SIMULASI DAN ANALISA PENGGUNAAN SVC SEBAGAI PENYEIMBANG ARUS SERTA PERBAIKAN FAKTOR DAYA PADA SIMULASI SISTEM TIGA FASA TAK SEIMBANG

ABSTRAK

SIMULASI DAN ANALISA PENGGUNAAN STATIC VAR
COMPANSATOR (SVC) SEBAGAI PENYEIMBANG ARUS DAN
PERBAIKAN FAKTOR DAYA PADA SIMULASI SISTEM TIGA FASA
TAK SEIMBANG

Oleh
JOELISCA SAPUTRA

Sekarang ini kebutuhan listrik adalah kebutuhan utama bagi semua lapisan
masyarakat seperti publik, bisnis, industri maupun sosial. Agar kebutuhan listrik
disemua sektor ini dapat dipenuhi maka diperlukan suatu sistem tenaga listrik
yang handal agar pasokan listrik dapat terjaga dan merata. Jaringan distribusi ini
terdapat 2 macam yaitu jaringan distribusi primer dan jaringan distribusi
sekunder. Masalah yang sering terjadi pada sistem distribusi ini adalah pembagian
beban yang tak seimbang pada setiap fasanya. Termasuk beban beban yang
terdapat pada pabrik industri. Pembebanan pada industri selalu berubah-ubah, hal
ini mengakibatkan ketidakseimbangan pada sistem distribusi. Oleh karena itu
diperlukan usaha untuk menyeimbangkan sistem tersebut. Salah satu peralatan
kompensator yang bisa digunakan untuk mengatasi permasalahan diatas adalah

SVC type Thyristor Control Reactor Fix Capacitor (TCR-FC). Metode SVC yang
digunakan yaitu menggunakan metode analisis daya, sehingga perhitungan yang
dilakukan lebih sederhana. Hasil simulasi yang dibuat pada program Matlab
Simulink r2009a sebelum menggunakan SVC diketahui sebesar 12.36 % dan
setelah pemasangan SVC persen ketidak seimbangan arusnya menjadi 4,4 %.
Tujuan lain dari pembuatan tugas akhir ini adalah memperbaiki faktor daya
sehingga faktor daya yang sebelum pemsangan SVC adalah sebesar 0,72 dan
sesudah pemasangan SVC menjadi 0.98.
Kata kunci : Sistem Tak Seimbang, TCR-FC, Power Factor

PERNYATAA}.I PENI.]LIS

Dengan

ini

saya menyatalcan batrwa dalam skripsi

ini tidak terdapat karya yang

pernah dila-kukan oleh orang lain dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak
terdapat karyaatau pendapat yang ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali
secara tertulis diacu dalam naskah

ini sebagaiamana yang dsebutkan

didalam

penrstalaan. Selain itu saya menyatakan pula bahwa skripsi ini dibuat oleh saya
sendiri.

Apabila pemyataan saya tidak benar saya bersedia dikenai sangsi sesuai dengan
hukum yang berlaku.
Bandar Lampung 2 Desember 2015

1015031040

Segala Puji dan Syukur Aku Panjatkan atas Kehadirat Allah SWT
Dengan Rahmat dan Karunia-Nya
Dengan Rasa Hormat, Cinta, Kasih dan Sayangku

Aku Dedikasikan Sebuah Karya Kecilku untuk Papa dan Mama,
KARSIWAN DAN SRI APRI YANTI
Yang Selalu Mendoakanku, Membimbingku, dan Mengarahkanku
Yang Tidak Henti-hentinya Memberikan Kasih Sayangnya
Terimakasih atas Segala Yang Telah Engkau Berikan Kepadaku
Karya Sederhana ini Aku Persembahkan juga untuk
Adik-adikku Tercinta
ANGGUN LESTARI DAN AMANDA SEPTIANA
Karya Sederhana Ini Ku Persembahkan Untuk
Guru- Guru dan Dosen-dosenku
Dan
Almamater Tercinta

“Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib
suatu kaum kecuali kaum itu sendiri yang
mengubah apa apa yang ada pada diri mereka ” QS
13:11

Aku percaya bahwa apapun yang aku terima saat ini
adalah yang terbaik dari Tuhan dan aku percaya Dia

akan selalu memberikan yang terbaik untukku pada
waktu yang telah Ia tetapkan

Tidak ada masalah yang tidak bisa diselesaikan
selama ada komitmen bersama untuk
menyelesaikannya.

SANWACANA

Assalamulaikum Wr. Wb
Puji sykur penulis panjatkan kepada Allah SW yang telah memberikan rahmat
sertahidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan
judul “Simulasi dsn Analisa Penggunaan SVC sebagai Penyeimbang Arus
serta Perbaikan Faktor Daya pada Simulasi Sistem Tiga Fasa Tak
Seimbang” sebagai salah satu syarat untukmemperoleh gelar Sarjana Teknik di
Universitas Lampung.
Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak
sangatlah sulit bagi penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Melalui
kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya dan
penghargaan yang setinggi tingginya atas bimbingannya selama ini kepada:

1.

Bapak Dr. Eng.Yul Martin, S.T.,M.T. Selaku Pembimbing Utama,
terimakasih atas bimbingannya selama ini, nasihat-nasihat yang sangat
bermanfaat dan segala ilmu yang begitu banyak yang telah diberikan.

2.

Bapak Ir. Noer Soedjarwanto, M.T Selaku Pembimbing Pendamping,
terimakasih atas bimbingannya selama ini, nasihat-nasihat yang sangat
bermanfaat dan segala ilmu yang begitu banyak yang telah diberikan.

3.

Bapak Osea Zebua, S.T.,M.T.Selaku Penguji, yang telah banyak memberikan
ilmu, kritik dan saran dalam penyelesaian skripsi ini.

vii

Dalam kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:

4.

Papa dan Mama tercinta yang senantiasa memberikan doa, dukungan, cinta
dan kasih sayang yang tak terhingga. Terimakasih banyak Pa Ma.

5.

Adik Adikku, Anggun Lestari dan Amanda Septiana yang senantiasa
memberikan doa, dukungan, cinta dan kasih sayang.

6.

Devy Andini yang selalu memberikan dukungan, semangat dan segala
bantuannya pada penelitian ini.

7.

Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung

8.

Bapak Agus Trisanto, Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
Universitas Lampung sekaligus Dosen Pembimbing Akademik.

9.

Seluruh Dosen Teknik Elektro Universitas Lampung yang telah memberikan
motivasi dan ilmu-ilmunya

10. Seluruh staff administrasi Jurusan Teknik Elektro khususnya Mba Ning dan
staff administrasi Fakultas Teknik Universitas Lampung
11. Teman seperjuangan Nanang Hadi Sodikin dan Agung Wicaksono yang telah
membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
12. Teman seperjuangan Nuril Ilmi Tohir yang telah menemani penulis disaat
suka maupun duka.
13. Teman seperjuangan M. Reza Fauzan yang telah menemani penulis
melakukan Kerja Praktek di PT. INDONESIA POWER.
14. Terimakasih untuk sahabat-sahabat Himatro , sahabat-sahabat kepengurusan
Himatro 2011/2012 dan 2012/2013 atas pengalaman dan kebersamaanya.

viii

15. Terimakasih untuk kebersamaan selama ini, kekeluargaan yang tidak ada
putusnya, dan kekompakan yang tidak akan ada hentinya, teman – teman satu
kaderisasi Angkatan 2010 Teknik Elektro Universitas Lampung Ab, Anwar,
afrizal, aji, ayu, bagus, budi, derri, dian, fendi, jerry, jefry, kiki, lukman,
imam, maulana, melzi, novia, rahmad, seto, haki, dani, andri, viktor, rendi,
khoirul, ayu, muth, mahendra, yusuf, harry cuy, irvika, radi, dan yang tidak
tersebut , yang pasti akan sangat dirindukan kebersamaanya.
16. Seluruh teman-teman di Teknik Elektro yang belum tertulis dan telah
membantu hingga penulisan skripsi ini selesai.

Bandar Lampung, 2 Desember 2015

Joelisca Saputra

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ...................................................................................................... i
LEMBAR JUDUL ........................................................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iv
SANWACANA ............................................................................................. vi
DAFTAR ISI ................................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xii

BAB I
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
BAB II
2.1
2.2
2.3

2.4

2.5

PENDAHULUAN
Latar Belakang................................................................................. 1
Tujuan Penelitian ............................................................................. 2
Manfaat Penelitian ........................................................................... 3
Rumusan Masalah ............................................................................ 3
Batasan Masalah .............................................................................. 4
Hipotesis .......................................................................................... 4
Sistematika Penulisan ...................................................................... 4
TINJAUAN PUSTAKA
Pendahuluan .................................................................................... 6
Sistem Tiga Fasa Tak Seimbang ..................................................... 7
Daya ................................................................................................. 10
Karakteristik Beban ......................................................................... 14
2.4.1
Beban Resistif.................................................................... 15
2.4.2

Beban Induktif ................................................................... 16
2.4.3
Beban Kapasitif ................................................................. 18
Static Var Compensator type TCR-FC ............................................ 19

x

2.5.1
Fungsi Static Var Compensator type TCR-FC .................. 21
2.5.2
Area Kerja Static Var Compensator type TCR-FC ........... 23
2.6 Hubungan antara Daya Aktif dan Reaktif yang mengalir setiap
fasa ke sebuah Beban Tiga Fasa ...................................................... 24
2.7 Reaktansi Kompensasi ..................................................................... 26
2.8 Desain TCR ..................................................................................... 29
2.9 Desain TCR pada Simulasi .............................................................. 30
2.10 Perangkat Lunak Pendukung (Matlab) ............................................ 32

BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1
3.2
3.3

3.4
3.5

BAB IV
4.1.
4.2.

4.3

4.4
4.5

BAB V

5.1
5.2

Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................ 34
Alat dan Bahan ............................................................................... 34
Tahap Penelitian ............................................................................. 34
3.3.1 Studi Literatur.................................................................... 35
3.3.2 Studi Bimbingan ................................................................ 35
3.3.3 Metode Penyelesaian ......................................................... 35
Simulasi dan Pemodelan ................................................................ 37
Diagram Alir Penelitian ................................................................. 45

ANALISA HASIL DAN SIMULASI
Pendahuluan ................................................................................... 46
Simulasi Beban Tak Seimbang Tiga Fasa ...................................... 46
4.2.1 Perhitungan Persentasi Ketidakseimbangan Arus ............. 52
4.2.2 Perhitungan Mencari Faktor Daya Antar Fasa ................ 54
Menentukan Parameter SVC untuk Simulasi di Matlab Simulink . 59
4.3.1 Menentukan Nilai Kapasitor pada TCR ........................... 61
4.3.2 Menentukan Nilai Induktor dan Daerah Kerja
Thyristor pada TCR .......................................................... 63
Simulasi Beban Tak Seimbang Menggunakan Static Var
Compensator tipe TCR-FC ............................................................ 67
Hasil Dan Analisa Setelah Pemasangan SVC pada Simulasi
Beban Tak Seimbang ..................................................................... 68

PENUTUP

Kesimpulan .................................................................................... 79
Saran ............................................................................................... 80

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

Gambar 2.1 Diagram Satu Garis Sistem Daya Listrik .......................................... 6
Gambar 2.2 Tegangan Fasa................................................................................... 8
Gambar 2.3 Komponen Seimbang dari Fasor Tegangan Tiga-Fasa
Tak Seimbang ................................................................................. 9
Gambar 2.4 Segitiga Daya. ................................................................................. 13
Gambar 2.5 Gelombang Sinusoidal Beban Resistif Listrik AC ......................... 16
Gambar 2.6 Gelombang Listrik AC dengan Beban Induktif Murni ................... 17
Gambar 2.7 Gelombang Listrik AC dengan Beban Kapasitif Murni ................. 18
Gambar 2.8 Rangkaian FC-TCR dan Model SVC.............................................. 20
Gambar 2.9 Kurva Daya Reaktif Dan Tegangan Pada SVC .............................. 23
Gambar 2.10 Daya yang mengalir pada beban tiga fasa tiga kawat ................... 24
Gambar 2.11 Pemasangan SVC pada sistem tiga fasa ........................................ 28
Gambar 3.1 Simulasi Beban Tak Seimbang Sebelum Menggunakan
SVC type TCR-FC Pada Software Matlab Simulink
R2009a ........................................................................................... 39
Gambar 3.2 Tampilan Pertama Matlab Simulink versi r2009a ........................... 40
Gambar 3.3 Tampilan Lambang Matlab Simulink.............................................. 41
Gambar 3.4 Tampilan Matlab Simulink ............................................................. 41
Gambar 3.5 Simulasi Beban Tak Seimbang Sebelum Menggunakan
SVC Type TCR-FC ......................................................................... 42
Gambar 3.6 Simulasi Static Var Compensator type TCR FC ............................. 43

xii

Gambar 3.7 Simulasi Beban Tak Seimbang menggunakan Static Var
Compensator type Thyristor Control Reactor Fixed
Capacitor ......................................................................................... 43

Gambar 4.1 Diagram Sistem Distribusi Tiga Fasa Tiga Kawat dengan SVC .... 47
Gambar 4.2 Simulasi Beban Tak Seimbang pada Software MATLAB
SIMULINK ..................................................................................... 48
Gambar 4.3 Gelombang Tegangan Hasil Simulasi Sebelum Dipasang SVC ..... 49
Gambar 4.4 Gelombang Arus Pada Fasa R ........................................................ 50
Gambar 4.5 Gelombang Arus Pada Fasa S ......................................................... 51
Gambar 4.6 Gelombang Arus Pada Fasa T ......................................................... 51
Gambar 4.7 Gelombang Arus Antar Fasa ........................................................... 52
Gambar 4.8 Rangkaian SVC di Matlab Simulink ............................................... 60
Gambar 4.9 Memasukkan Nilai Induktor di Simulasi Matlab Simulink ............. 66
Gambar 4.10 Memasukkan Nilai Induktor di Simulasi Matlab Simulink

.. 66

Gambar 4.11 Memasukkan Nilai Daerah Kerja Thyristor di Simulasi
Matlab Simulink ........................................................................... 67
Gambar 4.12 Simulasi Beban Tak Seimbang dengan SVC Tipe TCR-FC......... 68
Gambar 4.13 Gelombang Arus sebelum pemasangan SVC Tipe TCR-FC ........ 69
Gambar 4.14 Gelombang Arus setelah pemasangan SVC Tipe TCR-FC .......... 70
Gambar 4.15 Grafik Perubahan Faktor Daya Sebelum dan Sesudah
Pemasangan SVC .......................................................................... 73
Gambar 4.16 Current Measurment pada Simulasi Sistem Tiga Fasa Tak
Seimbang pada Software Matlab Simulink................................... 75
Gambar 4.17 Arus- Arus yang terdapat pada sistem simulasi Tiga Fasa
Tak Seimbang ............................................................................... 77

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

Tabel 4.1 Data yang digunakan pada simulasi beban tak seimbang ............... 47
Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Sebelum dipasang Static Var Compansator ..... 58
Tabel 4.3 Spesifikasi SVC Tipe TCR-FC ....................................................... 65
Tabel 4.4 Nilai Arus Sebelum dan Sesudah Pemasangan SVC ...................... 75
Tabel 4.4 Parameter Simulasi Sesudah Pemasangan SVC tipe TCR-FC ....... 78

ABSTRACT

SIMULATION AND ANALYZING OF USING STATIC VAR COMPASANTOR
(SVC) AS CURRENT BALANCE AND POWER FACTOR REPAIRING IN
SIMULATION OF UNBALANCED THREE-PHASE SYSTEM

By
JOELISCA SAPUTRA

Nowadays, electric need is the main need for all of the society such as for public,
business, industry, and social. In order to the electric need is enough in the entire
sector, thus it is needed an electric system which electric supply can be preserved and
distributed evenly. There are two kinds of networking distribution that is; primer
networking distribution and secondary networking distribution. The problem which
happens in distribution system is dividing of unbalanced load in every phase; include
the loads which are in industry factory. The impositions in industry always changed.
It causes unbalanced in distribution system. Therefore, it needs effort to equalize the
system. SVC type Thyristor Control Rector Fix Capacitor (TCR-FC)is one of the
compensatorequipment which can be used to solve that problem. Energy analysis
method is SVC method which is used to do calculation more simply. The result of
simulation that was made in Matlab Simulink r2009a program before using SVC was
12.36% and after installing SVC percent, the unbalance current was 4,4,%. The
another objective of this final project was to repair power factor, so that power factor
which before installing was 0,72 and after installing SVC was 0.98.

Keywords: Unbalanced System, TCR-FC, Power Factor

SIMULASI DAN ANALISA PENGGUNAAN SVC SEBAGAI
PENYEIMBANG ARUS SERTA PERBAIKAN FAKTOR DAYA PADA
SIMULASI SISTEM TIGA FASA TAK SEIMBANG

Oleh:
JOELISCA SAPUTRA

Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tanjung Karang, Bandar Lampung pada
Tanggal 13 Juli 1992, anak pertama dari tiga bersaudara dari
Bapak Karsiwan dan Ibu Sri Apri Yanti.

Pendidikan formal penulis dimulai dari SDN 2 Raja Basa
1998 – 2004, SLTPN 8 Bandar Lampung pada tahun 2004 –
2007, dan SMAN 7 Bandar Lampung pada tahun 2007 – 2010.
Penulis diterima sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Lampung pada tahun 2010 melalui jalur SNMPTN. Selama menjadi
mahasiswa penulis aktif di organisasi Himpunan Mahasiswa Elektro pada tahun
2011 – 2013. Di Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro penulis menjadi bagian
dari Departemen Sosial dan Ekonomi dan dikepengurusan selanjutnya penulis
menjadi bagian dari Departemen Pengkaderan dan Pendidikan.

Penulis melaksanakan kerja praktek di PT. Indonesia Power Unit Bisnis
Pembangkitan Suralaya tepatnya di Sektor Pemeliharaan Unit 5-7 UBP Suralaya.
Pada kesempatan Kerja Praktek Di PT Indonesia Power, penulis mengambil judul
kerja praktek yaitu : “Pemeliharaan Generator Unit 5-7 di PT Indonesia Power
UBP Suralaya”

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Sekarang ini kebutuhan listrik adalah kebutuhan utama bagi semua lapisan
masyarakat seperti publik, bisnis, industri maupun sosial. Hampir disemua sektor,
masyarakat mebutuhkan energi listrik ini untuk menjalankan kegiatan untuk masing
masing kepentingan. Agar kebutuhan listrik disemua sektor ini dapat dipenuhi maka
diperlukan suatu sistem tenaga listrik yang handal agar pasokan listrik dapat terjaga
dan merata distribusinya untuk semua wilayah yang membutuhkannya.
PLN adalah perusahaan di Indonesia yang mengatur pasokan listrik mulai dari sisi
pembangkitan, transmisi sampai distribusi. Jaringan distribusi ini adalah jaringan
yang paling dekat dengan pelanggan atau beban. Jaringan distribusi ini terdapat 2
macam yaitu jaringan distribusi primer dan jaringan distribusi sekunder. Jaringan
distribus primer adalah jaringan dari trafo gardu induk sampai ke gardu distribusi
sedangkan jaringan distribusi sekunder adalah jaringan dari gardu distribusi sampai
ke pelanggan atau beban.
Masalah yang sering terjadi pada sistem distribusi ini adalah pembagian beban yang
tak seimbang pada setiap fasanya. Termasuk beban beban yang terdapat pada pabrik

2

industri. Pembebanan pada industri selalu berubah-ubah, hal ini mengakibatkan
ketidakseimbangan pada sistem distribusi. Sistem yang tak seimbang akan
mengakibatkan efek yang merugikan pada mesin-mesin industri. Oleh karena itu
diperlukan usaha untuk menyeimbangkan sistem tersebut. Pada beban tak seimbang
terdapat 3 macam arus yaitu : arus urutan nol, arus urutan negatif dan arus urutan
positif. Ketidakseimbangan merupakan perbandingan arus urutan nol atau negative
dengan arus urutan positif.
Salah satu peralatan kompensator yang bisa digunakan untuk mengatasi permasalahan
diatas adalah SVC. SVC merupakan suatu peralatan yang mampu bekerja dengan
menyerap atau menghasilkan arus reaktif yang terkontrol dengan cara menyerap daya
reaktif dari sistem atau menghasilkan daya reaktif untuk sistem. Pada dasarnya SVC
banyak digunakan untuk perbaikan regulasi tegangan pada suatu sistem distribusi,
atau perbaikan faktor daya pada suatu sistem kelistrikan di industri.
Hal ini lah yang melatar belakangi saya untuk mengambil judul “ Simulasi dan
Analisa Penggunaan Static Var Compansator (SVC) sebagai Penyeimbang Arus dan
Perbaikan Faktor Daya pada Sistem Tiga Fasa Tak Seimbang”.

1.2 Tujuan Penilitian
Tujuan dari penilitian ini adalah sebagai berikut :
a) Mendapatkan besarnya nilai arus negatif dan positif yang ditimbulkan oleh
ketidakseimbangan pada beban.

3

b) Memperkecil

presentase

ketidakseimbangan

arus

saluran

serta

memperbaiki faktor daya pada sistem tiga fasa.
c) Memahami prinsip kerja dari Static Var Compansator untuk memperkecil
presentase ketidakseimbangan arus serta memperbaiki faktor daya pada
sistem tiga fasa.

1.3 Manfaat Penilitian
Manfaat yang didapatkan pada penilitian ini adalah sebagai berikut :
a) Dapat diketahui solusi terbaik untuk mengurangi beban tak seimbang yang
terjadi pada sistem tiga fasa ini.
b) Bisa dikembangkan oleh mahasiswa yang lain agar bisa mengembangkan
dunia listrik khususnya perbaikan faktor daya yang terjadi pada sistem
kelistrikan dengan menggunakan Static Var Compansator.

1.4 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada tugas akhir ini adalah:
a. Bagaimana membuat simulasi sistem tak seimbang pada software Matlab ?
b. Bagaimana mendapatkan arus urutan nol, arus urutan positif dan arus urutan
negatif dengan menggunakan metode power analisis ?
c. Bagaimana memperkecil persentase ketidakseimbangan arus sistem dengan
memanfaatkan SVC tipe TCR-FC ?

4

1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Ketidakseimbangan yang timbul diakibatkan oleh pembebanan yang tidak
seimbang pada beban tiga fasa tiga kawat.
2. Static Var Compensator yang dipakai adalah tipe Thyristor Controlled Reactor
– Fix Capacitor (TCR-FC)
3. Tidak membahas tentang harmonisa yang ditimbulkan oleh Static Var
Compensator tipe Thyristor Controlled Reactor (TCR).

1.6 Hipotesis
Dengan menggunakan Static Var Compansator (SVC) maka dapat mengurangi
presentase ketidakseimbangan arus dan memperbaiki faktor daya pada sistem
kelistrikan tiga fasa tersebut.

1.7 Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN
Menjelaskan tugas akhir secara umum, berisi latar belakang, tujuan, manfaat
penelitian, batasan masalah, perumusan masalah, hipotesis dan sistematika
penulisan.

5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini menjelaskan secara umum tentang teori dasar yang behubungan
dengan peralatan yang akan dibuat, serta hal-hal yang berhubungan dengan
aplikasi alat.
BAB III METODE PENELITIAN
Pada bab ini berisi tentang langkah-langkah yang akan dilakukan dalam
penelitian, diantaranya waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan, komponen
dan perangkat penelitian, prosedur kerja dan perancangan serta metode penelitian.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bagian yang berisi hasil dari pengujian dan analisa hasil pengujian tersebut.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang suatu kesimpulan yang diperoleh dari pembuatan dan pengujian,
serta saran-saran untuk pegembangan penelitian lebih lanjut.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1

Pendahuluan
Gambar 2.1 menunjukkan bahwa sistem tenaga listrik terdiri dari tiga
kelompok jaringan yaitu pembangkitan, transmisi dan distribusi. Pada
pusat pembangkit terdapat generator dan trafo penaik tegangan.
Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi
listrik. Lalu melalui trafo penaik tegangan, energi listrik ini kemudian
dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusatpusat beban.

Gambar 2.1 Diagram Satu Garis Sistem Daya Listrik

Tegangan transmisi ini dinaikkan dengan maksud untuk mengurangi
jumlah arus yang mengalir pada saluran transmisi. Dengan demikian

7

saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus yang
rendah dan berarti akan mengurangi rugi-rugi daya transmisi. [2]

Ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan tersebut akan
kembali diturunkan melalui trafo penurun tegangan yang terdapat pada
gardu induk distribusi menjadi tegangan menengah maupun tegangan
rendah yang kemudian akan disalurkan melalui saluran distribusi menuju
pusat-pusat beban seperti beban rumah tangga, sosial, publik, bisnis dan
industri. Berdasarkan level tegangannya sistem distribusi diklasifikasikan
menjadi dua bagian yaitu 1). Sistem distribusi primer dan 2). Sistem
distribusi sekunder.

2.2

Sistem Tiga Fasa Tak Seimbang
Pada Jaringan tiga fasa seimbang fasor urutan fasa mempunyai besaran
yang sama dengan pergeseran sudut fasor sebesar 120o, dimana urutan
fasanya berlawanan arah jarum jam. Jika terjadi ketidakseimbangan fasor
tegangan yang biasanya disebabkan oleh perbedaan impedansi akibat
pembebanan yang tidak sama misalkan pada fasa c beban-nya lebih
banyak, maka fasor tegangan menjadi tidak seimbang lagi dimana
besaran fasa c menjadi lebih kecil sedangkan fasa a dan fasa b
dimungkinkan lebih besar dari sebelumnya. [3]

8

Vc
Vc
Va
Va

120 0

Vb

Vb

Gambar 2.2 Tegangan Fasa [1]
a). Kondisi Tidak Seimbang dan b). Kondisi Seimbang [3]

Ada dua kemungkinan mengapa sistem menjadi tidak seimbang :
1.

Tegangan sumber tidak seimbang yaitu tidak sama besar magnitude
tegangannya atau beda sudut fasa tidak sama

2.

Impedansi beban tidak sama.

Menurut C. L. Fortescue yang menyatakan tiga fasor tegangan tak
seimbang dari sistem tiga fasa dapat diuraikan menjadi tiga fasa yang
seimbang dengan menggunakan komponen simetris. Komponen simetris
tersebut yaitu urutan positif, negatif dan urutan nol. Satu kesatuan tiga
fasor tak seimbang ini, dianggap sebagai tiga komponen fasor seimbang
yaitu :

9

1. Komponen urutan nol diberi tambahan indeks 0 yang tediri dari tiga
fasor yang sama besar dan dengan pergeseran nol antara fasor yang
satu dengan yang lain.
2. Komponen urutan positif diberi tambahan indeks 1 yang terdiri dari
tiga fasor yang sama besar, terpisah satu dengan yang lain dalam fasa
sebesar 1200 dan mempunyai urutan fasa yang sama seperti fasor
aslinya.
3. Komponen urutan negatif diberi tambahan indeks 2 yang terdiri dari
tiga fasor yang sama besar, terpisah dengan satu yang lain dalam fasa
sebesar 1200 dan mempunyai urutan fasa yang berlawanan dengan
fasor aslinya.
Dasar pemahaman dalam metode komponen simetris adalah bagaimana
suatu sistem tenaga yang tidak seimbang pada rangkaian tiga fasa dapat
diuraikan menjadi fasor-fasor yang seimbang. [1]

Gambar 2.3 Komponen Seimbang dari Fasor Tegangan Tiga-Fasa Tak
Seimbang [1]

10

(a) Urutan Fasor Positif , (b) Urutan Fasor Negatif dan (c) Urutan Fasor
Zero.
Menurut

penelitian

yang

dilakukan

oleh

Moh.

Dahlan,

ketidakseimbangan beban pada suatu sistem distribusi tenaga listrik
selalu terjadi dan penyebab ketidakseimbangan tersebut adalah bebanbeban satu fasa pada pelanggan jaringan tegangan rendah. Akibat
ketidakseimbangan beban tersebut timbullah arus di netral trafo. Arus
yang mengalir di netral trafo ini menyebabkan terjadinya losses (rugirugi), yaitu losses akibat adanya arus netral pada penghantar netral trafo
dan losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah. Setelah dianalisis,
diperoleh bahwa bila terjadi ketidakseimbangan beban yang besar, maka
arus netral yang muncul juga akan semakin besar. [11] Arus netral ini
sangat berpengaruh pada sistem jika arus netralnya berlebihan, dalam hal
ini dapat mengakibatkan antara lain :
1) Terjadinya kegagalan pengawatan pada kawat netral.
2) Timbulnya panas yang berlebihan pada transformator.
3) Menurunnya kualitas daya.

2.3

Daya
Daya adalah laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Dengan
kata lain, daya atau power listrik adalah laju transfer energi listrik atau
besarnya energi listrik yang berubah per detik. Sehingga, dalam
perhitungan matematis, daya atau power dapat dituliskan sebagai berikut:
[2]

11

= �

Dimana =
P

= Daya listrik (Watt)

V

= Tegangan listrik (Volt)

I

= Arus listrik (Ampere)

�

(2.1)

Terdapat tiga macam daya listrik yang digunakan untuk menggambarkan
penggunaan energi listrik, yaitu daya nyata atau daya aktif, daya reaktif
serta daya semu atau daya kompleks. Daya nyata atau daya aktif adalah
daya listrik yang digunakan secara nyata, misalnya untuk menghasilkan
panas, cahaya atau putaran pada motor listrik. Daya nyata dihasilkan oleh
beban beban listrik yang bersifat resistif murni [1] Besarnya daya nyata
sebanding dengan kuadrat arus listrik yang mengalir pada beban resistif
dan dinyatakan dalam satuan Watt, di mana : [2]
= �
Dengan :

P

= Daya (Watt)

I

= Arus Listrik (A)

R

= Tahanan (Ohm)

(2.2)

Daya reaktif dinyatakan dengan satuan VAR (Volt Ampere Reaktan)
adalah daya listrik yang dihasilkan oleh beban-beban yang bersifat

12

reaktansi. Terdapat dua jenis beban reaktansi, yaitu reaktansi induktif dan
reaktansi kapasitif. Beban yang bersifat induktif akan menyerap daya
reaktif untuk menghasilkan medan magnet. Contoh beban listrik yang
bersifat induktif antara lain transformator, motor induksi satu fasa
maupun tiga fasa yang biasa digunakan untuk menggerakkan kipas angin,
pompa air, lift, eskalator, kompresor, konveyor dan lain-lain. Beban–
beban yang bersifat kapasitif akan menyerap daya reaktif untuk
menghasilkan medan listrik. Contoh beban yang bersifat kapasitif adalah
kapasitor. Besarnya daya reaktif sebanding dengan kuadrat arus listrik
yang mengalir pada beban reaktansi di : [2]
=� �

�=� − �
Di mana :

Q

= daya (VAR)

X

= reaktansi total (Ohm)

XL

= reaktansi induktif (Ohm)

XC

= reaktansi kapasitif (Ohm)

(2.3)

Daya kompleks atau lebih sering dikenal sebagai daya semu adalah
penjumlahan secara vektor antara daya aktif dan daya reaktif, di mana :
[2]
=

+

(2.4)

13

Daya kompleks dinyatakan dengan satuan VA (Volt Ampere) adalah
hasil kali antara besarnya tegangan dan arus listrik yang mengalir pada
beban di mana : [2]
=�. �
Di mana :

(2.5)

S = Daya kompleks (VA)
V = Tegangan (Volt)
I = Arus listrik (A)

Hubungan ketiga buah daya listrik yaitu daya aktif P, daya reaktif Q serta
daya kompleks S, dinyatakan dengan sebuah segitiga, yang disebut
segitiga daya sebagai berikut :

Gambar 2.4 Segitiga Daya. [2]
Segitiga daya digambarkan pada Gambar 2.3. Untuk beberapa beban
yang dihubungkan pararel, P total adalah jumlah daya rata-rata dari
semua beban, yang harus digambarkan pada sumbu mendatar untuk
analisis grafis. Untuk beban induktif, Q digambarkan vertikal ke atas
karena bertanda positif. Suatu beban kapasitif akan mempunyai daya
reaktif negatif, dan Q digambarkan vertikal ke bawah.

14

Dari gambar segitiga daya tersebut, hubungan antara ketiga daya listrik
dapat dinyatakan sebagai berikut : [2]
=
=

+
�

= �� �
=

�

�

� �

= �� � �

(2.6)

2.4

Karakteristik Beban
Sistem rangkaian listrik AC memiliki karakteristik yang berbeda dengan
rangkaian DC. Rangkaian listrik AC merupakan jaringan distribusi yang
luas yang menghubungkan antara pembangkit tenaga listrik dengan
beban-beban listrik seperti rumah-rumah, perindustrian, perkotaan,
rumah sakit, dan lain sebagainya. Hal ini tentu sangat berbeda dengan
jaringan listrik DC, yakni yang berukuran kecil-kecil seperti rangkaian
elektronik pada televisi, DVD player, atau juga smartphone. Perbedaan
penggunaan listrik AC dan DC tersebut karena untuk mendistribusikan
listrik dari pembangkit ke daerah yang jauh jaraknya dibutuhkan nilai
tegangan listrik yang tinggi untuk mengurangi kerugian distribusi, dan
pembangkitan listrik tegangan tinggi lebih mudah dilakukan pada listrik
bolak-balik. Sedangkan untuk membangkitkan voltase sangat tinggi pada

15

listrik DC dibutuhkan biaya yang jauh lebih mahal daripada listrik AC.
Jaringan pada listrik AC memiliki tiga jenis beban listrik yang harus
ditopang oleh pembangkit listrik. Ketiga beban tersebut yaitu beban
resistif, beban induktif, dan beban kapasitif. Ketiganya memiliki
karakteristik yang berbeda satu sama lainnya.

2.4.1

Beban Resistif

Beban resistif dihasilkan oleh alat-alat listrik yang bersifat murni
tahanan (resistor) seperti pada elemen pemanas dan lampu pijar.
Beban resistif ini memiliki sifat yang “pasif”, dimana ia tidak
mampu memproduksi ataupun juga mengkonsumsi energi listrik.
Resistor hanya bersifat menghalangi aliran elektron yang
melewatinya (dengan jalan menurunkan tegangan listrik yang
mengalir), sehingga mengakibatkan terkonversinya energi listrik
menjadi panas. Dengan sifat demikian, resistor tidak akan
merubah sifat-sifat listrik AC yang mengalirinya. Gelombang
arus dan tegangan listrik yang melewati resistor akan selalu
bersamaan membentuk bukit dan lembah. Dengan kata lain,
beban resistif tidak akan menggeser posisi gelombang arus
maupun tegangan listrik AC.

16

Gambar 2.5 Gelombang Sinusoidal Beban Resistif Listrik AC
[8]
Nampak pada Gambar 2.5, karena gelombang tegangan dan arus
listrik berada pada fase yang sama maka nilai dari daya listrik
akan selalu positif. Inilah mengapa beban resistif murni akan
selalu ditopang oleh 100% daya nyata.

2.4.2

Beban Induktif

Beban induktif dihasilkan oleh lilitan kawat (kumparan) yang
terdapat di berbagai alat-alat listrik seperti motor, trafo, dan relay.
Kumparan dibutuhkan oleh alat-alat listrik tersebut untuk
menciptakan medan magnet sebagai komponen kerjanya.
Pembangkitan medan magnet pada kumparan inilah yang menjadi
beban induktif pada rangkaian arus listrik AC.
Kumparan

memiliki

sifat

untuk

menghalangi

terjadinya

perubahan nilai arus listrik. Seperti yang diketahui bahwa listrik
AC memiliki nilai arus yang naik turun membentuk gelombang
sinusoidal. Perubahan arus listrik yang naik turun inilah yang
dihalangi oleh komponen kumparan di dalam sebuah rangkaian

17

listrik

AC.

Terhalangnya

perubahan

arus

listrik

ini

mengakibatkan arus listrik menjadi tertinggal beberapa derajat
oleh tegangan listrik pada grafik sinusoidal arus dan tegangan
listrik AC.

Gambar 2.6 Gelombang Listrik AC dengan Beban Induktif
Murni [8]

Nampak pada gelombang sinusoidal listrik AC di atas, bahwa jika
sebuah sumber listrik AC diberi beban induktif murni, maka
gelombang arus listrik akan tertinggal sejauh 90° oleh gelombang
tegangan. Atas dasar inilah beban induktif dikenal dengan istilah
beban lagging (arus tertinggal tegangan). Nampak pula bahwa
dikarenakan pergeseran gelombang arus listrik di atas, maka nilai
daya listrik menjadi bergelombang sinusoidal (warna biru tua).
Pada seperempat gelombang pertama daya diserap oleh beban
induktif, namun pada seperempat gelombang kedua daya

18

dikembalikan lagi ke sumber listrik AC. Hal ini menunjukkan
bahwa beban induktif murni tidak meng-“konsumsi” daya nyata
sedikitpun, beban induktif murni hanya memakai daya reaktif
saja.

2.4.3

Beban Kapasitif

Beban kapasitif merupakan kebalikan dari beban induktif. Jika
beban induktif menghalangi terjadinya perubahan nilai arus listrik
AC, maka beban kapasitif bersifat menghalangi terjadinya
perubahan nilai tegangan listrik. Sifat ini menunjukkan bahwa
kapasitor bersifat seakan-akan menyimpan tegangan listrik sesaat.

Gambar 2.7 Gelombang Listrik AC dengan Beban Kapasitif
Murni [8]

Gambar di atas merupakan ilustrasi rangkaian listrik AC dengan
beban kapasitor murni. Mendapatkan supply tegangan AC naik
dan turun, maka kapasitor akan menyimpan dan melepaskan
tegangan listrik sesuai dengan perubahan tegangan masuknya.

19

Fenomena inilah yang mengakibatkan gelombang arus AC
akan mendahului (leading) tegangannya sejauh 90°.

2.5

Static Var Compansator type TCR-FC
Static VAR Compensator (atau disebut SVC) adalah peralatan listrik
untuk menyediakan kompensasi fast-acting reactive power pada jaringan
transmisi listrik tegangan tinggi. SVC adalah bagian dari sistem peralatan
AC transmisi yang fleksibel, pengatur tegangan dan menstabilkan sistem.
Istilah “static” berdasarkan pada kenyataannya bahwa pada saat
beroperasi atau melakukan perubahan kompensasi tidak ada bagian dari
SVC yang bergerak, karena proses kompensasi sepenuhnya dikontrol
oleh sistem elektronika daya. Jika power sistem beban reaktif kapasitif
(leading), SVC akan menaikkan daya reaktor untuk mengurangikan VAR
dari sistem sehingga tegangan sistem turun. Pada kondisi reaktif induktif
(lagging), SVC akan mengurangi daya reaktor untuk menaikkan VAR
dari sistem sehingga tegangan sistem akan naik. [4]
Pada SVC pengaturan besarnya VAR dan tegangan dilakukan dengan
mengatur besarnya kompensasi daya reaktif induktif pada reaktor,
sedangkan kapasitor bank bersifat statis.
SVC adalah peralatan FACTS dengan hubungan paralel, yang fungsi
utamanya adalah mempertahankan tegangan di bus yang terpasang SVC
pada nilai yang dikehendaki, dengan cara menghasilkan atau menyerap

20

daya reaktif pada bus tersebut melalui kontrol sudut penyalaan thyristor.
SVC terdiri dari komponen fixed capasitor yang terhubung paralel
dengan thyristor-controlled reactor (TCR). Dalam pemodelan SVC
sebagai substansi variabel, kita dapat menentukan besar daya reaktif yang
dipasok atau diserap pada sistem. [5]

Gambar 2.8 (a)Rangkaian FC-TCR (b) Model SVC [9]
Dengan mengacu pada Gambar 2.9 arus yang mengalir di SVC adalah
sebagai berikut : [9]
ISVC = j BSVC VBUS

(2.7)

Sedangkan besarnya substansi SVC (BSVC) dapat dinyatakan sebagai
fungsi sudut konduksi thyristor (σ) berikut Ini : [9]
Bsvc = BC – BL (σ)

(2.8)

Berdasarkan persamaan (4) dan (5), maka dapat dihitung daya reaktif
yang diinjeksikan ke bus oleh SVC dengan persamaan (6) sebagai
berikut: [9]
QSVC = - BSVCV2BUS

(2.9)

21

2.5.1 Fungsi Static VAR Compensator

Kebutuhan daya reaktif pada sistem dapat dipasok oleh unit
pembangkit,

sistem

transmisi,

reaktor

dan

kapasitor. Karena

kebutuhan daya reaktif pada sistem bervariasi yang disebabkan oleh
perubahan beban, komposisi unit pembangkit yang beroperasi,
perubahan konfigurasi jaringan, hal ini berdampak pada bervariasinya
level tegangan pada gardu induk. Pada umumnya gardu-gardu induk
yang berada jauh dari pembangkit akan mengalami penurunan level
tegangan yang paling besar, oleh sebab itu diperlukan sistem
kompensasi daya reaktif yang dapat mengikuti perubahan tegangan
tersebut. SVC dapat dengan cepat memberikan supply daya reaktif
yang diperlukan dari sistem sehingga besarnya tegangan pada gardu
induk dapat dipertahankan sesuai dengan standar yang diizinkan.
Kestabilan tegangan pada gardu induk akan meningkatkan kualitas
tegangan yang sampai kekonsumen, mengurangi losses dan juga dapat
meningkatkan kemampuan penghantar untuk mengalirkan arus.

Penelitian yang dilakukan oleh Dimas Mulyo Widyo Saputro pada
tahun 2013, yang bertujuan untuk menyeimbangkan beban tiga fasa
pada sistem kelistrikan perusahaan industri. Masalah yang terjadi pada
sistem kelistrikan diperusahaan industri tersebut adalah dikarenakan
banyaknya pemakaian beban induktif, sehingga mengakibatkan nilai
daya reaktif semakin besar. Dan apabila nilai daya reaktif semakin
besar maka faktor daya akan semakin menurun yang secara tidak

22

langsung akan mempengaruhi nilai arus dan tegangan pada sistem
kelistrikan diperusahaan itu. Dan hasil dari penelitian tersebut, dengan
menggunakan kompenen FACTS Static Var Compensator tipe TCRFC dapat mengurangi presentase ketidakseimbngan arus urutan dari
10,3 % menjadi 1,03 %. [6]

Pada tahun 2011 dilakukan penelitian oleh Ma Jianzong dari
Universitas Yanshan China yang bertujuan mengontrol kualitas daya
listrik pada sistem kelistrikan kereta apa listrik dengan menggunakan
Static Var Compansator. Kereta listrik yang berada pada fasa tunggal
serta termasuk beban non linier mengakibatkan munculnya harmonisa
pada orde 3, 5 dan 7 serta kualitas daya listrik di sistem kelistrikan
kereta tersebut menjadi buruk. Tujuan dari penilitian tersebut adalah
untuk mengontrol harmonisa dan perbaikan daya pada sistem
kelistrikan tersebut. Dan hasil akhir dari penelitian ini adalah dengan
menggunakan kompenen FACTS Static Var Compensator tipe TCRFC dapat dapat meningkatkan faktor daya dari 0,78 menjadi 0,94 dan
mempertahankan tingkat tegangan busbar secara terus-menerus. Serta
filter harmonik yang berada dalam SVC, dapat menekan distorsi
harmonik yang disebabkan oleh traksi nonlinear. [7]

23

2.5.2

Area Kerja Static Var Compansator

Gambar 2.9 Kurva Daya Reaktif Dan Tegangan Pada SVC [9]

Dimana:
Qc : Daya Reaktif Capasitif (VAR)
QL : Daya Reaktif Induktif (VAR)
V : Tegangan (V)
V1 : Tegangan Mula-mula (V)
V2 : Tegangan Akhir (V)
ΔV : Perubahan Tegangan (V)
B : Suseptansi (Siemens)

3 area kerja SVC (Static Var Compensator) :
1. Area kerja pertama terdapat di antara V1 dan V2. Diarea ini, SVC
bersifat kapasitif atau induktif. Daya reaktif yang dihasilkan berubahubah sesuai kebutuhan sistem.
2. Area kerja kedua, bila tegangan bus melebihi V1. Diarea ini SVC
memiliki karakteristik induktif. Daya reaktif yang dihasilkan berubahubah sesuai kebutuhan sistem seperti diberikan pada persamaan (2.24)

24

3. Area kerja ketiga bila tegangan kurang dari V2. Di area ini SVC
(Static Var Compensator) hanya berfungsi sebagai fixed capacitor saja.

2.6

Hubungan Antara Daya Aktif Dan Reaktif Yang Mengalir Setiap
Fasa Ke Sebuah Beban Tiga Fasa.

Pada Gambar 2.9 merupakan sebuah ilustrasi rangkaian tiga fasa tiga
kawat dengan nilai beban yang seimbang. Jika tegangan Vr dianggap
sebagai tegangan referensi yang memiliki sudut phasor sebesar ∠0º
maka tegangan Vs akan memiliki sudut phasor sebesar ∠-120º dan
tegangan Vt akan memiliki sudut phasor sebesar ∠120º. Sehingga

untuk mencari nilai arus perfasanya adalah sebagai berikut : [5]

� =
� =

� =

� +
�

� +
�

� +

�

(2.8)

Gambar 2.10 Daya yang mengalir pada beban tiga fasa tiga kawat [5]

25

Dari tiga persamaan diatas maka dapat dibentuklah persamaan : [5]

0=� + � +� =

� +
�

+

� +
�

+

� +

�

(2.9)

Dan persamaan diatas adalah hubungan antara daya yang mengalir
setiap fasa. Apapun koneksi dari beban tiga fasa dengan tegangan
yang seimbang dan beban yang seimbang, maka daya harus sesuai
dengan persamaan (2.10), yaitu : [5]
� =� =�

(2.10)

Begitu juga daya aktifnya harus sesuai dengan persamaan (2.11) : [5]

PR = PS= PT

(2.11)

Daya reaktif setiap fasa dapat diperbaiki dengan mengacu pada
persamaan berikut : [5]
�

+�

� =

�

+�

�

�

+�

�

=

=

(2.12)

(2.13)

(2.14)

Akan tetapi untuk mendapatkan nilai daya reaktif yang equal pada
setiap fasa tidak mungkin bisa berlangsung secara instan, untuk
mendapatkan hasil yang diinginkan maka perlu ada jedah waktu untuk
memperoleh kondisi tersebut.

26

2.7

Reaktansi Kompensasi

Gambar 2.10 menunjukkan sebuah sistem beban tiga fasa tiga kawat
yang tidak seimbang. � 1, � 1,dan � 1 adalah daya reaktif yang
dialirkan oleh setiap fasa ke beban, jadi daya reaktif yang diserap oleh

beban adalah �1 = � 1 + � 1 + � 1 . Sebuah reaktansi kompensator

dikoneksikan

dengan

hubungan

delta

yang

bertujuan

untuk

menyeimbangkan arus fasa. Agar bisa melakukan hal tersebut, cukup
dengan membuat daya reaktif yang dialirkan oleh setiap fasa ke grup
beban kompensator sama, seperti yang dijelaskan sebelumnya. Jadi dapat
dikatakan jika �2 adalah daya reaktif yang dialirkan ke beban
kompensator grup, maka setiap fasa harus mengalir �2/3.

Daya reaktif dari kompensator j�st, j�rs, dan j�rt yang membuat
daya reaktif yang dialirkan oleh setiap fasa ke sistem beban
kompensator sama dengan �2/3. Daya yang dialirkan ke sistem beban

kompensator oleh setiap fasa adalah penjumlahan dari daya yang
mengalir ke beban oleh setiap fasa dan daya yang mengalir ke
kompensator. Dari persamaan dari (2.12), (2.13), dan (2.14), maka
didapatkan persamaan : [5]

=

+

�

+�

=

+

�

+�

27

=

�

+

+�

( .

)

( .

)

Sehingga untuk persamaan daya reaktif kompensatornya : [5]

=

=

+

−

−

=

+

−

−

+

−

−

Daya reaktif kompensator pada persamaan (3.12) yang digunakan
untuk menyeimbangkan sistem beban tiga fasa. Daya reaktif yang
diserap sekarang adalah �2. Jika nilai dari �2 = 0, maka persamaan

daya dari reaktansi kompensator menjadi : [5]

=

=

−

−

=

−

−

−

−

( .

)

Pada kondisi inilah sistem menjadi seimbang sehingga rugi-rugi daya
minimum. Pada pesamaan sebelumnya terdapat algoritma yang sangat
mudah untuk menentukan harga reaktansi dari kompensator. Daya
reaktif yang dialirkan kebeban oleh setiap fasa dapat diukur
menggunakan pemasangan 3 Var meter yang ditunjukkan pada
gambar 2.10 :

28

Gambar 2.11 Pemasangan SVC pada sistem tiga fasa [5]

Telah diketahui bahwa

3� adalah nilai tegangan antara fasa beban,

jadi nilai reaktansi dari kompensator adalah : [5]

�

=

,�

,�

=

( .

)

( .

)

Dan nilai susceptansi dari kompensator yaitu : [5]

= −

,

=

,

=

Jika daya reaktif menunjukkan nilai positif, maka reaktansi adalah
bersifat induktif, jika daya reaktif menunjukkan nilai negatif, maka
reaktansi adalah bersifat kapasitif.

29

2.8

Desain TCR

Nilai suspectansi SVC,

c

�

dapat diperoleh melalui persamaan

(2.17), sedangkan untuk memperoleh nilai suspectansi TCR, maka
digunakan rumus : [6]

B(�)cTCR =

C �

-

C�

(2.18)

Dimana � adalah sudut konduksi dari TCR dan

C

�

adalah

suspectansi dari fixed capacitor setiap fasa dari SVC. Hubungan

antara sudut konduksi dan nilai suspectansi yaitu : [6]

(�)C

=

�− � �

(2.19)

� ��

Dimana XL adalah nilai reaktansi dari TCR reaktor. Persamaan (2.19)
diketahui dari persamaan (2.18). Untuk sudut penyalaan α
menggunakan persamaan : [6]

�=�−

�

(2.20)

Sehingga dari persamaan (2.19) dan (2.20) didapatkanlah persamaan
berikut : [6]

(�)c

=

� −� − �

� ��

(�− �)

(2.21)

30

2.9

Desain TCR pada Simulasi

a) Menentukan Nilai Kapasitor pada TCR

Kapasitor yang terpasang pada TCR berfungsi untuk
memperbaiki faktor daya (Cos φ). Sehingga nilai kapasitor
yang digunakan berdasarkan nilai faktor daya sebelum
pemasangan Static Var Compansator.

Hal pertama yang harus dilakukan dalam menentukan nilai
kapasitor pada TCR adalah menentukan nilai daya reaktif yang
dibutuhkan untuk memperbaiki faktor daya, maka daya reaktif
yang dibutuhkan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
: [6]
VARS =
(2.10)
Dimana :

(� ∅ − � ∅ )
P = Daya Aktif
∅1 = Sudut Fasa Sebelum di Kompensasi

Langkah

∅2 = Sudut Fasa Sesudah di Kompensasi

selanjutnya adalah menentukan nilai impedansi

kapasitor dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : [6]
�

� =�

(2.11)

Sehingga untuk nilai kapasitor diperoleh dengan menggunakan
persamaan dibawah ini : [6]
=

� �

(2.12)

31

b) Menetukan Nilai Induktor dan Thyristor pada TCR

Hal pertama yang dilakukan adalah menentukan jumlah daya
reaktif maksimal antar fasa. Maka nilai daya reaktif sebesar X
VAR menjadi pilihan utama.
Untuk menghasilkan daya reaktif sebesar X VAR dibutuhkan
induktor dengan nilai : [6]
�

�

=

( .

Dimana : �� = Reaktansi Induktif

� 2 = Tegangan Sumber

Q = Daya Reaktif Yang diinginkan
Jika Reaktansi Induktif sudah didapat maka nilai induktor dapat
dicari dengan menggunakan persamaan berikut : [6]

=

�

�

Setelah didapatkan nilai induktor maka daerah kerja pada
thyristor dapat diatur sesuai kebutuhan daya reaktif yang
dibutuhkan sistem dengan menggunakan persamaan berikut :
[6]

Daerah Kerja (%) =

�

�

)

32

2.10 Perangkat Lunak Pendukung Matlab

Matlab merupakan bahasa pemrograman computer berbasis windows
dengan orientasi dasarnya adalah matrik, namun pada program ini tidak
menutup kemungkinan untuk pengerjaan permasalahan non matrik.
Selain itu matlab juga merupakan bahasa pemrograman yang berbasis
pada obyek (OOP), namun disisi lain karena matlab bukanlah type
compiler, makla program yang dihasilkan pada matlab tidak dapat berdiri
sendiri, agar hasil program dapat berdiri sendiri maka harus dilakukan
transfer pada bahasa pemrograman yang lain, misalnya C++. Pada matlab
terdapat tiga windows yang digunakan dalam operasinya yaitu command
windows (layar perintah) dan figure windows (layar gambar), serta Note
Pad (sebagai editor program). MATLAB adalah system interaktif yang
mempunyai basis data array yang tidak membutuhkan dimensi. Ini
memungkinkan kita dapat menyelesaikan banyak masalah komputasi
teknis, khususnya yang berkaitan dengan formulasi matrik dan vector.
Nama MATLAB merupakan singakatn dari matrix labolatory. MATLAB
awalnya dibuat untuk memudahkan dalam mengakses software matriks
yang telah dikembangkan oleh LINPACK dan EISPACK. Dalam
perkembangannya, MATLAB mampu mengintegrasikan beberapa
software matriks sebelumnya dalam satu software untuk komputasi
matriks. Tidak hanya itu, MATLAB juga mampu melakukan komputasi
simbolik yang biasa dilakukan oleh MAPLE.
Pemakaian MATLAB meliputi :
-

Matematika dan komputasi

33

-

Pengembangan algoritma

-

Akuisisi data

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Pengerjaan dan perancangan tugas akhir ini dilakukan dari bulan September
2014 - September 2015 bertempat di Laboratorium Terpadu Jurusan Teknik
Elektro Universitas Lampung.

3.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan tugas akhir ini, diantaranya :
1.

Satu unit Laptop dengan spesifikasi Intel Core i3 prosesor 1,86 GHz dan
sistem operasi Windows 7.1 Pro se