SIMULASI DAN ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM TENAGA LISTRIK 20 kV REGION CILACAP MENGGUNAKAN METODE NEWTHON RAPSHON

  

SIMULASI DAN ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM TENAGA

LISTRIK 20 kV REGION CILACAP MENGGUNAKAN

METODE NEWTHON RAPSHON

SKRIPSI

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Menyelesaikan Pendidikan Strata 1 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik

  Universitas Muhammadiyah Purwokerto

  

Yan Budi Haryono

1203030002

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO

  

2017

  LEMBAR PERSETUJUAN SKRIPSI SIMULASI DAN ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM TENAGA LISTRIK 20 kV REGION CILACAP MENGGUNAKAN METODE NEWTHON RAPSHON

  Diajukan Oleh :

  Nama : Yan Budi Haryono NIM : 1203030002

  Guna memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan program studi Strata - 1 ( S1 ) Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro

  Universitas Muhammadiyah Purwokerto Telah diperiksa dan disetujui

  Purwokerto, Pembimbing I

  M. Taufiq Tamam, S.T., M.T NIK. 2160223

  Pembimbing II Itmi Hidayat K, S.T., M.Eng.

  NIK. 2160520

  HALAMAN PENGESAHAN

  Skripsi yang diajukan oleh: Nama : Yan Budi Haryono NIM : 1203030002 Program Studi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik Perguruan Tinggi : Universitas Muhammadiyah Purwokerto Judul : SIMULASI DAN ANALISIS ALIRAN DAYA

  SISTEM TENAGA LISTRIK 20 kV REGION CILACAP MENGGUNAKAN METODE NEWTHON RAPSHON

  Telah dipertahankan dihadapan Sidang Ujian Akhir Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto pada :

DEWAN PENGUJI

   Penguji 1

  Penguji 2 Penguji 3

  Ditetapkan di : Purwokerto Tanggal :

  Mengetahui Dekan Fakultas Teknik

  Universitas Muhammadiyah Purwokerto

  M. Taufiq Tamam, S.T., M.T NIK. 2160223

LEMBAR PERNYATAAN

  Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Yan Budi Haryono NIM : 1203030002 Prodi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik Universitas : Universitas Muhammadiyah Purwokerto

  Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri dan bukan hasil duplikasi dari hasil karya orang lain dan/atau pernah dipergunakan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

  Demikian surat pernyataan ini saya buat, dan apabila kelak dikemudian hari terbukti ada unsur penjiplakan, maka saya bersedia mempertanggung jawabkan sesuai dengan ketentuan yang berlaku.

  Purwokerto, Yang menyatakan, Yan Budi Haryono

  1203030002

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat, karunia, dan hidayah-Nya yang tak terhitung jumlahnya, sehingga Skripsi yang berjudul “Simulasi dan Analisis Aliran Daya Sistem Tenaga Listrik 20 Kv Region Cilacap Menggunakan Metode Newthon Rapshon ” dapat diselesaikan dengan baik.

  Penyusunan laporan ini sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan strata 1 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto.

  Bantuan dan dukungan dari berbagai pihak sangat membantu dalam terselesaikannya Skripsi ini. Oleh karena itu ucapan terima kasih disampaikan kepada:

  1. Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah serta inayah-Nya, sehingga dapat menyelesaikan Skripsi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Purwokerto.

  2. Kedua Orang tua penulis dan keluarga, yang telah memberikan doa restu, motivasi dan dukungan kepada penulis dalam segala kondisi.

  3. Bapak Winarso selaku ketua program studi dan pembimbing yang selalu mengarahkan mahasiswanya untuk menjadi pribadi yang sukses.

  4. Bapak M. Taufiq Tamam dan bapak Itmi Hidayat Kurniawan sebagai pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam penyusunan dan penulisan skripsi ini.

  5. Mas Agung Siswoyo selaku supervisor PT. PLN (Persero) APJ Cilacap yang telah mengijinkan saya untuk melakukan penelitian serta memberikan arahan saat pengambilan data.

  6. Mba Pramesti Ningtyas dan Bayu Nurhidayat yang telah sangat banyak membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

  7. Seluruh keluarga besar Program studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Purwoketo yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.

  Skripsi ini masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak kekurangannya. Oleh karena itu, diharapkan adanya masukan berupa kritik dan saran yang bersifat membangun, sehingga dapat bermanfaat dimasa mendatang. Semoga hasil Skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dan untuk kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi.

  Purwokerto, Yan Budi Haryono

  INTISARI Analisis perhitungan aliran daya atau biasa disebut load flow sangat diperlukan untuk menyediakan sumber energi listrik yang diperlukan dalam suatu area, dengan memperhitungkan losses yang terjadi dengan cara mencari nilai tegangan, arus, dan daya pada tiap-tiap titik atau bus. Beban pada sistem tenaga dianalisis berdasarkan perlengkapan yang terpasang dalam aliran daya pada tiap-tiap bus. Perhitungan aliran daya yang digunakan pada Tugas Akhir ini menggunakan metode Newton Raphson dengan bantuan program Matlab sebagai alat bantu perhitungannya. Hasil dari perhitungan aliran daya pada GI didapat total daya yang dibangkitkan oleh generator 50.609 MW dan 31.275 MVar, total beban yang diberikan 50.491 MW dan 31.202 MVar, dan total losses yang dihasilkan 0.118 MW dan 0.073 MVar, terdapat losses terbesar pada jaringan antara bus 1 ke bus 9 sebesar 0.021 MW dan didapat beban terbesar pada bus 7 sebesar 6.241 MW. Dari proses yang telah dilakukan didapatkan nilai losses sebesar 0.118 MW dari keseluruhann jaringan dan mempunyai persentasi 0.23% dari total daya yang dibangkitkan. Hal ini menunjukan sistem distribusi di GI termasuk dalam kategori baik, karena masuk dalam batasan nilai losses maksimum sebesar ±10%. Kata kunci : Aliran daya, Newton Raphson, Matlab, ETAP.

  ABSTRACT Analysis of power flow calculations or so-called load flow is needed to provide a source of electrical energy needed in an area, taking into account the losses that occur by looking for the value of voltage, current, and power at each point or bus. The load on the power system is analyzed based on the equipment installed in the power flow on each bus. Power flow calculations used in this final project using Newton Raphson method with the help of Matlab as calculation tools. The results of the calculation of power flow in GI gained total power generated by the generator is 50.609 MW and 31.275 MVAR, the total load placed 50.491 MW and 31.202 MVAR, and total losses generated 0.118 MW and 0.073 MVAR, there are losses, the biggest on the network between the bus 1 to bus 9 of 0.021 MW and obtained the greatest load on the bus 7 of 6.241 MW. Of the process that has to be got value losses amounting to 0.118 MW from the network and have a percentage keseluruhann 0.23% of the total power generated. This shows the distribution system in the GI included in both categories which fall under the restrictions maximum value losses of ± 10%.

  Keywords : Power flow, Newton Raphson, Matlab, ETAP.

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i LEMBAR PERSETUJUAN.................................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................... iv KATA PENGANTAR ............................................................................................ v ABSTRAK ............................................................................................................ vii ABSTRACT ......................................................................................................... viii DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1

  1.2. Rumusan Masalah ......................................................................... 2

  1.3. Batasan Masalah............................................................................ 3

  1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................... 3

  1.5. Manfaat Penelitian ......................................................................... 3

  1.6. Sistematika Penulisan ................................................................... 4

  BAB II DASAR TEORI

  2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................................... 5

  2.2 Sistem Tenaga Listrik ................................................................... 7

  2.3 Sistem Distribusi ........................................................................... 7

  2.4 Studi Aliran Daya ........................................................................ 10

  2.4.1 Analisis Aliran Daya.........................................................11

  2.7.3 Kontrol Arus Aliran Program .......................................... 45

  3.7 Metode Pengumpulan Data ......................................................... 51

  3.6 Alur Penelitian.............................................................................50

  3.5 Bahan Analisa ............................................................................. 49

  3.4 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................... 49

  3.3 Variabel Penelitian ...................................................................... 48

  3.2 Waktu dan Lokasi Penelitian ...................................................... 48

  3.1 Metode Penelitian........................................................................ 48

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  2.7.2 Bilangan dan Operasi Matematis Dasar dalam Matlab ... 42

  2.4.2 Klasifikasi Sistem Aliran Daya ....................................... 12

  2.7.1 Lingkungan Kerja Matlab ............................................... 38

  2.7 MATLAB (Matrix Laboratory) .................................................... 35

  2.6.2 Menggambar single line diagram ................................... 33

  2.6.1 Membuat proyek baru ..................................................... 33

  2.6 Electric Transient and Analysis Program (ETAP) ..................... 30

  2.5.2 Perhitungan Aliran Daya Menggunakan Metode Newton- Raphson............................................................................26

  2.5.1 Metode Analisis Aliran Daya .......................................... 24

  2.5 Konsep Dasar Aliran Daya.......................................................... 17

  3.8 Langkah Penelitian ...................................................................... 53

  BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISIS PERHITUNGAN ALIRAN DAYA

  4.1 Hasil Perhitungan Aliran Daya ................................................... 55

  4.2 Data Penyulang dan Generator.................................................... 55

  4.3 Hasil Perhitungan Aliran Daya ................................................... 63

  4.3.1 Hasil Perhitungan Losses ................................................ 64

  4.4 Analisis Aliran Daya ................................................................... 65

  4.4.1 Menghitung rugi-rugi pada line antar bus ke bus ............ 69

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan ................................................................................. 70

  5.2 Saran ............................................................................................ 71 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 72 LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.9 Tampilan Workspace ..................................................................... 40Gambar 4.3 Nilai negatif pada kolom injection ................................................ 67Gambar 4.2 Hasil perhitungan pada bus 1 dan 2 ............................................... 65Gambar 4.1 Penyederhanaan single line diagram 20KV pada gardu induk ...... 57Gambar 3.2 Tahap pengolahan data .................................................................. 51Gambar 3.1 Flowchart Penelitian .................................................................... 50Gambar 2.10 Tampilan Jendela Matlab Editor .................................................... 41Gambar 2.8 Tampilan Current Directory .......................................................... 40

  Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik ...................................................................... 7

Gambar 2.7 Tampilan Command History ......................................................... 39Gambar 2.6 Tampilan Command Window ........................................................ 39

  create new project file .................................................................... 34

  Gambar 2.5

  Gambar 2.4 Diagram Fasor antara Tegangan dan Arus ..................................... 21

Gambar 2.3 Bentuk kompleks dari Besaran Tegangan dan Arus Listrik ............. 21Gambar 2.2 Segitiga Daya................................................................................. 17Gambar 4.4 losses antara bus 1 menuju bus 3 dan bus 2 menuju bus 1 ............ 69

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Daftar beban penyulang ................................................................. 56Tabel 4.2 Data tegangan pada bus di GI ........................................................ 57Tabel 4.3 Penomoran pada bus, jenis-jenis bus dan beban yang dihasilkan . 59Tabel 4.4 Data bus generator di Gardu Induk ............................................... 59

  Tabel 4.5 Impedansi saluran pada bus ............................................................ 61