ANALISIS PENGGUNAAN KAPASITOR UNTUK KOMPENSASI TEGANGAN JARINGAN LISTRIK DI PLTMH DUSUN MARGOSARI DESA PESAWARAN INDAH KABUPATEN PESAWARAN

ABSTRAK

ANALISIS PENGGUNAAN KAPASITOR UNTUK KOMPENSASI TEGANGAN JARINGAN LISTRIK DI PLTMH DUSUN MARGOSARI

DESA PESAWARAN INDAH KABUPATEN PESAWARAN Oleh

MUHAMMAD RIDOLF AYATULLAH

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) yang berada di dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran merupakan pembangkit listrik alternatif yang bergantung pada debit air sungai. Kapasitas PLTMH tersebut sebesar 16 kW dengan sistem tiga fasa namun dalam aplikasinya hanya menggunakan satu fasa yaitu 5,3 kW. Masalah utama yang terjadi pada saluran distribusi pada sistem PLTMH di dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran adalah terjadinya jatuh tegangan (voltage drop) sepanjang saluran distribusi.

Sehingga dalam penelitian ini untuk mengatasi masalah jatuh tegangan pada saluran distribusi biasanya dipasangkan kapasitor pada saluran distribusi yang bermasalah. Karena kapasitor bersifat sebagai pembangkit daya reaktif dan sebagai penyuplai ke beban-beban yang berlokasi pada jarak yang jauh. Untuk mengetahui aliran daya yang mengalir pada PLTMH tersebut perhitungan aliran daya yang digunakan pada penelitian ini adalah metode Newton Raphson.

Dari hasil simulasi yang didapat tegangan yang dihasilkan pada keluaran generator maksimum yaitu 3,2 kW adalah pada pemasangan kapasitor sebesar 4,3 pada beban ke 10, 20, 30 dan 40 pada saluran dapat memperbaiki kenaikan tegangan berkisar ± 33,44 %, kemudian untuk keluaran generator rata-rata yaitu 2,448 kW adalah pada pemasangan kapasitor pada beban ke 10, 20, 30 dan 40 di sepanjang saluran dapat memperbaiki kenaikan tegangan sebesar ± 28,75% dan untuk keluaran generator minimum yaitu 1,669 kW adalah pada pemasangan kapasitor di beban ke 10, 20, 30 dan 40 di sepanjang saluran dapat memperbaiki kenaikan tegangan sebesar ± 30,16 %.

ABSTRACT

ANALYSIS AND USING OF CAPACITOR FOR COMPENSATIONING VOLTAGE AT ELECTRICAL NETWORK IN MICROHYDRO POWER

PLANTS MARGOSARI DORP PESAWARAN INDAH VILLAGE PESAWARAN REGENCY

By

MUHAMMAD RIDOLF AYATULLAH

Microhydro Power Plant which is in Margosari dorp Pesawaran Indah village Pesawaran regency is an alternative power plant that relies on river water discharge. The Microhydro Power Plant capacity of 16 kW three-phase systems, but actually it uses only one phase of 5.3 kW. The main problem that occurs in the distribution line in Microhydro Power Plant system Margosari dorp Pesawaran Indah village Pesawaran regency is the voltage drop along the distribution line.

As in this research to overcome the voltage drop in the distribution line as usual it paired by capacitors in distribution line which is problematic. Because the capacitor acts as a generator and as a supplier of reactive power to loads that are located at a far distance. To know that the power flow on the MicroHydro , power flow calculations used in this research is the Newton Raphson method.

From the simulation results the voltage generated at the maximum output is 3.2 kW generator is on the installation of capacitors 4,3 at the load to 10, 20, 30 and 40 in the line can improve the rising voltage range ± 33.44%, and for the average generator output 2.448 kW which is the installation of capacitors at the load to 10, 20, 30 and 40 along the line can improve as big as± 28.75% and for the minimum output of 1.669 kW generator is on the installation of capacitors at the load to 10, 20, 30 and 40 along the line can improve as big as ± 30.16%.

ANALISIS PENGGUNAAN KAPASITOR UNTUK

KOMPENSASI TEGANGAN JARINGAN LISTRIK DI PLTMH

DUSUN MARGOSARI DESA PESAWARAN INDAH

KABUPATEN PESAWARAN

(Skripsi)

Oleh

Muhammad Ridolf Ayatullah

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2013

ANALISIS PENGGUNAAN KAPASITOR UNTUK KOMPENSASI TEGANGAN JARINGAN LISTRIK DI PLTMH

DUSUN MARGOSARI DESA PESAWARAN INDAH KABUPATEN PESAWARAN

Oleh

MUHAMMAD RIDOLF AYATULLAH Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2013

Judul Skripsi :ANALISIS PENGGUNAAN KAPASITOR UNTUK KOMPENSASI TEGANGAN JARINGAN LISTRIK DI PLTMH DUSUN MARGOSARI DESA PESAWARAN INDAH KABUPATEN PESAWARAN

Nama Mahasiswa :MUHAMMAD RIDOLF AYATULLAH No. Pokok Mahasiswa : 0815031074

Jurusan : Teknik Elektro

Fakultas : Teknik

MENYETUJUI 1. Komisi Pembimbing

Pembimbing Pendamping Pembimbing Utama

Dr. Eng.Endah Komalasari, S.T., M.T. Herri Gusmedi., S.T., M.T. NIP. 19800113 200912 2 002 NIP. 19710813 199903 1 003

2. Ketua Jurusan Teknik Elektro

Agus Trisanto, S.T.,M.T.,Ph.D. NIP. 19680809 1999903 1 001

MENGESAHKAN 1. Tim Penguji

Ketua :Herri Gusmedi., S.T., M.T. ………....

Sekretaris :Endah, S.T., M.T., Dr. Eng. ………

Penguji Utama :Lukmanul Hakim, S.T., M.Sc., Dr. Eng. ...

2. Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung

Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A NIP. 19650510 199303 2 008

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Penulis dilahirkan di Bandarlampung pada tanggal 16 April 1991, sebagai anak ketiga dari tiga bersaudara, dari Bapak Hi. Ahmad Sarkati dan Ibu Hj. Anna Zarwati.

Penulis memasuki dunia pendidikan Taman Kanak-kanak di TK Tunas Karya, Sekolah Dasar (SD) di SD N 6 Penengahan Bandarlampung, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama (SLTP) di MTs N 2 Bandarlampung, Sekolah Menengah Atas (SMA) di MAN 1 (Model) Bandar Lampung, lulus tahun 2008.

Tahun 2008, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung Melalui Jalur SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di Lembaga Kemahasiswaan yang ada di Jurusan Teknik Elektro yaitu Himatro (Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro) menjabat sebagai anggota Divisi Minat dan Bakat pada tahun 2009/2010 dan Anggota Divisi Sosial dan Ekonomi pada tahun 2010/2011. Penulis juga aktif di Lembaga Kemahasiswaan yang ada di Fakultas Teknik yaitu BEM (Badan Eksekutif Mahasiswa) sebagai anggota Divisi Eksternal pada tahun 2009/2010.

Penulis melaksanakan Kerja Praktik (KP) selama 1 bulan yakni 3 September sampai 3 Oktober 2011 di PT. PLTU TARAHAN.,Lampung Selatan ,Lampung

dan menyelesaikan laporan KP dengan judul: “Pemeliharaan Dan Penggunaan

Gas Circuit Breaker SF6 Di PLTU PT PLN (Persero) Pembangkitan Sumatera Bagian Selatan Sektor Pembangkitan Tarahan”.

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan karuniaNya telah memberikan kekuatan dan kemampuan berpikir kepada penulis dalama penyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini disusun guna memenuhi salah satu persyaratan kelulusan pada jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Penulisan skripsi ini tidak dapat berjalan tanpa dukungan dan bimbingan dari semua pihak, melalui kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya dan penghargaan yang setinggi-tingginya atas bimbingannya selama ini kepada:

1. Bapak Herri Gusmedi S.T., M.T. selaku Pembimbing I.

2. Ibu Dr. Eng.Endah Komalasari, S.T., M.T. selaku Pembimbing II. 3. Bapak Dr. Eng. Lukmanul Hakim S.T., M.Sc. selaku Penguji Utama Melalui kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:

4. Prof. Dr. Ir. H. Sugeng P. Harianto, M.S, selaku Rektor Universitas Lampung.

5. Ibu Dr. Ir. Lusmelia Afriani, D.E.A., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.

6. Bapak Agus Trisanto, Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung.

7. Ibu Herlinawati S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung.

8. Bapak Charles Ronald Harahap S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademik.

9. Bapak Ir. Emir Nasrullah, M.Eng., selaku Pembimbing Akademik.

10. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung, atas pengajaran dan bimbingannya yang telah diberikan kepada penulis selama menjadi mahasiswa Teknik Elektro Universitas Lampung.

11. Mbak Ning, Mas Daryono dan seluruh jajarannya atas semua bantuannya dalam menyelesaikan urusan administrasi di Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung.

12. Kedua orang tua penulis Ayah Hi.Ahmad Sarkati dan Ibu Hj.Anna Zarwati tercinta yang selalu tidak pernah berhenti mendoakan dan mendukung penulis baik berupa dorongan moril, cinta, kasih saying dan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

13. Kakak-Kakakku Adolf Boyke Arianto S.Fil I, Sepni Triana S.Pd, Yayan Indriana S.H dan Ira Yulinsa serta keluarga besar penulis yang selalu mendoakan dan mendukung penulis.

14. Uni Tiara Putri yang selalu ada untuk penulis dan memberikan dukungan nasehat dan perhatian kepada penulis

15. Sahabat seperjuangan penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, Novia Utami Putri yang selalu ada untuk membuat skripsi ini baik susah ataupun senang agar cepat diselesaikan dengan bersama-sama.

16. Sahabat-sahabatku yang sangat penulis banggakan serta selalu ada di setiap waktu yaitu kepada Aryanto, Adam Hussein, Fajar Ardian, Arif Wicaksono, Jeni Achmat Rinaldi dan Prativi Nugraheni Hanggarsari, Anisa Ulya Darajat, Palupi Indah Setiawati dan Tri Lestari.

17. Sahabat – sahabat penulis SEMPAK F.C yang selalu menghibur penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir ini

18. Para penghuni Laboratorium Adi, Tuntas , Firman, Dinan, Sigit , Edo, Indra , Gigih, Ujang, Yogie, Bembeng, Rizki, Dana, Aris, , Lemos, Olil, Komed, Yuday, Giri, Sate, Matul, Insan serta para punggawa Elektro 08 yang menetap di Laboratorium yang lainnya yang selalu menemani malam penulis di Laboratorium dan selalu memberikan dukungan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini

19. Para Mutiara Hitam Elektro 08 Oka, Novia, Ayu, Yuli, Palupi, Anisa, Vivi, Lia yang selalu menghibur penulis walau tak terhibur

20. Teman-teman elektro 2008 atas kebersamaan kalian semua, dari penulis berada dibangku kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini, bagi penulis kalian sahabat Elektro yang luar biasa. ELEKTRO LUAR BIASA !! 21. Bapak dan Ibuku yang ada di Margosari yang telah menerima anak-anak

KKN selama 40 hari sejak 10 Juli 2011.

22. Warga dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran yang telah berpartisipasi dengan baik dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

23. Seluruh teman-teman, kakak maupun adik tingkat di Teknik Elektro yang belum tertulis dan telah banyak membantu hingga penulisan Tugas Akhir ini selesai.

24. Semua pihak yang tidak dapat disebut satu persatu yang telah membantu serta mendukung penulis dari awal kuliah sampai terselesaikannya tugas akhir ini.

25. Almamater Tercinta, atas kisah hidup yang penulis dapatkan semasa kuliah.

Penulis meminta maaf atas segala kesalahan dan ketidak sempurnaan dalam penulisan tugas akhir ini. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi kebaikan dan kemajuan di masa mendatang. Semoga ALLAH SWT membalas semua kebaikan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini

Bandar Lampung, 4 Maret 2013

Motto

Hope for The Best , Prepare for The Worst

( Ridolf )

"

Sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan suatu kaum, sehingga

mereka mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri".

(Al-Qur'an, Surat Ar-Ra'd: 11)

Allah meninggikan orang-orang yang beriman diantara kamu dan

orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat

(Depag RI, 1989 : 421)

"Jika kita memperbaikikelemahan agar setara dengan orang

kebanyakan,

itu artinya kita akan menjadi orang yang rata-rata

Jika kita meningkatkan kelebihan kita untuk menjadi spesialis kita

Itu artinya kita akan menjadi orang yang diatas rata-rata"

Ilmu membuat hidup lebih mudah

Seni membuat hidup lebih indah

Agama membuat hidup lebih terarah

Kupersembahkan Karya Kecil dan Sederhana

Ini Untuk Ayah Dan Ibuku Tercinta ;

Hi.Ahmad Sarkati &

Hj. Anna Zarwati

atas ketulusan, kasih sayang, doa dan semua

pemberian yang tiada henti...

Tak lupa untuk saudara-saudaraku tersayang ;

Adolf Boyke Arianto S.Fil.I

Sepni Triana S.Pd

Yayan Indriana S.H

Ira Yulinsa

atas doa dan dukungan yang diberikan...

serta Keponakan Tercinta ku

Muhammad Raffasya Alfarizqi

vii

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR JUDUL... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

ABSTRAK ... iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL... xii

I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Manfaat Penelitian ... 3

1.4 Rumusan Masalah ... 3

1.5 Batasan Masalah... 3

1.6 Hipotesis... 4

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) ... 5

2.2. Kapasitor Dalam Penggunaan Energi Listrik ... 14

2.2.1 Fungsi Kapasitor Dalam Penggunaan Energi Listrik ... 15

2.2.2 Proses Kerja Kapasitor... 16

2.2.3 Dampak dari Pemasangan Kapasitor Seri dan KapasitorShunt (Paralel) pada Saluran Distribusi ... 18

2.2.4 Kompensasi Rugi-Rugi dengan Penempatan Kapasitor ... 24

viii

III. METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat ... 32

3.2 Alat dan Bahan ... 32

3.3 Metode Penelitian... 33

3.4 Kondisi PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah Kabupaten Pesawaran ... 44

3.5 Pengamatan ... 44

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengumpulan dan Pengukuran Data ... 47

4.2 Hasil Perhitungan untuk Mencari Nilai Kapasitor ... 57

4.3 Pembahasan... 59

4.3.1 Hasil Simulasi ... 59

1. Keluaran Generator 3,20 kW ... 60

2. Keluaran Generator 2,448 kW ... 72

3. Keluaran Generator 1.696 kW ... 82

4.3.2 Analisis Hasil Simulasi ... 93

V. SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ... 110

5.2 Saran... 111 DAFTAR PUSTAKA

xii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

3.1 Nilai resistansi dan reaktansi konduktor / km... 44 4.1 Profil beban di dusun Margosari, kabupaten Pesawaran Indah ... 50 4.2 Profil Generator PLTMH di Dusun Margosari... 52 4.3 Profil Tegangan, Arus, pada beban di PLTMH di Dusun Margosari

Kabupaten Pesawaran Indah... 52 4.4 Spesifikasi Generator... 52 4.5 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 3,20 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 10 disaluran ... 60 4.6 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 3,20 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 20 disaluran ... 62 4.7 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 3,20 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 30 disaluran... 63 4.8 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 3,20 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 40 disaluran ... 64 4.9 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 3,20 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 10 dan 30 disaluran ... 66 4.10 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 3,20 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 20 dan 40 disaluran ... 67 4.11. Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 3,20 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

xiii

4.12. Rekapitulasi tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor

pada keluaran generator 3,20 kW ... 70 4.13. Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 2,448 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 10 disaluran ... 72 4.14. Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 2,448 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 20 disaluran ... 73 4.15. Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 2,448 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban ke 30 disaluran... 74 4.16. Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 2,448 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 40 disaluran ... 75 4.17 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 2,448 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 10 dan 30 disaluran ... 76 4.18 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 2,448 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 20 dan 40 disaluran ... 77 4.19 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 2,448 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 10, 20, 30 dan 40 disaluran ... 78 4.20 Rekapitulasi tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor pada

keluaran generator 2,448 kW... 80 4.21 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 1,696 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada

beban ke 10 disaluran ... 82 4.22 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 1,696 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 20 disaluran ... 83 4.23 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 1,696 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 30 disaluran ... 84 4.24 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 1,696 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

xiiii

4.25 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan kapasitas 1,696 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 10 dan 30 disaluran ... 87 4.26 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 1,696 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 20 dan 40 disaluran ... 88 4.27 Data tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dengan

kapasitas 1,696 kW dengan posisi peletakan kapasitor pada beban

ke 10,20, 30 dan 40 disaluran ... 89 4.28. Rekapitulasi tegangan sebelum dan sesudah dipasang kapasitor

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Penerapan teknologi Mikrohidro ... 10

2.2 Kapasitor pada jaringan distribusi ... 14

2.3 Kurva karakteristik hubungan tegangan dengan kapasitas kapasitor ... 18

2.4 Gambar rangkaian ekivalen dan diagram fasor ketika saluran dikompensasi kapasitor seri. ... 20

2.5 Gambar rangkaian ekivalen dan diagram fasor ketika saluran dikompensasi kapasitorshunt... 21

2.6 Perbandingan besar daya semu sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor paralel... 23

2.7 Ilustrasi perubahan daya aktif dan daya reaktif sebagai fungsi dari faktor daya, daya semu konstan... 25

2.8 Ilustrasi koreksi faktor daya... 26

2.9 Rugi-rugi dengan satu kapasitor ... 29

3.1 One line diagram Metode Penelitian ... 33

3.2 Ilustrasi metode Newton Raphson ... 36

3.3 Diagram alir pengerjaan tugas akhir... 43

4.1 Pemodelan sistem PLTMH di dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran... 48

4.2 Kondisi PLTMH kapasitas 16 kW dengan sistem 3 fasa ... 49

4.3 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan peletakan kapasitor di beban ke 10 pada saluran.dengan keluaran generator 3,20 kW ... 93

x

4.4 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan peletakan kapasitor dibeban ke 20 pada saluran dengan keluaran

generator 3,20 kW ... 94 4.5 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor dibeban ke 30 pada saluran dengan keluaran

generator 3,20 kW ... 94 4.6 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 40 pada saluran dengan keluaran

generator 3,20 kW ... 95 4.7 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 10 dan 30 pada saluran dengan

keluaran generator 3,20 kW... 95 4.8 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 20 dan 40 pada saluran dengan

keluaran generator 3,20 kW... 96 4.9 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 10, 20, 30, dan 40 pada saluran

dengan keluaran generator 3,20 kW ... 96 4.10 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 10 pada saluran.dengan keluaran

generator 2,448 kW ... 99 4.11 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor dibeban ke 20 pada saluran dengan keluaran

generator 2,448 kW ... 99 4.12 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 30 pada saluran dengan keluaran

generator 2,448 kW ... 100 4.13 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitordi beban ke 40 pada saluran dengan keluaran

generator 2,448 kW ... 100 4.14 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 10 dan 30 pada saluran dengan

keluaran generator 2,448 kW... 101 4.15 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor dibeban ke 20 dan 40 pada saluran dengan

xi

4.16 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan peletakan kapasitor di beban ke 10, 20, 30, dan 40 pada saluran

dengan keluaran generator 2,448 kW ... 102 4.17 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 10 pada saluran.dengan keluaran

generator 1,696 kW ... 104 4.18 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor dibeban ke 20 pada saluran dengan keluaran

generator 1,696 kW ... 105 4.19 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 30 pada saluran dengan keluaran

generator 1,696 kW ... 105 4.20 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 40 pada saluran dengan keluaran

generator 1,696 kW ... 106 4.21 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 10 dan 30 pada saluran dengan

keluaran generator 1,696 kW... 106 4.22 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 20 dan 40 pada saluran dengan

keluaran generator 1,696 kW... 107 4.23 Grafik tegangan sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor dengan

peletakan kapasitor di beban ke 10, 20, 30 dan 40 pada saluran

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Asnal Effendi dan Arpandi Arif. 2008. Studi Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hydro di Desa Rantau Suli _– Kecamatan Sungai Tenang_–Kab. Merangin_–Jambi.http://www.google.com/PLTMH. [2]. Khairul Amri 2008.Kajian Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro di

Sungai Air Kule Kabupaten Kaur. http://www.google.com/journlas/ PLTMH.

[3]. Shalahuddin Hasan. 2010.Pembangkit Listrik Micro, Minihydro dan PLTA. http://www.google.com/journals/PLTMH/micro&minihydro

[4]. Arvan, Abd. 2005. Study Kelayakan Dan Pra Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ( PLTMH) Yang Terinterkoneksi Pada Perusahaan Listrik Negara.( Skripsi). Universitas Lampung. Bandar Lampung [5]. Malvino.Electronic Principles. Glancoe: McDraw Hill.

[6]. J.C. Miras,2004, Optimal Allocation of Fixed and Switched Capacitors for Unbalanced Radial Distribution Feeders Using Artificial Intelligence-Based Approach, Department of Electrical and Electronics Engineering

[7]. Turan Gonen, 1986, Electrical Power Distibution System Engineering, McGraw-HillBook company.

[8]. Kadir, Abdul. 2000. Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik. Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta

[9]. Zuhal. 1995. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. GramediaPustaka Utama. Jakarta.

[10]. Marsudi, Djiteng. 2005.Operasi Sistem Tenaga Listrik. Graha Ilmu. Jakarta [11]. Willey, John. dan Sons. 1983.Electric Utility System and Practices, Fourth

Edition. Willey-Interscience Publication. United State of America [12]. www.instalasijaringan.com/paket-instalasi-capasitor-bank.htmldiakses

pada tanggal 15 oktober 2008

[13]. http://www.qsl.net/in3otd/electronics/varactor_model diakses pada tanggal 15 oktober 2008

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Lampung memiliki potensi sumber daya energi terbarukan dengan potensi air yang berada di aliran sungai dari gunung Pesawaran yang berlokasi di dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran dan dapat digunakan sebagai sebuah PLTMH. Masalah utama yang terjadi pada saluran distribusi sistem PLTMH di dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran adalah terjadinya rugi - rugi daya dan jatuh tegangan sepanjang saluran distribusi. Jatuh tegangan terjadi karena adanya selisih antara tegangan pada pangkal pengiriman dan tegangan pada ujung penerimaan. Terjadinya selisih tegangan ujung dengan tegangan terima itu disebabkan dengan adanya penghantar pada sepanjang saluran, penghantar saluran itu sendiri yaitu konduktor yang memiliki tahanan. Jadi ketika arus mengalir melalui tahanan, tahanan tersebut menjadi panas atau dikatakan energi listrik diubah menjadi energi kalor. Panas atau kalor tersebut dibuang atau hilang ke udara sekeliiling, hal inilah yang menyebabkan rugi–rugi pada saluran.

Untuk mengatasi masalah jatuh tegangan pada saluran distribusi biasanya dipasangkan kapasitor pada saluran distribusi yang bermasalah. Karena kapasitor bersifat sebagai pembangkit daya reaktif dan sebagai penyuplai ke

2

beban-beban yang berlokasi pada jarak yang jauh. Pada penelitian ini, kapasitor langsung diletakan pada tiap beban sedangkan pada penelitian lain kapasitor dipasang pada penyulang distribusi[6] . Dalam penelitian ini peletakan kapasitor di tiap beban sangat mempengaruhi profil tegangan di PLTMH. Karena pada PLTMH ini masalah terjadi di tiap titik beban sehingga dipilih kapasitor dipasang pada tiap beban.

Tujuan ditempatkannya kapasitor pada saluran distribusi di dalam sistem PLTMH di dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran adalah menaikan level tegangan pada saluran distribusi dan mengurangi jatuh tegangan sehingga dapat memperbaiki kualitas tegangan di PLTMH. Keuntungan lain dari pemasangan kapasitor adalah perbaikan faktor daya dan pengurangan kVA (daya semu) yang mengalir pada jaringan.

1.2. Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Menghitung nilai kapasitor dan menentukan penempatan kapasitor untuk kompensasi tegangan PLTMH .

b. Menganalisis profil tegangan sebelum dan sesudah penambahan pemasangan kapasitor yang dapat memperbaiki kualitas tegangan di PLTMH .

3

1.3. Manfaat

Manfaat yang diharapkan agar tercapainya penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Dengan nilai dan penempatan kapasitor yang tepat akan mendapatkan tegangan di sistem yang mendekati tegangan nominal.

2. Memperbaiki kualitas tegangan di sistem PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran.

1.4. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari penelitian ini adalah membuat skema penggunaan kapasitor di PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah dengan menentukan nilai kapasitor dan menempatkan kapasitor tersebut dengan tepat sehingga dapat mengkompensasi tegangan. Selanjutnya setelah adanya penambahan pemasangan kapasitor dapat memperbaiki kualitas tegangan di PLTMH.

1.5. Batasan Masalah

Beberapa hal yang membatasi masalah dalam pembahasan tugas akhir ini adalah:

1. Analisa aliran daya dilakukan pada kondisi beban tetap ( fixed load) dan sistem dalam keadaansteady state.

2. Penelitian debit air hanya dilakukan selama 1 bulan dengan kondisi debit maksimum,debit normal dan debit minimum.

4

3. Tidak membahas koordinasi sistem proteksi, pentanahan, kapasitas jaringan, dinamika sistem tenaga, stabilitas dinamik, pengaruh gangguan terhadap sistem yang akan dirancang.

1.6. Hipotesis

Hipotesis dari penelitian ini adalah dengan nilai dan penempatan kapasitor yang tepat, diharapkan mendapatkan titik optimal tegangan sehingga diperoleh tegangan dan daya di PLTMH dusun Margosari yang lebih stabil.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pembangkit Listrik Tenaga MikroHidro (PLTMH)

Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari, dengan bermacam- macam kegunaannya. Energi listrik secara prosesnya dibangkitkan oleh suatu peralatan yang disebut generator. Generator tersebut untuk dapat berputar tentunya memerlukan Prime mover. Sumber energi yang digunakan sebagai energi awal pada prime mover terdapat bermacam-macam jenisnya, yang nantinya akan menentukan jenis pembangkitnya. Karena perbedaan pemakaian energi primer dan jenis penggerak mulanya maka kita mengenal pusat-pusat pembangkit listrik seperti:PLTD,PLTU,PLTG,PLTG/U,PLTP,PLTN, PLTA/ PLTMH.

Aliran air menghasilkan energi yang dapat ditangkap dan dijadikan listrik. Mikrohidro adalah salah satu istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang menggunakan energi air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya penghasil listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian (head) tertentu. Semakin besar kapasitas aliran (debit) air maupun head maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik.[1] Ini disebut dengan hydropower

6

(Pembangkit Listrik Tenaga Air). Hydropower saat ini merupakan sumber terbesar dari energi terbarukan.

Tipe paling umum dari sistem hydropower adalah dengan membangun bendungan di sungai untuk mengumpulkan air dalam reservoir. Air dialirkan dari reservoir melewati turbin, memutarnya dan mengaktifkan generator yang membangkitkan listrik. Sebenarnya hydropower tidak harus menggunakan bendungan yang besar. Beberapa sistem hydropower hanya menggunakan aliran kecil yang mengalihkan sebagian aliran sungai melewati turbin.

2.1.1 SistemHydropowerMenurut Tipenya a. Bendungan

Sarana bendungan umumnya merupakan sistem hydropower yang besar, menggunakan bendungan untuk menampung air sungai dalam suatu reservoir. Air dapat dilepaskan sesuai perubahan kebutuhan energi listrik atau untuk menjaga level air reservoir tetap.

b. Pengalihan

Pengalihan atau terkadang disebut “sesuai aliran sungai”

merupakan sarana yang mengalihkan sebagian aliran sungai melalui suatu kanal atau penampungan air. Tipe ini tidak selalu menggunakan bendungan.

c. Pemompaan

Pada saat permintaan energi listrik rendah, sarana pemompaan menyimpan energi dengan memompakan air dari reservoirrendah

7

ke reservoiryang tinggi. Pada saat permintaan energi listrik tinggi atau beban puncak, air dilepaskan kembali ke reservoir rendah untuk membangkitkan energi listrik. Tipe ini mirip dengan baterai, dan dapat juga digunakan secara hibrid bersama sistem pembangkit yang pembangkitannya lebih fluktuatif.[2]

2.1.2 SistemHydropowerMenurut Dimensinya

Sarana hydropower bervariasi menurut ukurannya dari sistem pembangkit besar yang menyuplai listrik ke banyak konsumen hingga sistem pembangkit mikro yang beroperasi sendiri - sendiri untuk memenuhi kebutuhan sendiri atau menjualnya ke utilitas energi. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, mikrohidro hanyalah sebuah istilah, mikro artinya kecil sedang hidro artinya air. Dalam prakteknya istilah ini tidak merupakan sesuatu yang baku namun dapat dikatakan bahwa mikrohidro pasti menggunakan air sebagai sumber energinya. Yang membedakan antara istilah mikrohidro dan minihidro adalah output daya yang dihasilkan.

Jenis Hydropower Keterangan

Large - Hydro Lebih dari 100 MW dan biasanya terhubung ke jaringan listrik yang besar Medium - Hydro Berkisar 15-100 MW dan terhubung ke

jaringan listrik

Small - Hydro Berkisar 1-15 MW dan terhubung ke jaringan listrik

Mini - Hydro Lebih dari 100 kW, tapi dibawah 1 MW; Salah satu diantaranya, sebagai sistem yang berdiri sendiri atau lebih sering terhubung ke jaringan

8

Micro - Hydro Berkisar 5 kW sampai 100 kW; Biasanya disediakan untuk komunitas kecil atau industri pedesaan didalam area yang terpencil dan jauh dari jaringan.

Pico-Hydro Berkisar beberapa ratus watt hingga 5 kW.

2.1.3 Penerapan Mikrohidro

Biasanya mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan waktu (flow capacity)sedangkan beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan head. Mikrohidro juga dikenal sebagai white resource dengan keutamaan bebas biaya bahan bakar karena instalasi pembangkit listrik seperti ini menggunakan sumber daya yang telah disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi perbedaan ketinggiannya dapat diubah menjadi energi listrik.

Kelebihan dari PLTMH bahwa terutama pada rangkaian yang sederhana akan dapat menghasilkan energi listrik yang dapat dinikmati sebagai fasilitas kebutuhan sehari-hari dengan biaya yang tidak terlalu mahal, apalagi jika 1 rangkaian digunakan oleh 5 rumah atau lebih akan sangat terjangkau. Selain perawatannnya mudah juga tidak perlu mengeluarkan biaya banyak untuk melakukan perawatan

9

tersebut, hanya perlu pelumasan pada gear jika sudah kasar suaranya dan pengecekan lainnya.

Kelemahannya yaitu pembangkit jenis ini dipengaruhi oleh tidak adanya penyimpan arus sehingga pada siang hari tidak diaktifkan. Selain itu dengan daya input sebesar 5000 watt hanya akan menghasilkan daya sebesar 3000 watt saja karena adanya beban putaran pada transmisi, generator dan pendistribusian, kerusakan biasanya padageardan rantai karena aus dan memuai.

Pada generator keluaran 3000 watt biasanya menggunakan magnet buatan jadi konsumsi listrik harus konstan, apabila pemakaiannya kecil maka daya generator ringan dan perputaran generator akan bertambah besar sehingga generator akan terbakar karena menggunakan magnet buatan, sebaliknya jika pemakaiannya lebih besar maka perputaran generator akan melambat dan lampu-lampu akan meredup. Generator jenis ini digunakan oleh 9 rumah. Pada generator keluaran 500 watt digunakan oleh 2 rumah dan menggunakan magnet tetap, konsumsi listrik juga harus konstan, karena jika konsumsi listrik lebih sedikit maka generator akan berputar lebih cepat dan tidak akan terjadi kebakaran karena menggunakan megnet tetap tetapi bola lampu yang ada akan menyala sangat terang dan akhirnya akan putus atau meledak karena kelebihan daya.[1]

10

Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sumber enegi), turbin dan generator. Air mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dari ketinggian tertentu menuju rumah pembangkit (power house). Pada rumah pembangkit air akan menumbuk turbin dan menggerakkannya, dimana turbin mengubah energi potensial menjadi energi mekanik berupa berputarnya poros turbin.

Poros turbin yang berputar kemudian ditransmisikan ke generator dengan menggunakan kopling. Dari generator akan dihasilkan energi listrik yang akan dialirkan ke beban. Begitulah secara ringkas proses mikrohidro merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi listrik. Berikut kondisi sederhana untuk penerapan teknologi mikrohidro yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.[1][3]

11

Kapasitas PLTMH sangat bergantung pada debit air, dalam penentuan debit air sungai dikenal beberapa metode diantaranya dengan metode

menghitung ”catchment area” (menghitung daerah tangkapan air hujan) dan menggunakan ”metode korelasi”.

Melalui pengukuran air sungai pada musim kemarau dapat diprediksikan berapa debit air sungai minimum yang dapat dipergunakan. Pengukuran tersebut dilakukan menggunakan pelampung ataufloat methode, cara ini paling mudah diterapkan untuk mengukur kecepatan. Di samping metode di atas sebagai langkah awal menentukan prediksi debit air, pengukuran langsung di musim kemarau adalah merupakan langkah yang sangat bijaksana. Walaupun tingkat akurasinya sangat rendah, terutama pada sungai-sungai yang mempunyai dasar tidak rata (irregular). Perumusan tersebut terlihat pada rumus 2.1.

=

………(2.1)

dengan,

Vs= kecepatan permukaan air (m/s) D= jarak (m)

t= waktu yang dibutuhkan pelampung untuk mencapai jarak tersebut (detik)

Kecepatan permukaan air tersebut tidak mewakili kecepatan rata-rata dari aliran sungai, sehingga perlu adanya faktor koreksi (C)yang dilihat pada rumus pada persamaan 2.2.

12

= . ………..(2.2)

dengan,

V= kecepatan rata-rata (m/s)

Vs= kecepatan permukaan air (m/s)

C= faktor koreksi 0,6 s.d. 0,85 (0,6 dipakai untuk sungai berbatu, 0,85 dipakai untuk sungai relatif rata)

Seperti diketahui debit air sungai adalah hasil kali kecepatan aliran air dengan luas penampang sungai dengan rumus:

= . ……….(2.3)

dengan,

Q= debit air (m3/det) sungai V= kecepatan rata-rata (m/s) A= luas penampang (m2)

Kemudian untuk mengetahui keluaran turbin dapat dihitung dengan formula:

Pv= g x Q x H _{……….(2.4)}

dengan,

Pv= daya turbin (kW)

Q = debit air (m3/detik)

H = efektifhead(m)

13

2.1.4 Pemanfaatan

Pemanfaatan air untuk Pembangkit Listrik sudah merupakan hal yang umum di Indonesia. Dengan potensi sumber air yang besar dan kontinu, pembangkit listrik tenaga air telah menjadi salah satu pembangkit dasar di Indonesia. Kendala yang dihadapi dalam membangun sebuah mikrohidro adalah lokasinya yang umumnya tidak berada di pusat beban sehingga membutuhkan transmisi yang panjang dan aksesibilitas yang rendah pada saat proses pembangunan. Untuk daerah-daerah terpencil dengan potensi air yang baik dan belum terjangkau jaringan listrik, pembangunan hydropower ukuran mikro (mikrohidro) berkapasitas hingga 100 kW, sangat tepat dilakukan. Pembangkit tersebut akan dapat menyediakan listrik yang kontinu untuk 1 desa yang terdiri dari sekitar 100 rumah pada jarak yang berdekatan.[4]

2.2 Kapasitor Dalam Tujuan pemasan jatuh tegangan, sistem dan lain se tegangan ini ber satu ukuran yan memberikan pela ini sebagai kompe rugi. Menurut ke diperbolehkan pa pertama dan yan tidak lebih dari 10%

Gamba

alam Penggunaan Energi Listrik

angan kapasitor dalam sistem distribusi untuk n, mengurangi rugi-rugi daya, memperbaiki

n sebagainya. Tegangan pada sistem ini sangat berhubungan dengan konsumen. Tegangan ini m

ang menentukan apakah suatu perusahaan layanan yang baik atau belum kepada konsum kompensasi beban induktif, disamping untuk

ketentuan yang berlaku, bahwa jatuh t pada feeder primer antara transformator ang tidak boleh melebihi 6%, serta pada m 10% sehingga rugi- rugi daya bisa ditekan.

bar 2. 2 Kapasitor pada Jaringan Distribusi[12]

14

untuk mengurangi baiki faktor daya at penting karena ni merupakan salah an listrik telah konsumen. Kapasitor uk menekan rugi-uh tegangan yang or distribusi yang meter konsumen

15

2.2.1 Fungsi Kapasitor Dalam Penggunaan Energi Listrik

Besarnya energi atau beban listrik yang dipakai ditentukan oleh resistansi (R), induktansi (L) dan kapasitansi (C). Besarnya pemakaian energi listrik itu disebabkan karena banyak dan beraneka ragam peralatan (beban) listrik yang digunakan. Sedangkan beban listrik yang biasa digunakan umumnya bersifat induktif dan kapasitif. Dimana beban induktif (positif) membutuhkan daya reaktif seperti transformator pada rectifier, motor induksi (AC) dan lampu TL. Sedang beban kapasitif (negatif) mengeluarkan daya reaktif. Daya reaktif itu merupakan daya yang diperlukan untuk proses transmisi energi listrik pada beban. Jadi yang menyebabkan pemborosan energi listrik adalah banyaknya peralatan yang bersifat induktif. Berarti dalam menggunakan energi listrik ternyata pelanggan tidak hanya dibebani oleh daya aktif (kW) saja tetapi juga daya reaktif (kvar). Penjumlahan kedua daya itu akan menghasilkan daya nyata yang merupakan daya yang disuplai oleh PLN.

Dari Gambar 2.7. tersebut diperoleh bahwa perbandingan daya aktif (kW) dengan daya semu (kVA) dapat didefenisikan sebagai faktor daya (pf) atau Cos φ.

cos ( ) = ( )

( )………(2.5)

( ) = ( ). cos ………..(2.6)

Akibat menurunnya faktor daya itu maka akan muncul beberapa persoalan sebagai berikut :

16

2. Membesarnya pengunaan daya listrik kvar. 3. Memperburuk kualitas tegangan.

Untuk memperbesar harga cos φ (pf) yang rendah hal yang mudah dilakukan adalah memperkecil sudut φ sehingga menjadi ø1, berarti ø > ø1. Sedang untuk memperkecil sudut φ itu hal yang mungkin dilakukan adalah memperkecil komponen daya reaktif (kvar). Berarti komponen daya reaktif yang ada bersifat induktif harus dikurangi dan pengurangan itu bisa dilakukan dengan menambah suatu sumber daya reaktif yaitu berupa kapasitor.

2.2.2 Proses Kerja Kapasitor

Kapasitor yang akan digunakan untuk memperbesar faktor daya dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya reaktif ke beban. Karena beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil. Kemudian hubungan kapasitor dengan tegangan yang dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

17

=

……….(2.7)

Berdasarkan persamaan diatas maka dapat diketahui nilai reaktansi kapasitifnya yaitu :

=

………..….(2.8)

Sedangkan untuk tegangan berlaku persamaan

=

.

...(2.9)

Dimana

=

……….(2.10)

Dengan

=

Reaktansi kapasitif

=

Tegangan kapasitor

=

Arus kapasitor

=

Kapasitas kapasitor

Adapun kurva karakteristik hubungan antara kapasitor dengan tegangan yang dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut

18

Gambar 2.3. Kurva karakteristik hubungan tegangan dengan kapasitas kapasitor[13]

Berdasarkan Gambar 2.3 menyatakan bahwa hubungan kapasitor dengan tegangan berbanding terbalik yaitu semakin besar nilai kapasitor (C) maka semakin kecil tegangan yang dihasilkan

2.2.3 Dampak dari Pemasangan Seri dan Kapasitor Shunt (Paralel) Pada Saluran Distribusi

Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi faktor daya pada sistem distribusi listrik/instalasi listrik di pabrik/industri. Kapasitor bertindak sebagai pembangkit daya reaktif dan oleh karenanya akan mengurangi jumlah daya reaktif, juga daya semu yang dihasilkan oleh bagian utilitas. Fungsi utama dari pemasangan kapasitor seri dan shunt adalah untuk mengurangi rugi –rugi daya pada saluran dan jatuh tegangan

19

pada titik dimana dipasang kapasitor. Pada dasarnya kapasitor shunt digunakan untuk merubah faktor daya beban, sedangkan kapasitor seri digunakan untuk menurunkan tegangan induktif (IXL) yang berlebihan.

1. Kapasitor Seri

Ketika menggunakan kapasitor seri, maka kapasitor dihubungkan secara seri dengan saluran. Kapasitor seri digunakan secara terbatas pada jaringan distribusi. Hal ini karena kapasitor seri memiliki masalah tentang batas/ range yang dapat digunakan. Oleh karena itu pada umumnya pemasangan kapasitor seri ini biasanya digunakan untuk saluran yang tidak terlalu luas, sehingga kapasitansi kapasitor yang dihasilkanpun akan kecil. Akan tetapi pemasangan kapasitor seri ini juga memiliki keunggulan bila dibandingkan dengan kapasitor shunt yaitu kapasitor seri akan lebih banyak menghasilkan kenaikan tegangan dari kapasitor shunt pada faktor daya yang kecil. Berikut adalah gambar rangkaian ekivalen saluran dan gambar diagram fasor ketika saluran dikompensasi oleh kapasitor seri.

20

(b)

Gambar 2.4 Gambar Rangkaian Ekivalen dan Diagram Fasor ketika saluran dikompensasi kapasitor seri.

Gambar diatas menunjukan diagram fasor kompensasi kapasitor seri pada saat pf lagging ( beban induktif ). Berdasarkan gambar diatas dapat dilihat bahwa dengan pemasangan kapasitor seri maka besarnya jatuh tegangan yang diakibatkan oleh reaktansi induktif pada saluran dapat ditekan.

2. KapasitorShunt/ Paralel

Ketika menggunakan kapasitor shunt, maka kapasitor dihubungkan secara paralel dengan saluran. Berbeda dengan kapasitor seri kapasitor shunt dapat digunakan secara luas pada saluran distribusi. Sama halnya seperti kapasitor seri, kapasitor shunt menghasilkan daya reaktif untuk memperkecil rugi- rugi daya dan jatuh tegangan pada saluran distribusi. Pemasangan kapasitor shunt pada saluran akan mengakibatkan magnitude dari arus sumber dapat dikurangi, sehingga besarnya faktor daya pun dapat diperbaiki. Perbaikan faktor daya ini akan mengakibatkan besarnya jatuh tegangan antara saluran kirim dengan ujung beban dapat dikurangi. Berikut ini adalah gambar rangkaian

21

ekivalen saluran dan gambar diagram fasor ketika saluran dikompensasi oleh kapasitorshunt.

` Z=R+jX

IL

Is

Vs Ic

C

Vr

(a)

Gambar 2.5. Gambar Rangkaian Ekivalen dan Diagram Fasor ketika saluran dikompensasi kapasitor shunt.

Dari Gambar 2.5 diatas dapat dijelaskan bahwa:

VR1 = VS – (IR.R+jIL.XS)………...(2.11) VR2 = VS – (IR.R+jIL.XS – jIC.XS)………(2.12)

∆VR = VR2 - VRI………...(2.13)

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

= jIC.XS………..…..(2.14)

22

IR = Komponen real arus (Ampere).

IL = Komponen reaktif arus lagging terhadap tegangan (A). IC = Komponen reaktif arus leading terhadap tegangan (A)

R = Resistansi saluran (Ohm). XS = Reaktansi jaringan (Ohm).

Ketika memasang kapasitor paralel, terjadi injeksi arus IC pada sistem sehingga faktor daya meningkat dan IL berkurang. Hal itu mengakibatkan jatuhnya tegangan berkurang ILx XSsehingga tegangan VR meningkat. Dari Persamaan (2.12), menyatakan 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 seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6 berikut:

MW Φ2

Φ1

MVA2

MVarC

MVar MVA1

Gambar 2.6. Perbandingan Besar Daya Semu Sebelum dan Sesudah Pemasangan Kapasitor Paralel

23

Gambar.2.6 merupakan vektor diagaram sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor yang dinyatakan dengan Persamaan sebagai berikut:

MVA1= MW– jMVAR ………...(2.15)

MVA2= MW–jMVAR - jMVARc ……….……....(2.16)

∆MVA = MVA2 –MVA1= j MVARc………...(2.17)

Dimana:

MVA = Daya semu MW = Daya aktif MVAR = Daya reaktif

. MVARc = Injeksi daya reaktif dari kapasitor

Dengan terpasangnya kapasitor pada sistem maka akan ada penambahan daya aktif pada sistem dan juga kualitas tegangan menjadi baik.

Faktor daya mempunyai range antara 0 – 1 dan dapat juga dinyatakan dalam persen. Faktor daya yang baik apabila mendekati nilai 1.

tan

=

………..……....(2.18)

Karena kompenen daya aktif umumnya konstanta (komponen kVA dan kVAR berubah sesuai dengan faktor daya), maka dapat ditulis sebagai berikut:

= × tan ………(2.19)

Berikut ini beberapa keuntungan meningkatkan faktor daya :

24

• Mengurangi rugi-rugi daya pada sistem;

• Adanya peningkatan tegangan karena daya meningkat.

Jika faktor daya lebih kecil dari 0,85 maka kapasitas daya aktif (kW) yang digunakan akan berkurang. Kapasitas ini akan terus menurun seiring dengan menurunnya faktor daya sistem kelistrikan. Akibat menurunnya faktor daya maka akan timbul beberapa persoalan di antaranya :

• Membesarnya penggunaan daya listrik kWH karena rugi-rugi;

• Membesarnya penggunaan daya listrik kVAR;

• Mutu listrik menjadi rendah karena jatuh tegangan .

2.2.4 Koreksi Faktor Daya

Pembangkitan daya reaktif pada perencanaan daya dan pensuplaiannya ke beban-beban yang berlokasi pada jarak yang jauh adalah tidak ekonomis, tetapi dapat dengan mudah disediakan oleh kapasitor yang ditempatkan pada pusat beban.

Gambar 2.7. Ilustrasi dari perubahan daya aktif dan daya reaktif sebagai fungsi dari faktor daya , daya semu konstan.

25

Dengan mengasumsikan beban disuplai dengan daya nyata (aktif) P, daya reaktif tertinggalQ1,dan daya semu S1, pada faktor daya tertinggal bahwa :

……….…….(2.20) Atau

……….…….(2.21) ketika kapasitorshunt QckVA dipasang pada beban, faktor daya dapat ditingkatkan dari cosθ_{1 ke cos}θ_{2, dimana :}

(

₂

)

2 1 2 2 2 1 2 2 2 2 cos cos cos c Q Q P P Q P P S P − + = + = = ϕ ϕ ϕ

. . . (2.22)

1 1 cos S P = ϕ 2 1 2 1 Q P P cos + = ϕ

26

Gambar 2.8. Ilustrasi koreksi faktor daya

Oleh karena itu, dapat dilihat dari Gambar 2.8.b, daya semu dan daya reaktif menurun dari S1 kVA menjadiS2 kVA dan dari Q1 kvar menjadi Q2 kvar. Tentu saja, penurunan hasil daya reaktif dalam penurunan arus total, yang disebabkan oleh turunnya penyusutan daya. Sehingga koreksi faktor daya menghasilkan penghematan ekonomi dalam pengeluaran yang besar dan pengeluaran bahan bakar melalui pengurangan kapasitas kilovolt ampere dan penurunan rugi daya dalam semua perlengkapan diantara titik yang dipasang kapasitor dan rencana sumber daya, termasuk saluran distribusi, trafo di gardu induk dan saluran transmisi. Peningkatan faktor daya adalah titik dimana keuntungan ekonomis dari pemasangan kapasitorshuntsama dengan harga dari kapasitor tersebut.

Keuntungan lain dari pemasangan kapasitor adalah perbaikan faktor daya dan pengurangan kVA yang mengalir pada jaringan. Dengan pemasangan kapasitor akan mengurangi daya reaktif yang mengalir pada jaringan,

27

sehingga dengan daya nyata yang sama, maka faktor daya akan lebih besar dan kVA akan berkurang.

Dari Gambar 2.8 dapat ditentukan bahwa faktor daya sebelum dan sesudah dipasang kapasitor adalah cos θ _{dan cos} θ_{new. Setelah dipasang kapasitor,}

faktor daya menjadi :

   



 _

  

  − =

P Qc Q tan . arc cos Pfnew

. ………..….(2.23)

Maka ;

( )

2

[

]

2

c

Q Q P

S = + −

. ……….………(2.24) Dengan adanya perbaikan faktor daya, akan timbul pengurangan kVA yang mengalir pada jaringan. Sehingga pada jaringan tersebut dapat ditambahkan sejumlah kVA sebesar pengurangan kVA yang terjadi. Tambahan kVA ini merupakan selisih antara kVA sebelum dipasang kapasitor dengan kVA setelah dipasang kapasitor.

( )

2

[

]

2

c Q Q P S

D= − + −

∆ _{………..………..(2.25)}

dimana :

Δ D_{= kVA tambahan}

S1= kVA saat beban puncak sebelum dipasang kapasitor

S2= kVA saat beban puncak setelah dipasang kapasitor

28

Q= daya reaktif

Qc= rating dari kapasitor (kVAR)

Dengan adanya kVA tambahan pada suatu jaringan, akan menambah jumlah beban yang dapat ditanggung oleh jaringan tersebut. Hal ini merupakan suatu keuntungan, karena apabila ada tambahan beban pada daerah dimana jaringan itu berada, daya listriknya dapat dikirim melalui jaringan tersebut tanpa perlu membangun jaringan yang baru.

2.2.4 Kompensasi Rugi-Rugi dengan Penempatan Kapasitor

Persamaan untuk reduksi setelah penambahan kapasitor dapat dilihat pada rumus (2.26) atau (2 .27)

(

)

[

I I I x Ic

]

Rdx I

(

I I

)

x Rdx

P X _x._x

X LS ''           − − ∫ + − − −

=

∫

_{= =} 2

2 1 1 0 1 0 2 2 1 1 1 1 3 3 ...(2.26) atau

(

I I I I

)

R x

₍

x

₎

I Ic xI I Ic R

PLS C

          + − − + + + = 2 1 1 2 2 2 1 2

1 3 1 1 2 1 ...(2.27)

Sebagai hasil penambahan kapasitor dapat dirumuskan sebagai berikut :

LS LS '' LS LS P P P

P = −

29 2 I 1 I x I I I i=1−(1−2)

c

I i i1= −

C

I x I I I− − −

= 1 (1 2)

1 X 2 I C I 1 X 1 I

Gambar 2.9. Rugi-rugi dengan satu kapasitor[7]

Rumus dari ( 2.26) dan ( 2.27) dapat disubstitusikan pada rumus ( 2.28)

(

)

(

I I I I

)

R R Ic I I x I I x P C C x LS 2 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 2 3 + + + − − − = ∆          ...(2.29)

( ) ( )

(

)

_            − +       − + + = ∆ _              2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 2 1 3 I I I I I I x I I x I I I I

PLS x c

c

...(2.30)

Jikacdidefinisikan sebagai rasio dari kilovoltamper kapasitif (ckVA) kapasitor dengan total beban reaktif , sehingga :

reaktif totalbeban

gterpasang pasitoryan

ckVAdarika

30

selanjutnya

1

I I

c= c

...

(2.32) Jikaλdidefinisikan sebagai rasio dari arus reaktif pada segmen akhir dengan arus reaktif pada segmen awal ,sehingga :

nawal fpadasegme arusreakti nakhir fpadasegme arusreakti =

λ ………...……..…...(2.33)

1 2

I I

=

λ ………...……….(2.34)

Jika persamaan ( 2.29 ) dan ( 2.30) disubstitusikan ke persamaan (2.35) reduksi yang hilang per unit didapatkan menjadi :

(

)

[

2

]

2 1 1

1 2 1 3 c x c x P c x

LS − + −

+ + =

∆ λ

λ

λ ……….…….…...(2.35)

Atau

(

)

[

x x c

]

PLS cx − + −

+ + =

∆ λ

λ

λ 1 1 1

2 1

3

2 ……….……..(2.36)

Jika α didefinisikan sebagai nilai kebalikan dari

1

+

λ

+

λ

2sehingga :

2 1 1 λ λ α + +

=

………..………

..

…

...

(2.37)

Selanjutnya persamaan ( 2.36 ) dapat juga dinyatakan sebagai

(

)

[

x

x

c

]

cx

P

LS

=

−

+

−

31

2.2.5 Pemasangan Kapasitor

Kapasitor yang akan digunakan untuk memperkecil atau memperbaiki faktor daya penempatannya ada dua cara :

1. Terpusat kapasitor ditempatkan pada: a. Sisi primer dan sekunder transformator b. Pada bus pusat pengontrol

32

III. METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian dan perancangan tugas akhir dilakukan di Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung dan dusun Margosari, desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran pada bulan Agustus 2012 sampai dengan bulan Februari 2013

3.2 Alat dan Bahan

Adapun peralatan dan bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Satu unit Notebook dengan spesifikasi Processor Core2Duo 2.20 GHz dengan sistem operasi windows 7.

2. Perangkat lunak simulator sebagai alat bantu untuk perhitungan dan analisis. 3. Data–data yang dibutuhkan dalam Tugas Akhir ini berupa Tegangan , Arus

dan Beban yang ada di PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran.

33

3.3 Metode Penelitian

Seperti yang telah disebutkan di bab sebelumnya bahwa tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk menghitung nilai kapasitor dan menentukan penempatan kapasitor untuk kompensasi tegangan PLTMH dusun Margosari desa Pewaran Indah kabupaten Pesawaran dengan perhitungan jatuh tegangan dan menganalisis profil tegangan sebelum dan sesudah penambahan pemasangan kapasitor yang dapat memperbaiki kualitas tegangan di PLTMH. Tujuan tersebut dapat dicapai bila setelah dikompensasi oleh kapasitor, jatuh tegangan menjadi lebih kecil. Hal ini dapat dilakukan dengan cara membandingkan jatuh tegangan sebelum dikompensasi oleh kapasitor dengan jatuh tegangan setelah dikompensasi oleh daya reaktif yang dihasilkan oleh kapasitor. Berikut Gambar 3.1 adalah one line diagram metode penelitian :

Gambar 3.1 One Line diagram Metode Penelitian

1. Metode Perhitungan Jatuh Tegangan pada Saluran Distribusi

Dalam perhitungan jatuh tegangan pada PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran menggunakan metode aliran daya Newton Raphson. Metode Newton Raphson merupakan metode yang paling dikenal untuk mencari hampiran terhadap akar fungsi riil. Metode

34

Newton sering konvergen dengan cepat, terutama bila iterasi dimulai "cukup dekat" dengan akar yang diinginkan. Namun bila iterasi dimulai jauh dari akar yang dicari, metode ini dapat meleset tanpa peringatan. Implementasi metode ini biasanya mendeteksi dan mengatasi kegagalan konvergensi.

Dalam metode Newton Raphson secara luas digunakan untuk permasalahan pada persamaan non-linier. Penyelesaian persamaan ini menggunakan permasalahan yang linier dengan solusi pendekatan. Metode ini dapat diaplikasikan untuk satu persamaan atau beberapa persamaan dengan beberapa variable yang tidak diketahui.

Untuk persamaan non-linier yang diasumsikan memiliki sebuah variable seperti persamaan:

y = f(x). . . .. . . . . .(3.1)

persamaan tersebut dapat diselesaikan dengan membuat persamaan menjadi

f(x)= 0 . . . (3.2)

dengan menggunakan deret Taylor persamaan tersebut dapat dijabarkan menjadi

 

    

  

 

0

0 1 .. 2 0 2 0 2 ! 2 1 0 0 ! 1 1

0       

 x x n

n dx n df n x x dx x df x x dx x df x f x f ………...(3.3)

35

menghasilkan persamaan:

 

 

 

0 ₀



0 x x

dx x df x f x

f    . . . . . . (3.4)

Dari.

 

 

dx x df x f x x 0 0 0

1   . . . .. . . . . . .. . .(3.5)

Bagaimana pun, untuk mengatasi kesalahan notasi, maka persamaan menjadi

 

dx x df fx x x 0 0 0

0 _{ }

. . . .. . . (3.6)

Dimana:



0

x

pendekatan perkiraan

0

x

= pendekatan pertama

Oleh karena itu, rumus dapat dikembangkan sampai iterasi terakhir (k+1) menjadi        

 

dx x df fx x x k k k

k1 _{  . . . ..(3.7)}

       

 

k k k k x ' f fx x

36

   

 

k k

x ' f

fx x

 . . . .(3.9)

 k  k

x

x

x







1

. . . (3.10)

Gambar 3.2 Ilustrasi metode Newton Raphson

Pada gambar 3.2 dapat dilihat bahwa 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.

Metode Newton Raphson dengan Koordinat Polar





 n j ij j i Y V

I

0 ………..……...(3.11)

Besaran-besaran listrik yang digunakan untuk koordinat polar, pada umumnya

; V

V ; V

37

Dari persamaan sebelumnya, maka menjadi

j ij n

j ij j i Y V

I 



θ δ

0 ………...(3.13)

Persamaan (3.13) dapat disubstitusikan kedalam persamaan daya

i * i i i jQ V I

P  

i i

* i V

V  δ V_i* konjugat dari

V

i

j ij n j j ij i i

i jQ V Y V

P   



θ δ

1 j i ij n j j ij i i

i jQ V Y V

P  



θ δ δ

1

………....(3.14)

Dimana:

   

 



   





   k



j k i ij k j k i ij j sin j cos e k j k i

ij δ δ θ δ δ θ δ δ

θ   _{     }

...…….…...(3.15)

Dari persamaan (3.14) dan (3.15) dapat diketahui persamaan P (3.16) dan Q (3.17)

     



   k



j k i ij k j ij k i n j k

i V Y V cos

P 



θ δ δ

1

………..…..(3.16)

     



   k



j k i ij k j ij k i n j k

i V Y V sin

Q 



θ δ δ

1

……….…(3.17)

38

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 (3.16) dan (3.17) dengan nilai Pi(k) dan Qi(k). hasil nilai ini digunakan untuk menghitung nilai

   k

calc , i spec , i k

i P P

P  

 ………...……...(3.18)

   k

calc , i spec , i

k _{Q Q}

Q  

 2 ………..….(3.19)

Hasil perhitungan ini P_i k dan Q_i k digunakan untuk matrik jacobian pada persamaan:                                                                               n k n k n : n k : k n n k n k n : n k : k k n k : k n k : Q ... Q Q ... P P ... P P ... P Q Q P P δ δ δ δ δ δ δ 2 2 2 2 2 2 2 2 2                                                                                k n k n k k n k n k n n k k n n k n k n n k k V V V Q V Q V Q V Q V P V P V P V P : 2 : 2 2 : 2 : 2 2 : 2 : 2 2 ... ... ... ... δ δ ...(3.20)

Persamaan (3.20), dapat dilihat bahwa perubahan daya berhubungan dengan perubahan besar tegangan dan sudut fasa. Secara umum persamaan (3.21) dapat disederhanakan menjadi

39     _             3 1 J J Q k k

P

 

               k k V J J δ 4 2 ...( 3.21)

Besaran elemen matriks Jacobian

a) J1

 

   



   k



j k i ij ij k j k i i j i k

i _{V V Y sin}

P

δ δ θ

δ   

 



 ...……...(3.22)  

   



   k



j k i ij ij k j k i j k

i _{V V Y sin}

P

δ δ θ

δ   

 

i

j ...(3.23)

b) J2

 

   



   k



j k i ij i j ij k j ii ij k i k

i _{V Y cos V Y cos}

Vi P

δ δ θ

θ   

  



 2 ...……...(3.24)  

 



   k



j k i ij ij k i j k i cos Y V V P δ δ θ   

 

i

j  ...…... (3.25)

c) J3

 

   



   k



j k i ij ij k j k i i j i k

i _{V V Y cos}

Q

δ δ θ

δ   

 



 ...………...(3.26)  

   



   k



j k i ij i j k j k i j k

i _{V V Y cos}

Q

δ δ θ

δ   

 

i

40    _            k k Q P J J 1 4 2

d) J4

 

   



   k



j k i ij i j ij k j ii ij k i k

i _{V Y sin V Y sin}

Vi Q

δ δ θ

θ   

   



 2 . .……...(3.28)  

 



   k



j k i ij ij k i j k i sin Y V V Q δ δ θ   

  

i

j  ....……...(3.29)

Setelah nilai matrik Jacobian dimasukkan kedalam persamaan (3.21) maka nilai

 

δ



k i dan  

V

k i



dapat dicari dengan menginversikan matrik Jacobian menjadi     _             3 1 J J V k k

δ

_{………….………..….(3.30)}

Setelah nilai



δ

 _ik dan

 

V

k

i



diketahui nilainya maka nilai

 

δ



k1

i dan

 

V

k

i



1

dapat dicari dengan menggunakan nilai



δ

 _ik dan

 

V

k

i



ke dalam persamaan:      

δ

δ

δ

k i k i k

i  

1

………..………...…(3.31)

     

V

V

V

ik

k i k

i  

1

41

Nilai dari

δ

_ik1 dan

 

V

k

i

1



hasil perhitungan dari persamaan (3.31) dan

(3.32) merupakan perhitungan pada iterasi pertama. Nilai ini digunakan kembali untuk perhitungan iterasi ke-2 dengan cara memasukkan nilai ini ke dalam persamaan (3.16) dan (3.17) sebagai langkah awal perhitungan aliran daya, dengan diperolehnya hasil output yang digunakan dalam analisis penempatan stabilitas tegangan menggunakan kapasitor. Perhitungan aliran daya pada iterasi ke-2 mempunyai nilai k = 1.

2. Metode Perhitungan Nilai Kapasitor dan Pemasangan Kapasitor.

Metode yang digunakan untuk perhitungan nilai kapasitor yaitu dengan perrhitungan secara manual dengan menggunakan persamaan serta pemasangan kapasitor ditentukan dengan perhitungan sesuai dengan persamaan.

Langkah–langkah menghitung nilai kapasitor : a. Mengetahui besar tegangan, arus dan daya

b. Menghitung S dengan menggunakan persamaan (3.33)

= ………...………...…(3.33)

c. Menghitung P dan Q dengan menggunakan persamaan dan

= ✁✂✄ ………...……..(3.34)

42

d. Setelah mendapat nilai P dan Q kemudian menghitung daya reaktif kapasitor ( / ) yaitu dari selisih antara Q awal dengan Q akhir dengan persamaan (3.36).

= ……….…………..……..(3.36)

e. Kemudian menghitung nilai kapasitor (C) dengan menggunakan persamaan (3.37) dan menghitung nilai reaktansi kapasitif ( ) menggunakan persamaan (3.38).

= ……….…..(3.37)

= ………..….(3.38)

Maka berdasarkan persamaan 3.37 didapatkan pada persamaan 3.39

=

43

Diagram alir pengerjaan tugas akhir ini ditunjukan pada Gambar 3.2.

44

3.4 Kondisi PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran.

PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran terdapat di dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran. PLTMH Margosari memiliki panjang total sekitar 2100 m / 2 KM sampai ke beban terakhir. Total beban yang terhubung adalah 40 beban dengan masing – masing beban sebesar 30 W . Beban yang terhubung ke PLTMH adalah beban masyarakat yang bersifat resistif . Pada PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran menggunakan konduktor yang berjenis tipe Al atau twisted cable, dimana konduktor tersebut memiliki 2 fasa .Di bawah ini adalah tabel data dari konduktor tersebut.

Tabel 3.1. Nilai resistansi dan reaktansi konduktor / km

A

(mm2)

R (Ω /km)

L (mH/km)

C (mf/km)

Impedansi urutan positif

(Ω /km)

Impedansi urutan Nol

(Ω /km)

150 0,206 0,33 0,26 0,206 + j 0,104 0,356 + j 0,312

3.5 Pengamatan

Sebelum dilakukan pengamatan terlebih dahulu dilakukan perhitungan aliran daya awal pada PLTMH dusun Margosari desa pesawaran Indah dengan menggunakan simulator. Metode perhitungan aliran daya digunakan pada tugas akhir ini adalah metode perhitungan aliran daya Newton Rhapson. Sedangkan untuk menghitung

45

aliran daya pada PLTMH dusun Margosari ini terlebih dahulu dilakukan pemodelan yang akan diteliti. Pemodelan ini harus sesuai dengan semua komponen listrik yang ada yaitu mulai dari sumber sampai dengan beban. Dalam perhitungan jatuh tegangan dan rugi daya pada tugas akhir ini semua komponen dimodelkan sebagai berikut;

1. PLTMH

PLTMH dimodelkan sebagai sebuah pembangkit yang menggunakan generator yang terhubung ke salah satu bus di sistem sehingga dapat beroperasi pada kedua faktor daya, baik tertinggal maupun mendahului. Bus yang terhubung ke PLTMH diperlakukan sebagai PV bus sehingga dapat mengontrol tegangan.

2. Saluran Distribusi

Data saluran disribusi meliputi panjang saluran, data geometris penghantar, jumlah konduktor serta impedansi saluran. Dari data saluran distribusi tersebut yang digunakan di dalam perhitungan rugi daya dan jatuh tegangan hanya panjang saluran dan impedansi saluran. Untuk panjang saluran antara dua bus adalah jarak dari bus satu ke bus lainnya, sedangkan impedansi saluran diukur dalam satuan ohm/km.

3. Beban

Pemodelan beban berdasarkan data historis konsumsi energi yang dilakukan oleh konsumen. Pada dasarnya ada dua tipe beban yaitu beban industri dan beban masyarakat. Dalam tugas akhir ini tipe beban sama yaitu beban masyarakat.

46

4. Kapasitor

Pada sistem distribusi kapasitor diartikan sebagai suatu komponen konstanta admitansi yang biasanya dipasang parallel/ shunt. Pemasangan kapasitor ini dilakukan dengan tujuan untuk memperbaiki faktor daya ( pf ), mengurangi besarnya rugi daya pada saluran , dan mengurangi besarnya jatuh tegangan. Hal ini dapat dilakukan karena kapasitor akan menghasilkan daya reaktif yang akan dikompensasikan ke sistem.[5].

108

V.KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Berdasarkan simulasi dan pembahasan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:

1. Hasil pengukuran PLTMH yang didapat pada tegangan di semua bus bebann terjadi penurunan jauh lebih rendah dari tegangan nominal terutama dibeban yang jauh pada PLTMH.

2. Dari hasil penelitian ini pemasangan kapasitor merata di 4 titik sepanjang saluran memberikan hasil optimal yang dapat mengkompensasi turunnya tegangan mendekati tegangan nominal kemudian pada penelitian ini perhitungan nilai kapasitor yang didapat sebesar 4.3 µF kemudian nilai kapasitor ini dapat menaikkan tegangan sebelum dipasang kapasitor sebesar ± 30 %.

109

2.2 Saran

Berdasarkan pembahasan dan hasil kesimpulan yang telah dilakukan diatas maka dapat dikemukakan saran, yaitu

1. Kapasitor yang dibutuhkan untuk kebutuhan di PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah yaitu kapasitor sebesar 4,3 mikro Farad sesuai dengan perhitungan .

2. Generator PLTMH seharusnya dipasang dengan sistem tiga fasa sehingga tidak perlu adanya penambahan kapasitor dikarenakan tegangan yang dihasilkan sudah baik.

Diagram alir pengerjaan tugas akhir ini ditunjukan pada Gambar 3.2.

3.4 Kondisi PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran.

PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran terdapat di dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran. PLTMH Margosari memiliki panjang total sekitar 2100 m / 2 KM sampai ke beban terakhir. Total beban yang terhubung adalah 40 beban dengan masing – masing beban sebesar 30 W . Beban yang terhubung ke PLTMH adalah beban masyarakat yang bersifat resistif . Pada PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah kabupaten Pesawaran menggunakan konduktor yang berjenis tipe Al atau twisted cable, dimana konduktor tersebut memiliki 2 fasa .Di bawah ini adalah tabel data dari konduktor tersebut.

Tabel 3.1. Nilai resistansi dan reaktansi konduktor / km

A (mm2)

R (Ω /km) L (mH/km) C (mf/km) Impedansi urutan positif

(Ω /km)

Impedansi urutan Nol

(Ω /km)

150 0,206 0,33 0,26 0,206 + j 0,104 0,356 + j 0,312

3.5 Pengamatan

Sebelum dilakukan pengamatan terlebih dahulu dilakukan perhitungan aliran daya awal pada PLTMH dusun Margosari desa pesawaran Indah dengan menggunakan simulator. Metode perhitungan aliran daya digunakan pada tugas akhir ini adalah metode perhitungan aliran daya Newton Rhapson. Sedangkan untuk menghitung

aliran daya pada PLTMH dusun Margosari ini terlebih dahulu dilakukan pemodelan yang akan diteliti. Pemodelan ini harus sesuai dengan semua komponen listrik yang ada yaitu mulai dari sumber sampai dengan beban. Dalam perhitungan jatuh tegangan dan rugi daya pada tugas akhir ini semua komponen dimodelkan sebagai berikut;

1. PLTMH

PLTMH dimodelkan sebagai sebuah pembangkit yang menggunakan generator yang terhubung ke salah satu bus di sistem sehingga dapat beroperasi pada kedua faktor daya, baik tertinggal maupun mendahului. Bus yang terhubung ke PLTMH diperlakukan sebagai PV bus sehingga dapat mengontrol tegangan.

2. Saluran Distribusi

Data saluran disribusi meliputi panjang saluran, data geometris penghantar, jumlah konduktor serta impedansi saluran. Dari data saluran distribusi tersebut yang digunakan di dalam perhitungan rugi daya dan jatuh tegangan hanya panjang saluran dan impedansi saluran. Untuk panjang saluran antara dua bus adalah jarak dari bus satu ke bus lainnya, sedangkan impedansi saluran diukur dalam satuan ohm/km.

3. Beban

Pemodelan beban berdasarkan data historis konsumsi energi yang dilakukan oleh konsumen. Pada dasarnya ada dua tipe beban yaitu beban industri dan beban masyarakat. Dalam tugas akhir ini tipe beban sama yaitu beban masyarakat.

4. Kapasitor

Pada sistem distribusi kapasitor diartikan sebagai suatu komponen konstanta admitansi yang biasanya dipasang parallel/ shunt. Pemasangan kapasitor ini dilakukan dengan tujuan untuk memperbaiki faktor daya ( pf ), mengurangi besarnya rugi daya pada saluran , dan mengurangi besarnya jatuh tegangan. Hal ini dapat dilakukan karena kapasitor akan menghasilkan daya reaktif yang akan dikompensasikan ke sistem.[5].

V.KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Berdasarkan simulasi dan pembahasan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:

1. Hasil pengukuran PLTMH yang didapat pada tegangan di semua bus bebann terjadi penurunan jauh lebih rendah dari tegangan nominal terutama dibeban yang jauh pada PLTMH.

2. Dari hasil penelitian ini pemasangan kapasitor merata di 4 titik sepanjang saluran memberikan hasil optimal yang dapat mengkompensasi turunnya tegangan mendekati tegangan nominal kemudian pada penelitian ini perhitungan nilai kapasitor yang didapat sebesar 4.3 µF kemudian nilai kapasitor ini dapat menaikkan tegangan sebelum dipasang kapasitor sebesar ± 30 %.

2.2 Saran

Berdasarkan pembahasan dan hasil kesimpulan yang telah dilakukan diatas maka dapat dikemukakan saran, yaitu

1. Kapasitor yang dibutuhkan untuk kebutuhan di PLTMH dusun Margosari desa Pesawaran Indah yaitu kapasitor sebesar 4,3 mikro Farad sesuai dengan perhitungan .

2. Generator PLTMH seharusnya dipasang dengan sistem tiga fasa sehingga tidak perlu adanya penambahan kapasitor dikarenakan tegangan yang dihasilkan sudah baik.