TUGAS AKHIR PENGARUH PEMASANGAN REAKTOR SHUNT TERHADAP TEGANGAN TRANSIEN AKIBAT PELEPASAN BEBAN DI GARDU INDUK 275 KV PANGKALAN SUSU-BINJAI

(1)

TUGAS AKHIR

PENGARUH PEMASANGAN REAKTOR SHUNT

TERHADAP TEGANGAN TRANSIEN AKIBAT PELEPASAN BEBAN DI GARDU INDUK 275 KV PANGKALAN SUSU-BINJAI

Diajukan untuk memenuhi persyaratan Menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Tenaga Listrik

Oleh :

DEDY WIDYA SITINDAON NIM : 110402024

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

FEF{GA}AUg _{FE&{ASASSA}T REAKTOR,Sg{r/Afir}

T'SRKA5.}AP T'KSAA{#AN T.R.&ftSgE.N AKISAT PSLEPASAFI ESEAN &F GAKF$ XH*T]]K 3?5 KV FASGKAT"AIq SUS{I-EIF{JAI

Gleh:

g$eryIp?'ewglp&$?S

S&3:11S4S?S24

?ugas Akhir ini dia.!rit<*n untuk mei**gkapi saiah satu qyarat untuk memperaletr gelar $arja*a Tek$ifu

Fada

PEFARTSIbfEFT TH,KFfiK ELAKTRO

FAK{IT,TAS

TSKNK

{JF{TVERSTTAS SUMAT$RA TITAR{ Bffi$_4,Iq

sidang pada _{t*nggal 2 lrulan Desemb*r tahun}_z0l5_{di depan}pengnji _:

l.

In

Zarlknmaaen F*nq fuF"€"

2.

trn $yahruwnrdi

: Ke€Eea P*nguji

: Amggofa Pengrrji

Disetnjui oleh : Pernbirnbing T*gas Akhtr,

%

Lz-.

Er Riswsr! Diryri.Ih€.T

(

_____

IrtIP: 19S1{}484t9ffi €. e SWI

f;{f

l--dl#

\"i\.i{*,n

\t

*\i--\3>D;'

: 1954S5.11l9S60i1#l?

(3)

PENGARTII{ PEMASANGAI{ REAKTOR SHTINT

TERHADAP TEGAFIGAN TRANSXEN AKMAT PELEPASAI\I BEBA}I DI GARI}U INDUK 275 KV PAITGK.4.I.AIV SUSU.BINJAI

*{ch:

DEDY _lVnpYASITTnmIAON NIhf:110402S24

Tugas Akhir ini _{diajukan untuk rnelengkapi salah satu syarat} untuk memperoleh gelar Sarj*na Teknik

pada

NruTARTEMEN TEKNIK SLEKTRO FAK{'LTAS TEKNIK

UNTVSRSTTAS STJMAT]ERA UTAITA MEE}A}{

Sidang pada tanggal2 bulan Oktober tahun 20lS di depan penguji :

1.

Ketua

Fengnji

; Ir. Zulkamaea pane, _M.T.

2.

Anggota

Penguji

: trr. Syahrawardi

Disettliui oleh : Pennbimbing Tugas Akhir,

.-1-'q€r^"*.--f-V

(

Ir. Riswan Dinzi,ftd"T. FIIP : 196104{M1988111@1

%ry

r=8"L-={

DEf

-

\ ru'rtr

w

(4)

ABSTRAK

Salah satu permasalahan yang timbul pada saluran transmisi tegangan

ekstra tinggi (200-500kV) adalah tegangan lebih transien yang terjadi pada saat

operasi hubung buka atau biasa disebut pelepasan beban. Tegangan lebih ini perlu

diperhatikan dalam perencanaan sistem transmisi agar tidak merusak peralatan.

Salah satu upaya untuk mengontrol tegangan lebih ini adalah dengan menggunakan

salah satu kompensator saluran, yaitu reaktor shunt. Reaktor shunt dipasang pada

sisi penerima saluran transmisi.

Pada Tugas Akhir ini, akan mempelajari pengaruh pemasangan reaktor shunt

terhadap kenaikan tegangan yang terjadi pada ujung penerima saluran transmisi

akibat pelepasan beban pada penyulang. Penelitian dilakukan di SUTET 275 kV

Pangkalan Susu-Binjai. Tegangan lebih diamati pada bus sisi penerima 275 kV

yang berada di GI 275 kV Binjai dan pelepasan beban dilakukan pada penyulang 20

kV di GI 150 kV Binjai dengan tahapan 10% - 100%, dengan kenaikan 10% tiap

tahapannya. Simulasi dilakukan pada perangkat lunak ETAP 11.0 dengan

memanfaatkan fitur Tansient Stability Analysis. Hasil simulasi menunjukkan bahwa

pemasangan reaktor shunt pada Tragi Binjai mampu menurunkan tegangan lebih

sebesar 3,613%.

(5)

ii Universitas Sumatera Utara KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa

yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan

untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di

Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:

PENGARUH PEMASANGAN REAKTOR SHUNT

TERHADAP TEGANGAN TRANSIEN AKIBAT PELEPASAN BEBAN DI GARDU INDUK 275 kV PANGKALAN SUSU-BINJAI

Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah

membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya dan

juga kepada kedua adik penulis yang selalu memberikan semangat dan mendoakan

penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya

Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan

dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin

mengucapkan terima kasih kepada:

1 Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T selaku Dosen Pembimbing, Bapak

Ir. Zulkarnaen Pane, M.T dan Bapak Ir. Syahrawardi selaku Dosen

Penguji penulis yang telah banyak meluangkan waktu dan

(6)

2 Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku dosen wali penulis

yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama

perkuliahan.

3 Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST,

MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro

Fakultas Teknik dan seluruh staf pengajar.

4 Kedua orang tua tercinta, Ir. Bernat Tindaon dan Juniar Simanjuntak

yang memberikan segenap dukungan doa, daya dan dana kepada

penulis dalam menyelesaikan perkuliahan.

5 Kedua adik tersayang, Rani dan Dian yang mengisi keceriaan

penulis selama perkuliahan, sahabat bercanda, sahabat bersedih,

sahabat berjuang membangun keluarga tercinta bersama.

6 Sahabat-sahabat seperjuangan penulis : Youki, Sandro, Yudha, Ari,

Riandi, Mian. Teman sepermainan saat memulai perkuliahan di

semester awal, mengisi suka-duka perkuliahan, teman liburan

bersama, teman Kerja Praktek hingga menjadi sahabat dan

mengakhiri perkuliahan bersama.

7 Teman-teman satu stambuk 2011 yang banyak membantu penulis

dalam perkuliahan : Memory, Winner, Anriadi, Guntur, Anry, Tony,

Hans, dan teman-teman elektro semuanya.

8 Sahabat-sahabat Sion Ministry yang telah mendoakan penulis : Bg

Johnris Samosir, Kak Sarah, Daniel, Bg Robert, adik-adik PA,

teman sedivisi dan seluruh pekerja. Terima kasih atas pembentukan

(7)

iv Universitas Sumatera Utara

9 Semua pihak yang telah membantu penulis dan tidak dapat penulis

sebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, oleh karena itu

penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan untuk

menyempurnakan dan memperkaya kajian Tugas Akhir ini. Akhir kata

penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, September 2015

Penulis,

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... x 1. PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan ... 2 1.4 Batasan Masalah ... 3 1.5 Manfaat ... 3 1.6 Metode Penelitian ... 3 1.7 Langkah-langkah Penelitian ... 4

2. SALURAN TRANSMISI SISTEM TENAGA LISTRIK ... 6

2.1 Pengertian Umum Saluran Transmisi ... 6

2.2 Karakteristik Listrik Dari Saluran Transmisi ... 7

2.2.1 Resistansi ... 7

2.2.2 Induktansi ... 9

2.2.3 Kapasitansi ... 12

2.3 Karakteristik Penyaluran Daya... 16

2.3.1 Saluran Transmisi Jarak Pendek ... 16

2.3.2 Saluran Transmisi Jarak Menengah ... 17

2.3.3 Saluran Transmisi Jarak Jauh ... 19

2.4 Studi Aliran Daya Sistem Tenaga Listriik ... 19

2.5 Profil Arus dan Tegangan Saluran Transmisi Pada Saat Beban Nol... 23

2.6 Hubungan Daya Reaktif dengan Profil Tegangan ... 25

(9)

vi Universitas Sumatera Utara

2.7.1 Analisis Transien : Gelombang Berjalan ... 26

2.7.2 Analisi Transien : Gelombang Pantul ... 29

2.8 Efek Feranti Pada Saluran Transmisi ... 31

2.9 Arus Pengisian ... 33

3. PENGARUH PEMASANGAN REAKTOR SHUNT PADA SALURAN TRANSMISI ... 34

3.1 Kompensasi Saluran Transmisi ... 34

3.2 Pengaruh Pemasangan Reaktor Shunt Terhadap Daya Reaktif ... 35

3.3 Profil Tegangan Sepanjang Saluran Dengan Kompensator Reaktor Shunt ... 35

3.5 Persamaan untuk Menentukan Rating Reaktor Shunt ... 36

4. PERANCANGAN SIMULASI PELEPASAN BEBAN... 38

4.1 ETAP (Electrical Transient Analysis Program) ... 38

4.2 Sistem Tenaga Listrik Tragi Binjai PT PLN (Persero)... 39

4.3 Variabel Masukan dan Keluaran Simulasi ... 42

4.3.1 Variabel Masukan Peralatan ... 42

4.3.2 Perhitungan Jumlah Beban ... 44

4.3.3 Variabel yang Diamati ... 45

4.3.4 Prosedur Penelitian ... 46

5. SIMULASI DAN ANALISA ... 47

5.1 Skenario Pelepasan Beban ... 47

5.2 Menjalankan Simulasi ... 49

5.3 Hasil Simulasi ... 50

5.4 Analisa Data ... 73

5.4.1 Simulasi Pelepasan Beban Tanpa Reaktor Shunt ... 73

5.4.2 Simulasi Pelepasan Beban Dengan Reaktor Shunt ... 76

5.5 Menentukan cara menghitung Rating Reaktor Shunt yang Efisien Sesuai dengan Parameter Transmisi ... 82

5.6 Analisis Manfaat Pemasangan Reaktor Shunt dengan Kapasitas 59,5 MVAR di GI 275 kB Binjai ... 86

6. KESIMPULAN DAN SARAN ... 89

(10)

6.2 Saran ... 90 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN 1 PLTU 2 SUMATERA UTARA 2X220 MW MEDAN INSPECTION REPORT

LAMPIRAN 2 EQUIPMENT BASIC TECHNICAL PARAMETER PLTU PANGKALAN SUSU

LAMPIRAN 3 DATA BEBAN HARIAN PENYULANG GI BINJAI TANGGAL 1-7 JULI 2015 UPT SUMABGUT, TRAGI BINJAI

(11)

viii Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 ... Siklus Transposisi ... 12

Gambar 2.2 ... Metode Muatan Bayangan ... 15

Gambar 2.3 ... Rangkaian Ekivalen untuk Saluran Transmisi Jarak Pendel .. 16

Gambar 2.4a ... Rangkaian Ekivalen untuk Saluran Transmisi Jarak ... Menengah Rangkaian T ... 18

Gambar 2.4b ... Rangkaian Ekivalen untuk Saluran Transmisi Jarak ... Menengah Rangkaian  ... 18

Gambar 2.5 ... Fasor-fasor Persamaan (2.20) Dilukis Dalam Bidang ... Kompleks ... 20

Gambar 2.6 ... Diagram Daya yang Diperoleh dengan Menggeser Titik ... Asal Sumbu Koordinat pada Gambar 2.5 ... 22

Gambar 3.1 ... Profil Tengangan Sepanjang Saluran dengan Kompensasi ... Reaktor Shunt ... 36

Gambar 3.2 ... Rangkaian Pengganti Saluran Transmisi Setelah Dipasang Reaktor Shunt ... 37

Gambar 4.1a ... Single Line Diagram GI 275 kV Binjai ... 40

Gambar 4.1b ... Single Line Diagram GI 150 kV Binjai ... 41

Gambar 4.2 ... Menara SUTET 275kV Pangkalan Susu-Binjai ... 44

Gambar 4.3 ... Diagram Alir Penelitian ... 46

Gambar 5.1 ... Kurva V-t Pelepasan Beban 10% tanpa Reaktor Shunt ... 51

Gambar 5.11 ... Kurva V-t Pelepasan Beban 10% dengan Reaktor Shunt ... 61

(12)

(13)

x Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 ... Nilai Parameter Generator di PLTU Pangkalan Susu ... 42 Tabel 4.2 ... Data Kapasitas Transformator yang Terpasang pada Sistem

... Tenaga Listrik Pangkalan Susu-Binjai ... 43 Tabel 4.3 ... Saluran Transmisi SUTET 275kV Pangkalan Susu-Binjai ... 43 Tabel 4.4 ... Data Beban Penyulang di GI 150 kV Binjai ... 45 Tabel 5.1 ... Skenario Pelepasan Beban Untuk Simulai Transient Stability

... ETAP 11.0 ... 48 Tabel 5.2 ... Hasil Simulasi Pelepasan Beban, Sistem Tidak Terpasang

... Reaktor Shunt (1 pu = 275 kV) ... 71 Tabel 5.3 ... Hasil Simulasi Pelepasan Beban, Sistem Terpasang dengan

... Reaktor Shunt (1 pu = 275 kV) ... 71 Tabel 5.4 ... Hasil Simulasi Pelepasan Beban tanpa Reaktor Shunt ... 72 Tabel 5.5 ... Hasil Simulasi Pelepasan Beban dengan Reaktor Shunt ... 72 Tabel 5.6 ... Besar Tegangan Lebih Transien pada Saat Pelepasan Beban

... Di Tragi Binjai Tanpa Reaktor Shunt ... 80 Tabel 5.7 ... Besar Tegangan Lebih Transien pada Saat Pelepasan Beban di

... Tragi Binjai dengan Terpasang Reaktor Shunt ... 81 Tabel 5.8 ... Persentase Penurunan Kenaikan Tegangan Lebih Akibat

... Pemasangan Reaktor Shunt ... 82 Tabel 5.9 ... Besar Tegangan Lebih Transien pada Saat Pelepasan Beban di

Tragi Binjai dengan Terpasang Reaktor Shunt 38,5 MVAR . 86 Tabel 5.10 ... Perbandingan Nilai Tegangan Lebih yang Timbul Saat Pelepasan