TUGAS AKHIR
STUDI ALIRAN DAYA PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV
YANG TERINTERKONEKSI DENGAN DISTRIBUTED
GENERATION (STUDI KASUS: PENYULANG PM.6
GI PEMATANG SIANTAR)
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
RIMBO GANO
NIM : 100402021
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAK
Distributed generation (DG) dapat didefinisikan sebagai pembangkit
tenaga listrik dengan skala kecil yang ditempatkan pada sisi beban dan
diinterkoneksikan pada jaringan distribusi. Dengan adanya DG pada jaringan
distribusi maka akan berdampak pada operasi sistem distribusi itu sendiri.
Untuk mengetahui kondisi operasional sistem jaringan distribusi yang
terinterkoneksi dengan DG perlu dilakukan studi aliran daya, maka pada Tugas
Akhir ini dilakukan studi aliran daya pada jaringan distribusi 20 kV penyulang
PM.6 GI Pematang Siantar yang terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan
PLTmH Tonduhan menggunakan program komputer.
Pada saat kondisi kedua pembangkit tidak beroperasi, aliran daya bergerak
satu arah dari GI Pematang Siantar menuju pusat-pusat beban, serta tegangan di
sepanjang saluran mengalami penurunan, di ujung saluran pada bus 869 sebesar
9,92% dengan posisi tap 1 (165,75 kV) pada transformator daya 2. Sebaliknya
dengan beroperasinya kedua pembangkit aliran daya tidak bergerak satu arah lagi
serta tegangan di sepanjang saluran juga mengalami kenaikan dibanding tanpa
adanya DG, di ujung saluran pada bus 869 hanya mengalami penurunan sebesar
3,92% dengan posisi tap 5 (156,75 kV) pada transformator daya 2. PLTM Aek
Silau 2 mampu untuk melayani seluruh beban daya aktif pada penyulang PM.6,
tidak dengan PLTmH Tonduhan hanya mampu untuk melayani beban di
sekitarnya.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena
atas berkat rahmat dan ridho-Nya Tugas Akhir ini dapat disusun dan diselesaikan,
serta shalawat beriring salam penulis haturkan kepada junjungan Nabi Besar
Muhammad SAW.
Tugas Akhir ini adalah bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas
Akhir ini adalah:
”STUDI ALIRAN DAYA PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV YANG
TERINTERKONEKSI DENGAN DISTRIBUTED GENERATION (STUDI
KASUS : PENYULANG PM.6 GI PEMATANG SIANTAR)”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
Ayahanda (Abasri Razak) dan Ibunda (Ratna Sari Dewi), serta abang dan adik
tersayang (Rolly Yudistira dan A.R. Kacio Maharani) yang selalu memberikan
semangat dan mendoakan penulis dalam penyelesaian studi hingga menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
Selama masa kuliah hingga penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga
banyak mendapat dukungan, bimbingan, maupun bantuan dari berbagai pihak.
Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada:
1. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas
memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis
selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini.
2. Ibu Ir. Windalina Syafiar., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir serta
Dosen Wali penulis yang telah banyak memberikan masukan demi
perbaikan Tugas Akhir ini dan senantiasa memberikan bimbingan
selama perkuliahan.
3. Bapak Yulianta Siregar S.T., M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir
yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir
ini.
4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Ketua Departemen
Teknik Elektro FT USU serta Bapak Rachmad Fauzi S.T., M.T.
selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU yang banyak
memberi motivasi selama penulis menjalani kuliah.
5. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik penulis menuju
jenjang Sarjana.
6. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah
membantu penulis dalam pengurusan administrasi.
7. Sahabat setia Dwi Purnama Sari yang selalu mendoakan kesuksesan
penulis dalam setiap kesempatan.
8. Seluruh teman-teman stambuk 2010 yang selalu saling memberi
semangat, bantuan dan cerita selama perkuliahan.
9. Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah
memberi dukungan dan bantuan.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna karena masih
banyak terdapat kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran
dan kritik dari pembaca dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan
kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap
semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat berguna memberikan ilmu pengetahuan
bagi kita semua dan hanya kepada Allah SWT-lah penulis menyerahkan diri.
Medan, November 2014 Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
BAB I PENDAHULUAN... 1
1.1 Latar Belakang ...1
1.2 Perumusan Masalah...2
1.3 Tujuan...2
1.4 Batasan Masalah...2
1.5 Manfaat...3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 4
2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik ...4
2.1.1 Sistem Distribusi Primer ...5
2.1.2 Sistem Distribusi Sekunder ...14
2.2 Distributed Generation (DG) ...15
2.2.1 Definisi Distributed Generation ...15
2.2.2 Rating Distributed Generation ...16
2.2.4 Keuntungan Distributed Generation...21
2.2.5 Dampak Interkoneksi Distributed Generation...22
2.3 Studi Aliran Daya ...24
2.3.1 Konsep Perhitungan Aliran Daya ...25
2.3.2 Persamaan Aliran Daya...26
2.3.3 Metode Penyelesaian Aliran Daya ...28
2.3.4 Contoh Perhitungan Aliran Daya Menggunakan Metode Newton-Raphson ...33
BAB III METODE PENELITIAN ... 38
3.1 Tempat dan Waktu ...38
3.2 Bahan dan Peralatan ...38
3.3 Variabel yang Diamati...39
3.4 Prosedur Penelitian...39
3.5 Pelaksanaan Penelitian ...39
3.5.1 Pengambilan dan Pengumpulan Data yang Diperlukan...39
3.5.2 Simulasi Studi Aliran Daya Menggunakan Program Komputer...40
3.5.3 Melakukan Analisis Data Terhadap Data yang Diperoleh dari Hasil Simulasi ...45
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 46
4.2 Studi Aliran Daya pada Jaringan Distribusi 20 kV Tanpa
Terinterkoneksi dengan Distributed Generation ...47
4.3 Studi Aliran Daya pada Jaringan Distribusi 20 kV yang Terinterkoneksi dengan Distributed Generation ...52
4.4 Rangkuman Hasil Penelitian ...67
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 69
5.1 Kesimpulan...69
5.2 Saran ...70
DAFTAR PUSTAKA ... 71
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik...5
Gambar 2. 2 Jaringan Radial Tipe Pohon ...7
Gambar 2. 3 Jaringan Radial Tipe Tie dan Switch Pemisah ...8
Gambar 2. 4 Jaringan Distribusi Radial dengan Tipe Pusat Beban ...9
Gambar 2. 5 Jaringan Distribusi Radial Tipe Phase Area ...10
Gambar 2. 6 Jaringan Distribusi Loop ...11
Gambar 2. 7 Jaringan Distribusi Net ...12
Gambar 2. 8 Jaringan Distribusi Spindle...14
Gambar 2. 9 Sistem tenaga listrik konvensional ...23
Gambar 2. 10 Interkoneksi DG pada jaringan distribusi...24
Gambar 2. 11 Diagram satu garis dari n-bus dalam suatu sistem tenaga...26
Gambar 2. 12 Single Line Diagram Sistem Tenaga Listrik yang Terdiri dari 2 Bus ... 33
Gambar 3. 1 Diagram Alir Studi Aliran Daya dengan atau Tanpa Terhubung DG Menggunakan Program Komputer ...40
Gambar 4. 1 Besar Tegangan dan Aliran Daya Tanpa Terinterkoneksi DG ...50
Gambar 4. 2 Kurva Persen Tegangan vs Jarak Penyulang PM.6 Tanpa Terinterkoneksi DG ...51
Gambar 4. 3 Besar Tegangan dan Aliran Daya yang Terinterkoneksi PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan ...56
Gambar 4. 4 Kurva Persen Tegangan vs Jarak Penyulang PM.6 yang
Gambar 4. 5 Besar Tegangan dan Aliran Daya yang Hanya Terinterkoneksi
PLTM Aek Silau 2...61
Gambar 4. 6 Kurva Persen Tegangan vs Jarak Penyulang PM.6 yang hanya
Terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2...62
Gambar 4. 7 Besar Tegangan dan Aliran Daya yang hanya Terinterkoneksi
PLTmH Tonduhan...65
Gambar 4. 8 Kurva Persen Tegangan vs Jarak Penyulang PM.6 yang hanya
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Jenis Distributed Generation Berdasarkan Kapasitas Pembangkitan...16
Tabel 2. 2 Tipe Bus Pada Sistem Tenaga Listrik ...26
Tabel 4. 1 Data Penyulang PM.6 tanpa Terinterkoneksi DG...47
Tabel 4. 2 Besar Tegangan dan Aliran Daya pada Studi Aliran Daya Tanpa
Terinterkoneksi dengan DG ...48
Tabel 4. 3 Data Penyulang PM.6 yang Terinterkoneksi DG ...52
Tabel 4. 4 Besar Tegangan dan Aliran Daya pada Studi Aliran Daya yang
Terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan .53
Tabel 4. 5 Besar Tegangan dan Aliran Daya pada Studi Aliran Daya yang
hanya Terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 ...58
Tabel 4. 6 Besar Tegangan dan Aliran Daya pada Studi Aliran Daya yang
hanya Terinterkoneksi dengan PLTmH Tonduhan ...63
Tabel 4. 7 Perbandingan Hasil Simulasi Studi Aliran Daya dari Keseluruhan
Kondisi ...67
Tabel 4. 8 Perbandingan Total Rugi-rugi Daya Untuk Keseluruhan Kondisi
