simulasi dan analisis aliran daya sistem …repository.ump.ac.id/4103/1/yan budi...
TRANSCRIPT
SIMULASI DAN ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM TENAGA
LISTRIK 20 kV REGION CILACAP MENGGUNAKAN
METODE NEWTHON RAPSHON
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Menyelesaikan
Pendidikan Strata 1 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Purwokerto
Yan Budi Haryono
1203030002
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO
2017
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
SKRIPSI
SIMULASI DAN ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM TENAGA
LISTRIK 20 kV REGION CILACAP MENGGUNAKAN METODE
NEWTHON RAPSHON
Diajukan Oleh :
Nama : Yan Budi Haryono
NIM : 1203030002
Guna memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan program studi Strata - 1 ( S1 )
Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Purwokerto
Telah diperiksa dan disetujui
Purwokerto,
Pembimbing I
M. Taufiq Tamam, S.T., M.T
NIK. 2160223
Pembimbing II
Itmi Hidayat K, S.T., M.Eng.
NIK. 2160520
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi yang diajukan oleh:
Nama : Yan Budi Haryono
NIM : 1203030002
Program Studi : Teknik Elektro
Fakultas : Teknik
Perguruan Tinggi : Universitas Muhammadiyah Purwokerto
Judul : SIMULASI DAN ANALISIS ALIRAN DAYA
SISTEM TENAGA LISTRIK 20 kV REGION
CILACAP MENGGUNAKAN METODE
NEWTHON RAPSHON
Telah dipertahankan dihadapan Sidang Ujian Akhir Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Purwokerto pada :
DEWAN PENGUJI
Penguji 1
Penguji 2
Penguji 3
Ditetapkan di : Purwokerto
Tanggal :
Mengetahui
Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Purwokerto
M. Taufiq Tamam, S.T., M.T
NIK. 2160223
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017
iv
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Yan Budi Haryono
NIM : 1203030002
Prodi : Teknik Elektro
Fakultas : Teknik
Universitas : Universitas Muhammadiyah Purwokerto
Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi ini adalah hasil karya
sendiri dan bukan hasil duplikasi dari hasil karya orang lain dan/atau pernah
dipergunakan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di Perguruan Tinggi atau
instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan
sebagaimana mestinya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat, dan apabila kelak dikemudian
hari terbukti ada unsur penjiplakan, maka saya bersedia mempertanggung
jawabkan sesuai dengan ketentuan yang berlaku.
Purwokerto,
Yang menyatakan,
Yan Budi Haryono
1203030002
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat, karunia, dan hidayah-Nya
yang tak terhitung jumlahnya, sehingga Skripsi yang berjudul “Simulasi dan
Analisis Aliran Daya Sistem Tenaga Listrik 20 Kv Region Cilacap
Menggunakan Metode Newthon Rapshon” dapat diselesaikan dengan baik.
Penyusunan laporan ini sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan
pendidikan strata 1 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Purwokerto.
Bantuan dan dukungan dari berbagai pihak sangat membantu dalam
terselesaikannya Skripsi ini. Oleh karena itu ucapan terima kasih disampaikan
kepada:
1. Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah serta inayah-Nya, sehingga
dapat menyelesaikan Skripsi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Purwokerto.
2. Kedua Orang tua penulis dan keluarga, yang telah memberikan doa restu,
motivasi dan dukungan kepada penulis dalam segala kondisi.
3. Bapak Winarso selaku ketua program studi dan pembimbing yang selalu
mengarahkan mahasiswanya untuk menjadi pribadi yang sukses.
4. Bapak M. Taufiq Tamam dan bapak Itmi Hidayat Kurniawan sebagai
pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk
mengarahkan saya dalam penyusunan dan penulisan skripsi ini.
5. Mas Agung Siswoyo selaku supervisor PT. PLN (Persero) APJ Cilacap
yang telah mengijinkan saya untuk melakukan penelitian serta
memberikan arahan saat pengambilan data.
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017
vi
6. Mba Pramesti Ningtyas dan Bayu Nurhidayat yang telah sangat banyak
membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
7. Seluruh keluarga besar Program studi Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Purwoketo yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.
Skripsi ini masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak
kekurangannya. Oleh karena itu, diharapkan adanya masukan berupa kritik dan
saran yang bersifat membangun, sehingga dapat bermanfaat dimasa mendatang.
Semoga hasil Skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dan untuk kemajuan
ilmu pengetahuan dan teknologi.
Purwokerto,
Yan Budi Haryono
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017
vii
INTISARI
Analisis perhitungan aliran daya atau biasa disebut load flow sangat diperlukan
untuk menyediakan sumber energi listrik yang diperlukan dalam suatu area,
dengan memperhitungkan losses yang terjadi dengan cara mencari nilai
tegangan, arus, dan daya pada tiap-tiap titik atau bus. Beban pada sistem tenaga
dianalisis berdasarkan perlengkapan yang terpasang dalam aliran daya pada
tiap-tiap bus. Perhitungan aliran daya yang digunakan pada Tugas Akhir ini
menggunakan metode Newton Raphson dengan bantuan program Matlab sebagai
alat bantu perhitungannya. Hasil dari perhitungan aliran daya pada GI didapat
total daya yang dibangkitkan oleh generator 50.609 MW dan 31.275 MVar, total
beban yang diberikan 50.491 MW dan 31.202 MVar, dan total losses yang
dihasilkan 0.118 MW dan 0.073 MVar, terdapat losses terbesar pada jaringan
antara bus 1 ke bus 9 sebesar 0.021 MW dan didapat beban terbesar pada bus 7
sebesar 6.241 MW. Dari proses yang telah dilakukan didapatkan nilai losses
sebesar 0.118 MW dari keseluruhann jaringan dan mempunyai persentasi 0.23%
dari total daya yang dibangkitkan. Hal ini menunjukan sistem distribusi di GI
termasuk dalam kategori baik, karena masuk dalam batasan nilai losses
maksimum sebesar ±10%.
Kata kunci : Aliran daya, Newton Raphson, Matlab, ETAP.
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017
viii
ABSTRACT
Analysis of power flow calculations or so-called load flow is needed to provide a
source of electrical energy needed in an area, taking into account the losses that
occur by looking for the value of voltage, current, and power at each point or bus.
The load on the power system is analyzed based on the equipment installed in the
power flow on each bus. Power flow calculations used in this final project using
Newton Raphson method with the help of Matlab as calculation tools. The results
of the calculation of power flow in GI gained total power generated by the
generator is 50.609 MW and 31.275 MVAR, the total load placed 50.491 MW and
31.202 MVAR, and total losses generated 0.118 MW and 0.073 MVAR, there are
losses, the biggest on the network between the bus 1 to bus 9 of 0.021 MW and
obtained the greatest load on the bus 7 of 6.241 MW. Of the process that has to be
got value losses amounting to 0.118 MW from the network and have a percentage
keseluruhann 0.23% of the total power generated. This shows the distribution
system in the GI included in both categories which fall under the restrictions
maximum value losses of ± 10%.
Keywords : Power flow, Newton Raphson, Matlab, ETAP.
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN.................................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii
LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................... iv
KATA PENGANTAR ............................................................................................ v
ABSTRAK ............................................................................................................ vii
ABSTRACT ......................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ......................................................................... 2
1.3. Batasan Masalah............................................................................ 3
1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................... 3
1.5. Manfaat Penelitian ......................................................................... 3
1.6. Sistematika Penulisan ................................................................... 4
BAB II DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................................... 5
2.2 Sistem Tenaga Listrik ................................................................... 7
2.3 Sistem Distribusi ........................................................................... 7
2.4 Studi Aliran Daya ........................................................................ 10
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017
x
2.4.1 Analisis Aliran Daya.........................................................11
2.4.2 Klasifikasi Sistem Aliran Daya ....................................... 12
2.5 Konsep Dasar Aliran Daya.......................................................... 17
2.5.1 Metode Analisis Aliran Daya .......................................... 24
2.5.2 Perhitungan Aliran Daya Menggunakan Metode Newton-
Raphson............................................................................26
2.6 Electric Transient and Analysis Program (ETAP) ..................... 30
2.6.1 Membuat proyek baru ..................................................... 33
2.6.2 Menggambar single line diagram ................................... 33
2.7 MATLAB (Matrix Laboratory) .................................................... 35
2.7.1 Lingkungan Kerja Matlab ............................................... 38
2.7.2 Bilangan dan Operasi Matematis Dasar dalam Matlab ... 42
2.7.3 Kontrol Arus Aliran Program .......................................... 45
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian........................................................................ 48
3.2 Waktu dan Lokasi Penelitian ...................................................... 48
3.3 Variabel Penelitian ...................................................................... 48
3.4 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................... 49
3.5 Bahan Analisa ............................................................................. 49
3.6 Alur Penelitian.............................................................................50
3.7 Metode Pengumpulan Data ......................................................... 51
3.8 Langkah Penelitian ...................................................................... 53
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017
xi
BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISIS PERHITUNGAN ALIRAN
DAYA
4.1 Hasil Perhitungan Aliran Daya ................................................... 55
4.2 Data Penyulang dan Generator.................................................... 55
4.3 Hasil Perhitungan Aliran Daya ................................................... 63
4.3.1 Hasil Perhitungan Losses ................................................ 64
4.4 Analisis Aliran Daya ................................................................... 65
4.4.1 Menghitung rugi-rugi pada line antar bus ke bus ............ 69
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ................................................................................. 70
5.2 Saran ............................................................................................ 71
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 72
LAMPIRAN
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sistem Tenaga Listrik ...................................................................... 7
Gambar 2.2 Segitiga Daya................................................................................. 17
Gambar 2.3 Bentuk kompleks dari Besaran Tegangan dan Arus Listrik ............. 21
Gambar 2.4 Diagram Fasor antara Tegangan dan Arus ..................................... 21
Gambar 2.5 create new project file .................................................................... 34
Gambar 2.6 Tampilan Command Window ........................................................ 39
Gambar 2.7 Tampilan Command History ......................................................... 39
Gambar 2.8 Tampilan Current Directory .......................................................... 40
Gambar 2.9 Tampilan Workspace ..................................................................... 40
Gambar 2.10 Tampilan Jendela Matlab Editor .................................................... 41
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian .................................................................... 50
Gambar 3.2 Tahap pengolahan data .................................................................. 51
Gambar 4.1 Penyederhanaan single line diagram 20KV pada gardu induk ...... 57
Gambar 4.2 Hasil perhitungan pada bus 1 dan 2 ............................................... 65
Gambar 4.3 Nilai negatif pada kolom injection ................................................ 67
Gambar 4.4 losses antara bus 1 menuju bus 3 dan bus 2 menuju bus 1 ............ 69
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Daftar beban penyulang ................................................................. 56
Tabel 4.2 Data tegangan pada bus di GI ........................................................ 57
Tabel 4.3 Penomoran pada bus, jenis-jenis bus dan beban yang dihasilkan . 59
Tabel 4.4 Data bus generator di Gardu Induk ............................................... 59
Tabel 4.5 Impedansi saluran pada bus ............................................................ 61
Tabel 4.6 Beban penyulang di GI...................................................................62
Tabel 4.7 Hasil perhitungan aliran daya dengan MATLAB ......................... 63
Tabel 4.8 Hasil perhitungan losses dengan MATLAB.................................. 64
Tabel 4.9 Hasil perhitungan losses dengan ETAP ........................................ 65
Tabel 4.10 Hasil jumlah dari perhitungan aliran beban di GI ......................... 68
Simulasi dan Analisis Aliran Daya..., Yan Budi Haryono, Fakultas Teknik UMP, 2017