PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2022

(1)

i

ANALISIS DAN SIMULASI PEMASANGAN STATIC VAR COMPENSATOR UNTUK PERBAIKAN NILAI FAKTOR

DAYA MENGGUNAKAN MATLAB SIMULINK PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT. ECCO INDONESIA

Diajukan Kepada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh :

ERFIAN BAGAS MAULIDIN 201610130311170

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2022

(2)

ii

(3)

iii

(4)

iv

(5)

v

ABSTRAK

Kualitas daya merupakan salah satu masalah penting yang harus diperhatikan dalam sistem tenaga listrik. Salah satu masalah dalam kualitas daya adalah rendahnya nilai faktor daya. Faktor daya merupakan nilai perbandingan antara daya aktif dan daya reaktif. Ketika nilai faktor daya rendah terdapat beberapa masalah seperti jatuh tegangan, kenaikan arus, dan peningkatan rugi-rugi daya.

Oleh karena itu faktor daya harus dijaga sesuai dengan ketetapan PLN yaitu 0.85 sampai 1. Salah satu cara untuk menjaga faktor daya adalah dengan menggunakan Static Var Compensator (SVC). SVC merupakan komponen listrik yang dapat dengan cepat mengkompensasi daya reaktif dalam sistem, dengan demikian dapat meningkatkan nilai faktor daya yang sebelumnya rendah menjadi lebih baik atau mempertahankan faktor daya dalam batasan yang telah ditetapkan. SVC harus dikendalikan sedemikian rupa sehingga dapat mengontrol daya reaktif dalam sistem. Penelitian ini bertujuan untuk memperbaiki atau meningkatkan nilai faktor daya pada sistem tenaga listrik di PT. ECCO INDONESIA menggunakan SVC dengan jenis Fixed Capacitor dan Thyristor Controlled Reactor (FC-TCR) dan dikendalikan menggunakan Fuzzy Logic Control (FLC).

(6)

vi

ABSTRACT

Power quality is one of the important issue that must be considered in electrical power system. One of problem in power quality is bad power factor value. Power factor is comparison value between active power and reactive power. When the power factor value is low there are some problem such as voltage drop, current increase, and increase of power losses. Therefore, power factor must be maintained according to PLN 0.85 to 1. One way to maintain power factor is using Static Var Compensator (SVC). SVC is an electrical component that can quick to compensate for reactive power in system, this can improve power factor value that was previously low to better or to maintain stable power factor according to the limit. SVC must be controlled in such way that can control reactive power in system. This paper aiming to improve or increasing the power factor value in electrical power system in PT. ECCO INDONESIA using SVC with type of Fixed Capacitor and Thyristor Controlled Reactor (FC-TCR) and controlled using Fuzzy Logic Control (FLC).

(7)

vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T. dan Bapak Ilham Pakaya S.T.M.Tr.T. selaku dosen pembimbing saya dalam menyusun skripsi pada program studi teknik elektro di Universitas Muhammadiyah Malang.

2. Bapak Alm. Ir. Nurhadi, M.T. atas bantuannya dalam menentukan judul skipsi yang akan saya kerjakan.

3. Bapak/Ibu Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.

4. Ibu Nur Alif Mardiyah sebagai dosen wali selama saya menjadi mahasiswa teknik elektro di Universitas Muhammadiyah Malang.

5. Seluruh civitas akademik pada program studi teknik elektro di Universitas Muhammadiyah Malang yang telah memberikan ilmu sebagai bekal dalam menghadapi dunia kerja.

6. Kedua orang tua saya yang telah banyak memberikan waktu, do’a dan dukungan.

7. Teman-teman saya Elektro kelas C Angkatan 2016 yang telah menemani dan membantu saya selama proses perkuliahan dari semester 1 hingga selesai dan dalam menyelesaikan skripsi ini.

8. Seluruh teman saya yang pernah saya repotkan terkait dengan penyusununan skripsi ini di Universitas Muhammadiyah Malang, maupun yang bukan dari Universitas Muhammadiyah Malang.

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahirabbil’alamin, puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan limpahan rahmat dan hidayah-Nya. Sholawat serta salam saya junjungkan kepada Nabi Muhammad SAW. Atas rahmat dan karun ia Allah SWT penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul “Analisa dan Simulasi Pemasangan Static Var Compensator Untuk Perbaikan Nilai Faktor Daya Menggunakan Matlab Simulink pada Sistem Tenaga Listrik di PT. ECCO INDONESIA”.

Penulisan tugas akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik di Universitas Muhammadiyah Malang. Penulis menyadari bahwa pada penulisan tugas akhir ini masih terdapat banyak kekurangan.

Oleh kerena itu penulis berharap dengan adanya tugas akhir ini dapat menjadi acuan agar dapat dikembangankan kembali kedepannya agar lebih baik.

Malang, 10 Juni 2022

(Erfian Bagas Maulidin)

(9)

ix

Daftar Isi

Skripsi... i

Lembar Persetujuan ... ii

Lembar Pengesahan ... iii

Lembar Pernyataan ... iv

ABSTRAK ... v

ABSTRACT ... vi

Lember Persembahan ... vii

Kata Pengantar... viii

Daftar Isi ... ix

Daftar Gambar ... xii

Daftar Tabel ... xiv

Bab I ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 3

1.3 Batasan Masalah... 3

1.4 Tujuan Penelitian ... 4

1.5 Manfaat Penelitian ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

Bab II ... 6

2.1 Kualitas Daya Listrik ... 6

2.2 Jenis – Jenis Beban Listrik ... 6

2.2.1 Beban Resitif ... 6

(10)

x

2.2.2 Beban Induktif ... 7

2.2.3 Beban Kapasitif ... 7

2.3 Daya Listrik ... 8

2.3.1 Daya Aktif ... 8

2.3.2 Daya Reaktif... 8

2.3.3 Daya Semu ... 9

2.4 Faktor Daya ... 9

2.5 Penyebab Faktor Daya Rendah ... 10

2.6 Pengaruh Faktor Daya Rendah... 10

2.7 Perbaikan Faktor Daya ... 10

2.8 Static Var Compensator (SVC) ... 11

2.8.1 Jenis-Jenis SVC ... 13

2.9 Matlab (Matrix Laboratory) ... 17

2.10 Fuzzy Logic Control ... 17

2.11 Metode Mamdani ... 17

Bab III ... 18

3.1 Tahapan Penelitian ... 18

3.2 Pemodelan Sistem Tenaga Listrik Gedung ECCO 2 ... 19

3.3 Pemodelan SVC FC-TCR ... 20

3.4 Pemodelan Kontrol SVC FC-TCR ... 21

3.4.1 Model Kontrol Masukan FLC ... 22

3.4.2 FLC (Fuzzy Logic Control) ... 22

3.4.3 Kontrol Pulse Generator ... 25

3.5 Uji Simulasi ... 26

3.5.1 Uji Simulasi 1 ... 26

(11)

xi

Bab IV ... 28

4.1 Hasil Nilai Daya Aktif (P)... 28

4.1.1 Daya Aktif Tanpa SVC ... 28

4.1.2 Daya Aktif Dengan SVC ... 28

4.2 Hasil Nilai Daya Reaktif (Q)... 29

4.2.1 Daya Reaktif Tanpa SVC ... 29

4.2.2 Daya Reaktif Dengan SVC ... 30

4.3 Hasil Nilai Daya Semu (S) ... 31

4.3.1 Daya Semu Tanpa SVC ... 31

4.3.2 Daya Semu Dengan SVC ... 31

4.4 Hasil Faktor Daya ... 32

4.4.1 Faktor Daya Tanpa SVC ... 32

4.4.2 Faktor Daya Dengan SVC ... 33

4.5 Hasil Uji Simulasi Ketiga... 34

4.5.1 Total Daya Reaktif STL 260kVAR... 34

Bab V ... 38

5.1 Kesimpulan ... 38

5.2 Saran ... 39

Daftar Pustaka ... 40

(12)

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bentuk Gelombang Listrik AC Terhadap Beban Resisitif ... 7

Gambar 2.2 Bentuk Gelombang Listrik AC Terhadap Beban Induktif ... 7

Gambar 2.3 Bentuk Gelombang Listrik AC Terhadap Beban Kapasitif ... 8

Gambar 2.4 Vektor Diagram Segitiga Daya ... 9

Gambar 2.5 Model SVC ... 12

Gambar 2.6 Karakteristik V-I dari SVC ... 13

Gambar 2.7 Sistem Kontrol SVC ... 14

Gambar 2.8 SVC Menggunakan TCR dan FC ... 15

Gambar 2.9 SVC Menggunakan TCR dan TSC ... 16

Gambar 2.10 SVC Menggunakan Selt-Commutated Inverters ... 16

Gambar 3.1 Diagram Blok Secara Umum Sistem ... 19

Gambar 3.2 Gambar Simulink Sistem SVC FC-TCR ... 20

Gambar 3.3 Pemodelan Kontrol Masukan FLC ... 22

Gambar 3.4 Keanggotaan Input Fuzzy... 23

Gambar 3.5 Keanggotaan Output Fuzzy ... 24

Gambar 3.6 Rule Base FLC ... 25

Gambar 3.7 Diagram Blok Simulink Pulse Generator pada Matlab ... 25

Gambar 3.8 Diagram Blok Simulink Pengolahan Sinyal Thyristor ... 26

Gambar 3.9 Diagram Blok STL Gedung ECCO 2 dengan SVC FC-TCR ... 26

Gambar 3.10 Sistem Tenaga Listrik dengan SVC FC-TCR pada Simulink Matlab ... 27

Gambar 4.1 Daya Aktif tanpa SVC FC-TCR... 28

Gambar 4.2 Daya Aktif dengan SVC FC-TCR ... 29

Gambar 4.3 Daya Reaktif tanpa SVC FC-TCR ... 30

(13)

xiii

Gambar 4.4 Daya Reaktif dengan SVC FC-TCR ... 30

Gambar 4.5 Daya Semu tanpa SVC FC-TCR ... 31

Gambar 4.6 Daya Semu dengan SVC FC-TCR ... 32

Gambar 4.7 Faktor Daya tanpa SVC FC-TCR... 33

Gambar 4.8 Faktor Daya dengan SVC FC-TCR ... 33

Gambar 4.9 Fasa Tegangan Saat Daya Reaktif 260kVAR ... 35

Gambar 4.10 Fasa Arus Saat Daya Reaktif 260kVAR ... 35

(14)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Parameter yang digunakan pada STL pada Gedung ECCO2 ... 19 Tabel 3.2 Batasan Membership Function Input ... 23 Tabel 3.3 Batasan Membership Function Output ... 24

(15)

- 2 -

(16)

40

Daftar Pustaka

[1] Ami Uli Ulya. “ANALISIS DAN SIMULASI PENGARUH

PEMASANGAN CAPASITOR BANK UNTUK PERBAIKAN FAKTOR DAYA MENGGUNAKAN SIMULINK PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PT.

BOGOWONTO PRIMALARAS,” Vol 12, No. 1. 2019.

[2] Jeni Ashayanti, “ANALISIS BANK KAPASITOR UNTUK

PERBAIKAN FAKTOR DAYA PADA. SISTEM KELISTRIKAN DI PT.

NIKKATSU ELECTRIC WORKS,” Universitas Pendidikan Indonesia.2018.

[3] Yawantoro, Eri, dan Solichan, Ahmad, “Analisa Keandalan Sistem Tenaga Listrik Jawa Tengah dan DIY Periode Tahun 2009 – 2011”. Media Elektrika 5.

2012.

[4] S. S. Tejinder dan S. Lakhwinder, “Compartive Analysis of Custom Power Devices for Power Quality Improvement in Non-Linier Loads”.RAECS.Panjab University.2015

[5] K. Shazma, S. Balvinder, dan M. Prachi, “A Review on Power Quality Problems and its Improvement Techniques,” International Confrence on Innovations in Power and Advance Computing Technologies.2017.

[6] A. Naderipour, Z. Abdul-Malek, dkk “Optimal designing of static var compensator to improve voltage profile of power system using fuzzy logic control,”

Energy:192.2019.

[7] V. Kavitha dan K. Subramanian, “Ivestigation of Power Quality Issues and Its Solution for Distributed Power System”. ICCPCT. 2017.

[8] L. Yu-Wei, R. Shiuan-Hau dkk, “Improvement of Power Quality by Using Advance Reactive Power Compensation”. IEEE Transactions on Industry Applications. Vol 54. 2018.

[9] Mega, Purwito, dan L. Ruslan, “Analisis Penambahan Kapasitor Shunt Untuk Memperbaiki Faktor Daya pada Sisi Jaringan Tegangan Rendah di PT.

Semen Tonasa Unit V”. SNTEI.2021.

(17)

41

[10] Anugrah, Harem Puja, “Analisis Kebutuhan Kapasitor Bank Pada Bus Beban Untuk Perbaikan Nilai Faktor Daya Dan Drop Tegangan menggunakan Simulasi Optimal Capacitor Placement ETAP 12.6 (Studi kasus Bandar Udara Internasional Juanda Surabaya)”. Skripsi. Universitas Muhammadiyah Malang.

2019.

[11] Partaonan Harahap, “PENGARUH JATUH TEGANGAN TERHADAP KERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA MENGGUNAKAN SIMULINK MATLAB,” Vol 9(No 2). 24. 2016.

[12] K. Ali dan I. Erdal “Modeling and Simulation of a Static Var Compensator based on FC-TCR.” International Confrence on Renewable Energy Research and Application. 2016.

[13] M. Shawon, Z. Hanzelka dan A. Dziadecki, “Voltage-Current and Harmonic Characteristic Analysis of Different FC-TCR Based SVC.” IEEE Eindhoven PowerTech.2015.

[14] S. Jumaat, I. Musirin, dan M. Baharun, “A voltage improvement of transmission system using static var compensator via matlab/simulink.”Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science.330-337.2017.

[15] M. Mokhtari, S. Zouggar, dkk “Voltage Stability Improvement Rf Dn Asynchronous Wind Turbine Xsing Static Var Compensator Zith Single Input Fuzzy Logic Controller.”International Renewable and Sustainable Energy Confrence.2018.

[16] R. Ahmad Ilyas, Y. Samer dan A. Hussain, “Fuzzy-logic control of an inverted pendulum on a cart”. Computers & Electrical Engineering. Vol 61. 2017.

[17] Jinbo Chen, Wen Yu Hu, “Matlab Simulation Research on Static VAR Compensator”. E3S Web of Confrence 256, 01022. 2021.

[18] S. Swapnil dan P. Dikesh, “MODELLING AND SIMULATION OF FC-

TCR FOR REACTIVE POWER COMPENSATION USING THE

MATLAB/SIMULINK”. IJAET. 2015.

(18)

42

[19] Moh Moh Myint Aung, Yan Aung Oo, “A Fuzzy Logic Approach for Improvement of Power Quality Using FC-TCR”. American Scientific Research Journal for Engineering, Technology and Sciences (ASRJETS).2016.

[20] O. Fatih, A. Gani dan M. Sekkeli, “A performance comparison of static VAr compensator based on Goertzel and FFT algorithm and experimental validation”.

SpringerPlus. 2016.

[21] Yudha, Hendra Marta, “Kualitas Daya Listrik Pengaruh dan Penanganannya”. Jurnal Desiminasi Teknologi, Volume 5, Nomer 1. 17, 2017.

[22] Hardianto, Windu Nur, “Analisa Optimasi Perbaikan Faktor Daya Dan Drop Tegangan Dengan Menggunakan Kapasitor Bank Pada Line 5 PT. Bukit Asam (Persero) TBK”. Skripsi, Universitas Lampung, 2017.

[23] Al Bahar, Abdul Kodir, “Analisa Pengaruh Kapasitor Bank Terhadap Faktor Daya Gedung TI BRI Ragunan”. Jurnal Ilmiah Elektrokrisna, Volume 6, Nomer 1.

12. 2017.

[24] Yugi, Eryuhanggoro, “Perancangan Perbaikan Faktor Daya Pada Beban 18.956 kW/6600 V, Menggunakan Kapasitor Bank di Pt. Indorama Ventures Indonesia”. Tugas Akhir. Universitas Mercu Buana, 2013.

[25] F. Zheng dan W. Zhang, “Long Term Effect of Power Factor Correction on the Industrial Load: A Case Study”. AUPEC. 2017

[26] Fitria Erawati dan Juara Mangapul, “Pengaruh Faktor Daya Pelanggan Industri Terhadap Rugi-Rugi Pada Jaringan Sisi Sekunder Transformator Distribusi PT. PLN (Persero) Area Serpong”. Seminar Nasional Teknologi Fakultas Teknik.

Universitas Krisnadwipayana. 2019.

(19)

43

[27] K. Yasin, M.M. Yusuf, dan M.M. Khan, “Automated Power Factor Correction and Energy Monitoring System”. ICECCT. 2017.

[28] PT PLN (Persero), “Kompensasi Daya Reaktif Statik (SVC),” di Buku Pedoman Pemeliharaan, no. 06, 2014.

[29] Sunarsan Sitohang dan Ronal Denson, “FUZZY LOGIC UNTUK MENENTUKAN PENJUALAN RUMAH DENGAN METODE MAMDANI (STUDI KASUS: PT GRAHA HERALD)”. Jurnal ISD Vol.2 No.2. Desember 2017.

[30] Maria, Matius, dan Ika, “PENGGUNAAN FUZZY LOGIC & METODE MAMDANI UNTUK MENGHITUNG PEMBELIAN, PENJUALAN DAN PERSEDIAAN.’ JAAF (Journal of Applied Accounting and Finance) Vol. 3 No.1.

2019.