Studi Peningkatan Kapasitas Suplai Penyulang Studi Kasus di PT. Indonesia Asahan Aluminium (Persero) Kuala Tanjung
STUDI PENINGKATAN KAPASITAS SUPLAI PENYULANG
STUDI KASUS DI PT INDONESIA ASAHAN ALUMINIUM
(PERSERO) KUALA TANJUNG
TESIS
Oleh
EDI MUGIONO
157034019 / TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
STUDI PENINGKATAN KAPASITAS SUPLAI PENYULANG
STUDI KASUS DI PT INDONESIA ASAHAN ALUMINIUM
(PERSERO) KUALA TANJUNG
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik
Dalam Program Studi Magister Teknik Elektro
Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh
EDI MUGIONO
157034019 / TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 18 Juli 2017
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Ir. Syafruddin HS.MS.Ph.D
Anggota
: DR. Ir. Fahmi, M.Sc, IPM
1. Ir. Surya Hardi, MS. Ph.D
2. DR. Ali Hanafiah Rambe, ST. MT
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Produksi aluminium PT Indonesia Asahan Aluminium (Persero) saat ini
terbatas pada desain awal yaitu 250.000 ton/tahun yang secara proses bergantung pada
suplai arus listrik DC. Suplai arus listrik DC ke tungku reduksi gedung no.3 saat ini
hanya 193 kA yang secara sistem disuplai dari transformator utama (Main
Transformer,MTR), transformator regulator tegangan berbeban (On Load Voltage
Regulator,LVR) dan transformator penyearah (Rectiformer). Faktor daya MTR 0,99
lagging, sedangkan arus pada LVR telah mencapai ratingnya 3.180 A. Hasil kajian
KANNAK menyimpulkan peralatan tungku reduksi mampu beroperasi dengan arus 255
kA. Upaya yang dilakukan adalah dengan meningkatkan kapasitas suplai MTR menjadi
230 MVA, penambahan LVR dan rectifier dengan suplai arus sebesar 45 kA dan
memperbaiki faktor daya LVR dari 0,88 menjadi minimum 0,95 lagging dengan arus
minimum 210 kA. Dalam penelitian ditentukan ukuran kapasitas MTR, kapasitas
tambahan LVR dan rectifier, ukuran kapasitor bank, analisis aliran daya, distorsi
harmonik dan kondisi sistem pada saat peralatan-peralatan tersebut terhubung ke
sistem. Hasil analisis menunjukan arus searah yang disuplai dapat mencapai 255 kA.
Sedangkan distorsi harmonik dapat diredam dengan kapasitor bank yang dipasang
dengan besaran distorsi harmoniknya menjadi 0,008-0,13% dari sebelumnya 0,090,91%. Dari sisi keekonomian, peningkatan kapasitas suplai ini layak untuk
dilaksanakan dengan Net Present Value > 0, Internal Rate Of Return (47,30%) > ratarata tertimbang biaya modal (8,38%) dan masa pengembalian modal (Pay Back Period)
selama 2,1 tahun. Peningkatan arus searah dari 193 kA menjadi 255 kA dapat
meningkatkan produksi aluminium sebesar ± 27.652 ton/tahun.
Kata kunci : MTR, LVR, rectiformer, peningkatan kapasitas, faktor daya, harmonisa
i
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Alumunium production at PT Indonesia Asahan Aluminium (Persero) at this
times is limited to 250.000 tons/year which the process depends on the supply of direct
current. Direct current supply to reduction building no.3 at this time only 193 kA which
are supplied from Main Transformer (MTR), On Load Voltage Regulator (LVR) and
Rectiformer. Power factor for MTR is 0,99 lagging, meanwhile the current out of LVR
has reached its rating 3.180 A. From KANNAK assessment on the pot reduction
conclude that the pot equipment can be operated with current supplied 255 kA. The
effort can be done by increasing the MTR supply capacity become 230 MVA, additional
LVR and rectifier with current supplied 45 kA and improve power factor LVR from 0,88
become at least 0,95 lagging and current supply minimum 210 kA. In the study, the
capacity of MTR is calculated, additional capacity of LVR and rectifier, capacitor bank
capacity, load flow analysis, harmonic distortion, and system condition when the
equipment is connected. Analysis result shows that the direct current that can be
supplied is 255 kA. Harmonic distortion can be reduced by capacitor bank with
harmonic distortion become 0,008-0,13% from the existing 0,09-0,91%. From the
economic view, the increasing supply capacity is feasible to be implemented with Net
Present Value > 0, Internal Rate Of Return (47,30%) > weighted average cost of
capital (8,38%) and Pay Back Period for 2,1 years. The increasing direct current from
193 kA become 255 kA increase alumunium production ± 27.652 ton/year.
Key words : MTR, LVR, rectiformer, increasing capacity, power factor, harmonic
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat ALLAH SWT atas segala nikmat dan rahmat yang telah
diberikan-Nya, serta segala pertolongan dan kemudahan sehingga penulis dapat
menyelesaikan tesis yang berjudul “Studi Peningkatan Kapasitas Suplai Penyulang
No.4 Gardu Induk PT Inalum (Persero).”
Penulisan tesis ini dimaksudkan untuk memenuhi persyaratan dalam
memperoleh gelar master S2, Program Studi Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian tesis ini tak lepas dari bimbingan,
arahan, saran, motivasi, maupun fasilitas banyak pihak. Oleh karena itu, penulis
mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Suherman, ST., M. Comp., Ph.D selaku Ketua Program Studi Magister
Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syafruddin HS, MT., Ph.D dan bapak DR. Ir. Fahmi, M.Sc, IPM,
selaku dosen pembimbing yang telah membimbing dan memberi dorongan
hingga penulisan tesis ini dapat diselesaikan tepat waktu.
3. Teristimewa Ayahanda dan Ibunda tercinta yang selalu memberikan doa dan
restunya.
4. Kepada istri tercinta dan anak-anak tersayang yang telah memberikan dorongan
dan semangat serta doanya sehingga karya akhir ini dapat diselesaikan tepat
waktu.
iii
Universitas Sumatera Utara
5. PT Indonesia Asahan Aluminium (Persero) yang telah memberikan kesempatan
kepada penulis untuk mengikuti pendidikan program magister di Universitas
Sumatera Utara
6. Rekan-rekan di Seksi Penyaluran Tenaga Listrik (SES) PT Indonesia Asahan
Aluminium (Persero) khususnya pak Khaldun M Badra (DKB) dan Randhy
Ramono.
7. Seluruh karyawan, dosen, dan civitas academica Program Studi Magister
Teknik Elektro USU.
Dalam penulisan tesis ini, penulis menyadari bahwa tulisan ini mungkin masih
jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis memohon maaf atas segala
kekurangannya. Saran dan kritik yang bersifat membangun akan selalu penulis terima
dengan harapan semoga tulisan ini dapat berguna bagi pembaca, dan dapat dilanjutkan
untuk memperoleh hasil yang lebih bermanfaat di kemudian hari.
Medan, 28 Juni 2017
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama
: Edi Mugiono, ST
Tempat / tanggal lahir
: Desa Pon / 28 Agustus 1976
Jenis Kelamin
: Laki-laki
Kebangsaan
: Indonesia
Agama
: Islam
Status
: Menikah
Anak
: 2 orang putra
Alamat
: Perumahan PT. INALUM (Persero), Blok P-16-17
Kec. Sei Suka, Kab.Batu Bara, Sumatera Utara 21657
No telepon / E-mail
: 0812-621-2133 / edi_mugiono@inalum.id
Menerangkan dengan sesungguhnya riwayat hidup sebagai berikut :
PENDIDIKAN
1.
Tamatan SD Negeri No. 104304 Desa Pon
: Tahun 1989
2.
Tamatan SMP Negeri 2 Sei Bamban
: Tahun 1992
3.
Tamatan SMA Negeri 1 Sei Rampah
: Tahun 1995
4.
Tamatan Universitas Islam Sumatera Utara
: Tahun 2002
PEKERJAAN
1.
Karyawan PT Inalum (Persero)
: Tahun 2004 - Sekarang
Tanjung Gading, 13 Juni 2017
Penulis
Edi Mugiono
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ....................................................................................................
i
ABSTRACT ...................................................................................................
ii
KATA PENGANTAR ..................................................................................
iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ....................................................................
v
DAFTAR ISI .................................................................................................
vi
DAFTAR TABEL ........................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
x
DAFTAR SINGKATAN ..............................................................................
xii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................
1
1.1. Latar Belakang ..........................................................................
1.2. Rumusan Masalah .....................................................................
1.3. Tujuan Penelitian ......................................................................
1.4. Batasan Masalah .......................................................................
1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................
1
5
6
6
7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................
8
2.1. Peleburan Aluminium ...............................................................
2.2. Transformator Daya (Main Transformer/MTR) .......................
2.3. Regulator Tegangan Berbeban (Load Voltage Regulator/LVR)
2.4. Transformator Penyearah (Rectiformer) ...................................
2.5. Analisis Aliran Daya .................................................................
2.5.1. Penjelasan umum analisis aliran daya .............................
2.5.2. Teknik dasar pada studi aliran daya ................................
2.6. Faktor Daya ...............................................................................
2.7. Perbaikan Faktor Daya ..............................................................
2.8. Menentukan Ukuran Kapasitor Untuk Memperbaiki Faktor
Daya ..........................................................................................
2.9. Harmonisa .................................................................................
2.9.1. Pengertian harmonisa ......................................................
8
10
11
14
16
16
17
19
21
22
26
26
vi
Universitas Sumatera Utara
2.9.2. Pengelompokan harmonisa..............................................
2.10. Kajian Keekonomian Proyek ..................................................
28
29
BAB III METODELOGI PENELITIAN ...................................................
34
3.1. Bahan Penelitian .......................................................................
3.2. Obyek dan Alat Penelitian ........................................................
3.3. Batasan Obyek Kajian...............................................................
3.4. Program Bantu Analisis ............................................................
3.5. Proses Tuning Alat Bantu Analisis ...........................................
3.6. Prosedur Penelitian ...................................................................
34
34
35
36
36
37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
39
4.1. Penentuan Desain Peningkatan Kapasitas Suplai Penyulang
255kA .......................................................................................
4.1.1. Perhitungan arus maksimum saat ini pada gedung
reduksi no.3 .....................................................................
4.1.2. Desain kapasitas transformator utama (MTR) ................
4.1.3. Desain kapasitas load voltage regulator (LVR)..............
4.1.4. Desain faktor daya pada sisi sekunder LVR ...................
4.1.5. Konfigurasi desain sistem peningkatan kapasitas suplai
penyulang ........................................................................
4.2. Permodelan Sistem Dengan Menggunakan Alat Bantu
Analisis .....................................................................................
4.2.1.Permodelan sistem ...........................................................
4.2.2.Klarifikasi hasil pengujian alat bantu analisis .................
4.2.3.Aliran daya kondisi sebelum peningkatan kapasitas
suplai ................................................................................
4.2.4.Simulasi kondisi dengan MTR 230 MVA terhubung ke
sistem ...............................................................................
4.2.5.Simulasi kondisi dengan capacitor bank baru
terhubung ke sistem .........................................................
4.2.6.Simulasi kondisi dengan LVR baru terhubung ke
sistem ...............................................................................
4.3. Data Harmonik ..........................................................................
4.4. Analisis Peningkatan Kapasitas Suplai Penyulang ...................
4.4.1. Hasil peningkatan kapasitas suplai penyulang ................
4.4.2. Analisis harmonik............................................................
4.5. Analisis Keekonomian ..............................................................
39
39
40
42
42
46
48
48
49
50
51
53
55
57
60
60
60
61
vii
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................
65
5.1. Kesimpulan ...............................................................................
5.2. Saran .........................................................................................
65
66
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................
67
LAMPIRAN ..................................................................................................
69
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
2.1
Kompensasi Capacitor Bank .......................................................
25
2.2
Dampak Urutan Harmonisa.........................................................
28
3.1
Perbandingan Kondisi Peralatan .................................................
36
4.1
Hasil Perhitungan Kebutuhan Kapasitor Bank............................
43
4.2
Hasil Perhitungan Kebutuhan Daya Aktif Pada Tungku
Reduksi ........................................................................................
44
4.3
Hasil Perhitungan Kebutuhan Daya Reaktif Pada Tungku
Reduksi ........................................................................................
44
4.4
Kondisi Sebelum dan Sesudah Pemasangan MTR 230 MVA ....
52
4.5
Kondisi Sebelum dan Sesudah Capacitor Bank Terhubung ke
Sistem ..........................................................................................
54
4.6
Kondisi Sebelum dan Sesudah LVR Baru Terhubung ke
Sistem ..........................................................................................
56
4.7
Hasil Peningkatan Kapasitas Suplai Penyulang ..........................
60
4.8
THDv Hasil Simulasi Peningkatan Kapasitas Suplai Penyulang
61
4.9
Biaya Investasi Peralatan ............................................................
62
4.10
Hasil Parameter Keekonomian Proyek .......................................
64
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
1.1
Sistem Penyearah di Gardu Induk Inalum Kuala Tanjung ..........
2
2.1
Diagram Blok Klasifikasi Bus.....................................................
18
2.2
Segitiga Daya Listrik ...................................................................
20
2.3
Ilustrasi Perbaikan Faktor Daya dengan Pemasangan Kapasitor
22
2.4
Diagram Daya Penentuan Kompensasi Kapasitor ......................
23
2.5
Gelombang Fundamental, Harmonisa dan Gelombang
Terdistorsi....................................................................................
26
2.6
Distorsi Arus Akibat Resistor Tidak Linier ................................
27
3.1
Diagram Alir Penelitian ..............................................................
38
4.1
Diagram Satu Garis Sistem Kelistrikan Inalum ..........................
46
4.2
Diagram Satu Garis Pemasangan Peralatan Peningkatan
Kapasitas .....................................................................................
47
4.3
Diagram Satu Garis Kondisi Saat Ini dan Peningkatan Kapasitas
48
4.4
Simulasi Aliran Daya Data SCADA dan Simulasi ETAP ..........
49
4.5
Perbandingan Rugi-rugi Transmisi Hasil Pengukuran dan
Simulasi .......................................................................................
50
4.6
Aliran Daya Kondisi Maksimum 193 kA ...................................
51
4.7
Aliran Daya Kondisi MTR Terhubung ke Sistem.......................
53
4.8
Aliran Daya Kondisi Kapasitor Bank Terhubung ke Sistem ......
55
4.9
Aliran Daya Kondisi LVR Baru Terhubung ke Sistem ..............
57
4.10
Harmonik Tegangan Individu pada Kondisi 193 kA ..................
58
x
Universitas Sumatera Utara
4.11
Harmonik Tegangan Individu Pada Kondisi MTR 230 MVA
Terhubung ke Sistem...................................................................
58
4.12
Harmonik Tegangan Individu Pada Kondisi Kapasitor Bank
Terhubung ke Sistem...................................................................
59
4.13
Harmonik Tegangan Individu Pada Kondisi Kapasitor Bank
Terhubung ke Sistem...................................................................
59
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
AC
BEP
DC
FCFE
IHD
IRR
LVR
MTR
MVA
NPV
NVTC
OFAF
OLTC
ONAF
PF
PIO
P/L
Pry
SCADA
SCR
SR
Sry
TCR
TDD
THD
VA
VAR
VCR
WACC
: Alternating Current (Arus bolak-balik)
: Break Even Point
: Direct Current (arus searah)
: Free Cash Flow to Equity
: Individual Harmonic Distortion
: Internal Rate of Return
: Load Voltage Regulator
: Main Transformer (Transformator Utama)
: Mega Volt Ampere
: Net Present Value
: No Voltage Tap Changer
: Oil Forced Air Forced
: On Load Tap Changer
: Oil Nature Air Forced
: Power Factor
: Pot In Operation (Pot Operasi)
: Pot Line (tungku reduksi gedung no.3)
: Primary (Primer)
: Supervisory Control and Data Acquistion
: Silicon Controlled Reactor
: Silicon Rectifier
: Secondary (Sekunder)
: Thyristor Controlled Reactor
: Total Harmonic Current Content
: Total Harmonic Distortion
: Volt Ampere
: Volt Ampere Reactive
: Voltage Control Reactor
: Weighted Average Cost of Capital (Rata-rata
Tertimbang Biaya Modal)
xii
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
STUDI KASUS DI PT INDONESIA ASAHAN ALUMINIUM
(PERSERO) KUALA TANJUNG
TESIS
Oleh
EDI MUGIONO
157034019 / TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
STUDI PENINGKATAN KAPASITAS SUPLAI PENYULANG
STUDI KASUS DI PT INDONESIA ASAHAN ALUMINIUM
(PERSERO) KUALA TANJUNG
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik
Dalam Program Studi Magister Teknik Elektro
Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh
EDI MUGIONO
157034019 / TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 18 Juli 2017
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Ir. Syafruddin HS.MS.Ph.D
Anggota
: DR. Ir. Fahmi, M.Sc, IPM
1. Ir. Surya Hardi, MS. Ph.D
2. DR. Ali Hanafiah Rambe, ST. MT
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Produksi aluminium PT Indonesia Asahan Aluminium (Persero) saat ini
terbatas pada desain awal yaitu 250.000 ton/tahun yang secara proses bergantung pada
suplai arus listrik DC. Suplai arus listrik DC ke tungku reduksi gedung no.3 saat ini
hanya 193 kA yang secara sistem disuplai dari transformator utama (Main
Transformer,MTR), transformator regulator tegangan berbeban (On Load Voltage
Regulator,LVR) dan transformator penyearah (Rectiformer). Faktor daya MTR 0,99
lagging, sedangkan arus pada LVR telah mencapai ratingnya 3.180 A. Hasil kajian
KANNAK menyimpulkan peralatan tungku reduksi mampu beroperasi dengan arus 255
kA. Upaya yang dilakukan adalah dengan meningkatkan kapasitas suplai MTR menjadi
230 MVA, penambahan LVR dan rectifier dengan suplai arus sebesar 45 kA dan
memperbaiki faktor daya LVR dari 0,88 menjadi minimum 0,95 lagging dengan arus
minimum 210 kA. Dalam penelitian ditentukan ukuran kapasitas MTR, kapasitas
tambahan LVR dan rectifier, ukuran kapasitor bank, analisis aliran daya, distorsi
harmonik dan kondisi sistem pada saat peralatan-peralatan tersebut terhubung ke
sistem. Hasil analisis menunjukan arus searah yang disuplai dapat mencapai 255 kA.
Sedangkan distorsi harmonik dapat diredam dengan kapasitor bank yang dipasang
dengan besaran distorsi harmoniknya menjadi 0,008-0,13% dari sebelumnya 0,090,91%. Dari sisi keekonomian, peningkatan kapasitas suplai ini layak untuk
dilaksanakan dengan Net Present Value > 0, Internal Rate Of Return (47,30%) > ratarata tertimbang biaya modal (8,38%) dan masa pengembalian modal (Pay Back Period)
selama 2,1 tahun. Peningkatan arus searah dari 193 kA menjadi 255 kA dapat
meningkatkan produksi aluminium sebesar ± 27.652 ton/tahun.
Kata kunci : MTR, LVR, rectiformer, peningkatan kapasitas, faktor daya, harmonisa
i
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Alumunium production at PT Indonesia Asahan Aluminium (Persero) at this
times is limited to 250.000 tons/year which the process depends on the supply of direct
current. Direct current supply to reduction building no.3 at this time only 193 kA which
are supplied from Main Transformer (MTR), On Load Voltage Regulator (LVR) and
Rectiformer. Power factor for MTR is 0,99 lagging, meanwhile the current out of LVR
has reached its rating 3.180 A. From KANNAK assessment on the pot reduction
conclude that the pot equipment can be operated with current supplied 255 kA. The
effort can be done by increasing the MTR supply capacity become 230 MVA, additional
LVR and rectifier with current supplied 45 kA and improve power factor LVR from 0,88
become at least 0,95 lagging and current supply minimum 210 kA. In the study, the
capacity of MTR is calculated, additional capacity of LVR and rectifier, capacitor bank
capacity, load flow analysis, harmonic distortion, and system condition when the
equipment is connected. Analysis result shows that the direct current that can be
supplied is 255 kA. Harmonic distortion can be reduced by capacitor bank with
harmonic distortion become 0,008-0,13% from the existing 0,09-0,91%. From the
economic view, the increasing supply capacity is feasible to be implemented with Net
Present Value > 0, Internal Rate Of Return (47,30%) > weighted average cost of
capital (8,38%) and Pay Back Period for 2,1 years. The increasing direct current from
193 kA become 255 kA increase alumunium production ± 27.652 ton/year.
Key words : MTR, LVR, rectiformer, increasing capacity, power factor, harmonic
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat ALLAH SWT atas segala nikmat dan rahmat yang telah
diberikan-Nya, serta segala pertolongan dan kemudahan sehingga penulis dapat
menyelesaikan tesis yang berjudul “Studi Peningkatan Kapasitas Suplai Penyulang
No.4 Gardu Induk PT Inalum (Persero).”
Penulisan tesis ini dimaksudkan untuk memenuhi persyaratan dalam
memperoleh gelar master S2, Program Studi Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian tesis ini tak lepas dari bimbingan,
arahan, saran, motivasi, maupun fasilitas banyak pihak. Oleh karena itu, penulis
mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Suherman, ST., M. Comp., Ph.D selaku Ketua Program Studi Magister
Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syafruddin HS, MT., Ph.D dan bapak DR. Ir. Fahmi, M.Sc, IPM,
selaku dosen pembimbing yang telah membimbing dan memberi dorongan
hingga penulisan tesis ini dapat diselesaikan tepat waktu.
3. Teristimewa Ayahanda dan Ibunda tercinta yang selalu memberikan doa dan
restunya.
4. Kepada istri tercinta dan anak-anak tersayang yang telah memberikan dorongan
dan semangat serta doanya sehingga karya akhir ini dapat diselesaikan tepat
waktu.
iii
Universitas Sumatera Utara
5. PT Indonesia Asahan Aluminium (Persero) yang telah memberikan kesempatan
kepada penulis untuk mengikuti pendidikan program magister di Universitas
Sumatera Utara
6. Rekan-rekan di Seksi Penyaluran Tenaga Listrik (SES) PT Indonesia Asahan
Aluminium (Persero) khususnya pak Khaldun M Badra (DKB) dan Randhy
Ramono.
7. Seluruh karyawan, dosen, dan civitas academica Program Studi Magister
Teknik Elektro USU.
Dalam penulisan tesis ini, penulis menyadari bahwa tulisan ini mungkin masih
jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis memohon maaf atas segala
kekurangannya. Saran dan kritik yang bersifat membangun akan selalu penulis terima
dengan harapan semoga tulisan ini dapat berguna bagi pembaca, dan dapat dilanjutkan
untuk memperoleh hasil yang lebih bermanfaat di kemudian hari.
Medan, 28 Juni 2017
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama
: Edi Mugiono, ST
Tempat / tanggal lahir
: Desa Pon / 28 Agustus 1976
Jenis Kelamin
: Laki-laki
Kebangsaan
: Indonesia
Agama
: Islam
Status
: Menikah
Anak
: 2 orang putra
Alamat
: Perumahan PT. INALUM (Persero), Blok P-16-17
Kec. Sei Suka, Kab.Batu Bara, Sumatera Utara 21657
No telepon / E-mail
: 0812-621-2133 / edi_mugiono@inalum.id
Menerangkan dengan sesungguhnya riwayat hidup sebagai berikut :
PENDIDIKAN
1.
Tamatan SD Negeri No. 104304 Desa Pon
: Tahun 1989
2.
Tamatan SMP Negeri 2 Sei Bamban
: Tahun 1992
3.
Tamatan SMA Negeri 1 Sei Rampah
: Tahun 1995
4.
Tamatan Universitas Islam Sumatera Utara
: Tahun 2002
PEKERJAAN
1.
Karyawan PT Inalum (Persero)
: Tahun 2004 - Sekarang
Tanjung Gading, 13 Juni 2017
Penulis
Edi Mugiono
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ....................................................................................................
i
ABSTRACT ...................................................................................................
ii
KATA PENGANTAR ..................................................................................
iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ....................................................................
v
DAFTAR ISI .................................................................................................
vi
DAFTAR TABEL ........................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
x
DAFTAR SINGKATAN ..............................................................................
xii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................
1
1.1. Latar Belakang ..........................................................................
1.2. Rumusan Masalah .....................................................................
1.3. Tujuan Penelitian ......................................................................
1.4. Batasan Masalah .......................................................................
1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................
1
5
6
6
7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................
8
2.1. Peleburan Aluminium ...............................................................
2.2. Transformator Daya (Main Transformer/MTR) .......................
2.3. Regulator Tegangan Berbeban (Load Voltage Regulator/LVR)
2.4. Transformator Penyearah (Rectiformer) ...................................
2.5. Analisis Aliran Daya .................................................................
2.5.1. Penjelasan umum analisis aliran daya .............................
2.5.2. Teknik dasar pada studi aliran daya ................................
2.6. Faktor Daya ...............................................................................
2.7. Perbaikan Faktor Daya ..............................................................
2.8. Menentukan Ukuran Kapasitor Untuk Memperbaiki Faktor
Daya ..........................................................................................
2.9. Harmonisa .................................................................................
2.9.1. Pengertian harmonisa ......................................................
8
10
11
14
16
16
17
19
21
22
26
26
vi
Universitas Sumatera Utara
2.9.2. Pengelompokan harmonisa..............................................
2.10. Kajian Keekonomian Proyek ..................................................
28
29
BAB III METODELOGI PENELITIAN ...................................................
34
3.1. Bahan Penelitian .......................................................................
3.2. Obyek dan Alat Penelitian ........................................................
3.3. Batasan Obyek Kajian...............................................................
3.4. Program Bantu Analisis ............................................................
3.5. Proses Tuning Alat Bantu Analisis ...........................................
3.6. Prosedur Penelitian ...................................................................
34
34
35
36
36
37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
39
4.1. Penentuan Desain Peningkatan Kapasitas Suplai Penyulang
255kA .......................................................................................
4.1.1. Perhitungan arus maksimum saat ini pada gedung
reduksi no.3 .....................................................................
4.1.2. Desain kapasitas transformator utama (MTR) ................
4.1.3. Desain kapasitas load voltage regulator (LVR)..............
4.1.4. Desain faktor daya pada sisi sekunder LVR ...................
4.1.5. Konfigurasi desain sistem peningkatan kapasitas suplai
penyulang ........................................................................
4.2. Permodelan Sistem Dengan Menggunakan Alat Bantu
Analisis .....................................................................................
4.2.1.Permodelan sistem ...........................................................
4.2.2.Klarifikasi hasil pengujian alat bantu analisis .................
4.2.3.Aliran daya kondisi sebelum peningkatan kapasitas
suplai ................................................................................
4.2.4.Simulasi kondisi dengan MTR 230 MVA terhubung ke
sistem ...............................................................................
4.2.5.Simulasi kondisi dengan capacitor bank baru
terhubung ke sistem .........................................................
4.2.6.Simulasi kondisi dengan LVR baru terhubung ke
sistem ...............................................................................
4.3. Data Harmonik ..........................................................................
4.4. Analisis Peningkatan Kapasitas Suplai Penyulang ...................
4.4.1. Hasil peningkatan kapasitas suplai penyulang ................
4.4.2. Analisis harmonik............................................................
4.5. Analisis Keekonomian ..............................................................
39
39
40
42
42
46
48
48
49
50
51
53
55
57
60
60
60
61
vii
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................
65
5.1. Kesimpulan ...............................................................................
5.2. Saran .........................................................................................
65
66
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................
67
LAMPIRAN ..................................................................................................
69
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
2.1
Kompensasi Capacitor Bank .......................................................
25
2.2
Dampak Urutan Harmonisa.........................................................
28
3.1
Perbandingan Kondisi Peralatan .................................................
36
4.1
Hasil Perhitungan Kebutuhan Kapasitor Bank............................
43
4.2
Hasil Perhitungan Kebutuhan Daya Aktif Pada Tungku
Reduksi ........................................................................................
44
4.3
Hasil Perhitungan Kebutuhan Daya Reaktif Pada Tungku
Reduksi ........................................................................................
44
4.4
Kondisi Sebelum dan Sesudah Pemasangan MTR 230 MVA ....
52
4.5
Kondisi Sebelum dan Sesudah Capacitor Bank Terhubung ke
Sistem ..........................................................................................
54
4.6
Kondisi Sebelum dan Sesudah LVR Baru Terhubung ke
Sistem ..........................................................................................
56
4.7
Hasil Peningkatan Kapasitas Suplai Penyulang ..........................
60
4.8
THDv Hasil Simulasi Peningkatan Kapasitas Suplai Penyulang
61
4.9
Biaya Investasi Peralatan ............................................................
62
4.10
Hasil Parameter Keekonomian Proyek .......................................
64
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
1.1
Sistem Penyearah di Gardu Induk Inalum Kuala Tanjung ..........
2
2.1
Diagram Blok Klasifikasi Bus.....................................................
18
2.2
Segitiga Daya Listrik ...................................................................
20
2.3
Ilustrasi Perbaikan Faktor Daya dengan Pemasangan Kapasitor
22
2.4
Diagram Daya Penentuan Kompensasi Kapasitor ......................
23
2.5
Gelombang Fundamental, Harmonisa dan Gelombang
Terdistorsi....................................................................................
26
2.6
Distorsi Arus Akibat Resistor Tidak Linier ................................
27
3.1
Diagram Alir Penelitian ..............................................................
38
4.1
Diagram Satu Garis Sistem Kelistrikan Inalum ..........................
46
4.2
Diagram Satu Garis Pemasangan Peralatan Peningkatan
Kapasitas .....................................................................................
47
4.3
Diagram Satu Garis Kondisi Saat Ini dan Peningkatan Kapasitas
48
4.4
Simulasi Aliran Daya Data SCADA dan Simulasi ETAP ..........
49
4.5
Perbandingan Rugi-rugi Transmisi Hasil Pengukuran dan
Simulasi .......................................................................................
50
4.6
Aliran Daya Kondisi Maksimum 193 kA ...................................
51
4.7
Aliran Daya Kondisi MTR Terhubung ke Sistem.......................
53
4.8
Aliran Daya Kondisi Kapasitor Bank Terhubung ke Sistem ......
55
4.9
Aliran Daya Kondisi LVR Baru Terhubung ke Sistem ..............
57
4.10
Harmonik Tegangan Individu pada Kondisi 193 kA ..................
58
x
Universitas Sumatera Utara
4.11
Harmonik Tegangan Individu Pada Kondisi MTR 230 MVA
Terhubung ke Sistem...................................................................
58
4.12
Harmonik Tegangan Individu Pada Kondisi Kapasitor Bank
Terhubung ke Sistem...................................................................
59
4.13
Harmonik Tegangan Individu Pada Kondisi Kapasitor Bank
Terhubung ke Sistem...................................................................
59
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
AC
BEP
DC
FCFE
IHD
IRR
LVR
MTR
MVA
NPV
NVTC
OFAF
OLTC
ONAF
PF
PIO
P/L
Pry
SCADA
SCR
SR
Sry
TCR
TDD
THD
VA
VAR
VCR
WACC
: Alternating Current (Arus bolak-balik)
: Break Even Point
: Direct Current (arus searah)
: Free Cash Flow to Equity
: Individual Harmonic Distortion
: Internal Rate of Return
: Load Voltage Regulator
: Main Transformer (Transformator Utama)
: Mega Volt Ampere
: Net Present Value
: No Voltage Tap Changer
: Oil Forced Air Forced
: On Load Tap Changer
: Oil Nature Air Forced
: Power Factor
: Pot In Operation (Pot Operasi)
: Pot Line (tungku reduksi gedung no.3)
: Primary (Primer)
: Supervisory Control and Data Acquistion
: Silicon Controlled Reactor
: Silicon Rectifier
: Secondary (Sekunder)
: Thyristor Controlled Reactor
: Total Harmonic Current Content
: Total Harmonic Distortion
: Volt Ampere
: Volt Ampere Reactive
: Voltage Control Reactor
: Weighted Average Cost of Capital (Rata-rata
Tertimbang Biaya Modal)
xii
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara