Optimasi Penempatan Dan Kapasitas Pembangkit Terdistribusi Pada Jaringan Distribusi Untuk Perbaikan Stabilitas Tegangan (Studi Kasus: Jaringan Distribusi 20 KV Dolok Sanggul)
SKRIPSI
OPTIMASI PENEMPATAN DAN KAPASITAS PEMBANGKIT
TERDISTRIBUSI PADA JARINGAN DISTRIBUSI UNTUK
PERBAIKAN STABILITAS TEGANGAN
(STUDI KASUS: JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV DOLOK
SANGGUL)
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam
Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik
Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh:
RIOVAN SIPAHUTAR
NIM: 120402086
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Munculnya Distributed Generation (DG) pada jaringan distribusi memiliki
beberapa keuntungan seperti mengurangi rugi-rugi sistem, memperbaiki profil
tegangan, serta meningkatkan kehandalan dan kontinuitas penyediaan tenaga
listrik. Dalam mengoptimalkan kerja DG untuk mengurangi rugi-rugi sistem maka
DG harus ditempatkan pada lokasi optimum dan beroperasi pada kapasitas
optimumnya. Untuk menentukan lokasi optimumnya dilakukan pengujian setiap
bus beban dan untuk menentukan kapasitas optimumnya dilakukan dengan
menggunakan rumus. Optimasi PLTMH Parlilitan merupakan optimasi yang
paling efektif untuk menyesuaikan profil tegangan dengan peraturan nilai
tegangan di Indonesia (+5%/-10%). Dari hasil perhitungan dan simulasi maka
diperoleh kapasitas optimum PLTMH Parlilitan 2234,079 kW. Untuk penentuan
lokasi optimum DG-baru dilakukan pada saat jaringan distribusi sama sekali
belum interkoneksi dengan DG. Dengan mencari nilai VSI terbesar dari setiap
bus, yang berada pada bus373, yaitu 0,019169709, yang berarti bahwa titik
tersebut merupakan titik paling lemah yang mengakibatkan fenomena keruntuhan
tegangan. Maka didapatkan kapasitas optimum DG-baru 606,24 kW. Setelah
penempatan DG-baru, nilai VSI maksimum yang dihasilkan 0.014115536
sehingga peluang terjadinya fenomena keruntuhan tegangan berkurang pada
sistem.
Kata Kunci : distributed generation, optimasi, voltage stability index, rugi-rugi
daya aktif, profil tegangan, stabilitas tegangan
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus
Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat dan kasihNya Skripsi ini dapat disusun
dan diselesaikan oleh penulis.
Skripsi ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu
di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi
ini adalah:
OPTIMASI PENEMPATAN DAN KAPASITAS PEMBANGKIT
TERDISTRIBUSI PADA JARINGAN DISTRIBUSI UNTUK PERBAIKAN
STABILITAS TEGANGAN
(STUDI KASUS: JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV DOLOK SANGGUL)
Skripsi ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Ayahanda
(Drs. Hormat P. Sipahutar, M. Si), Ibunda (Marintan Lumbantoruan) serta abang,
kakak dan adik tersayang (Feliks Sipahutar, Cyntia Sipahutar, dan Evryna
Sipahutar) yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis selama
masa studi hingga menyelesaikan skripsi ini.
Selama masa kuliah hingga penyelesaian skripsi ini, penulis juga banyak
mendapatkan dukungan, bimbingan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk
itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada:
1.
Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T., selaku Dosen Pembimbing skripsi serta
Kepala Laboratorium Transmisi dan Distribusi yang telah banyak
meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan,
ii
Universitas Sumatera Utara
bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga
penyusunan skripsi ini.
2.
Bapak Ir. Syahrawardi, selaku Dosen Penguji skripsi yang telah banyak
memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini dan telah memberikan
banyak motivasi selama masa perkuliahan.
3.
Bapak Ir. Surya Hardi, MS, PhD selaku Dosen Penguji skripsi yang telah
banyak memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini dan telah
memberikan bimbingan selama masa perkuliahan.
4.
Bapak Ir. Syamsul Amien, MS selaku Dosen Wali yang telah banyak
memberikan bantuan dan bimbingan selama perkuliahan.
5.
Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan
pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada penulis.
6.
Seluruh staff pegawai Departemen Teknik Elektro yang telah membantu
proses administrasi penulis selama perkuliahan.
7.
Abangda Erikson Simangunsong dan Rianto Pakpahan yang telah
membantu dalam proses pengambilan data untuk skripsi ini serta
memberikan motivasi pada penulis agar skripsi ini dapat diselesaikan
dengan baik
8.
Abang kakak Syahlan Hutagaol, M. Fikry Indra, Ann Alberth Sitorus
Pane, Anriadi Sinaga dan Sakinah yang mengajari dan memberi masukan
dalam menyelesaika skripsi ini
9.
Rekan sesama asisten Mahatir Muhammad, Yudi Iriandi Pasaribu, dan
Muhammad Arief.
iii
Universitas Sumatera Utara
10. Teman-teman satu kelompok belajar Rio Richard Simanjuntak, Romario
Hutahaean, Yogi C. Simarmata, dan Andika Alfonsus Ambarita.
11. Seluruh teman-teman Elektro 2012 selalu memberi bantuan dan dukungan
12. Teman-teman Totalitas, yaitu Ayu Silaen, Rey, Arivin, Cindy, Artia,
Ramen, Chntya, Yenni, dan Ray Calvin atas doa dan dukungannya.
13. Ayu Saragih yang telah banyak memberi motivasi dan doa dalam
pengerjaan skripsi.
14. Seluruh abang/kakak senior dan adik-adik junior.
15. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih belum
sempurna karena masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun
susunan
bahasanya.
Saran
dan
kritik
dari
pembaca
dengan
tujuan
menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis
harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan skripsi ini dapat berguna
bagi kita semua.
Medan, 20 Juli 2017
Penulis
Riovan Sipahutar
NIM : 120402086
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii
1
2
BAB I PENDAHULUAN.................................................................................1
1.1
Latar Belakang ........................................................................................1
1.2
Perumusan Masalah.................................................................................2
1.3
Tujuan......................................................................................................3
1.4
Batasan Masalah......................................................................................3
1.5
Manfaat....................................................................................................4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................5
2.1
Sistem Distribusi Listrik..........................................................................5
2.2
Pembangkit Terdistribusi (DG) ...............................................................6
2.2.1 Defenisi Pembangkit Terdistribusi (DG).....................................6
2.2.2 Teknologi dari Pembangkit Terdisitribusi (DG) .........................7
2.2.3 Pengaruh Kehadiran DG terhadap Profil Tegangan ..................11
2.2.4 Pengaruh Kehadiran DG terhadap Rugi-rugi ............................15
2.2.5 Dampak Lokasi Pemasangan DG pada Jaringan Distribusi ......18
2.3
Studi Aliran Daya ..................................................................................19
2.3.1 Konsep Perhitungan Aliran Daya ..............................................20
2.3.2 Persamaan Aliran Daya .............................................................22
2.3.3 Metode Newton Raphson ..........................................................27
2.3.4 Contoh Perhitungan Aliran Daya Menggunakan NewtonRaphson .................................................................................................31
v
Universitas Sumatera Utara
2.4
Arah Aliran Daya ..................................................................................36
2.5
Stabilitas Sistem Tenaga Listrik............................................................38
2.6
Klasifikasi Stabilitas Sistem Tenaga Listrik .........................................39
2.7
Stabilitas Tegangan ...............................................................................41
2.8
Indeks Stabilitas Tegangan....................................................................42
2.9
Optimasi Kapasitas dan Penempatan DG..............................................43
2.9.1 Penempatan DG .........................................................................43
2.9.2 Kapasitas DG .............................................................................46
2.10 ETAP (Electrical Transient Analysis Program) ....................................47
3
4
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................49
3.1
Tempat dan Waktu ................................................................................49
3.2
Bahan dan Peralatan ..............................................................................49
3.3
Pelaksanaan Penelitian ..........................................................................49
3.4
Variabel yang Diamati...........................................................................49
3.5
Prosedur Penelitian................................................................................50
BAB IV ...........................................................................................................55
4.1
Penentuan Kapasitas Optimum Pembangkit Terdistribusi (DG) saat
Kondisi Normal (Seluruh DG Terhubung) .....................................................56
4.1.1 Profil Tegangan dan Rugi-rugi Pada Saat Penentuan Kapasitas
Optimum PLTMH Parlilitan .................................................................60
4.2
Penentuan Lokasi dan Kapasitas DG-baru pada jaringan Distribusi
Dolok Sanggul ................................................................................................62
4.2.1 Lokasi Optimum DG yang Akan Ditempatkan .........................63
4.2.2 Perhitungan Nilai VSI, Rugi-Rugi, dan Proil Tegangan Sebelum
Interkoneksi DG-baru............................................................................66
4.2.3 Perhitungan Kapasitas DG-baru ................................................68
vi
Universitas Sumatera Utara
4.2.4 Profil
Tegangan,
Rugi-rugi
dan
VSI
setelah
DG-baru
Interkoneksi dengan Jaringan Distrubusi rayon Dolok Sanggul ...........69
4.2.5 Perbandingan Rugi-rugi dan Profil Tegangan saat Interkoneksi
DG-baru dan saat Keadaan Normal (Seluruh DG Aktif) ......................72
5
BAB V ............................................................................................................74
5.1
Kesimpulan............................................................................................74
5.2
Saran ......................................................................................................75
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................76
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik ........................................................6
Gambar 2.2 Penyulang dengan satu beban di ujung: (a) diagram satu garis;.......12
Gambar 2.3 Jaringan dengan satu DG dan satu beban .........................................13
Gambar 2.4 Profil Tegangan sepanjang jaringan dengan dan tanpa DG. ............14
Gambar 2.5 Profil Tegangan sepanjang penghantar ketika nilai reaktansi
dianggap sangat kecil (X = 0) ................................................................................15
Gambar 2.6 Pengoperasian DG untuk tujuan pengurangan rugi-rugi ..................16
Gambar 2.7 Perbandingan Aliran Daya Saat DG Dikoneksikan di Bus yang
Berbeda ..................................................................................................................18
Gambar 2.8 Diagram Satu Garis dari 4 Bus dalam Suatu Sistem Tenaga ...........22
Gambar 2.9 Diagram Impedansi...........................................................................23
Gambar 2.10 Diagram Admittansi .......................................................................23
Gambar 2.11 Diagram Satu Garis Jaringan Distribusi dengan 3 bus ...................31
Gambar 2.12 Diagram Admittansi Jaringan Distribusi 3 bus ..............................32
Gambar 2.13 Wattmeter untuk mengukur daya aktif yang diserap oleh sumber
tegangan AC...........................................................................................................36
Gambar 2.14 Klasifikasi Stabilitas Sistem Tenaga ..............................................40
Gambar 2.15 Penghantar jaringan Distribusi yang terhubung antar 2 bus...........43
Gambar 2.16 Sistem Distribusi dengan DG terhubung ke bus j...........................45
Gambar 2.17 Simbol Generator di ETAP ............................................................47
Gambar 2.18 Simbol Bus di ETAP ......................................................................47
Gambar 2.19 Simbol Transmission Line di ETAP...............................................48
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.20 Simbol Transformator di ETAP .....................................................48
Gambar 2.21 Simbol pemutus rangkaian di ETAP .............................................48
Gambar 2.22 Simbol beban statis di ETAP..........................................................48
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian……………………………………………51
Gambar 4.1 Sistem Distribusi dengan DG terhubung ke bus j............................57
Gambar 4.2 Aliran Daya untuk optimasi PLTMH Parlilitan ...............................58
Gambar 4.3 Perbandingan rugi-rugi daya aktif dan reaktif kondisi normal
terhadap kondisi optimasi Parlilitan.......................................................................61
Gambar 4.4 Perbandingan V maks dan V min kondisi normal terhadap optimasi
kapasitas PLTMH Parlilitan...................................................................................62
Gambar 4.5 Penghantar Jaringan distribusi terhubung 2 bus ...............................63
Gambar 4.6 Aliran daya untuk pada ETAP untuk menghitung VSI ....................64
Gambar 4.7 Nilai VSI pada rayon Dolok Sanggul sebelum interkoneksi DG-baru
................................................................................................................................67
Gambar 4.8 Grafik VSI setelah Interkoneksi DG-baru ........................................70
Gambar 4.9 Perbandingan Nilai VSI sebelum dan sesudah Interkoneksi DG-baru
................................................................................................................................71
Gambar 4.10 Grafik perbandingan rugi-rugi daya aktif dan rekatif saat kondisi
normal dan interkoneksi DG-baru..........................................................................72
Gambar 4.11 Grafik perbandingan profil tegangan saat kondisi normal dan
sesudah interkoneksi DG-baru ...............................................................................73
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Klasifikasi pembangkit terdistribusi .......................................................7
Tabel 2.2 Contoh data parameter simulasi ............................................................16
Tabel 2.3 Tipe Bus Dalam Sistem Tenaga Listrik ................................................21
Tabel 2.4 Arah aliran daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) dimana S = VI*...........38
Tabel 4.1 Hasil Simulasi Aliran Daya Rayon Dolok Sanggul seluruh DG aktif..55
Tabel 4.2 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan untuk Kapasitas Optimum
PLTMH Parlilitan ..................................................................................................60
Tabel 4.3 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan sebelum Interkoneksi DG-baru..68
Tabel 4.4 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan setelah Interkoneksi DG-baru....72
x
Universitas Sumatera Utara
OPTIMASI PENEMPATAN DAN KAPASITAS PEMBANGKIT
TERDISTRIBUSI PADA JARINGAN DISTRIBUSI UNTUK
PERBAIKAN STABILITAS TEGANGAN
(STUDI KASUS: JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV DOLOK
SANGGUL)
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam
Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik
Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh:
RIOVAN SIPAHUTAR
NIM: 120402086
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Munculnya Distributed Generation (DG) pada jaringan distribusi memiliki
beberapa keuntungan seperti mengurangi rugi-rugi sistem, memperbaiki profil
tegangan, serta meningkatkan kehandalan dan kontinuitas penyediaan tenaga
listrik. Dalam mengoptimalkan kerja DG untuk mengurangi rugi-rugi sistem maka
DG harus ditempatkan pada lokasi optimum dan beroperasi pada kapasitas
optimumnya. Untuk menentukan lokasi optimumnya dilakukan pengujian setiap
bus beban dan untuk menentukan kapasitas optimumnya dilakukan dengan
menggunakan rumus. Optimasi PLTMH Parlilitan merupakan optimasi yang
paling efektif untuk menyesuaikan profil tegangan dengan peraturan nilai
tegangan di Indonesia (+5%/-10%). Dari hasil perhitungan dan simulasi maka
diperoleh kapasitas optimum PLTMH Parlilitan 2234,079 kW. Untuk penentuan
lokasi optimum DG-baru dilakukan pada saat jaringan distribusi sama sekali
belum interkoneksi dengan DG. Dengan mencari nilai VSI terbesar dari setiap
bus, yang berada pada bus373, yaitu 0,019169709, yang berarti bahwa titik
tersebut merupakan titik paling lemah yang mengakibatkan fenomena keruntuhan
tegangan. Maka didapatkan kapasitas optimum DG-baru 606,24 kW. Setelah
penempatan DG-baru, nilai VSI maksimum yang dihasilkan 0.014115536
sehingga peluang terjadinya fenomena keruntuhan tegangan berkurang pada
sistem.
Kata Kunci : distributed generation, optimasi, voltage stability index, rugi-rugi
daya aktif, profil tegangan, stabilitas tegangan
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus
Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat dan kasihNya Skripsi ini dapat disusun
dan diselesaikan oleh penulis.
Skripsi ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu
di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi
ini adalah:
OPTIMASI PENEMPATAN DAN KAPASITAS PEMBANGKIT
TERDISTRIBUSI PADA JARINGAN DISTRIBUSI UNTUK PERBAIKAN
STABILITAS TEGANGAN
(STUDI KASUS: JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV DOLOK SANGGUL)
Skripsi ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Ayahanda
(Drs. Hormat P. Sipahutar, M. Si), Ibunda (Marintan Lumbantoruan) serta abang,
kakak dan adik tersayang (Feliks Sipahutar, Cyntia Sipahutar, dan Evryna
Sipahutar) yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis selama
masa studi hingga menyelesaikan skripsi ini.
Selama masa kuliah hingga penyelesaian skripsi ini, penulis juga banyak
mendapatkan dukungan, bimbingan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk
itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada:
1.
Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T., selaku Dosen Pembimbing skripsi serta
Kepala Laboratorium Transmisi dan Distribusi yang telah banyak
meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan,
ii
Universitas Sumatera Utara
bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga
penyusunan skripsi ini.
2.
Bapak Ir. Syahrawardi, selaku Dosen Penguji skripsi yang telah banyak
memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini dan telah memberikan
banyak motivasi selama masa perkuliahan.
3.
Bapak Ir. Surya Hardi, MS, PhD selaku Dosen Penguji skripsi yang telah
banyak memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini dan telah
memberikan bimbingan selama masa perkuliahan.
4.
Bapak Ir. Syamsul Amien, MS selaku Dosen Wali yang telah banyak
memberikan bantuan dan bimbingan selama perkuliahan.
5.
Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan
pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada penulis.
6.
Seluruh staff pegawai Departemen Teknik Elektro yang telah membantu
proses administrasi penulis selama perkuliahan.
7.
Abangda Erikson Simangunsong dan Rianto Pakpahan yang telah
membantu dalam proses pengambilan data untuk skripsi ini serta
memberikan motivasi pada penulis agar skripsi ini dapat diselesaikan
dengan baik
8.
Abang kakak Syahlan Hutagaol, M. Fikry Indra, Ann Alberth Sitorus
Pane, Anriadi Sinaga dan Sakinah yang mengajari dan memberi masukan
dalam menyelesaika skripsi ini
9.
Rekan sesama asisten Mahatir Muhammad, Yudi Iriandi Pasaribu, dan
Muhammad Arief.
iii
Universitas Sumatera Utara
10. Teman-teman satu kelompok belajar Rio Richard Simanjuntak, Romario
Hutahaean, Yogi C. Simarmata, dan Andika Alfonsus Ambarita.
11. Seluruh teman-teman Elektro 2012 selalu memberi bantuan dan dukungan
12. Teman-teman Totalitas, yaitu Ayu Silaen, Rey, Arivin, Cindy, Artia,
Ramen, Chntya, Yenni, dan Ray Calvin atas doa dan dukungannya.
13. Ayu Saragih yang telah banyak memberi motivasi dan doa dalam
pengerjaan skripsi.
14. Seluruh abang/kakak senior dan adik-adik junior.
15. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih belum
sempurna karena masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun
susunan
bahasanya.
Saran
dan
kritik
dari
pembaca
dengan
tujuan
menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis
harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan skripsi ini dapat berguna
bagi kita semua.
Medan, 20 Juli 2017
Penulis
Riovan Sipahutar
NIM : 120402086
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii
1
2
BAB I PENDAHULUAN.................................................................................1
1.1
Latar Belakang ........................................................................................1
1.2
Perumusan Masalah.................................................................................2
1.3
Tujuan......................................................................................................3
1.4
Batasan Masalah......................................................................................3
1.5
Manfaat....................................................................................................4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................5
2.1
Sistem Distribusi Listrik..........................................................................5
2.2
Pembangkit Terdistribusi (DG) ...............................................................6
2.2.1 Defenisi Pembangkit Terdistribusi (DG).....................................6
2.2.2 Teknologi dari Pembangkit Terdisitribusi (DG) .........................7
2.2.3 Pengaruh Kehadiran DG terhadap Profil Tegangan ..................11
2.2.4 Pengaruh Kehadiran DG terhadap Rugi-rugi ............................15
2.2.5 Dampak Lokasi Pemasangan DG pada Jaringan Distribusi ......18
2.3
Studi Aliran Daya ..................................................................................19
2.3.1 Konsep Perhitungan Aliran Daya ..............................................20
2.3.2 Persamaan Aliran Daya .............................................................22
2.3.3 Metode Newton Raphson ..........................................................27
2.3.4 Contoh Perhitungan Aliran Daya Menggunakan NewtonRaphson .................................................................................................31
v
Universitas Sumatera Utara
2.4
Arah Aliran Daya ..................................................................................36
2.5
Stabilitas Sistem Tenaga Listrik............................................................38
2.6
Klasifikasi Stabilitas Sistem Tenaga Listrik .........................................39
2.7
Stabilitas Tegangan ...............................................................................41
2.8
Indeks Stabilitas Tegangan....................................................................42
2.9
Optimasi Kapasitas dan Penempatan DG..............................................43
2.9.1 Penempatan DG .........................................................................43
2.9.2 Kapasitas DG .............................................................................46
2.10 ETAP (Electrical Transient Analysis Program) ....................................47
3
4
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................49
3.1
Tempat dan Waktu ................................................................................49
3.2
Bahan dan Peralatan ..............................................................................49
3.3
Pelaksanaan Penelitian ..........................................................................49
3.4
Variabel yang Diamati...........................................................................49
3.5
Prosedur Penelitian................................................................................50
BAB IV ...........................................................................................................55
4.1
Penentuan Kapasitas Optimum Pembangkit Terdistribusi (DG) saat
Kondisi Normal (Seluruh DG Terhubung) .....................................................56
4.1.1 Profil Tegangan dan Rugi-rugi Pada Saat Penentuan Kapasitas
Optimum PLTMH Parlilitan .................................................................60
4.2
Penentuan Lokasi dan Kapasitas DG-baru pada jaringan Distribusi
Dolok Sanggul ................................................................................................62
4.2.1 Lokasi Optimum DG yang Akan Ditempatkan .........................63
4.2.2 Perhitungan Nilai VSI, Rugi-Rugi, dan Proil Tegangan Sebelum
Interkoneksi DG-baru............................................................................66
4.2.3 Perhitungan Kapasitas DG-baru ................................................68
vi
Universitas Sumatera Utara
4.2.4 Profil
Tegangan,
Rugi-rugi
dan
VSI
setelah
DG-baru
Interkoneksi dengan Jaringan Distrubusi rayon Dolok Sanggul ...........69
4.2.5 Perbandingan Rugi-rugi dan Profil Tegangan saat Interkoneksi
DG-baru dan saat Keadaan Normal (Seluruh DG Aktif) ......................72
5
BAB V ............................................................................................................74
5.1
Kesimpulan............................................................................................74
5.2
Saran ......................................................................................................75
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................76
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik ........................................................6
Gambar 2.2 Penyulang dengan satu beban di ujung: (a) diagram satu garis;.......12
Gambar 2.3 Jaringan dengan satu DG dan satu beban .........................................13
Gambar 2.4 Profil Tegangan sepanjang jaringan dengan dan tanpa DG. ............14
Gambar 2.5 Profil Tegangan sepanjang penghantar ketika nilai reaktansi
dianggap sangat kecil (X = 0) ................................................................................15
Gambar 2.6 Pengoperasian DG untuk tujuan pengurangan rugi-rugi ..................16
Gambar 2.7 Perbandingan Aliran Daya Saat DG Dikoneksikan di Bus yang
Berbeda ..................................................................................................................18
Gambar 2.8 Diagram Satu Garis dari 4 Bus dalam Suatu Sistem Tenaga ...........22
Gambar 2.9 Diagram Impedansi...........................................................................23
Gambar 2.10 Diagram Admittansi .......................................................................23
Gambar 2.11 Diagram Satu Garis Jaringan Distribusi dengan 3 bus ...................31
Gambar 2.12 Diagram Admittansi Jaringan Distribusi 3 bus ..............................32
Gambar 2.13 Wattmeter untuk mengukur daya aktif yang diserap oleh sumber
tegangan AC...........................................................................................................36
Gambar 2.14 Klasifikasi Stabilitas Sistem Tenaga ..............................................40
Gambar 2.15 Penghantar jaringan Distribusi yang terhubung antar 2 bus...........43
Gambar 2.16 Sistem Distribusi dengan DG terhubung ke bus j...........................45
Gambar 2.17 Simbol Generator di ETAP ............................................................47
Gambar 2.18 Simbol Bus di ETAP ......................................................................47
Gambar 2.19 Simbol Transmission Line di ETAP...............................................48
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.20 Simbol Transformator di ETAP .....................................................48
Gambar 2.21 Simbol pemutus rangkaian di ETAP .............................................48
Gambar 2.22 Simbol beban statis di ETAP..........................................................48
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian……………………………………………51
Gambar 4.1 Sistem Distribusi dengan DG terhubung ke bus j............................57
Gambar 4.2 Aliran Daya untuk optimasi PLTMH Parlilitan ...............................58
Gambar 4.3 Perbandingan rugi-rugi daya aktif dan reaktif kondisi normal
terhadap kondisi optimasi Parlilitan.......................................................................61
Gambar 4.4 Perbandingan V maks dan V min kondisi normal terhadap optimasi
kapasitas PLTMH Parlilitan...................................................................................62
Gambar 4.5 Penghantar Jaringan distribusi terhubung 2 bus ...............................63
Gambar 4.6 Aliran daya untuk pada ETAP untuk menghitung VSI ....................64
Gambar 4.7 Nilai VSI pada rayon Dolok Sanggul sebelum interkoneksi DG-baru
................................................................................................................................67
Gambar 4.8 Grafik VSI setelah Interkoneksi DG-baru ........................................70
Gambar 4.9 Perbandingan Nilai VSI sebelum dan sesudah Interkoneksi DG-baru
................................................................................................................................71
Gambar 4.10 Grafik perbandingan rugi-rugi daya aktif dan rekatif saat kondisi
normal dan interkoneksi DG-baru..........................................................................72
Gambar 4.11 Grafik perbandingan profil tegangan saat kondisi normal dan
sesudah interkoneksi DG-baru ...............................................................................73
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Klasifikasi pembangkit terdistribusi .......................................................7
Tabel 2.2 Contoh data parameter simulasi ............................................................16
Tabel 2.3 Tipe Bus Dalam Sistem Tenaga Listrik ................................................21
Tabel 2.4 Arah aliran daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) dimana S = VI*...........38
Tabel 4.1 Hasil Simulasi Aliran Daya Rayon Dolok Sanggul seluruh DG aktif..55
Tabel 4.2 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan untuk Kapasitas Optimum
PLTMH Parlilitan ..................................................................................................60
Tabel 4.3 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan sebelum Interkoneksi DG-baru..68
Tabel 4.4 Rugi-rugi Daya dan Profil Tegangan setelah Interkoneksi DG-baru....72
x
Universitas Sumatera Utara