PERBAIKAN KUALITAS DAYA PEMBANGKIT SISTEM HIBRID (PLTMH dan PLTS) MENGGUNAKAN POWER FILTER INVERTER

ABSTRAK

PERBAIKAN KUALITAS DAYA PEMBANGKIT SISTEM HIBRID (PLTMH dan PLTS) MENGGUNAKANPOWER FILTER INVERTER

Oleh

AGUNG WICAKSONO

Dusun margosari merupakan salah satu dusun yang berada di kabupaten Pesawaran yang memilikisumber daya air dan pencahayaan matahari yang melimpah. Dusun margosari memamfaatkan PLTMH sebagai pemasok listrik untuk memenuhi kebutuhan warga. Akan tetapi, terdapat permasalah tegangan jatuh dan harmonisa pada jaringan PLTMH. Salah satu cara untuk memperbaiki tegangan jatuh dan harmonisa yaitu dengan pemasangan pembangkit hybrid antara PLTS dan PLTMH yang dilengkapi dengan power filter inverter.

Power filter yang telah dibuat kemudian di uji untuk mendapatkan data tegangan dan harmonisa sebagai referensi simulasi pada Etap. Data yang didapat kemudian dibandingkan antara jaringan yang disuplai oleh PLTMH dan jaringan yang disuplai pembangkit hybrid yang dilengkapi power filter inverter. Dari hasil simulasi yang dilakukan didapatkan Power filter inverter dapat meningkatkan tegangan sampai 18.44% dan menurunkan arus penghantar sebesar 18.37%. power filter inverter dapat mengkompensasi harmonisa sebesar 42% dari sebelum difilter sebesar 60%.

ABSTRACT

IMVROVEMENT POWER QUALITY IF HYBRID POWER SYSTEM (OHOTOVOLTAIC AND MICROHYDRO) USE POWER FILTER INVERTE

By

AGUNG WICAKSONO

Margosari village is one of a village in Kabupaten Pesawaran that has much water resources and sunlight. Margosari village uses microhydro power plant to supply electricity to fulfill its people need. But, there are some problems in voltage drop and harmonics on microhydro system. One of the ways to fix the voltage drop and harmonics is the installation of hybrid generator between solar power plant and microhydro power plant which is equipped by power filter inverter.

Power filter that has been made is tested to get the data about voltage and harmonics as the simulation reference towards Etap. The data is compared between network that is supplied by microhydro power plant and the network that is supplied by hybrid power plant which is equipped by power filter inverter. As the result of simulation, Power Filter Inverter can increase voltage up to 18.44% and decrease flow conductor as much as 18.37%. Power Filter Inverter can compensate harmonics 42% from the previous one, which is 60%.

PERBAIKAN KUALITAS DAYA PEMBANGKIT SISTEM HIBRID (PLTMH dan PLTS)

MENGGUNAKANPOWER FILTER INVERTER

(Kasus : Dusun Margosari Desa Pesawaran Indah Kecamatan Pesawaran)

Oleh

Agung Wicaksono

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

Judul Skripsi

Nama Mahasiswa

Nomor Pokok Mahasiswa Program Studi

Fhkultas

Herri Gusmedl,

S.T.,

!I.T.

r{rP 19710815 199905

1005

PERBAIKAN KITALITtrS DAYA PEPIBANGI{IT SISTEM

AIBRID

(PLTltIn

dan

PLTS) IIENGGUNAI(AN POWEfr FILTEfr IIITWRTDR

./

,b\S\iAr

Dr.

Dng.

Endah Komalasari,

S.T., III.T.

NrP 19750215 L99905

2

AO3

2. Ketua Jurusan Teknik Elektro

Agtlnfl

{illcsfsono

1015051004

Teknik Dlektro

Teknik

MENYETUJUI

1.

Komisi Pembimbing

A$trs

Trisanto,

Ph.D.

1. Tim Penguji

Ketua

[IENGESAIII{AN

:

Ileri

Gusmedi, $.T.,

[I.T.

Sekretaris

Penguji

Bukan Pembimbing

IW:

:

Dr.

Dng.

Endah Komalasari,

s.T.,

t.t

..A.Wm...

:

Dr.

Eng.

Yul

[Iartin,

S.T., PI.T.

hof. D5

Suhamo,

l[.Sc.

NIP19620717 LsBTos

t

Oo2!/,

/

SURAT PERNYATAAN

Dengan

ini saya menyatakan bahrva

dalam skripsi

ini dibuat

oleh saya sendiri.

Adapun karya orang lain yang terdapat dalam skripsi

ini

telah dicantumkan

sumbernya pada daftar pustaka.

Apabila saya tidak benar maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai dengan hokum

1'ang berlaku.

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Manna pada tanggal 1 februari 1992, anak pertama dari 3 bersaudara, dari bapak Kusnin dan Ibu Leni Rumania. Pendidikan Sekolah Dasar diselesaikan di SDN 5 Manna pada tahun 2004, Sekolah Menengah Pertama di SMPN 1 Kota Manna pada tahun 2007, dan Sekolah Menengah Atas di SMAN 2 Bengkulu Selatan pada tahun 2010.

Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur PKAB (Penelusuran Kemampuan Akademik dan Bakat) pada tahun 2010. Pada semester 5 penulis memilih konsentrasi Sistem Energi Elektrik (SEE) sebagai focus dalam perkuliahan dan penelitian. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di berbagai kegiatan antara lain :

1. Anggota Departemen Sosial dan Ekonomi Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Lampung (2011-2012).

3. Anggota Departemen Pendidikan dan Pengkaderan Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Lampung (2012-2013).

4. Ketua Umum Unit Kegiatan Mahasiswa Penelitian Universitas Lampung (2012-2013)

5. Asisten laboratorium Teknik Digital Universitas Lampung (2013-2015). 6. Asisten Dosen Gambar Teknik (2014-2015).

Pada bulan maret tahun 2013 peneliti melakukan kerja praktik di PT.PLTU (Persero) sektor Tarahan di Lampung Selatan. Saat kerja praktik penulis membuat laporan tentang “Klasifikasi Motor-Motor Listrik Bagian Coalhandling di

MOTTO

Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali kaum itu sendiri yang

mengubah apa apa yang pada diri mereka (Q.S. Ar-ra d - 11)

Kita bukan berasal dari keluarga yang berada, yang bisa kami berikan dengan kalian

hanyalah ilmu pergunakanlah ilmu itu dengan sebaik mungkin (Orang tua)

Hanya ilmu di dunia ini yang tidak bisa dicuri dari kami, carilah ilmu sebanyaknya dan

belajarlah dari semua hal (H.Moh.Misrah)

Seorang pengusaha itu harus bisa selalu tersenyum apapun keadaannya baik itu senang, sedih,

marah, ataupun kecewa (Herri Gusmedi)

Mengagumi orang lain itu boleh, akan tetapi jangan berlibihan Karen kita mengaguminya

untuk belajar belajar menjadi jauh lebih baik (Lukmanul Hakim)

Allah memiliki rencana tersendiri untuk menjamah setiap doa hambanya, dan rencana Allah

Seseorang yang tidak percaya diri mereka sendiri maka mereka akan jatuh kedalam

kegagalan ( Uciha Itachi-Naruto)

Ketika aku memutuskan akan menjadi pendekar pedang terhebat di dunia, akan aku

pertaruhkan semuanya untuk mencapainya (Rorona Zoro-One Piece)

Dengan kegagalan yang kualami ini aku bisa belajar banyak hal

(Yukihira Soma-Shogeking No Soma)

Persembaha

Alhamdulillah puji syukur kejadirat Allah SWT. Atas azin dan

ridoh-Nya kupersebahkan hasil karyaku kepada :

Bapaku tercinta Kusnin dan Emakku yang tercinta Leni Rumania yang selalu

menjadi cahaya, sumber semangat dan motivasi hidupku

Kedua adekku Anjar Desmiarti dan Alam Ageng Sampurno yang menjadi

semangatku untuk terus berkembang menjadi jauh lebih baik

Kakekku H.Moh.Misrah yang selalu menjadi inspirasiku dari kecil hingga

dewasa

Kepada Dosen-dosenku bapak Herri Gismedi, bapak Lukmanul Hakim, bapak

Abdurahman Efendi dan Ibu Endah Komalasari yang selalu membimbingku

i

SANWACANA

Puji syukur penulis panjatkan terhadap Allah Subhanahu wa ta ala, berkat rahmat, karunia dan kasih sayangNYA penulis dapat menyelesaikan salah satu kewajiban untuk menyelesaikan studi dan mendapatkan gelar Serjana Teknik dengan memenuhi persyaratan penyelesaian skripsi dengan judul “Perbaikan Kualitas Daya Sistem Hibrid Menggunakan Power Filter Inverter”

Penulis menyadari bahwa penulis tidak akan dapat menyelesaikan tulisan ini kalau tidak didukung dan dimotivasi baik secara moral, petunjuk, bimbingan, dan saran dari semua pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Allah Subhanahu wata ala yang selalu memberikan ilmu pelajaran kasih sayang, perlindungan. dan rahmat, yang tidak bisa diungkapkan dengan kata-kata. Yang selalu mengajari hikma dibalik kejadian dan proses.

2. Kedua orang tuam, adik-adik dan kakek yang selalu memotivasi dari kecil hingga saat ini, dan selalu memberikan mimpi-mimpi indah dibalik usaha dan kerja keras.

3. Bapak Prof. Dr. Suharno.M.Sc selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung

4. Bapak Agus Trisanto, S.T.,M.T., Ph.D. Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung.

5. Ibu Herlinawati, S.T., M.T. Selaku Sekjur Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung.

6. Bapak Herri Gusmedi, S.T., M.T. selaku motivator dan pemimbing utama Tugas Akhir.

ii

8. Bapak Dr. Lukmanul Hakim selaku dosen staff Laboratorium Sistem Energi Elektrik dan Motivator.

9. Bapak Abdurahman Efendi, S.T., M.TI selaku PLP Laboratorium Sistem Elektrik dan motivator.

10. Bapak Raden Arum, S.T., M.Sc. selaku dosen pembimbing akademik.

11. Segenap Dosen Teknik Elektro Universitas Lampung yang telah berbagi ilmu kepada penulis.

12. Segenap karyawan dan pegawai yang telah membantu penulis.

13. Bapak Maryono, S.T selaku pemilik Yonix yang telah membantu penulis. 14. Bapak Ahmad Rofii selaku Kepala Dusun Margosari.

15. Bapak Gopar sebagai pemilik kosant nyerupa dan bapak angkat penulis. 16. Teman-Teman Seperjuangan Edy Setyo Bayu Aji, Seto Prayogo Wibowo,

Afrizal Fitriandi yang telah membantu dalam mengerjakan tugas akhir ini. 17. Seluruh teman-teman angkatan 2010 yang telah memberikan banyak cerita

penulis

18. Teman-teman laboratorium Abdurahman, Gusmau, Edi, Andi, Yusuf, Yoga, Rani, Fanny, Fikri, dan Alex sebagai penerus generasi penghuni Laboratorium Sistem Energi Elektrik

19. Teman-teman kosant Nyerupa yang telah menemani selama 5 tahun.

20. Semua teman-teman yang telah memberikan kenangan indah pada penulus selama penulis di Lampung.

Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna dan bermamfaat bagi kita semua. Amin

Bandar Lampung, Oktober 2015

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL...i

ABSTRAK...ii

LEMBAR PENGESAHAN...iv

SURAT PERNYATAAN...vi

RIWAYAT HIDUP...vii

MOTTO...ix

PERSEMBAHAN...xi

SANWACANA...xii

DAFTAR ISI...xiii

DAFTAR GAMBAR... xv

DAFTAR TABEL...xvi

BAB 1. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ...1

B. Tujuan Penelitian ...3

C. Mamfaat Penelitian ...3

D. Batas Masalah ...4

E. Perumusan Masalahv ...4

F. Hipotesis... 5

G. Sistematika Penulisan ...5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA A. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hibrid ...7

B. Kualitas Daya (Power Quality) ... 8

C. Harmonisa ... 14

D. Inverter Filter Aktif ...17

B. Alat dan Bahan ...22

C. Tahap Pembuatan Tugas Akhir... 23

D. Pengambilan Data ...24

E. Power Filter Inverter ...32

F. Analisa Data ...34

BAB IV. PEMBAHASAN A. Pengambilan Data Pengukuran ...35

B. Analisa Data ...37

BAB V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan...58

B. Saran ... 59 DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Gambar 2.1 Segitiga daya ...10

2. Gambar 2.2 Diagram phasor transmisi daya ke beban ... 11

3. Gambar 2.3 Gelombang arus dan tegangan lagging ... 15

4. Gambar 2.4 Distorsi harmonisa ... 15

5. Gambar 3.1 Lokasi Penelitian ... 19

6. Gambar 3.2 Diagram alir penelitian ...23

7. Gambar 3.3 line diagram pembangkit system hybrid ... 26

8. Gambar 3.4wiring diagram PLTMH Dusun Margosari ...26

9. Gambar 3.4 Line diagram jaringan PLTMH Dusun Margosari ...27

10. Gambar 3.5 Pemodelan sistem pembangkit hibrid ... 29

11. Gambar 3.6 Perinsip kerja power filter inverter ...31

12. Gambar 3.7 perinsip kerja power filter inverter...32

13. Gambar 4.1 pengukuran di bus 2 ... 36

14. Gambar 4.2 pengukuran di bus 16 ... 36

15. Gambar 4.3 simulasi PLTMH pada jaringan dusun Margosari ...39

16. Gambar 4.4 grafik tegangan sisterm PLTMH ...41

17. Gambar 4.5 wiring diagram pembangkit listrik sistem hybrid ...50

18. Gambar 4.6 simulasi pembangkit sistem hybrid menggunakan power filter inverter ...51

19. Gambar 4.7 grafik tegangan pada PLTMH dan pembangkit listrik system hybrid ... 48

20. Gambar 4.8 perbaikan kenaikan tegangan dan penurunan arus ... 56

22. Gambar 4.10. (a) referensi harmonisa PLTMH

(b)Harmonisa di haringan PLTMH ... 59 23. Gambar 4.11 (a)THD tegangan sebelum difilter (b) THD tegangan setelah

difilter ... 60 24. Gambar 4.12. (a) THD di jaringan PLTMH dan, (b) THD di jaringan

Pembangkit sistem hybrid ... 62 25. Gambar. 4.13. perbandingan harmonisa inverter sebelum difilter

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Jadwal dan Aktivitas ...21

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran di Dusun Margosari...37

Tabel 4.2 Data simulasi jaringan PLTMH Dusun Margosari ... 40

Tabel 4.3 Kapasitas baterai yang digunakan pembangkit system hybrid ...44

Tabel 4.4 Perbandingan spesifikasi power filter inverter... 44

Tabel 4.5 Data pengukuran tegangan keluaran power filter inverter...46

Tabel 4.6 Data digunakan untuk simulasi Etap...47

Tabel 4.7 Tegangan keluaran power filter inverter pada Etap ... 49

Tabel 4.8 Data tegangan dan arus hasil pembangkit setelah dihibrid ...52

Tabel 4.9 Data daya aktif dan daya reaktif setiap bus pembangkit listrik system hybrid ... 53

tabel 4.10 Perbandingan PLTMH dan pembangkit listrik sistem hibrid...54

Tabel 4.11 Perbandingan daya keluaran P_LTMH dan pembangkit listrik system hybrid ...57

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

2

3

Pada penelitian diusulkan berupa pembangkit listrik hibrid dan power filter inverter untuk perbaikan kualitas daya. Pembangkit sistem hibrid berfungsi untuk menaikan kualitas tegangan dan power filter inverter digunakan untuk perbaikan kualitas daya dengan cara memperkecil THD (Total Harmonic Distortion) pada jaringan TR PLTMH. Power filter inverter merupakan inverter yang digunakan untuk mengkompensasi harmonisa pada jaringan listrik di Margosari. Maka, untuk melakukan perbaikan kualitas daya dapat dilakukan dengan cara pembuatan power filter inverter dan dengan melakukan analisa untuk perbaikan tegangan dan harmonisa.

B. Tujuan

4

C. Rumusan Masalah

Berdasarkan dari latar belakang dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana perubahan profil tegangan hasil simulasi sebelum dan sesudah pemasangan pembangkit sistem hibrid.

2. Bagaimana mengetahui perbaikan kualitas daya yang terjadi pada pembangkit sistem hibrid di Dusun Margosari dengan menggunakan software simulasi ETAP.

3. Untuk mengetahui berapa besar kemampuan power filter inverter mengkompensasi harmonisa sistem jaringan.

D. Batasan Masalah

Batasan masalah dari penelitian tugas akhir ini sebagai berikut :

1. Membahas perancangan sistem pembangkit sistem hibrid di Dusun Margosari. 2. Hanya membahas fenomena pada sistem sebelum dan setelah pemasangan power

filter inverter (pfi) yang dilihat dari tegangan, arus dan THD dan penurunan lossespada jaringan TR.

3. Hanya membahas perbaikan kualitas daya pada sistem hibrid dilihat dari besaran arus, tegangan dan THD.

5

E. Mamfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian tugas akhir ini adalah :

1. Dapat dijadikan dasar pertimbangan untuk memperbaiki tegangan jatuh pada Dusun Margosari.

2. Dapat dijadikan metode alternatif untuk membuat pembangkit sistem hibrid antara 2 pembangkit atau lebih.

3. Dapat dijadikan dasar pertimbangan untuk menentukan kapasitas baterai yang digunakan untuk pembangkit sistem hibrid.

F. Hipotesa

6

G. Sistematika Penulisan

Penulisan laporan penelitian tugas akhir ini terbagi dalam lima bab dengan sistematika sebagai berikut :

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang dan masalah, tujuan serta manfaat penelitian, perumusan dan batasan masalah, hipotesis dan sistematika penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi teori-teori pendukung yang digunakan dalam penulisan laporan penelitian tugas akhir ini.

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tentang waktu dan tempat pelaksanaan penelitian tugas akhir, alat dan bahan yang digunakan untuk penyelesaian penelitian serta metode termasuk diagram alir yang akan digunakan pada penelitian tugas akhir.

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi hasil dari tugas akhir berupa data-data dan grafik serta dilengkapi dengan pembahasan setiap poinnya.

BAB.V KESIMPULAN DAN SARAN

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hibrid (Pembangkit Listrik Sistem Hibrid)

Pembangkit Listrik Sistem Hibrid adalah pembangkit yang terdiri lebih dari satu pembangkit dengan sumber energi yang berbeda. Pembangkit sistem hibrid sangat efektif dipakai untuk daerah-daerah yang sulit dijangkau8. Pembangkit sistem hibrid biasanya merupakan kombinasi lebih dari satu jenis pembangkit energi terbarukan (renewable energy).Energi terbarukan merupakan salah satu bentuk energi yang ramah lingkungan dan tidak menimbulkan sisa pembakaran berupa karbon yang menjadi salah satu faktor utama penyebab efek rumah kaca pada bumi. Sumber-sumber energi terbarukan yaitu tenaga angin, tenaga air, tenaga biomasa, tenaga solar dan tenaga ombak11.

8

seperti besarnya debit air aliran sungai setiap tahunnya untuk PLTMH, pergantian siang dan malam beserta rata-rata pencahayaan setiap harinya untuk PLTS.

Masalah terbesar dalam pembangkit sistem hibrid yaitu bagaimana cara mengkombinasikan pembangkit untuk mendapatkan hasil yang optimal3. Kombinasi pembangkit sistem hibrid sangat penting. Hal itu dapat meningkatkan kehandalan dan mengoptimalkan daya keluaran dari pembangkit. Kekurangan dari pembangkit sistem hibrid yaitu dari segi biaya. Kelebihan dari pembangkit sistem hibrid yaitu ramah lingkungan, mudah untuk digunakan, peralatan tidak terlalu rumit dan mudah dalam perawatan. Pembangkit sistem hibrid dapat digunakan sebagai solusi untuk meningkatkan kualitas daya pada sistem transmisi energy7. Dari penelitian Herri Gusmedi membuktikan bahwa instalasi sistem hibrid PV dapat meningkatkan kinerja jaringan dalam hal drop tegangan dan meningkatkan tegangan dari 9.5% sampai 31%. Metode yang digunakan adalah metode Newton-Rhepson dengansoftwareETAP6.

B. Kualitas Daya(Power Quality)

9

Roger C. Dugan memberikan empat alasan utama perlunya perhatian lebih akan masalah kualitas daya12:

1. Perangkat listrik yang digunakan pada saat ini sangat sensitif terhadap kualitas daya listrik yang mana perangkat berbasis mikro prosesor dan elektronika daya lainnya membutuhkan tegangan pelayanan yang stabil dan level tegangannya juga harus dijaga pada tegangan kerja perangkat tersebut.

2. Peningkatan yang ditekankan pada efisiensi daya/sistem kelistrikan secara keseluruhan yang mengakibatkan pertumbuhan lanjutan dalam aplikasi perangkat dengan efisiensi tinggi, seperti pengaturan kecepatan motor listrik dan penggunaan kapasitor bank untuk koreksi faktor daya untuk mengurangi rugi-rugi.

3. Meningkatnya kesadaran para konsumen akan masalah kualitas daya. Dimana pelanggan/konsumen menjadi lebih mengerti akan masalah seperti interupsi, sags, transien switching dan mengharapkan sistem utilitas listrik untuk meningkatkan kualitas daya yang dikirim.

10

kerugian yang dapat terjadi baik dari pihak PLN maupun masyarakat, pihak PLN harus mengupayakan sistem ketenagalistrikan yang baik. Banyak permasalahan pada sistem tenaga yang mempengaruhi kualitas daya transmisi yaitu transient, short-duration variation, long-short-duration variation, voltage unbalance, waveform distortion, voltage fluctuation, power frequency variation. Penurunan faktor daya, tegangan jatuh dan harmonisa dapat mempengaruhi kualitas listrik dalam sistem kelistrikan2.

a. Faktor Daya

Faktor daya merupakan salah satu yang menjadi indikator menentukan kualitas daya listrik. Semakin kecil faktor daya maka semakin buruk kualitas daya listrik tersebut. Faktor daya didapatkan dari perbandingan antara daya aktif (W) dan daya total (VA) pada segitiga daya atau antar cosphi daya aktif dan daya total. Faktor daya juga disimbolkan sebagai cosӨ .

Gambar 2.1 segitiga daya (Awan setiawan-Kajian harmonisa terhadap system tenaga listrik)

11

b. Tegangan Jatuh

Tegangan jatuh (drop voltage) merupakan besar tegangan yang hilang di sepanjang konduktor. Hilangnya tegangan ini dapat disebabkan oleh panjang saluran dan besarnya impedansi sepanjang saluran tersebut. Berdasarkan standar PLN, tegangan minumun pada saluran tidak boleh kurang dari -10% dari tegangan nominal dan tegangan maksimumnya tidak boleh melebihi +5%9. Penurunan persamaan tegangan jatuh dapat ditentukan dari gambar diagram phasor transmisi daya sebagai berikut :

Gambar 2.2 Diagram phasor transmisi daya ke beban

12

dengan nilai tegangan pada sisi pengirim. Persamaan jatuh tegangan dapat dilihat pada persamaan berikut :

Vs2=(Vr +Δ Vp)2+ (Δ Vq)2...[2.1] Keterangan :

Vs = tegangan di sisi pengirim Vr = tegangan di sisi penerima

Δ Vp = jatuh tegangan Dimana :

Δ Vp = IR cosθ+ IX sinθ ………[2.2] Δ Vq = IX cosθ –IR sinθ……….……[2.3]

Sehingga persamaan tegangan di sisi pengirim (Vs) menjadi :

Vs2= (Vr + IR cosθ+ IX sinθ)2+ (IX cosθ –IR sinθ)2…………[2.4]

Karena nilai Δ Vq = IX cosθ – IR sinθsangat kecil, maka nilai tersebut dapat diabaikan. Sehingga persamaan Vs2menjadi :

Vs2= (Vr +Δ Vp)2………...[2.5] Sementara itu, untuk persamaan jatuh tegangan dapat kita tentukan :

Δ Vp = IR cosθ+ IX sinθ ……….…[2.6]

Atau

Δ Vp = R PVr + X QVr………...[2.7] Keterangan :

R = resistansi saluran X = reaktansi saluran

13

Q = daya reaktif yang dikirim ke beban

Salah satu cara untuk memperbaiki drop tegangan di saluran yaitu dengan penambahan kapasitor bank, penggantian saluran dan penambahan tap transformator. Untuk menghitung tegangan distribusi primer menggunakan persamaan :

Δ V = IZ………[2.8]

Untuk menentukan besar persentase jatuh tegangan sepanjang saluran dapat menggunakan rumus berikut :

% = 100% ...[2.9]

Dimana :

%V = persentase jatuh tegangan di saluran

VS = tegangan sumber

VR = tegangan jatuh

Semakin besar impedansi di saluran maka persentase tegangan jatuh semakin besar, sehingga menyebabkan kualitas tegangan di saluran akan semakin buruk2 . Dalam

paper Herry Gusmedi yang berjudul “Feasibility and Optimal Design of Micro-hydro and Photovoltaic Hybrid System in Support to Energy Independent Village” yang

14

perbaikan profil tegangan dilakukan dengan dilakukannya pemasangan PV sebesar 350Wp pada bus 14.

c. Harmonisa

[image:33.612.202.431.62.227.2]

15

Gambar 2.3 Gelombang arus dan teganganlagging

[image:33.612.202.438.424.543.2]

Gambar 2.3 merupakan gambar gelombang arus dan gelombang tegangan. Kondisi tersebut dalam keadaan lagging. Keadaan lagging adalah keadaan dimana tegangan mendahului arus. Keadaanlaggingdisebabkan oleh beban kapasitif.

16

Gambar 2.4 merupakan gambar gelombang terdistorsi oleh harmonisa orde 3. Harmonisa ini terjadi dimana terjadi frekuensi-frekuensi tinggi seperti 100Hz, 150Hz, 200Hz, 250Hz yang merupakan kelipatan dari frekuensi dasar 50Hz.

Tingkat harmonisa yang melewati standar dapat menyebabkan terjadinya peningkatan panas pada peralatan. Bahkan pada kondisi terburuk dapat terjadi gangguan (hanging up) bahkan kerusakan permanen pada beberapa peralatan elektronik yang sensitif termasuk komputer (personal computer). Selain itu juga dapat menyebabkan berkurangnya umur peralatan. Pada kualitas tegangan pada sistem pembangkit dapat dilihat dari besar kecilnya THD (Total Harmonic Distration). Total Harmonic Distortion(THD) merupakan nilai persentasi antara total kompnen harmonisa dengan komponen fudemental. Semakin besar persentasi THD maka akan menyebabkan semakin besar losses yang terjadi di sistem. Berdasarkan standar IEEE 519-2014, nilai THD suatu sistem diizinkan yaitu tidak boleh lebih dari 5% untuk THDV dan 25% batas untuk THDI 4. Untuk mencari nilai THD tegangan dan arus dapat sebagai berikut :

•THD tegangan

= ……….[2.10]

•THD arus

17

Besar dan kecilnya THD dipengaruhi oleh jenis beban non linier pada sistem. Beban non linier merupakan beban yang menyebabkan besarnya THD dalam suatu sistem. Hal itu dikarenakan beban non linier memiliki rentang impedansi dari 0 sampai ∞, sehingga menyebabkan bentuk gelombang balik dari beban mengalami distorsi sesuai dengan frekuensi fundamentalnya.

D. Inverter Filter Aktif

18

19

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Pelaksanaan

[image:37.612.137.527.316.539.2]

1. Adapun lokasi penelitian ini berada di Dusun Margosari Kecamatan Pesawaran Indah Kabupaten Pesawaran.

Gambar 3.1 Lokasi penelitian

20

2. Penelitian ini merupakan penelitian untuk studi kasus danstudy literaturemakan. Penelitian ini dilakukan di dua tempat yaitu :

a. Dusun Margosari, Kecamatan Pesawaran Indah, Kabupaten Pesawaran. b. Laboratorium Sistem Tenaga Listrik Jurusan Teknik Elektro Unila.

3. Waktu pelaksanaan penelitian dilakukan mulai bulan Desember 2014 dan direncanakan selesai Februari 2015 yang dimana penelitian ini dibagi menjadi 4 tahap, yaitu :

a. Tahap pertama yaitu survei lokasi yang dimana survei lokasi meliputi pengukuran pada daya pembangkit PLTMH beserta tegangan dan arus, mengukur tegangan dan arus untuk setiap bus, mengukur tegangan dan arus pada kondisibase loaddanpeak load.

b. Tahap kedua yaitu melakukan simulasi terhadap sistem berdasarkan data yang telah diambil.

c. Tahap ketiga yaitu melakukan pensimulasian untuk power filter inverter sesuai dengan keadaan pada lapangan.

[image:39.612.50.589.151.543.2]

21

Tabel 3.1 Jadwal dan aktivitas

Aktivitas Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Okto ber Survei lokasi

Melakukan simulasi data Membuat power filter inverter Seminar proposal Simulasi

22

B. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada penelitian ini sebagai berikut :

a. Alat Instrumen dan komponen yang digunakan sebagai berikut : Power Quality Analizer

Power quality analizer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tegangan, arus, chosphi dan THD pada suatu sistem tegangan rendah.

b. Softwaresimulasi yang akan digunakan sebagai berikut : ETAP

23

C. Tahap Pembuatan Tugas Akhir

Adapun tahap-tahap yang dilakukan dalam pembuatan tugas akhir ini sebagai berikut:

Mulai

Menganalisis data lapangan

Membuat simulasi ETAP

Melakukan pembuatan Power Filter Inverter Mengumpulkan data lapangan

Mengumpulkan data dan menganalisa hasil simulasi ETAP

Mengumpulkan data dan menganalisa hasil simulasi ETAP

Menganalisa hasil output Power Filter inverter daya

[image:41.612.150.458.152.686.2]

Selesai

24

D. Pengambilan Data

Power filter inverter digunakan untuk melakukan perbaikan kualitas daya untuk tegangan, arus dan THD. Power filter inverterini digunakan untuk mengkompensasi harmonisa tegangan dan arus pada sistem jaringan PLTMH. ETAP digunakan untuk mensimulasikan pembangkit sistem hibrid yang digunakan untuk melakukan perbaikan kualitas daya dengan pemasangan power filter inverter. Spesifikasi power filter inverter yang digunakan di ETAP berdasarkan spesifikasi power filter yang telah dibuat.

1. Pengambilan Data Jaringan TR PLTMH di Dusun Margosari

Pengambilan data dilakukan di Dusun Margosari. Pengambilan data tersebut dilakukan saat beban dasar dan beban puncak. Data-data yang diambil yaitu tegangan, arus dan daya yang mana pengambilan dilakukan sebanyak 16 bus.

2. Penganalisisan Data Perubahan Profil Tegangan dan Arus

25

3. Pengambilan Data Pada Pembangkit Sistem hibrid

[image:44.612.117.527.96.397.2]

26

Gambar 3.3. Line diagram pembangkit sistem hibrid (PLTS dan PLTMH)

Keterangan :

No Nama Alat Spesifikasi

1 Generator PLTMH 10 kw 2 Photovoltaic 400 wp

3 Rectifier 1000 watt

4 BCR(Batrey control regulator) 20A

5 Accu 2x12Vx60Ah

6 Beban rumah warga 14x30 watt PFI

Accu

TR Load

BCR

Rectifier

[image:45.612.247.444.134.624.2]

27

28

a. Dusun Margosari

Dusun Margosari terletek di Kabupaten Pesawaran pada kordinat S 05.56264 E 105.08109. Dusun Margosari terdiri dari 66 kepala keluarga. Rata-rata penduduk Dusun Margosari merupakan petani kopi. Listrik di Dusun Margosari disuplai oleh PLTMH. PLTMH yang digunakan berkapasitas 10 Kw. PLTMH tersebut merupakan bentuk HIBA dari Universitas Lampung terhadap Dusun Margosari. Berdasarkan survey dan pengukuran yang telah dilakukan pada bulan maret 2014 telah dilakukan di Dusun Margosari, transmisi distribusi PLTMH berbentuk radial yang terdiri dari 16 Bus. Daya keluaran PLTMH sebesar 948 watt dan tegangan pada bus 1 sebesar 159 volt dan tegangan pada bus 16 sebesar 119 volt. Berdasarkan pendataan penggunaan PLTMH, dari 66 kepala keluarga yang berda di Dusun Margosari, hanya 14 kepala keluarga yang memanfaatkan listrik yang dihasilkan oleh PLTMH dan setiap kepalan keluarga tidak boleh menggunakan mengkonsumsi daya lebih dari 30 watt dan beban yang digunakan merupakan jenis beban lampu.

b. Pemodelan Pembangkit PLTMH

[image:47.612.95.531.98.626.2]

29

30

Gambar 3.3 merupakan gambar pemodelan di softwareETAP. Pada gambar tersebut sistem belum hibrid. Daya hanya disuplai oleh PLTMH. Beban yang digunakan yaitu beban lampu pijar. Gambar 3.4 merupakan pemodelan dari jaringan distribusi PLTMH. Jaringan distribusi PLTMH di Dusun Margosari merupakan jenis jaringan distribusi radial. Gambar 3.4 merupakan line diagram jaringan PLTMH Dusun Margosari. Gambar tersebut sama dengan gambar 3.3.

c. Pemodelan Pembangkit Listrik Sistem Hibrid

Pemodelan pembangkit sistem hibrid antara PLTMH dan PLTS dimodelkan di software ETAP. Data yang digunakan sebagai referensi daya PLTS mengacu pada data penelitian yeng telah dilakukan oleh Herri Gusmedi

[image:49.612.114.532.86.642.2]

31

32

Gambar 3.5 dan gambar 3.6 merupakan gambar pemodelan system pembangkit hybrid. Pada gambar tersebut pembangkit sistem hibrid dimodelkan dengan baterai dan inverter. Baterai digunakan untuk menyimpan daya yang terdapat pada PLTS dan PLTMH. Sebelum disuplai ke sistem, PLTMH terlebih dahulu diubah menjadi listrik DC menggunakanrectifirekemudian disimpan di baterei.

E. Power Filter Inverter

Power filter inverterberfungsi untuk memperbaiki kualitas daya pada pembangkit di Dusun Margosari. Jenis filter yang digunakan pada inverter ini merupakan dengan filter aktif. Kapasitas power filter inverter disesuaikan dengan kapasitas pembangkit sistem hibrid di Dusun Margosari. Prinsip kerja daripower filter inverterini

[image:50.612.129.469.450.657.2]

mengubah tegangan DC menjadi AC, dimana output di filter untuk mendapatkan gelombang sinus.

Gambar 3.7 Prinsip kerjapower filter inverter

Transformator

PLTMH Rectifire osilator

Filter OP-Amp

Mosfet

Beban

33

Gambar 3.5 merupakan prinsip kerja daripower filter inverter. Pada gambar tersebut filter yang digunakan merupakan filter aktif. PLTMH di Desa Margosari berkapasitas 900 Watt dengan tegangan yang dibangkitkan 159 Volt. Daya yang dibangkitkan oleh PLTMH akan disimpan di Accu menggunakan power suplai. Power suplai yang tersusun atas rangkaian rectivefire. Filter yang digunakan pada power inverter adalah filter aktif dengan filter RC menggunakan penguat Op-Am.

F. Analisa data

Analisa data pada penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu :

a. Data-data saat sistem sebelum dipasang power filter inverter

• Data perubahan profil tegangan setiap bus.

• Data tegangan jatuh untuk setiap bus.

• Data besar THD sistem sebelum di filter.

b. Data-data saat sistem setelah dipasang Power Filter Inverter

• Data kapasitaschargeyang dibutuhkan untuk baterai.

• Data kapasitas daya baterai yang dibutuhan sistem.

34

66

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Kesimpulan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Power filter inverter yang dipasang pada pembangkit listrik sistem hibrid dapat meningkatkan tegangan sampai 18.44% dari tegangan semula PLTMH sebesar 158.78 volt menjadi 188.98 volt.

2. Power filter inverter yang dipasang pada pembangkit sistem hibrid menurunkan arus penghantar sebesar 18.37% dari arus PLTMH sebesar 3 A menjadi 2.14 A pada pembangkit listrik sistem hibrid.

3. Power filter inverter yang dipasang pada pembangkit sistem hibrid dapat meningkatkan efesiensi daya sebesar 7.8% untuk daya aktif dan 8.6% untuk daya reaktif.

67

B. Saran

Adapun saran dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Semakin besar resistansi pada penghantar menyebabkan semakin besar tegangan jatuh sepanjang penghantar oleh sebab itu salah satu cara untuk memperkecil tegangan jatuh dengan cara mengganti penghantar yang mememiliki resistansi lebih kecil.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Afonso, J. (2000). Shunt Active Filter for Powqer Quality Improvement.

Internasional Confrebce UIE 2000(pp. pp.683-691). Lisabon: Protugal.

[2] Agustinus, S. (2013). Analisa Jatuh Tegangan Pada Penyulang 20 kV Berdasarkan pada Perubahan Beban (Studi Kasus Penyulang Penfui dan Penyulang Oebobo PT.PLN Persero Rayon Kupang).Jurnal Media Elektro, Vol.1.

[3] Amir Rudin, H. S. (2006).Metode Sizing (Penentuaan Kapasitas) Optimal Pada PLT Hibrid Surya-Angin Stand-Alone dengan Teknologi LPSP Menggunakan Genetic Algoritma.

Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November .

[4] Electronics, E. I. (2014). standar harmonics. 519.

[5] ESDM, k. (2012).Kajian Indonesia Energy Outlook.Jakarta: www.esdm.go.id. [6] Herri Gusmedi, E. K. (2014). Feasibility and Optimal Design of Micro-hydro and Photovoltaic Hybrid System in Support to Energy Independent Village.ICPERE.

[7] Indonesia, C. E.Buku Panduan Energy Yang Terbarukan.Jakarta: www.containedenergy.com.

[8] Komalasari, H. G. (2014). Feasibility and Optimal Design of Micro-hydro and Photovoltaic Hybrid System in Support to Energy Independent Village.Internasional Comfrens Power Electrical And Renewable Energy.Bali: ICPERE.

[9] PT.PLN(Persero). (2010). Standar PLN. p. hal.20.

[10] Rasyid, H. (2009). Analisa Reduksi Harmonisa Pada Penyearah .Jurnal EECCIS, Vol.III.