SKRIPSI ANALISIS PENGARUH INTERKONEKSI DISTRIBUTED GENERATION PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV TERHADAP STUDI ALIRAN

SKRIPSI ANALISIS PENGARUH INTERKONEKSI DISTRIBUTED GENERATION PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV TERHADAP STUDI ALIRAN DAYA SAAT SALURAN DISTRIBUSI DALAM KEADAAN TIDAK SEIMBANG Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh ALVANTI NIM : 150402059. DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2019. Universitas Sumatera Utara.

Universitas Sumatera Utara.

Universitas Sumatera Utara.

ABSTRAK Pada sistem distribusi masalah ketidakseimbangan sering terjadi, dimana ketidakseimbangan tegangan dapat mengakibatkan mal fungsi pada peralatan listrik seperti pada motor dan meningkatkan rugi-rugi yang terjadi pada saluran distribusi. Pada penelitian ini akan dilakukan studi aliran daya pada jaringan distribusi 20 kV PM.6 Pematang Siantar saat saluran distribusi dalam keadaan tidak seimbang dengan menggunakan software ETAP 12.6.0. Pada PM.6 Pematang Siantar terdapat dua DG yaitu PLTmH Tonduhan 2 x 200 kW dan PLTM Aek Silau 2 2 x 4,5 MW. Analisis dilakukan dalam empat skenario. Hasil simulasi menunjukkan bahwa pada skenario 1 aliran daya bergerak satu arah, tegangan. di. sepanjang. saluran. mengalami. penurunan,. persentase. ketidakseimbangan tertinggi pada ujung saluran yaitu bus 869 sebesar1,818%, serta drop tegangan sebesar 17,523%, 17,399% dan 15,065% berturut-turut untuk fasa A, B dan C. Sebaliknya pada skenario 4 aliran daya tidak lagi bergerak satu arah, tegangan di sepanjang saluran mengalami peningkatan, persentase ketidakseimbangan menurun pada ujung saluran yaitu bus 869 yaitu 0,641%, serta drop tegangan sebesar 4,463%, 3,389% dan 3,688% berturut-turut untuk fasa A, B dan C. Kata. kunci. :. Distributed. Generation;. Ketidakseimbangan. Jaringan. Distribusi; Aliran Daya. i Universitas Sumatera Utara.

KATA PENGANTAR Alhamdulillahirabbil alamin, segala puji bagi Allah Subhanahu wa ta’ala yang Maha Agung, yang masih memberikan rahmat dan karunia kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul: “Analisis Pengaruh Interkoneksi Distributed Generation pada Jaringan Distribusi 20kV terhadap Studi Aliran Daya saat Saluran Distribusi dalam Keadaan tidak Seimbang.” Skripsi ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini penulis persembahkan kepada Ayah (Sudarsono) dan Ibu (Suhartini) yang telah mendoakan dan membimbing penulis dengan kasih sayang hingga saat ini, serta untuk saudara laki-laki penulis (Prabowo Widoto) dan saudara perempuan penulis (Setyawati) yang telah memberikan semangat kepada penulis serta dukungan selama masa studi hingga selesainya skripsi ini. Selama masa kuliah hingga penyelesaian skripsi ini, penulis juga banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan rasa terima kasih kepada : 1.. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T., selaku dosen Pembimbing Skripsi yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan skripsi ini.. Universitas Sumatera Utara.

2.. Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing akademik yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini dan telah banyak memberi motivasi , dan arahan selama masa perkuliahan.. 3.. Bapak Ir. Eddy Warman, M.T., selaku Dosen Penguji Skripsi yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.. 4.. Bapak Ferry Rahmat A. Bukit, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji Skripsi yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan skripsi ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.. 5. Bapak Dr. Fahmi, ST. M.Sc, IPM selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT – USU, dan Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT – USU. 6.. Sahabat penulis : Ananda Windy Ariska dan Indra Syahputra Jaya Sembiring yang telah membantu dan memberikan semangat kepada penulis.. 7.. Senior penulis : Fajri Mardiansyah yang telah banyak memberikan ilmu dan membantu memecahkan masalah yang terjadi selama penelitian.. 8.. Teman – teman stambuk 2015 yang tidak dapat disebutkan satu per satu dan adik – adik stambuk 2016, 2017, 2018.. Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih belum sempurna karena masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun susunan. bahasanya.. Saran. dan. kritik. dari. pembaca. dengan. tujuan. menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat diharapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan skripsi ini dapat berguna bagi kita semua dan hanya kepada Allah Subhanahu wa ta’ala penulis berserah diri. Medan, 15 Oktober 2019. ALVANTI Nim: 150402059. Universitas Sumatera Utara.

DAFTAR ISI ABSTRAK KATA PENGANTAR ................................................................................. ii DAFTAR ISI ................................................................................................ v DAFTAR GAMBAR ................................................................................. vii DAFTAR TABEL ....................................................................................... ix BAB I. PENDAHULUAN .................................................................... 1. 1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1. 1.2. Rumusan Masalah ......................................................................... 2. 1.3. Tujuan Penelitian .......................................................................... 3. 1.4. Manfaat Penelitian ........................................................................ 3. 1.5. Batasan Masalah............................................................................ 3. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................... 6. 2.1. Jaringan Distribusi ........................................................................ 6. 2.2. Distributed Generation (DG) ........................................................ 6. 2.2.1 Pengaruh Interkoneksi Distributed Generation ....................... 7 2.2.2 Perkembangan pemanfaatan energi terbarukan sebagai Distributed Generation di Indonesia ....................................... 8 2.3. Aliran Daya ................................................................................... 9. 2.3.1 Model sistem tiga fasa tidak seimbang ...................................... 9 2.3.2 Pemodel sistem distribusi radial tidak seimbang ..................... 13 BAB III. METODE PENELITIAN ...................................................... 22. 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ..................................................... 22. 3.2. Data-Data yang di Butuhkan ....................................................... 22. 3.3. Pelaksanaan Penelitian ................................................................ 22. 3.4. Variabel yang diamati ................................................................. 23. v Universitas Sumatera Utara.

3.5 BAB IV. Prosedur Penelitian...................................................................... 23 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................... 30. 4.1. Umum.......................................................................................... 30. 4.2. Skenario 1 : Studi Alira Daya tak Seimbang saat tanpa DG ....... 31. 4.3. Skenario 2 : Studi Alira Daya tak Seimbang saat dengan PLTmH Tonduhan…………………………………………….....................38. 4.4. Skenario 3 : Studi Alira Daya tak Seimbang saat Terknekoneksi dengan PLTM Aek Silau 2…………………………….46. 4.5. Skenario 4 : Studi Alira Daya tak Seimbang saat Terknekoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan………………………………………………………..54. BAB V…………………………………………………………………………………….67 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 67 5.1. Kesimpulan ................................................................................. 67. 5.2. Saran ............................................................................................ 67. DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 69 LAMPIRAN. vi Universitas Sumatera Utara.

DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1Tegangan fasa (a) kondisi seimbang (b) kondisi tidak seimbang…..10 Gambar 2. 2 Diagram skematik pemodelan saluran distribusi…………...……...14 Gambar 2. 3 (a) Model Spot load jaringan tiga fasa tidak seimbang terhubung bintang (b) Model Spot load jaringan tiga fasa tidak seimbang terhubung delta………………………………………….17 Gambar 2. 4 (a) Beban terdistribusi saluran pq (b) Rangkaian ekivalen beban spot pada saluran pq………………19 Gambar 2. 5 Kapasitansi paralel saluran…………………………………………19 Gambar 3. 1 Diagram Alir Studi Aliran Daya dengan atau Tanpa Terhubung DG Menggunakan Program Komputer…………………………….24 Gambar 4. 1 Besar Tegangan saat tidak Terinterkoneksi dengan Distributed Generation…………………………………….34 Gambar 4. 2 Besar Aliran Daya saat tidak Terinterkoneksi dengan Distributed Generation…………………………………………….38 Gambar 4. 3 Besar Tegangan saat Terkoneksi dengan PLTmH Tonduhan……...42 Gambar 4. 4 Besar Aliran Daya saat Terkoneksi dengan PLTmH Tonduhan…...45 Gambar 4. 5 Besar Tegangan saat Terkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2……...49 Gambar 4. 6 Besar Aliran Daya saat Terkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2…...53 Gambar 4. 3 Besar Tegangan saat Terkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan……………………………………………..56 Gambar 4. 8 Besar Aliran Daya saat Terkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan……………………………………………..61 Gambar 4. 9 Grafik besar tegangan pada bus 2 untuk setiap skenario…...……...62. vii Universitas Sumatera Utara.

Gambar 4. 10 Grafik besar tegangan pada bus 646 untuk setiap skenario….…...62 Gambar 4. 11 Grafik besar tegangan pada bus 663 untuk setiap skenario…..…..63 Gambar 4. 12 Grafik besar tegangan pada bus 391 untuk setiap skenario……....64 Gambar 4. 13 Grafik besar tegangan pada bus 869 untuk setiap skenario…..…..64 Gambar 4. 14 Grafik persentase ketidakseimbangan tegangan setiap skenario....65 Gambar 4. 15 Grafik total rugi-rugi daya yang terjadi pada setiap skenario…....66. viii Universitas Sumatera Utara.

DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Potensi dan Pemanfaatan Energi Baru dan Terbarukan Skala Kecil ..9 Tabel 4. 1 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai tegangan skenario 1…………………………………………………………...…31 Tabel 4. 2 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai aliran daya tiap fasa dan rugi-rugi daya skenario 1…………………………………………35 Tabel 4. 3 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai tegangan skenario 2……………………………………………………………..39 Tabel 4. 4 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai aliran daya tiap fasa dan rugi-rugi daya skenario 2…………………………………………43 Tabel 4. 5 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai tegangan skenario 3……………………………………………………………..46 Tabel 4. 6 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai aliran daya tiap fasa dan rugi-rugi daya skenario 3…………………………………………50 Tabel 4. 7 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai tegangan skenario 4……………………………………………………………..54 Tabel 4. 8 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai aliran daya tiap fasa dan rugi-rugi daya skenario 4…………………………………………57. ix Universitas Sumatera Utara.

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Saat ini energi listrik sudah menjadi kebutuhan primer. Meningkatnya. permintaan akan daya listrik tidak diimbangi dengan ketersediaan bahan bakar energi listrik tak terbarukan seperti fosil, batu bara dan minyak bumi. Oleh karena itu, saat ini banyak dilakukan penelitian dan pengembangan teknologi smart grid seperti Distributed Generation (DG). Distributed Generation (DG) adalah jenis pembangkit listrik dengan tersebar dalam skala kecil yang terhubung pada sistem distribusi [1]. Saat ini DG banyak di gunakan pada sistem distribusi karena memiliki banyak manfaat seperti mampu menaikkan profil tegangan, mengurangi rugi-rugi daya, dapat di bangun di banyak lokasi tanpa harus merusak lingkungan dan tidak memerlukan biaya yang sangat besar dalam proses pembangunannya [1] [2]. Akan tetapi dengan adanya DG sistem menjadi lebih kompleks. Akibatnya, penganalisisan aliran daya menjadi lebih rumit dan harus mendapatkan hasil yang lebih akurat [3]. Studi aliran daya merupakan hal yang sangat penting dilakukan untuk analisis sistem tenaga pada tahap perencanaan maupun operasi. Masalah yang sering. terjadi. pada. sistem. distribusi. yaitu. terkait. ketidakseimbangan.. Ketidakseimbangan dapat terjadi karena berbagai hal seperti impedansi urutan saluran dan transformator yang tidak seimbang, pembebanan tidak seimbang, dan gangguan hubung singkat yang terjadi pada generator[11][6]. Hal tersebut dapat mengakibatkat terjadinya ketidakseimbangan tegangan dan timbul arus balik yang mengalir pada konduktor netral ke sumber yang kita kenal dengan arus netral. 1 Universitas Sumatera Utara.

Tegangan yang tidak seimbang dapat mengakibatkan mal fungsi pada peralatan listrik seperti pada motor dan meningkatkan rugi-rugi yang terjadi pada saluran distribusi [1]. Berdasarkan standar SPLN batas toleransi yang di perbolehkan untuk nilai persentase ketidakseimbangan tegangan adalah maksimal 2 % [13]. Pada penelitian sebelumnya menyatakan bahwa pemasangan DG pada sistem distribusi dapat menyebabkan dampak yang signifikan pada sistem distribusi itu sendiri [4]. DG dapat mengubah aliran daya dalam pengaturan distribusi radial [4]. Pada penelitian lainnya menyatakan bahwa saat level beban bertambah maka ketidakseimbangan tegangan maksimum juga bertambah, sedangkan ketika di koneksikan dengan DG ketidakseimbangan tegangan berkurang atau tegangan lebih stabil seiring dengan pertambahan level koneksi DG [5]. Selain itu analisis aliran daya tidak seimbang pada sistem distribusi sangat penting untuk menentukan rugi-rugi daya optimum dan sebagai pedoman perencanaan rekonfigurasi jaringan distribusi [6]. Pada penelitian ini akan dilakukan analisis aliran daya tidak seimbang pada sistem distribusi akibat adanya impedansi urutan positif, negative dan nol yang tidak sama pada saluran distribusi saat terinterkoneksi dengan DG dan tanpa DG. Simulasi aliran daya tidak seimbang dilakukan dengan program ETAP 12.6.0 dengan studi kasus pada jaringan distribusi 20 kV penyulang PM.6 Gardu Induk Pematang Siantar.. 1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari skripsi ini yaitu bagaimana pengaruh ada atau tidaknya interkoneksi DG pada jaringan distribusi 20 kV saat keadaan tidak. 2 Universitas Sumatera Utara.

seimbang terhadap profil tegangan, daya aktif dan daya reaktif, serta rugi-rugi daya setiap fasanya.. 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan penulisan skripsi ini adalah menentukan besar profil tegangan,. aliran daya aktif dan daya reaktif serta rugi-rugi tiap fasanya pada titik-titik tertentu di jaringan distribusi 20 kV saat keadaan tidak seimbang baik terinterkoneksi atau tidak terinterkoneksi dengan DG.. 1.4. Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari skripsi ini yaitu:. 1.. Mengetahui besar profil tegangan, daya aktif dan reaktif serta rugi-rugi tiap fasa dengan hasil yang lebih akurat dibandingkan dengan saat analisis dilakukan dalam keadaan seimbang.. 2.. Hasil simulasi dapat menjadi pedoman dalam operasi dan rekonfigurasi jaringan distribusi PT. PLN Area Pematang Siantar.. 1.5. Batasan Masalah Untuk menjaga agar pembahasan materi dalam skripsi ini lebih terarah dan. maksimal dalam mencapai hasil yang diharapkan, maka batasan masalah dalam skripsi ini yaitu: 1.. Studi aliran daya tidak seimbang menggunakan bantuan program komputer ETAP 12.6.0.. 2.. Studi aliran daya dilakukan saat impedansi urutan positif, negative dan nol saluran dalam keadaan tidak seimbang.. 3 Universitas Sumatera Utara.

3.. Jenis DG yang diinterkoneksikan pada jaringan distribusi 20 kV yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTM) Aek Silau 2 x 4,5 MW dan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTmH) Tonduhan 2 x 200 kW. 4.. Pada penelitian ini studi aliran daya tidak seimbang dilakukan dengan 4 skenario, yaitu:.  Skenario 1: Sistem distribusi tanpa DG.  Skenario 2: Sistem distribusi terinterkoneksi dengan PLTmH Tonduhan.  Skenario 3: Sistem distribusi terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2.  Skenario 4: Sistem distribusi terinterkoneksi dengan kedua DG. 5.. Parameter yang dianalisa pada masing-masing skenario adalah profil tegangan, daya aktif dan reaktif serta rugi-rugi daya tiap fasanya.. 6.. Peninjauan besar tegangan hanya dilakukan pada bus-bus tertentu pada penyulang PM.6 yaitu:.  Bus 2 yaitu bus yang terkoneksi langsung ke GI Pematang Siantar.  Bus 646 yaitu titik interkoneksi PLTmH Tonduhan pada penyulang PM.6.  Bus 663 yaitu titik interkoneksi PLTM Aek Silai 2 pada penyulang PM.6.  Bus 391 yaitu titik terjauh dari GI sekitar 60 km  Bus 869 yaitu titik terjauh dari GI Pematang Siantar sekitar 80 km 7.. Sedangkan Peninjauan besar aliran daya tiap fasa dan rugi-rugi daya hanya dilakukan pada line dan kabel tertentu pada penyulang PM.6 yaitu:.  Cable 1 (bus 2 - bus 3) yaitu saluran yang terkoneksi langsung ke GI Pematang Siantar.  Line 376 (bus 645 – bus 646) yaitu titik interkoneksi PLTmH Tonduhan pada penyulang PM.6.. 4 Universitas Sumatera Utara.

 Cable Silau 2 (bus 660 - bus 663) yaitu titik interkoneksi PLTM Aek Silai 2 pada penyulang PM.6.  Line 230 (bus 389 – bus 391) yaitu titik terjauh dari GI sekitar 60 km  Line 500 (bus 867 – bus 869) Bus 869 yaitu titik terjauh dari GI Pematang Siantar sekitar 80 km. 5 Universitas Sumatera Utara.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Jaringan Distribusi Jaringan distribusi merupakan salah satu bagian dari suatu sistem. tenaga listrik yang terletak paling dekat dengan pelanggan. Jaringan distribusi berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari gardu induk ke pelanggan. Masalah yang sering terjadi pada sistem distribusi adalah ketidakseimbangan. Salah satu penyebab ketidakseimbangan adalah adanya impedansi urutan positif, negatif dan nol yang tidak sama pada saluran dan trafo distribusi. Munculnya impedansi urutan positif, negatif dan nol pada sistem tenaga listrik akan berpengaruh pada konsumen yaitu akan terjadi penurunan tegangan yang diterima oleh konsumen. Suatu studi aliran daya dengan kondisi impedansi urutan yang tidak sama akan memberikan gambaran tentang kondisi tegangan, daya dan rugirugi daya masing-masing fasa A, B dan C pada bus-bus tertentu di jaringan distribusi 20 kV.. 2.2. Distributed Generation (DG) Pelanggan mendapatkan suplai tenaga listrik dari suatu pembangkit. tenaga listrik yang dipusatkan pada suatu pusat pembangkit tenaga listrik dengan kapasitas yang besar. Untuk menyalurkan tenaga listrik ke pelanggan, suatu pusat pembangkit tenaga listrik dihubungkan dengan jaringan transmisi. yang. menyalurkan. tegangan. tinggi. serta. jaringan. distribusi yang menyalurkan tegangan menengah serta rendah [8].. 6 Universitas Sumatera Utara.

Pesatnya perkembangan teknologi, pada saat ini dikembangkan pembangkit-pembangkit baru yang dihubungkan dengan jaringan distribusi atau disebut dengan Distributed Generation (DG). DG adalah sebuah pembangkit. tenaga. listrik. yang. berkapasitas. kecil. dengan. tujuan. menyediakan sebuah sumber daya aktif yang terhubung langsung dengan jaringan distribusi atau pada sisi pelanggan dimana teknologi pembangkitan energi listrik dan terhubungnya DG dengan beban secara signifikan berbeda dengan teknologi yang dimiliki dari pembangkit tenaga listrik terpusat [9]. 2.2.1 Pengaruh Interkoneksi Distributed Generation Terhubungnya DG pada jaringan distribusi membawa pengaruh terhadap sistem pengoperasian jaringan distribusi. Beberapa pengaruh akibat terhubungnya DG pada jaringan distribusi adalah [8]: 1.. Permasalahan Tegangan Jika kapasitas pembangkitan DG sesuai dengan kebutuhan pada suatu. jaringan distribusi maka dapat meningkatkan profil tegangan sehingga pelanggan dapat menerima energi listrik dengan baik. Sebaliknya jika kapasitas pembangkitan DG terlalu besar dan jaringan distribusi dalam keadaan buruk, tegangan yang dihasilkan bisa sangat besar dan dapat merusak peralatanperalatan listrik 2.. Proteksi Terhubungnya DG pada jaringan distribusi dapat menyebabkan arah arus. gangguan berubah. Sehingga dibutuhkan penyesuaian terhadap sistem proteksi yang telah terpasang pada jaringan distribusi. Jika sistem proteksi. 7 Universitas Sumatera Utara.

sudah di sesuakan dengan arah arus, penanganan gangguan lebih efektif sehingga dapat meningkatkan keandalan sistem distribusi. 3.. Kualitas Daya Jika kapasitas pembangkitan DG sesuai dengan kebutuhan pada suatu. jaringan distribusi maka dapat meningkatkan kualitas daya, akan tetap jika kapasitas pembangkitan DG terlalu besar dan melebihi total beban maka dapat meningkatkan rugi-rugi. 4.. Kestabilan Bertambahnya kapasitas DG yang terhubung pada jaringan distribusi. membawa efek yang sangat penting pada kestabilan sistem tenaga listrik. Dimana interkoneksi DG dapat meningkatkan persentase kestabilan pada jaringan distribusi. 2.2.2 Perkembangan pemanfaatan energi terbarukan sebagai Distributed Generation di Indonesia Suatu. perusahaan. penyedia. tenaga. listrik. memiliki. kewajiban. untuk menyediakan dan menyalurkan tenaga listrik ke pelanggan secara terus-menerus. Untuk meningkatkan suatu. memenuhi. kebutuhan. tenaga. listrik. serta. keandalan penyaluran tenaga listrik ke pelanggan, maka. perusahaan. penyedia. tenaga listrik. melakukan. pengembangan. kapasitas pembangkit tenaga listrik dengan mengutamakan sumber energi terbarukan yang terdapat pada daerah tersebut [10]. PT.. PLN. (Persero). merencanakan. untuk. melakukan. pengembangan kapasitas pembangkit seperti pengembangan pembangkit tenaga panas bumi dengan skala besar, pembangkit tenaga air skala besar,. 8 Universitas Sumatera Utara.

sedang, dan kecil, serta pengembangan energi baru terbarukan seperti PLTS, PLTB, biomass, dan biofuel dalam skala kecil yang tersebar [10]. Pada Tabel 2.1 d a p a t d i l i h a t data besarnya potensi dan pemanfaatan energi baru dan terbarukan dalam skala kecil yang telah terpasang di Indonesia. Tabel 2. 1 Potensi dan Pemanfaatan Energi Baru dan Terbarukan Skala Kecil. No. Energi baru dan Terbarukan. Sumber Daya. Kapasitas. Rasio. Terpasang. (%). 1. Mini / Mikrohidro. 500 MWe. 86,1 MWe. 17,22. 2. Biomass. 49.810 MWe. 445,0 MWe. 0,89. 3. Tenaga Surya. 4,80 kWh/m2/hari. 12,1 MWe. -. 4. Tenaga Angin. 9.290 MWe. 1,1 MWe. 0,01. 5. Kelautan. 240 GWe. 1,1 MWe. 0,01. Sumber : RUPTL PT.PLN (Persero) 2013-2022 [10].. 2.3. Aliran Daya Analisis aliran daya dalam sistem tenaga listrik merupakan analisis yang. mengungkapkan kinerja suatu sistem tenaga listrik dan aliran daya (nyata dan reaktif) untuk keadaan tertentu ketika sistem bekerja. [11]. Masalah aliran daya mencakup perhitungan aliran daya dan tegangan sistem pada terminal tertentu. 2.3.1. Model sistem tiga fasa tidak seimbang Pada Jaringan tiga fasa seimbang fasor urutan fasa mempunyai besaran. yang sama dengan pergeseran sudut fasor sebesar 1200, dimana urutan fasanya berlawanan arah jarum jam. Jika terjadi ketidakseimbangan fasor tegangan yang biasanya disebabkan oleh perbedaan impedansi akibat pembebanan yang tidak sama misalkan pada fasa c beban-nya lebih banyak, maka fasor tegangan menjadi 9 Universitas Sumatera Utara.

tidak seimbang lagi dimana besaran fasa c menjadi lebih kecil sedangkan fasa a dan fasa b dimungkinkan lebih besar dari sebelumnya. Diagram fasor system seimbang dan tidak seimbang ditunjukkan pada Gambar 2.1 [12].. (a). (b). Gambar 2. 1 Tegangan fasa (a) kondisi seimbang (b) kondisi tidak seimbang Ada beberapa kemungkinan mengapa sistem menjadi tidak seimbang : 1. Tegangan sumber tidak seimbang yaitu tidak sama besar magnitude tegangannya atau beda sudut fasa tidak sama 2. Impedansi beban tidak sama. 3. Impedansi urutan saluran dan trafo tidak sama Pada tugas akhir ini analisis aliran daya tidak seimbang yang dilakukan di sebabkan oleh impedansi urutan saluran yang tidak seimbang. Impedansi saluran yang tidak seimbang diakibatkan oleh jarak antar penghantar 3 fasa tidak sama, dan jarak antara penghantar dan kabel tanah tidak sama. a.. Komponen urutan untuk impedansi jaringan yang tidak seimbang Sebuah sistem tiga fasa dimana masing-masing arus dan impedansi bertemu. pada konduktor fasa dan umumnya impedansi sendiri dan impedansi bersamanya tidak sama [15]. (2. 1). 10 Universitas Sumatera Utara.

Dengan demikian, baik impedansi sendiri maupun impedansi bersama merupakan set impedansi kompleks tidak seimbang. Bahkan arus yang seimbang dapat menyebabkan drop tegangan yang tidak sama antara bus m dan n.. (2. 2) dimana Vmn adalah Vmn-abc. (2. 3) dimana: Vmn-abc. = Tegangan fasa a,b dan c pada bus m dan n. A. =. A. = Matriks operator-a. a. = 1<120º. a2 = 1<240º atau komponen simetris untuk drop tegangan pada Pesamaan 2.4 berikut. (2. 4) (2. 5) maka, Zmn-012 dapat di tentukan berdasarkan transformasi similarity yang sama seperti yang dilakukan pada tegangan. (2. 6). (2. 7). dimana, (2. 8). 11 Universitas Sumatera Utara.

(2. 9) (2. 10) dan (2. 11) (2. 12) (2. 13) Maka dari Persamaan 2.7 impedansi urutan dapat diketahui [15]. b.. Impedansi urutan dengan satu kabel tanah Untuk mendapatkan impedansi urutan pada Persamaan 2.7 terlebih dahulu. kita harus mengetahui impedansi fasanya. Impedansi fasa untuk sistem 3 fasa dengan satu kabel tanah dapat di lihat pada Persamaan 2.15 berikut [15].. (2. 14). Ω/unit Panjang. (2. 15) dimana,. merupakan impedansi sendiri saluran dan. merupakan impedansi bersama saluran. (2. 16) dimana,. : Impedansi sendiri kabel tanah 12 Universitas Sumatera Utara.

: Resistansi kabel tanah : 1,588 x 10-3f Ω/mil atau 9,869 x 10-4f Ω/km : konstanta induktasi bersama : GMD saluran : GMR kabel tanah (2. 17) dimana,. : Impedansi bersama fasa A dengan kabe tanah : jarak antara fasa A dengan kabel tanah. Berlaku rumus yang sama untuk fasa B dan C. Dalam analisis aliran daya tidak seimbang telah banyak penelitian yang dilakukan untuk mendapatkan metode lebih sederhana dengan hasil yang paling efisien. Salah satu metode yang cukup sederhana dan dengan hasil efisien adalah metode injeksi arus yang di kemukakan oleh J.B.V. Subrahmanyam dimana penyelesaian persamaan dengan metode ini dapat menghasilkan [6]: 1.. Status fasa pada penyulang, beban berlebih pada konduktor dan arus pada fasa penyulang. 2.. Apakah sistem mampu menjaga level tegangan untuk pengendalian beban. 3.. Rugi-rugi saluran masing masing fasa. 4.. Metode ini juga mampu memberikan usulan dalam perencanaan rekonfigurasi jaringan distribusi. 2.3.2 Pemodel sistem distribusi radial tidak seimbang Metode ini digunakan untuk menentukan model komponen fasa berdasarkan karakteristik ketidakseimbangan dari saluran dan beban pada sistem distribusi. 13 Universitas Sumatera Utara.

c.. Saluran Distribusi Rangkaian saluran distribusi di tunjukkan pada Gambar 2.2.. Gambar 2. 2 Diagram skematik pemodelan saluran distribusi Berdasarkan Gambar 2.2 dapat diambil persamaan sebagai berikut [6]:. (2. 18). Dimana,. : Tegangan fasa A pada bus P : Tegangan fasa B pada bus P : Tegangan fasa C pada bus P : Tegangan fasa C pada bus P : Tegangan fasa A pada bus Q : Tegangan fasa B pada bus Q : Tegangan fasa C pada bus Q : Tegangan fasa C pada bus Q : Arua fasa A pada saluran PQ : Arua fasa B pada saluran PQ 14 Universitas Sumatera Utara.

: Arua fasa C pada saluran PQ : Arua fasa N pada saluran PQ ,. ,. merupakan impedansi sendiri dari tiap fasa. ,. ,. merupakan impedansi bersama antara dua fasa. Matriks impedansi dapat di ketahui setelah menyelsaikan Persamaan 2.15. Setelah. mendapatkan. matriks. impedansinya,. langkah. selanjutnya. yaitu. menghitung besar tegangan. j≠I. (2. 19). Berlaku rumus yang sama untuk fasa lainnya. Dimana,. : Tegangan pada bus i untuk fasa A pada iterasi k+1 : Admitansi sendiri fasa A pada bus i : Daya aktif aktif fasa A pada bus i : Admitansi bersama antara bus i dan j fasa A : Tegangan fasa A pada bus j saat iterasi k Menurut IEEE 112-1991, ketidakseimbangan tegangan maksimum atau. yang di kenal dengan Phase Voltage Unbalanced Rate (PVUR) dapat di cari berdasarkan Persamaan (2.20) [14].. (2. 20) Dimana,. 15 Universitas Sumatera Utara.

Setelah tegangan masing-masing fasa diketahui, selanjutnya dilakukan penghitungan arus. Pada sistem distribusi yang tidak seimbang, arus dapat dihitung dengan memperhatikan banyak hal. Seperti yang akan di jelaskan pada sub bab pemodelan beban berikut. d.. Pemodelan beban Umumnya dalam sistem distribusi tiga fasa tidak seimbang ada dua jenis. beban yaitu spot loads dan distributed loads. 1. Spot Load Semua beban di asumiskan sebagai beban kompleks (SLq = PLq + jQLq). Selanjutkan diasumsikan bahwa semua beban tiga fasa terhubung Wye dan delta, serta beban fasa tunggal terhubung antara fasa ke netral dan fasa ganda terhubung fasa ke fasa. Metode penghitungan arus dengan melakukan pemodelan beban disebut juga dengan metode injeksi arus. Metode injeksi arus adalah metode baru hasil pengembangan dari metode Newton-Raphson yang digunakan untuk menyelesaikan masalah aliran daya pada saluran distribusi. Metode injeksi arus bekerja dengan cara menginjeksi arus pada masing-masing bus dengan tujuan untuk memperkecil rugi-rugi daya pada saluran distribusi. Adapun proses injeksi arus adalah dengan menggunakan Persamaan (2.21) dan (2.22). Pemodelan beban Spot Loads di tunjukkan pada Gambar 2.3.. 16 Universitas Sumatera Utara.

(a). (b). Gambar 2. 3 (a) Model Spot load jaringan tiga fasa tidak seimbang terhubung bintang (b) Model Spot load jaringan tiga fasa tidak seimbang terhubung delta Beban pada jaringan tiga fasa yang tehubung bintang atau beban fasa tunggal yang tehubung terhubung antara fasa ke netral, persamaa arus injeksi beban pada bus q dapat dituliskan sebagai berikut:. (2. 21). Dimana,. : Arus beban fasa A bus q : Arus beban fasa B bus q : Arus beban fasa B bus q : Daya aktif dan daya rekatif beban pada fasa A bus q : Daya aktif dan daya rekatif beban pada fasa B bus q : Daya aktif dan daya rekatif beban pada fasa C bus q. 17 Universitas Sumatera Utara.

Beban pada jaringan tiga fasa yang tehubung delta atau beban fasa tunggal yang tehubung antara fasa ke fasa, persamaa arus injeksi beban pada bus q dapat dituliskan sebagai berikut:. (2. 22). Dimana, n = 0 untuk daya konstan n = 1 untuk arus konstan n=2 untuk impedansi konstan : daya pada beban yang terhubung antara fasa A dan B bus q : daya pada beban yang terhubung antara fasa B dan C bus q : daya pada beban yang terhubung antara fasa C dan A bus q : Tegangan fasa ke fasa bus q. 2. Distributed Load Menurut D. Shirmohammadi, total beban terdistribusi pada masing asing fasa adalah setengah-setengah pada bagian akhir jaringan dari kedua bus. Beban. 18 Universitas Sumatera Utara.

pada bus P dan Q dapat dimodelkan. seperti Gambar 2.4. Arus beban pada. masing-masing bus tergantung pada tipe Spot Load. dengan menggunakan. Persamaan (2.21) dan (2.22).. Gambar 2. 4 (a) Beban terdistribusi saluran pq (b) Rangkaian ekivalen beban spot pada saluran pq. a) Line Shunt Charging Model Kapasitansi paralel fasa ke fasa dan fasa ke netral ditunjukkan pada Gambar 2.5.. Gambar 2. 5 Kapasitansi paralel saluran Kapasitansi paralel saluran dapat di perhitungkan melalui tambahan arus injeksi. Arus injeksi tersebut untuk mewakili pengisian daya saluran, yang mana 19 Universitas Sumatera Utara.

harus ditambahkan untuk masing-masing arus injeksi pada bus p dan q, ditunjukkan pada Persamaan (2.23).. (2. 23). Dimana,. : Arus kapasitansi shunt fasa A bus q : Arus kapasitansi shunt fasa B bus q : Arus kapasitansi shunt fasa C bus q : Admitansi sendiri bus PQ ,. : Admitansi bersama bus PQ. b) Penghitungan arus saluran Arus pada setiap fasa antara bus p dan q dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut.. (2. 24). c). Penghitungan rugi-rugi daya. Persamaan (2.24) merupakan metode yang di gunakan untuk menghitung arus tiga fasa yang melalui bus p dan q. Daya yang di kirimkan ke fasa a pada saluran antara bus p dan q pada bus p adalah Daya yang di terima fasa a pada saluran antara bus p dan q pada bus q adalah. 20 Universitas Sumatera Utara.

Oleh karena itu, rugi-rugi daya aktif dan daya reaktif saluran antara bus p dan q dapat dituliskan seperti Persamaan 2.25.. (2. 25). Dengan di dapatnya besar arus masing-masing fasa, maka daya aktif dan daya reaktif dapat di hitung dengan Persamaan (2.26).. (2. 26) Dimana,. : Daya aktif dan reaktif pada bus Q. 21 Universitas Sumatera Utara.

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan pada jaringan distribusi 20 kV yaitu pada. penyulang PM.6 GI Pematang Siantar dari P.T PLN (Persero) yang terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 2 x 4,5 MW dari P.T Bersaudara Simalungun Energi dan PLTmH Tonduhan 2 x 200 kW dari P.T PLN (Persero). Penelitian dilaksanakan selama dua bulan pada bulan April sampai September 2019.. 3.2. Data-Data yang di Butuhkan Data-data yang di perlukan dalam penilitian sebagai berikut:. 1.. Diagram satu garis jaringan distribusi 20 kV penyulang PM.6. 2.. Data peralatan penyulang PM.6. 3.. Data PLTM Aek Silau 2 2 x 4,5 MW dan PLTmH Tonduhan 2 x 200 kW. 4.. Data pemakaian lump load dan static load. 3.3. Pelaksanaan Penelitian Dalam melaksanakan penelitian, dilakukan pengumpulan data yang. dibutuhkan terlebih dahulu. Data yang diperoleh selanjutnya diolah pada software ETAP 12.6.0 untuk mendapatkan nilai profil tegangan, daya aktif dan reaktif serta rugi-rugi daya tiap fasanya pada bus-bus tertentu yaitu bus GI PM.6 Pematang Siantar, bus yang terkoneksi langsung dengan DG dan dua bus terjauh dari GI PM.6 Pematang Siantar. Simulasi dilakukan dalam 4 skenario, yaitu: Skenario 1. : Sistem distribusi tanpa terinkoneksi DG.. 22 Universitas Sumatera Utara.

Skenario 2. : Sistem distribusi terinterkoneksi dengan PLTmH Tonduhan.. Skenario 3. : Sistem distribusi terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2.. Skenario 4. : DG Sistem distribusi terinterkoneksi dengan kedua DG.. Masing-masing skenario dibandingkan lalu ditentukan scenario terbaik dalam operasi sistem distribusi Area Pematangsiantar.. 3.4. Variabel yang diamati Variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah: 1. Profil tegangan jaringan distribusi tiap fasa. 2. Daya aktif tiap fasa. 3. Daya reaktif tiap fasa. 4. Rugi-rugi daya tiap fasa.. 3.5. Prosedur Penelitian Dalam melakukan simulasi studi aliran daya menggunakan program ETAP. 12.6.0, diagram alirnya dapat ditampilkan pada Gambar 3.1.. 23 Universitas Sumatera Utara.

Gambar 3. 1 Diagram Alir Studi Aliran Daya dengan atau Tanpa Terhubung DG Menggunakan Program Komputer. 24 Universitas Sumatera Utara.

Berdasarkan Gambar 3.1 proses simulasi studi aliran daya menggunakan program ETAP 12.6.0 adalah: Langkah 1 :Proses pengambilan data pada GI PM.6 Pematang Siantar. Langkah 2 :Membuat one-line diagram jaringan distribusi 20 kV penyulang PM.6 GI Pematang Siantar yang terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 2 x 4,5 MW dan PLTmH Tonduhan 2 x 200 kW. One line diagram ditunjukkan pada lampiran A.1. Langkah 3 :Mulai skenario 1 yaitu saat sistem distribusi terinterkoneksi dengan kedua DG. Langkah 4 :Masukkan data studi kasus yang ditunjau. Adapun data yang dibutuhkan dalam penelitian ini diperoleh dari PT. PLN (Persero) Area Pematang Siantar. Data yang dibutuhkan antara lain: a. Power grid (bus referensi) Berikut ini data power grid yang dimasukkan untuk simulasi aliran daya menggunakan program komputer: • Tegangan 150 kV • 269,94 MVAsc • Mode operasi swing b. Bus Untuk data bus diambil sebagai contoh pada salah satu bus yaitu: • Bus 2 • Tegangan 20 kV c. Transformator Untuk data transformator, di ambil contoh pada transformator daya pada GI Pematang Siantar yaitu: 25 Universitas Sumatera Utara.

• TD 2 • Tegangan primer 150 kV • Tegangan sekunder 20 kV • 60 MVA • Persen Impedansi posistif dan nol adalah 12,5 % • Rasio X/R positif dan nol adalah 34,08 d. Generator Untuk data generator, diambil sebagai contoh generator pada PLTM Aek Silau 2 yaitu: • Kapasitas 4824 kVA • Tegangan 6,6 kV • Power faktor 0,85 lag • Jumlah Kutub 12 • 500 RPM • Mode operasi Mvar control e. Kabel Untuk data kabel diambil sebagai contoh kabel pada GI Pematang Siantar yaitu: • Kabel 2 • Jenis XLPE • Tegangan 20 kV • Diameter 3 x 240 mm2 • Panjang 0,5 km. 26 Universitas Sumatera Utara.

f. Line Berikut ini data salah satu line yang dimasukkan untuk simulasi aliran daya tak seimbang yaitu: • Line1 • Jenis AAAC • Tegangan 20 kV • Diameter 3 x 150 mm2 • Panjang 5 km • Konvigurasi Horizontal g. Kabel Tanah Berikut ini data salah satu kabel tanah yang dimasukkan untuk simulasi aliran daya tak seimbang yaitu: • Jenis AL • Jumlah 1 • Jarak CG 1,5 m h. Lumped Load (bus beban) Lumped load merupakan beban yang dominan adalah industri, berikut ini data lumped load pada salah satu beban: • BL 35 • 33 kVA • Tegangan 0,38 kV • Faktor daya 0,9. 27 Universitas Sumatera Utara.

Besar beban lumped diperoleh dari pengukuran oleh PT. PLN, hal ini dapat dilihat pada Lampiran B.2. Beban BL 35 merupakan bus beban untuk simulasi pada ETAP. i. Static Load (bus beban) Static load merupakan beban yang dominan adalah beban rumah tangga (statis), berikut ini data static load dari salah satu beban yang dimasukkan: • MR 11 • 61 kVA • Teagangan 0,38 kV • Faktor daya 0,95 Besar beban static diperoleh dari pengukuran oleh PT. PLN, hal ini dapat dilihat pada Lampiran B.2. Beban MR 11 merupakan bus beban untuk simulasi pada ETAP. Langkah 5 : Menjalankan simulasi aliran daya tidak seimbang. Langkah 6 : Pastikan nilai keluaran sudah konvergen, jika belum kembali ke langkah 3. Toleransi untuk tegangan:. ɛ = 0,00001-0,00005 pu. Toleransi untuk daya ΔP dan ΔQ:. ɛ = 0,0001 pu. Langkah 7 : Simpan output. Langkah 8 : Periksa apakah sudah keempat skenario dijalankan, jika belum kembali ke langkah 4. Langkah 9 : Bandingkan output berupa profil tegangan, daya aktif, daya reaktif, dan rugi-rugi daya pada bus-bus tertentu dalam sistem distribusi yaitu. 28 Universitas Sumatera Utara.

bus GI PM.6 Pematang Siantar, bus yang terkoneksi langsung dengan DG dan dua bus terjauh dari Gardu Induk. Langkah 10: Ambil kesimpulan dari analisis yang telah di lakukan.. 29 Universitas Sumatera Utara.

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum Studi aliran daya tidak seimbang dilakukan untuk menghitung besar tegangan, aliran daya aktif dan reaktif, serta rugi-rugi daya tiap fasanya pada sistem tenaga listrik. Hal ini dilakukan untuk melihat kondisi operasional sistem tenaga listrik. Pada penelitian ini, studi aliran daya tidak seimbag dilakukan saat beban puncak pada jaringan distribusi 20 kV yaitu penyulang PM.6 GI Pematang Siantar yang terinterkoneksi dengan DG yaitu PLTM Aek Silau 2 2 x 4,5 MW dan PLTmH Tonduhan 2 x 200 kW. Pada BAB ini akan dilakukan studi aliran daya pada jaringan distribusi 20 kV penyulang PM.6 dalam 4 skenario berikut:  Skenario 1 : Sistem distribusi terinterkoneksi dengan kedua DG.  Skenario 2 : Sistem distribusi terinterkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2.  Skenario 3 : Sistem distribusi terinterkoneksi dengan PLTmH Tonduhan.  Skenario 4 : Sistem distribusi tanpa DG. Peninjauan besar tegangan hanya dilakukan pada bus-bus tertentu pada penyulang PM.6 yaitu:  Bus 2 yaitu bus yang terkoneksi langsung ke GI Pematang Siantar.  Bus 646 yaitu titik interkoneksi PLTmH Tonduhan pada penyulang PM.6.  Bus 663 yaitu titik interkoneksi PLTM Aek Silai 2 pada penyulang PM.6.  Bus 391 yaitu titik terjauh dari GI sekitar 60 km.  Bus 869 yaitu titik terjauh dari GI Pematang Siantar sekitar 80 km.. 30 Universitas Sumatera Utara.

Sedangkan Peninjauan besar aliran daya tiap fasa dan rugi-rugi daya hanya dilakukan pada line dan kabel tertentu pada penyulang PM.6 yaitu:  Cable 1 (bus 2 - bus 3) yaitu saluran yang terkoneksi langsung ke GI Pematang Siantar.  Line 376 (bus 645 – bus 646) yaitu titik interkoneksi PLTmH Tonduhan pada penyulang PM.6.  Cable Silau 2 (bus 660 - bus 663) yaitu titik interkoneksi PLTM Aek Silai 2 pada penyulang PM.6.  Line 230 (bus 389 – bus 391) yaitu titik terjauh dari GI sekitar 60 km.  Line 500 (bus 867 – bus 869) Bus 869 yaitu titik terjauh dari GI Pematang Siantar sekitar 80 km.. 4.2. Skenario 1 : Studi Alira Daya tak Seimbang saat tanpa DG Pada skenario ini studi alira daya tak seimbang dilakukan saat PLTmH. Tonduhan dan PLTM Aek Silau 2 dalam keadaaan tidak beroperasi. a.. Besar tegangan, drop tegangan dan persentase ketidakseimbangan skenario 1 Hasil simulasi studi aliran daya tidak seimbang untuk besar tegangan (V),. drop tegangan (Vd) dan ketidakseimbangan tegangan (%PVUR) pada bus-bus tertentu penyulang PM.6 dapat dilihat pada Tabel 4.1.. 31 Universitas Sumatera Utara.

Tabel 4. 1 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai tegangan skenario 1 ID Bus Bus 2. Bus 646. Bus 663. Bus 391. Bus 869. Fasa A B C A B C A B C A B C A B C. V (%). Vd (%). 105,238 105,512 104,726 85,458. -5,238 -5,512 -4,726 14,542 12,73 12,56 14,579 12,824 12,653 15,807 13,756 13,531 17,523 17,399 15,065. 87,27 87,44 85,421. 87,176 87,347. 84,193 86,244 86,469 82,477 84,601 84,935. %PVUR 0,411. 1,459. 1,416. 1,684. 1,818. Dari Tabel 4.1 dapat kita lihat bahwa droptegangan yang terjadi sangat tinggi dan telah melewati batas toleransi yang di izinkan. Berdasarkan SPLN No. 1:1978, batas toleransi tegangan pelayanan adalah +5% dan -10%. Hal tersebut terjadi karena semua beban yang ada di PM.6 Pematang Siantar hanya dilayani oleh gardu induk saja. Akibatnya daya yang bisa sampai ke baban cukup rendah. Jarak gardu induk dan beban yang cukup jauh mengindikasikan resistansi yang tinggi sehingga tegangan menjadi turun dan drop tegangan meningkat. Drop tegangan paling besar terjadi pada bus 869 sebesar 17,523 %; 17,399% dan 15,065% berturut-turut untuk fasa A, B dan C. %PVUR paling tinggi 1,818% dan paling rendah menjadi 0,411%. Besar tegangan tiap busnya juga mengalami penurunan dan peningkatan sampai di luar batas yang di izinkan seperti pada Gambar 4.1.. 32 Universitas Sumatera Utara.

(a) Pada GI Pematang Siantar (bus 2). (b) Pada titik interkoneksi PLTmH Tdonduhan 2x200 kW (bus 646). (c) Pada titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 2x4,5 MW (bus 636). 33 Universitas Sumatera Utara.

(d) Pada titik terjauh dari GI (bus 391). (e) Pada titik terjauh dari GI (bus 869) Gambar 4. 1 Besar Tegangan saat tidak Terinterkoneksi dengan Distributed Generation 34 Universitas Sumatera Utara.

Dari Gambar 4.1 dapat kita lihat bahwa hampir di semua bus tegangan di bawah standart SPLN, hal ini mnunjukkan perlunya interkoneksi DG dalam jaringan distribusi. b.. Aliran daya dan rugi-rugi saluran skenario 1 Hasil simulasi studi aliran daya tidak seimbang untuk aliran daya tiap fasa. dan rugi-rugi pada kabel dan line tertentu penyulang PM.6 dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4. 2 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai aliran daya tiap fasa dan rugi-rugi daya skenario 1 Total rugi-rugi jaringan distribusi 20 kV PM.6 = 885,1 kW dan 2282,2 kvar Dari Bus-n ke Dari Bus-m ke Losses Bus-m Bus-n ID Line Fasa kW kvar kW kvar kW kvar A 2161 1121 -2159,5 -119,1 1,5 1,9 Cable 1 B 2222 1130 -2220,4 -1128,1 1,6 1,9 (bus 2 - bus 3) C 2194 1184 -2192,4 -1182 1,6 2,0 A 0 0 0 0,2 0 -0,2 Line 376 (bus B 0 0 0 0,3 0 -0,3 646 – bus 645) C 0 0 0 0,2 0 -0,2 A 0,8 4 -0,8 -4 0 -0,1 Cable Silau 2 (bus 663 - bus B 3 -3 -3 3 0 0 660) C -4 -1 4 1 0 0 A 3 0,6 -3 -0,8 0 -0,2 Line 230 (bus B 3 0,5 -3 -0,8 0 -0,3 389 – bus 391) C 3 0,6 -3 -0,9 0 -0,3 A 3 0,5 -3 -0,9 0 -0,4 Line 500 (bus B 3 0,3 -3 -0,8 0 -0,5 867 – bus 869) C 3 0,5 -3 -0,9 0 -0,4. Dari Tabel 4.2 dapat di lihat bahwa karena PLTM Aek Silau 2 (bus 663) dan PLTmH Tonduhan (bus 646) tidak beroperasi, seluruh beban PM.6 hanya dilayani oleh GI Pematang Siantar. Aliran daya bergerak satu arah dari GI. 35 Universitas Sumatera Utara.

Pematang Siantar menuju pusat pusat beban pada penyulang PM.6, besar aliran daya dari GI Pematang Siantar untuk melayani seluruh beban pada penyulang PM.6 yaitu sebesar 2161 kW dan 1121 kvar, 2222 kW dan 1130 kvar dan 2194 kW dan 1184 kvar berturut-turut untuk fasa A, B dan C. Selisis besar daya aktif yag mengalir atar fasa terbesar terjadi pada Cable 1 yaitu antara fasa A dan B, dimana selisih diantara keduanya yaitu 61 kW, sedangkan selisis besar daya reaktif yag mengalir atar fasa terbesar terjadi pada Cable 1 yaitu antara fasa B dan C, dimana selisih antara keduanya yaitu 54 kvar. Selisih aliran daya antar fasa paling besar terjadi pada Cable 1 karena pada skenario ini Cable 1 merupakan saluran yang paling dekat dengan gardu induk dengan aliran daya terbesar, dan merupakan daluran yang paling banyak terkoneksi dengan beban.. Dengan tidak beroperasinya PLTM Aek Silau 2 maka aliran daya bergerak satu arah, hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.2.. (a) Pada GI Pematang Siantar (Cable 1). 36 Universitas Sumatera Utara.

(b) Pada titik interkoneksi PLTmH Tdonduhan 2x200 kW (Line 376). (c). Pada titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 2x4,5 MW (Cable Silau 2). (d) Pada titik terjauh dari GI (line 230) 37 Universitas Sumatera Utara.

(e) Pada titik terjauh dari GI (line 500) Gambar 4. 2 Besar Aliran Daya saat tidak Terinterkoneksi dengan Distributed Generation Dari Gambar 4.2 dapat kita lihat bahwa besar daya yang mengalir pada pelanggan mengalami penurunan dan merupakan yang terendah dibandingkan dengan saat terinterkoneksi dengan DG. Total rugi-rugi pada skenario ini 885,1 kW dan 2282,2 kvar.. 4.3. Skenario 2 : Studi Alira Daya tak Seimbang saat Terknekoneksi dengan PLTmH Tonduhan Pada skenario ini studi alira daya tak seimbang dilakukan saat PLTmH. Tonduhan dalam keadaaan beroperasi.. 38 Universitas Sumatera Utara.

a.. Besar tegangan, drop tegangan dan persentase ketidakseimbangan skenario 2 Hasil simulasi studi aliran daya tidak seimbang untuk besar tegangan (V),. drop tegangan (Vd) dan ketidakseimbangan tegangan (%PVUR) pada bus-bus tertentu penyulang PM.6 dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4. 3 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai tegangan skenario 2 ID Bus Bus 2. Bus 646. Bus 663. Bus 391. Bus 869. Fasa A B C A B C A B C A B C A B C. V (%) 105,247 105,506 104,78 86,706. 88,241 88,396 86,645. 88,134 88,29. 84,926 86,821 87,077 83,553 85,442 85,776. Vd (%) -5,247 -5,506 -4,78 13,294 11,759 11,604 13,355 11,866 11,71 15,074 13,179 12,989 16,467 14,558 14,224. %PVUR 0,378. 1,225. 1,191. 1,563. 1,614. Dari Tabel 4.3 dapat kita lihat bahwa masih banyak tegangan di luar batas yang di izinkan jika jaringan hanya terinterkoneksi dengan PLTmH Tonduhan, tetapi tidak sebanyak ketika jaringan tanpa terinterkoneksi dengsn DG. Hal tersebut terjadi karna kapasitas pembangkitan PLTmH Tonduhan hanya 2x200 kW. Drop tegangan paling besar terjadi pada bus 869 yaitu 16,447%; 14,558% dan 14,224% berturut-turut untuk fasa A,B dan C. %PVUR juga mengalami penurunan jika dibandingkan dengan skenario 1, yang paling tinggi menjadi. 39 Universitas Sumatera Utara.

1,614% dan paling rendah menjadi 0,378%. Interkoneksi PLTmH Tonduhan membantu menyuplai daya aktif ke jaringan distribusi. Pemasangan DG dilakukan dengan cara memparalelkannya ke jaringan distribusi yang menyebabkan berkurangnya arus pada saluran sehingga dapat meningkatkan profil tegangan. Besar tegangan pada jaringan distribusi PM.6 dapat di lihat pada Gambar 4.3 berikut.. (a) Pada GI Pematang Siantar (bus 2). (b) Pada titik interkoneksi PLTmH Tonduhan 2x200 kW (bus 646). 40 Universitas Sumatera Utara.

(c) Pada titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 2x4,5 MW (bus 663). (d) Pada titik terjauh dari GI (bus 391). 41 Universitas Sumatera Utara.

(e) Pada titik terjauh dari GI (bus 869) Gambar 4. 3 Besar Tegangan saat Terkoneksi dengan PLTmH Tonduhan Dari Gambar 4.3 dapat kita lihat bahwa masih banyak tegangan pada busbus di jaringan distribusi PM.6 yang di bawah batas yang di izinkan, hal ini menunjukkan bahwa interkoneksi PLTmH Tonduhan saja belum cukup untuk memenuhi standart tegangan yang di inginkan. b.. Aliran daya dan rugi-rugi saluran skenario 2 Hasil simulasi studi aliran daya tidak seimbang untuk aliran daya tiap fasa. dan rugi-rugi pada kabel dan line tertentu penyulang PM.6 dapat dilihat pada Tabel 4.4.. 42 Universitas Sumatera Utara.

Tabel 4. 4 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai aliran daya tiap fasa dan rugi-rugi daya skenario 2 Total rugi-rugi jaringan distribusi 20 kV PM.6 = 813,2 kW dan 2148,8 kvar Dari Bus-n ke Dari Bus-m ke Losses Bus-m Bus-n ID Line Fasa kW kvar kW kvar kW kvar A 2049 1092 -2047,6 -1090,3 1,4 1,7 Cable 1 B 2112 1110 -2110,5 -1108,2 1,5 1,8 (bus 2 - bus 3) C 2074 1161 2072,5 -1159,2 1,5 1,8 A 118 6 -118 -6,2 0 -0,2 Line 376 (bus B 113 -3 -113 -3,2 0 -0,2 646 – bus 645) C 125 -6 -125 -6,2 0 -0,2 A 0,8 4 -0,8 -4 0 0 Cable Silau 2 (bus 663 - bus B 3 -3 -3 3 0 0 660) C -4 -1 4 1 0 0 A 3 0,6 -3 -0,9 0 -0,3 Line 230 (bus B 3 0,5 -3 -0,8 0 -0,3 389 – bus 391) C 3 0,6 -3 -0,9 0 -0,3 A 3 0,5 -3 -0,9 0 -0,4 Line 500 (bus B 3 0,3 -3 -0,8 0 -0,5 867 – bus 869) C 3 0,5 -3 -0,9 0 -0,4. Dari Tabel 4.4 dapat kita lihat bahwa daya yang dihasilkan oleh PLTmH tonduhan hanya cukup untuk melayani beban yang ada di sekitar lokasi pembangkit. Ketidakseimbangan daya aktif terbesar terjadi pada Cable 1 yaitu antara fasa A dan B, dimana selisih diantara keduanya yaitu 63 kW, sedangkan ketidakseimbangan daya reaktif terbesar terjadi pada Cable 1 yaitu antara fasa B dan C, dimana selisih antara keduanya yaitu 51 kvar. Jika dibandingkan dengan skenario 1, ketidakseimbangan daya reaktif mengalami perubahan menjadi antara fasa A dan fasa C. Hal tersebut terjadi karena adanya interkoneksi PLTmH Tonduhan, dimana DG mebutuhkan daya reaktif dalam operasinya. Dengan beroperasinya PLTmH tonduhan tersebut juga menyebabkan aliran daya yang. 43 Universitas Sumatera Utara.

bergerak tidak satu arah lagi pada jaringan distribusi 20 kV, hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.4.. (a) Pada GI Pematang Siantar (Cable 1). (b) Pada titik interkoneksi PLTmH Tdonduhan 2x200 kW (line376). (c) Pada titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 2x4,5 MW (Cable Silau 2). 44 Universitas Sumatera Utara.

(d) Pada titik terjauh dari GI (line 230). (e) Pada titik terjauh dari GI (line 500) Gambar 4. 4 Besar Aliran Daya saat Terkoneksi dengan PLTmH Tonduhan. 45 Universitas Sumatera Utara.

Dari Gambar 4.4 dapat kita lihat bahwa besar daya yang mengalir pada pelanggan mengalami peningkatan dibandingkan dengan saat tanpa DG. Total rugi-rugi pada skenario ini mengalami penurunan menjadi 813,2 kW dan 2148,8 kvar. Rugi-rugi daya. mengalami penurunan menunjukkan bahwa titik. interkoneksi PLTmH Tonduhan sudah optimal, dan besar daya yang di bangkitkan tidak melebihi besar daya dari gardu induk. Total rugi-rugi daya dengan kondisi simulasi ini adalah yang paling kecil dibandingkan kondisi simulasi yang lainnya, dikarenakan titik interkoneksi PLTmH Tonduhan sudah optimal pada penyulang PM.6.. 4.4. Skenario 3 : Studi Alira Daya tak Seimbang saat Terknekoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 Pada skenario ini studi alira daya tak seimbang dilakukan saat PLTM Aek. Silau 2 dalam keadaaan beroperasi. a.. Besar tegangan, drop tegangan dan persentase ketidakseimbangan skenario 3 Hasil simulasi studi aliran daya tidak seimbang untuk besar tegangan (V),. drop tegangan (Vd) dan ketidakseimbangan tegangan (%PVUR) pada bus-bus tertentu penyulang PM.6 dapat dilihat pada Tabel 4.5. Tabel 4. 5 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai tegangan skenario 3 ID Bus Bus 2. Bus 646. Fasa. V (%). A B C A B. 104,442 105,128 105,446 100,227 100,772. Vd (%) -4,442 -5,128 -5,446 -0, 227 -0, 772. %PVUR 0,537. 0,422. 46 Universitas Sumatera Utara.

C A B C A B C A B C. Bus 663. Bus 391. Bus 869. 100,048 103,971 104,089 102,913. 91,031 93,615 93,883 95,072 96,189 95,898. -0,048. -3,971 -4, 089 -2, 913 8,969 6,385 6,117 4,928 3,811 4,102. 0,719. 1,229. 0,675. Dari Tabel 4.5 dapat di lihat bahwa saat PLTM Aek Silau 2 beroperasi tegangan. mengalami. peningkatan,. hal. tersebut. disebabkan. kapasitas. pembangkitan PLTM Aek Silau 2 yang cukup besar. Dari 5 titik uji, hanya ada 1 drop tegangan yang berada di luar batas toleransi yaitu bus 391 sebesar 8,969%; 6,385% dan 6,117% berturut-turut untuk fasa A,B dan C. %PVUR juga mengalami penurunan yang paling tinggi menjadi 1,229% dan paling rendah menjadi 0,537%. Besar tegangan pada masing-masing bus dalam program ETAP 12.6 untuk skenario 3 di tunjukkan pada Gambar 4.5 berikut.. (a) Pada GI Pematang Siantar (bus 2). 47 Universitas Sumatera Utara.

(b) Pada titik interkoneksi PLTmH Tonduhan 2x200 kW (bus 646). (c) Pada titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 2x4,5 MW (bus 663). (d) Pada titik terjauh dari GI (bus 391) 48 Universitas Sumatera Utara.

(e) Pada titik terjauh dari GI (bus 869) Gambar 4. 5 Besar Tegangan saat Terkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 Dari Gambar 4.5 dapat di lihat bahwa tegangan pada bus-bus di PM.6 Pematang Siantar mengalami peningkatan dan drop tegangan menurun. Meningkatnya kapasias pembangkitan suatu DG dapat meningkatkan profil tegangan dan mengurangi drop tegangan. Akan tetapi meskipun demikian, banyak hal yang harus di perhatikan dalam menginterkoneksikan DG pada jaringan distribusi, seperti sizing dan sitting. Sehingga tidak selamanya kapasitas pembangkitas DG yang besar dapat memberikan keuntungan pada jaringan distribusi. b.. Aliran daya dan rugi-rugi saluran skenario 3 Hasil simulasi studi aliran daya tidak seimbang untuk aliran daya tiap fasa. dan rugi-rugi pada kabel dan line tertentu penyulang PM.6 dapat dilihat pada Tabel 4.6.. 49 Universitas Sumatera Utara.

Tabel 4. 6 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai aliran daya tiap fasa dan rugi-rugi daya skenario 3 Total rugi-rugi jaringan distribusi 20 kV PM.6 = 1210,3 kW dan 2623,5 kvar Dari Bus-n ke Dari Bus-m ke Losses Bus-m Bus-n ID Line Fasa kW kvar kW kvar kW kvar -1520 A 15,4 1519,3 -16 0,6 0,7 Cable 1 -1605 B -67,3 1642,1 68 0,7 0,8 (bus 2 - bus 3) -1505 C -112,3 1504,3 113 0,6 0,7 A 0 0 0 0,3 0 -0,3 Line 376 (bus B 0 0 0 0,3 0 -0,3 646 – bus 645) C 0 0 0 0,3 0 -0,3 A 2639 -100 -2638,8 100,2 0,2 0,2 Cable Silau 2 (bus 663 - bus B 2787 -171 -2786,7 171,3 0,3 0,3 660) C 2743 -30 -2742,7 30,3 0,3 0,3 A 4 0,7 -4 -1,0 0 -0,3 Line 230 (bus B 4 0,6 -4 -1,0 0 -0,4 389 – bus 391) C 4 0,7 -4 -1,0 0 -0,3 A 4 0,7 -4 -1,3 0 -0,6 Line 500 (bus B 4 0,4 -4 -1 0 -0,6 867 – bus 869) C 4 0,7 -4 -1,3 0 -0,6. Dikarenakan keseluruhan beban yang ada di penyulang PM.6 dapat dilayani oleh PLTM Aek Silau 2 sehingga adanya sisa aliran daya aktif ke GI Pematang Siantar yaitu pada saluran cable 1 sebesar -16 kW, 68 kW dan 113 kW berturut-turut pada fasa A, B dan C. PLTM Aek Silau 2 menyerap daya reaktif dari jaringan sebesar 100 kvar, 171 kvar dan 30 kvar berturut-turut pada fasa A, B dan C yang mana untuk melayani daya reaktif transformator daya 2 x 6000 kVA. Selisis besar daya aktif yang mengalir atar fasa terbesar terjadi pada Cable Silau 2 yaitu antara fasa A dan B, dimana selisih diantara keduanya yaitu 148 kW, sedangkan selisis besar daya reaktif yag mengalir atar fasa terbesar terjadi pada Cable 1 yaitu antara fasa B dan C, dimana selisih antara keduanya yaitu 141 kvar.. 50 Universitas Sumatera Utara.

Total rugi-rugi terbesar terjadi pada skenario ini. Seperti yang disebutkan sebelumnya untuk pemasangan suatu DG perlu memperhatikan beberapa faktor seperti sizing dan sitting. PLTM Aek Silau mampu melayani semua beban yang ada pada PM.6 Pematang Siantar, bahkan ada sisa daya aktif yang mengalir ke gardu induk sebesar -16 kW, 68 kW dan 113 kW berturut-turut untuk fasa A, B dan C. oleh karena daya AC tidak bisa disimpan, maka sisa daya tersebut menjadi rugi-rugi. Selain itu penentuan titik interkoneksi juga sangat penting di lakukan. PLTM Aek Silau 2 di koneksikan pada bus yang letaknya jauh dari beban, menyebabkan impedansi saluran bertambah sehingga rugi-rugi semakin besar. Dengan beroperasinya PLTM Aek Silau 2 maka aliran daya tidak bergerak satu arah lagi, hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.6.. (a) Pada GI Pematang Siantar (Cable 1). (b) Pada titik interkoneksi PLTmH Tonduhan 2x200kW (line 376) 51 Universitas Sumatera Utara.

(c) Pada titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 2x4,5 MW (Cable Silau 2). (d) Pada titik terjauh dari GI (bus 230). 52 Universitas Sumatera Utara.

(e) Pada titik terjauh dari GI ( bus 500) Gambar 4. 6 Besar Aliran Daya saat Terkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 Dari Gambar 4.6 dapat di lihat bahwa aliran daya tidak lagi bergerak satu arah. Total rugi-rugi yang terjadi pada skenario ini adalah 1210,3 kW dan 2623,5 kvar. Total rugi-rugi daya mengalami kenaikan dibandingkan dengan saat tanpa terinterkoneksi distributed generation, rugi-rugi juga mengalami kenaikan jika di bandingkan dengan saat terinterkoneksi. dengan. PLTmH. Tonduhn. mengingat. kapasitas. pembangkitan PLTmH Tonduhn lebih kecil di bandingkan dengan PLTM Aek Silau 2, hal ini mengindikasikan bahwa titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 pada jaringan yang tidak optimal.. 53 Universitas Sumatera Utara.

4.5. Skenario 4 : Studi Alira Daya tak Seimbang saat Terknekoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan Pada skenario ini studi alira daya tak seimbang dilakukan saat PLTM Aek. Silau 2 dan PLTmH Tonduhan dalam keadaaan beroperasi. a.. Besar tegangan, drop tegangan dan persentase ketidakseimbangan skenario 4 Hasil simulasi studi aliran daya tidak seimbang untuk besar tegangan (V),. drop tegangan (Vd) dan ketidakseimbangan tegangan (%PVUR) pada bus-bus tertentu penyulang PM.6 dapat dilihat pada Tabel 4.7. Tabel 4. 7 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai tegangan skenario 4 ID Bus Bus 2. Bus 646. Bus 663. Bus 391. Bus 869. Fasa A B C A B C A B C A B C A B C. V (%) 104,4 105,11 105,459 100,806 101,3 100,555 104,508 104,598 103,401. 92,285 93,852 94,125 95,537 96,611 96,312. Vd (%) -4,4 -5,11 -5,459 -0, 806 -1,3 -0,555 -4,508 -4,598 -3,401 7,715 6,148 5,875 4,463 3,389 3,688. %PVUR 0,561. 0,41. 0,737. 1,215. 0,641. Dari Tabel 4.7 Dapat di lihat bahwa semakin jauh jarak suatu bus dari gardu induk dan pusat pembangkit maka drop tegangan semakin besar. Drop tegangan paling besar terjadi pada bus 391 yaitu 7,752%; 6,106%; 5,882%. 54 Universitas Sumatera Utara.

berturut-turut untuk fasa A, B dan C. Ketidakseimbangan terbesar juga terjadi pada bus 391 yaitu 1,255%, dan paling rendah terjadi pada bus 646 yaitu 0,329%. Besar tegangan pada masing-masing bus dalam program ETAP 12.6 untuk skenario 1 di tunjukkan pada Gambar 4.7 berikut.. (b) Pada GI Pematang Siantar (bus 2). (c) Pada titik interkoneksi PLTmH Tonduhan 2x200 kW (bus 646). (d) Pada titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 2x4,5 MW (bus 663). 55 Universitas Sumatera Utara.

(e) Pada titik terjauh dari GI (bus 391). (f) Pada titik terjauh dari GI (bus 869) Gambar 4. 4 Besar Tegangan saat Terkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan 56 Universitas Sumatera Utara.

Dari Gambar 4.7 besar drop tegangan pada tiap bus hanya sedikit yang di luar batas toleransi, itu menunjukkan bahwa adanya perbaikan kualitas daya saat jaringan distribusi terkoneksi dengan Distributed Generation. b.. Aliran daya dan rugi-rugi saluran skenario 4 Hasil simulasi studi aliran daya tidak seimbang untuk aliran daya tiap fasa. dan rugi-rugi pada kabel dan line tertentu penyulang PM.6 dapat dilihat pada Tabel 4.8. Tabel 4. 8 Hasil simulasi aliran daya tak seimbang untuk nilai aliran daya tiap fasa dan rugi-rugi daya skenario 4 Total rugi-rugi jaringan distribusi 20 kV PM.6 = 1270 kW dan 2698,8 kvar ID Line. Cable 1 (bus 2 - bus 3) Line 376 (bus 646 – bus 645) Cable Silau 2 (bus 663 - bus 660) Line 230 (bus 389 – bus 391) Line 500 (bus 867 – bus 869). Fasa A B C A B C A B C A B C A B C. Dari Bus-n ke Bus-m kW kvar -64,4 1150,8 -156,3 1641,9 -203,4 1533,8 115 2 -4 120 122 2 2638 -102 2790 -169 2742 -26 4 1 4 1 4 1 4 2 4 2 4 2. Dari Bus-m ke Bus-n kW kvar 65 157 204 -115 -120 -122. -2637,8 -2789,7 -2741,8 -4 -3,9 -4 -4 -3,9 -4. -1150 -1641 -1533. -2,3 3,7 -2,3 102,2 169,3 26,3 -1,0 -1,0 -1,0 -1,9 -1,9 -2. Losses kW 0,6 0,7 0,6 0 0 0 0,2 0,3 0,2 0 0,1 0 0 0,1 0. kvar 0,8 0,9 0,8 -0,3 -0,3 -0,3 0,2 0,3 0,3 0 0 0 0,1 0,1 0. Dikarenakan keseluruhan beban yang ada di penyulang PM.6 dapat dilayani oleh PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan sehingga adanya sisa aliran daya aktif ke GI Pematang Siantar yaitu pada saluran cable 1 sebesar 64. 57 Universitas Sumatera Utara.

kW, 157 kW dan 204 kW berturut-turut untuk fasa A,B dan C. Sisa daya tersebut dapat meningkatkan total rugi-rugi daya. Kebutuhan daya reaktif jaringan dilayani oleh GI Pematang Siantar sebesar 1550 kvar, 1642 kvar dan 1533 kvar berturutturut untuk fasa A, B dan C. PLTM Aek Silau 2 menyerap daya reaktif dari jaringan sebesar 102 kvar, 168 kvar dan 67 kvar berturut-turut untuk fasa A, B dan C yang mana untuk melayani daya reaktif transformator daya 2 x 6000 kVA, sedangkan PLTmH tonduhan memberikan daya reaktif ke jaringan sebesar 2 kvar, -4 kvar dan 2 kvar berturut-turut untuk fasa A, B dan C. Selisih besar daya aktif yag mengalir atar fasa terbesar terjadi pada Cable Silau 2 yaitu antara fasa A dan B, dimana selisih diantara keduanya yaitu 152 kW, hal tersebut terjadi karena PLTM Aek Silau 2 berperan sebagai penyuplai daya aktif terbesar. Sedangkan selisih besar daya reaktif yag mengalir atar fasa terbesar terjadi pada Cable 1 yaitu antara fasa A dan B, dimana selisih antara keduanya yaitu 492 kvar, hal tersebut terjadi karena kebutuhan daya reaktif jaringan sepenuhnya disuplai oleh gardu induk. Total rugi-rugi daya mengalami penurunan jika di bandingkan dengan skenario 3, tetapi mengalami peningkatan jika di bandingkan dengan skenario 1. Hal tersebut terjadi karena kapasitas pembangkitan dan titik interkoneksi PLTmH Tonduhan yang optimal sedangkan PLTM Aek Silau 2 tidak. Dengan beroperasinya PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan maka aliran daya tidak bergerak satu arah, hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.8.. 58 Universitas Sumatera Utara.

(b) Pada GI Pematang Siantar (Cable 1). (c) Pada titik interkoneksi PLTmH Tonduhan 2x200 kW (line 376). 59 Universitas Sumatera Utara.

(d) Pada titik interkoneksi PLTM Aek Silau 2 2x4,5 MW (Cable Silau 2). (e) Pada titik terjauh dari GI (line 230). 60 Universitas Sumatera Utara.

(f) Pada titik terjauh dari GI (line 500). Gambar 4. 8 Besar Aliran Daya saat Terkoneksi dengan PLTM Aek Silau 2 dan PLTmH Tonduhan Pada Gambar 4.8 dapat di lihat bahwa karena adanya interkoneksi DG maka aliran daya tidak mengalir satu arah. Contohnya pada Cable 1 aliran daya mengalir dari bus 3 ke bus 2 karena PLTmH Tonduhan dan PLTM Aek Silau 2 dapat menangani semua beban aktif pada jaringan PM.6. Total rugi-rugi pada skenario ini yaitu 1270 kW dan 2698,8 kvar.. 61 Universitas Sumatera Utara.

Data hasil penelitian dapat disajikan dalam bentuk grafik sebagai berikut:. SKENARIO 1. SKENARIO 2. 105,459 105,11 104,4. 104,442. 104,78. 105,128. Fasa B. 105,446. 105,506. Fasa A Fasa C. 104,726. 105,247. 105,512. 105,238. 1. Grafik besar tegangan pada bus 2 untuk setiap skenario dalam satuan persen. SKENARIO 3. SKENARIO 4. Gambar 4. 9 Grafik besar tegangan pada bus 2 untuk setiap skenario Bus 2 merupakan bus yang terinterkoneksi langsung dengan gardu induk sehingga tegangan pada bus ini cukup tinggi. Dari grafik dapat kita lihat bahwa interkoneksi DG menyebabkan tegangan pada bus ini menurun yang mana penurunan di sini di artikan sebagai hal baik karena tegangan yang terlalu tinggi dapat merusak peralatan listrik. 2. Grafik besar tegangan pada bus 646 untuk setiap skenario dalam satuan persen. 100,555. 101,3. 100,806. 88,396. 88,241. 86,706. 87,44. 87,27. 85,458. SKENARIO 1. 100,048. Fasa C 100,772. Fasa B 100,227. Fasa A. SKENARIO 2. SKENARIO 3. SKENARIO 4. Gambar 4. 10 Grafik besar tegangan pada bus 646 untuk setiap skenario. 62 Universitas Sumatera Utara.

Dari gambar terlihat bahwa interkoneksi DG dapat meningkatkan profil tegangan sampai pada batas yang di izinkan yaitu skenario 3 dan 4. Pada skenario 2 tegangan mengalami peningkatan tetapi belum sampai pada batas toleransi ini di sebabkan kapasitas pembangkitan DG pada skenario ini cukup kecil. 3. Grafik besar tegangan pada bus 663 untuk setiap skenario dalam satuan persen. SKENARIO 1. 103,401. 104,598. 104,508. 102,913. 104,089. Fasa C 103,971. Fasa B. 88,29. 88,134. 86,645. 87,347. 87,176. 85,421. Fasa A. SKENARIO 2. SKENARIO 3. SKENARIO 4. Gambar 4. 11 Grafik besar tegangan pada bus 663 untuk setiap skenario Bus 663 merupakan bus yang terinterkoneksi langsung dengan PLTM Aek Silau 2. Pada bus ini, saat skenario 1 di jalankan tegangan berada di bawah batas toleransi karena bus ini di anggap sebagai beban dan letaknya cukup jauh dari gardu induk. Seiring dengan bertambahnya interkoneksi DG tegangan juga mengalami peningkatan sampai yang paling tinggi pada skenario 4 yaitu 104,508%, 104,598%, 103,401% berturut-turut untuk fasa A, B dan C.. 63 Universitas Sumatera Utara.

SKENARIO 1. SKENARIO 2. SKENARIO 3. 94,125. 92,285. 93,883. Fasa C. 93,615. 91,031. Fasa B. 87,077. 86,821. 84,926. 86,469. 86,244. 84,193. Fasa A. 93,852. 4. Grafik besar tegangan pada bus 391 untuk setiap skenario dalam satuan persen. SKENARIO 4. Gambar 4. 12 Grafik besar tegangan pada bus 391 untuk setiap skenario Bus 391 merupakan bus pada sisi pelanggan dengan jarak sekitar 60 km dari gardu induk. Untuk skenario 1 nilai tegangan pada bus ini lebih tinggi di bandingkan pada bus 869 karena letaknya yang lebih dekat dari gardu induk. Tapi untuk skenario 3 dan 4 tegangannya lebih rendah karena bus 869 letaknya jauh dari gardu induk tapi dekat dengan DG. 5. Grafik besar tegangan pada bus 869 untuk setiap skenario. 96,312. 96,611. 95,537. 95,898. 85,776. 85,442. 83,553. 84,935. 84,601. 82,477. SKENARIO 1. Fasa C 96,189. Fasa B 95,072. Fasa A. SKENARIO 2. SKENARIO 3. SKENARIO 4. Gambar 4. 13 Grafik besar tegangan pada bus 869 untuk setiap scenario. 64 Universitas Sumatera Utara.

Bus 869 merupakan bus pada sisi pelanggan dengan jarak sekitar 80 km dari gardu induk. Jika tegangan pada bus ini sudah berada pada batas yang di izinkan itu berarti tegangan yang baik telah samapi pada sisi pelanggan. Target tersebut di capai pada skenario 4 dimana pada skenario tersebut tegangan pada bus ini sebesar 95,537%, 96,611%, 96,312% berturut-turut untuk fasa A, B dan C. 6. Grafik persentase ketidakseimbangan tegangan setiap skenario. SKENARIO 1. Bus 391. Bus 869. SKENARIO 3. 0,641. 0,737. 0,561. 0,41. 0,675. 0,719 0,422. 0,537. SKENARIO 2. 1,215. 1,229. 1,614. 0,378. 1,225. Bus 663. 1,191. 1,563. 1,818. 1,684. Bus 646. 1,416. 0,411. 1,459. Bus 2. SKENARIO 4. Gambar 4. 14 Grafik persentase ketidakseimbangan tegangan setiap skenario Dari gambar dapat kita lihat bahwa interkoneksi DG dapat menurunkan persentase rata-rata ketidakseimbangan tegangan. Ketidakseimbangan yang di hasilkan akibat saluran yang tidak seimbang masih berada dalam batas yang di izinkan yaitu 2%.. 65 Universitas Sumatera Utara.

7. Grafik total rugi-rugi daya yang terjadi pada setiap skenario. 2698,8 1270. 813,2. 1210,3. 2148,8. 2282,2 885,1 SKENARIO 1. kvar 2623,5. kW. SKENARIO 2. SKENARIO 3. SKENARIO 4. Gambar 4. 15 Grafik total rugi-rugi daya yang terjadi pada setiap skenario Total rugi-rugi terbesar terjadi pada skenario 4. Pemasangan suatu DG perlu memperhatikan beberapa faktor seperti sizing dan sitting. PLTM Aek Silau mampu melayani semua beban yang ada pada PM.6 Pematang Siantar, bahkan ada sisa daya aktif yang mengalir ke gardu induk sebesar -16 kW, 68 kW dan 113 kW berturut-turut untuk fasa A, B dan C. oleh karena daya AC tidak bisa disimpan, maka sisa daya tersebut menjadi rugi-rugi. Selain itu penentuan titik interkoneksi juga sangat penting di lakukan. PLTM Aek Silau 2 di koneksikan pada bus yang letaknya jauh dari beban, menyebabkan impedansi saluran bertambah sehingga rugi-rugi semakin besar. Oleh karena itu, kapasitas pembangkitan DG yang besar tidak menjamin akan menguntungkan dari segala sisi. Maka DG yang baik bukan yang kapasitas pembangkitannya besar atau kecil, tetapi tepat atau tidak DG tersebut di interkoneksikan di suatu sistem distribusi.. 66 Universitas Sumatera Utara.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari analisis aliran daya tidak seimbang pada jaringan distribusi 20kV penyulang PM.6 diperoleh kesimpulan : 1.. Ketidakseimbangan tegangan paling besar terjadi pada skenario 1 bus 869 sebesar 1,818%, dan mengalami penurunan pada skenario 4 yaitu menjadi 0,641%.. 2.. Selisih besar daya aktif yang mengalir antar fasa terbesar terjadi pada saluran Cable Silau 2 antara fasa A dan B (152 kW) untuk semua skenario.. 3.. Selisis besar daya reaktif yang mengalir antar fasa terbesar pada saluran Cable Silau 2 antara fasa A dan fasa C sebesar 492 kvar dalam semua skenario.. 4.. Total rugi-rugi paling kecil terjadi pada skenario 4 sebesar 813,2 kW dan 2148,8 kvar, dan yang terbesar terjadi pada skenario 4 sebesar 1270 kW dan 2698,8 kvar.. 5.2 Saran Dari penelitian ini, ada beberapa saran yang dapat dilakukan untuk mengembangkan Skripsi ini, yaitu : 1.. Melakukan penelitian mengenai optimasi penempatan Distributed Generation (DG).. 67 Universitas Sumatera Utara.

2.. Melakukan penelitian ketidakseimbangan yang diakibatkan oleh beban 1 fasa pada sistem distribusi.. 3.. Melakukan evaluasi aliran daya tak seimbang pada jaringan distribusi 20kV dengan software simulasi yang berbeda.. 4.. Melakukan rekonfigurasi jaringan untuk mendapatkan hasil ketidakseimbangan yang paling minimum.. 68 Universitas Sumatera Utara.

DAFTAR PUSTAKA [1] T. Gonen, Electrical Power Distribution Engineering, USA: CRC Press, 1986. [2] I. Sharms, " Analysis of Unbalanced Distribution System With Solar PV Penetration," IEEE Power and Energy Society General meeting, 2013. [3] Z. L. F yang, "Improve Distribution System Energy Efficiency with Coordinated Reactive Power Control," IEEE Transactions on Power System, vol. 99, pp. 1-8, 2015. [4] Z. W. Khan and S. Khan, "Analyzing the Impacts of Distributed Generation on Power Losses and Voltage Profile," IEEE, p. 1, 2015. [5] Y. Fang, L. ZhaoZ, "Effects of Balanced abd Unbalanced Distribution System Modeling on Power Flow Analysis," IEEE, 2016. [6] J. B. V. Subrahmanyam, "Load Flow Analysis of Unbalanced Radial Distribution System," Journal of Theoretical and Applied Information Technology, vol. 6, pp. 40-51, 2009. [7] H. Sadat, Power System Analysis, New York: McGraw-Hill, 1999. [8] B. Huang, "Stability of Distribution System with a Large Penetration of Distributed Generation," Dissertation, 2006. [9] T. Ackerman, "Distributed Generation : a Defenition, Electrical Power System Research," pp. 195-204, 2000.. 69 Universitas Sumatera Utara.

[10] P. P. (Persero), "Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik PT PLN (Persero) 2013-2022," PT PLN (Persero), Jakarta, 2013. [11] SJ. Masykur, Analisis Sistem Tenaga Listrik, Medan: USU Press, 2016. [12] SJ. Masykur, "Analisa Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa Pada Sistem Tenaga Listrik Dengan Metode Thevenin," Sistem Teknik Industri, vol. 6, p. 3, 2005. [13] SPLN D5.004-1:2012. Regulasi Harmonisa, Flicker dan ketidakseimbangan Tegangan [14] IEEE Standart Test Procedure for Polyphase Induction Motors and Generators, IEEE Standard 112, 1991. [15] Anderson. M Paul, Analysis of Faulted Power System, USA: The Lowa State University Press, 1973.. 70 Universitas Sumatera Utara.