PERA DISTR Disusun ANCANGA RIBUSI ST SOF sebagai Sal Un I JURU UNIVER T AN HIGH PA TANDAR IE FTWARE E lah Satu Sy Jurusan E niversitas M D INDRIANA USAN ELEK RSITAS MU UGAS AKH ASS DAMP EEE 9 BUS TAP POWE arat Menye Elektro Faku Muhammad Disusun ole A ZELLA M D40013000 KTRO FAK UHAMMAD 2014 HIR PED FILTE DENGAN M ER STATIO elesaikan Pr ultas Teknik diyah Surak h : MARGARET 01 KULTAS TE DIYAH SUR ER PADA SI MENGGUN ON 7.0 rogram Stud k arta TA EKNIK RAKARTA ISTEM NAKAN di Strata 1
iv
KATA PENGATAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kenikmatan, hidayah serta taufiqnya sehingga sampai saat ini masih diberikan kesempatan untuk beribadah dan meyembah padaNYA dan telah menjadikanku manusia yang berakal dan berguna dalam dunia ini. Sholawat serta salam untuk junjunganku, Nabiku Muhammad S.A.W yang aku nantikan–nantikan syafa’atnya.
Hanya karena Allah SWT akhirnya penulis bisa melewati kendala dan tantangan dalam menyelesaikan dan menyusun laporan tugas akhir ini. Tugas akhir ini disusun dan diajukan sebagai syarat untuk kelulusan dan mendapatkan gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. Adapun judul tugas akhir yang penulis ajukan : “ PERANCANGAN
HIGH PASS DAMPED FILTER PADA SISTEM DISTRIBUSI STANDAR
IEEE 9 BUS DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP POWER
STATION 7.0”.
Selama penyusunan tugas akhir ini penulis mendapat dukungan, dan saran serta bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan tulus ikhlas dan kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terima kasih sebesar – besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Sri Sumarjono, MT., P.h.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiayah Surakarta.
v
2. Bapak Umar, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiayah Surakarta..
3. Bapak, Agus Supardi, S.T., M.T. dan Bapak Aris Budiman, S.T., M.T selaku Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak, Agus Supardi, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik yang telah banyak membimbing selama menempuh studi di Teknik Elektro UMS. 5. Bapak Umar, S.T., M.T. dan Bapak Hasyim Asy’ari, S.T., M.T. Selaku
penguji Tugas Akhir.
6. Segenap dosen dan karyawan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
7. Ayahanda dan Ibunda tercinta ”terimah kasih atas do’a, kasih sayang, dukungan, dan materi yang senantiasa tercurah untuk Adinda” yang selalu memberikan ”segalanya” untuk kehidupan dan keberhasilan Adinda.
8. Kedua kakakku tersayang, ”terimah kasih atas dukungan, nasehat dan kebersamaannya”.
9. Keluarga Besar di Cepu dan Surakarta terima kasih semuanya atas dukungan dan semangat.
10. Teman-teman Teknik Elektro Angkatan 2009, 2010, 2011 dan 2012 serta seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Dengan segala kerendahan hati penulis berharap semoga karya ini memberikan manfaat kepada semua pihak dan bagi penulis sendiri khususnya.
vi
Akhir kata, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga karya ini dapat bermanfaat untuk rekan-rekan mahasiswa dan pihak-pihak yang berkepentingan.
Surakarta, 21 Juli 2014
vii MOTTO
”Allah menghendaki kemudahan bagimu dan tidak menghendaki
kesukaran bagimu.” (Q.S. Al-Baqarah : 185)
”Dan bahwasanya seorang manusia tiada memperoleh selain apa
yang telah diusahakannya.” ( Q.S. An Najm : 39 )
“Wahai manusia, sesungguhnya engkau harus bekerja keras
(sungguh-sungguh dan tekun) menuju keridhoan Tuhanmu, maka
pasti kamu akan menemui-Nya.” (Al-Insyiqaq:6)
“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. maka
apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan maka kerjakanlah
dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada
viii
PERSEMBAHAN
Karya kecil ini kupersembahkan untuk yang tercinta dan terkasih :
1. Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayahNYA yang tanpa batas kepada umat islam sehingga penulis mampu menyelesaikan laporan tugas akhir.
2. Nabi Muhammad SAW yang telah membawa umat islam dari jaman kebodohan menuju jaman yang penuh dengan ilmu pengetahuan dan teknologi.
3. Ayahanda dan Ibundaku tercinta. Kasih sayang, pengorbanan, dan doa yang penuh keikhlasan hati, membanting tulang, membesarkan dan mendidik tanpa pamrih, yang hanya berharap anak-anaknya akan lebih baik dari mereka.
4. Segenap keluarga tercinta yang dapat menjadi motivasi baik moral maupun materi yang dapat membantu dalam proses belajar.
5. Seseorang yang tak kalah penting dalam hidupku telah mengajarkan kesabaran, kebersamaan, keteguhan, kesetiaan, dan telah menemani selama menjalani tugas akhir.
6. Segenap Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro ( KMTE ).
7. Teman-teman Teknik Elektro yang sudah sama-sama berjuang hingga mencapai puncak dari masa pembelajaran.
ix
DAFTAR KONTRIBUSI
Tugas Akhir ini berawal dari ketertarikan penulis terhadap simulasi yang terdapat pada program ETAP Power Station, khususnya simulasi terhadap harmonik. Penulis mencari informasi tentang tugas akhir yang ada di perpustakaan kampus.
Setelah mendapatkan inspirasi dan topik yang akan dituang ke dalam Tugas Akhir, penulis berkonsultasi dengan Bapak Agus Supardi S.T, M.T,. Beliau menawarkan untuk menganalisa harmonik dan merancang High pass damped
filter pada sistem distribusi standart IEEE 9 bus dengan menggunakan program ETAP Power Station 7.0. Penelitian ini terbagi menjadi dua, penulis membahas
analisis harmonik dan perancangan high pass damped filter pada sistem distribusi standart IEEE 9 bus dengan mnggunakan progam ETAP Power Station 7.0.
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang sejauh saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang telah dipublikasikan atau pernah dipakai untuk mendapat gelar kesarjanaan dilingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian sumber informasi yang saya cantumkan sebagaimana mestinya.
Penelitian ini dilakukan dengan menggambar diagram single line yang di berikan oleh Bapak Agus Supardi, ST, MT ke bentuk model ETAP Power Station. Penulis memasukan data-data yang telah diberikan dan disimulasikan dengan studi aliran daya. Setelah rangkaian jalan, kemudian dilakukan simulasi harmonik
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
LEMBAR PERSETUJUAN... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
MOTTO... vii
PERSEMBAHAN ... viii
DAFTAR KONTRIBUSI... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR ... xv ABSTRAKSI... xvii BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Batasan Masalah ... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 4 1.5 Manfaat Penelitian... 4 1.6 Sistematika Penulisan……….. 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7
2.1 Telaah Penelitian ... 7
xii
2.2.1. Drop tegangan... 8
2.2.2. Bank Kapasitor ... 9
2.2.3. Pengaruh kapasitor terhadap nilai harmonik ... 10
2.2.4. Distorsi Harmonik dan definisinya ... 11
2.2.5. Sumber Harmonik pada sistem distribusi ... 12
2.2.6. Dampak harmonik terhadap komponen sistem distribusi... 13
2.2.7 High pass damped filter ... 15
2.2.8 Aliran beban ... 18
2.2.9 Sekilas tentang ETAP POWER STATION 7.0 ... 19
2.2.10 Studi analisis Harmonik pada ETAP POWER STATION 7.0 21 BAB III METODE PENELITIAN... 22
3.1 Jadwal Penelitian ... 22
3.2 Tahapan Penelitian ... 22
3.2.1 Tahap studi literatur………. 22
3.2.2 Pengumpulan data ... ……….. 22
3.2.3 Tahap Pengolahan Data………. .... 23
3.3 Alat dan Bahan ... 24
3.3.1 Hardware dan software ……… ... 24
3.3.2 Gambaran sistem distribusi standar IEEE 9 bus ……… 24
3.3.3 Data Kapasitor ………. ... 26
3.3.4 Data Generator……… 26
3.3.5 Data Impedansi Saluran……….. 27
xiii
3.3.7 Data beban tiap bus ……….. 28
3.3.8 Data beban Nonlinier ……… ... 28
3.3.9 Fasilitas software ETAP Power Station 7.0 ... 29
3.3.9.1 Project Toolbar……….. 29
3.3.9.2 Mode Toolbar……… 30
3.4 Flowchart Penelitian ... 31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 32
4.1 Hasil simulasi analisis aliran beban ... 32
4.2 Hasil Simulasi analisis harmonik tanpa beban nonlinier ... 33
4.3 Hasil simulasi harmonik dengan adanya beban nonlinier ... 36
4.4 Perancangan High pass damped filter ... 41
4.5 Hasil simulasi analisis harmonik dengan adanya beban nonlinier dan pemasangan high pass damped ... 45
BAB V PENUTUP... 50 5.1 Kesimpulan... 50 5.2 Saran ... 51 Daftar Pustaka ... 52 Lampiran ... 53
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Jenis bus dan besarannya ... 19
Tabel 3.1. Data kapasitas kapasitor untuk simulasi ... 26
Tabel 3.2. Data generator untuk simulasi ... 26
Tabel 3.3. Data impedansi saluran untuk simulasi ... 27
Tabel 3.4. Data transformator saluran untuk simulasi ... 27
Tabel 3.5. Data beban tiap bus untuk simulasi ... 28
Tabel 3.6. Data beban nonlinier ... 28
Tabel 4.1. Hasil simulasi load flow analysis ... 33
Tabel 4.2. Nilai distorsi harmonik tegangan dan arus pada sistem distribusi tanpa beban nonlinier ... 34
Tabel 4.3. Nilai rugi-rugi sebelum adanya beban nonlinier ... 35
Tabel 4.4. Nilai distorsi harmonik tegangan dan arus pada sistem distribusi dengan adanya beban nonlinier ... 38
Tabel 4.5. Nilai rugi-rugi setelah adanya beban nonlinier ... 38
Tabel 4.6. Nilai komponen penyusunan high pass damped filter ... 44
Tabel 4.7. Nilai distorsi harmonik tegangan dan arus pada sistem distribusi dengan adanya beban nonlinier dan pemasangan high pass damped filter ... 46
Tabel 4.8. Nilai rugi-rugi setelah adanya beban nonlinier dan pemasangan High pass damped filter ... 46
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Aplikasi arus harmonisa saat resonansi ... 11
Gambar 2.2. Rangkaian High Pass Damped Filter dan kurva impedansi terhadap Frekuensi ... 15
Gambar 3.1. Diagram garis tunggal sistem standar IEEE 9 bus ... 24
Gambar 3.2. Model sistem distribusi standar IEEE 9bus dalam ETAP Power Station 7.0 ... 25
Gambar 3.2. Project toolbar ... 29
Gambar 3.3. Mode Toolbar ... 30
Gambar 3.4. Flowchart Penelitian ... 31
Gambar 4.1. Diagram Single line load flow analysis ... 32
Gambar 4.2. Diagram single line harmonic analysis tanpa beban nonlinier ... 34
Gambar 4.3. Spektrum harmonik dan bentuk gelombang sinusoidal pada sistem distribusi standar IEEE 9 bus tanpa beban nonlinier ... 36
Gambar 4.4. Diagram satu garis harmonic analysis dengan adanya beban nonlinier ... 37
Gambar 4.5. Spektrum harmonik dan bentuk gelombang sinusoidal pada sistem distribusi standar IEEE 9 bus dengan adanya beban nonlinier ... 39
Gambar 4.6. Perbandingan bentuk gelombang sinusoidal tanpa beban nonlinier dan dengan adanya beban nonlinier ... 40
Gambar 4.7. Diagram satu garis harmonic analysis dengan adanya beban nonlinier dan pemasangan High pass damped filter ... 45
xvi
Gambar 4.8. Spektrum harmonik dan bentuk gelombang sinusoidal pada sistem distribusi 9 bus dengan adanya beban nonlinier dan pemasangan
High pass damped filter ... 39
Gambar 4.9. Perbandingan bentuk gelombang sinusoidal dengan adanya beban
xvii
ABSTRAKSI
Sistem distribusi umumnya pada ujung-ujung saluran mengalami drop tegangan karena jarak sumber yang jauh ke beban ini mengakibatkan terjadinya rugi-rugi daya. Sehingga pada umumnya dipasang bank kapasitor untuk memperbaiki drop tegangan pada ujung-ujung saluran tersebut agar tegangan rata-rata saluran distribusi. Penggunaan bank kapasitor yang besar dan pemasangan beban nonlinier dapat menimbulkan permasalahan yang menurunkan kualitas daya listrik, yaitu harmonik.
Dalam penelitian ini akan dilakukan analisis harmonik dan perancangan High Pass Damped Filter pada sistem distribusi standar IEEE 9 bus dengan cara melakukan simulasi dengan menggunakan Software ETAP Power Station 7.0. Penelitian dimulai dengan membuat model sistem distribusi dan memasukkan data-data parameter sistem ke dalam model tersebut. Kemudian dilakukan simulasi aliran daya untuk mengamati nilai dan arah aliran daya, simulasi analisis harmonik tanpa beban nonlinier dan dengan penambahan beban nonlinier, merancang high pass damped filter, dan pemasangan high pass damped filter pada sistem distribusi untuk mengurangi distorsi harmonik. Dari hasil simulasi harmonik akan diketahui pengaruh dari pemasangan beban nonlinier dan high pass damped filter pada sistem distribusi.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa dengan adanya pemasangan beban nonlinier pada sistem distribusi mengakibatkan nilai Total Harmonic Distortion tegangan pada bus yang dekat dengan sumber harmonik mengalami kenaikan berkisar 7.11% dan meningkatkan rugi-rugi daya nyata. Setelah dilakukan perancangan dan pemasangan high pass damped filter tegangan mengalami penurunan yaitu 4.89% sehingga sesuai dengan batas standar distorsi harmonik pada sistem distribusi.
