UCAPAN TERIMAKASIH. vii

(1)

(2)

(3)

(4)

vii

UCAPAN TERIMAKASIH

Puji dan Syukur dipanjatkan kepada

Allah SWT karena

anugerah, kasih, dan tuntunan-Nya semata penulis telah diberikan

kesempatan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari

bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tak lepas dari berbagai

pihak yang telah membantu dalam berbagai hal. Untuk itu dalam

kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang tulus serta

penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Allah SWT atas segala limpahan rahmat, hidayah, ridho, dan

bantuan-Nya.

2. Keluarga besar di Garut pak Rukman Nulhakim, mamah Sri, dan ade

Tiara yang sangat ku cintai, dan selalu memberi dukungan serta doa.

3. Bapak Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, Msc, Ph.D. sebagai dosen

pembimbing saya yang telah memberikan arahan dan perhatiannya

dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Heri Suryoatmojo, ST., MT., Ph.D sebagai dosen pembimbing saya

yang telah memberikan kesempatan, arahan dan perhatiannya dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semoga kerjasama dapat terus

berlanjut untuk kedepannya.

5. Untuk Muhammad Ifroh T.Q. terimakasih atas waktu serta masukan

dalam proses pengerjaaan tugas akhir ini.

6. Buat temen-temen terutama Zulva, Edwin, Adit, dan juga Tomi, yang

setiap hari rabu progres bareng, makasih banyak buat dukungan dan

doanya.

7. Cewe-cewe power (Ayu,Novi,Nina,Winda,dan Zulva) makasih buat

dukungannya.

8. Teman-teman ECB 08 makasih atas dukungannya.

9. Semua teman-teman satu angkatan LJ yang tidak bisa saya sebutkan

namanya satu-persatu

10. Seluruh Dosen, Karyawan dan Staf Pegawai di jurusan Teknik Elektro

- FTI ITS yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu.

Semoga Allah SWT senantiasa memberikan perlindungan dan

memberikan yang lebih dikemudian hari.

(5)

viii

(6)

i

REKONFIGURASI DAN PENENTUAN LOKASI KAPASITOR

UNTUK MENURUNKAN RUGI-RUGI ENERGI PADA

JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK MENGGUNAKAN

METODE “SIMPLE BRANCH EXCHANGE”

Nama Mahasiswa : Tyas Khairun Nisa

NRP

: 2211106060

Nama Pembimbing : Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc., Ph.D.

NIP

: 194907151974121001

Nama Pembimbing : Heri Suryoatmojo, ST., MT., Ph.D.

NIP

: 198006032006041003

ABSTRAK

Semakin meningkatnya kebutuhan energi listrik harus

diimbangi dengan kualitas yang baik . Untuk mengatasinya diperlukan

suatu rekonfigurasi di jaringan distribusi . Rekonfigurasi di jaringan

distribusi tenaga listrik dilakukan untuk memperbaiki kualitas sistem

jaringan. Masalah yang ada di jaringan distribusi radial yakni rugi-rugi

energi yang besar. Untuk menurunkan rugi-rugi energi dapat diatasi

dengan mengkompensasi kapasitor. Dilakukan dengan cara penentuan

lokasi kapasitor di jaringan distribusi. Sehingga dengan

mengkompensasi kapasitor maka jaringan distribusi lebih efektif dan

efisien dalam menyalurkan daya.

Dalam tugas akhir ini membahas rekonfigurasi jaringan

menggunakan metode simple branch exchange dan penentuan lokasi

serta nilai kapasitor untuk mereduksi rugi-rugi energi pada jaringan

distribusi radial. Plant yang digunakan pada tugas akhir kali ini adalah

penyulang Basuki Rahmat. Metode simple branch exchange merupakan

jenis dari metode heuristik. Cara kerjanya dengan menyeleksi urutan

loop dilakukan untuk rekonfigurasi jaringan distribusi. Setelah

dilakukan rekonfigurasi pada jaringan distribusi, dipasang kapasitor

untuk mengurangi rugi-rugi energi serta menaikkan power factor

jaringan.

Hasil simulasi menunjukkan bahwa penggunaan metode simple

branch exchange untuk merekonfigurasi jaringan dapat mengurangi

rugi-rugi energi sebesar 12,159 KWH. Setelah dipasang kapasitor pada

jaringan maka rugi-rugi energi berkurang sebesar 18,845 KWH. Dari

(7)

ii

hasil simulasi dengan menggunakan sistem distribusi penyulang Basuki

Rahmat, menunjukkan bahwa terjadi penurunan rugi-rugi energi dari

55,600 KWH menjadi 36,755 KWH.

Kata kunci:

Rekonfigurasi, Penempatan Kapasitor,

(8)

iii

RECONFIGURATION AND CAPACITOR PLACEMENT IN

DISTRIBUTION SYSTEM USING SIMPLE BRANCH

EXCHANGE METHOD

Nama Mahasiswa : Tyas Khairun Nisa

NRP

: 2211106060

Nama Pembimbing : Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc., Ph.D.

NIP

: 194907151974121001

Nama Pembimbing : Heri Suryoatmojo, ST., MT., Ph.D.

NIP

: 198006032006041003

ABSTRACT

The increasing electric energy consumption must be balanced

with good electricity network quality. To overcome this, we need a

distribution network reconfiguration. Reconfiguration in power

distribution network is done to improve power distribution network

quality. Problem that exist in the radial distribution network is energy

losses. To lower the energy losses can be overcome by compensating

capacitor. Done by determining the location of capacitors in

distribution networks. With that the capacitor compensates the

distribution network is more effective and efficient in distributing power.

In this final project discusses the network reconfiguration using

simple branch exchange method and determine the capacitor location

and the capacitor value to reduce energy losses in radial distribution

networks . Plant that used in this final project is Basuki Rahmat feeders.

Simple branch exchange method is a kind of heuristic method . It works

by selecting the order of the loop is done for distribution networks

reconfiguration. After reconfigure the distribution network, installed

capacitors to reduce energy loss and increase the networks power

factor.

Simulation results show that the use of a simple branch

exchange method for reconfiguring network can reduce energy loss by

12,159 KWH . Once installed capacitors on the network energy losses

reduced by 18,845 KWH . From the simulation results using the

distribution system Basuki Rahmat feeders, showed that the decrease of

energy losses from 55,600 KWH become 36,755 KWH .

(9)

iv

Keywords : Reconfiguration , Capacitor Placement , Energy Losses

(10)

v

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur dipanjatkan kepada Allah SWT, karena

anugerah, kasih, dan tuntunan-Nya semata penulis dapat

menyelesaikan buku laporan Tugas Akhir yang berjudul :

Rekonfigurasi dan Penentuan Lokasi Kapasitor pada Sistem

Distribusi Tenaga Listrik Menggunakan Metode Simple Branch

Exchange

Tugas Akhir ini disusun guna memenuhi salah satu

persyaratan akademis untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik

(ST.) pada Jurusan Teknik Elektronika bidang studi Power System

Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak

kekurangan dan ketidak sempurnaan. Oleh karena itu penulis

menerima kritik dan saran dari para pembaca dan diharapkan adanya

penyempurnaan ditahun mendatang. Akhirnya penulis berharap

semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang

memerlukan terutama untuk mendukung kegiatan akademis.

Surabaya ,Januari 2014

(11)

vi

(12)

ix

DAFTAR ISI

Halaman Judul

Halaman Judul Bahasa Inggris

Lembar Pernyataan Keaslian

Lembar Pengesahan

Abstrak ... i

Abstract ... iii

Kata Pengantar ...v

Ucapan Terima Kasih ... vii

Daftar Isi ...ix

Daftar Gambar ...xi

Daftar Tabel ... xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ...1

1.2 Rumusan Masalah ...1

1.3 Tujuan ...2

1.4 Batasan Masalah ...2

1.5 Metodologi ...2

1.6 Sistematika Pembahasan ...2

1.7 Relevansi dan Manfaat ...3

BAB II DASAR TEORI

2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik ...5

2.2 Sistem Jaringan Distribusi Radial ...6

2.2.1 Sistem Radial Pohon ...7

2.2.2 Sistem Radial dengan Tie dan Switch Pemisah...8

2.2.3 Sistem Radial dengan Pembagian Fasa Area ...8

2.2.4 Sistem Radial dengan Pusat Beban ...9

2.2.5 Sistem Margerithe ... 10

2.3 Rugi-Rugi Energi dan Tegangan Jatuh ... 11

2.3.1 Penurunan Tegangan ... 12

2.3.2 Faktor Daya ... 13

2.4 Kapasitor ... 13

2.5 Studi Aliran Daya Distribusi ... 14

(13)

x

BAB III REKONFIGURASI DAN PENENTUAN LOKASI

KAPASITOR

3.1 Rekonfigurasi Jaringan ... 22

3.2 Metode Simple Branch Exchange ... 23

3.3 Perencanaaan dan Metode Pemasangan Kapasitor ... 24

3.3.1 Perencanaan Kapasitor Bank ... 24

3.3.2 Metode Penempatan Kapasitor ... 25

3.3.3 Cara Pemasangan Kapasitor Bank pada Sistem Distribusi

Radial ... 25

3.4 Data dari Single Line Diagram ... 26

3.4.1 Single Line Diagram Sistem 1 Fasa ... 26

3.4.2

Single Line Diagram Sistem 1 Fasa dengan Tie Switch ...29

BAB IV SIMULASI DAN ANALISIS

4.1 Sistem Penyulang Basuki Rahmat 20 KV ... 33

4.2 Sistem Sebelum Rekonfigurasi ... 34

4.2.1 Simulasi Sebelum Rekonfigurasi ... 36

4.3 Rekonfigurasi Jaringan ... 38

4.3.1 Kombinasi Menggunakan Satu Switch ... 40

4.3.2 Kombinasi Menggunakan Dua Switch ... 41

4.3.3 Kombinasi Menggunakan Tiga Switch ... 42

4.3.4 Kombinasi Menggunakan Empat Switch ... 43

4.3.5 Kombinasi Menggunakan Lima Switch ... 44

4.4 Sistem Setelah Rekonfigurasi ... 45

4.5 Penetuan Lokasi Kapasitor ... 46

4.5.1 Pengaruh Kapasitor pada Pengurangan Rugi-Rugi Energi . 47

4.5.2 Pengaruh Kapasitor pada Perubahan Tegangan ... 47

4.5.3 Pengaruh Kapasitor pada Perubahan Faktor Daya ... 49

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ... 53

5.2 Saran ... 53

LAMPIRAN ... 55

DAFTAR PUSTAKA ... 95

RIWAYAT HIDUP ... 97

(14)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem jaringan distribusi radial ...6

Gambar 2.2 Sistem jaringan distribusi radial pohon ...7

Gambar 2.3 Sistem jaringan distribusi radial dengan tie dan switch

pemisah ...8

Gambar 2.4 Sistem jaringan distribusi radial dengan phase area ...9

Gambar 2.5 Sistem jaringan distribusi radial dengan pusat beban .... 10

Gambar 2.6 Sistem margerithe ... 11

Gambar 2.7 Sistem jaringan distribusi radial sederhana ... 12

Gambar 2.8 Segitiga daya ... 13

Gambar 2.9 Jaringan distribusi radial [2] ... 16

Gambar 3.1 Flowchart tugas akhir ... 21

Gambar 3.2 Lanjutan flowchart tugas akhir ... 22

Gambar 3.3 Sistem distribusi radial [1] ... 24

Gambar 3.4 Penyulang Basuki Rahmat 20 KV ... 29

Gambar 3.5 Penyulang Basuki Rahmat setelah ditambah tie

Switch ... 31

Gambar 4.1 Penyulang Basuki Rahmat 20 KV ... 34

Gambar 4.2 Penyulang Basuki Rahmat setelah ditambah tie

switch ... 38

Gambar 4.3

Konfigurasi jaringan dengan satu switch... 40

Gambar 4.4

Konfigurasi jaringan dengan dua switch ... 41

Gambar 4.5

Konfigurasi jaringan dengan tiga switch ... 42

Gambar 4.6

Konfigurasi jaringan dengan empat switch ... 43

(15)

xii

(16)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Data impedansi dari sistem Basuki Rahmat... 26

Tabel 3.2 Data beban sistem Basuki Rahmat ... 27

Tabel 3.3 Data saluran dan tie switch ... 29

Tabel 4.1 Data saluran penyulang Basuki Rahmat ... 34

Tabel 4.2 Data beban ... 35

Tabel 4.3 Hasil simulasi aliran daya ... 36

Tabel 4.4 Data saluran dan tie switch ... 38

Tabel 4.5 Hasil simulasi aliran daya ... 45

Tabel 4.6 Total rugi-rugi energi saluran pada sistem ... 47

Tabel 4.7 Profile tegangan tiap bus saat adanya penambahan

kapasitor... 48

Tabel 4.8 Perbandingan PF sebelum pemasangan kapasitor dan

setelah pemasangan kapasitor ... 49

(17)

xiv

(18)

1 BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam penyaluran tenaga listrik diperlukan adanya penghubung

antara sistem transmisi bertegangan tinggi dengan pengguna listrik.

Penghubung tersebut disebut sistem distribusi yang merupakan

penghubung antara sistem transmisi bertegangan tinggi dengan

pengguna listrik. Sistem distribusi pada umumnya menggunakan tipe

konfigurasi radial. Setiap saluran dalam jaringan distribusi memiliki

nilai impedansi yang dapat mempengaruhi adanya rugi-rugi daya dan

drop tegangan. Hal ini harus diatasi sehingga enegi yang dikirim sama

dengan energi yang diterima. Rekonfigurasi jaringan merupakan cara

yang efektif dan efisien dalam menurunkan rugi-rugi pada jaringan

distribusi.

Sudah banyak metode yang pernah dicoba, tetapi masih banyak

kekurangan seperti Metode Newton Rhapson dan fast decoupled

kurang cocok digunakan untuk penyelesaian aliran daya pada sistem

dirstibusi [2].Terutama pada jaringan berbentuk radial yang kompleks,

diperlukan sebuah metode yang dapat merekonfigurasi jaringan yang

mudah serta optimal dalam menurunkan rugi-rugi energi .

Dalam Tugas Akhir ini, menggunakan metode simple branch

exchange untuk merekonfigurasi jaringan yang dilakukan dengan cara

menambahkan switch dengan mengubah on atau off saluran dan

pencarian konfigurasi yang menghasilkan rugi-rugi energi terkecil, serta

menghitung rugi-rugi energi berdasarkan beban jaringan [1].

Kompensasi kapasitor ditambahkan untuk menurunkan rugi-rugi energi

setelah didapatkan konfigurasi jaringan yang baru.

1.2 Rumusan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini adalah

:

1. Bagaimana cara rekonfigurasi pada jaringan distribusi tenaga

listrik?

2. Bagaimana cara untuk menghitung rugi-rugi energi ?

3. Bagaimana cara untuk menentukan penempatan lokasi

kapasitor?

(19)

2

1.3 Tujuan

Tujuan yang hendak dicapai pada penulisan tugas akhir ini

adalah mempelajari cara pembuatan program aliran daya distribusi serta

merekonfigurasi jaringan menggunakan metode simple branch

exchange, sehingga didapatkan konfigurasi jaringan yang menghasilkan

rugi-rugi energi yang paling optimal. Serta mempelajari pengaruh dari

adanya penambahan kapasitor pada sistem distribusi.

1.4 Batasan Masalah

Karena ruang lingkup permasalahan yang sangat luas, maka

dalam penulisan tugas akhir ini, permasalahan akan dibatasi pada :

1. Software yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah Matlab

R2009a

2. Metode yang digunakan untuk merekonfigurasi jaringan adalah

Simple Branch Exchange Method

3. Penentuan lokasi kapasitor

4. Plan yang digunakan adalah sistem jaringan distribusi 20 KV

penyulang Basuki Rahmat.

1.5 Metodologi

Metode yang digunakan pada penyelesaian kasus dalam tugas

akhir ini diawali dengan penggunaan data distribusi pada penyulang

Basuki Rahmat. Data tersebut digunakan sebagai input program power

flow dengan pengimplementasian metode simple branch exchange.

Setelah program power flow dengan simple branch exchange ini dibuat,

akan dihasilkan nilai rugi-rugi energi yang optimal. Selanjutnya

dilakukan penentuan lokasi kapasitor untuk mengkompensasi rugi-rugi

energi pada jaringan. Dari hasil analisis tersebut dapat ditarik sebuah

kesimpulan.

1.6 Sistematika Pembahasan

Penyusunan tugas akhir ini terdiri atas lima bab yang

dilengkapi dengan kata pengantar, daftar isi, dan lampiran-lampiran

pendukung. Sistematika yang digunakan adalah sebagai berikut :

1. BAB 1 : Pendahuluan

Bab ini membahas tentang latar belakang masalah dalam

pembuatan Tugas Akhir, rumusan masalah, tujuan, batasan

(20)

3 masalah, metedologi, sistematika pembahasan, serta relevansi

dan manfaat penulisan tugas akhir.

2. BAB 2 : Dasar Teori

Bab ini secara garis besar membahas tentang teori sistem

distribusi dan metode simple branch exchange

yang digunakan

sebagai dasar dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

3. BAB 3 : Rekonfigurasi Jaringan Menggunakan Metode Simple

Branch Exchange serta Penentuan Lokasi Kapasitor

Bab ini membahas tentang rekonfigurasi jaringan menggunakan

metode simple branch exchange. Serta membahas tentang

penentuan ukuran kapasitor dan penetuan lokasinya pada

jaringan yang telah direkonfigurasi.

4. BAB 4 : Simulasi dan Analisis

Bab ini membahas tentang hasil dari rekonfigurasi jaringan.

Serta membahas tentang hasil pemasangan kapasitor pada

jaringan yang telah direkonfigurasi.

5. BAB 5 : Penutup

Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil analisis

penyelesaian rekonfigurasi serta penentuan lokasi kapasitor

yang telah diperoleh melalui simulasi.

1.7 Relevansi dan Manfaat

Hasil yang diperoleh dari tugas akhir ini diharapkan dapat

memberikan manfaat sebagai berikut :

1. Didapatkan konfigurasi jaringan terbaik dari hasil rekonfigurasi

yang menghasilkan rugi energi terkecil.

2. Sebagai acuan untuk menentukan lokasi kapasitor.

3. Menjadi referensi bagi mahasiswa lain yang hendak mengambil

masalah yang serupa untuk tugas akhir berikutnya.

(21)

4

(22)

5 BAB II

DASAR TEORI

2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik

Sistem Distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik.

Sistem distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari

sumber daya listrik besar (Bulk Power Source) sampai ke konsumen.

Fungsi dari sistem distribusi untuk menyalurkan dan mendistribusikan

tenaga listrik dari Gardu Induk ke pusat – pusat beban (Gardu

Distribusi) atau konsumen. Penyaluran dan pendistribusian tenaga listrik

ini dilakukan dengan menggunakan jaringan distribusi atau sering juga

disebut dengan penyulang distribusi. Berdasarkan tingkat tegangan

distribusinya sistem distribusi dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian

sistem, yaitu :

1. Sistem distribusi primer

2. Sistem distribusi sekunder

Sistem distribusi primer merupakan bagian dari sistem

distribusi yang berfungsi untuk menyalurkan dan mendistribusikan

tenaga listrik dari pusat supply daya (Gardu Induk) kepusat – pusat

beban (Gardu Distribusi). Sistem distribusi ini secara umum terpasang

sepanjang daerah yang dialiri tenaga listrik dengan membentuk jaringan

atau penyulang – penyulang sampai kepusat beban paling akhir. Tingkat

tegangan yang digunakan pada sistem distribusi primer adalah meliputi

tegangan menengah 6 KV atau 20 KV, oleh karena itu sistem distribusi

ini sering disebut dengan sistem distribusi tegangan menengah.

Sistem distribusi sekunder merupakan bagian dari sistem

distribusi tenaga listrik yang berfungsi menyalurkan dan

mendistribusikan tenaga listrik secara langsung dari Gardu Induk ke

masing – masing konsumen, seperti untuk mensupply tenaga listrik pada

daerah perumahan biasa (kecil), pada daerah industri ringan di kota –

kota maupun pedesaan, untuk penerangan jalan, dan sebagainya.

Sedangkan sistem jaringan yang digunakan untuk menyalurkan dan

mendistribusikan tenaga listrik tersebut dapat menggunakan sistem 1

fasa dengan dua kawat maupun sistem 3 fasa dengan empat kawat.

Tingkat tegangan yang digunakan pada sistem distribusi sekunder adalah

tegangan rendah 127/220 Volt atau 220/380 Volt, oleh karena itu sistem

distribusi ini sering disebut dengan sistem distribusi tegangan rendah.

(23)

6 Ada beberapa bentuk sistem jaringan yang umum dipergunakan

untuk menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik yaitu :

1. Sistem jaringan distribusi radial.

2. Sistem jaringan distribusi rangkaian tertutup (loop).

3. Sistem jaringan distribusi mesh.

4. Sistem jaringan distribusi spindle.

2.2 Sistem Jaringan Distribusi Radial

Bentuk Jaringan ini merupakan bentuk dasar yang paling

sederhana dan paling banyak digunakan. Sistem ini dikatakan radial

karena dari bentuk nyatanya bahwa jaringan ini ditarik secara radial dari

Gardu Induk ke pusat – pusat beban yang dilayaninya. Sistem ini terdiri

dari saluran utama (Trunk Line) dan saluran cabang (Lateral) seperti

pada gambar 2.1.

GI distribusi

70/20KV

TM/TT

Beban 1

Beban 2

Beban 3

Gambar 2.1 Sistem jaringan distribusi radial

Pelayanan tenaga listrik untuk suatu wilayah beban tertentu

direalisasikan dengan memasang transformator pada sembarang titik

pada jaringan yang sedekat mungkin dengan wilayah beban yang

dilayaninya. Transformator ini berguna untuk menurunkan tegangan

sistem agar dapat dikonsumsikan pada beban konsumen. Untuk daerah

beban yang menyimpang jauh dari saluran utama maupun saluran

cabang, maka akan ditarik lagi saluran tambahan yang dicabangkan pada

saluran tersebut.

Ditinjau dari besar penampang, saluran yang terdekat dengan

sumber akan memiliki penampang terbesar, kemudian akan berangsur –

angsur mengecil kearah ujung saluran. Hal ini disebabkan karena

(24)

7 semakin dekat dengan sumber , maka kerapatan arusnya akan semakin

besar.

Kelemahan yang dimiliki oleh sistem radial adalah drop

tegangannya cukup besar dan bila terjadi gangguan pada sistem akan

mengakibatkan jauhnya sebagian atau bahkan keseluruhan beban sistem.

Sedangkan keuntungannya adalah biaya pembangunannya relatif murah,

pemeliharaannya sederhana dan mudah untuk menentukan letak

gangguan yang terjadi pada sistem.

Sistem radial ini kurang cocok dipergunakan untuk

menyalurkan beban seperti rumah sakit, instalasi militer atau beban

lainnya yang memerlukan tingkat keandalan yang cukup tinggi.

Sistem distribusi radial ini mempunyai beberapa bentuk

modifikasi, antara lain :

1. Sistem Radial Pohon.

2. Sistem Radial dengan Tie dan Switch Pemisah.

3. Sistem Radial dengan Pembagian Fasa Area.

4. Sistem Radial dengan Pusat Beban.

5. Sistem Margerithe.

2.2.1 Sistem Radial Pohon

Sistem jaringan radial pohon ini merupakan bentuk yang paling

dasar dari sistem jaringan radial. Bentuk sistem jaringan distribusi radial

pohon dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Main Feeder

Beban Beban

Switch Normally Open

Beban

Beban Beban

Circuit Breaker

Switch Normally Open

Lateral Feeder

Lateral Feeder Lateral Feeder

(25)

8 Saluran utama (main feeder) ditarik dari suatu Gardu Induk

sesuai dengan kebutuhan, kemudian dicabangkan melalui saluran cabang

(lateral feeder), selanjutnya dicabangkan lagi melalui saluran anak

cabang (sub lateral feeder). Ukuran dari masing – masing saluran

tergantung dari kerapatan arus yang ditanggung. Main feeder merupakan

saluran yang dialiri arus terbesar, selanjutnya arus ini mengecil pada tiap

cabang tergantung dari besar beban.

2.2.2 Sistem Radial dengan Tie dan Switch Pemisah

Sistem ini merupakan pengembangan dari sistem radial pohon,

dengan tujuan untuk meningkatkan keandalan sistem saat terjadi

gangguan maka feeder yang terganggu akan dilokalisir sedangkan area

yang semula dilayani feeder tersebut, pelayanannya dialihkan pada

feeder yang normal atau yang tidak terganggu. Sistem radial dengan tie

dan switch pemisah dapat dilihat pada Gambar 2.3

Main Feeder

Gambar 2.3 Sistem jaringan distribusi radial dengan tie dan switch

pemisah

2.2.3 Sistem Radial dengan Pembagian Fasa Area

Pada bentuk ini masing – masing fasa dari jaringan bertugas

melayani daerah beban yang berlainan. Bentuk ini akan dapat

(26)

9 mengakibatkan kondisi sistem tiga fasa yang tidak seimbang (simetris),

bila digunakan pada daerah beban yang baru dan belum fix pembagian

bebannya. Karenanya hanya cocok untuk daerah beban yang stabil dan

penambahan maupun pembagian bebannya dapat diatur merata dan

simetris pada setiap fasanya. Contoh dari sistem jaringan ini dapat

dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Sistem jaringan distribusi radial dengan phase area

2.2.4 Sistem Radial dengan Pusat Beban

Bentuk dari sistem ini mensupply daya dengan menggunakan

main feeder yang disebut express feeder langsung ke pusat beban, dan

dari titik pusat beban ini disebar dengan menggunakan backfeeder

secara radial seperti terlihat pada Gambar 2.5.

(27)

10

Main Feeder Circuit Breaker Beban Beban Beban

Gambar 2.5 Sistem jaringan distribusi radial dengan pusat beban

2.2.5 Sistem Margerithe

Sistem Margerithe pada dasarnya merupakan pengembangan

dari sistem radial dengan dua atau lebih saluran primer yang ditarik

secara radial kepusat – pusat beban yang memerlukannya. Pada titik

pusat beban ini daya disebar secara radial tetapi antara masing – masing

salurannya dapat dihubungkan satu sama lainnya melalui suatu alat

pemisah/penghubung yang dipasang diantara saluran – saluran tersebut.

gambar 2.6 menunjukkan bentuk umum jaringan dengan sistem

Margerithe.

Alat pemisah atau penghubung yang terpasang diantara saluran

– saluran tersebut secara umum bukan dari jenis pemutus beban

otomatis. Pada keadaan normal saklar pemisah atau penghubung berada

pada posisi terbuka sedangkan pada saat salah satu saluran sistem

mengalami gangguan maka daerah dibelakang titik gangguan tersebut

dapat dicatu melalui saluran sistem yang lain dengan cara memutus

saklar pemisah atau penghubung tersebut. Tingkat kontinyuitas

pelayanan pada sistem Margerithe lebih baik dibandingkan dengan

sistem radial biasa dan secara umum dipergunakan untuk mencatu

daerah perkotaan dengan kerapatan beban sedang dan bebannya tidak

(28)

11

Main Feeder Beban Switch Normally Open Switch Normally Open Switch Normally Open Switch Normally Open

Beban

Beban Beban Beban

Transformer

Lateral Feeder Lateral Feeder

Gambar 2.6 Sistem margerithe

2.3 Rugi – Rugi Energi dan Tegangan Jatuh

Besaran rugi – rugi daya masih belum memberikan gambaran

yang tuntas tentang efisiensi rugi – rugi dalam distribusi tenaga listrik.

Besaran daya tersebut harus dinyatakan dalam rentang waktu tertentu

sehingga muncul besaran energi. Besaran energi ini memberikan

gambaran efisien dalam aspek teknik maupun ekonomis. Aspek

ekonomi menjadi pertimbangan penting dalam penyaluran tenaga listrik

karena mahalnya biaya pembangkitan energi listrik.

Besaran rugi – rugi energi listrik memberikan gambaran yang

jelas tentang kerugian yang dialami pihak penyalur tenaga listrik dalam

kurun waktu tertentu. Dari gambaran tersebut langkah antisipasif baik

secara teknis maupun ekonomis bisa dirumuskan.

Pada jaringan distribusi tenaga listrik, rugi – rugi daya maupun,

energi disebabkan karena faktor disipasi daya dari saluran distribusi

maupun transformator distribusi. Suatu saluran transmisi listrik

mempunyai beberapa parameter yang mempengaruhi kemampuannya

untuk berfungsi sebagai bagian dari suatu sistem tenaga, yaitu

resistansi, induktansi, dan konduktansi.

Sistem kelistrikan terdiri dari beberapa bagian penting, yaitu

bagian pembangkitan, bagian penyaluran transmisi tegangan tinggi,

penyaluran distribusi tegangan menengah, dan penyaluran beban.

(29)

12 Pada bagian pembangkitan yang berfungsi sebagai penghasil

tenaga listrik, kemudian disalurkan ke sistem transmisi. Pada sistem

penyaluran transmisi, tegangan dinaikkan dengan menggunakan trafo

step up, yang bertujuan untuk mengurangi rugi-rugi yang terjadi selama

penyaluran berlangsung, tegangan tinggi, maka arusnya akan rendah,

rugi-rugi transmisi kecil. Pada sistem distribusi, tegangan tinggi dari

sistem transmisi diturunkan menggunakan trafo step down, yang

kemudian disalurkan ke konsumen atau beban, sesuai dengan

permintaan.

Pada tugas akhir ini, akan khusus membahas sistem jaringan

distribusi radial. Sistem jaringan ini ditarik secara radial dari suatu titik

sumber yang kemudian di cabang-cabangkan ke titik-titik beban yang

dilayani.

BUS 1 BUS 2 BUS 3 BUS 4 BUS 5 BUS 6

Gambar 2.7 Sistem jaringan distribusi radial sederhana

Pada jaringan distribusi, efek kapasitansi saluran dapat

diabaikan dikarenakan nilainya sangat kecil, sehingga impedansi

salurannya dapat diseri.

2.3.1 Penurunan Tegangan

Adanya beban dan impedansi pada saluran jaringan distribusi,

menyebabkan adanya penurunan tegangan pada bus. Penurunan

tegangan yang paling terlihat signifikan adalah pada saat terjadi beban

puncak, hal ini dikarenakan, beban yang disuplai bertambah besar.

(30)

13 Berdasarkan SPLN 72 .1987, penurunan tegangan yang diizinkan adalah

sebesar 5% dari tegangan kerjanya.

2.3.2 Faktor Daya

Terdapat tiga macam beban listrik yaitu beban resistif, induktif,

dan kapasitif. Beban resistif adalah beban yang hanya terdiri dari

tahanan ohm dan hanya mengkonsumsi daya aktif (unity). Beban

induktif menyerap daya aktif dan juga daya reaktif.Daya reaktif

digunakan untuk pembentukan medan magnet putar, misalnya pada

motor. Pada kondisi ini, tegangan tertinggal terhadap arus (lagging).

Beban kapasitif adalah beban yang menyumbangkan daya reaktif pada

sistem, misalnya kapasitor. Pada kondisi ini, tegangan mendahului arus

(leading). Jumlah vektor dari daya reaktif (Q) dan daya aktif (P) biasa

disebut dengan daya semu (S).

Gambar 2.8 Segitiga daya

... (2.1)

Perbandingan antara daya aktif dan daya semu disebut faktor

daya.

... (2.2)

2.4 Kapasitor

Kapasitor merupakan komponen kompensator yang berfungsi

untuk memperbaiki faktor daya, sebagai pengatur tegangan maupun

untuk mengurangi kerugian daya (Ploss) dan drop tegangan (Vdrop)

pada jaringan. Fungsi lain dari kapasitor bank adalah untuk

mengkompensasi daya reaktif yang sekaligus menjaga kualitas tegangan

dan juga untuk meningkatkan effisiensi pada sistem dan umumnya

pemakaian bank kapasitor memberikan keuntungan antara lain:

(31)

14 b. Meningkatkan kemampuan penyaluran daya pada jaringan

transmisi.

c. Meningkatkan kemampuan penyaluran daya gardu-gardu

distribusi.

d. Mengurangi rugi-rugi pada sistem distribusi.

e. Menjaga kualitas tegangan pada sistem distribusi.

f.

Meningkatkan kemampuan feeder dan peralatan yang ada pada

sistem distribusi.

Kapasitor tersusun dalam unit standar yang dihubungkan seri

atau pararel untuk memperoleh rating tegangan dan kVA yang

diinginkan. Hal-hal yang dipertimbangkan dari kapasitor adalah:

a. Koefisien suhu dari komponen kapasitor.

b. Daya reaktif per unit volume

.

c. Rugi-rugi daya.

d. Reliability.

e. Harga

Kapasitor mendapatkan daya reaktif yang besar per unit volume

dengan cara memiliki losses yang rendah dan dengan dioperasikan pada

tegangan tinggi. Untuk alasan ini maka untuk operasi yang lama pada

tegangan lebih harus dihindari untuk mencegah terjadinya kerusakan

dielektrik akibat panas. Penentuan rating daya reaktif kapasitor adalah

hasil selisih faktor daya lama dan faktor daya baru dikalikan dengan

daya semu total.

2.5 Studi Aliran Daya Distribusi

Berdasarkan hukum Kirchoff Arus, hubungan antara besar

tegangan bus dan arus dinyatakan dalam persamaan titik tegangan.

I

bus

= Y

bus

V

bus

... (2.3)

Persamaan di atas jika dinyatakan ke dalam bentuk matriks

admitansi dapat dituliskan sebagai berikut.

=

... (2.4)

Keterangan :

n

= jumlah total titik

(32)

15 Y

21

= mutual admitansi dari titik i dan j

V

1

= tegangan fasor pada titik i

I

1

= arus fasor yang mengalir ke titik i

Daya aktif dan daya reaktif pada bus i adalah

P

i

+ jQ

i

= V

i

I

i

* ... (2.5)

atau

... (2.6)

Subtitusi nilai I

i

pada 2.2 menghasilkan

... (2.7)

Persamaan

aliran

daya

tersebut

diselesaikan

dengan

menggunakan suatu proses pengulangan (iterasi) dengan menetapkan

nilai-nilai perkiraan untuk tegangan pada bus yang tidak diketahui

nilainya dan kemudian menghitung suatu nilai baru untuk setiap

tegangan bus dari nilai perkiraan pada bus yang lain. Setiap perhitungan

suatu himpunan nilai tegangan yang baru disebut sebagai satu iterasi.

Proses iterasi ini diulang terus-menerus hingga perubahan yang terjadi

pada setiap bus kurang dari nilai minimum atau tidak melebihi nilai

maksimum yang telah ditentukan.

2.5.1 MetodeTopologi Jaringan

Pada sistem distribusi, terdapat beberapa hal yang harus

diperhatikan dalam penyelesaian analisa aliran daya, yaitu:

1. Strutur jaringan berbentuk radial.

2. Metode Newton Rhapson dan fast decoupled kurang cocok

digunakan untuk penyelesaian aliran daya pada sistem

dirstibusi.

3. Salurannya tidak mengalami tranpose.

4. Memiliki banyak jumlah node.

5. Unbalance loads.

(33)

16 Metode Topologi jaringan merupakan suatu metode yang

dipergunakan untuk menyelesaikan permasalahan load flow pada sistem

distribusi radial.

Metode ini, dilakukan dengan melakukan tahapan-tahapan

sehingga didapatkan tegangan tiap bus, tahapan yang harus dilakukan

adalah

1. Data beban dalam bentuk P+jQ dan data impedansi adalah

R+jX.

2. Menetukan tegangan base, daya base, dan impedansi base.

3. Mencari matriks K dari bus data yang ada. Matriks ini mencari

hubungan antar bus yang saling berhubungan dari bus data

yang ada.

4. Semua data masukan dirubah ke dalam bentuk pu untuk

memudahkan perhitungan.

5. Bentuk jaringan distribusi radial terdiri dari 6 bus (Bus

n

), 5

cabang (B

n

), 6 arus injeksi (I

n

).

Gambar 2.9 Jaringan distribusi radial [2]

6. Membentuk matriks BIBC (Bus Injection Bus Current)

dilakukan dengan cara:

• Menentukan jumlah arus injeksi (I

n

) yang melewati

cabang (B

n

)

B

5

= I

6

B

4

= I

5

6

• Sehingga akan di dapat matriks BIBC, yang merupakan

hasil perkalian antara m ( cabang B

n

) dengan n (bus

n

).

• Isi matrik hanya elemen 0 atau 1

• Persamaannya : [B] = [BIBC] * [I]

• Matrik BIBC = m * (n-1)

• Jika cabang (B

n

) berada di antara bus

i

(bus ke-1) dan bus

j

(bus ke-2) , maka copy kolom ke-1 ke kolom ke-2 dan tulis

“1” di posisi baris (k) dan kolom (j)

• Langkah sebelumnya di ulang kembali sampai terbentuk

matrik BIBC .

... (2.8)

=

... (2.9)

7. Membentuk matriks BCBV (Bus Current Bus Voltage) dengan

cara:

• Branch-Current to Bus-Voltage (BCBV) menyatakan

hubungan antara arus cabang dan teganagn bus.

Merupakan matrik tegangan dari tiap bus yang matrik

asalnya dari matrik BIBC.

• m = cabang dan n = bus , didapatkan matrik BCBV =

(n-1) * m

(35)

... (2.10)

...(2.11)

• Jika saluran (B

n

) berada di antara bus i (bus ke-1) dan bus j

(bus ke-2) , maka copy dari baris (i) dari BCBV ke baris

(j) , dan isi impedansi (Z

ij

) di baris (j) dan kolom (k).

• Langkah sebelumnya di ulang terus sampai terbentuk

matrik BCBV .

8. Kedua persamaan di atas, disubtitusikan menjadi persamaan

DLF :

(36)

19 ... (

... (

• ∆V = matrik yang menunjukkan drop tegangan dari bus

sumber ke bus beban pada suatu sistem .

9. Kemudian di iterasi k = k+1.

10. Untuk mendapatkan I pada tiap bus :

... (2.12)

... (2.13)

Dan tegangan pada bus diperbarui, menjadi :

... (2.14)

11. Kemudian jika :

(37)

20

(38)

21 BAB III

REKONFIGURASI DAN PENENTUAN LOKASI

KAPASITOR

Pada bab ini akan dijelaskan tentang perancangan dari

rekonfigurasi serta penentuan lokasi kapasitor. Tahapan pengerjaan

tugas akhir ini akan dijelaskan melalui flowchart.

(39)

22 Gambar 3.2 Lanjutan flowchart tugas akhir

Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa dalam pengerjaan

tugas akhir kali ini terdapat dua tahap untuk mengurangi rugi-rugi energi

pada jaringan. Langkah pertama untuk mengurangi rugi-rugi energi

adalah

dengan

merekonfigurasi

jaringan.

Setelah

dilakukan

rekonfigurasi jaringan maka dipasang kapasitor untuk mereduksi

rugi-rugi energi serta menaikkan power factor.

3.1 Rekonfigurasi Jaringan

Rekonfigurasi jaringan distribusi adalah suatu cara untuk

mengurangi rugi-rugi daya pada jaringan distribusi serta untuk

meningkatkan keandalan sistem distribusi dengan mengatur ulang

konfigurasi jaringan dengan jalan membuka dan menutup switch yang

terdapat pada jaringan distribusi sehingga efisiensi daya listrik yang

disalurkan meningkat dan konsumen dapat dilayani dengan baik.

(40)

23 Rekonfigurasi dilakukan pada sistem yang telah terpasang, namun

bentuk penyusunan ulang tersebut tidak signifikan. Pada tugas akhir ini

digunakan metode simple branch exchange untuk mendapatkan

rekonfigurasi jaringan yang paling optimal.

Pada sistem distribusi seringkali terjadi beban yang tidak

seimbang pada setiap fasanya (sistem distribusi merupakan sistem tiga

fasa) atau terjadi kelebihan beban karena pemakaian alat-alat elektronik

dari konsumen energi listrik. Keadaan tersebut jika dibiarkan

terus-menerus maka akan menyebabkan terjadinya penurunan keandalan

sistem tenaga listrik dan kualitas energi listrik yang disalurkan serta

menyebabkan kerusakan alat-alat yang bersangkutan. Untuk itu

diperlukan suatu tindakan yang mengurangi pembebanan yang tidak

seimbang (unbalanced loading) pada fasa dan kelebihan beban (over

loading) pada jaringan distribusi listrik. Selain itu, sistem distribusi

radial juga mempunyai rugi – rugi daya yang cukup besar sehingga

menyebabkan keandalan sistem menjadi berkurang.

Dalam kondisi operasi normal, rekonfigurasi jaringan

dilakukan karena dua alasan:

1. Mengurangi rugi-rugi daya pada sistem (loss reduction).

2. Mendapatkan pembebanan yang seimbang untuk mencegah

pembebanan yang berlebih pada jaringan (load balancing)

Pada tugas akhir ini rekonfigurasi jaringan dilakukan untuk mengurangi

rugi-rugi energi pada jaringan distribusi daya listrik tipe radial.

3.2 Metode Simple Branch Exchange

Rekonfigurasi pada tugas akhir ini menggunakan metode

simple branch exchange . Metode ini merupakan jenis dari metode

heuristic. Dasar dari metode ini adalah untuk menentukan rugi-rugi

daya. Rekonfigurasi dilakukan dengan mengubah on atau off switch dan

saluran pada setiap konfigurasi sistem daya yang mungkin untuk

mendapatkan rugi-rugi daya yang terkecil. Rumus untuk meminimalkan

rugi-rugi daya adalah sebagai berikut.

= ∑

... (3.1)

Metode ini bertujuan untuk mendapatkan konfigurasi jaringan yang baru

berdasarkan rugi-rugi daya yang terkecil. Oleh karena itu kelebihan dari

branch exchange untuk mencari solusi optimal cabang untuk

menurunkan rugi-rugi daya.

(41)

24 Metode ini hanya digunakan pada sistem distribusi dengan

topologi jaringan radial. Berikut adalah gambar dari struktur sistem

sistem radial :

Gambar 3.3 Sistem distribusi radial [1]

Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa jika sectionalized

switch b = closed, maka jaringan tersebut akan terjadi loop. Hal ini

bertentangan dengan struktur sistem distribusi radial. Maka tiap

sectionalized switch di sisi l atau r harus dibuka agar tidak terbentuk

loop pada jaringan.

3.3 Perencanaan dan Metode Pemasangan Kapasitor

Berikut ini adalah perancangan pemasangan kapasitor,

perancangan disini berdasarkan pada power factor keseluruhan sistem

dan power factor bus, serta rugi-rugi daya pada sistem tersebut.

3.3.1 Perencanaan Kapasitor Bank

Pada Tugas Akhir kali ini menggunakan plant penyulang Basuki

Rahmat. Power factor sistem sebesar 0.799 lag, sehingga perlu

diperbaiki agar rugi-rugi daya sistem dapat dikurangi. Berikut ini adalah

langkah-langkah perencanaan pemasangan kapasitor bank untuk

menaikkan power factor dan mengurangi daya yang hilang yang ada

pada sistem distribusi radial dalam sistem 1 fasa.

1) Mengetahui data impedansi saluran, mengetahui besar daya

beban yang tersambung ke sistem.

2) Mengetahui data beban tiap bus.

3) Mengetahui power factor sistem.

4) Menentukan power factor baru yang diinginkan.

5) Menentukan nilai kapasitor bank.

(42)

25

3.3.2 Metode Penempatan Kapasitor

Setelah melakukan running program power flow, maka dapat

diketahui bus mana saja yang memiliki daya reaktif yang besar dan juga

diketahui nilai power factor busnya. Kemudian penentuan lokasi

kapasitor dilakukan dengan memasang kapasitor pada bus yang

memiliki nilai power factor rendah.

Langkah dalam pemasangan kapasitor bank pada sistem

distribusi radial adalah menentukan range kapasitor. Daya reaktif Var

kapasitor ini harus lebih kecil daripada daya Var beban. Karena jika

lebih besar, mengakibatkan, tegangan akan bertambah besar menjadi

lebih di atas 1.01 pu, atau sistem akan mengalami over voltage. Serta

power factor pada bus tersebut dapat menjadi leading. Di pasaran,

kapasitas kapasitor tidak memiliki banyak variasi, sehingga secara teori

dan praktek di lapangan, kapasitas kapasitor yang dipasang pada sistem

sedikit berbeda. Menentukan bus yang akan dipasang kapasitor. Bus

tersebut memliki power factor yang tidak sesuai dengan standar pada

jaringan distribusi.

3.3.3 Cara Pemasangan Kapasitor Bank pada Sistem Distribusi

Radial

Pada subsubbab ini akan dibahas bagaimana kapasitor bank

dipasang pada sistem distribusi radial, untuk mengurangi rugi-rugi daya

dan menaikkan power factor.

Berikut ini persamaan untuk menentukan nilai dari kapasitor

yang akan dipasang pada sistem distribusi radial.

cos

= ... (3.2)

= cos

(cos

) ... (3.3)

( )

=

× (tan

− tan

) ... (3.4)

( )

=

( )

×

... (3.5)

=

+

−

... (3.6)

Pada rumus tersebut, daya sistem dapat berubah ketika ada penambahan

kapasitor sebesar Q

c

pada sistem.

(43)

26

3.4 Data dari Single Line Diagram

Berikut ini adalah data darisingle line diagram atau plant yang

digunakan dalam Tugas Akhir ini. Data yang digunakan ini adalah data

sistem satu fasa.

3.4.1 Single Line Diagram Sistem 1 Fasa

Berikut ini merupakan data plant penyulang Basuki Rahmat

dengan 29 bus dan 28 cabang. Data tersebut terdiri dari impedansi

saluran, serta data beban, pada matlab R2009.. Data inilah yang nantinya

akan digunakan sebagai data pengerjaan tugas akhir ini. Berikut adalah

tabel data saluran serta data beban dari penyulang Basuki Rahmat.

Tabel 3.1 Data impedansi dari sistem Basuki Rahmat

Cabang Impedansi (ohm) Panjang (m) Luas Penampang (mm2) No. dari ke R X 1 1 2 0.1489 0.0731 562 70 2 2 3 0.0265 0.013 100 70 3 2 4 0.0066 0.013 25 70 4 2 5 0.0062 0.0031 23.5 70 5 2 6 0.0265 0.013 100 70 6 6 7 0.0133 0.0065 50 70 7 6 8 0.0133 0.0065 50 70 8 6 9 0.0133 0.0065 50 70 9 6 10 0.0133 0.0065 50 70 10 6 11 0.0265 0.013 100 70 11 11 12 0.0133 0.0065 50 70 12 11 13 0.0133 0.0065 50 70 13 11 14 0.0795 0.039 300 70 14 14 15 0.0133 0.0065 50 70 15 14 16 0.0344 0.0169 130 70 16 16 17 0.0133 0.0065 50 70 17 16 18 0.0167 0.0082 63 70 18 18 19 0.0133 0.0065 50 70

(44)

27 Lanjutan tabel 3.1

19 18 20 0.0133 0.0065 50 70 20 18 21 0.0265 0.013 100 70 21 21 22 0.0311 0.0153 117.38 70 22 22 23 0.0066 0.0033 25 70 23 23 24 0.0138 0.0068 52 70 24 24 25 0.0265 0.013 100 70 25 25 26 0.0066 0.0039 31.17 95 26 26 27 0.0116 0.0069 54.84 95 27 27 28 0.012 0.0058 44.93 70 28 27 29 0.0265 0.013 100 70

Data saluran yang didapatkan yakni nilai R, X, serta panjang

saluran. Jenis kabel saluran yang digunakan memililiki konduktor jenis

tembaga dengan

(hambatan jenis) sebesar 0,0175.

Rumus untuk mencari luas penampang adalah sebagai berikut.

A =

×

Keterangan : A = luas penampang (mm

2

)

l = panjang (m)

= hambatan jenis (ohm.

)

R = resistansi saluran (ohm)

Tabel 3.2Data beban sistem Basuki Rahmat

No bus P(Kw) Q(Kvar) 1 0 0 2 0 0 3 95.06 128.824 4 9.9 1.411 5 12.838 2.607 6 0 0 7 111 15.80 8 198 243.21 9 21.56 4.378

(45)

28 Lanjutan tabel 3.2

10 8.836 3.207 11 0 0 12 9.016 1.831 13 151 187.924 14 0 0 15 2.058 0.418 16 0 0 17 104 134.812 18 0 0 19 34.155 4.867 20 22.31 5.591 21 34.65 4.937 22 28.5 9.367 23 49.896 7.11 24 43.12 8.756 25 25.74 3.668 26 29.7 4.232 27 28.908 4.119 28 9.801 1.397 29 11.64 2.917

Table di atas merupakan tabel beban penyulang Basuki Rahmat

yang terdiri dari 29 bus. Namun dari 29 bus tersebut terdapat beberapa

bus yang tidak memiliki beban. Hal ini dikarenakan bus tersebut

tersambung dengan bus yang lain. Untuk bus-bus yang tidak memiliki

beban antara lain :

-

Bus 1

-

Bus 2

-

Bus 6

-

Bus 11

-

Bus 14

-

Bus 16

-

Bus 18.

(46)

29 Gambar single line diagram penyulang Basuki Rahmat dapat

dilihat pada gambar berikut.

Gambar 3.4 Penyulang Basuki Rahmat 20 KV

3.4.2 Single Line Diagram Sistem 1 Fasa dengan Tie Switch

Pada

subsubbab

ini

akan

dijelaskan

mengenai

penambahan tie switch pada sistem distribusi penyulang Basuki

Rahmat. Ditambahkan tie switch sebanyak lima buah, maka

didapatkan data saluran baru seperti pada tabel berikut ini.

Tabel 3.3 Data saluran dan tie switch

Cabang Impedansi (ohm) Panjang (m) Luas Penampang (mm2₎ No. dari ke R X 1 1 2 0.1489 0.0731 562 66.05 2 2 3 0.0265 0.013 100 66.04 3 2 4 0.0066 0.013 25 66.29 20Kv Bus 1 Bus 2

Bus 3 Bus 4 Bus 5

Bus 6 Bus 8

Bus 7 Bus 9 Bus 10

Bus 11 Bus 12 Bus 13 Bus 14

Bus 15 Bus 16 Bus 17 Bus 19 Bus 20 Bus 18 Bus 21 Bus 22 Bus 23 Bus 24 Bus 25 Bus 26 Bus 27 Bus 28 Bus 29

(47)

30 Lanjutan tabel 3.3

4 2 5 0.0062 0.0031 23.5 66.33 5 2 6 0.0265 0.013 100 66.04 6 6 7 0.0133 0.0065 50 65.79 7 6 8 0.0133 0.0065 50 65.79 8 6 9 0.0133 0.0065 50 65.79 9 6 10 0.0133 0.0065 50 65.79 10 6 11 0.0265 0.013 100 66.04 11 11 12 0.0133 0.0065 50 65.79 12 11 13 0.0133 0.0065 50 65.79 13 11 14 0.0795 0.039 300 66.04 14 14 15 0.0133 0.0065 50 65.79 15 14 16 0.0344 0.0169 130 66.13 16 16 17 0.0133 0.0065 50 65.79 17 16 18 0.0167 0.0082 63 66.02 18 18 19 0.0133 0.0065 50 65.79 19 18 20 0.0133 0.0065 50 65.79 20 18 21 0.0265 0.013 100 66.04 21 21 22 0.0311 0.0153 117.38 66.05 22 22 23 0.0066 0.0033 25 66.29 23 23 24 0.0138 0.0068 52 65.94 24 24 25 0.0265 0.013 100 66.04 25 25 26 0.0066 0.0039 31.17 82.65 26 26 27 0.0116 0.0069 54.84 82.73 27 27 28 0.012 0.0058 44.93 65.52 28 27 29 0.0265 0.013 100 66.04 29 TIE SWITCH 1 1 18 0.058 0.02834 218 65.78 30 TIE SWITCH 2 2 21 0.049 0.02405 185 66.07 31 TIE SWITCH 3 16 27 0.044 0.02158 166 66.02 32 TIE SWITCH 4 14 24 0.039 0.0191308 147.16 66.03

(48)

31 Lanjutan tabel 3.3

33 TIE SWITCH 5 18 25 0.028 0.0137358 105.66 66.04

Gambar single line diagram penyulang Basuki Rahmat dapat

dilihat pada gambar berikut.

20Kv Bus 1 Bus 2

Bus 3 Bus 4 Bus 5

Bus 6 Bus 8

Bus 7 Bus 9 Bus 10

Bus 11 Bus 12 Bus 13 Bus 14

Bus 15 Bus 16 Bus 17 Bus 19 Bus 20 Bus 18 Bus 21 Bus 22 Bus 23 Bus 24 Bus 25 Bus 26 Bus 27 Bus 28 Bus 29 SWITCH 1 SWITCH 4 SWITCH 3 SWITCH 2 SWITCH 5

(49)

32

(50)

33 BAB IV

SIMULASI DAN ANALISIS

Pada bab 4 ini, akan dibahas mengenai simulasi dan analisis

dengan menggunakan MATLAB pada plan penyulang Basuki Rahmat.

Simulasi pertama dipergunakan untuk merekonfigurasi penyulang

basuki rahmat untuk mendapatkan konfigurasi jaringan yang baru

dengan rugi-rugi energi terkecil. Setelah itu, simulasi kedua adalah

menentukan lokasi kapasitor.

4.1 Sistem Penyulang Basuki Rahmat 20 KV

Sistem uji pada tugas akhir ini menggunakan penyulang Basuki

Rahmat 20 KV terdiri dari 29 bus seperti ditunjukkan pada gambar 3.4

di bawah ini.

Gambar 3.4 Penyulang Basuki Rahmat 20 KV

20Kv Bus 1

Bus 2

Bus 3 Bus 4 Bus 5

Bus 6 Bus 8

Bus 7 Bus 9 Bus 10

Bus 11

Bus 12 Bus 13 Bus 14

Bus 15 Bus 16 Bus 17 Bus 19 Bus 20 Bus 18 Bus 21 Bus 22 Bus 23 Bus 24 Bus 25 Bus 26 Bus 27 Bus 28 Bus 29

(51)

34 Simulasi menggunakan software MATLAB, dibutuhkan

data-data yang didapatkan dari PLN Surabaya. Beberapa data-data yang

dibutuhkan adalah sebagai berikut :

1. Single line diagram

2. Data saluran

3. Data beban

4. Panjang saluran

Hasil simulasi didapatkan nilai tegangan, arus, rugi-rugi daya,

rugi-rugi energi, serta faktor daya.

4.2 Sistem Sebelum Rekonfigurasi

Sistem yang akan di uji pada Tugas Akhir ini adalah penyulang

Basuki Rahmat 20 KV . Berikut merupakan data saluran dan data beban

dari penyulang.

Tabel 4.1 Data saluran penyulang Basuki Rahmat

Cabang Impedansi (ohm) Panjang

(m) No. dari Ke R X 1 1 2 0.1489 0.0731 562 2 2 3 0.0265 0.013 100 3 2 4 0.0066 0.013 25 4 2 5 0.0062 0.0031 23.5 5 2 6 0.0265 0.013 100 6 6 7 0.0133 0.0065 50 7 6 8 0.0133 0.0065 50 8 6 9 0.0133 0.0065 50 9 6 10 0.0133 0.0065 50 10 6 11 0.0265 0.013 100 11 11 12 0.0133 0.0065 50 12 11 13 0.0133 0.0065 50 13 11 14 0.0795 0.039 300

(52)

35 Lanjutan tabel 4.1

14 14 15 0.0133 0.0065 50 15 14 16 0.0344 0.0169 130 16 16 17 0.0133 0.0065 50 17 16 18 0.0167 0.0082 63 18 18 19 0.0133 0.0065 50 19 18 20 0.0133 0.0065 50 20 18 21 0.0265 0.013 100 21 21 22 0.0311 0.0153 117.38 22 22 23 0.0066 0.0033 25 23 23 24 0.0138 0.0068 52 24 24 25 0.0265 0.013 100 25 25 26 0.0066 0.0039 31.17 26 26 27 0.0116 0.0069 54.84 27 27 28 0.012 0.0058 44.93 28 27 29 0.0265 0.013 100

Tabel 4.2 Data beban

No bus P(Kw) Q(Kvar) 1 0 0 2 0 0 3 95.06 128.824 4 9.9 1.411 5 12.838 2.607 6 0 0 7 111 15.80 8 198 243.21 9 21.56 4.378 10 8.836 3.207 11 0 0 12 9.016 1.831

(53)

36 Lanjutan tabel 4.2

13 151 187.924 14 0 0 15 2.058 0.418 16 0 0 17 104 134.812 18 0 0 19 34.155 4.867 20 22.31 5.591 21 34.65 4.937 22 28.5 9.367 23 49.896 7.11 24 43.12 8.756 25 25.74 3.668 26 29.7 4.232 27 28.908 4.119 28 9.801 1.397 29 11.64 2.917

4.2.1 Simulasi Sebelum Rekonfigurasi

Dari hasil aliran daya didapatkan analis data sebagai berikut.

Tabel 4.3 Hasil simulasi aliran daya

Bus

Tegangan

(KV)

Arus

(Ampere)

1

20

0

2 19.9894

0

3 19.9892

8.0093

4 19.9894

0.5003

5 19.9894

0.6553

6 19.9877

0

7 19.9877

5.6094

8 19.9875

15.6906

9 19.9877

1.1007

(54)

37 Lanjutan tabel 4.3

10 19.9877

0.4703

11 19.9867

0

12 19.9867

0.4603

13 19.9865

12.0618

14 19.9846

0

15 19.9846

0.1051

16 19.9838

0

17 19.9836

8.5202

18 19.9835

0

19 19.9834

1.7264

20 19.9835

1.1509

21 19.9831

1.7515

22 19.9827

1.5013

23 19.9826

2.5222

24 19.9825

2.2019

25 19.9824

1.3011

26 19.9823

1.5013

27 19.9823

1.4613

28 19.9823

0.4954

29 19.9823

0.6005

Setelah dilakukan simulasi aliran daya menggunakan software

matlab r2009a, maka didapatkan nilai P

loss

awal sebesar 2,8233 kW dan

E

loss

awal sebesar 67,759 KWH. Sehingga dibutuhkan suatu cara untuk

mengurangi rugi-rugi yaitu merekonfigurasi jaringan distribusi

penyulang Basuki Rahmat.

(55)

38

4.3 Rekonfigurasi Jaringan

Untuk merekonfigurasi jaringan maka dipasang tie switch

untuk merubah bentuk jaringan dan aliran daya dari jaringan. Berikut

adalah jaringan distribusi penyulang Basuki Rahmat.

Gambar 4.2 Penyulang Basuki Rahmat setelah ditambah tie switch

Tabel 4.4 Data saluran dan tie switch

Cabang Impedansi (ohm) Panjang

(m)

No. dari ke R X

(56)

39 Lanjutan tabel 4.4

2 2 3 0.0265 0.013 100 3 2 4 0.0066 0.013 25 4 2 5 0.0062 0.0031 23.5 5 2 6 0.0265 0.013 100 6 6 7 0.0133 0.0065 50 7 6 8 0.0133 0.0065 50 8 6 9 0.0133 0.0065 50 9 6 10 0.0133 0.0065 50 10 6 11 0.0265 0.013 100 11 11 12 0.0133 0.0065 50 12 11 13 0.0133 0.0065 50 13 11 14 0.0795 0.039 300 14 14 15 0.0133 0.0065 50 15 14 16 0.0344 0.0169 130 16 16 17 0.0133 0.0065 50 17 16 18 0.0167 0.0082 63 18 18 19 0.0133 0.0065 50 19 18 20 0.0133 0.0065 50 20 18 21 0.0265 0.013 100 21 21 22 0.0311 0.0153 117.38 22 22 23 0.0066 0.0033 25 23 23 24 0.0138 0.0068 52 24 24 25 0.0265 0.013 100 25 25 26 0.0066 0.0039 31.17 26 26 27 0.0116 0.0069 54.84 27 27 28 0.012 0.0058 44.93 28 27 29 0.0265 0.013 100 29 TIE SWITCH 1 1 18 0.058 0.02834 218

(57)

40 Lanjutan tabel 4.4

30 TIE SWITCH 2 2 21 0.049 0.02405 185 31 TIE SWITCH 3 16 27 0.044 0.02158 166 32 TIE SWITCH 4 14 24 0.039 0.0191308 147.16 33 TIE SWITCH 5 18 25 0.028 0.0137358 105.66

4.3.1 Kombinasi Menggunakan Satu Switch

Langkah pertama yaitu dengan mengaktifkan satu switch. Setelah

dilakukan simulasi dari 30 kombinasi maka didapatkan hasil rugi-rugi

energi yang paling kecil, dengan mengaktifkan switch 1(1,18) dan

memutus cabang ke 1 (1,2). Sehingga didapatkan nilai rugi-rugi energi

sebesar 58,511 KWH.

(58)

41 Gambar 4.3 merupakan konfigurasi jaringan yang menghasilkan

rugi-rugi energi terkecil dari sistem kombinasi dengan menggunakan

satu switch.

4.3.2 Kombinasi Menggunakan Dua Switch

Langkah kedua yaitu dengan mengaktifkan dua switch. Setelah

dilakukan simulasi dari 135 kombinasi maka didapatkan hasil rugi-rugi

energi yang paling kecil, dengan mengaktifkan switch 1(1,18) dan

switch 5 (18,25) serta memutus cabang ke 1 (1,2) dan ke 21 (21,22).

Sehingga didapatkan nilai rugi-rugi energi sebesar 58,196 KWH.

20Kv Bus 1

Bus 2

Bus 3 Bus 4 Bus 5

Bus 6

Bus 8

Bus 7 Bus 9 Bus 10

Bus 11 Bus 12 Bus 13 Bus 14 Bus 15 Bus 16 Bus 17 Bus 19 Bus 20 Bus 18 Bus 21 Bus 22 Bus 23 Bus 24 Bus 25 Bus 26 Bus 27 Bus 28 Bus 29 SWITCH 1 SWITCH 5 Cabang 1(1,2) Cabang 21 (21,22)