i
TUGAS AKHIR
ANALISIS STUDI ALIRAN DAYA PADA SISTEM TENAGA LISTRIK PULAU BALI MENGGUNAKAN METODE GAUSS-SEIDEL
Diajukan guna memenuhi persyaratan untuk mencapai drajat Strata-1 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Disuusn Oleh :
Muhammad Fahrul Al Farisi (20170120043)
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2021
ii
HALAMAN PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Muhammad Fahrul Al Farisi NIM : 20170120043
Program Studi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik
Universitas : Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Dengan ini menyatakan bahwa naskah penelitian tugas akhir mengenai
“Analisis Studi Aliran Daya pada Sistem Tenaga Listrik di Pulau Bali menggunakan Metode Gauss-Seidel” merupakan karya tulis saya sendiri tanpa campur tangan dari orang lain dan juga tidak terdapat karya tulis yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar sarjana. Menurut pengetahuan saya tidak terdapat seorang pun yang pernah menulis karya tersebut, kecuali yang secara tertulis dikutip dan disebut dalam daftar pustaka.
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN
Bismillahirrohmanirrohim, puji syukur kehadirat Allah SWT yang maha pegasih dan maha penyayang yang senantiasa memberikan nikmat yang melimpah serta karunia-nya kepada hamba-nya, sehingga penulisan tugas akhir ini dengan judul”Analisis Studi Aliran Daya pada Sistem Tenaga Listrik di Pulau Bali menggunakan Metode Gauss-Seidel” dapat dilaksanakan dengan baik. Sebagai tanda terima kasih, saya persembahkan tugas akhir ini kepada:
1. Kedua orang tua penulis Bapak H.Nur Amin Aris dan Ibu Jiratmi yang selalu mendukung dan motivasi bagaimanapun keadaannya, selalu memberikan doa yang tiada henti-hentinya, serta selalu ingin memberikan yang terbaik bagi penulis.
2. Kakak-kakak kandung Silvia Savitri, Diah Sintani, Surya Andini dan Muhammad Syamsu Bahari yang telah mendukung dan senantiasa memberikan candaan-candaan yang membuat penulis menjadi terhibur dan lebih bersemangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Teman-teman Cantengan Adventure yang telah menghibur dan memberikan semangat.
4. Teman-teman komplek Baitul Mukmin yang selalu memberikan motivasi serta semagat dalam melakukan penelitian tugas akhir bagi penulis.
5. Retno Puspita Sari yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
6. M.Bagas yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan ilmu bagi penulis selama melaksanakan tugas akhir ini.
7. Dan terima kasih kepada teman seperjuangan Rukhyan, Dwi Nugraha, Moh Fahimudin, Nurul, Karunia Windu, Alfan.
8. Serta semua pihak yang telah membantu dan mendoakan saya.
vi
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas berkah, rahmat dan hidayah-nya yang senantiasa dilimpahkan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “ANALISIS STUDI ALIRAN DAYA PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PULAU BALI MENGGUNAKAN METODE GAUSS-SEIDEL” sebagai syarat untuk menyelesaikan program sarjana pada prodi teknik elektro fakultas teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Dalam penulisan tugas akhir ini banyak sekali manfaaat yang penulis dapatkan baik itu ilmu pada studi aliran daya, maupun hal-hal yang terkait dalam sistem tenaga. Selain itu penulis juga banyak mengalami suka duka serta rintangan yang dihadapi, namun pada akhirnya dapat dilalui berkat adanya dukungan dari berbagai pihak, baik moral maupun materil. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah mendukung dalam penyusuna tugas akhir ini, terutama kepada:
1. Bapak Ir. Aris Widyo Nugroho, S.T., M.T., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
2. Bapak Dr. Ramadoni Syahputra, S.T., M.T. selaku kepala program studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhamadiyah Yogyakarta dan selaku dosen pembimbing I penelitian tugas akhir yang dengan penuh kesabaran meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan, motivasi dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian tugas akhir ini.
3. Ibu Anna Nur Nazilah Chamim, S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing II yang senantiasa memberikan ilmu, motivasi, dan dukungan baik secara langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Bapak Kunnu Purwanto, S.T.,M.Eng. selaku Dosen penguji sidang tugas akhir ini, yang telah memberi masukan dan saran bagi penulis.
5. Seluruh Dosen program studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhamadiyah Yogyakarta yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan akademik maupun non-akademik dengan penuh rasa sabar dalam memberikan materi kepada penulis.
vii
6. Seluruh Staf Fakultas Teknik yang selama ini telah membantu dalam mempermudah penulis untuk mengurus berbagai keperluan selama penulis berada di Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
7. Teman-teman Jurusan Teknik Elekto 2017, Adik Tingkat, Kakak Tingkat, Alumni yang selalu perhatian dan memberikan do’a kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian tugas akhir.
8. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu yang sudah membantu baik dalam melaksanakan penelitian maupun menyelesaikan Laporan penelitian tugas akhir.
Semoga laporan penelitian tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya, dan juga pada orang lain yang membaca. Penulis menyadari dalam menulis laporan penelitian tugas akhir ini masih terdapat banyak sekali kekurangan, oleh karena itu, kritik dan saran dari pembaca sangat diharapkan oleh penulis.
Yogyakarta, 28 Agustus 2021
Muhammad Fahrul Al Farisi
viii DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ………..i
HALAMAN PERNYATAAN ………....ii
LEMBAR PENGESAHAN II ………...iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ………...….iv
MOTTO ………....…...v
KATA PENGANTAR ………...vi
INTISARI ………viii
DAFTAR ISI ………..ix
DAFTAR GAMBAR ………....xii
DAFTAR TABEL ………xiii
BAB I PENDAHULUAN ………...1
1.1 Latar Belakang ………...…..1
1.2 Rumusan Masalah ………....2
1.3 Batasan Masalah ………..2
1.4 Tujuan Penelitian ……….2
1.5 Manfaat Penelitian ………...2
1.6 Sistematika Penulisan ………..2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ………...4
2.1 Tinjauan Pustaka ………..4
2.2 Dasar Teori ………..6
2.2.1 Sistem Tenaga Listrik ………..6
2.2.2 Pembangkit Listrik ………...8
2.2.3 Transmisi ……….9
2.2.4 Sistem Distribusi ………12
2.2.5 Beban ……….13
2.2.6 Keandalan Jaringan Sistem tenaga Listrik ……….15
2.2.7 Keandalan Sistem Transmisi ……….15
2.2.8 Studi Aliran Daya ………..16
2.2.9 Matrix Admitansi Bus ………18
ix
2.2.10 Persamaan Aliran Daya ……….19
2.2.11 Metode Gauss-Seidel ……….20
2.2.12 Aliran dan Rugi-rugi Daya ……….21
2.2.13 Program Python ……….22
BAB III METODE PENELITIAN ………23
3.1 Peralatan Pendukung Penelitian ……….23
3.2 Waktu dan Lokasi Penelitian ……….23
3.3 Metodologi Penelitian………23
3.3.1 Diagram Alir ………..24
3.3.2 Simulasi Metode Gauss-Seidel ………..27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN………...31
4.1 Sistem Tenaga Listrik Pulau Bali 150 KV ………..31
4.2 Pengumpulan Data ……….33
4.2.1. Pembangkit Listrik Bali ………...34
4.2.2. Gardu Distribusi Pulau Bali ………...35
4.2.3. Jaringan Transmisi Pulau Bali ………...37
4.3 Admitansi Saluran ……….39
4.4 Penyelesaian Metode Gauss-Seidel ………...40
4.5 Persyaratan Analisis, Batasan, dan Skenario yang Digunakan………41
4.5.1. Skenario Pemrograman Metode Gauss-Seidel ………...42
4.6 Perhitungan dan Analisis ………...43
4.6.1. Nilai Admitansi………..44
4.6.2. Parameter Daya Pada Load Bus dan PV Bus ………...46
4.7 Pengujian Komputasi ……….49
4.7.1. Pengujian Nilai Tegangan Load Bus ………..49
4.7.2. Pengujian Daya Reaktif PV Bus ………51
4.7.3. Analisis pengujian tegangan di semua bus ……….52
4.7.4. Analisis Arus pada Sistem Tenaga Listrik Bali ……….55
4.7.5. Aliran Daya dan Rugi-rugi Daya Saluran ………..58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………63
5.1. Kesmpulan ………...63
x
5.2. Saran ………...63 DAFTAR PUSTAKA………..………..64 LAMPIRAN………...66
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Komponen Utama Dalam Sistem Tenaga Listrik ……….7
Gambar 2. 2 Saluran Transmisi Udara ………..10
Gambar 2. 3 Kontruksi Saluran Transmisi Bawah Tanah ………..11
Gambar 2. 4 Ilustrasi Saluran Kabel Bawah Laut ………12
Gambar 2. 5 Gelombang Arus dan Tegangan Pada Beban Kapasitif ………...14
Gambar 2. 6 Gelombang Tegangan dan Arus Pada Beban Induktif ……….14
Gambar 2. 7 Contoh Diagram Sistem Admitansi 4 Bus ………...19
Gambar 2. 8 Model Saluran Transmisi Untuk Menghitung Arus ………..22
Gambar 3. 1 Diagram Alir Metode Penelitian ………..25
Gambar 3. 2 Diagram Alir Metode Gauss-Seidel ……….28
Gambar 4. 1 Topologi Sistem Tenaga Listrik Pulau Bali 2016………...32
Gambar 4. 2 Single Line Diagram Sistem Pulau Bali ………..44
Gambar 4. 3 Skematik Single Line Diagram Dalam Per-Unit ………48
Gambar 4. 4 Simulasi Program Python Dengan Metode Gauss-Seidel …………...50
Gambar 4. 5 Index Drop Tegangan Pada Sistem ………...54
Gambar 4. 6 Besarnya Tegangan dan Arus Pada Busbar ………..56
Gambar 4. 7 Diagram Aliran Daya ……….60
Gambar 4. 8 Rugi-rugi Daya Saluran Dalam Besaran Nyata ………....60
Gambar 4. 9 Single Line Diagram Rugi-rugi Daya Pada Sistem ………61
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1 Klasifikasi Bus Pada Sistem Tenaga Listrik Pulau Bali 150 kV ………..33
Tabel 4. 2 Kapasitas Pembangkit ………35
Tabel 4. 3 Data Pembebanan Berdasarkan Kapasitas Beban Trafo ……….35
Tabel 4. 4 Beban Listrik Pulau Bali ………36
Tabel 4. 5 Tabel Impedansi Jenis Penghantar Di Pulau Bali 150 kV ………....37
Tabel 4. 6 Admitansi Pada Saluran ……….39
Tabel 4. 7 Admitansi Sistem Tenaga Pulau Bali ………...44
Tabel 4. 8 Hasil Pengujian Tegangan Load Bus Pada Iterasi 1 ……….50
Tabel 4. 9 Hasil Pengujian Iterasi 1 Pada PV Bus ………52
Tabel 4. 10 Hasil Batas Iterasi Tegangan ………..53
Tabel 4. 11 Batas Iterasi Daya Reaktif ………...54
Tabel 4. 12 Arus Pada 16 Busbar ………56
Tabel 4. 13 Arus Pada Saluran ………57
Tabel 4. 14 Aliran Daya Pada Sistem Tenaga Listrik Bali ………..58
Tabel 4. 15 Rugi-rugi Daya Pada Saluran ……….59
