Optimalisasi Daya Reaktif Untuk Memperbaiki Tegangan Pada Sistem Tenaga Listrik Dengan Menggunakan Program PSSE Versi 31.0.0 (Aplikasi PT PLN (Persero) UPB Sumbagut)

(1)

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

(2)

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 2 0 1 0

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

NIP. 19461208 197603 1 002 Ir. Syarifuddin Siregar

Diketahui Oleh : Pelaksana Harian

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,

(3)

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 2 0 1 0

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,

NIP. 19461022 197302 1 001 Prof. Dr. Ir. Usman Baafai

Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir

NIP. 19461208 197603 1 002 Ir. Syarifuddin Siregar

(4)

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.

(5)

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 kendala-kendala 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 setinggi-tingginya 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.

(6)

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

(7)

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

(8)

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 37 4.3 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

(9)

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 43

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 45

5.1 Kesimpulan 45

5.2 Saran 46

DAFTAR PUSTAKA 47

(10)

DAFTAR GAMBAR

HALAMAN Gambar 2.1 Diagram satu garis sistem tenaga listrik 5

Gambar 2.2 Diagram satu garissistem 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 Paralel20 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

(11)

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

(12)

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

(13)

ABSTRAK

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.

(14)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Salah satu indikator mutu tenaga listrik adalah tegangan pada sistem. Di dalam sistem tenaga listrik, tegangan erat kaitannya dengan beban sistem yang bermacam-macam jenisnya, oleh karena itu kebutuhan daya reaktif (yang erat kaitannya dengan tegangan sistem) akan berubah-ubah sebagaimana perubahan beban. Pengendalian tegangan dalam sistem harus efektif dengan menggunakan seluruh peralatan yang tersebar di seluruh jaringan karena sifat daya reaktif yang bersifat lokal dan tidak dapat dialirkan pada saluran transmisi yang panjang.

Salah satu peralatan yang dapat digunakan untuk pengaturan tegangan adalah kompensator. Kapasitor adalah kompensator yang bersifat kapasitif yang menghasilkan daya reaktif dan dapat menaikkan tegangan sistem.

Kendala tegangan rendah di Sub Sistem Nangroe Aceh Darussalam, akibat keterbatasan pasokan daya reaktif disebabkan karena lokasi beban yang jauh pusat pembangkit. Komposisi pembangkit yang tidak seimbang antara Sub Sistem Sumatera Utara dan Sub Sistem Nangroe Aceh Darussalam menyebabkan transfer daya di jaringan 150 kV dari Sumut ke Aceh relatif tinggi, sehingga jatuh tegangan di sistem 150 kV Nangroe Aceh Darussalam relativ besar. Hal ini mengakibatkan tegangan transformator daya 150 kV di beberapa gardu induk cenderung rendah.

1.2 Perumusan Masalah

Terdapat kendala tegangan rendah pada Wilayah Nangroe Aceh Darussalam pada periode beban puncak. Kondisi tegangan rendah ini sangat berpengaruh terhadap

(15)

kualitas pelayanan dan meningkatnya losses transmisi pada sistem Sumatera Utara-Nangroe Aceh Darussalam.

Dari permasalahan tersebut diatas diperlukan kajian dan analisa tentang aliran pada Sistem Sumatera-Nangroe Aceh Darussalam dan optimalisasi daya reaktif pada sistem tenaga listrik 150 kV untuk memperbaiki tegangan dan menurunkan losses

transmisi.

1.3 Batasan Masalah

Untuk mendapatkan hasil pembahasan yang maksimal, maka penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah :

1. Studi aliran daya pada sistem pembangkitan Sumatera Bagian Utara dengan menggunakan metode Newton Rapsón dengan bantuan software PSS/E (Power System Simulation Enggineering) versi 31.0.0.

2. Pengaturan OLTC (on load tap changer) transformator daya pada gardu induk tidak digunakan.

3. Hanya menggunakan kapasitor shunt untuk mengurangi losses total pada sistem tenaga listrik 150 kV.

4. Menggunakan data kompensasi (kapasitor) yang terpasang di GI Banda Aceh dan GI Lhokseumawe, masing-masing sebesar 25 Mvar.

5. Dalam penulisan ini tidak membahas program perangkat lunak (program Power System Simulation Enginering Versi 31.0.0).

1.4 Tujuan Penulisan

(16)

1. Mengetahui aliran-aliran daya baik daya nyata maupun daya reaktif yang mengalir dalam setiap saluran pada sistem Interkoneksi Sumatera Utara-Nangroe Aceh Darussalam.

2. Mengetahui tegangan rel sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor bank pada Interkoneksi Sumatera Utara - Nangroe Aceh Darussalam.

3. Mengetahui losses sistem Interkoneksi Sumatera Utara-NagroeAceh Darussalam.

1.5 Metodologi Penulisan

Adapun metodologi yang digunakan adalah :

1. Menggunakan Program (software) PSS/E Versi 31.0.0.

2. Data : data-data yang diambil adalah parameter-parameter yang dibutuhkan untuk menggunakan program PSSE. Data-data yang dibutuhkan adalah parameter-parameter pada peralatan tenaga listrik seperti : generator, transfomator, transmisi, bus, dan sebagainya. Data-data ini diambil di PT. PLN (Persero) P3B Sumatera Unit Pengatur Beban Sumbagut.

3. Studi literatur : mengambil bahan dari buku-buku referensi, jurnal, panduan PSSE Versi 31.0.0, dan sebagainya.

4. Studi bimbingan : diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Departemen Teknik Elektro USU mengenai masalah-masalah yang timbul selama penulisan Tugas Akhir berlangsung.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan tugas akhir ini disusun secara sistematis sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bagian ini berisi mengenai : I.1 Latar belakang masalah

(17)

I.2 Perumusan masalah I.3 Batasan masalah I.4 Tujuan penulisan I.5 Metodologi penulisan I.6 Sistematika penulisan

BAB II DASAR TEORI

Bagian ini berisi tentang dasar teori yaitu : aliran daya, metode aliran daya, faktor daya, kapasitor shunt, dan hubungan kapasitor dengan daya reaktif.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM POWER SYSTEM SIMULATION ENGINEERING (PSS/E) VERSI 31.0.0

Bagian ini berisi tentang metode dan prosedur menggunakan PSS/E dalam bentuk flowchart, data yang digunakan yaitu : konfigurasi sistem, nilai impedansi yang tergantung pada tipe dan panjang saluran transmisi, jumlah bus (rel), impedansi transformator, generator, dan daya reaktif .

BAB IV HASIL STUDI ALIRAN DAYA SISTEM SUMBAGUT-NAD

Bagian ini berisi tentang hasil studi menggunakan program PSSE (output

PSSE) pada sistem Interkoneksi Sumatera Utara-Nangroe Aceh Darussalam pada saat kasus-1 : sistem dalam kondisi di luar waktu beban puncak (LWBP) , kasus-2 : kondisi di luar waktu beban puncak (LWBP) dengan pemasangan kapasitor bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh, kasus-3 : kondisi di luar waktu beban puncak (WBP) dengan pemasangan kapasitor bank masing-masing 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh dan Gardu Induk Lhokseumawe, kasus-4 : sistem dalam kondisi waktu beban puncak (WBP), kasus-5 : kondisi waktu beban puncak (WBP) dengan pemasangan kapasitor bank 25 MVAR di Gardu Induk Banda Aceh, dan kasus-6 : kondisi waktu beban puncak (WBP) dengan pemasangan kapasitor bank masing-masing 25 MVAR di Gardu Induk Lhokseumawe dan Gardu Induk Banda Aceh.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bagian ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil analisa yang telah dilakukan.

(18)

BAB 2

DASAR TEORI

2.1 Umum (1,2,3,4)

Suatu sistem tenaga listrik (Electric Power System) terdiri dari tiga komponen utama, yaitu : sistem pembangkitan tenaga listrik, sistem transmisi tenaga listrik, dan sistem distribusi tenaga listrik .

Komponen dasar yang membentuk suatu sistem tenaga listrik adalah generator, transformator, saluran transmisi dan beban. Untuk keperluan analisis sistem tenaga, diperlukan suatu diagram yang dapat mewakili setiap komponen sistem tenaga listrik tersebut. Diagram yang sering digunakan adalah diagram satu garis dan diagram impedansi atau diagram reaktansi. Gambar 2.1 merupakan diagram satu garis sistem tenaga listrik yang sederhana.

Pembangkit Transformator

Step-up

Transformator

Step-down

Penghantar Sistem

Distribusi

Gambar 2.1 Diagram Satu Garis Sistem Tenaga Listrik

2.2 Aliran Daya (1,2,3,4)

Aliran Daya merupakan salah satu analisa sistem tenaga listrik pada keadaan

steady state. Besaran yang dihasilkan dari perhitungan studi aliran daya adalah daya nyata (real power), daya reaktif (reactive power), besaran (magnitude), dan sudut beban (phase angle) tegangan pada setiap rel.

Jenis rel pada sistem tenaga, yaitu : 1. Rel Beban

Setiap rel yang tidak memiliki generator disebut dengan Rel beban. Pada rel ini daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) diketahui sehingga sering juga disebut rel PQ. Daya aktif

(19)

dan reaktif yang dicatu ke dalam sistem tenaga adalah mempunyai nilai positif, sementara daya aktif dan reaktif yang di konsumsi bernilai negatif. Besaran yang dapat dihitung pada rel ini adalah V dan δ (sudut beban).

2. Rel Generator

Rel Generator dapat disebut dengan voltage controlled bus karena tegangan pada rel ini dibuat selalu konstan atau rel dimana terdapat generator. Pembangkitan daya aktif dapat dikendalikan dengan mengatur penggerak mula (prime mover) dan nilai tegangan dikendalikan dengan mengatur eksitasi generator. Sehingga rel ini sering juga disebut dengan PV rel. Besaran yang dapat dihitung dari rel ini adalah Q dan δ (sudut beban). 3. Slack Bus

Slack Bus sering juga disebut dengan swing bus atau rel berayun. Adapun besaran yang

diketahui dari rel ini adalah tegangan (V) dan sudut beban (δ). Suatu sistem tenaga

biasanya didesign memiliki rel ini yang dijadikan sebagai referensi yaitu besaran δ = 00. Besaran yang dapat dihitung dari rel ini adalah daya aktif dan reaktif.

Secara singkat klasifikasi rel pada sistem tenaga terdapat pada Tabel 2.1 yaitu besaran yang dapat diketahui dan tidak diketahui pada rel tersebut.

Tabel 2.1 Klasifikasi Rel Pada Sistem Tenaga Jenis rel Besaran yang

diketahui

Besaran yang tidak diketahui Rel beban (atau rel PQ) P, Q V , δ

Rel generator atau rel dikontrol tegangan (atau rel PV)

P, V Q, δ

Rel pedoman atau rel slack atau rel swing

(20)

2.2.1 Persamaan Aliran Daya (1)

Persamaan aliran daya secara sederhana, untuk sistem yang memiliki 2 rel. Pada setiap rel memiliki sebuah generator dan beban, walaupun pada kenyatannya tidak semua rel memiliki generator. Penghantar menghubungkan antara rel 1 dengan rel 2. Pada setiap rel memiliki 6 besaran elektris yang terdiri dari : PD, PG, QD, QG, V, dan δ.

Rel 1 1 1∠δ

Beban 1

1 1

1 G G

G P jQ

S = +

1 1

1 D D

D P jQ

S = +

Rel 2 2 2∠δ

Beban 2

2 2

2 G G

G P jQ

S = +

2 2

2 D D

D P jQ

S = +

Penghantar

Gambar 2.2 Diagram Satu Garis sistem 2 rel

Pada Gambar 2.2 dapat dihasilkan persamaan aliran daya dengan menggunakan diagram impedansi. Pada Gambar 2.3 merupakan diagram impedansi dimana generator sinkron direpresentasikan sebagai sumber yang memiliki reaktansi dan transmisi model

π (phi). Beban diasumsikan memiliki impedansi konstan dan daya konstan pada diagram impedansi. G1 G2 B e b a 1 B e b a 2 1 ˆ E 1 G jX 1 ˆ G I 1 ˆ D I 1 ˆ I S Z p y jB   

2 yp

jB    2 S

R jX_S

2 ˆ E 2 G jX 2 ˆ G I 2 ˆ D I 2 ˆ I 1 ˆ

V Vˆ2

n n

Gambar 2.3 Diagram impedansi sistem 2 rel Besar daya pada rel 1 dan rel 2 adalah

(21)

(

1 1

) (

1 1

)

1 1

1 SG SD PG PD j QG QD

S = − = − + − (2.1)

(

2 2

) (

2 2

)

2 2

2 SG SD PG PD j QG QD

S = − = − + − (2.2)

Pada Gambar 2.4 merupakan penyederhanaan dari Gambar 2.3 menjadi daya rel (rel daya) untuk masing-masing rel.

ˆ

Gambar 2.4 rel daya dengan transmisi model π untuk sistem 2 rel

Besarnya arus yang diinjeksikan pada rel 1 dan rel 2 adalah :

1 1 1 ˆ ˆ

G I

I = − (2.3)

2 2

2 ˆ ˆ

G I

I = − (2.4)

Semua besaran adalah diasumsikan dalam sistem per-unit, sehingga :

(

)

* 1 1 1 1 1 * 1 1

1 VˆIˆ P jQ P jQ Vˆ Iˆ

S = = + ⇒ − = (2.5)

(

)

* 2 2 2 2 2 * 2 2

2 VˆIˆ P jQ P jQ Vˆ Iˆ

S = = + ⇒ − = (2.6)

I S

Z y = 1

p y 2 ˆ I 1 ˆ V 2 ˆ V p y S jX S R " ˆ 1 I ' ˆ 1 I " ˆ 2 I ' ˆ 2 I Rel Daya Rel Daya

Gambar 2.5 Aliran arus pada rangkaian ekivalen

(22)

1 1 1 ˆ ˆ

ˆ _I _I

I = ′+ ′′

(

)

p V V y

y V

Iˆ₁ = ˆ₁ + ˆ₁ − ˆ₂

(

)

(

)

1 ˆ ˆ

ˆ _y _y _V _y _V

I = _p + _S + − _S (2.7)

2 12 1 11

1 ˆ ˆ

ˆ _Y _V _Y _V

I = + (2.8)

Dimana :

Y11 adalah jumlah admitansi terhubung pada rel 1 = yP +yS (2.9)

Y12 adalah admitansi negatif antara rel 1 dengan rel 2 = −yS (2.10)

Untuk aliran arus pada rel 2 adalah :

2 2 2 ˆ ˆ

ˆ _I _I

I = ′ + ′′

(

)

p V V y

y V

Iˆ₂ = ˆ₂ + ˆ₂ − ˆ₁

(

)

(

)

2 ˆ ˆ

ˆ _y _V _y _y _V

I = − _S + _p + _S (2.11)

2 22 1 21

1 ˆ ˆ

ˆ _Y _V _Y _V

I = + (2.12)

Dimana :

Y22 adalah jumlah admitansi terhubung pada rel 2 = yP +yS (2.13)

Y21 adalah admitansi negatif antara rel 2 dengan rel 1 = −yS =Y₁₂ (2.14)

Dari Persamaan (2.8) dan (2.12) dapat dihasilkan Persamaan dalam bentuk matrik, yaitu :             =       2 1 22 21 12 11 2 1 ˆ ˆ V V Y Y Y Y I I (2.15)

Notasi matrik dari Persamaan (2.15) adalah ::

bus bus

bus Y V

(23)

Persamaan (2.5) hingga (2.16) yang diberikan untuk sistem 2 rel dapat dijadikan sebagai dasar untuk penyelesaian Persamaan aliran daya sistem n-rel.

Gambar 2.6.a menunjukan sistem dengan jumlah n-rel dimana rel 1 terhubung dengan rel lainya. Gambar 2.6.b menunjukan model transmisi untuk sistem n-rel.

Rel 1

Rel 2

Rel 3

Rel n

Gambar 2.6.a sistem n-rel

Rel 1

Rel 2

y yp21

y atau ys21

Rel 3

y yp31

y _atau ys31

Rel n

n p

n s

y1 atauysn1

V1 V2

Gambar 2.6.b model transmisi π untuk sistem n-rel Persamaan yang dihasilkan dari Gambar 2.6.b adalah :

(

) (

)

(

)

S n

n P P

P V y V y V V y V V y V V y

y V

Iˆ₁ = ˆ₁ ₁₂+ ˆ₁ ₁₃+...+ ˆ₁ ₁ + ˆ₁− ˆ₂ ₁₂+ ˆ₁− ˆ₃ ₁₃+...+ ˆ₁− ˆ ₁

(

yP yP yPn yS yS ySn

)

Vn yS V yS V ySnVn

Iˆ₁= ₁₂+ ₁₃+...+ ₁ + ₁₂+ ₁₃+...+ ₁ ˆ − ₁₂ˆ₂− ₁₃ˆ₃+...− ₁ ˆ (2.17)

n nV

Y V

Y V Y V Y

Iˆ₁ = ₁₁ˆ₁+ ₁₂ˆ₂ + ₁₃ˆ₃ +...+ ₁ ˆ (2.18) Dimana :

n S S

S n P P

P y y y y y

(24)

= jumlah semua admitansi yang dihubungkan dengan rel 1

n S n S

S Y y Y y

Y₁₂ =− ₁₂; ₁₃ =− ₁₃; ₁ =− ₁ (2.20)

Persamaan (2.21) dapat disubtitusikan ke Persamaan (2.5) menjadi Persamaan (2.22), yaitu :

∑

= = n j j ijV Y I 1 1 ˆ ˆ _(2.21)

∑

= = = − n j j jV Y V I V jQ P 1 1 * 1 1 * 1 1

1 ˆ ˆ ˆ (2.22)

∑

= = − n j j ij i i

i jQ V Y V

* _ˆ

ˆ _i₌₁_,₂_,...,_n _(2.23)

Persamaan (2.23) merupakan representasi persamaan aliran daya yang nonlinear. Untuk sistem n-rel, seperti Persamaan (2.15) dapat dihasilkan Persamaan (2.24), yaitu :

                          =               n nn n n n n n V V V Y Y Y Y Y Y Y Y Y I I I ˆ : ˆ ˆ ... : ... : : ... ... ˆ : ˆ ˆ 2 1 2 1 2 22 21 1 12 11 2 1 (2.24)

Notasi matrik dari Persamaan (2.24) adalah :

bus bus

bus Y V

I = (2.25)

Dimana : =             = nn n n n n bus Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ... : ... : : ... ... 2 1 2 22 21 1 12 11

(25)

2.3 Metode Aliran Daya (2,3)

Pada sistem multi-rel, penyelesaian aliran daya dengan metode Persamaan aliran daya. Metode yang digunakan pada umumnya dalam penyelesaian aliran daya, yaitu metode : Newton-Raphson, Gauss-Seidel, dan Fast Decoupled. Tetapi metode yang dibahas pada Tugas Akhir ini adalah metode Newton-Raphson.

2.3.1 Metode Newton-Raphson

Dalam metode Newton-Raphson secara luas digunakan untuk permasalahan Persamaan non-linear. Penyelesaian Persamaan ini menggunakan permasalahan yang linear dengan solusi pendekatan. Metode ini dapat diaplikasikan untuk satu Persamaan atau beberapa Persamaan dengan beberapa variabel yang tidak diketahui.

Untuk Persamaan non-linear yang diasumsikan memiliki sebuah variabel seperti Persamaan (2.27).

) (x f

y= (2.27)

Persamaan (2.27) dapat diselesaikan dengan membuat Persamaan menjadi Persamaan (2.28).

0 ) (x =

f (2.28)

Menggunakan deret taylor Persamaan (2.28) dapat dijabarkan menjadi Persamaan (2.29).

( )

( )(

)

( )(

)

...

! 2 1 !

1 1 )

( ₂0 ₀ 2

2 0

0 + − + − +

= x x

dx x df x

x dx

x df x

f x f

( )(

)

! 1

0 − =

+ n

n n

x x dx

x df

n (2.29)

Turunan pertama dari Persamaan (2.29) diabaikan, pendekatan linear menghasilkan Persamaan (2.30)

( )

( )(

)

( 0 ₀

0 + − =

= x x

dx x df x f x

(26)

Dari :

( )

x dx

df x f x x 0 0 0

1= − (2.31)

Bagaimana pun, untuk mengatasi kesalahan notasi, maka Persamaan (2.31) dapat diulang seperti Persamaan (2.32).

( )

x dx df x f x x ) 0 ( ) 0 ( ) 0 ( ) 1

( = − _(2.32)

Dimana : x(0) = Pendekatan perkiraan

X(1) = pendekatan pertama

Oleh karena itu, rumus dapat dikembangkan sampai iterasi terakhir (k+1), menjadi Persamaan (2.33).

( )

x dx df x f x x _k k k k ) ( ) ( ) ( ) 1 ( + = − (2.33)

( )

( ) ) ( ) ( ) 1 ( ' k k k k x f x f x

x + = − (2.34)

Jadi,

( )

( ) ) ( ' k k x f x f x=−

∆ (2.35)

) ( ) 1 (k _xk

x= −

∆ +

(2.36)

Metode Newton-Raphson secara grafik dapat dilihat pada Gambar 2.8 ilustrasi metode Newton-Raphson.

(27)

Gambar 2.7 Ilustrasi metode Newton-Raphson

Pada Gambar 2.7 dapat dilihat kurva garis melengkung diasumsikan grafik Persamaan y=F(x). Nilai x₀ pada garis x merupakan nilai perkiraan awal kemudian dilakukan dengan nilai perkiraan kedua hingga perkiraan ketiga.

2.3.2 Metode Newton-Raphson dengan koordinat polar

Besaran-besaran listrik yang digunakan untuk koordinat polar, pada umumnya seperti Persamaan (2.37)

i i

i V

V = ∠δ ; V_j =V_j ∠δ_j ; dan Y_ij = Y_ij∠θ_ij (2.37)

Persamaan arus (2.21) pada Persamaan sebelumnya dapat diubah kedalam Persamaan polar (2.38).

∑

= n

j j ij

i Y V

I 1

j ij n

j ij

i Y V

I =

∑

∠θ +δ

(2.38)

Persamaan (2.38) dapat disubtitusikan kedalam Persamaan daya (2.22) pada Persamaan sebelumnya menjadi Persamaan (2.39).

i i i

i jQ V I

P − = *

i i

i V

(28)

j ij n j j ij i i i

i jQ V Y V

P − = ∠−δ

∑

∠θ +δ

=1 j i ij n j j ij i i

i jQ V Y V

P − =

∑

∠θ −δ +δ

=1 (2.39) Dimana : ( )

₍

₎

₍

₎

j i ij j i ij j j Cos

e θij−δi+δj ≅ θ −δ +δ + θ −δ +δ

sin (2.40)

Persamaan (2.39) dan (2.40) dapat diketahui Persamaan daya aktif (2.41) dan Persamaan daya reaktif (2.42).

(

( ) ( )

)

1 ) ( ) ( ) (

cos _ij _ik _jk

n j k j ij k i k

i V Y V

P =

∑

θ −δ +δ

= (2.41)

(

( ) ( )

)

1 ) ( ) ( ) (

sin _ij _ik _jk

n j k j ij k i k

i V Y V

Q =−

∑

θ −δ +δ

(2.42)

Persamaan (2.41) dan (2.42) merupakan langkah awal perhitungan aliran daya menggunakan metode Newton-Raphson. Penyelesaian aliran daya menggunakan proses iterasi (k+1). Untuk iterasi pertama (1) nilai k = 0, merupakan nilai perkiraan awal (initial estimate) yang ditetapkan sebelum dimulai perhitungan aliran daya.

Hasil perhitungan aliran daya menggunakan Persamaan (2.41) dan (2.42) dengan nilai Pi(k) dan

) (k i

Q . Hasil nilai ini digunakan untuk menghitung nilai ∆Pi(k) dan

) (k i

∆ .

Menghitung nilai ∆P_i(k) dan ∆Q_i(k) menggunakan Persamaan (2.43) dan (2.44).

( ) ( )k

calc i spec i k

i p P

P = _, − _,

∆ (2.43)

( ) ( )k

calc i spec i k

i Q Q

Q = , − ,

∆ (2.44)

Hasil perhitungan (k)

∆ dan (k)

∆ digunakan untuk matrik Jacobian pada Persamaan (2.45).

(29)

                    ∆ ∆ ∆ ∆                             ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ =                     ∆ ∆ ∆ ∆ ) ( ) ( ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( ) ( 2 ) ( ) ( 2 2 ) ( 2 ) ( 2 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( ) ( 2 ) ( ) ( 2 2 ) ( 2 ) ( 2 2 ) ( 2 ) ( ) ( 2 ) ( ) ( 2 : : ... ... : : : : : : ... ... ... ... : : : : : : ... ... : : k n k n k k n k n k n n k n k n n k k n k k n k n k n n k n k n n k k n k k k n k k n k V V V Q V Q Q Q V Q V Q Q Q V P V P P P V P V P P P Q Q P P δ δ δ δ δ δ δ δ δ δ (2.45)

Persamaan (2.45) dapat dilihat bahwa perubahan daya berhubungan dengan perubahan besar tegangan dan sudut phasa.

Secara umum Persamaan (2.45) dapat disederhanakan menjadi Persamaan (2.46).       ∆ ∆       =       ∆ ∆ ) ( ) ( 4 3 2 1 ) ( ) ( k k k k V J J J J Q P δ (2.46)

Besaran elemen matriks Jacobian Persamaan (2.46) adalah :

• J1

(

)

∑

≠ + − = ∂ ∂ i j k j k i ij ij k j k i k i i Y V V

P ( ) ₍ ₎ ₍ ₎ ₍ ₎ ₍ ₎

sinθ δ δ

δ (2.47)

(

( ) ( )

)

) ( ) ( ) (

sin _ij _ik _jk

ij k j k i k j i Y V V

P _θ _δ _δ

δ =− − +

∂ ∂

j ≠ (2.48)

• J2

(

( ) ( )

)

) ( ) ( ) ( cos cos

2 _ij _ik _jk

i j ij k j ii ii k i k i i Y V Y V V P δ δ θ

θ + − +

= ∂ ∂

∑

≠ (2.49)

(

( ) ( )

)

) ( ) (

cos _ij _ik _jk

ij k i k

i _V _Y

P _θ _δ _δ

+ − =

∂ ∂

j ≠i (2.50)

• J3

(

)

∑

≠ + − = ∂ ∂ i j k j k i ij ij k j k i k i i Y V V

Q ( ) ₍ ₎ ₍ ₎ ₍ ₎ ₍ ₎

cosθ δ δ

(30)

(

( ) ( )

)

) ( ) ( ) (

cos _ij _ik _jk

ij k j k i k j i Y V V Q δ δ θ

δ =− − +

∂ ∂

j ≠ (2.52)

• J4

(

)

∑

≠ + − − − = ∂ ∂ i j k j k i ij ij k j ii ii k i k i i Y V Y V V

Q ( ) ₍ ₎ ₍ ₎ ₍ ₎ ₍ ₎

sin sin

2 θ θ δ δ (2.53)

(

( ) ( )

)

) ( )

(

sin _ij _ik _jk

ij k i k

i _V _Y

V Q

δ δ

θ − +

− = ∂

∂

j ≠i (2.54)

Setelah nilai matrik Jacobian dimasukan kedalam Persamaan (2.46) maka nilai

) (k i

∆ dan (k)

∆ dapat dicari dengan menginverskan matrik Jacobian seperti

Persamaan (2.55).       ∆ ∆       =       ∆ ∆ − ) ( ) ( 1 4 3 2 1 ) ( ) ( k k k k Q P J J J J V δ (2.55)

Setelah nilai (k)

∆ dan (k)

∆ diketahui nilainya maka nilai ∆ (k+1)

δ dan

) 1 ( +

∆ k i

V dapat dicari dengan menggunakan nilai ∆δ_i(k) dan (k)

∆ ke dalam Persamaan

(2.56) dan (2.57).

( ) ( ) ( )k

i k i k

i δ δ

δ +1 = +∆

(2.56)

( ) ( ) ( )k

i k

i V V

V +1 = +∆ (2.57)

Nilai δ_i(k+1) dan (k+1)

V hasil perhitungan dari Persamaan (2.56) dan (2.57) merupakan perhitungan pada iterasi pertama. Nilai ini digunakan kembali untuk perhitungan iterasi ke-2 dengan cara memasukan nilai ini ke dalam Persamaan (2.41) dan (2.42) sebagai langkah awal perhitungan aliran daya.

(31)

Perhitungan aliran daya pada iterasi ke-2 mempunyai nilai k = 1. Iterasi perhitungan aliran daya dapat dilakukan sampai iterasi ke-n. Perhitungan selesai apabila nilai (k)

∆ dan (k)

∆ mencapai nilai 2,5.10-4.

Perhitungan aliran daya menggunakan metode Newton-Raphson 1. Membentuk matrik admitansi Yrel sistem

2. Menentukan nilai awal V(0), δ(0), Pspec, Qspec

3. Menghitung daya aktif dan daya reaktif berdasarkan Persamaan (2.41) dan (2.42)

4. Menghitung nilai ∆Pi(k) dan

) (k i

∆ beradasarkan Persamaan (2.43) dan (2.44) 5. Membuat matrik Jacobian berdasarkan Persamaan (2.46) sampai Persamaan

(2.54)

6. Menghitung nilai δ(k+1)_dan (k+1)

V berdasarkan Persamaan (2.56) dan (2.57)

7. Hasil nilai δ(k+1) dan V(k+1) dimasukan kedalam Persamaan (2.41) dan (2.42) untuk mencari nilai ∆P dan ∆Q. Perhitungan akan konvergensi jika nilai ∆P

dan ∆Q≤ 10-4.

8. Jika sudah konvergensi maka perhitungan selesai, jika belum konvergensi maka perhitungan dilanjutkan untuk iterasi berikutnya.

2.4 Faktor Daya (5,6)

Dalam rangkaian listrik, biasanya terdapat tiga macam beban listrik yaitu beban resistif, beban induktif, dan beban kapasitif. Beban resistif adalah beban yang hanya terdiri dari tahanan ohm dan daya yang dikonsumsinya hanya daya aktif saja. Beban induktif mempunyai ciri–ciri bahwasanya disamping mengkonsumsi daya aktif, juga menyerap daya reaktif yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet dalam beban

(32)

tersebut, jadi jumlah vektor dari daya reaktif (Q) dan daya aktif (P) biasa disebut daya buta (S).

2 2

Q P

S= + ……….………..………...……… (2.58)

Daya aktif (P) _{Daya reaktif (Q)}

Daya semu (S)

Gambar 2.8 Vektor Diagram Segitiga Daya Dari gambar diatas didapat rumus untuk segi tiga daya :

P = V.I Cos φ (Watt) ; Q = V.I Sin φ ( Var) ; S = V.I (VA) Perbandingan antara daya aktif dan daya semu disebut faktor daya.

semu daya

aktif daya daya

faktor =

S P

Cosϕ = ………..……… (2.59)

Nilai faktor daya (Cos φ) yang besar, membawa pengaruh baik pada jaringan primer maupun sekunder. Makin besar daya reaktif suatu beban, maka makin kecil pula faktor dayanya.

Faktor daya (Cos φ) yang terbelakang terjadi pada kondisi dimana arus terbelakang terhadap tegangan dan keadaan ini dijumpai pada jaringan yang banyak terdapat beban induktif. Sebaliknya faktor daya yang terdahulu terjadi pada kondisi dimana arus mendahului tegangan dan keadaan ini dijumpai pada beban kapasitif.

(33)

2.5 Kapasitor Shunt (5,6)

Kapasitor ini terhubung paralel pada jaringan maupun langsung pada beban, dengan tujuan untuk perbaikan faktor daya, sebagai pengatur tegangan maupun untuk mengurangi kerugian daya dan tegangan pada jaringan (Deshpande, 1990).

Dengan anggapan tegangan sisi beban dipertahankan konstan, maka dari gambar dibawah ini terlihat bahwa dengan menggunakan kapasitor shunt, maka arus reaktif yang mengalir pada saluranakan berkurang. Hal ini menyebabkan berkurangnya penurunan tegangan pada saluran, sehingga diperlukan tegangan sumber yang tidak berbeda jauh dengan tegangan terima. Berkurangnya arus reaktif yang mengalir pada saluran akan memberikan penurunan rugi-rugi daya dan rugi-rugi energi.

Pada Gambar 2.9. VR menunjukan tegangan pada sisi terima dan VS adalah

tegangan pada sisi pengirim. Dengan penambahan kapasitor shunt, kita juga dapat meningkatkan kapasitas penyaluran daya kepada konsumen, seperti yang terlihat pada Gambar 2.9 (b).

I1.XS VR1

I1.R I1

θ1

I2.R

I2.XS VS

I1 I2

θ2

VR2 (a)

(b)

Gambar 2.9 Tegangan Sebelum dan Sesudah Pemasangan Kapasitor Paralel

VR1 = VS – (IR.R+jIL.XS) ... (2.60) VR2 = VS – (IR.R+jIL.XS – jIC.XS) ... (2.61)

∆VR = VR2 - VRI

= VS – (IR.R+jIL.XS – jIC.XS) – [ VS – (IR.R+jIL.XS – jIC.XS) ]

(34)

Keterangan :

IR = Komponen real arus (Ampere).

IL = Komponen reaktif arus lagging terhadap tegangan (Ampere). IC = Komponen reaktif arus leading terhadap tegangan (Ampere). R = Resistansi saluran (Ohm).

XS = Reaktansi jaring (Ohm).

Ketika memasang kapasitor paralel, terjadi injeksi arus IC pada sistem sehingga

faktor daya meningkat dan IL berkurang. Hal itu mengakibatkan jatuhnya tegangan

berkurang IL x XS sehingga tegangan VR meningkat. Dari Persamaan (2.62), dijelaskan

bahwa tegangan kirim yang sama diperoleh tegangan terima yang lebih besar ketika sistem ditambahkan kapasitor paralel. Hal itu terjadi ketika faktor daya bus diperbaiki dengan menambah kapasitor paralel, tegangan terima bus juga meningkat. Untuk memperoleh hasil yang optimal, kekurangan daya reaktif yang dibutuhkan oleh beban sedapat mungkin dipenuhi oleh kapasitor paralel yang dipasang.

Φ2

Φ1

MVarC

MVar MVA1

MVA2

MVar – MVarC

Gambar 2.10 Perbandingan Besar Daya Semu Sebelum dan Sesudah Pemasangan Kapasitor Paralel.

MVA1 = MW – jMVar ... (2.63)

MVA2 = MW – jMVar - jMVarc ... (2.64)

∆MVA = MVA2 – MVA1

(35)

Keterangan :

MVA = Daya semu (Watt). MW = Daya aktif (Watt). MVar = Daya reaktif (Watt).

MVarc = Ijeksi daya reaktif dari kapasitor (Watt).

2.6 Bagaimana Kapasitor Memperbaiki Faktor Daya (5,6)

Sebagaiman diketahui membangkitkan daya reaktif pada pusat pembangkit tenaga dan menyalurkannya kepusat beban yang jaraknya jauh, sangatlah tidak ekonomis. Hal ini dapat diatasi dengan meletakan kapasitor pada pusat beban. Gambar berikut menunjukkan cara perbaikan faktor daya untuk sistem tersebut.

Seperti ditunjukan pada gambar, kapasitor menarik daya reaktif leading dan mensuplay daya reaktif lagging.

P P

Q2 = Q1 - Qc

Sumber

Beban

S₂

φ1

φ2

b a

Gambar 2.11 Perbaikan faktor daya dengan kapasitor

Anggap bahwa beban di suplay dengan daya nyata (P), daya reaktif (Q1), dan

daya semu (S1) pada faktor daya lagging sebesar :

1 S

P Cosϕ =

(

)

2 2 1 2 1

Q P

P Cos

+ =

ϕ ………..………...……… (2.66)

Bila kapasitor shunt sebesar Qc kVA dihubung ke beban, faktor daya akan diperbaiki

(36)

2 2

S P Cosϕ =

(

)

2 2 2 2 2

Q P

P Cos

+ =

ϕ ………..………....……… (2.67)

(

)

[

]

2 2 2 1 2

Q Q P

P Cos

− + =

ϕ ………...……..………… (2.68)

Dari Gambar 2.11 dapat dilihat bahwa dengan daya reaktif sebesar Qc maka daya semu dan daya reaktif berkurang masing–masing dari S1 (kVA) ke S2 (kVA) dan

dari Q1 (kVAR) ke Q2 (kVAR). Dengan berkurangnya arus reaktif maka akan

mengurangi arus total, dan akhirnya mengurangi rugi–rugi daya.

Untuk menanggulangi masalah–masalah yang ditimbulkan beban induktif tersebut maka pada rangkaian listrik dengan beban induktif dipasang kapasitor daya paralel. Berikut ini ilustrasi bagaimana kapasitor membantu generator memberikan daya reaktif yang akan disuplay pada beban induktif.

2.7 Hubungan Kapasitor Dengan Daya Reaktif (6)

Daya aktif

Daya reaktif

Generator _induktifBeban

Keadaan tanpa kapasitor

Daya aktif

Generator Beban

induktif

C Daya aktif

Keadaan dengan kapasitor

Gambar 2.12 Keadaan Tanpa dan Sesudah Pemasangan Kapasitor Sebelum pemasangan kapasitor :

( ) I

(

pertiga fasa

)

P_R = 3 _R _L₋_L _R cosΘ_R …...…....…… (2.69)

( ) I

(

pertiga fasa

)

(37)

Setelah pemasangan kapasitor paralel sudut faktor daya pada jepitan beban berubah menjadi Θ΄R, Gambar 2.13.

PR = VR (L – N) IR cos ΘR

C A B E Q R = V

R (L – N)

R sin

Θ R IR QC D

VR (L – N)

IR ΘR Θ'R

Gambar 2.13 Perbaikan Faktor Daya Dengan Kapasitor Paralel

Dari Gambar 2.13. dapat dituliskan : CA = PR tan ΘR per fasa CD = PR tan Θ΄R per fasa

AD = QC = PR (tan ΘR - tan Θ΄R ) per fasa Bila IC arus pada kapasitor statis :

(L N)

C wC V

I = ₋ ..………...…….………...… (2.71) Jadi daya reaktif kapasitor adalah :

( ) 2 N L R C N L R

C V I wC V

Q = ₋ = ₋ .…..…………...… (2.72)

Dan besar kapasitor per fasa :

( )

(

)

( )

2 1

1 tan tan

N L R R R fasa R V w P C − Θ − Θ

= ..……...………...… (2.73)

Untuk tiga fasa maka daya reaktif total dari kapasitor :

( )

2 3 fasa 3QC wC VR L L

Q = = ₋ ………..…..…...… (2.74)

atau besar kapasitor per fasa :

( ) 2 3 L L R fasa V w Q C −

(38)

Dari gambar terlihat akibat dari pemasangan kapasitor, beban induktif yang tenaga listrik disuplay oleh generator. Sebelum kapasitor terpasang daya aktif dan daya reaktif sepenuhnya disuplay dari generator, akibatnya daya semu (kapasitas) dari generator menjadi besar. Setelah kapasitor terpasang, seluruh atau sebagian besar dari daya reaktif yang diperlukan beban induktif disuplai oleh generator, dengan demikian tugas generator yang kini mensuplai daya aktif saja menjadi ringan, dengan demikian daya semu (kapasitasnya) menjadi kecil.

(39)

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM

POWER SYSTEM SIMULATION ENGINEERING (PSS/E) VERSI 31.0.0

3.1 Umum

PSSE (Power System Simulation Engineering) merupakan suatu program yang menampilkan secara GUI (Graphical User Interface) tentang analisa sistem tenaga listrik. Tujuan program PSSE dibuat adalah untuk mempermudah perhitungan dan analisa sistem tenaga pada sistem yang besar, dengan jumlah bus tidak terbatas.

Sistem Sumatera Bagian Utara adalah sistem interkoneksi 150 kV dalam kendali operasi Unit Pengatur Beban Sumatera Bagian Utara sebagai operator sistem di bawah PLN Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Sumatera, meliputi 5 Sektor Pembangkitan PLN Pembangkitan Sumatera Bagian Utara (Belawan, Medan, Pandan, Lueng Bata, dan Labuhan Angin), serta 3 Unit Pelayanan Transmisi PLN Penyaluran dan Pusat Pengatur Beban Sumatera (Medan, Pematang Siantar dan Banda Aceh) yang melayani distribusi PLN Wilayah Sumatera Utara dan Wilayah Nanggroe Aceh Darussalam.

Sistem Sumbagut juga terinterkoneksi dengan sistem tenaga listrik lain, yaitu Sistem 275 kV PT Inalum, terhubung melalui IBT 2×40 MVA GI Kuala Tanjung, yang beroperasi merealisasikan transfer export-import energi antara PLN-Inalum dengan skema net-zero balance (energy-swap).

3.2 Prosedur dan Cara Menggunakan PSSE

(40)

Tentukan Rel Berayun

Selesai Ya

Tidak Mulai

Buat Diagram Satu Garis

Ya Masukan Data : Rel, Pembangkit,

Transmisi, Transformator

Run Program :

Load flow solutions,solution method,solution options,

VAR limits, solve

Output Load Flow

Pemasangan Kapasitor

Tidak

Gambar 3.1. Diagram alir studi aliran daya menggunakan PSSE Proses metode aliran daya adalah sebagai berikut :

1. Membuat diagram satu garis sistem Sumatera Utara-Nangroe Aceh Darussalam. 2. Memasukkan data-data yang diperlukan : generator, transformator, transmisi,

dan rel daya Sistem Sumatera Bagian Utara-Nangroe Aceh Darussalam. 3. Menentukan swing generator.

4. Menjalankan program PSS/E dengan memilih icon Power Flow-Solutions-Solve

pada toolbar.

5. Keluaran hasil studi aliran daya dapat diketahui setelah program dapat dijalankan. Untuk melihat hasil keluaran aliran daya dengan memilih icon Power Flow-Reports yang terdapat pada toolbar.

6. Setelah didapat hasil studi aliran daya, dapat dilihat tegangan rendah pada tiap gardu induk, yang selanjutnya dilakukan pemasangan kapasitor.

(41)

3.3 Menjalankan program PSSE

Program PSSE dapat dijalankan setelah diinstall kedalam komputer. Untuk dapat menjalankan program perangkat lunak PSS/E pada PC diperlukan program dan

dongle emulator yang sudah diinstal. Setelah program dan dongle emulator di install

maka akan tampak tampilan seperti Gambar 3.2. yang merupakan tampilan pertama PSSE

Gambar 3.2 : Membuka PSS/E dengan Menu Start-Program 3.3.1. Membuat kasus baru

Untuk membuat studi kasus baru dapat dilakukankan dengan menggunakan menu File-New dan terdapat pilihan untuk membuat network case, diagram atau kedua nya seperti Gambar 3.3. Di dalam PSSE terdapat 2 (dua) buah side yaitu network case untuk input data dan digram untuk diagram satu garis sistem. Dengan mengklik icon berupa gambar kertas putih seperti Gambar 3.4. Kemudian klik Ok, yang selanjutnya menanyakan MVA base yang dipakai dalam perhitungan (default=100 MW).

(42)

Gambar 3.3 : Membuat file kasus baru

Gambar 3.4 : Worksheet kosong untuk kasus baru 3.3.2 Membuat Diagram Satu Garis

Pada Gambar 3.4 terdapat ruang untuk menggambar diagram satu garis dengan menggunakan template yang terdapat pada toolbarmenu. Diagram satu garis yang telah dibuat seperti pada Gambar 3.5 dibawah ini.

(43)

Gambar 3.5 Diagram satu garis dalam PSSE

Diagram satu garis sistem pembangkitan Sumatera Bagian Utara-Nangroe Aceh Darussalam yang lengkap dapat dilihat pada Lampiran 1.

3.4 Data Aliran Daya

Data diambil di PT. PLN (Persero) Pembangkit Sumatera Utara dan PT. PLN (Persero) P3B Sumatera Unit Pengaturan Beban Sumbagut. Data dimasukan setelah diagram satu garis sistem Sumatera Bagian Utara direpresentasikan ke dalam program PSSE. Data yang dibutuhkan adalah data untuk generator, rel daya, penghantar, transformator dan beban sistem Sumbagut.

3.4.1 Pembangkit

Data yang dibutuhkan adalah Nomor Gardu Induk , Nama Gardu Induk, Nomor Unit Pembangkit, Daya Maximum-Pmax (MW), Daya Minimum-Pmin (MW), Daya Reaktif Maximum-Qmax (MVAr), Daya Reaktif Minimum-Qmin (MVAr), MVA pembangkit dan impedansi generator dalam base MVA pembangkit.

Untuk data pembangkit Sistem Sumatera Utara-Nangroe Aceh Darussalam dapat dilihat pada Tabel 3.1 dibawah ini :

(44)

Tabel 3.1. Data Pembangkit Sistem Sumatera Utara-Nangroe Aceh Darussalam

NO. PEMBANGKIT UNIT Tahun Operasi Daya Terpasang Mbase

(MW) (MVA)

I Sektor Pembangkitan Belawan

1 PLTU BELAWAN U.1 1984 65 81

U.2 1984 65 81

U.3 1989 65 81

U.4 1989 65 81

2 PLTGU BELAWAN GT11 1993 117.5 150

GT12 1988 128.8 163

ST10 1995 149 186

GT21 1995 130 186

GT22 1994 130 186

ST20 1994 162.5 203

PLTG Lot 3 TTF 2010 105 140

3 PLTD SEWA AKE BL 1 2008 40 120.0

BL 2 2008 40 120.0

II Sektor Pembangkitan Medan

4 PLTG PAYA PASIR 1 1976 14.5 18

2 1976 14.5 18

3 1978 20.1 18

4 1978 20.1 50

5 1983 21.4 27

6/TM 2500 2008 24.6 25

7/TM 2500 2008 34 50

5 PLTD SEWA ARTI DUTA 1 2008 18 37

6 PLTG GLUGUR 1 1975 19.9 16

2 1967 12.9 16

TM 2.1 2008 18.1 25

7 PLTD TITI KUNING 1 1976 4.1 5

2 1976 4.1 5

3 1976 4.1 5

4 1976 4.1 5

5 1976 4.1 5

6 1976 4.1 5

III Sektor Pembangkitan Pandan

8 PLTMH Batang Gadis 1 5

-9 PLTA SIPAN 1 2004 33 20

2 2003 17 39.0

10 PLTA RENUN 1 2006 41 48

2 2005 41 48

IV Sektor Pembangkitan Labuhan Angin

11 PLTU LABUHAN ANGIN 1 2009 115 186.3

2 2009 115 186.3

V Sektor Pembangkitan Lueng Bata

12 PLTD COT TRUENG 1 1978 4.7 6

2 1978 4.7 6

13 PLTD PULO PISANG 1987 5 10

14 PLTD SEWA LEUNG BATA 2002 23.5 15

PLTD LEUNG BATA 1977 60.7 17

VI IPP

15 PLTP SIBAYAK P1 2008 5.6 8

P2 2008 5.6 8

Data pembangkit existing di Sistem Sumatera Bagian Utara-Nangroe Aceh Darussalam secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 2. Secara lengkap untuk pengisian generator menggunakan PSSE adalah :

I Bus Number N

ID Machine Number 1

PG MW Output 0

QG MVAR Output 0

QT Upper MVAR Reactive Limit 9999

QB Lower MVAR Reactive Limit -9999

VS Scheduled Voltage (pu) 1

IREG Regulated Bus 0

MBASE Machine MVA base SBASE

ZR,ZX Machine Impedance (p.u. on MBASE) 0,1

RT,XT Transformer Impedance (p.u. on MBASE) 0,0

GTAP Transformer Tap Ratio (pu) 1

STAT Machine Status 1

(45)

PT Maximum MW 9999

PB Minimum MW -9999

Oi Owner Number O1=Machine Owner

O2, O3, O4 are zero

Fi Ownership Fraction 1

3.4.2 Rel Daya

Data rel daya merepresentasi data gardu induk (GI). Informasi yang dibutuhkan adalah Nomor Gardu Induk, Nama Gardu Induk, Tegangan nominal Gardu Induk, Kode Gardu Induk (1= GI beban, 2= GI Pembangkit, 3=GI Slack bus, 4=GI yang tidak operasi). Disamping data lainnya berupa area operasi, zone, kepemilikan dan lain-lain. Secara lengkap untuk pengisian rel daya menggunakan PSSE adalah :

I Bus Number 1

Name Bus Name ‘ ‘

BASKV Base kV 0

IDE Bus Type Code 1

Type 1 = PQ Bus (Load), Type 2 = PV Bus (Generator)

Type 3 = System Swing Bus, Type 4 = Isolated

GL Shunt MW 0

BL Shunt MVAR 0

Area Control Area Number 1

Zone Zone Number 1

VM Voltage Magnitude (pu) 1

VA Voltage Angle 0

OWNER Owner Number 1

Untuk data rel daya Sistem Sumatera Utara-Nangroe Aceh Darussalam dapat dilihat pada data dibawah ini:

1. Untuk Data Rel Gardu Induk (150 KV) :

GIS Listrik - GSLIK GI Kuala Tanjung - KTJNG GI Sipan - SPAN1 GI Belawan PLTGU - BLWCC GI P.Siantar - PSTAR GI Pangkalan Brandan - PBDAN GI Belawan PLTU - BLWTU GI Gunung Para - GPARA GI Langsa - LNGSA GI Paya Pasir - PPASR GI Berastagi - BTAGI GI Idie - GIDIE

GI Sei Rotan - SROTN GI Sidikalang - SDKLG GI Lhokseumawe - LSMWE GI KIM - GIKIM GI Renun - RENUN GI Tualang Cut - TLCUT GI Mabar - MABAR GI Tele - GTELE GI Bireun - BIRUN GI Paya Geli - PGELI GI Porsea - PORSA GI Tamora - TMORA

GI Binjai - BNJAI GI Tarutung - TRTUG GI Medan Denai - MDNAI GI Labuhan - LBHAN GI Kisaran - KSRAN GI Sigli - SIGLI GI Lamhotma - LHTMA GI Rantau Prapat - RTPAT GI Banda Aceh - BACEH GI Titi Kuning - TTKNG GI AekKanopan - AKNPN GI Kuala Tanjung A - KTJNG A GI Namorambe - NRMBE GI Padang Sidempuan - PSDEM GI Sibolga - SBOGA U GI Glugur - GLUGR GI Gunung Tua - GNTUA GI Kota Pinang - KTPNG GI Tebing Tinggi - TBING GI Sibolga - SBOGA

GI Perbaungan - PBUNG GI Sipan - SPAN2

(46)

2. Data Rel Pembangkit:

PLTU Belawan U.1 - U1 11.5 KV PLTA Sipansihaporas - SPANA1 11.5 KV

PLTU Belawan U.2 - U2 11.5 KV PLTA Lau Renun - RENUN1 11.5 KV

PLTU Belawan U.3 - U3 11.5 KV PLTA Lau Renun - RENUN2 11.5 KV

PLTU Belawan U.4 - U4 11.5 KV PLTU Labuhan Angin 1 - SBOGA U1 11 KV

PLTGU Belawan GT 1.1 - GT11 11.5 KV PLTU Labuhan Angin 2 - SBOGA U2 11 KV

PLTGU Belawan GT 1.2 - GT12 11.5 KV PLTMH Aek Raisan I - RAISN 0.4 KV

PLTGU Belawan ST 1.0 - ST10 11.5 KV PLTMH Batang Gadis - BTGDS 0.4 KV

PLTGU Belawan GT 2.1 - GT21 11.5 KV PLTMH Aek Sibundong - AEK SBDNG0.4 KV

PLTGU Belawan GT 2.2 - GT22 11.5 KV PLTMH Boho - BOHO 0.4 KV

PLTGU Belawan ST 2.0 - ST20 11.5 KV PLTMH Kombih - KOMBIH 0.4 KV

PLTD Ake Belawan - PLTGAKE 11.5 KV PLTD Sewa Leung Bata - SEWA LBAT6 KV

PLTG Glugur GGL.1 - AEG 11.5 KV PLTD Leung Bata - DLBATA 6 KV

PLTG Glugur GGL.2 - JBE 11.5 KV PLTD P.Pisang - PISANG 11 KV

PLTG Glugur GGL.3 - GGL3 11.5 KV PLTD Ctrueng - C.TROENG 11 KV

PLTG Paya Pasir GPP.1 - WCH1 11.5 KV PLTA Tangga A1 - TNGGA A1 11 KV

PLTG Paya Pasir GPP.2 - WCH2 11.5 KV PLTA Tangga A2 - TNGGA A2 11 KV

PLTG Paya Pasir GPP.3 - WCH3 11.5 KV PLTA Tangga A3 - TNGGA A3 11 KV

PLTG Paya Pasir GPP.4 - ALS4 11.5 KV PLTA Tangga A4 - TNGGA A4 11 KV

PLTG Paya Pasir GPP.5 - ALS5 11.5 KV PLTA Sigura-Gura A1 - SGURA A1 11 KV

PLTD Paya Pasir 6 - PPSR 6 11 KV PLTA Sigura-Gura A2 - SGURA A2 11 KV

PLTG Paya Pasir 7 - PPSR 7 11 KV PLTA Sigura-Gura A3 - SGURA A3 11 KV

PLTD Titi Kuning - TTKNG 20 11.5 KV PLTA Sigura-Gura A4 - SGURA A4 11 KV

PLTA Sipansihaporas - SPANA2 11.5 KV PLTG TTF - TTF 11.5 KV

NAMA REL PEMBANGKIT NAMA REL PEMBANGKIT

Data rel di Sistem Sumatera Bagian Utara-Nangroe Aceh Darussalam secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 3.

3.4.3 Transmisi

Data yang dibutuhkan adalah impedansi transmisi (R,X,Y) baik dalam per unit (pu) maupun dalam besaran phisik (Ohm), nomor sirkit penghantar, batas kemampuan pembebanan saluran (MVA), panjang dan kepemilikan transmisi. Secara lengkap untuk pengisian transmisi menggunakan PSSE adalah :

I ”From” Bus Number N

J ”To” Bus Number N

CKT Circuit ID 1

R Resistance (pu) 0

X Reactance (pu) 0

B Charging (pu) 0

RATEA Ratings (MVA) 0

RATEB Ratings (MVA) 0

RATEC Ratings (MVA) 0

GI,BI Line Shunt Admittance at Bus I (pu) 0

GJ,BJ Line Shunt Admittance at Bus J (pu) 0

ST Status 1

LEN Line Length 0

Oi Owner Number O1=Branch Owner

O2, O3,O4 are Zero

(47)

Data transmisi di Sistem Sumatera Bagian Utara-Nangroe Aceh Darussalam secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 4.

3.4.4 Transformator

Pada program PSS/E (Power System Simulation Engiineering) terdapat 2 jenis data transformator yang dapat disimulasikan pada PSS/E yaitu transformator 2 belitan dan transformator 3 belitan. Data yang dibutuhkan antara lain Nomor Gardu Induk yang diatur, metode pengaturan (tegangan, daya aktif atau daya reaktif), jumlah tap, Kode I/O belitan (rasio belitan pu atau tegangan belitan kV), Kode Impedans I/O ( Zpu dalam base sistem, Zpu dalam base belitan atau dalam rugi-rugi (watt) dan Z; biasanya input berupa Zpu dalam base sistem atau base belitan), Kode I/O Admitans (Ypu base sistem atau Rugi-rugi tanpa beban (Watt) dan arus medan dalam pu), Kapasitas trafo (MVA), dan kode hubungan belitan (1 = Ytanah-Ytanah, 2 = Ytanah-delta, 3=delta-Ytanah, 4= Y-delta atau delta-Y, 5 = Ytanah-delta dan 6 = delta-Ytanah). Untuk kode hubungan belitan dalam transformator ini penting saat menghitung arus hubung singkat tidak seimbang).

Secara lengkap untuk pengisian transformator menggunakan PSSE adalah :

I ”From” Bus Name N

J ”To” Bus Number N

K ”To” Bus Name N

CKT Circuit ID 1

CW Winding Data I/O 1

CZ Winding Impedance 1

CM Magnetizing Admittance 1

MAG1,MAG2 Magnetizing Conductance and Susceptance 1

NMETR Code 0

NAME Transformator Name ” ”

STAT Transformator Status 1

Oi Owner Number O1=Transformator Owner

O2, O3,O4 are Zero

Fi Ownership Fraction 1

Data impedansi transformator pembangkit di Sistem Sumatera Bagian Utara-Nangroe Aceh Darussalam secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 5.

(48)

3.4.5 Beban

Data yang dibutuhkan adalah Nomor Gardu Induk, beban Daya Aktif-P (MW), beban Daya Reaktif-Q (MVAR). Secara lengkap untuk pengisian beban menggunakan PSSE adalah :

I Bus Number N

ID Load ID ‘1 ‘

Status Load Status 1

Area Area Number Bus Area

Zone Zone Number Bus Zone

PL Constant MVA Load (MW) 0

QL Constant MVA Load (MVAR) 0

IP Constant I Load (MW) 0

IQ Constant I Load (MVAR) 0

YP Constant Y Load (MW) 0

YQ Constant Y Load (MVAR) 0

OWNER Owner Number Load Owner

Data beban di Sistem Sumatera Bagian Utara-Nangroe Aceh Darussalam secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 6.

3.3.6 Peralatan Kompensasi

Untuk menjaga tegangan GI pada batas operasi, digunakan peralatan kompensasi berupa kapasitor shunt. Untuk memasukkan data kapasitor besaran dalam MVAr dimasukkan dengan tanda + atau tanpa tanda.

(1)

Lampiran 6

GARDU

INDUK I Nominal Panjang Line R Line X Y

(A) (Km) (pu) (pu) (pu)

1 BLWCC SROTN 1 3000 26.4 Zebra 4x429 0.0028618 0.0233874 0.0025205

2 3000 26.4 Zebra 4x429 0.0028618 0.0233874 0.0025205

BNJAI 1 1800 35.0 Zebra 2x429 0.0065644 0.0465733 0.0019898

2 1800 35.0 Zebra 2x429 0.0065644 0.0465733 0.0019898

BLWTU PPASR 1 800 6.2 Drake 2x400 0.001229 0.0080958 0.0003764

2 800 6.2 Drake 2x400 0.001229 0.0080958 0.0003764

LBHAN 1 645 3.2 Hawk 1x240 0.002102 0.0060416 0.0001388

2 LBHAN BLWTU 1 645 3.2 Hawk 1x240 0.002102 0.0060416 0.0001388

LHTMA 1 500 3.2 Hawk 1x240 0.002102 0.0060416 0.0001388

3 LHTMA LBHAN 1 645 3.2 Hawk 1x240 0.002102 0.0060416 0.0001388

4 PPASR BLWTU 1 1000 6.2 Drake 2x402 0.001229 0.0080958 0.0003764

2 1000 6.2 Drake 2x402 0.001229 0.0080958 0.0003764

SROTN 1 500 23.7 Duck 1x300 0.010869 0.0420635 0.0009679

2 500 23.7 Duck 1x300 0.010869 0.0420635 0.0009679

MABAR 1 500 5.9 Duck 1x300 0.0027173 0.0105159 0.000242

2 500 5.9 Duck 1x300 0.0027173 0.0105159 0.000242

PGELI 1 500 21.3 Duck 1x300 0.0097464 0.0377188 0.000868

2 500 21.3 Duck 1x300 0.0097464 0.0377188 0.000868

5 MABAR PPASR 1 500 5.9 Duck 1x300 0.0027173 0.0105159 0.000242

2 500 5.9 Duck 1x300 0.0027173 0.0105159 0.000242

6 PGELI PPASR 1 720 21.3 Duck 1x300 0.0097464 0.0377188 0.000868

2 720 21.3 Duck 1x300 0.0097464 0.0377188 0.000868

GLUGR 1 625 11.9 Duck 1x300 0.005462 0.0211381 0.0004864

2 625 11.9 Duck 1x300 0.005462 0.0211381 0.0004864

TTKNG 1 500 30.4 Duck 1x300 0.0139437 0.0539625 0.0012418

NRMBE 1 625 18.5 Duck 1x300 0.0084707 0.0327818 0.0007544

BNJAI 1 1200 13.9 Hawk 2x240 0.0045703 0.0174958 0.0008449

2 1200 13.9 Hawk 2x240 0.0045703 0.0174958 0.0008449

7 GLUGR PGELI 1 500 11.9 Duck 1x300 0.005462 0.0211381 0.0004864

2 500 11.9 Duck 1x300 0.005462 0.0211381 0.0004864

8 BNJAI PGELI 1 1200 13.9 Hawk 2x240 0.0045703 0.0174958 0.0008449

2 1200 13.9 Hawk 2x240 0.0045703 0.0174958 0.0008449

PBDAN 1 500 50.8 Hawk 1x240 0.0333785 0.0959349 0.0022037

2 500 50.8 Hawk 1x240 0.0333785 0.0959349 0.0022037

BLWCC 1 1800 35.0 Zebra 2x429 0.0065644 0.0465733 0.0019898

2 1800 35.0 Zebra 2x429 0.0065644 0.0465733 0.0019898

9 PBDAN BNJAI 1 500 50.8 Hawk 1x240 0.0333785 0.0959349 0.0022037

2 500 50.8 Hawk 1x240 0.0333785 0.0959349 0.0022037

LNGSA 1 500 78.3 Hawk 1x240 0.0514147 0.1477738 0.0033945

2 500 78.3 Hawk 1x240 0.0514147 0.1477738 0.0033945

Data Penghantar Sistem Sumbagut –NAD

NO.

PENGHANTAR

150 KV

NGHANTAR 150 KV SISTEM SUMATERA UTARA-NANGROE ACEH DAR Conductor

(2)

10 TTKNG SROTN 1 500 17.2 Duck 1x300 0.0078814 0.0305013 0.0007019

2 500 17.2 Duck 1x300 0.0078814 0.0305013 0.0007019

PGELI 1 500 30.4 Duck 1x300 0.0139437 0.0539625 0.0012418

NRMBE 1 500 12.4 Duck 1x300 0.0056985 0.0220532 0.0005075

BTAGI 1 500 52.3 Hawk 1x240 0.0343711 0.0987877 0.0022692

2 500 52.3 Hawk 1x240 0.0343711 0.0987877 0.0022692

GISLS 1 500 7.9 XLPE 1x240 0.0052197 0.0155745 0.0003242

2 500 7.9 XLPE 1x240 0.0052197 0.0155745 0.0003242

11 GISLS TTKNG 1 500 7.9 XLPE 1x240 0.0052197 0.0155745 0.0003242

2 500 7.9 XLPE 1x240 0.0052197 0.0155745 0.0003242

12 PBUNG SROTN 1 645 36.5 Hawk 1x240 0.0239837 0.0689328 0.0015834

TBTGI 1 645 53.5 Hawk 1x240 0.0351304 0.1009702 0.0023194

13 NRMBE TTKNG 1 500 12.4 Duck 1x300 0.0056985 0.0220532 0.0005075

PGELI 1 500 30.4 Duck 1x300 0.0139437 0.0539625 0.0012418

14 TMORA SROTN 1 1200 7.8 Hawk 2x240 0.0025487 0.0097569 0.0004712

MDNAI 1 800 11.4 Hawk 1x240 0.0075168 0.0216044 0.0004963

15 GIKIM SROTN 1 1200 20.7 Hawk 2x240 0.0068119 0.0260771 0.0012593

2 1200 20.7 Hawk 2x240 0.0068119 0.0260771 0.0012593

16 MDNAI SROTN 1 1200 7.8 Hawk 2x240 0.0025487 0.0097569 0.0004712

TMORA 1 800 11.4 Hawk 1x240 0.0075168 0.0216044 0.0004963

17 SROTN BLWCC 1 3000 26.4 Zebra 4x429 0.0028618 0.0233874 0.0025205

2 3000 26.4 Zebra 4x429 0.0028618 0.0233874 0.0025205

PPASR 1 740 23.7 Duck 1x300 0.010869 0.0420635 0.0009679

2 740 23.7 Duck 1x300 0.010869 0.0420635 0.0009679

TTKNG 1 500 17.2 Duck 1x300 0.0078814 0.0305013 0.0007019

2 500 17.2 Duck 1x300 0.0078814 0.0305013 0.0007019

TBTGI 1 645 53.5 Hawk 1x240 0.0351304 0.1009702 0.0023194

PBUNG 2 645 36.5 Hawk 1x240 0.0239837 0.0689328 0.0015834

GIKIM 1 450 20.7 Hawk 2x240 0.0068119 0.0260771 0.0012593

2 450 20.7 Hawk 2x240 0.0068119 0.0260771 0.0012593

TMORA 1 1200 7.8 Hawk 2x240 0.0025487 0.0097569 0.0004712

MDNAI 1 1200 11.4 Hawk 1x240 0.0075168 0.0216044 0.0004963

18 TBTGI SROTN 1 645 53.5 Hawk 1x240 0.0351304 0.1009702 0.0023194

PBUNG 2 645 36.5 Hawk 1x240 0.0239837 0.0689328 0.0015834

KTJUG 1 400 35.7 Hawk 1x240 0.0234706 0.0674582 0.0015496

2 500 35.7 Hawk 1x240 0.0234706 0.0674582 0.0015496

PSTAR 1 400 49.4 Hawk 1x240 0.032451 0.0932691 0.0021425

2 400 49.4 Hawk 1x240 0.032451 0.0932691 0.0021425

19 PSTAR TBTGI 1 400 49.4 Hawk 1x240 0.032451 0.0932691 0.0021425

2 500 49.4 Hawk 1x240 0.032451 0.0932691 0.0021425

PORSA 1 200 72.5 Hawk 1x240 0.0476113 0.1368422 0.0031434

2 200 72.5 Hawk 1x240 0.0476113 0.1368422 0.0031434

20 PORSA PSTAR 1 400 72.5 Hawk 1x240 0.0476113 0.1368422 0.0031434

2 400 72.5 Hawk 1x240 0.0476113 0.1368422 0.0031434

TRTUG 1 500 61.7 Hawk 1x240 0.0405215 0.1164651 0.0026753

(3)

21 TRTUG PORSA 1 500 61.7 Hawk 1x240 0.0405215 0.1164651 0.0026753

2 500 61.7 Hawk 1x240 0.0405215 0.1164651 0.0026753

SBLGA 1 500 49.5 Hawk 1x240 0.0325272 0.0934881 0.0021475

2 500 49.5 Hawk 1x240 0.0325272 0.0934881 0.0021475

GTELE 1 800 81.5 Hawk 1x240 0.0535364 0.153872 0.0035346

SDKAL 1 500 121.9 Acsr 1x240 0.0802307 0.239392 0.0049826

22 SBLGA TRTUG 1 500 49.5 Hawk 1x240 0.0325272 0.0934881 0.0021475

2 500 49.5 Hawk 1x240 0.0325272 0.0934881 0.0021475

PSDEM 1 500 70.8 Hawk 1x240 0.046492 0.1336251 0.0030695

2 500 70.8 Hawk 1x240 0.046492 0.1336251 0.0030695

SIPAN 1 500 4.1 Acsr 1x240 0.002725 0.008131 0.0001692

2 500 4.1 Acsr 1x240 0.002725 0.008131 0.0001692

23 PSDEM SBLGA 1 500 70.8 Hawk 1x240 0.046492 0.1336251 0.0030695

2 500 70.8 Hawk 1x240 0.046492 0.1336251 0.0030695

RTPAT 1 500 124.0 Hawk 1x240 0.0814542 0.234112 0.0053777

2 500 124.0 Hawk 1x240 0.0814542 0.234112 0.0053777

24 SIPAN SBLGA 1 500 4.1 Acsr 1x240 0.002725 0.008131 0.0001692

SBLGA 2 500 4.1 Acsr 1x240 0.002725 0.008131 0.0001692

25 KTJUG TBTGI 1 400 35.7 Acsr 1x240 0.0235183 0.0701737 0.0014606

2 500 35.7 Acsr 1x240 0.0235183 0.0701737 0.0014606

KSRAN 1 500 57.0 Hawk 1x240 0.0374492 0.1076349 0.0024725

2 500 57.0 Hawk 1x240 0.0374492 0.1076349 0.0024725

26 KSRAN KTJUG 1 500 57.0 Hawk 1x240 0.0374492 0.1076349 0.0024725

2 500 57.0 Hawk 1x240 0.0374492 0.1076349 0.0024725

RTPAT 1 500 101.0 Acsr 1x240 0.0665068 0.1984426 0.0041303

2 500 101.0 Acsr 1x240 0.0665068 0.1984426 0.0041303

27 RTPAT KSRAN 1 500 101.0 Acsr 1x240 0.0665068 0.1984426 0.0041303

2 500 101.0 Acsr 1x240 0.0665068 0.1984426 0.0041303

PSDEM 1 500 124.0 Hawk 1x240 0.0814542 0.234112 0.0053777

2 500 124.0 Hawk 1x240 0.0814542 0.234112 0.0053777

KTPNG 1 600 116.9 Hawk 1x240 0.076764 0.2206317 0.0050681

2 600 116.9 Hawk 1x240 0.076764 0.2206317 0.0050681

38 KTPNG RTPAT 1 600 116.9 Hawk 1x240 0.076764 0.2206317 0.0050681

2 600 116.9 Hawk 1x240 0.076764 0.2206317 0.0050681

B.BATU 1 600 90.0 Hawk 1x240 0.05912 0.16992 0.0039032

2 600 90.0 Hawk 1x240 0.05912 0.16992 0.0039032

28 BTAGI TTKNG 1 500 52.3 Hawk 1x240 0.0343711 0.0987877 0.0022692

2 500 52.3 Hawk 1x240 0.0343711 0.0987877 0.0022692

SDKAL 1 500 64.0 Hawk 1x240 0.0420264 0.1207905 0.0027746

RENUN 1 500 50.2 Hawk 1x240 0.0329673 0.0947531 0.0021765

29 RENUN BTAGI 1 500 50.2 Hawk 1x240 0.0329673 0.0947531 0.0021765

SDKAL 1 500 24.9 Hawk 1x240 0.0163519 0.046998 0.0010796

30 SDKAL BTAGI 1 500 64.0 Hawk 1x240 0.0420264 0.1207905 0.0027746

GTELE 1 800 40.4 Hawk 1x240 0.0265055 0.0761808 0.0017499

RENUN 1 500 24.9 Hawk 1x240 0.0163519 0.046998 0.0010796

(4)

31 GTELE SDKAL 1 400 40.4 Hawk 1x240 0.0265055 0.0761808 0.0017499

TRTUG 1 800 81.5 Hawk 1x240 0.0535364 0.153872 0.0035346

32 LNGSA PBDAN 1 500 78.3 Hawk 1x240 0.0514147 0.1477738 0.0033945

2 500 78.3 Hawk 1x240 0.0514147 0.1477738 0.0033945

TLCUT 1 400 24.1 Hawk 1x240 0.0158442 0.0455386 0.0010461

GIDIE 1 500 46.3 Hawk 1x240 0.030414 0.0874144 0.002008

LSMWE 1 500 186.0 Hawk 1x240 0.1221813 0.351168 0.0080666

33 TLCUT LNGSA 1 400 24.1 Hawk 1x240 0.0158442 0.0455386 0.0010461

34 GIDIE LNGSA 1 500 46.3 Hawk 1x240 0.030414 0.0874144 0.002008

LSMWE 1 500 140.0 Hawk 1x240 0.0919644 0.26432 0.0060716

35 LSMWE GIDIE 1 500 140.0 Hawk 1x240 0.0919644 0.26432 0.0060716

LNGSA 1 500 186.0 Hawk 1x240 0.1221813 0.351168 0.0080666

BIRUN 1 500 61.4 Acsr 1x240 0.0403951 0.1205307 0.0025087

2 500 61.4 Acsr 1x240 0.0403951 0.1205307 0.0025087

36 BIRUN LSMWE 1 500 61.4 Acsr 1x240 0.0403951 0.1205307 0.0025087

2 500 61.4 Acsr 1x240 0.0403951 0.1205307 0.0025087

SIGLI 1 500 99.2 Acsr 1x240 0.0652693 0.1947502 0.0040534

2 500 99.2 Acsr 1x240 0.0652693 0.1947502 0.0040534

37 SIGLI BIRUN 1 500 99.2 Acsr 1x240 0.0652693 0.1947502 0.0040534

2 500 99.2 Acsr 1x240 0.0652693 0.1947502 0.0040534

B.ACEH 1 500 90.3 Acsr 1x240 0.0594375 0.1773492 0.0036912

2 500 90.3 Acsr 1x240 0.0594375 0.1773492 0.0036912

38 B. ACEH SIGLI 1 500 90.3 Acsr 1x240 0.0594375 0.1773492 0.0036912

(5)

Lampiran 7

Kapasitas

Impedansi

Imp

_dasar

Impedansi

MVA

(%)

(Ohm)

(pu)

1 PLTU Belawan U.1

ABB

81.5 YNd1

11.00 % 150.0 / 11.5

30.37

225.00 0.13497

2 PLTU Belawan U.2

ABB

81.5 YNd1

11.00 % 150.0 / 11.5

30.37

225.00 0.13497

3 PLTU Belawan U.3

ABB

81.5 YNd1

11.00 % 150.0 / 11.5

30.37

225.00 0.13497

4 PLTU Belawan U.4

ABB

81.5 YNd1

11.00 % 150.0 / 11.5

30.37

225.00 0.13497

5 PLTGU Belawan GT 1.1

Siemens

146.9 YNd11

13.00 % 150.0 / 11.5

19.91

225.00 0.08850

6 PLTGU Belawan GT 1.2

Siemens

161 Ynd5

13.00 % 150.0 / 11.5

18.17

225.00 0.08075

7 PLTGU Belawan ST 1.0

Siemens

186.3 Ynd5

13.00 % 150.0 / 11.5

15.70

225.00 0.06978

8 PLTGU Belawan GT 2.1

Siemens

162.5 Yd5

13.00 % 150.0 / 11.5

18.00

225.00 0.08000

9 PLTGU Belawan GT 2.2

Siemens

162.5 YNd1

13.00 % 150.0 / 11.5

18.00

225.00 0.08000

10 PLTGU Belawan ST 2.0

Siemens

203.2 YNd1

13.00 % 150.0 / 11.5

14.39

225.00 0.06398

11 PLTD Ake Belawan Blok 1

Asta Keramasan

120 YNd1

11.97 % 150.0 / 11.5

22.44

225.00 0.09975

12 PLTD Ake Belawan Blok 2

Asta Keramasan

120 YNd1

11.97 % 150.0 / 11.5

22.44

225.00 0.09975

13 PLTG Glugur GGL.1

JBE

25.1 YNd11

7.00 %

150.0 / 11.5

62.75

225.00 0.27888

14 PLTG Glugur GGL.2

AEG

25.1 YNd11

7.00 %

150.0 / 11.5

62.75

225.00 0.27888

15 PLTG Glugur GGL.3 - TTF

TurboMach

25.1 YNd1

7.00 %

150.0

11.5

62.75

225.00 0.27888

16 PLTG Paya Pasir GPP.1

Wescan

18.1 YNd1

6.96 %

150.0 / 11.5

86.52

225.00 0.38453

17 PLTG Paya Pasir GPP.2

Wescan

18.1 YNd1

6.96 %

150.0 / 11.5

86.52

225.00 0.38453

18 PLTG Paya Pasir GPP.3

Alsthom

18.1 YNd1

6.96 %

150.0 / 11.5

86.52

225.00 0.38453

19 PLTG Paya Pasir GPP.4

Alsthom

50 YNd1

6.96 %

150.0 / 11.5

31.32

225.00 0.13920

20 PLTG Paya Pasir GPP.5

Alsthom

26.7 Ynd1

6.96 %

150.0 / 11.0

58.65

225.00 0.26067

21 PLTD Paya Pasir (beli energi) TurboMach

25 Ynd5

7.00 %

150.0 / 20.0

63.00

225.00 0.28000

22 PLTG Paya Pasir GPP.6 - TTF TurboMach

50 YNd5

7.00 %

150.0 / 20.0

31.50

225.00 0.14000

23 PLTD Titi Kuning DTK.1

Enterprice

5.2 YNd5

2.50 %

150.0 / 11.5

108.17

225.00 0.48077

24 PLTD Titi Kuning DTK.2

Enterprice

5.2 YNd5

2.50 %

150.0 / 11.5

108.17

225.00 0.48077

25 PLTD Titi Kuning DTK.3

Enterprice

5.2 YNd5

2.50 %

150.0 / 11.5

108.17

225.00 0.48077

26 PLTD Titi Kuning DTK.4

Enterprice

5.2 YNd5

2.50 %

150.0 / 11.5

108.17

225.00 0.48077

Impedansi Transformator Pembangkit Sistem Sumbagut –NAD untuk Studi Aliran Daya Menggunakan

PSSE Versi 31.0.0.

Tegangan

kV

(6)

27 PLTD Titi Kuning DTK.5 Enterprice 5.2 YNd5 2.50 % 150.0 / 11.5 108.17 225.00 0.48077

28 PLTD Titi Kuning DTK.6 Enterprice 5.2 Ynd5 2.50 % 150.0 / 11.5 108.17 225.00 0.48077

29 PLTA Sipansihaporas Toshiba 20 YNd1 7.50 % 150.0 / 11.5 84.38 225.00 0.37500

30 PLTA Sipansihaporas Toshiba 39 YNd1 7.50 % 150.0 / 11.5 43.27 225.00 0.19231

31 PLTA Lau Renun Kvaenar 48 YNd1 8.20 % 150.0 / 11.5 38.44 225.00 0.17083

32 PLTA Lau Renun Kvaenar 48 YNd1 8.20 % 150.0 / 11.5 38.44 225.00 0.17083

33 PLTU Labuhan Angin 1 CEMC 186.3 Ynd5 11.70 % 150.0 / 11.0 14.13 225.00 0.06280

34 PLTU Labuhan Angin 2 CEMC 186.3 YNd5 11.70 % 150.0 / 11.0 14.13 225.00 0.06280

35 PLTMH Batang Gadis I Chong Qing 5 YNd1 5.90 % 20.0 / 0.4 4.72 225.00 0.02098

36 PLTMH Batang Gadis II Chong Qing 5 YNd1 5.90 % 20.0 / 0.4 4.72 225.00 0.02098

37 PLTMH Tonduhan I W. Kraft Volk 5 YNd1 5.90 % 20.0 / 0.4 4.72 225.00 0.02098

38 PLTMH Tonduhan II W. Kraft Volk 5 YNd1 5.90 % 20.0 / 0.4 4.72 225.00 0.02098

39 PLTMH Kombih I AS - Vadum 5 YNd1 5.90 % 20.0 / 0.4 4.72 225.00 0.02098

40 PLTMH Kombih II AS - Vadum 5 YNd1 5.90 % 20.0 / 0.4 4.72 225.00 0.02098

41 PLTMH Boho W. Kraft Volk 5 YNd1 5.90 % 20.0 / 0.4 4.72 225.00 0.02098

42 PLTMH Aek Raisan I AS - Vadum 5 YNd1 5.90 % 20.0 / 0.4 4.72 225.00 0.02098

43 PLTMH Aek Raisan II AS - Vadum 5 YNd1 5.90 % 20.0 / 0.4 4.72 225.00 0.02098

44 PLTMH Aek Silang AS - Vadum 5 YNd1 5.90 % 20.0 / 0.4 4.72 225.00 0.02098

45 PLTMH Aek Sibundong AS - Vadum 5 YNd1 5.90 % 20.0 / 0.4 4.72 225.00 0.02098

46 PLTD Sewa Leung Bata Sulzer 15 YNd1 9.00 % 20.0 / 6.3 2.40 225.00 0.01067

47 PLTD Leung Bata Sulzer 17 YNd1 9.00 % 20.0 / 6.0 2.12 225.00 0.00941

48 PLTD P.Pisang Sulzer 10 YNd5 8.00 % 20.0 / 11.0 3.20 225.00 0.01422

49 PLTD Ctrueng 1 Sulzer 6 YNd5 8.60 % 20.0 / 11.0 5.73 225.00 0.02548