Studi Sistem Distribusi Tegangan Tinggi (Hvds) Untuk Rugi-Rugi Dan Profil Tegangan Yang Lebih Baik (Studi Kasus : Jaringan Distribusi Di Kota Medan)
TUGAS AKHIR
STUDI SISTEM DISTRIBUSI TEGANGAN TINGGI (HVDS)
UNTUK RUGI-RUGI DAN PROFIL TEGANGAN YANG LEBIH BAIK
(STUDI KASUS : JARINGAN DISTRIBUSI DI KOTA MEDAN )
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Tidauccy Samuel Hamonangan
NIM : 110402094
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
ABSTRAK
Pada sistem distribusi yang digunakan saat ini, sebuah transformator
distribusi berkapasitas besar mensuplai beban-beban dengan lokasi yang jauh.
Pemakaian jaringan 220/380 V lebih banyak dibandingkan dengan jaringan 20 kV.
Hal ini mengakibatkan timbulnya kerugian karena lokasi transformator distribusi
yang tidak optimal yang mengabaikan lokasi beban, profil tegangan yang buruk di
sisi konsumen, dan kerugian daya yang besar di sepanjang penghantar. Tujuan
utama penulisan tugas akhir ini adalah untuk menunjukkan bahwa sistem distribusi
tegangan tinggi (High Voltage Distribution System) lebih baik digunakan pada
jaringan distribusi dibandingkan sistem distribusi yang saat ini sedang digunakan
(Low Voltage Distribution System). Perubahan sistem yang lama menjadi sistem
yang baru ini dilakukan dengan menggantikan sebuah transformator distribusi yang
berkapasitas besar dengan beberapa transformator distribusi yang berkapasitas
lebih kecil dan dipasang pada posisi-posisi yang terdekat dengan beban.
Penggunaan sistem distribusi tegangan tinggi akan menghasilkan profil tegangan
yang lebih baik dan rugi-rugi daya yang lebih sedikit. Dilihat dari sisi non-teknis,
penghematan tahunan dan waktu pengembalian modal pada sistem distribusi
tegangan tinggi juga akan ditentukan secara umum.
Kata kunci : high voltage distribution system, sistem distribusi, transformator
distribusi, profil tegangan, rugi-rugi daya
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
rahmat dan karunia yang telah dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang harus penulis
penuhi untuk menyelesaikan pendidikan Strata-1 Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir penulis
adalah :
“STUDI SISTEM DISTRIBUSI TEGANGAN TINGGI (HVDS)
UNTUK RUGI-RUGI DAN PROFIL TEGANGAN YANG LEBIH BAIK
(STUDI KASUS : JARINGAN DISTRIBUSI DI KOTA MEDAN )”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa dan tercinta
Ayahanda Timpan Meyer Anthoni Marbun dan Ibunda Anita Eka Posmaida
Nainggolan, serta Kakanda Maria Cynthianov Marbun, Kakanda Fiona Angela
Marbun, dan Kakanda Ingrid Gusmery Marbun yang selalu memberikan doa, kasih
sayang, serta semangat kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
Selama menjalani perkuliahan hingga menyelesaikan tugas akhir ini,
penulis telah mendapatkan banyak dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai
pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih
kepada :
1. Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan kepada
penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir serta memberikan bimbingan
selama perkuliahan.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M. Si., selaku dosen penguji Tugas
Akhir dan Ketua Departemen Teknik Elektro USU yang telah
memberikan masukan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini serta
memberikan bimbingan selama perkuliahan.
3. Bapak Ir. Syahrawardi, selaku dosen penguji Tugas Akhir yang telah
memberikan masukan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini serta
memberikan bimbingan selama perkuliahan.
ii
4. Bapak Soeharwinto, S.T., M.T., selaku Dosen Wali penulis yang telah
memberikan bantuan dan bimbingan selama masa perkuliahan.
5. Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro USU yang telah memberikan bantuan dan bimbingan selama
masa perkuliahan.
6. Seluruh dosen pada Departemen Teknik Elektro USU, terutama dosen
pada Konsentrasi Teknik Energi Listrik, atas segala pengetahuan dan
ajaran yang diberikan selama proses perkuliahan.
7. Seluruh staff pegawai di Departemen Teknik Elektro USU, terutama
kepada Kak Umi, Kak Ester, Bang Marthin, Bang Ponijan, Bang Dipho,
dan staff pegawai lainnya yang telah banyak membantu proses
administrasi penulis selama perkuliahan.
8. Kak Dwita Aswiyanti, selaku staff Redis PT. PLN (PERSERO) AREA
MEDAN dan Alumni Departemen Teknik Elektro USU Stambuk 2003,
serta staff pegawai lainnya yang telah membantu penulis dalam
mengumpulkan data Tugas Akhir selama di lapangan.
9. Rekan-rekan seperjuangan di Lab. AST : Riko Jogi Petrus Pasaribu,
Yoshua Baptist Bangun, Emir Lutfi Pahlevi, Rizky Wira Handalan,
Yosef Derry Sanders Tarigan, Sandro Levi Panggabean, Memory
Hidyart, dan James Pardamean Napitupulu, atas pertemanan, masukan,
dan dukungannya dari awal perkuliahan sampai akhir.
10. Sahabat KP di Sun Plaza sekaligus rekan seperjuangan : Josiah Jonathan
Suatan dan Ferro Hudson Aritonang, atas pertemanan, kerjasama, dan
dukungannya awal perkuliahan sampai akhir, terutama selama
menjalani kerja praktek.
11. Keluarga Besar Laboratorium Transmisi dan Distribusi sekaligus rekanrekan seperjuangan : Ann Alberth Sitorus, Andreas VH Simanjuntak,
Syahlan Hutagaol, Frederik Marasi Silaban, Sakinah, dan M. Fikry Indra,
yang selalu memberikan masukan, tempat, dan fasilitas selama
perkuliahan serta penyusunan tugas akhir di lingkungan laboratorium.
12. Rekan-rekan seperjuangan di Lab. Daskon : Canboy R Doloksaribu, M.
Affandi Siagian, Riandi Fuanto Sembiring, Bill Imanuel Tarigan, Risjen
iii
Sianturi, M. Zein, Angga Himawan, Faisal Idris, Seprianti Labora
Hutasoit, Hazijah Afni Hasibuan, dan yang lainnya yang tidak bisa
disebutkan satu per satu, atas pertemanan, masukan, dan dukungannya
dari awal perkuliahan sampai akhir.
13. Rekan-rekan anak komputer : Frans Matthews Silaban, Mian Martua
Sianturi, dan yang lainnya yang tidak bisa disebutkan satu per satu, atas
pertemanan, bantuan, dan dukungannya dalam bidang komputer.
14. Rekan-rekan seperjuangan sesama dari Dumai : Guntur Andy Sihotang,
Fandry H Panggabean, dan Irvan Pandapotan Hutajulu, atas pertemanan
dan dukungannya dari Dumai, awal perkuliahan sampai akhir.
15. Rekan-rekan Elektro Balak 1 (2011) yang lain yang namanya tidak bisa
disebutkan satu per satu.
16. Anggota Divisi Administrasi dan Kesekretariatan Ikatan Mahasiswa
Teknik Elektro (IMTE) FT USU Kepengurusan 2014-2015 : Maria
Anastasia Perangin-angin Sukatendel, Agustina Angelina Sinaga Uruk,
dan Ira Melati Silalahi, atas bantuan dan dukungannya selama
kepengurusan organisasi.
17. Adik dari Teknik Lingkungan 2012 : Marissa Ivana Simanjuntak-nya
Yoshua Bangun, atas pertemanan dan dukungannya dari awal sampai
akhir.
18. Keluarga Besar Marbun dan Nainggolan yang selalu memberikan doa,
kasih sayang, serta semangat kepada penulis untuk menyelesaikan tugas
akhir ini.
19. Keluarga Besar Silaban : Om Silaban (Papanya Erik), Tante
Simanjuntak 4, Frederik Marasi Silaban, Frans Maruli Silaban, Ibuk,
Tante Simanjuntak 1 (Mamanya Agnes), Theresia Agnes Sirait, Om
Situmorang (Papanya Jeremy), Tante Simanjuntak 2 (Mamanya Jeremy),
Jeremy Joel Situmorang, Hanna Paulin Situmorang, Yonathan
Situmorang, Tante Simanjuntak 3 (Mamanya Tasya), Friscilya Berlian
Natasya Silaban, Wiliam Albert Silaban, dan anggota keluarga lainnya
yang tidak bisa disebutkan satu per satu, atas sambutan dan kehangatan
kekeluargaan yang diberikan selama kunjungan singkat penulis.
iv
20. Putri, Saudara, Sahabat, Teman, Kenalan : Tsuruoka Eda Reformanda
Bangun, terima kasih untuk waktu, kehadiran, perkenalan, dan
dukungannya selama ini.
21. Seluruh pihak yang telah banyak membantu kehidupan penulis yang
namanya tidak dapat disebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki kekurangan.
Kritik dan saran yang membangun dari pembaca sangat diharapkan untuk membuat
Tugas Akhir ini lebih baik. Akhir kata, penulis berharap Tugas Akhir ini dapat
berguna dan memberikan ilmu pengetahuan untuk kita semua.
Medan, Januari 2016
Penulis
Tidauccy Samuel Hamonangan
NIM : 110402094
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix
DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi
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
1.6 Metodologi Penulisan ................................................................................... 4
1.7 Sistematika Penulisan ................................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................................. 6
2.1 Sistem Distribusi........................................................................................... 6
2.1.1 Sistem Distribusi Primer ......................................................................... 9
2.1.2 Sistem Distribusi Sekunder .................................................................. 10
2.2 Transformator Distribusi ............................................................................ 10
2.3 Rugi-Rugi ................................................................................................... 11
2.3.1 Rugi pada Transformator Distribusi ..................................................... 11
2.3.1.1 Rugi Tembaga (PCU) ..................................................................... 12
2.3.1.2 Rugi Besi (Pi) ................................................................................ 12
2.3.2 Rugi Daya ............................................................................................. 13
2.3.3 Rugi Non-Teknis .................................................................................. 13
2.4 Biaya ........................................................................................................... 14
2.4.1 Penghematan Tahunan (Annual Savings) ............................................. 14
2.4.2 Pengeluaran Modal (Capital Outlay) ................................................... 14
2.4.3 Waktu Pengembalian Modal (Payback Period) ................................... 14
2.5 Low Voltage Distribution System (LVDS) ................................................ 14
2.6 High Voltage Distribution System (HVDS) ............................................... 16
vi
2.7 ETAP .......................................................................................................... 17
BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 18
3.1 Tempat dan Waktu...................................................................................... 18
3.2 Bahan dan Peralatan ................................................................................... 18
3.3 Variabel yang Diamati ................................................................................ 18
3.4 Pelaksanaan Penelitian ............................................................................... 18
3.5 Prosedur Penelitian ..................................................................................... 19
BAB IV HASIL SIMULASI DAN PEMBAHASAN .......................................... 23
4.1 Umum ......................................................................................................... 23
4.2 Konfigurasi Pertama (Tingkat Variasi Kapasitas Beban Besar) ................ 23
4.2.1 Simulasi Aliran Daya dengan ETAP .................................................... 24
4.2.1.1 Simulasi ETAP untuk LVDS ........................................................ 24
4.2.1.2 Simulasi ETAP untuk HVDS ........................................................ 29
4.2.2 Penentuan Profil Rugi-Rugi.................................................................. 34
4.2.2.1 Profil Rugi-Rugi untuk LVDS ...................................................... 34
A. Rugi Daya .......................................................................................... 34
B. Rugi Transformator ........................................................................... 34
C. Rugi Pencurian .................................................................................. 35
D. Total Rugi .......................................................................................... 36
4.2.2.2 Profil Rugi-Rugi untuk HVDS ...................................................... 36
A. Rugi Daya .......................................................................................... 37
B. Rugi Transformator ........................................................................... 37
C. Total Rugi .......................................................................................... 38
4.2.3 Penentuan Keuntungan Segi Non-Teknis pada HVDS ........................ 39
4.2.3.1 Penghematan Tahunan pada HVDS .............................................. 39
4.2.3.2 Penentuan Pengeluaran Modal ...................................................... 39
4.2.3.3 Penentuan Waktu Pengembalian Modal pada HVDS ................... 40
4.3 Konfigurasi Kedua (Tingkat Variasi Kapasitas Beban Kecil atau Hampir
Merata) .............................................................................................................. 41
4.3.1 Simulasi Aliran Daya dengan ETAP .................................................... 42
4.3.1.1 Simulasi ETAP untuk LVDS ........................................................ 42
4.3.1.2 Simulasi ETAP untuk HVDS ........................................................ 46
vii
4.3.2 Penentuan Profil Rugi-Rugi.................................................................. 51
4.3.2.1 Profil Rugi-Rugi untuk LVDS ...................................................... 51
A. Rugi Daya .......................................................................................... 51
B. Rugi Transformator ........................................................................... 52
C. Rugi Pencurian .................................................................................. 53
D. Total Rugi .......................................................................................... 53
4.3.2.2 Profil Rugi-Rugi untuk LVDS ...................................................... 54
A. Rugi Daya .......................................................................................... 54
B. Rugi Transformator ........................................................................... 54
C. Total Rugi .......................................................................................... 55
4.3.3 Penentuan Keuntungan Segi Non-Teknis pada HVDS ........................ 56
4.3.3.1 Penghematan Tahunan pada HVDS .............................................. 56
4.3.3.2 Penentuan Pengeluaran Modal ...................................................... 56
4.3.3.3 Penentuan Waktu Pengembalian Modal pada HVDS ................... 57
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 59
5.1 KESIMPULAN .......................................................................................... 59
5.2 SARAN....................................................................................................... 60
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 61
LAMPIRAN
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tiga Bagian Utama Sistem Tenaga Listrik untuk Menuju
Konsumen .......................................................................................... 6
Gambar 2.2 Konfigurasi Sistem Tenaga Listrik ..................................................... 8
Gambar 2.3 Konfigurasi Sistem Distribusi Tenaga Listrik .................................... 9
Gambar 2.4 Bentuk Fisik Transformator Distribusi ............................................. 11
Gambar 2.5 Contoh Penggunaan LVDS ............................................................... 15
Gambar 2.6 Contoh Penggunaan HVDS ............................................................... 16
Gambar 2.7 Tampilan software ETAP 12.6.0 ....................................................... 17
Gambar 3.1 Diagram Alir Prosedur Penelitian ..................................................... 19
Gambar 4.1 One Line Diagram Sederhana LVDS Jaringan Transformator
MK053 ............................................................................................... 25
Gambar 4.2 One Line Diagram LVDS (Konfigurasi 1) pada ETAP .................... 26
Gambar 4.3 Tampilan LVDS (Konfigurasi 1) Setelah Fitur Load Flow Analysis
Dijalankan .......................................................................................... 27
Gambar 4.4 One Line Diagram Sederhana HVDS (Konfigurasi 1) Sebagai Sistem
yang Baru ........................................................................................... 30
Gambar 4.5 One Line Diagram HVDS (Konfigurasi 1) pada ETAP ................... 31
Gambar 4.6 Tampilan HVDS (Konfigurasi 1) Setelah Fitur Load Flow Analysis
Dijalankan .......................................................................................... 31
Gambar 4.7 Grafik Tegangan Konsumen pada Konfigurasi 1.............................. 41
Gambar 4.8 One Line Diagram Sederhana LVDS Jaringan Transformator
MK098 ............................................................................................... 42
Gambar 4.9 One Line Diagram LVDS (Konfigurasi 2) pada ETAP .................... 43
Gambar 4.10 Tampilan LVDS (Konfigurasi 2) Setelah Fitur Load Flow Analysis
Dijalankan .......................................................................................... 44
Gambar 4.11 One Line Diagram Sederhana HVDS (Konfigurasi 2) Sebagai
Sistem yang Baru ............................................................................... 47
Gambar 4.12 One Line Diagram HVDS (Konfigurasi 2) pada ETAP ................. 48
Gambar 4.13 Tampilan HVDS (Konfigurasi 2) Setelah Fitur Load Flow Analysis
Dijalankan .......................................................................................... 49
ix
Gambar 4.14 Grafik Tegangan Konsumen pada Konfigurasi 2............................ 58
x
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Beban dan Tegangan pada LVDS (Konfigurasi 1) ............................... 28
Tabel 4.2 Kerugian Daya Jaringan 3-Phasa pada LVDS (Konfigurasi 1) ............ 28
Tabel 4.3 Kerugian Daya Jaringan 1-Phasa yang Sudah Digabungkan Menjadi 3Phasa pada LVDS (Konfigurasi 1) ....................................................... 29
Tabel 4.4 Perbandingan Konduktor dan Transformator pada Konfigurasi 1 ........ 30
Tabel 4.5 Beban dan Tegangan pada HVDS (Konfigurasi 1) ............................... 32
Tabel 4.6 Kerugian Daya Jaringan 3-Phasa pada HVDS (Konfigurasi 1) ............ 33
Tabel 4.7 Kerugian Daya Jaringan 1-Phasa yang Sudah Digabungkan Menjadi 3Phasa pada HVDS (Konfigurasi 1) ....................................................... 33
Tabel 4.8 Transformator dan Rugi-Ruginya pada LVDS (Konfigurasi 1) ........... 35
Tabel 4.9 Transformator dan Rugi-Ruginya pada HVDS (Konfigurasi 1) ........... 37
Tabel 4.10 Perbandingan Tegangan Konsumen pada Konfigurasi 1 .................... 40
Tabel 4.11 Perbandingan Rugi-Rugi Sistem pada Konfigurasi 1 ......................... 41
Tabel 4.12 Beban dan Tegangan pada LVDS (Konfigurasi 2) ............................. 45
Tabel 4.13 Kerugian Daya Jaringan 3-Phasa pada LVDS (Konfigurasi 2) .......... 45
Tabel 4.14 Kerugian Daya Jaringan 1-Phasa yang Sudah Digabungkan Menjadi 3Phasa pada LVDS (Konfigurasi 2) ...................................................... 46
Tabel 4.15 Perbandingan Konduktor dan Transformator pada Konfigurasi 2 ...... 46
Tabel 4.16 Beban dan Tegangan pada HVDS (Konfigurasi 2) ............................. 50
Tabel 4.17 Kerugian Daya Jaringan 3-Phasa pada HVDS (Konfigurasi 2) .......... 50
Tabel 4.18 Kerugian Daya Jaringan 1-Phasa yang Sudah Digabungkan Menjadi 3Phasa pada HVDS (Konfigurasi 2) ..................................................... 51
Tabel 4.19 Transformator dan Rugi-Ruginya pada LVDS (Konfigurasi 2) ......... 52
Tabel 4.20 Transformator dan Rugi-Ruginya pada HVDS (Konfigurasi 2) ......... 55
Tabel 4.21 Perbandingan Tegangan Konsumen pada Konfigurasi 2 .................... 57
Tabel 4.22 Perbandingan Rugi-Rugi Sistem pada Konfigurasi 2 ......................... 58
xi
STUDI SISTEM DISTRIBUSI TEGANGAN TINGGI (HVDS)
UNTUK RUGI-RUGI DAN PROFIL TEGANGAN YANG LEBIH BAIK
(STUDI KASUS : JARINGAN DISTRIBUSI DI KOTA MEDAN )
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Tidauccy Samuel Hamonangan
NIM : 110402094
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
ABSTRAK
Pada sistem distribusi yang digunakan saat ini, sebuah transformator
distribusi berkapasitas besar mensuplai beban-beban dengan lokasi yang jauh.
Pemakaian jaringan 220/380 V lebih banyak dibandingkan dengan jaringan 20 kV.
Hal ini mengakibatkan timbulnya kerugian karena lokasi transformator distribusi
yang tidak optimal yang mengabaikan lokasi beban, profil tegangan yang buruk di
sisi konsumen, dan kerugian daya yang besar di sepanjang penghantar. Tujuan
utama penulisan tugas akhir ini adalah untuk menunjukkan bahwa sistem distribusi
tegangan tinggi (High Voltage Distribution System) lebih baik digunakan pada
jaringan distribusi dibandingkan sistem distribusi yang saat ini sedang digunakan
(Low Voltage Distribution System). Perubahan sistem yang lama menjadi sistem
yang baru ini dilakukan dengan menggantikan sebuah transformator distribusi yang
berkapasitas besar dengan beberapa transformator distribusi yang berkapasitas
lebih kecil dan dipasang pada posisi-posisi yang terdekat dengan beban.
Penggunaan sistem distribusi tegangan tinggi akan menghasilkan profil tegangan
yang lebih baik dan rugi-rugi daya yang lebih sedikit. Dilihat dari sisi non-teknis,
penghematan tahunan dan waktu pengembalian modal pada sistem distribusi
tegangan tinggi juga akan ditentukan secara umum.
Kata kunci : high voltage distribution system, sistem distribusi, transformator
distribusi, profil tegangan, rugi-rugi daya
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
rahmat dan karunia yang telah dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang harus penulis
penuhi untuk menyelesaikan pendidikan Strata-1 Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir penulis
adalah :
“STUDI SISTEM DISTRIBUSI TEGANGAN TINGGI (HVDS)
UNTUK RUGI-RUGI DAN PROFIL TEGANGAN YANG LEBIH BAIK
(STUDI KASUS : JARINGAN DISTRIBUSI DI KOTA MEDAN )”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa dan tercinta
Ayahanda Timpan Meyer Anthoni Marbun dan Ibunda Anita Eka Posmaida
Nainggolan, serta Kakanda Maria Cynthianov Marbun, Kakanda Fiona Angela
Marbun, dan Kakanda Ingrid Gusmery Marbun yang selalu memberikan doa, kasih
sayang, serta semangat kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
Selama menjalani perkuliahan hingga menyelesaikan tugas akhir ini,
penulis telah mendapatkan banyak dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai
pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih
kepada :
1. Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan kepada
penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir serta memberikan bimbingan
selama perkuliahan.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M. Si., selaku dosen penguji Tugas
Akhir dan Ketua Departemen Teknik Elektro USU yang telah
memberikan masukan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini serta
memberikan bimbingan selama perkuliahan.
3. Bapak Ir. Syahrawardi, selaku dosen penguji Tugas Akhir yang telah
memberikan masukan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini serta
memberikan bimbingan selama perkuliahan.
ii
4. Bapak Soeharwinto, S.T., M.T., selaku Dosen Wali penulis yang telah
memberikan bantuan dan bimbingan selama masa perkuliahan.
5. Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro USU yang telah memberikan bantuan dan bimbingan selama
masa perkuliahan.
6. Seluruh dosen pada Departemen Teknik Elektro USU, terutama dosen
pada Konsentrasi Teknik Energi Listrik, atas segala pengetahuan dan
ajaran yang diberikan selama proses perkuliahan.
7. Seluruh staff pegawai di Departemen Teknik Elektro USU, terutama
kepada Kak Umi, Kak Ester, Bang Marthin, Bang Ponijan, Bang Dipho,
dan staff pegawai lainnya yang telah banyak membantu proses
administrasi penulis selama perkuliahan.
8. Kak Dwita Aswiyanti, selaku staff Redis PT. PLN (PERSERO) AREA
MEDAN dan Alumni Departemen Teknik Elektro USU Stambuk 2003,
serta staff pegawai lainnya yang telah membantu penulis dalam
mengumpulkan data Tugas Akhir selama di lapangan.
9. Rekan-rekan seperjuangan di Lab. AST : Riko Jogi Petrus Pasaribu,
Yoshua Baptist Bangun, Emir Lutfi Pahlevi, Rizky Wira Handalan,
Yosef Derry Sanders Tarigan, Sandro Levi Panggabean, Memory
Hidyart, dan James Pardamean Napitupulu, atas pertemanan, masukan,
dan dukungannya dari awal perkuliahan sampai akhir.
10. Sahabat KP di Sun Plaza sekaligus rekan seperjuangan : Josiah Jonathan
Suatan dan Ferro Hudson Aritonang, atas pertemanan, kerjasama, dan
dukungannya awal perkuliahan sampai akhir, terutama selama
menjalani kerja praktek.
11. Keluarga Besar Laboratorium Transmisi dan Distribusi sekaligus rekanrekan seperjuangan : Ann Alberth Sitorus, Andreas VH Simanjuntak,
Syahlan Hutagaol, Frederik Marasi Silaban, Sakinah, dan M. Fikry Indra,
yang selalu memberikan masukan, tempat, dan fasilitas selama
perkuliahan serta penyusunan tugas akhir di lingkungan laboratorium.
12. Rekan-rekan seperjuangan di Lab. Daskon : Canboy R Doloksaribu, M.
Affandi Siagian, Riandi Fuanto Sembiring, Bill Imanuel Tarigan, Risjen
iii
Sianturi, M. Zein, Angga Himawan, Faisal Idris, Seprianti Labora
Hutasoit, Hazijah Afni Hasibuan, dan yang lainnya yang tidak bisa
disebutkan satu per satu, atas pertemanan, masukan, dan dukungannya
dari awal perkuliahan sampai akhir.
13. Rekan-rekan anak komputer : Frans Matthews Silaban, Mian Martua
Sianturi, dan yang lainnya yang tidak bisa disebutkan satu per satu, atas
pertemanan, bantuan, dan dukungannya dalam bidang komputer.
14. Rekan-rekan seperjuangan sesama dari Dumai : Guntur Andy Sihotang,
Fandry H Panggabean, dan Irvan Pandapotan Hutajulu, atas pertemanan
dan dukungannya dari Dumai, awal perkuliahan sampai akhir.
15. Rekan-rekan Elektro Balak 1 (2011) yang lain yang namanya tidak bisa
disebutkan satu per satu.
16. Anggota Divisi Administrasi dan Kesekretariatan Ikatan Mahasiswa
Teknik Elektro (IMTE) FT USU Kepengurusan 2014-2015 : Maria
Anastasia Perangin-angin Sukatendel, Agustina Angelina Sinaga Uruk,
dan Ira Melati Silalahi, atas bantuan dan dukungannya selama
kepengurusan organisasi.
17. Adik dari Teknik Lingkungan 2012 : Marissa Ivana Simanjuntak-nya
Yoshua Bangun, atas pertemanan dan dukungannya dari awal sampai
akhir.
18. Keluarga Besar Marbun dan Nainggolan yang selalu memberikan doa,
kasih sayang, serta semangat kepada penulis untuk menyelesaikan tugas
akhir ini.
19. Keluarga Besar Silaban : Om Silaban (Papanya Erik), Tante
Simanjuntak 4, Frederik Marasi Silaban, Frans Maruli Silaban, Ibuk,
Tante Simanjuntak 1 (Mamanya Agnes), Theresia Agnes Sirait, Om
Situmorang (Papanya Jeremy), Tante Simanjuntak 2 (Mamanya Jeremy),
Jeremy Joel Situmorang, Hanna Paulin Situmorang, Yonathan
Situmorang, Tante Simanjuntak 3 (Mamanya Tasya), Friscilya Berlian
Natasya Silaban, Wiliam Albert Silaban, dan anggota keluarga lainnya
yang tidak bisa disebutkan satu per satu, atas sambutan dan kehangatan
kekeluargaan yang diberikan selama kunjungan singkat penulis.
iv
20. Putri, Saudara, Sahabat, Teman, Kenalan : Tsuruoka Eda Reformanda
Bangun, terima kasih untuk waktu, kehadiran, perkenalan, dan
dukungannya selama ini.
21. Seluruh pihak yang telah banyak membantu kehidupan penulis yang
namanya tidak dapat disebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki kekurangan.
Kritik dan saran yang membangun dari pembaca sangat diharapkan untuk membuat
Tugas Akhir ini lebih baik. Akhir kata, penulis berharap Tugas Akhir ini dapat
berguna dan memberikan ilmu pengetahuan untuk kita semua.
Medan, Januari 2016
Penulis
Tidauccy Samuel Hamonangan
NIM : 110402094
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix
DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi
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
1.6 Metodologi Penulisan ................................................................................... 4
1.7 Sistematika Penulisan ................................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................................. 6
2.1 Sistem Distribusi........................................................................................... 6
2.1.1 Sistem Distribusi Primer ......................................................................... 9
2.1.2 Sistem Distribusi Sekunder .................................................................. 10
2.2 Transformator Distribusi ............................................................................ 10
2.3 Rugi-Rugi ................................................................................................... 11
2.3.1 Rugi pada Transformator Distribusi ..................................................... 11
2.3.1.1 Rugi Tembaga (PCU) ..................................................................... 12
2.3.1.2 Rugi Besi (Pi) ................................................................................ 12
2.3.2 Rugi Daya ............................................................................................. 13
2.3.3 Rugi Non-Teknis .................................................................................. 13
2.4 Biaya ........................................................................................................... 14
2.4.1 Penghematan Tahunan (Annual Savings) ............................................. 14
2.4.2 Pengeluaran Modal (Capital Outlay) ................................................... 14
2.4.3 Waktu Pengembalian Modal (Payback Period) ................................... 14
2.5 Low Voltage Distribution System (LVDS) ................................................ 14
2.6 High Voltage Distribution System (HVDS) ............................................... 16
vi
2.7 ETAP .......................................................................................................... 17
BAB III METODE PENELITIAN........................................................................ 18
3.1 Tempat dan Waktu...................................................................................... 18
3.2 Bahan dan Peralatan ................................................................................... 18
3.3 Variabel yang Diamati ................................................................................ 18
3.4 Pelaksanaan Penelitian ............................................................................... 18
3.5 Prosedur Penelitian ..................................................................................... 19
BAB IV HASIL SIMULASI DAN PEMBAHASAN .......................................... 23
4.1 Umum ......................................................................................................... 23
4.2 Konfigurasi Pertama (Tingkat Variasi Kapasitas Beban Besar) ................ 23
4.2.1 Simulasi Aliran Daya dengan ETAP .................................................... 24
4.2.1.1 Simulasi ETAP untuk LVDS ........................................................ 24
4.2.1.2 Simulasi ETAP untuk HVDS ........................................................ 29
4.2.2 Penentuan Profil Rugi-Rugi.................................................................. 34
4.2.2.1 Profil Rugi-Rugi untuk LVDS ...................................................... 34
A. Rugi Daya .......................................................................................... 34
B. Rugi Transformator ........................................................................... 34
C. Rugi Pencurian .................................................................................. 35
D. Total Rugi .......................................................................................... 36
4.2.2.2 Profil Rugi-Rugi untuk HVDS ...................................................... 36
A. Rugi Daya .......................................................................................... 37
B. Rugi Transformator ........................................................................... 37
C. Total Rugi .......................................................................................... 38
4.2.3 Penentuan Keuntungan Segi Non-Teknis pada HVDS ........................ 39
4.2.3.1 Penghematan Tahunan pada HVDS .............................................. 39
4.2.3.2 Penentuan Pengeluaran Modal ...................................................... 39
4.2.3.3 Penentuan Waktu Pengembalian Modal pada HVDS ................... 40
4.3 Konfigurasi Kedua (Tingkat Variasi Kapasitas Beban Kecil atau Hampir
Merata) .............................................................................................................. 41
4.3.1 Simulasi Aliran Daya dengan ETAP .................................................... 42
4.3.1.1 Simulasi ETAP untuk LVDS ........................................................ 42
4.3.1.2 Simulasi ETAP untuk HVDS ........................................................ 46
vii
4.3.2 Penentuan Profil Rugi-Rugi.................................................................. 51
4.3.2.1 Profil Rugi-Rugi untuk LVDS ...................................................... 51
A. Rugi Daya .......................................................................................... 51
B. Rugi Transformator ........................................................................... 52
C. Rugi Pencurian .................................................................................. 53
D. Total Rugi .......................................................................................... 53
4.3.2.2 Profil Rugi-Rugi untuk LVDS ...................................................... 54
A. Rugi Daya .......................................................................................... 54
B. Rugi Transformator ........................................................................... 54
C. Total Rugi .......................................................................................... 55
4.3.3 Penentuan Keuntungan Segi Non-Teknis pada HVDS ........................ 56
4.3.3.1 Penghematan Tahunan pada HVDS .............................................. 56
4.3.3.2 Penentuan Pengeluaran Modal ...................................................... 56
4.3.3.3 Penentuan Waktu Pengembalian Modal pada HVDS ................... 57
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 59
5.1 KESIMPULAN .......................................................................................... 59
5.2 SARAN....................................................................................................... 60
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 61
LAMPIRAN
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tiga Bagian Utama Sistem Tenaga Listrik untuk Menuju
Konsumen .......................................................................................... 6
Gambar 2.2 Konfigurasi Sistem Tenaga Listrik ..................................................... 8
Gambar 2.3 Konfigurasi Sistem Distribusi Tenaga Listrik .................................... 9
Gambar 2.4 Bentuk Fisik Transformator Distribusi ............................................. 11
Gambar 2.5 Contoh Penggunaan LVDS ............................................................... 15
Gambar 2.6 Contoh Penggunaan HVDS ............................................................... 16
Gambar 2.7 Tampilan software ETAP 12.6.0 ....................................................... 17
Gambar 3.1 Diagram Alir Prosedur Penelitian ..................................................... 19
Gambar 4.1 One Line Diagram Sederhana LVDS Jaringan Transformator
MK053 ............................................................................................... 25
Gambar 4.2 One Line Diagram LVDS (Konfigurasi 1) pada ETAP .................... 26
Gambar 4.3 Tampilan LVDS (Konfigurasi 1) Setelah Fitur Load Flow Analysis
Dijalankan .......................................................................................... 27
Gambar 4.4 One Line Diagram Sederhana HVDS (Konfigurasi 1) Sebagai Sistem
yang Baru ........................................................................................... 30
Gambar 4.5 One Line Diagram HVDS (Konfigurasi 1) pada ETAP ................... 31
Gambar 4.6 Tampilan HVDS (Konfigurasi 1) Setelah Fitur Load Flow Analysis
Dijalankan .......................................................................................... 31
Gambar 4.7 Grafik Tegangan Konsumen pada Konfigurasi 1.............................. 41
Gambar 4.8 One Line Diagram Sederhana LVDS Jaringan Transformator
MK098 ............................................................................................... 42
Gambar 4.9 One Line Diagram LVDS (Konfigurasi 2) pada ETAP .................... 43
Gambar 4.10 Tampilan LVDS (Konfigurasi 2) Setelah Fitur Load Flow Analysis
Dijalankan .......................................................................................... 44
Gambar 4.11 One Line Diagram Sederhana HVDS (Konfigurasi 2) Sebagai
Sistem yang Baru ............................................................................... 47
Gambar 4.12 One Line Diagram HVDS (Konfigurasi 2) pada ETAP ................. 48
Gambar 4.13 Tampilan HVDS (Konfigurasi 2) Setelah Fitur Load Flow Analysis
Dijalankan .......................................................................................... 49
ix
Gambar 4.14 Grafik Tegangan Konsumen pada Konfigurasi 2............................ 58
x
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Beban dan Tegangan pada LVDS (Konfigurasi 1) ............................... 28
Tabel 4.2 Kerugian Daya Jaringan 3-Phasa pada LVDS (Konfigurasi 1) ............ 28
Tabel 4.3 Kerugian Daya Jaringan 1-Phasa yang Sudah Digabungkan Menjadi 3Phasa pada LVDS (Konfigurasi 1) ....................................................... 29
Tabel 4.4 Perbandingan Konduktor dan Transformator pada Konfigurasi 1 ........ 30
Tabel 4.5 Beban dan Tegangan pada HVDS (Konfigurasi 1) ............................... 32
Tabel 4.6 Kerugian Daya Jaringan 3-Phasa pada HVDS (Konfigurasi 1) ............ 33
Tabel 4.7 Kerugian Daya Jaringan 1-Phasa yang Sudah Digabungkan Menjadi 3Phasa pada HVDS (Konfigurasi 1) ....................................................... 33
Tabel 4.8 Transformator dan Rugi-Ruginya pada LVDS (Konfigurasi 1) ........... 35
Tabel 4.9 Transformator dan Rugi-Ruginya pada HVDS (Konfigurasi 1) ........... 37
Tabel 4.10 Perbandingan Tegangan Konsumen pada Konfigurasi 1 .................... 40
Tabel 4.11 Perbandingan Rugi-Rugi Sistem pada Konfigurasi 1 ......................... 41
Tabel 4.12 Beban dan Tegangan pada LVDS (Konfigurasi 2) ............................. 45
Tabel 4.13 Kerugian Daya Jaringan 3-Phasa pada LVDS (Konfigurasi 2) .......... 45
Tabel 4.14 Kerugian Daya Jaringan 1-Phasa yang Sudah Digabungkan Menjadi 3Phasa pada LVDS (Konfigurasi 2) ...................................................... 46
Tabel 4.15 Perbandingan Konduktor dan Transformator pada Konfigurasi 2 ...... 46
Tabel 4.16 Beban dan Tegangan pada HVDS (Konfigurasi 2) ............................. 50
Tabel 4.17 Kerugian Daya Jaringan 3-Phasa pada HVDS (Konfigurasi 2) .......... 50
Tabel 4.18 Kerugian Daya Jaringan 1-Phasa yang Sudah Digabungkan Menjadi 3Phasa pada HVDS (Konfigurasi 2) ..................................................... 51
Tabel 4.19 Transformator dan Rugi-Ruginya pada LVDS (Konfigurasi 2) ......... 52
Tabel 4.20 Transformator dan Rugi-Ruginya pada HVDS (Konfigurasi 2) ......... 55
Tabel 4.21 Perbandingan Tegangan Konsumen pada Konfigurasi 2 .................... 57
Tabel 4.22 Perbandingan Rugi-Rugi Sistem pada Konfigurasi 2 ......................... 58
xi