Studi Sistem Hybrid Transmisi HVAC HVDC ( Studi Kasus : IEEE 14 BUS )

(1)

TUGAS AKHIR

STUDI SISTEM HYBRID TRANSMISI HVAC/HVDC

( STUDI KASUS : IEEE 14 BUS )

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam

Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik

Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh:

ELYANI BR SURBAKTI

NIM: 120402044

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

(2)

(3)

i

ABSTRAK

Transmisi terbagi menjadi dua jenis yaitu HVAC (High Voltage Alternating Current) dan HVDC (High Voltage Direct Current). Kedua jenis

transmisi ini memiliki kelebihan dan kekurangan dalam penyaluran energi listrik,

untuk memaksimalkan penyaluran energi listrik maka dirancang sistem hybrid

HVAC/HVDC. Pada tugas akhir ini dilakukan studi perbandingan rugi-rugi daya aktif, daya reaktif, dan drop tegangan antara sistem HVAC dengan sisem hybrid HVAC/HVDC. Data tugas akhir ini diambil dari IEEE 14 bus, nilai resistansinya sudah diubah sesuai dengan jenis resistansi dan panjang transmisi yang digunakan pada tugas akhir ini. Metode yang digunakan untuk menghasilkan aliran daya, baik untuk sistem HVAC maupun sistem hybrid HVAC/HVDC adalah metode Newton Rapshon dan disimulasikan pada software ETAP. Transmisi dc yang digunakan pada tugas akhir ini terdiri dari rectifier pada sisi pengirim dan inverter pada sisi penerima, tegangang transmisinya sebesar 350kv. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa sistem hybrid HVAC/HVDC dapat menurunkan total rugi-rugi. Penggunaan transmisi dc pada line 1, line 2, dan line 17 masing-masing menurunkantotal rugi-rugi menjadi11.747,0kW, 9.098,1kW, dan 16.433,3kW. Ketika mengganti 2 line sekaligus yaitu line1 dan line 17, serta line 2 dan line 17 masing-masing total rugi-ruginya adalah 9.951,9 kW dan 7.839,3 kW.

Kata kunci : HVAC,HVDC, sistem hybrid

(4)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan ridho-Nya Tugas Akhir ini dapat disusun dan diselesaikan oleh penulis. Tidak lupa juga shalawat beriring salam penulis haturkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW.

Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:

“STUDI SISTEM HYBRID TRANSMISI HVAC/HVDC

(STUDI KASUS IEEE 14 BUS)”

Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Ayahanda ( Rehmuli Surbakti ) beserta Ibunda ( Sumartin Br Sukatendel ) serta abang dan adik-adik tersayang ( Eka Rahmad Surbakti, Efri Ayu Aginta Br surbakti ) yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Selama masa kuliah hingga penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga banyak mendapatkan dukungan, bimbingan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada:

(5)

iii 2. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah memberikan banyak motivasi selama masa perkuliahan.

3. Bapak Ir. Rizwan Dinzi, M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah memberikan bimbingan selama masa perkuliahan.

4. Bapak Fahmi, S.T., M.T., PhD, selaku Dosen Wali yang telah banyak memberikan bantuan dan bimbingan selama perkuliahan.

5. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si., dan Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T., selaku ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro yang telah banyak memberikan bantuan dan bimbingan selama perkuliahan.

6. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada penulis. 7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro yang telah membantu

proses administrasi penulis selama perkuliahan.

8. Rekan-rekan satu angkatan 2012 Teknik Elektro yang selalu saling memberi semangat, bantuan, dan cerita selama perkuliahan yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

9. Rekan sesama asisten Lab. Tegangan Tinggi yaitu Gomgom, Nova, Andika, dan Salim.

10. Teman, kakak senior, dan adik-adik junior yang telah memberikan dukungan dan bantuan ( Sakinah, Sayhlan, Rizka, Arif )

11. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu.

(6)

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih belum sempurna karena masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran dan kritik dari pembaca dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat berguna bagi kita semua.

Medan, September 2016 Penulis

(7)

v

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

1.5 Manfaat ... 3

2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Saluran Transmisi ... 4

2.2 Saluran Transmisi AC dan DC ... 14

2.2.1 Saluran Transmisi AC ... 14

2.2.2 Saluran Transmisi DC ... 15

2.3 Studi Aliran Daya ... 18

2.3.1 Konsep Perhitungan Aliran Daya ... 19

2.3.2 Persamaan Aliran Daya ... 21

2.3.2.1 Persamaan Aliran Daya AC ... 23

2.3.2.2 Persamaan aliran daya DC ... 25

2.3.2.3 Persamaan Aliran Daya HVAC/HVDC ... 30

(8)

3 BAB III METODE PENELITIAN ... 33

3.1 Tempat dan Waktu... 33

3.2 Bahan dan Peralatan ... 33

3.3 Pelaksanaan Penelitian ... 33

3.4 Variabel yang Diamati ... 33

3.5 Prosedur Penelitian ... 34

4 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 39

4.1 Profil daya aktif, daya reaktif, dan drop tegangan sebelum pemakaian sistem hybrid HVAC/HVDC ... 40

4.2 Profil daya aktif, daya reaktif, dan drop tegangan setelah pemakaian sistem hybrid HVAC/HVDC ... 44

4.2.1 Penggantian Line 1 menjadi trnasmisi HVDC ... 44

4.2.2 Penggantian line 2 menjadi HVDC ... 48

4.2.3 Penggantian Line 17 menjadi trnasmisi HVDC ... 52

5 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 68

5.1 Kesimpulan ... 68

5.2 Saran ... 68

(9)

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Penghantar-Penghantar Saluran Tiga FasaSingle Circuit ...10

Gambar 2.2 Gelombang sinusoidal tegangan bolak-balik ...14

Gambar 2.3 perbandingan biaya transmisi listrik sistem AC dan DC ...17

Gambar 2.5 Diagram Satu Garis dari N-bus Dalam Suatu Sistem Tenaga ...23

Gambar2.4 Diagram pemodelan komponen saluran transmisi HVDC ...26

Gambar 2.5 Singel line diagram dari HVAC/HVDC ...30

Gambar 3.1 DiagramAlirPenelitian ...35

Gambar 4.1 Perbandingan rugi-rugi pada HVAC dengan sistem hybrid HVAC/HVDC ...63

Gambar 4.4Perbandingan rugi-rugi (kw) pada HVAC dengan sistem hybrid HVAC/HVDC ...64

Gambar 4.7 Perbandingan rugi-rugi (kw) pada HVAC dengan sistem hybrid HVAC/HVDC ...65

Gambar 4.8 Perbandingan rugi-rugi (kw) pada HVAC dengan sistem hybrid HVAC/HVDC ...66

Gambar 4.9 Perbandingan rugi-rugi (kw) pada HVAC dengan sistem hybrid HVAC/HVDC ...67

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 21. Tipe bus dalam saluran transmisi ...20

Tabel 2.2 Perkiraan keadaan generator ...22

Tabel 4.1 Perubahan panjang konduktor ...40

Tabel 4.2 Besar rugi-rugi untuk sistem HVAC ...41

Tabel 4.3 Profil setiap bus untuk sistem HVAC ...42

Tabel 4.4 Besar drop tegangan untuk sistem HVAC ...43

Tabel 4.5 Besar rugi-rugi untuk sistem hybrid HVAC/HVDC ...46

Tabel 4.7 Besar drop tegangan untuk sistem hybrid HVAC/HVDC ...48

Tabel 4.11Besar rugi-rugi untuk sistem hybrid HVAC/HVDC ...54