diputuskan atau induksi tegangan dari penghantar atau kabel lainnya. Hal ini perlu untuk keamanan bagi orang-orang yang bekerja pada peralatan instalasi. Penempatan posisi pemisah Sesuai dengan penempatannya di daerah mana Pemisah tersebut dipasang, Pemisah dapat dibagi menjadi: 1. Pemisah Penghantar/Line Pemisah yang terpasang di sisi penghantar 2. Pemisah Rel/Bus Pemisah yang terpasang di sisi rel 3. Pemisah Kabel Pemisah yang terpasang di sisi kabel 4. Pemisah Seksi
30
Universitas Sumatera Utara

Pemisah yang terpasang pada suatu rel sehingga rel tersebut dapat terpisah menjadi dua seksi 5. Pemisah Tanah Pemisah yang terpasang pada penghantar/line/kabel untuk menghubungkan ke tanah.
2.2.5.4 Ligthning Arester (LA) Lightning Arester adalah alat pelindung peralatan sistem terhadap bahaya
tegangan-lebih petir. Alat ini bersifat isolator pada tegangan kerja sistem tetapi akan terhubung singkat bila diterpa tegangan-lebih impuls. Ketika suatu arester bekerja, arester melewatkan arus impuls yang besar ke tanah. Bersamaan dengan berkurangnya tegangan impuls, arester memulihkan sifatnya kembali menjadi isolator sehingga arus hubung singkat karena tegangan frekuensi sistem tidak terus berlangsung. Untuk lebih jelasnya lihatlah Gambar 3.13 Lightning Arester PLTU 2 SUMUT berikut ini.
31
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.14 Lightning Arester PLTU 2 SUMUT LA berfungsi melindungi peralatan listrik terhadap tegangan lebih akibat surja petir dan surja hubung serta mengalirkan arus surja ke tanah. LA dilengkapi dengan:
 Sela bola api (Spark gap)  Tahanan kran atau tahanan tidak linier (valve resistor)  Sistem pengaturan atau pembagian tegangan (grading system) Arester ditempatkan sedekat mungkin dengan peralatan yang dilindungi dengan tujuan: 1. Untuk mengurangi peluang tegangan impuls merambat pada kawat
penghubung arester dengan peralatan yang dilindungi. 2. Saat arester bekerja, gelombang tegangan impuls merambat pada kawat
penghubung transformator dengan arester. Setelah gelombang tegangan itu tiba pada terminal transformator, gelombang tegangan tersebut akan dipantulkan, sehingga total tegangan pada terminal arester dua kali tegangan
32
Universitas Sumatera Utara

sisa. Peristiwa ini dapat dicegah jika arester dipasang langsung pada terminal transformator. 3. Jika kawat penghubung arester dengan transformator yang dilindungi cukup panjang, maka induktansi kawat itu harus diperhitungkan. 2.2.5.5 Earthing Switch Earthing Switch atau saklar pembumian digunakan untuk membumikan bagian aktif (bertegangan) selama pengujian maupun masa perawatan (maintenance). Saklar ini bersifat normally open dan hanya bisa ditutup saat PMS dalam keadaan terbuka. Untuk lebih jelasnya lihatlah Gambar 3.15 di bawah ini untuk mengetahui dimana earthing switch biasa di pasang.
Gambar 2.15 Earthing Switch di Gardu Induk PLTU 2 SUMUT Saat PMS dibuka, masih ada tegangan sisa pada peralatan. Saklar pembumian berfungsi mengalirkan tegangan tersebut ke bumi dan pemeliharaan peralatan bisa dilakukan dengan aman.
33
Universitas Sumatera Utara

2.3 Persamaan Aliran Daya Komponen Utama dari suatu sistem tenaga pada umumnya terdiri dari
generaror, saluran transmisi, transformator dan beban. Komponen-komponen utama tersebut diganti dengan rangkaian pengganti agar dapat dilakukan analisis pada sistem tenaga listrik. Rangkaian pengganti yang digunakan adalah rangkaian pengganti satu phasa dengan nilai phasa netralnya. Dengan asumsi sistem 3 phasa yang dianalisis dalam keadaan seimbang dan kondisi normal. Untuk mempresentasikan suatu sistem tenaga listrik digunakan diagram yang disebut diagram segaris (single line diagram). Diagram segaris berisi informasi yang dibutuhkan mengenai sistem tenaga tersebut. [3]
Pada studi aliran daya, perhitungan aliran dan tegangan sistem dilakukan pada terminal tertentu atau bus tertentu. Bus-bus pada studi aliran daya dibagi dalam 3 macam, yaitu:
 Bus Beban Pada bus ini daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) diketahui sehingga sering juga
disebut bus PQ. Daya aktif dan reaktif yang dicatu ke dalam sistem tenaga bernilai positif, sementara daya aktif dan reaktif yang di konsumsi bernilai negatif. Besaran yang dapat dihitung pada bus ini adalah V (tegangan) dan δ (sudut beban).[3]
 Bus Generator Bus Generator dapat disebut dengan voltage controlled bus karena tegangan
pada bus ini dibuat selalu konstan atau bus dimana terdapat generator. Pembangkitan daya aktif dapat dikendalikan dengan mengatur penggerak mula (prime mover) dan
34
Universitas Sumatera Utara

nilai tegangan dikendalikan dengan mengatur eksitasi generator. Sehingga bus ini

sering juga disebut dengan PV bus. Besaran yang dapat dihitung dari bus ini adalah Q (daya reaktif) dan δ (sudut beban).[3]

 Slack Bus

Slack Bus sering juga disebut dengan swing bus atau bus berayun. Slack bus

berfungsi untuk menyuplai daya aktif P dan daya reaktif Q. Besaran yang diketahui

dari slack bus adalah tegangan V dan sudut beban δ. Suatu sistem tenaga biasanya dirancang memiliki bus ini yang dijadikan sebagai referensi yaitu besaran δ = 00. Besaran yang dapat dihitung dari bus ini adalah daya aktif P dan daya reaktif Q.[3]

Perbedaan dari masing-masing bus dapat dilihat pada Table 2.1 di bawah ini.

Tabel 2.1 Klasifikasi bus pada sistem tenaga

No. Tipe Bus

P

QVδ

(Daya Aktif) (Daya Reaktif) (Tegangan) (Sudut Beban)

1. Load Bus Diketahui

Diketahui

Tidak

Tidak

Diketahui Diketahui

2. Generator Diketahui

Tidak

Diketahui Tidak

Bus

Diketahui

Diketahui

3. Slack Bus Tidak

Tidak

Diketahui Diketahui

Diketahui

Diketahui

Persamaan aliran daya secara sederhana dapat dilihat pada Gambar 2.2 untuk sistem yang memiliki 2 bus. Pada setiap bus terdapat sebuah generator dan beban.

35

Universitas Sumatera Utara

Bus 1 dengan bus 2 dihubungkan dengan penghantar. Pada setiap bus memiliki 6 besaran elektris yang terdiri dari : PD, PG, QD, QG, V, dan δ. [1]

Gambar 2.16 Diagram Satu Garis Sistem 2 Bus

Pada Gambar 2.2 dapat dihasilkan persamaan aliran daya. Besar daya pada

bus 1 dan bus 2 adalah =− =−

= ( − ) + ( − )…………………… (2.1) = ( − ) + ( − )…………………… (2.2)

Pada Gambar 2.3 menunjukkan rangkaian ekivalen untuk sistem 2 bus dimana

generator direpresentasikan sebagai sumber yang memiliki reaktansi dan transmisi

model π (phi). Beban diasumsikan memiliki impedansi konstan dan daya konstan pada diagram impedansi.[4][5]

36 Universitas Sumatera Utara

Vˆ1

jB 2



YP

Vˆ2

jB 2



YP

Gambar 2.17 Rangkaian ekivalen sistem 2 Bus

Besarnya arus pada bus 1 dan bus 2 adalah: = − …………………………………………………….. (2.3) = − ……………………………….……………………. (2.4)

Gambar 2.3 diatas dapat disederhanakan untuk mendapatkan bus daya pada

masing-masing bus seperti pada gambar 2.4 di bawah ini.

YS



1 ZS

Vˆ1 Vˆ2

Gambar 2.18 Rangkaian ekivalen model π untuk sistem 2 bus Semua besaran diasumsikan dalam sistem per-unit, sehingga:
37 Universitas Sumatera Utara

= ∗ = ( + ) ⇒ ( − ) = ∗ ……………………. (2.5) = ∗ = ( + ) ⇒ ( − ) = ∗ …………………….(2.6)

YS



1 ZS

Vˆ1 Vˆ2

Gambar 2.19 Distribusi arus pada rangkaian ekivalen untuk sistem 2 bus

Distribusi arus dapat dilihat pada Gambar 2.5, dimana arus pada bus 1 adalah

= ′ + "…………………..……………………………….. (2.7)

= + ( − ) …………..…………………………… (2.8)

=+

+ (− ) …………………………………… (2.9)

= + ………………………….……………..……… (2.10)

Dengan: Y11 adalah jumlah admitansi terhubung pada bus 1 = + Y12 adalah admitansi negatif antara bus 1 dengan bus 2 = − Untuk aliran arus pada bus 2 adalah:

= ′ + "……………………………………………………….. (2.11)

= + ( − ) …………………..………………………..(2.12)

=+

+ (− ) ………………………………………. (2.13)

38

Universitas Sumatera Utara

= + ………………………………………….………(2.14) Dengan: Y22 adalah jumlah admitansi terhubung pada bus 2 = + Y21 adalah admitansi negatif antara bus 2 dengan bus 1 = − = Y12
Dari Persamaan (2.10) dan (2.14) dapat dihasilkan persamaan dalam bentuk matrik, yaitu:
= …………………….…………………….......... (2.15) Notasi matrik dari Persamaan (2.15) adalah
= ………………………………………………..…… (2.16) Persamaan (2.5) hingga Persamaan (2.16) yang diberikan untuk sistem 2 bus dapat dijadikan sebagai dasar untuk penyelesaian persamaan aliran daya untuk sistem n-bus. Gambar 2.6 menunjukan sistem dengan jumlah n-bus dimana bus 1 terhubung dengan bus lainnya. G