i
ANALISIS PENGARUH PERUBAHAN BEBAN
TERHADAP KARAKTERISTIK GENERATOR SINKRON
(Studi Kasus pada PT Sumber Segara Primadaya)
SKRIPSI
diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
ANNISA 1403030026
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS
HALAMAN PERSETUJUAN
SKRIPSI
Nama : ANNISA
NIM : 1403030026
Program Studi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik dan Sains
Perguruan Tinggi : Universitas Muhammadiyah Purwokerto
Judul : Analisis Pengaruh Perubahan Beban terhadap Karakteristik Generator Sinkron (Studi Kasus pada PT. Sumber Segara Primadaya)
telah diterima dan disetujui oleh: Purwokerto, 30 Juni 2018
Pembimbing I
Winarso, S.T.,M.Eng. NIK. 2160331
Pembimbing II
Wakhyu Dwiono, S.T.,M.T.
iii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : ANNISA
NIM : 1403030026 Prodi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik dan Sains
Universitas : Universitas Muhammadiyah Purwokerto
menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri (ASLI) bukan hasil penjiplakan dari hasil karya orang lain dan tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademis di Institusi Pendidikan.
Demikian surat pernyataan ini saya buat, dan apabila dikemudian hari terbukti ada unsur penjiplakan maka saya bersedia mempertanggung jawabkan sesuai ketetntuan yang berlaku.
Purwokerto, 30 Juni 2018
Yang menyatakan,
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi yang di ajukan oleh :
Nama : ANNISA
NIM : 1403030026
Program Studi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik dan Sains
Perguruan Tinggi : Universitas Muhammadiyah Purwokerto
Judul : Analisis Pengaruh Perubahan Beban terhadap Karakteristik Generator Sinkron (Studi Kasus pada PT. Sumber Segara Primadaya)
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T.) pada Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Sains, Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
DEWAN PENGUJI
Penguji 1 : M. Taufiq Tamam, S.T., M.T. Penguji 2 : Arif Johar Taufik, S.T., M.T. Penguji 3 : Winarso, S.T., M.Eng.
Ditetapkan di : Purwokerto Tanggal : 30 Juni 2018
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik dan Sains Universitas Muhammadiyah Purwokerto
v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI SKRIPSI UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Muhammadiyah Purwokerto dan demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Annisa
NIM : 1403030026
Program Studi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik dan Sains
Perguruan Tinggi : Universitas Muhammadiyah Purwokerto Jenis Karya : Skripsi
Menyetujui untuk memberikan Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exlusive Royalty-Free Right) kepada Universitas Muhammadiyah Purwokerto atas karya ilmiah saya yang berjudul:
“Analisis Pengaruh Perubahan Beban terhadap Karakteristik Generator Sinkron (Studi Kasus pada PT Sumber Segara Primadaya”
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini Universitas Muhammadiyah Purwokerto berhak menyimpan, mengalihmedia/ mengalihformatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan mempublikasikan tugas akhir saya dengan tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/ pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.
Pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di : Purwokerto Pada tanggal : 30 Juni 2018 Yang Menyatakan,
MOTTO
“NOTHING LASTS FOREVER
WE CAN CHANGE THE FUTURE”
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur selalu terpanjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah serta inayah-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisis Pengaruh Perubahan Beban
terhadap Karakteristik Generator (Studi Kasus pada PT Sumber Segara Primadaya)” ini sesuai dengan yang ditentukan. Tidak lupa shalawat serta salam penulis panjatkan kepada junjungan agung Nabi Muhammad SAW serta kepada para sahabat, keluarga serta para umatnya hingga di akhir zaman.
Selama penelitian maupun penyusunan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan ilmu pengetahuan, pengalaman, bantuan, serta dukungan yang luar biasa. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak atas segala bantuan, bimbingan dan pengarahan yang telah diberikan kepada penulis. Ucapan terima kasih ini penulis tujukan kepada:
(1) Bapak DR. H. Syamsuhadi Irsyad, M.H. selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
(2) Bapak M.Taufiq Tamam, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik dan Sains Universitas Muhammadiyah Purwokerto sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Akademik Elektro angkatan 2013.
(3) Bapak Winarso, S.T., M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Purwokerto sekaligus sebagai dosen Pembimbing yang selalu berkenan untuk membantu setiap kesulitan yang dialami ketika pengerjaan skripsi.
(4) Bapak Wakhyu Dwiono, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II yang telah berkenan membimbing serta membantu dalam menyelesaikan skripsi ini hingga selesai.
ix
(7) Seluruh Staff dan Tata Usaha Fakultas Teknik dan Sains Universitas Muhammadiyah Purwokerto yang telah membantu dalam kelancaran dan kelengkapan administrasi.
(8) Bapak Mohamad Fathoni Arief selaku pembimbing lapangan di PT. Sumber Segara Primadaya yang telah mencurahkan banyak ilmunya.
(9) Bapak Huda, Bapak Gery, Mbak Nadia, Mbak Prita, serta seluruh karyawan PT. Sumber Segara Primadaya atas segala bantuan, kemudahan dan fasilitas yang telah diberikan selama penelitian.
(10) Kedua orang tua yang selalu mendukung & memotivasi untuk mengejar cita-cita. Kakak yang selalu mau mencurahkan sebagian rezekinya disaat dibutuhkan. Dan adikku Bantolo yang hampir setiap hari selalu mengingatkan untuk menyelesaikan apa yang telah dimulai. Serta mas Puput Sapto Adi yang selalu siap menghibur dan membantu.
(11) Moonton atas MOBA analognya yang selalu menghibur disaat suntuk. (12) Teman-teman Teknik Elektro UMP pada umumnya, dan kawan-kawan
Teknik Elektro UMP 2014 pada khususnya.
(13) Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu penulis hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini memang masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak kekurangannya. Maka dari itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan agar dapat menjadi lebih baik. Akhirnya penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi orang lain dan menambah wawasan bagi penulis maupun yang membaca skripsi ini.
Purwokerto, 30 Juni 2018
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINILITAS ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI SKRIPSI UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... v
MOTTO... vi
1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan Masalah... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
1.6 Metode Penelitian... 4
1.7 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI ... 5
2.1 Tinjauan Pustaka ... 5
2.2 Generator ... 6
2.3 Prinsip Kerja Generator... 7
2.4 Reaksi Jangkar Generator Sinkron ... 9
2.5 Matlab ... 10
BAB III METODE PENELITIAN ... 13
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 13
3.2 Jenis Penelitian ... 14
3.3 Variabel Penelitian ... 14
3.4 Metode Pengambilan Data ... 14
3.5 Alat dan Bahan ... 15
xi
BAB IV PEMBAHASAN ... 18
4.1 Analisis Generator Sinkron ... 18
4.2 Simulasi Generator ... 33
BAB V PENUTUP ... 64
5.1 Kesimpulan ... 64
5.2 Saran ... 66
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.Proses Pembangkitan GGL ... 7
Gambar 3.1 Flowchart Jalannya Penelitian ... 15
Gambar 4.1 Diagram Vektor Generator Unit 1 ... 19
Gambar 4.2 Diagram Vektor Generator Unit 2 ... 20
Gambar 4.3 Segitiga Daya ... 21
Gambar 4.4 Grafik Perubahan Beban Generator PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 1 Februari 2018 ... 24
Gambar 4.5 Grafik Perubahan Beban Generator PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 2 Februari 2018 ... 25
Gambar 4.6 Grafik Perubahan Beban Generator PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 3 Februari 2018 ... 25
Gambar 4.7 Grafik Perubahan Beban Generator PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 4 Februari 2018 ... 26
Gambar 4.8 Grafik Perubahan Beban Generator PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 5 Februari 2018 ... 26
Gambar 4.9 Grafik Perubahan Beban terhadap Tegangan Output Generator Unit 1 PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 1 Februari 2018 ... 27
Gambar 4.10 Grafik Perubahan Beban terhadap Tegangan Output Generator Unit 2 PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 1 Februari 2018 .... 28
Gambar 4.11 Grafik Perubahan Beban terhadap Arus Beban Generator Unit 1 PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 1 Februari 2018 ... 29
Gambar 4.12 Grafik Perubahan Beban terhadap Arus Beban Generator Unit 2 PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 1 Februari 2018 ... 29
Gambar 4.13 Grafik Perubahan Beban terhadap Arus Medan Generator Unit 1 PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 1 Februari 2018 ... 30
Gambar 4.14 Grafik Perubahan Beban terhadap Arus Medan Generator Unit 2 PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 1 Februari 2018 ... 31
Gambar 4.15 Grafik Perubahan Beban terhadap Efisiensi Generator Unit 1 PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 1 Februari 2018 ... 32
Gambar 4.16 Grafik Perubahan Beban terhadap Efisiensi Generator Unit 2 PT Sumber Segara Primadaya pada Tanggal 1 Februari 2018 ... 32
Gambar 4.17 Pemodelan Generator Sinkron ... 34
Gambar 4.18 Model Operasi Hydraulic Turbine Governor ... 34
Gambar 4.19 Parameter Simulasi Generator Sinkron ... 35
Gambar 4.20 Tegangan Output Generator pada Beban 1 MW 1/2 ... 36
Gambar 4.21 Tegangan Output Generator pada Beban 1 MW 2/2 ... 36
Gambar 4.22 Signal Statistics Tegangan Output Generator pada Beban 1 MW .. 37
Gambar 4.23 Tegangan Output Generator pada Beban 2 MW 1/2 ... 37
Gambar 4.24 Tegangan Output Generator pada Beban 2 MW 2/2 ... 38
Gambar 4.25 Signal Statistics Tegangan Output Generator pada Beban 2 MW .. 38
Gambar 4.26 Tegangan Output Generator pada Beban 3 MW 1/2 ... 39
Gambar 4.27 Tegangan Output Generator pada Beban 3 MW 2/2 ... 39
xiii
Gambar 4.29 Arus Beban pada Beban 1 MW 1/2 ... 40
Gambar 4.30 Arus Beban pada Beban 1 MW 2/2 ... 41
Gambar 4.31 Signal Statistics Arus Beban pada Beban 1 MW ... 41
Gambar 4.32 Arus Beban pada Beban 2 MW 1/2 ... 42
Gambar 4.33 Arus Beban pada Beban 2 MW 2/2 ... 42
Gambar 4.34 Signal Statistics Arus Beban pada Beban 2 MW ... 43
Gambar 4.35 Arus Beban pada Beban 3 MW 1/2 ... 43
Gambar 4.36 Arus Beban pada Beban 3 MW 2/2 ... 44
Gambar 4.37 Signal Statistics Arus Beban pada Beban 3 MW ... 44
Gambar 4.38 Input Generator (HTG & Eksitasi) pada Beban 1 MW ... 45
Gambar 4.39 Input Generator (HTG & Eksitasi) pada Beban 2 MW ... 45
Gambar 4.40 Input Generator (HTG & Eksitasi) pada Beban 3 MW ... 46
Gambar 4.41 Rangkaian Pegujian Beban 3 Fasa (Daya Aktif & Reaktif) ... 47
Gambar 4.42 Tegangan Output Generator pada Pegujian Beban 3 Fasa (Daya Aktif & Reaktif) 1/2 ... 47
Gambar 4.43 Tegangan Output Generator pada Pegujian Beban 3 Fasa (Daya Aktif & Reaktif) 2/2 ... 48
Gambar 4.44 Signal Statistics Tegangan Output Generator pada Pegujian Beban 3 Fasa (Daya Aktif & Reaktif) ... 48
Gambar 4.45 Arus Beban pada Pegujian Beban 3 Fasa (Daya Aktif & Reaktif) 1/2 ... 49
Gambar 4.46 Arus Beban pada Pegujian Beban 3 Fasa (Daya Aktif & Reaktif) 2/2 ... 49
Gambar 4.47 Signal Statistics Arus Beban pada Pegujian Beban 3 Fasa (Daya Aktif & Reaktif) ... 50
Gambar 4.48 Input Generator (HTG & Eksitasi) pada Pegujian Beban 3 Fasa (Daya Aktif & Reaktif) ... 50
Gambar 4.49 Rangkaian Pegujian Beban Lebih ... 51
Gambar 4.50 Tegangan Output Generator pada Pegujian Beban Lebih ... 52
Gambar 4.51 Arus Beban pada Pegujian Beban Lebih ... 52
Gambar 4.52 Input Generator (HTG & Eksitasi) pada Pegujian Beban Lebih ... 53
Gambar 4.53 Rangkaian Pegujian Beban Tidak Seimbang ... 54
Gambar 4.54 Tegangan Output Generator pada Pegujian Beban Tidak Seimbang 1/2 ... 54
Gambar 4.55 Tegangan Output Generator pada Pegujian Beban Tidak Seimbang 2/2 ... 55
Gambar 4.56 Signal Statistics Tegangan Output Generator pada Pegujian Beban Tidak Seimbang ... 55
Gambar 4.57 Arus Beban pada Pegujian Beban Tidak Seimbang 1/2 ... 56
Gambar 4.58 Arus Beban pada Pegujian Beban Tidak Seimbang 2/2 ... 56
Gambar 4.59 Signal Statistics Arus Beban pada Pegujian Beban Tidak Seimbang ... 57
Gambar 4.60 Input Generator (HTG & Eksitasi) pada Pegujian Beban Tidak Seimbang ... 57
Exciter ... 59
Gambar 4.63 Arus Beban pada Pegujian Gangguan pada Exciter ... 59
Gambar 4.64 Input Generator (HTG & Eksitasi) pada Pegujian Gangguan pada Exciter ... 60
Gambar 4.65 Signal Statistics Fasa Arus Beban pada Beban 1 MW ... 61
Gambar 4.66 Signal Statistics Fasa Arus Beban pada Beban 2 MW ... 61
Gambar 4.67 Signal Statistics Fasa Arus Beban pada Beban 3 MW ... 62
xv
DAFTAR TABEL
ANALISIS PENGARUH PERUBAHAN BEBAN TERHADAP KARAKTERISTIK GENERATOR SINKRON
(Studi Kasus pada PT Sumber Segara Primadaya)
ABSTRAK
Generator sinkron adalah mesin sinkron pengubah energi mekanik menjadi energi listrik yang memiliki frekuensi putar rotor sama dengan frekuensi tegangan yang dibangkitkan. Hampir semua energi listrik di Indonesia dibangkitkan dengan menggunakan generator sinkron, sehingga keberadaannya sangat berpengaruh terhadap kontinuitas pelayanan. Salah satu faktor yang mempengaruhi karakteristiknya adalah perubahan beban generator. Pada penelitian ini dilakukan perhitungan dan analisis pengaruh perubahan beban terhadap karakteristik generator sinkron unit & 2 di PT Sumber Segara Primadaya. Berdasarkan hasil dari data di lapangan diperoleh efisiensi generator unit 1 & 2 berada pada rentang 97,12 % sampai dengan 98,73%, angka ini cukup baik mengingat rugi yang dihasilkan maksimal hanya sebesar 2,88 %.
xvii
ANALYSIS OF THE LOAD CHANGE EFFECT
TOWARDS SYNCHRONOUS GENERATOR CHARACTERISTICS (Case Study at PT Sumber Segara Primadaya)
ABSTRACT
Synchronous generator is a synchronous machine which converting mechanical energy into electrical energy which has a turn of rotor frequency same with a raise voltage frequency. Almost all of the electrical power in Indonesia are raised up by synchronous generators, so its existence is very influential towards service continuity. One of the factors that effects its characteristics is generator load change. In this research, there were some calculations and analysis of the load change effect towards synchronous generators unit 1 & 2 characteristics in PT Sumber Segara Primadaya. According to the field datasets, there was a generators unit 1 & 2 efficiency which on the range 97,12 % to 98,73 %, these numbers are good enough remembering the maximum losses is only 2,88 %.
DAFTAR SINGKATAN
GGL : Gaya Gerak Listrik PT : Perseroan Terbatas
PLTG : Pembangkit Listrik Tenaga Gas AC : Alternating Current
PLN : Perusahaan Listrik Negara PLTU : Pembangkit Listrik Tenaga Uap DC : Direct Current
WIB : Waktu Indonesia Barat GI : Gardu Induk
