TUGAS AKHIR RE1599 PENGARUH PEMASANGAN D

TUGAS AKHIR – RE1599

PENGARUH PEMASANGAN DIST RIBUT ED GENERAT ION
TERHADAP PROFIL DAN SAG TEGANGAN PADA JARINGAN
DISTRIBUSI 20 KV NUSA PENIDA - BALI

Shant i Hariant i
NRP 2205100040
Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Adi Soeprij ant o, MT
Dimas Ant on Asf ani, ST, MT
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
Fakult as Teknologi Indust ri
Inst it ut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2009

TUGAS AKHIR – RE1599

PENGARUH PEMASANGAN DIST RIBUT ED GENERAT ION
TERHADAP PROFIL DAN SAG TEGANGAN PADA JARINGAN

DISTRIBUSI 20 KV NUSA PENIDA - BALI

Shant i Hariant i
NRP 2205100040
Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Adi Soeprij ant o, MT
Dimas Ant on Asf ani, ST, MT
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
Fakult as Teknologi Indust ri
Inst it ut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2009

FINAL PROJECT – RE1599

IMPACT OF DISTRIBUTED GENERATION ON VOLTAGE
PROFILE AND SAG AT 20 KV DISTRIBUTION NETWORK
NUSA PENIDA - BALI

Shant i Hariant i

NRP: 2205 100 040
Advisor
Dr. Ir. Adi Soeprij ant o, MT.
Dimas Ant on Asf ani, ST, MT.
ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT
Facult y of Indust rial Technology
Sepuluh Nopember Inst it ut e of Technology
Surabaya 2009

PENGARUH PEMASANGAN DISTRIBUTED GENERATION
TERHADAP PROFIL DAN SAG TEGANGAN PADA JARINGAN
DISTRIBUSI 20 KV NUSA PENIDA – BALI

TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada
Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga
Jurusan Teknik Elektro
Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Menyetujui :

Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT
NIP. 131 879 388

Dimas Anton Asfani, ST, MT
NIP. 132 311 412

SURABAYA
JULI, 2009

ABSTRACT
Increasing of demand and decreasing of source nonrenewable
energy that like: fossil fuel cause it is needed to build some new source
energy that using renewable energy. Distributed Generation (DG) is a

generation which is installed distributed in distribution area, with
purpose to decreasing losses that happened cause impedance of
conductor. At distribution network 20 kV in Nusa Penida have installed
DG, such as Wind Turbine and PLT Solar cell so can decreasing used
fossil fuel.
In this final project, will discussing about impact of install DG
such as Wind Turbine and solar cell toward voltage quality. Voltage
quality that will discussed is in steady state condition or normal by load
flow analysis that used to show the voltage profile in steady state and
transient analysis that used to show the sag condition cause three phase
short circuit. The result of simulation showing that after installed DG
voltage profile increase 1.1% at DG bus. While for transient state cause
short circuit at the feeder, sag at the feeder increase around 1.5 %

Key word: Distributed Generator, Voltage Profile, Load Flow,
Transient Analysis, Sag

iii

--Halaman ini sengaja dikosongkan--

iv

ABSTRAK
Semakin meningkatnya permintaan daya ditambah sumber
energi tak terbarukan yang semakin menipis yakni bahan bakar fosil
menyebabkan dibutuhkannya suatu sumber energi baru yang
menggunakan energi terbarukan. Distributed Generator (DG)
merupakan suatu pembangkitan yang dipasang di jaringan distribusi
dengan maksud untuk mengurangi rugi-rugi daya yang timbul karena
impedansi saluran. Pada jaringan distribusi 20 kV Nusa Penida telah
terpasang DG berupa PLT Bayu dan PLT Surya sehingga dapat
mengurangi penggunaan bahan bakar fosil.
Tugas Akhir ini membahas tentang pengaruh pemasangan DG
berupa PLT Bayu dan PLT Surya terhadap kualitas tegangan. Kualitas
tegangan yang dimaksud yaitu dalam keadaan tunak atau normal melalui
analisa load flow yang digunakan untuk menunjukkan profil tegangan
dalam keadaan tunak dan analisa transien digunakan untuk menunjukkan
besarnya sag akibat hubung singkat tiga fasa. Hasil simulasi
menunjukkan bahwa setelah dipasang DG profil tegangan meningkat

1.1% pada bus yang terhubung langsung dengan DG. Sedangkan untuk
keadaan transien hubung singkat pada penyulang, sag di bus DG
meningkat sekitar 1.5%.
Kata kunci : Distributed Generator, Profil Tegangan, Load Flow,
Analisa transien, Sag

iii

--Halaman ini sengaja dikosongkan--

iv

KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur saya panjatkan kepada Allah SWT atas
rahmat dan hidayah-Nya sehingga saya sebagai penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul:
Pengaruh Pemasangan Distributed Generation
terhadap Profil dan Sag Tegangan pada Jaringan Distribusi 20 kV
Nusa Penida – Bali
Tujuan utama penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai salah

satu persyaratan untuk menyelesaikan jenjang pendidikan S1 di Jurusan
Teknik Elektro ITS, selain itu diharapkan dapat menambah wawasan
kepada teman-teman yang akan mengambil Tugas Akhir tentang DG
dan kualitas daya.
Atas selesainya penyusunan tugas akhir ini, saya ingin
mengucapkan terima kasih kepada :
1. Allah SWT atas segala Kuasa-Nya
2. Bapak Adi Soeprijanto dan Bapak Dimas Anton Asfani selaku
dosen pembimbing tugas akhir atas bimbingan dan perhatian
yang diberikan pada penulis selama proses pengerjaan tugas
akhir.
3. Kepada keluarga kedua orang tua saya, dan mbak Shinta yang
senantiasa memberi doa dan dukungan kepada saya. Kepada
Bapak saya yang selalu membantu dalam pengambilan data.
4. Kepada Pak Adi selaku manager AJ Bali Timur, Pak Bram, Mas
Adhib, dan karyawan di Nusa Penida yang tak dapat saya
sebutkan satu persatu atas segala bantuan data.
5. Kepada para dosen dan staf yang telah membantu saya, selama
menimba ilmu selama di ITS.
6. Kepada seluruh teman-teman yang selalu membantu saya dari

saat saya menginjakkan kaki di ITS sampai saat ini Rani, Asti,
Ika, dewi, hanik, semua Ce-E45, teman-teman lab LIPIST dan
teman-teman seangkatan E-45, serta mbak Puji yang telah
menjadi teman selama ngekos di V-10.
7. Semua pihak yang telah membantu saya dalam pelaksanaan dan
penyusunan laporan tugas akhir yang tidak dapat saya sebutkan
satu per satu.

vii

Akhir kata saya ucapkan terima kasih atas perhatiannya dan
mohon maaf bila ada kesalahan-kesalahan di dalam penulisan tugas
akhir ini.
Besar harapan saya agar tugas akhir ini dapat memberikan
manfaat dan masukkan bagi siapa saja yang membacanya. Oleh karena
itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk
pengembangan ke arah yang lebih baik.

Surabaya, Juli 2009

Penulis

viii

ix

DAFTAR ISI
hal
JUDUL .............................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN............................................................. ii
ABSTRAK ....................................................................................... iii
ABSTRACT ...................................................................................... v
KATA PENGANTAR ..................................................................... vii
DAFTAR ISI .................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ....................................................................... xi
DAFTAR TABEL............................................................................ xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................
1.2 Perumusan Masalah ..........................................................

1.3 Batasan Masalah ...............................................................
1.4 Tujuan...............................................................................
1.5 Sistematika Pembahasan ..................................................
1.6 Metodologi .......................................................................
1.5 Relevansi ..........................................................................

1
1
2
2
2
3
3

BAB II TEORI PENUNJANG
2.1 Analisa Aliran daya ..........................................................
2.1.1 Matriks Admitansi Bus ...........................................
2.1.2 Persamaan Aliran Daya ..........................................
2.2 Gangguan Hubung Singkat ...............................................
2.2.1 Analisis Gangguan tiga fasa seimbang ...................

2.3 Distributed Generation .....................................................
2.3.1 PLT Bayu ...............................................................
2.3.1.1 Generator Induksi .........................................
2.3.1.2 Generator Induksi Eksitasi Sendiri ...............
2.3.1.3 Arus hubung singkat pada generator induksi
2.3.2 PLT Surya ..............................................................
2.3.2.1 Prinsip Kerja Panel Surya ............................
2.3.2.2 Rangkaian ekivalen dari sel surya ................
2.4 Sag/ Kedip Tegangan .......................................................
2.4.1 Sumber dari Sag/Kedip Tegangan dan Interupsi ....
2.4.2 Menentukan Kedip Tegangan.................................

5
6
10
11
11
16
16
17
17
18
19
19
21
22
24
27

BAB III SEKILAS TENTANG NUSA PENIDA
3.1 Kepulauan Nusa Penida .................................................... 31
ix

3.2 Sistem Kelistrikan Kepulauan Nusa Penida................ .....
3.2.1 PLTD Kutampi................ .......................................
3.2.1.1 Data Generator................ .............................
3.2.1.2 Data Transformator................ ......................
3.2.2 PLTD Jungut Batu................ .................................
3.2.2.1 Data Generator................ .............................
3.2.2.2 Data Transformator................ ......................
3.2.3 Distributed Generation................ ..........................
3.2.3.1 PLT Bayu................ .....................................
3.2.3.2 PLT Surya................ ....................................
3.2.4 Data Trafo Distribusi (Step-down)..........................
3.2.5 Data Beban di Kepulauan NusaPenida....................
3.3 Seputar PLT Bayu................ ............................................
3.3.1 Potensi Angin di Kepulauan Nusa Penida...............
3.3.2 PLT Bayu WES (Wind Energy Solutions)...............
BAB IV SIMULASI DAN ANALISA DATA
4.1 Pemodelan DG .................................................................
4.1.1 Pemodelan PLT Bayu ...........................................
4.1.2 Pemodelan PLT Surya ..........................................
4.2 Analisa Load Flow ...........................................................
4.2.1 Sebelum Dipasang DG ..........................................
4.2.2 Setelah Dipasang DG .............................................
4.3 Analisa Transien Stability ................................................
4.3.1 Sebelum Dipasang DG ..........................................
4.3.2 Setelah Dipasang DG .............................................

32
32
32
35
36
36
37
37
37
39
40
41
43
44
45

49
49
50
51
51
54
56
57
59

BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ...................................................................... 67
5.2 Saran.... ............................................................................ 67
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................... 69
BIOGRAFI......... ............................................................................. 71
LAMPIRAN........ ............................................................................ 73

x

DAFTAR GAMBAR
hal
Gambar 2.1 Diagram impedansi pada sistem tenaga listrik
sederhana .....................................................................
Gambar 2.2 Diagram admitansi untuk system tenaga listrik pada
gambar 2.1 ...................................................................
Gambar 2.3 Diagram segaris suatu sistem tenaga listrik .................
Gambar 2.4 Tipikal bus dari sistem tenaga .....................................
Gambar 2.5 Sebuah tipikal bus pada sistem tenaga pada saat
gangguan ......................................................................
Gambar 2.6 Sebuah tipikal bus pada sistem tenaga yang komplek .
Gambar 2.7 Generator Induksi Eksitasi sendiri ...............................
Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen IEC untuk SG and AG .................
Gambar 2.9 Grafik arus selama tiga fasa pada AG dan SG .............
Gambar 2.10 a) Rangkaian ekivalen sel surya ...................................
b) Simbol skematik sel surya .......................................
Gambar 2.11 Gangguan pada utility power .......................................
Gambar 2.12 Contoh lokasi gangguan yang menyebabkan tidak
beroperasinya dari peralatan produksi yang sensitif ....
Gambar 2.13 Kedip tegangan karena gangguan hubung singkat
pada utility feeder parallel ...........................................
Gambar 2.14 Gangguan hubung singkat utility dengan operator
dua trip cepat dari saluran utility..................................
Gambar 2.15 Model pembagi tegangan .............................................
Gambar 3.1 Peta Kepulauan Nusa Penida .......................................
Gambar 3.2 PLTD Kutampi unit III ................................................
Gambar 3.3 SLD PLTD Kutampi ....................................................
Gambar 3.4 Trafo step-up 1000kVA di Kutampi ............................
Gambar 3.5 PLT Bayu Indo Electric ...............................................
Gambar 3.6 PLT Surya ....................................................................
Gambar 3.7 Peta Jaringan Kepulauan Nusa Penida .........................
Gambar 3.8 Grafik beban nusa penida pada bulan Maret 2009 .......
Gambar 3.9 Grafik kecepatan angin rata-rata di Desa Klumpu .......
Gambar 3.10 WES18 IGBT controller dan turbin .............................
Gambar 3.11 Sistem hybrid PLTB dan generator diesel ...................
Gambar 3.12 Grafik Energi vs kecepatan angin rata-rata per tahun ..
Gambar 3.13 Grafik daya listrik VS kecepatan angin rata-rata .........
Gambar 4.1 Pemodelan ETAP 4.0 untuk PLT Bayu .......................
Gambar 4.2 Pemodelan ETAP 4.0 untuk PLTSurya .......................
Gambar 4.3 SLD dengan ETAP Jaringan Kepulauan Nusa Penida .

6
7
9
11
12
13
18
19
19
22
22
25
26
26
27
28
31
34
35
36
37
40
40
41
44
45
46
46
47
50
50
53
xi

Gambar 4.4 Grafik profil tegangan sebelum dan sesudah dipasang
DG ...............................................................................
Gambar 4.5 Grafik perbandingan tegangan transien gangguan di A
sebelum dengan sesudah dipasang DG .......................
Gambar 4.6 Grafik perbandingan tegangan transien gangguan di B
sebelum dengan sesudah dipasang DG .......................
Gambar 4.7 Grafik perbandingan tegangan transien gangguan di C
sebelum dengan sesudah dipasang DG .......................
Gambar 4.8 Grafik perbandingan tegangan transien gangguan di D
sebelum dengan sesudah dipasang DG .......................

xii

55
59
61
62
64

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kategori sag/kedip tegangan IEEE 1159-1995 ................
Tabel 3.1 Beban puncak tanggal 2 Maret pada penyulang
Lembongan 20 kV ............................................................
Tabel 3.2 Beban puncak tanggal 2 Maret pada penyulang Karang
Sari 20 kV ........................................................................
Tabel 3.3 Beban puncak tanggal 2 Maret pada penyulang Tanglad
20 kV ................................................................................
Tabel 3.4 Data panjang kabel berdasar jenis (dalam meter) .............
Tabel 4.1 Rating inverter PLT Surya ...............................................
Tabel 4.2 Load Flow dari pembangkit sebelum dipasang DG .........
Tabel 4.3 Total pembangkitan sebelum dipasang DG ......................
Tabel 4.4 Profil tegangan sebelum dipasang DG .............................
Tabel 4.5 Load Flow dari pembangkit sebelum dipasang DG .........
Tabel 4.6 Total pembangkitan setelah dipasang DG ........................
Tabel 4.7 Profil tegangan setelah dipasang DG ...............................
Tabel 4.8 Bus yang diamati pada saat hubung singkat .....................
Tabel 4.9 Kondisi tegangan saat keadaan transien saat HS di A
sebelum dipasang DG.......................................................
Tabel 4.10 Kondisi tegangan saat keadaan transien saat HS di B
sebelum dipasang DG.......................................................
Tabel 4.11 Kondisi tegangan saat keadaan transien saat HS di C
sebelum dipasang DG.......................................................
Tabel 4.12 Kondisi tegangan saat keadaan transien saat HS di D
sebelum dipasang DG.......................................................
Tabel 4.13 Kondisi tegangan saat keadaan transien saat HS di A
setelah dipasang DG .........................................................
Tabel 4.14 perbandingan tegangan transien gangguan di A sebelum
dengan sesudah dipasang DG ...........................................
Tabel 4.15 Kondisi tegangan saat keadaan transien saat HS di B
setelah dipasang DG .........................................................
Tabel 4.16 perbandingan tegangan transien gangguan di B sebelum
dengan sesudah dipasang DG ...........................................
Tabel 4.17 Kondisi tegangan saat keadaan transien saat HS di C
setelah dipasang DG .........................................................
Tabel 4.18 perbandingan tegangan transien gangguan di C sebelum
dengan sesudah dipasang DG ...........................................
Tabel 4.19 Kondisi tegangan saat keadaan transien saat HS di D
setelah dipasang DG .........................................................

hal
23
42
42
42
43
51
51
52
52
54
54
55
57
57
57
58
58
59
60
60
61
62
63
63
xiii

Tabel 4.20 perbandingan tegangan transien gangguan di D sebelum
dengan sesudah dipasang DG .......................................... 64

xiv