SIMULASI DAN ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM …repository.ump.ac.id/4103/1/Yan Budi...

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


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:


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


M. Taufiq Tamam, S.T., M.T

NIK. 2160223


iv

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini :


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


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.


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


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.


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.


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


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


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


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


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 SISTEM …repository.ump.ac.id/4103/1/Yan Budi...

Documents

Transcript of SIMULASI DAN ANALISIS ALIRAN DAYA SISTEM …repository.ump.ac.id/4103/1/Yan Budi...