STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN MEMPERTIMBANGKAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI HUBUNG BELITAN DELTA-DELTA PADA PENYULANG KATU GARDU INDUK MENGGALA

ABSTRACT

DISTRIBUTION TRANSFORMER WITH DELTA-DELTA WINDING CONNECTION IN A THREE PHASE POWER FLOW ANALYSIS AT

KATU FEEDER OF MENGGALA SUBSTATION

By

MOHAMAD FIKRI IBRAHIM

Three-phase power flow analysis is required for distribution system planning and operation. In order to provide accurate power flow analysis, all power system components must be modeled and utilized in the analysis. One piece of equipment that can help to get the power flow studies is transformer, wherein it convert the medium voltage primary side into low voltage on the secondary side for distribution system. In this work, Delta-Delta three-phase distribution transformer is modeled and applied to an actual distribution feeder. Then it will compare by power flow in Delta-Wye in distribution system.

In this work, the model of transformer used by two case, 21 bus system case and then will applied at Katu Feeder of Menggala Substation case. Simulation on the actual feeder shows that no significant difference in both voltage profile and losses compared with different winding connections. However, both active and reactive power losses are observed to be less than delta-wye winding connection. Voltage magnitude at all nodes is shown to be similar to the delta-wye transformer. Comparison with ETAP shows that the developed model to be quite accurate as it shows to produce insignificant difference from those of ETAP.

ABSTRAK

STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN MEMPERTIMBANGKAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI HUBUNG BELITAN DELTA-DELTA

PADA PENYULANG KATU GARDU INDUK MENGGALA

Oleh

MOHAMAD FIKRI IBRAHIM

Studi aliran daya berfungsi untuk memberikan informasi mengenai aliran daya berupa daya aktif dan daya reaktif serta tegangan pada suatu sistem tenaga listrik. Salah satu peralatan yang bisa membantu mendapatkan hasil studi aliran daya yaitu Transformator, dimana pada sistem distribusi transformator bertujuan untuk menkonversi tegangan menengah di sisi primer menjadi tegangan rendah pada sisi sekunder. Pada umumnya sistem distribusi menggunakan transformator hubung Delta-Wye. Namun pada tugas akhir ini mengusulkan pemodelan sistem dengan menggunakan transformatorDelta-Delta dan dibandingkan dengan sistem dengan penggunaan transformatorDelta-Wye.

Pemodelan yang dikembangkan pada tugas akhir ini akan diujikan pada kasus sederhana sistem 21 bus dan selanjutnya akan diujikan pada Penyulang Katu Gardu Induk Menggala. Kemudian hasil perhitungan dari model yang dikembangkan ini kemudian dibandingkan dengan program ETAP. Hasil yang diperoleh menunjukkan perubahan magnitude tegangan setiap fasa sebanding dengan kenaikan dan penurunan besar sudut tegangan untuk kedua kondisi penempatan hubung belitan Delta-DeltadanDelta-Wye. Diperoleh rugi-rugi daya aktif pada kondisi penempatan hubung belitan Delta-Deltalebih kecil dari Delta-Wye. Sedangkan rugi-rugi daya reaktif pada kondisi penempatan hubung belitan Delta-Deltalebih kecil dari penempatan hubung belitan Delta-Wye.

STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN MEMPERTIMBANGKAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI HUBUNG BELITAN DELTA-DELTA

PADA PENYULANG KATU GARDU INDUK MENGGALA (Skripsi)

Oleh

MOHAMAD FIKRI IBRAHIM

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

ABSTRACT

DISTRIBUTION TRANSFORMER WITH DELTA-DELTA WINDING CONNECTION IN A THREE PHASE POWER FLOW ANALYSIS AT

KATU FEEDER OF MENGGALA SUBSTATION

By

MOHAMAD FIKRI IBRAHIM

Three-phase power flow analysis is required for distribution system planning and operation. In order to provide accurate power flow analysis, all power system components must be modeled and utilized in the analysis. One piece of equipment that can help to get the power flow studies is transformer, wherein it convert the medium voltage primary side into low voltage on the secondary side for distribution system. In this work, Delta-Delta three-phase distribution transformer is modeled and applied to an actual distribution feeder. Then it will compare by power flow in Delta-Wye in distribution system.

In this work, the model of transformer used by two case, 21 bus system case and then will applied at Katu Feeder of Menggala Substation case. Simulation on the actual feeder shows that no significant difference in both voltage profile and losses compared with different winding connections. However, both active and reactive power losses are observed to be less than delta-wye winding connection. Voltage magnitude at all nodes is shown to be similar to the delta-wye transformer. Comparison with ETAP shows that the developed model to be quite accurate as it shows to produce insignificant difference from those of ETAP.

ABSTRAK

STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN MEMPERTIMBANGKAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI HUBUNG BELITAN DELTA-DELTA

PADA PENYULANG KATU GARDU INDUK MENGGALA

Oleh

MOHAMAD FIKRI IBRAHIM

Studi aliran daya berfungsi untuk memberikan informasi mengenai aliran daya berupa daya aktif dan daya reaktif serta tegangan pada suatu sistem tenaga listrik. Salah satu peralatan yang bisa membantu mendapatkan hasil studi aliran daya yaitu Transformator, dimana pada sistem distribusi transformator bertujuan untuk menkonversi tegangan menengah di sisi primer menjadi tegangan rendah pada sisi sekunder. Pada umumnya sistem distribusi menggunakan transformator hubung Delta-Wye. Namun pada tugas akhir ini mengusulkan pemodelan sistem dengan menggunakan transformatorDelta-Delta dan dibandingkan dengan sistem dengan penggunaan transformatorDelta-Wye.

Pemodelan yang dikembangkan pada tugas akhir ini akan diujikan pada kasus sederhana sistem 21 bus dan selanjutnya akan diujikan pada Penyulang Katu Gardu Induk Menggala. Kemudian hasil perhitungan dari model yang dikembangkan ini kemudian dibandingkan dengan program ETAP. Hasil yang diperoleh menunjukkan perubahan magnitude tegangan setiap fasa sebanding dengan kenaikan dan penurunan besar sudut tegangan untuk kedua kondisi penempatan hubung belitan Delta-DeltadanDelta-Wye. Diperoleh rugi-rugi daya aktif pada kondisi penempatan hubung belitan Delta-Deltalebih kecil dari Delta-Wye. Sedangkan rugi-rugi daya reaktif pada kondisi penempatan hubung belitan Delta-Deltalebih kecil dari penempatan hubung belitan Delta-Wye.

STUDI ALIRAN DAYA TIGA FASA DENGAN MEMPERTIMBANGKAN TRANSFORMATOR DISTRIBUSI HUBUNG BELITAN DELTA-DELTA

PADA PENYULANG KATU GARDU INDUK MENGGALA

Oleh

MOHAMAD FIKRI IBRAHIM

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kota Tangerang pada tanggal 10 Juli 1993. Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Ika Warman. dan Ibu Eli Hernaningsih.

Riwayat pendidikan penulis yaitu TK Trisula, Kota Tangerang, pada tahun 1998 hingga tahun 1999, SDN Sukasari 4 Kota Tangerang, pada tahun 1999 hingga tahun 2005, SMPN 1 Kota Tangerang pada tahun 2005 hingga tahun 2008, dan SMAN 1 Kota Tangerang pada tahun 2008 hingga tahun 2011.

Penulis menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, Universitas Lampung, pada tahun 2011 melalui Ujian Tertulis SNMPTN. Selama menjadi mahasiswa, penulis berkesempatan menjadi asisten praktikum Transmisi Daya Listrik, dan Analisa Sistem Tenaga. Penulis juga pernah menjabat menjadi Sekertaris Departemen Sosial dan Ekonomi Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (Himatro) Unila Periode 2012 –2013. Penulis terdaftar sebagai staff ahli Kementrian Hukum dan Administrasi Negara di BEM Universitas. Lalu penulis dipercayai menjadi Sekertaris Umum Himatro Periode 2013 – 2014. Penulis melaksanakan kerja praktik di PT PLN (Persero) Area Kebon Jeruk pada Februari –Maret 2015dan

Karya ini kupersembahkan untuk

Kedua Orangtuaku Tercinta

Ika Warman dan Eli Hernaningsih

Adik Adikku Tersayang

Achmad Samsul Huda Ibrahim

Firda Aginas Ibrahim

MOTTO

Karena Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.

Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.

( Al-Quran, Surat Al

Insyirah, 94 : 5

6 )

Bekerjalah engkau seolah-olah engkau hidup selamanya, beribadahlah engkau seakan

engkau akan mati esok hari.

(HR. Al Baihaqi)

Apabila manusia telah meninggal dunia maka terputuslah semua amalannya kecuali

tiga amalan : shadaqah jariyah, ilmu yang bermanfaat,

dan anak sholih yang mendoakan dia.

( HR. Muslim )

Ilmu itu lebih baik daripada harta. Ilmu menjaga engkau dan engkau menjaga harta.

Ilmu itu penghukum (hakim) dan harta terhukum. Harta itu kurang apabila

dibelanjakan tapi ilmu bertambah bila dibelanjakan.

( Ali bin Abi Talib RA )

Jangan pernah menunggu waktu yang tepat untuk melakukan suatu kebaikan,

karena waktu tidak pernah tepat bagi mereka yang menunggu.

SANWACANA

Segala puji bagi Allah SWT atas nikmat kesehatan dan kesempatan yang diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian Tugas Akhir ini. Sholawat serta salam selalu penulis haturkan kepada Nabi Muhammad SAW sebagai suri teladan bagi umat manusia.

Tugas Akhir dengan judul “Studi Aliran Daya Tiga Fasa dengan Mempertimbangakam Transformator Distribusi Hubung Belitan Delta-Delta pada Penyulang Katu Gardu Induk Menggala.” ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Lampung.

2. Bapak Dr. Ing Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro,

Universitas Lampung..

3. Bapak Herri Gusmedi, S.T., M.T. selaku Pembimbing Utama yang selalu

memberikan bimbingan, arahan, dan pandangan hidup kepada penulis di setiap

4. Bapak Dr. Eng. Lukmanul Hakim, S.T., M.Sc. selaku Pembimbing Pendamping yang telah memberikan bimbingan, arahan dan nasehat kepada penulis dengan baik dan ramah.

5. Bapak Osea Zebua, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji yang telah memberikan kritik yang membangun serta saran yang sangat baik kepada penulis dalam mengerjakan skripsi ini.

6. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Elektro yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat, wawasan, dan pengalaman yang sangat berarti bagi penulis. 7. Segenap Staff di Jurusan Teknik Elektro dan Fakultas Teknik yang telah

membantu penulis dalam hal administrasi terutama Mbak Dian Rustiningsih. 8. Kedua Orang tuaku tercinta, Bapak Ika Warman dan Ibu Eli Hernaningsih,

serta Adik-adikku tersayang, Achmad Samsul Huda Ibrahim dan Firda Aginas Ibrahim atas kasih sayang, cinta, motivasi, dukungan moril, serta doa yang selalu diberikan kepada penulis.

9. Kedua nenek tercinta, Ajong Siti Nursiah dan Mbah Komariah yang tak henti-hentinya memberikan doa dan kasih sayangnya kepada penulis.

10. Keluarga kedua di perantauan, Ajong, Bi Wati, Mang Yugus, Jenk Ayu, Anca, dan Adil yang selalu memberikan dorongan serta semangat untuk dapat segera menyelesaikan tugas akhir ini.

11. Seluruh keluarga besar Ibrahim’s Family dan Kokom’s Family, yang telah

memberi dukungan, memberi saran dan mendoakan penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

rekan – rekan Tim PLP (Pak Lukman Project) yaitu Rani, Gusmau, Fanny, Richard, Alex, Bro Binsar, Ka Rifqi, Kak Taufik, Riza dan Chandra Ucok. 13. Partner setia dalam suka dan duka, Trifani Taurusiana Prihantini yang telah

menyempatkan untuk berbagi waktu, memberi perhatian serta kasihnya kepada penulis.

14. Teamwork Partner in Crime, Rani Kusuma Dewi, Fanny Simatupang, Richard Manuel yang selalu bersama dalam kondisi apapun dalam penyelesaian tugas akhir.

15. Keluarga Besar Elevengineer Aditya RE, Adit Jawir, Adit Galau, Agi 23, Aji, Alex, Queen Alin, Anang, Andi, Andreas, Annida, Iwan, (Alm) Arief, Arrosyiq, Choi, Darma, Deden, Denny, Dirya, Iyon, Edi, Eza, Fadil, Fanny Tedjo, Faris, Fenti, Farid, Havif, Pras, Najib, Habib, Bang Petrus, Rei, Gusmau, Gata, Cenuy, Pinul, Umi Yunita, Rina, Ryan, Grienda, Frian, Hajar, Hajri, Rani Paidjo, Rejani, Rere, Restu, Randi, Jul, Bastian, Oka, Mariyo, Jerry, Rejani, Penceng, Sigit, Yoga, Yazir, Imam, Made, Richard dan Frisky. 16. Aliansi Penghuni Lab. bawah, Lab. Konversi Habib Sutriharjo, Apriwan

Rizki, Aditya Hartanto, Denny Firmansyah, Rejani Erwanda, Guntur Nanda, serta Lab. TTT Yeremia Luhur, Andreas, Mariyo, Najib Amaro, dan Hajri atas kebersamaannya menjaga keamanan Lantai dasar Lab.

17. KKN Sumber Jaya Crew Mba Rini, Iyon, Dimas, Rendi, Faris, Anissa, Diah, Vevi, Kiki yang setia susah bersama saat KKN hingga kini, dan nanti.

19. Temen-Temen best of the best, Habibbizm Habib, Dirya, Pras, Adit, Agi, Iwan, Rei, Gusmau, dan Denny yang telah mengajarkan bagaimana arti pertemanan sesungguhnya.

20. Semua Pihak yang membantu penulis menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Penulis mengharapkan kritik dan saran konstruktif dari semua pihak demi kemajuan bersama. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Bandar Lampung, 22 Agustus 2016

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ...xiii

DAFTAR GAMBAR ...xv

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan ... 3

1.3. Perumusan Masalah ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Manfaat ... 4

1.6. Hipotesis ... 4

1.7. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sistem Tenaga Listrik ... 6

2.2. Studi Aliran Daya ... 8

2.3. Transformator ... 9

2.4. Hubungan Belitan Transformator 3 Fasa ... 12

2.5. HubungDelta-Delta... 14

2.6. Daya dan Segitiga Daya... 16

2.7. Vektor Grup Transformator ... 17

2

3.2. Alat dan Bahan ... 19

3.3. Tahap Penelitian ... 20

3.4. Diagram Alir Penelitian ... 22

3.5. Langkah - langkah Perhitungan Program ... 23

3.6. Diagram Alir Program ... 28

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Sistem Distribusi pada Penyulang Katu GI Menggala ... 29

4.2. Skenario Simulasi ... 30

4.3. Hasil Simulasi dan Analisa ... 30

4.3.1. Simulasi Sistem 21 Bus ... 31

4.3.2. Simulasi dengan Penyulang Katu GI Menggala ... 48

BAB V KESIMPULAN 5.1. Kesimpulan ... 77

5.2. Saran ... 78 DAFTAR PUSTAKA

3

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Satu Garis Sistem Tenaga Listrik ... 7

Gambar 2.2. Bentuk Umum Transformator ... 10

Gambar 2.3. Transformator 3 Fasa ... 12

Gambar 2.4. Hubung Belitan Bintang (Wye Connection) ... 13

Gambar 2.5. Hubung BelitanDelta(Delta Connection) ... 14

Gambar 2.6. Hubung BelitanDelta-Delta... 15

Gambar 2.7. Segitiga Daya Listrik ... 16

Gambar 2.8. Vektor Grup Transformator ... 18

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 22

Gambar 3.2 Diagram Alir Program ... 28

Gambar 4.1. Grafik Profil Tegangan Fasa A (L-L) penggunaan transformator hubungDelta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 31

Gambar 4.2. Grafik Profil Tegangan Fasa B (L-L) penggunaan transformator hubungDelta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 32

Gambar 4.3. Grafik Profil Tegangan Fasa C (L-L) penggunaan transformator hubungDelta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 33

4

Gambar 4.5. Grafik Sudut Fasa B (L-L) penggunaan transformator hubung Delta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 36 Gambar 4.6. Grafik Sudut Fasa C (L-L) penggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 37 Gambar 4.7. Grafik Profil Tegangan Fasa A (L-N) penggunaan transformator

hubungDelta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 38 Gambar 4.8. Grafik Profil Tegangan Fasa B (L-N) penggunaan transformator

hubungDelta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 39 Gambar 4.9. Grafik Profil Tegangan Fasa C (L-N) penggunaan transformator

hubungDelta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 40 Gambar 4.10. Grafik Sudut Fasa A (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 41 Gambar 4.11. Grafik Sudut Fasa B (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 43 Gambar 4.12. Grafik Sudut Fasa C (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 44 Gambar 4.13. Grafik Daya Aktif (MW) penggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-Wyesistem 21 bus ... 45 Gambar 4.14. Grafik Daya Reaktif (MVar) penggunaan transformator hubung

5

Gambar 4.15. Grafik Profil Tegangan Fasa A (L-L) penggunaan transformator hubungDelta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala ... 49 Gambar 4.16. Grafik Profil Tegangan Fasa B (L-L) penggunaan transformator

hubungDelta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala ... 51 Gambar 4.17. Grafik Profil Tegangan Fasa C (L-L) penggunaan transformator

hubungDelta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala... 53 Gambar 4.18. Grafik Sudut Fasa A (L-L) peggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala ... 55 Gambar 4.19. Grafik Sudut Fasa B (L-L) penggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala ... 57 Gambar 4.20. Grafik Sudut Fasa C (L-L) penggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala ... 59 Gambar 4.21. Grafik Profil Tegangan Fasa A (L-N) penggunaan transformator

hubungDelta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala ... 61 Gambar 4.22. Grafik Profil Tegangan Fasa B (L-N) penggunaan transformator

6

Gambar 4.23. Grafik Profil Tegangan Fasa C (L-N) penggunaan transformator hubungDelta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala ... 65 Gambar 4.24. Grafik sudut fasa A (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala ... 67 Gambar 4.25. Grafik sudut fasa B (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala ... 69 Gambar 4.26. Grafik sudut fasa C (L-N) penggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala ... 71 Gambar 4.27. Grafik Daya Aktif (MW) penggunaan transformator hubung

Delta-Deltadengan transformatorDelta-WyePenyulang Katu GI Menggala ... 73 Gambar 4.28. Grafik Daya Reaktif (Mvar) penggunaan transformator hubung

1

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Energi listrik merupakan salah satu faktor penting bagi penunjang kehidupan. Energi listrik merupakan catu daya untuk penerangan dan sumber peralatan-peralatan elektronik. Bahkan untuk menopang aktifitas, energi listrik merupakan elemen terpenting yang harus ada untuk berlangsungnya kegiatan baik di pabrik, perumahan maupun perkantoran.

2

Studi aliran daya berfungsi untuk memberikan informasi mengenai aliran daya berupa daya aktif dan daya reaktif serta tegangan pada suatu sistem tenaga listrik. Studi aliran daya diperlukan dalam perencanaan sistem tenaga listik dan menentukan operasi terbaik pada jaringan yang sudah ada. Dengan studi aliran daya, kita dapat mengetahui besarnya daya aktif dan daya reaktif yang mengalir pada sistem.

Transformator merupakan merupakan salah satu peralatan tegangan yang berfungsi untuk menaikkan tegangan dan menurunkan tegangan keluaran pada sistem pendistribusian energi listrik. Pada umumnya, sistem distribusi di Indonesia menggunakan transformator dengan hubung belitan Delta-Wye. Namun di penelitian kali ini akan dianalisa bagaimana saat suatu sistem menggunakan transformator dengan hubung belitan Delta-Delta untuk fasa line to linedanline to netral.

3

1.2. Tujuan

Tujuan tugas akhir ini, yaitu :

1. Untuk mengetahui dan membuat sebuah simulasi aliran daya tiga fasa tak seimbang dengan menggunakan software ETAP 12.6 dengan penempatan transformator hubung belitanDelta-Delta.

2. Untuk mengetahui pengaruh hubung belitan Delta-Delta pada saluran distribusi penyulang Katu GI Menggala pada nilai tegangan magnitude, sudut tegangan serta daya aktif dan daya reaktifnya.

1.3. Perumusan Masalah

Perumusan masalah pada tugas akhir ini, yaitu umumnya saluran distribusi tenaga listrik menggunakan konfigurasi hubung belitan Delta-Wye, di sini akan diuji coba dan dianalisi saat menggunakan transformator Delta-Delta pada suatu sistem untuk mengetahui pengaruh penggunaan transformator hubung belitan Delta-Delta dan untuk melihat hasil aliran daya pada suatu sistem.

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah pada tugas akhir ini, yaitu :

4

2. Penelitian ini membahas hasil analisa saat penggunaan Transformator hubung belitanDelta-Deltapada sistem.

3. Tidak membahas gangguan yang terjadi di sistem tenaga.

1.5. Manfaat

Manfaat dari tugas akhir ini, yaitu:

1. Dapat memberikan informasi aliran daya tiga fasa tak seimbang pada suatu sistem distribusi.

2. Dapat membantu memahami lebih dalam tentang studi aliran daya yang telah didapat diperkuliahan dan di praktikum.

3. Dapat dipelajari dan dikembangkan oleh mahasiswa lain agar dapat lebih disempurnakan.

1.6. Hipotesis

5

1.7. Sistematika Penulisan

Laporan akhir ini dibagi menjadi lima bab, dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I. PENDAHULUAN

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

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi tentang teori-teori pendukung dari berbagai sumber ilmiah yang digunakan dalam penulisan laporan tugas akhir ini.

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tentang waktu dan tempat penelitian berlangsung, alat dan bahan yang digunakan, metode penelitian yang digunakan, serta pelaksanaan dan pengamatan penelitian.

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang hasil dan pembahasan dari tugas akhir ini.

BAB V. KESIMPULAN

6

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sistem Tenaga Listrik

Suatu rancangan sistem tenaga listrik (Power System Energy) umumnya terdiri dari tiga komponen utama, yaitu : sistem pembangkitan, sistem transmisi, serta sistem distribusi. Ketiganya memiliki peranan yang penting dalam pendistribusian tenaga listrik. Untuk dapat menyalurkan energi listrik kosumen perlu melewati tahap pendistribusian energi listrik dengan baik. Pada sistem distribusi terjadi pengkonversian energi listrik tegangan menengah sebesar 20 kV menjadi tegangan rendah disisi sekundernya, yaitu sebesar 220/380 Volt. Selanjutnya disalurkan oleh saluran distribusi sekunder kepada pelanggan listrik atau konsumen.

7

Gambar 2.1 Diagram Satu Garis Sistem Tenaga Listrik[1]

Pada pusat pembangkit, terdapat generator dan transformator step updimana fungsi generator disini adalah untuk mengkonversi energi mekanik yang dihasilkan oleh turbin menjadi energi listrik. Setelah itu sebelum dikirimkan menuju pusat-pusat beban melalui saluran transmisi, tegangan dinaikkan menggunakan transformator Step-Up. Penggunaan transformator Step-Up tersebut tidak lain untuk mengurangi jumlah arus yang mengalir pada saluran transmisi. Dan dengan demikian saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus yang rendah sehingga akan mengurangi rugi-rugi daya transmisi.

8

Berdasarkan pada kondisi aktual pada sistem distribusi, jenis bus dapat diklasifikasikan kedalam tiga jenis, yaitu PV Bus, PQ Bus, dan Slack Bus. Pada umumnya, bus yang terhubung langsung dengan generator adalah PV Bus, sedangkan PQ Bus merupakan beban yang terhubung pada jaringan distribusi, serta Slack Bus merupakan bus referensi yang berfungsi untuk memberi keseimbangan pada sistem distribusi yang umumnya adalah berupa gardu induk.

2.2. Studi Aliran Daya

Studi aliran merupakan suatu analisa mengenai kinerja suatu sistem dan aliran daya yang terjadi pada sistem tersebut baik berupa daya nyata dan daya reaktif di keadaan tertentu pada saat sistem bekerja tunak (steady state). Informasi yang didapatkan juga dapat berupa beban pada saluran, tegangan di setiap lokasi untuk evaluasi kinerja suatu sistem tenaga sehingga didapatkan daya nyata (real power) dan daya reaktif (reavtive power) di berbagai titik pada operasi normal. Untuk performansi sistem pendistribusian daya dan untuk menguji keefektifan perubahan yang sudah direncanakan pada suatu sistem pada tahap perencanaan, sangat penting untuk dilakukan analisis aliran daya.

9

Metode yang paling umum digunakan dalam kasus ini adalah metode Newton-Raphson.

Metode Newton-Raphson memiliki karakteristik konvergensi lebih cepat. Selain itu, jumlah iterasi yang digunakan lebih sedikit dengan waktu yang lebih cepat. Sedangkan metode Gauss Seidel membutuhkan lebih banyak iterasi dan akan semakin bertambah sesuai dengan semakin besarnya sebuah sistem[2].

2.3. Transformator

Pada sistem pendistribusian sistem tenaga diperlukanlah suatu peralatan yang bertujuan untuk menaikkan dan menurunkan tegangan sesuai dengan kebutuhan. Untuk mengatasi hal tersebut, maka peralatan yang digunakan adalah transformator yang terbagi menjadi dua jenis, yaitu: Transformator Step-Up yang dapat menaikkan tegangan dan Transformator Step-Down untuk menurunkan tegangan.

10

Gambar 2.2 Bentuk Umum Transformator

Bagian inti besi berfungsi sebagai lintasan jalan fluks yang ditimbulkan oleh arus listrik melalui kumparan. Inti besi terbuat dari lempengan besi tipis berisolasi tujuannya untuk mengurangi panas (rugi-rugi besi) akibat dariEddy Current. Pada trafo terdapat kumparan yang terbentuk oleh beberapa lilitan kawat berisolasi. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan bahan isolasi padat (karton, pertinax, dan lain-lain). Fungsi utama dari kumparan adalah sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

11

induksi. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

Dalam sebuah sistem tenaga, penaikan dan penurunan tegangan tegangan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :

a. Menggunakan tiga unit transformator satu fasa. b. Menggunakan satu unit transformator tiga fasa.

Untuk penyaluran dengan besar daya yang sama, penggunaan transformator tiga fasa akan bekerja lebih ringan dan lebih efisien dibandingkan menggunakan tiga buah transformator satu fasa. Namun, penerapan tiga buah transformator satu fasa juga memiliki beberapa kelebihan, misalnya saat beban dapat dilayani dengan dua unit saja, unit ketiga dapat ditambahkan saat penambahan beban terjadi. Selain itu, saat terjadi kerusakan pada salah satu unit tidak mengharuskan untuk memutus seluruh penyaluran daya.

12

Gambar 2.3 Transformator 3 Fasa

2.4. Hubung Belitan Transformator 3 Fasa

Untuk menyalurkan tenaga pada sistem 3 fasa, dibutuhkan suatu hubung belitan yang dapat membedakan masing-masing fasanya. Terdapat dua jenis hubung belitan yang membentuk suatu rangkaian sistem, yaitu sebagai berikut :

a. Hubung Bintang (Wye Connection)

Hubung jenis ini merupakan suatu jenis hubung belitan yang terbentuk dimana ujung dan akhir belitan disatukan. Hal tersebut menyebabkan terdapat titik netral, yaitu titik tempat penyatuan dari ujung-ujung belitan tersebut. Maka didapatkan pula arus transformator tiga fasa dengan kumparan yang dihubungkan bintang dengan nilai berbeda 120o untuk tiap belitannya. Gambar 2.4 merupakan gambar rangkaian hubung belitan Wye. Pada gambar tersebut menyatakan bahwa :

• Arus (I)line= Arus (I) Fasa

• VRS = VR–VS

13

Gambar 2.4 Hubung Belitan Bintang (Wye Connection)

b. Hubung BelitanDelta(Delta Connection)

Pada hubung belitan jenis ini cara penyambungannya adalah dengan menghubungkan pangkal belitan fasa sebelumnya dengan ujung belitan fasa setelahnya. Lalu pada ujung fasa ketiga dihubungkan dengan pangkal fasa pertama. Hubung Delta umumnya diketahui karena bentuknya yang menyerupai segitiga. Umumnya hubung jenis ini digunakan pada beban motor di industri-industri.

14

Gambar 2.5 Hubung BelitanDelta(Delta Connection)

Seperti yang diketahui bahwa transformator terdiri dari dua sisi, yaitu sisi primer dan sisi sekunder. Maka dari itu terdapat beberapa konfigurasi hubung belitan transformator yang dapat menghubungkan kedua sisi tersebut, yaitu : 1. Hubung Y–Y

2. Hubung Y–D 3. Hubung D–Y 4. Hubung D–D

2.5. HubungDelta-Delta

15

Gambar 2.6 Hubung BelitanDelta-Delta

Ada beberapa kelebihan yang terdapat pada transformator dengan hubung belitan jenis ini, yaitu dapat menghasilkan tegangan sinusoidal pada bagian sekundernya. Untuk mendapatkan bentuk tegangan sekunder sinusoidal, arus magnet dari transformer harus mengandung komponen harmonik ketiga. Sedangkan koneksi Delta-Delta menyediakan jalur tertutup untuk sirkulasi komponen harmonik ketiga dan fluks.

Selain daripada itu, pada transformator jenis Delta-Delta juga memiliki nilai yang lebih ekonomis. Karena terbentuk dengan koneksi Delta, tegangan fasa sama dengan tegangan line nya. Hubungan, arus fasa-nya hanya sebesar (1/ √3) kali dari arus di line. Oleh karena itu memerlukan lebih sedikit

16

2.6. Daya dan Segitiga Daya

Segitiga daya merupakan suatu istilah yang mendeskripsikan hubungan antara tiga jenis daya pada dunia kelistrikan. Daya-daya ini berupa daya aktif, daya reaktif, dan daya semu. Dalam hal ini, yang berhubungan adalah besar vektor dari daya-daya tersebut yang pada umumnya digambarkan dalam sebuah diagram kartesius.

Pada dasarnya konsep segitiga daya merupakan hubungan antara dua vektor dari dua jenis daya, yaitu daya aktif dan daya reaktif yang tergambar pada diagram kartesius. Daya aktif diserap oleh hambatan (R), sedangkan daya reaktif diserap oleh reaktansi X (induktor atau kapasitor). Lalu daya semu merupakan total dari daya aktif dan daya reaktif. Pada Gambar 2.7 merupakan gambar segitiga daya.

Gambar 2.7 Segitiga Daya Listrik Dimana :

• P (Daya Aktif) = S Cosφ(Watt)

• Q (Daya Reaktif) = S Sinφ (VAR)

17

Maka :

• P (Daya Aktif) = Vx I Cosφ (Watt)

• Q (Daya Reaktif) = Vx I Sinφ(VAR)

Dalam bilangan kompleks, daya dapat dituliskan juga dengan rumus : S = P + jQ

Daya aktif adalah daya nyata (real), vektor untuk daya aktif selalu bernilai positif. Pada diagram kartesius vektor daya aktif berada pada sumbu horizontal (x-axis). Sementara daya reaktif adalah daya imajiner, vektor untuk daya reaktif bisa bernilai positif ataupun negatif bergantung dari nilai reaktansi X. Pada diagram kartesius vektor daya reaktif berada pada sumbu vertikal (y-axis). Sedangkan daya semu merupakan resultan dari vektor daya aktif dan daya reaktif. Daya semu hanya akan terdapat pada kuadran 1 dan kuadran 4, karena daya aktif selalu bernilai positif.

2.7. Vektor Grup Transformator

18

Trafo 3 fasa dua belitan memiliki beberapa jenis konfigurasi hubung belitannya. Apabila dilihat dari jenis penyusunannya, belitan antar fasa maka terdapat dua macam tipe belitan, yaitu belitan wye (star) dan belitan delta. Pada Gambar 2.8 adalah merupakan gambar vektor grup dari trafo hubung belitan transformator dimana ketika terdapat digit pada trafo, maka sisi sekunder pada trafo tersebut terjadi perubahan untuk tiap fasanya.

Gambar 2.8 Vektor Grup Transformator

19

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat

Penelitian tugas akhir ini dilaksanakan pada bulan Desember 2015 – April 2016 di Laboratorium Sistem Tenaga Elektrik (STE), Jurusan Teknik Elektro, Universitas Lampung.

3.2. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu:

1. Satu unit laptop dengan spesifikasi Intel core i5, dengan berkapasitas 4 gHz dan sistem operasi windows 10 sebagai media perancangan dan pengujian simulasi.

2. Perangkat lunak (software) ETAP 12.6 sebagai perangkat lunak utama untuk perancangan dan perhitungan program.

3. Data-data bus pembangkit, bus beban, transformator serta diagram sistem 21 bus.

20

3.3. Tahap Penelitian

Adapun langkah kerja yang dilakukan untuk menyelesaikan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Studi Literatur

Dalam menyelesaikan tugas akhir ini hal pertama yang penulis lakukan adalah mempelajari materi-materi yang berkaitan dengan judul tugas akhir yang diambil. Materi tersebut berasal dari sumber-sumber ilmiah seperti jurnal ilmiah, buku-buku yang berkaitan dengan tugas akhir dan skripsi yang telah dilakukan sebelumnya oleh orang lain, sertawebsiteresmi terkait perangkat lunak yang penulis gunakan.

2. Studi Bimbingan

Selain menelaah materi yang berbagai referensi, penulis juga melakukan bimbingan oleh dosen pembimbing dengan metode diskusi dan tanya jawab untuk menambah pengetahuan tentang materi tugas akhir serta mengatasi kendala-kendala yang muncul pada saat pengerjaan tugas akhir ini.

3. Pengolahan dan Pengambilan Data

21

Adapun data yang akan digunakan adalah :

1) Data beban tiap fasa di trafo distribusi pada GI Menggala pada Penyulang Katu.

2) Data nilai pada transformator di GI Menggala.

3) Data One-line diagram penyulang Katu GI Menggala pada penyulang Katu.

4. Simulasi Program

Tahapan selanjutnya adalah proses simulasi aliran daya tiga fasa. Data-data tersebut dibutuhkan untuk membuat suatu rangkaian sistem distribusi menggunakan transformator hubung belitan Delta-Delta. Setelah itu membuat rangkaian sistem distribusi pembanding, yaitu dengan transformator hubung belitan Delta-Wye. Membandingkan hasil yang didapat dari kedua rangkaian sistem distribusi tersebut.

5. Pembuatan Laporan

22

3.4. Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Studi

Bimbingan Studi Literatur

Pengambilan Data

Memasukkan Data

Apakah Pemodelan Tepat? Data Lengkap

Selesai Pemodelan

Simulasi

Ya

Tidak

Tidak

Ya

23

3.5. Langkah - langkah Perhitungan Program

Adapun langkah-langkah perhitungan program yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Menentukan rumus dalam pemodelan transformator hubung belitan Delta-Delta untuk menentukan bentuk matriks admitansi urutan nol, urutan positif dan urutan negatif.

Perumusan transformator yang digunakan dalam program adalah sebagai berikut :

a. Menentukan

Dimana merupakan matrikszerosatau matriks nol (0)

• (1)

• (2)

• (3)

b. Menentukan Matriks Posisi

24

• = (5)

• (6)

• (7)

c. Menentukan rasiotappada modelPhase Shift

• (8)

• (9)

Dimana, (10)

(11)

,

25

(13)

(14)

d. Menghitung masing-masing nilai matriks Y012

• (15)

= (16)

(17)

• (18)

26

(20)

• (21)

= (22)

(23)

• (24)

= (25)

27

2. Membuat program sesuai perumusan yang sudah dibuat ke dalamsoftware python.

3. Memasukan data-data yang dibutuhkan seperti data bus, data beban, dan data transformator yang akan digunakan pada simulasi.

4. Program akan membaca dan menghitung data yang telah dimasukan. Adapun tahapan pembacaan dan perhitungan pada program, yaitu :

a. Menghitung Formulasi transformator yang telah dibuat bertujuan untuk mendapatkan hasil matriks admitansi urutan nol, positif dan negatif Y012.

b. Mendapatkan nilai matriks admitansi bus (Ybus) c. Menghitungmissmatch

28

3.6. Diagram Alir Program

Gambar 3.2 Diagram Alir Program Mulai

Memasukan nilai

Mengeluarkan Hasil Membuatsingle

line diagram

Mengatur nilai beban

Menjalankan Program Mengatur Iterasi dan

Toleransi

77

V. KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil simulasi yang telah dilakukan, maka kesimpulan yang dapat diambil, yaitu :

1. Sudut tegangan Line to Line antara penyulang Katu GI Menggala dengan penempatan tranformatorDelta-Delta bernilai sama dengan sudut teganganLine to Linedengan penempatan transformator hubungDelta-Wye.

2. Total Daya Aktif (MW) pada penyulang Katu GI Menggala dengan penempatan transformator hubungDelta-Delta bernilai lebih kecil dibandingkan nilai daya aktif total (MW) pada penyulang Katu dengan penempatan transformatorDelta-Wye. 3. Total Daya Reaktif (Mvar) pada penyulang Katu GI Menggala dengan penempatan

transformator hubung Delta-Delta bernilai lebih besar dibandingkan nilai daya reaktif total (Mvar) pada penyulang Katu dengan penempatan transformator Delta-Wye.

78

5.2. Saran

Saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya, yaitu :

1. Perlu pengkajian lebih lanjut dengan menggunakan program lain sebagai pembanding dalam melaksanakan penelitian mengenai penempatan transformator hubungDelta-Delta.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kersting, W.H. 2007. Distribbution System Modeling and Analysis, CRC Press, Boca Raton, FL.

[2] A. Jabr, Rabih. Dzafic, Zudin. Theo Neusius, Hans, 2014. Transformer Modeling for Three-Phase Distribution Network Analysis, IEEE.

[3] Lumbaranraja, H, 2008.Pengaruh Beban Tak Seimbang Terhadap Efisiensi Transformator Tiga Fasa, Universitas Sumatera Utara, Medan.

[4] Hakim, L, 2013. Buku Ajar Mata Kuliah Sistem Tenaga, Universitas Lampung, Bandar Lampung.

[5] Wahidi, M. 2014. Analisa Aliran Daya Tiga Fasa Tak Seimbang Pada Penyulang Kangkung PT. PLN (Persero) Distribusi Lampung, Bandar Lampung. Universitas Lampung

[7] Bayu T. Sianipar, Ir. Panusur S.M.L. Tobing. 2015. Studi Perbandingan Belitan Transformator Distribusi Tiga Fasa pada saat Penggunaan Tap Changer.Universitas Sumatera Utara. Medan.

[8] Kersting, W.H. 2007. Distribbution System Modeling and Analysis, CRC Press, Boca Raton, FL.

[9] Prayoga, A. Nahar, N, 2010.Transformer, Universitas Indonesia, Depok.