TUGAS AKHIR
OPTIMALISASI PENGGUNAAN KAPASITOR BANK PADA JARINGAN 20 KV DENGAN SIMULASI ETAP
(STUDI KASUS PADA FEEDER SRIKANDI DI PLN RAYON PANGKALAN BALAI, WILAYAH SUMATERA SELATAN)
O
L
E
H
DAVID TAMPUBOLON
NIM: 0904020766
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Permintaan kebutuhan listrik dewasa ini semakin meningkat, baik dari segi kuantitas
maupun kualitas. Untuk itu perusahaan utilitas listrik di Indonesia (dalam hal ini PLN)
diharapkan dapat menjawab permintaan tersebut dengan meningkatkan kualitas pelayanan
listrik. Adapun beberapa parameter penting yang harus diperhatikan guna menjaga kualitas
daya diantaranya adalah faktor daya dan jatuh tegangan.
Salah satu solusi yang dapat diambil adalah dengan penggunaan kapasitor bank. Pada
tulisan ini, penulis akan membahas mengenai penggunaan kapasitor secara optimum, dimana
dalam hal ini akan dibahas mengenai penentuan lokasi, ukuran, dan juga jumlah unit
kapasitor. Pembahasan akan mengkaji lebih lanjut mengenai kajian kelayakan operasi dan
juga kajian kelayakan finansial dari penggunaan kapasitor pada daerah yang diteliti.
Adapun untuk mengetahui secara pasti efektivitas penggunaan kapasitor tersebut
dibutuhkan suatu simulator yang mampu mengenal konfigurasi jaringan secara real. Untuk itu
pada tulisan ini, penulis akan menggunakan ETAP powerstation dalam melakukan simulasi.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa penggunaan kapasitor bank di jaringan tegangan
menengah mampu meningkatkan level tegangan pada ujung-ujung jaringan hingga mencapai
range standar PLN yaitu pada -10% dan 5% dari tegangan nominal. Selain itu, diperoleh juga
penurunan nilai rugi-rugi daya listrik sebesar 19,33%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa
pemasangan kapasitor bank di feeder Srikandi tepat untuk dilaksanakan.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan
karunia-Nya yang telah melimpahkan rahmat dan berkah-Nya kepada penulis sehingga dapat
menyelesaikan berjudul:
OPTIMALISASI PENGGUNAAN KAPASITOR BANK PADA JARINGAN 20 KV DENGAN SIMULASI ETAP (STUDI KASUS PADA FEEDER SRIKANDI DI PLN
RAYON PANGKALAN BALAI, WILAYAH SUMATERA SELATAN)
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan
memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, baik mengenai
materi maupun penyajiannya serta tata bahasanya. Oleh karena itu, penulis terlebih dahulu
mohon maaf atas segala kekurangan dan kelemahan yang terdapat dalam tulisan ini. Penulis
sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak guna
menyempurnakan Tugas Akhir ini.
Dalam menyelesaikan Skripsi ini, penulis telah banyak menerima bantuan dari
berbagai pihak. Dalam kesempatan ini, penulis dengan hati yang tulus mengucapkan terima
kasih yang sedalam-dalamnya kepada:
1. Bapak Ir. Masykur Sjani, MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah
membantu dan memberikan pengarahan kepada penulis selama penyusunan Tugas
Akhir ini.
2. Bapak Yulianta Siregar, ST.MT dan Bapak Suherman, ST. M.Sc. Ph.D, selaku
pembimbing Tugas Akhir yang memberikan masukan untuk keberhasilan penulisan
Tugas akhir ini
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT
USU dan Bapak Rahmat Fauzi, S.T, M.T, selaku Sekretaris Departemen Teknik
4. Bapak Bustani Hadi Wijaya, selaku manager PT. PLN WS2JB, Area Palembang,
Rayon Pangkalan Balai, Wilayah Sumatera Selatan, yang telah memberikan izin
pengambilan data di wilayah tersebut.
5. Bapak Ir. Kasmir Tanjung, selaku Dosen Wali penulis.
6. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
7. Seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara.
8. Rekan-rekan mahasiswa teknik elektro angkatan tahun 2009, yang selama ini menjadi
rekan yang baik dan saling mendukung dalam mengikuti perkuliahan.
9. Terimakasih yang istimewa kepada orang tua Bapak S.Tampubolon dan Ibu
S.Hutabarat, orang tua penulis yang selalu mendoakan serta memberikan nasihat,
semangat, bimbingan, kritik, dan arahan kepada penulis selama menjalani perkuliahan
dan penyelesaian skripsi ini.
10.Kepada abang saya Daniel Tampubolon, Dasmond Tampubolon, dan kakak saya
Christina Tampubolon yang banyak sekali membantu dalam penulisan tugas akhir
ini, memberi masukan dan juga doanya bagi penulis terimakasih banyak.
11.Semua pihak yang telah ikut serta membantu penulis dalam menyelesaikan penulisan
Tugas Akhir ini.
Akhir kata, dengan segala kerendahan dan ketulusan hati, penulis berharap skripsi ini
dapat memberikan manfaat bagi almamater pada khususnya serta pembaca pada umumnya.
Untuk itu penulis dengan senang hati dan sangat mengharapkan saran-saran dan kritik yang
membangun demi penyempurnaan Skripsi ini.
Medan, Juni 2014
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI... iv
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ... vii
BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang ... 1
1.2.Perumusan Masalah ... 3
1.3.Batasan Masalah ... 3
1.4.Tujuan Penelitian ... 3
1.5.Manfaat Penelitian ... 3
1.6.Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Kualitas Daya Listrik ... 5
2.1.1. Faktor Daya ... 6
2.1.2. Jatuh Tegangan ... 8
2.2.Kapasitor Bank ... 9
2.2.1. Efek Pemasangan Kapasitor Seri dan Paralel (Shunt) ... 10
a. Kapasitor Seri ... 10
b. Kapasitor Paralel (Shunt) ... 12
2.2.2. Metode Penentuan Lokasi Kapasitor Bank ... 13
a. Metode Jarak ... 14
b. Metode Aliran Daya Reaktif ... 15
2.2.3. Penentuan Rating Kapasitor ... 19
BAB III METODE PENELITIAN
3.1.Tempat dan Waktu Penelitian ... 20
3.2.Metode Pengumpulan Data ... 20
3.3.Diagram Alir Metode Penelitian ... 20
3.4.Review Singkat Perbandingan Analisa Aliran Daya : Perhitungan Manual Vs Simulasi ETAP ... 24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.Data Aliran Daya pada Feeder Srikandi Sebelum Pemasangan Kapasitor Bank ... 29
4.1.1. Data Profile Tegangan ... 29
4.1.2. Data Faktor Daya dan Rugi-rugi ... 32
4.1.3. Data Kapasitor Bank ... 34
4.2.Analisa Data ... 34
4.2.1. Analisa Teknis ... 34
a. Metode Pemasangan Kapasitor Bank : Metode Jarak ... 35
b. Metode Pemasangan Kapasitor Bank : Metode Aliran Daya Reaktif ... 40
4.2.2. Analisa Kelayakan Finansial ... 48
4.2.3. Metode Scoring ... 55
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.Kesimpulan ... 59
5.2.Saran ... 60
DAFTAR PUSTAKA ... 61
DAFTAR GAMBAR
No. Nama Gambar Halaman
2.1 Diagram phasor ... 7
2.2 Power faktor correction ... 7
2.3 Diagram phasor transimi daya ke beban ... 8
2.4 Gambar diagram pemasangan kapasitor seri ... 11
2.5 Gambar diagram pemasangan kapasitor shunt ... 12
2.6 Penempatan kapasitor bank dengan metode jarak ... 15
2.7 Penempatan kapasitor bank dengan metode aliran daya reaktif ... 16
2.8 Tampilan jendela kerja ETAP ... 19
3.1 Diagram alir metode penelitian ... 23
3.2 Contoh Pemodelan Jaringan Sederhana ... 24
3.3 Analisa Model Jaringan pada ETAP ... 28
4.1 Perbandingan perbaikan tegangan metode jarak dengan aliran daya reaktif ... 47
4.2 Perbandingan perbaikan rugi-rugi metode jarak dengan aliran daya reaktif ... 47
4.3 Lokasi penempatan kapasitor bank 1 pada ETAP ... 57
DAFTAR TABEL
No. Nama Tabel Halaman
2.1 Rating Kapasitor yang umum ... 18
3.1 Perbandingan perhitungan manual dan simulasi ETAP ... 28
4.1 Data profil tegangan tiap bus pada feeder Srikandi ... 29
4.2 Sampling tegangan jaringan yang paling buruk ... 32
4.3 Data power faktor dan losses pada Feeder Srikandi ... 32
4.4 Data spesifikasi teknis dan harga Kapasitor Bank ... 34
4.5 Profil tegangan dan rugi-rugi setelah penggunaan kapasitor dengan skenario 1 (metode jarak) ... 35
4.6 Profil tegangan dan rugi-rugi setelah penggunaan kapasitor dengan skenario 2 (metode jarak) ... 36
4.7 Profil tegangan dan rugi-rugi setelah penggunaan kapasitor dengan skenario 3 (metode jarak) ... 37
4.8 Profil tegangan dan rugi-rugi setelah penggunaan kapasitor dengan skenario 4 (metode jarak) ... 37
4.9 Profil tegangan dan rugi-rugi setelah penggunaan kapasitor dengan skenario 5 (metode jarak) ... 38
4.10 Profil tegangan dan rugi-rugi setelah penggunaan kapasitor dengan skenario 6 (metode jarak) ... 39
4.11 Profil perbaikan tegangan dan rugi-rugi rata-rata tiap skenario (metode jarak) ... 40
dengan skenario 1 (metode aliran daya reaktif) ... 41
4.13 Profil tegangan dan rugi-rugi setelah penggunaan kapasitor dengan skenario 2 (metode aliran daya reaktif) ... 41
4.14 Profil tegangan dan rugi-rugi setelah penggunaan kapasitor dengan skenario 3 (metode aliran daya reaktif) ... 42
4.15 Profil tegangan dan rugi-rugi setelah penggunaan kapasitor dengan skenario 4 (metode aliran daya reaktif) ... 43
4.16 Profil tegangan dan rugi-rugi setelah penggunaan kapasitor dengan skenario 5 (metode aliran daya reaktif) ... 44
4.17 Profil tegangan dan rugi-rugi setelah penggunaan kapasitor dengan skenario 6 (metode aliran daya reaktif) ... 46
4.18 Profil perbaikan tegangan dan rugi-rugi rata-rata tiap skenario (metode aliran daya reaktif) ... 46
4.19 Analisa finansial dengan skenario 1 ... 49
4.20 Analisa finansial dengan skenario 2 ... 50
4.21 Analisa finansial dengan skenario 3 ... 51
4.22 Analisa finansial dengan skenario 4 ... 52
4.23 Analisa finansial dengan skenario 5 ... 53
4.24 Analisa finansial dengan skenario 6 ... 54
4.25 Scoring berdasarkan parameter tegangan ... 55
4.26 Scoring berdasarkan parameter tegangan ... 55
4.27 Scoring berdasarkan parameter IRR ... 56
4.28 Scoring berdasarkan parameter BCR ... 56
