PENGARUH PERUBAHAN RUGI DAYA NYATA TERHADAP
DAYA OPTIMAL DARI SUATU PEMBANGKIT DAN
BIAYA TOTAL BAHAN BAKAR
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Program Studi Strata I Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Widya Dharma Klaten
Disusun oleh :
Nama : ANDI CAHYONO
NIM : 1242100458
FAKULTAS TEKNIK
5
HALAMAN MOTTO
“ Sesungguhnya Allah tidak akan merubah keadaan suatu kaum sehingga mereka
merubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri ” (QS. Ar Ra’d : 11).
“Dan bahwasanya seorang manusia tiada memperoleh selain apa yag telah diusahakannya” (An Najm : 39).
“Barangsiapa yang mempelajari ilmu pengetahuan yang seharusnya yang ditunjukan untuk mencari ridho Allah bahkan hanya untuk mendapatkan kedudukan/kekayaan duniawi maka ia tidak akan mendapatkan baunya surga
nanti pada hari kiamat (riwayat Abu Hurairah radhiallahu anhu)”. “Jangan sia-siakan hidupmu untuk masa depan yang akan kamu jalani”.
6
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas
terselesainya skripsi sebagai salah satu syarat guna menyelesaikan studi.
Skripsi ini penulis buat berdasarkan teori yang telah didapat di bangku
kuliah dan pengalaman, dengan tujuan selain bermanfaat bagi penulis juga diharapkan bermanfaat juga bagi para pembaca, khususnya para mahasiswa.
Harapan dari penulis semoga skripsi ini bisa dimanfaatkan dan bisa
berguna bagi kita semua. Tak lupa penulis harapkan kritik dan saran dari para pembaca yang sifatnya membangun demi kemajuan ilmu pengetahuan dan
kesempurnaan skripsi ini.
Pada kesempatan ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Triyono, M.Pd, selaku Rektor Universitas Widya Dharma Klaten yang telah memberikan fasilitas di Jurusan Teknik Elektro, sehingga dapat
memperlancar dalam penyelesaian skripsi ini.
2. Ir. Darupratomo, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik yang telah memberikan izin kepada penulis untuk melaksanakan skripsi ini.
3. Sugeng Santosa, ST, M.Eng.. selaku Pembimbing II dan Ketua Jurusan Teknik Elektro yang telah memberikan arahan-arahan sehingga dapat
memperlancar skripsi ini.
7
5. Seluruh Dosen Teknik Elektro yang selalu memberikan dorongan dan
masukkan sehingga terselesaikan skripsi ini.
6. Semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dalam penyelesaian skripsi ini.
Semoga amal kebaikan yang telah diberikan mendapat imbalan pahala dari Allah SWT. Akhir kata, dengan segenap kerendahan hati penulis menyampaikan
harapan sederhana semoga skripsi ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.
Klaten, Juni 2016
8
BAB II DASAR TEORI TRANSFORMATOR 2.1.Proses Penyampaian Tenaga Listrik Ke Pelanggan ... 6
9
2.3. Persoalan-persoalan Operasi Sistem Tenaga Listrik ... 14
2.4. Beban Variabel pada Pembangkit Listrik ... 15
2.5. Biaya Operasi Pembangkit Thermis ... 16
2.6. Pengiriman Daya Optimal dengan Mengabaikan Rugi-rugi Daya dan Batas-batas Generator ... 19
2.7. Pengiriman Daya Optimal dengan Mengabaikan Rugi-rugi Daya dan Memperhitungkan Batas-batas Generator ... 23
2.8. Pengiriman Daya Optimal dengan Memperhitungkan Rugi-rugi Daya dan Batas-batas Generator ... 24
BAB III OPERASI EKONOMIS SISTEM PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK 3.1.Operasi Ekonomis Stasiun Pembangkit Thermis ... 30
1. Data Pembangkit ... 30
3.2 Perhitungan Daya Optimal dengan Memperhitungkan Rugi-rugi Daya dan Batas-batas Generator ... 33
1. Diagram Alir ... 34
2. Program Bantu MATLAB ... 35
3. Data Percobaan ... 38
BAB IV ANALISA HASIL PERHITUNGAN 4.1. Hasil Perhitungan Pengaruh Perubahan Rugi-Rugi Daya Nyata Terhadap Daya Optimal Dari Suatu Pembangkit dan Biaya Total Bahan ... 41
10 BAB V PENUTUP
A.Kesimpulan ... 50 B. Saran ... 51 DAFTAR PUSTAKA ... 52
11
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1. Skema pusat listrik yang dihubungkan melalui saluran
transmisi ke Gardu Induk ... 7
Gambar 2.2. Jaringan distribusi Tegangan Menengah (JTM), Jaringan Tegangan Rendah (JTR) dan sambungan rumah ke pelanggan . 8 Gambar 2.3. Hubungan pusat-pusat listrik dengan GI pada sebuah system tenaga listrik ... 10
Gambar 2.5. Kurva laju panas ... 17
Gambar 2.5. konstruksi transformator ... Gambar 2.6. kurva biaya bahan bakar ... 17
Gambar 2.7. Tipikal kurva biaya bahan bakar ... 18
Gambar 2.8. Sebuah bus yang menghubungkan ng jumlah generator dan sejumlah beban ... 19
Gambar 3.3. Diagram alir penyelesaian perhitungan daya optimal dari pembangkit thermis dan biaya bahan bakar dengan Memperhitungkan rugi-rugi daya dan batas-batas generator ... 34
Gambar 4.1 Hasil eksekusi program MATLAB pada percobaan 1 ... 42
Gambar 4.2 Grafik percobaan 1 s.d percobaan 4 ... 44
Gambar 4.3 Grafik total pembangkitan percobaan 1 s.d percobaan 4 ... 44
Gambar 4.4 Grafik percobaan 1 , 5 dan 6 ... 45
Gambar 4.5 Grafik total pembangkitan percobaan 1 , 5 dan 6 ... 45
12
Gambar 4.7 Grafik total pembangkitan percobaan 1 , 7 dan 8 ... 46
Gambar 4.8 Grafik percobaan 1 , 9 dan 10 ... 47
Gambar 4.9 Grafik total pembangkitan percobaan 1 , 9 dan 10 ... 47
Gambar 4.10 Grafik percobaan 1 , 11 dan 12 ... 48
13
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Biaya bahan bakar ($ /jam) ... 32
Tabel 3.2 Batasan generator ... 32
Tabel 3.3 Data percobaan pengaruh rugi-rugi daya pembangkit ... 39
Tabel 4.1 Data percobaan ... 42
14
DAFTAR LAMPIRAN
15
ABSTRAKS
ANDI CAHYONO, NIM. 1242100458 Program Studi Strata 1 (S1), Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Widya Dharma Klaten, Skripsi. “PENGARUH PERUBAHAN RUGI DAYA NYATA TERHADAP DAYA OPTIMAL DARI SUATU PEMBANGKIT DAN BIAYA TOTAL BAHAN BAKAR “
Penelitian dilakukan untuk menghitung daya optimal dan biaya bahan bakar dari stasiun pembangkit thermis dengan memperhitungkan rugi-rugi daya dan batas-batas generator serta mengetahui pengaruh perubahan rugi-rugi daya terhadap daya optimal dan biaya total bahan bakar dari stasiun pembangkit thermis memperhitungkan rugi-rugi daya dan batas-batas generator
Dari hasil simulasi diketahui daya masing-masing pembangkit dengan total beban = 180 MW, pada rugi-rugi daya pembangkit PL = 0,02 P1 + 0,03 P3 + 0,01 P3 , Daya masing-masing pembangkit adalah : PG1 = 45,1282 MW ; PG2 = 68,8432 MW ; PG3 = 68,3247 MW ; biaya total bahan bakar pembangkitan = 1825,.8429 $ / jam
Kenaikan rugi-rugi daya salah satu pembangkit akan menurunkan daya pembangkit tersebut, akan tetapi akan menaikan pembangkit yang lain, total biaya pembangkitan mengalami kenaikan.
Kenaikan rugi-rugi daya dua pembangkit akan menurunkan daya pembangkit tersebut tetapi akan menaikan pembangkit lainnya, total biaya pembangkitan mengalami kenaikan.
16
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang Masalah
Banyak orang mengira bahwa dalam industri tenaga listrik tidak ada persaingan. Perkiraan ini timbul karena setiap perusahaan listrik beroperasi
disuatu daerah geografis yang tidak dilayani oleh perusahaan-perusahaan lain. Tetapi persaingan sebenarnya tetap ada, yaitu dalam hal menarik industri-industri baru ke suatu daerah. Tariff listrik yang murah adalah faktor yang
penting pada pemilihan lokasi suatu industri. Memang peranan tariff listrik akan berkurang pada saat dimana harga-harga naik dengan cepat dan tarif
tenaga listrik tidak menentu, dibandingkan dengan peranannya pada waktu yang stabil kondisi ekonominya. Tetapi adanya peraturan pemerintah tentang
tariff listrik akan tetap mendorong perusahaan-perusahaan tersebut untuk beroperasi seekonomis mungkin, dan mendapatkan keuntungan yang memadai agar mampu mengatasi biaya produksi yang terus meningkat.
Yang dimaksud dengan operasi ekonomis ialah proses pembagian atau penjatahan beban total pada suatu sistem kepada masing-masing pusat
pembangkitnya, sedemikian rupa sehingga seluruh pusat pembangkit pada suatu sistem dikontrol terus-menerus oleh computer pada saat terjadi perubahan beban, sehingga pembangkitan tenaga dapat dilakukan dengan cara
17
Pembangkit dalam sistem tenaga listrik pada setiap stasiun tidak
ditempatkan pada jarak yang sama dari pusat beban. Oleh sebab itu harga bahan bakar setiap stasiun pembangkit menjadi berbeda. Bab ini membahas upaya penentuan pengiriman daya nyata dari setiap stasiun pembangkit guna
memperkecil biaya operasi. Jadi tujuannya adalah untuk memenuhi permintaan beban dengan biaya bahan bakar yang minimum. Hal ini disebut
optimal power flow (OPF). OPF digunakan untuk mengoptimasi aliran daya dari system tenaga berskala besar. Cara ini dilakukan dengan memperkacil fungsi – fungsi objektif yang dipilih sambil mempertahankan daya guna
system yang dapat diterima dari batas kemampuan daya pada generator. Pembahasan dalam bab ini dibatasi pada analisis pengiriman daya nyata yang
optimal dari pembangkit. Pengiriman daya nyata yang optimal ini dimaksudkan untuk memperkecil jumlah keseluruhan biaya operasi dengan
memperhitungkan rugi – rugi daya nyata pada saluran. Pada penelitian dilakukan untuk mengetahui pengaruh perubahan rugi-rugi daya terhadap daya optimal suatu pembangkit dan biaya total bahan bakarnya.
1.2.Perumusan Masalah.
Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan masalahnya :
1. Bagaimana menentukan daya optimal dari stasiun pembangkit thermis dengan
18
2. Bagaimana menentukan biaya bahan bakar dari stasiun pembangkit thermis
memperhitungkan rugi-rugi daya dan batas-batas generator.
3. Bagamana pengaruh perubahan rugi-rugi daya terhadap daya optimal dan biaya total bahan bakar dari stasiun pembangkit thermis memperhitungkan
rugi-rugi daya dan batas-batas generator
1.3.Pembatasan Masalah
Untuk mendapatkan suatu bahasan yang mengarah pada maksud dan tujuan yang hendak dicapai, maka penulis akan membatasi permasalahan
sebagai berikut :
1. Sistem yang dianalisis dalam keadaan operasi normal. 2. Sistem yang dianalisis merupakan contoh/simulasi.
3. Perhitungan menggunakan kuantitas per unit 4. Daya per unit dasar adalah 100 MVA
1.4.Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan ini adalah :
1. Menghitung daya optimal dari stasiun pembangkit thermis dengan
memperhitungkan rugi-rugi daya dan batas-batas generator.
2. Menghitung biaya bahan bakar dari stasiun pembangkit thermis
19
3. Mengetahui pengaruh perubahan rugi-rugi daya terhadap daya optimal dan
biaya total bahan bakar dari stasiun pembangkit thermis memperhitungkan rugi-rugi daya dan batas-batas generator
1.5.Manfaat
Manfaat dari penulisan ini adalah :
1. Dapat dijadikan studi mengenai operasi sistem tenaga listrik
2. Dapat dijadikan masukan bagi perusahaan listrik (PT. PLN) sebagai bahan untuk menghitung biaya operasi sistem tenaga listrik
1.6.Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan terdiri dari enam bab sebagai berikut:
1. Bab satu adalah pendahuluan merupakan penjelasan umum tentang latar
belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah, Pembatasan Masalah, Tujuan Penelitian, Manfaat Penelitian, Metode Penulisan, Sistematika Skripsi
2. Bab dua adalah landasan teori berisi proses penyampaian tenaga listrik ke pelanggan, sistem tenaga listrik, persoalan-persoalan operasi sistem tenaga
listrik, beban variable pembangkit, biaya operasi pembangkit termal, Pengiriman Daya Optimal dengan Mengabaikan Rugi-rugi Daya dan Batas-batas Generator, Pengiriman Daya Optimal dengan Mengabaikan
20
Daya Optimal Dengan Memperhitungkan Rugi-rugi Daya, persamaan
rugi-rugi daya pada saluran transmisi.
3. Bab tiga adalah metodologi penelitian berisi mengenai perhitungan daya optimal dari stasiun pembangkit thermis dan biaya bahan bakar dengan
memperhitungkan rugi-rugi daya dan batas-batas generator, data pembangkit, diagram alir, listing program MATLAB, data percobaan
4. Bab empat adalah analisa hasil perhitungan dan pembahasan berisi tentang pengamatan dan analisa dari hasil perhitungan daya optimal dari stasiun pembangkit thermis dan biaya bahan bakar dengan memperhitungkan
rugi-rugi daya dan batas-batas generator, hasil perhiungan dan analisa
5. Bab lima adalah penutup mengenai kesimpulan dan saran pengembangan
1.7. Kajian Pustaka
1. Subur Subagiyanto (2008), melakukan penelitian optimasi biaya bahan bakar pada sistem tenaga listrik 5 bus dengan penyelesaian Newton Raphson.
2. Solekhan (2008), Dengan menggunakan program bantu MATLAB persoalan
operasi ekonomis sistem tenaga listrik perhitungan dapat diselesaikan dengan lebih mudah dan cepat. Dari hasil simulasi diketahui daya masing-masing
64
BAB V PENUTUP
5.1.Kesimpulan
Dari uraian dan analisis yang dilakukan pada bab-bab sebelumnya,
dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Dengan menggunakan program bantu MATLAB persoalan operasi
ekonomis sistem tenaga listrik perhitungan dapat diselesaikan dengan lebih mudah dan cepat.
2. Dari hasil simulasi diketahui daya masing-masing pembangkit dengan
total beban = 180 MW, pada rugi-rugi daya pembangkit PL = 0,02 P1 + 0,03 P3 + 0,01 P3 :
a. PG1 = 45,1282 MW b. PG2 = 68,8432 MW
c. PG3 = 68,3247 MW
d. biaya total bahan bakar pembangkitan = 1825,.8429 $ / jam 3. Kenaikan rugi-rugi daya salah satu pembangkit akan menurunkan daya
pembangkit tersebut, akan tetapi akan menaikan pembangkit yang lain, total biaya pembangkitan mengalami kenaikan.
4. Kenaikan rugi-rugi daya dua pembangkit akan menurunkan daya pembangkit tersebut tetapi akan menaikan pembangkit lainnya, total biaya pembangkitan mengalami kenaikan.
65
penurunan daya, tetapi total biaya pembangkitan tetap mengalami
kenaikan
5.2.Saran
1. Perlu dikembangkan untuk pembangkit yang lebih banyak.
66
DAFTAR PUSTAKA
Cekdin, Cekmas, Sistem Tenaga Listrik, contoh soal dan penyelesaian, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2007
Gonen, Turan, Electric Power Transmission System Engineering, Weley Interscience Publication, John Wiley and Sons Inc, Canada, 1988.
Graiger, John J, Power System Analysis, McGraw-Hill Inc., New York, 1994
Hutauruk, T.S, Transmisi Daya Listrik, Erlangga, Jakarta, 1993.
Marsudi, Djiteng, Operasi Sistem Tenaga Listrik, Penerbit Graha Ilmu, Yogyakarta, 2006
Mehta, V.K, Principles of Power System, S. Chand & Company Ltd., Ram Nagar, New Delhi, 1004
Murty, PSR, Power System Operation and Control, Tata McGraw-Hill Company Ltd., New Delhi, 2000
Robandi, Imam, Desain Sistem Tenaga Modern, Optimisasi, Logika Fuzzy, Algoritma Genetika, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2006
Solekan, Optimasi Daya dan Biaya Bahan Bakar Sistem Pembangkit Termis., Skripsi Unwidha, Klaten, 2008
Stevension, William, D. Jr., Analisis Sistem Tenaga Listrik, Terjemahan, Kamal Idris, Edisi Keempat, Erlangga, Jakarta, 1993
Subagiyanto, Subur., Optimasi Daya dan Biaya Bahan Bakar Sistem Pembangkit Termis Pada Sistem Tenaga Listrik 5 Bus denganRaphson., Skripsi Unwidha, Klaten, 2008
