i

ANALISA KAPASITAS DAN KEBUTUHAN DAYA TERPASANG UNTUK

MENGHEMAT PENGGUNAAN ENERGI LISTRIK PADA KAMPUS

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

SKRIPSI

Disusun Oleh :

FAKHRI KHOTTOB

NIM : 201210130311019

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2018

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

ANALISA KAPASITAS DAN KEBUTUHAN DAYA

TERPASANG UNTUK MENGHEMAT PENGGUNAAN

ENERGI LISTRIK PADA KAMPUS UNIVERSITAS

MUHAMMADIYAH MALANG

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh:

FAKHRI KHOTTOB

NIM : 201210130311019

Diperiksa dan disetujui oleh:

Pembimbing I

M. Chasrun Hasani, ST.,MT.

NIDN: 0007086808

Pembimbing II

Ir. Diding Suhardi, MT.

NIDN: 0706066501

iii

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISA KAPASITAS DAN KEBUTUHAN DAYA TERPASANG UNTUK

MENGHEMAT PENGGUNAAN ENERGI LISTRIK PADA KAMPUS

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh:

FAKHRI KHOTTOB

NIM: 201210130311019

Tanggal Ujian : 28 Maret 2018

Periode Wisuda : Mei 2018

Disetujui Oleh:

1. M. Chasrun Hasani, ST.,MT.

NIDN: 0007086808

(Pembimbing I)

2. Ir. Diding Suhardi, MT.

NIDN: 0706066501

(Pembimbing II)

3. Ir. Nurhadi, MT.

NIDN: 0731126202

(Penguji I)

4. Khaeruddin, ST.

NIDN: 0718078603

(Penguji II)

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Elektro

Ir. Nur Alif Mardiyah,MT.

NIDN: 0718036502

iv

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini:

Nama : Fakhri Khottob

Tempat/Tgl Lahir : Tangerang, 10 April 1992

NIM : 201210130311019

Fakultas/Jurusan : TEKNIK/ELEKTRO

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul:

“ANALISA KAPASITAS DAN KEBUTUHAN DAYA TERPASANG

UNTUK MENGHEMAT PENGGUNAAN ENERGI LISTRIK PADA

KAMPUS UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG”

Beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan

karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk

kutipan yang telah disebutkan sumbernya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila

kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhada etika keilmuan dalam karya saya

ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap

menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.

Malang, 5 April 2018

(Fakhri Khottob)

Mengetahui,

Pembimbing I

M. Chasrun Hasani, ST.,MT.

NIDN: 0007086808

Pembimbing II

Ir. Diding Suhardi, MT.

NIDN: 0706066501

v

ABSTRAKSI

Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan masyarakat yang sangat penting dan

sebagai sumber daya ekonomis yang paling utama yang dibutuhkan dalam berbagai

kegiatan. Dalam waktu yang akan datang kebutuhan listrik akan meningkat seiring dengan

adanya peningkatan dan perkembangan baik dari jumlah penduduk, jumlah investasi,

perkembangan teknologi termasuk didalamnya perkembangan dunia pendidikan untuk

semua jenjang pendidikan.

Perkembangan Universitas Muhammadiyah malang yang kian maju dan

berkembang, salah satunya dapat dilihat dari pembangunan sarana dan prasana yang terus

dibangun, sehingga penambahan kebutuhan daya listrik mutlak diperlukan. Untuk

mendapatkan daya listrik terpasang yang efisien, perlu dicari dan dihitung daya terpasang

yang akan digunakan. Total beban yang terpasang pada sistem dapat dihitung dengan cara

melakukan perbandingan antara kebutuhan maksimum dalam sebuah sistem tersebut

dengan Faktor kebutuhan (Fdm)

Dan seiring meningkatnya kebutuhan listrik maka harus ada langkah untuk

menanggulanginya. Tujuan penelitian ini adalah untuk menghemat energi listrik di kampus

Universitas Muhammadiyah Malang dengan cara pemasangan Capasitor bank dan LED

.Integrasi pada sistem instalasi ini merupakan sistem yang multi variabel, sehingga

memerlukan bantuan perangkat lunak, dalam pengerjaan ini perangkat lunak yang

digunakan adalah ETAP 12.6 . perangkat lunak ini mengoptimasi berdasarkan tegangan,

arus dan daya yang kita inputkan. Tulisan ini menyajikan desain dari sistem penghematan

daya dengan menggunakan LED yang dikombinasikan dengan Capasitor bank sebagai

penghemat listrik utama untuk mengurangi daya reaktif beban listrik di Universitas

Muhammadiyah Malang. Area Universitas Muhammadiyah Malang merupakan sebuah

area yang dilingkupi oleh banyak ruang dan juga beban yang digunakan. Hasil dari simulasi

dan optimasi mnunjukkan bahwa secara keseluruhan sistem yang optimal untuk diterapkan

harus mengganti salah satu komponen yaitu lampu TL dengan LED, namun dalam

perancangan ini yang digunakan adalah sistem optimal dengan menggunakan semua

sumerdaya dari komponen yang sebelumnya ada di Universitas muhammadiyah malang.

Dari hasil perancangan didapatkan besaran Capasitor Bank yg digunakan sebesar 15

KVAR di tiap fasenya

Kata Kunci: capasitor bank, LED, ETAP.

vi

ABSTRACT

Electrical energy is one of the most important needs of society and as the

most important economic resource required in various activities. In the future the

need for electricity will increase along with the increase and development of both

the population, the amount of investment, technological developments including

the development of education for all levels of education.

The development of Muhammadiyah University of Malang is increasingly

developed and developed, one of which can be seen from the development of

facilities and infrastructure that continue to be built, so that the addition of the need

for electricity is absolutely necessary. To obtain an efficient power supply installed,

it is necessary to find and calculate the installed power to be used. The total load

installed on the system can be calculated by comparing the maximum requirement

in a system with the requirement factor (Fdm)

. And as electricity needs increase, there must be a step to overcome it. The

purpose of this research is to save electric energy in university campus of

Muhammadiyah Malang by way of installation of capacitor bank and LED.

Integration on this installation system is multi variable system, so require software

aid, in this workmanship the software used is ETAP 12.6. The software optimizes

based on the voltage, current and power we input. This paper presents the design

of the power saving system using LEDs combined with the capacitor bank as the

main electricity saver to reduce the reactive power of electrical load at the

University of Muhammadiyah Malang. Area University of Muhammadiyah Malang

is an area covered by a lot of space and also the load used. The results of the

simulation and optimization show that overall the optimal system to be applied must

replace one component of the TL lamp with LED, but in this design is used is the

optimal system using all the resources of the components previously existed in the

University of Muhammadiyah Malang. From the design results obtained the

amount of Capasitor Bank used for 15 KVAR in each phase

Keyword: capasitor bank, LED, ETAP

vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Bismillahirrahmanirrahim

Puji Syukur atas kehadirat Allah SWT untuk segala nikmat hidup dan nikmat

dalam kesempatan menuntut ilmu, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas

akhir ini yang berjudul “Analisa Kapasitas dan Kebutuhan Daya Terpasang

untuk Menghemat Penggunaan Energi Listrik pada Area Kampus

Universitas Muhammadiyah Malang“. Dimana tugas akhir ini disusun sebagai

salah satu persyaratan untuk mencapai Strata 1 (S1) Sarjana Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Malang. Dalam penelitian dan penyusunan tugas

akhir ini, penulis banyak dibantu, dibimbing dan didukung oleh berbagai pihak.

Oleh karena itu, pada kesempatan kali ini penulis sangat ingin mengucapkan

banyak – banyak terima kasih kepada :

1. Bapak H. Abdul Rozak dan Ibu Ratiunah selaku orang tua yang senantiasa

mendo’akan dan memberi dukungan, baik materil maupun moril selama

menempuh pendidikan dan penulisan tugas akhir.

2. Saudara-saudara saya tercinta Zaldi Imanullah, ST. , Fatin Nabillah Hasna

dan Abdillah Haqi yang senantiasa tetap mendukung dan menanyakan

kelanjutan proses penulisan tugas akhir ini.

3. Bapak M. Chasrun Hasani ST., MT. selaku Dosen Pembimbing I yang

senantiasa membantu dan memberi pengarahan dalam pembuatan laporan ini.

4. Bapak Ir. Diding Suhardi, MT selaku Dosen Pembimbing II yang juga

senantiasa membantu dan memberi pengarahan dalam pembuatan laporan ini.

5. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Ketua Jurusan dan Dosen Wali Teknik

Elektro Universitas Muhammadiyah Malang.

6. Seluruh Dosen Pengajar dan Staff Pengajar Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Malang yang sudah berjasa dalam memberi ilmu selama

pendidikan.

viii

7. Kelurga besar Muhammadiyah, Ikatan Pelajar Muhammadiyah, Pemuda

Muhammadiyah, Dan juga Tapak Suci Kota Tangerang yang telah menempa

kepribadian saya hingga kini

8. Keluarga saya di IMM “Aufklarung” Teknik yang telah menjadi kawan saya

dalam berproses di luar lingkup akademik.

9. Keluarga besar civitas Kampus UMM terutama Fakultas Teknik UMM yang

tidak jemu-jemunya juga untuk mendesak saya agar segera lulus dan

menyelesaikan jenjang sarjana saya.

10. Teman-teman jurusan Elektro UMM yang selama ini merasakan kerasnya

dalam berproses di fakultas teknik.

11. Keluarga besar Himpunan Mahasiswa Tangerang yang telah banyak menjadi

tempat keluh kesah juga semangat bermuara

12. Teman-teman Intra UMM yang banyak menemani saya dalam berproses

13. Dan terkhusus bagi Akbar Tabibie S.Pd., Hamdan Yuafi Mufidan S.Kom,

Gemilang Imanulhaq S.Kom, M. Abdullah Azzam ST., Fadli Sabillah,

Mumtahina ST., Khira Firli S.Pd, Rizqan Fajri Rusdi, Rabika Fakabir

Sunandar S.P., Oki Jodi aKa Timur, Haqqin Nazilly, Pandu Aryanto, Alfan

Ramadhan, Rayi Kania Arimbi, dan juga Ria Rizki Utami S.Psi yang

mungkin telah lelah menunggu saya lulus

14. Dan terimakasih pada Shani Indira Natio, Shania Junianata, Frieska Anastasia

Laksani, Melody Nurramadhani Laksani, Devi Kinal Putri,Cindy Yuvia,

Cindy Hapsari Maharani Pujiantoro Putri, Dwi Putri Bonita, Riskha

Fairunissa, Sinka Juliani Prasetya, Thalia Ivanka Elizabeth, Viviyona

Apriani, Ayana Shahab, Lidya Maulida Djuhandar, Shinta Naomi Prasetya,

Ratu Vienny Fitrilya, dan Ayu Safira Oktaviani atas semua semangat yang

diberikan secara tidak langsung

15. Tak lupa juga terimakasih untuk pembuat program Google, ETAP, Windows,

Microsoft, Toshiba, Lenovo, Maspion, Miyako, Yamaha, Honda, Hitachi,

dan Cleo yang telah banyak berperan dalam pengerjaan skipsi saya serta Band

Sheila On 7, Frank Sinatra, Kodeline, Queen, Naif, Ada Band, dan Band

lainnya yang belum saya sebut atas semua musik yang menghibur dan

menemani dalam proses pengerjaan

ix

Akhirnya penulis berharap, semoga laporan ini dapat berguna dan bermanfaat

dalam pengembangan ilmu jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah

Malang, khususnya bagi penulis dan pembaca sekalian.

Malang, 27 Maret 2018

Fakhri Khottob

x

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas berkat dan hikmat

yang diberikan, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir

dengan judul “Analisa kapasitas dan kebutuhan daya terpasang untuk

menghemat penggunaan energi listrik pada area kampus Universitas

Muhammadiyah Malang”, sebagai salah satu syarat kelulusan di Jurusan

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang.

Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kata

sempurna, dikarenakan terbatasnya pengetahuan dan ketrampilan yang penulis

miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangung dari seluruh pihak sangat

diharapkan untuk perbaikan Tugas Akhir ini. Semoga laporan Tugas Akhir ini dapat

bermanfaat bagi semua pihak. Amin.

Malang, 10 April 2018

Fakhri Khottob

xi

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL .......................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN............................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii

LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. iv

ABSTRAKSI ................................................................................................... v

ABSTRACT ....................................................................................................... vi

LEMBAR PERSEMBAHAN .......................................................................... vii

KATA PENGANTAR ..................................................................................... x

DAFTAR ISI .................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiv

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ..............................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah .........................................................................................2

1.3 Tujuan ...........................................................................................................2

1.4 Batasan Masalah............................................................................................3

1.5 Sistematika Penulisan ...................................................................................3

BAB II. LANDASAN TEORI ..........................................................................5

2.1 Lampu TL (Fluorescent Lamp) .....................................................................5

2.2 Light-Emiting Diode (LED) ..........................................................................6

2.3 Kapasitor Bank ..............................................................................................8

2.3.1 Komponen Kapasitor Bank ........................................................................9

2.3.1.1 Main Switch/Load Break Switch .............................................................9

2.3.1.2 Kapasitor Breaker ..................................................................................9

2.3.1.3 Magnetic Contactor ................................................................................10

2.3.1.4 Reactive Power Regulator.......................................................................10

2.4 Sumber-sumber Daya Listrik UMM .............................................................10

2.5 Electric Transcient and Analysis Program (ETAP) ......................................12

BAB III. PERANCANGAN .............................................................................21

3.1 Kerangka Umum ...........................................................................................21

3.2 Alur Perancangan Sistem ..............................................................................21

3.3 Permodelan Beban GKB 2 dan 3 ..................................................................22

3.3.1 Resistif ......................................................................................................22

3.3.2 Induktif .......................................................................................................23

3.3.3 Kapasitif .....................................................................................................24

3.4 Deskripsi Ruangan ........................................................................................25

3.4.1 Ruangan Kelas ...........................................................................................26

xii

3.4.2 Gedung Kuliah Bersama (GKB) 2 .............................................................27

3.4.3 Gedung Kuliah Bersama (GKB) 3 .............................................................27

BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN ....................................................28

4.1 Hasil Pengukuran Daya Terpasang pada Ruangan .......................................28

4.2 Penghitungan Fase ........................................................................................30

4.2.1 Data Setelah Penggantian Komponen LED ...............................................32

4.3 Analisa Perhitungan Kebutuhan Nilai Kvar pada Bank Kapasitor

Secara Individu.............................................................................................36

4.3.1 Perhitungan Beban pada GKB 2 dan 3 ......................................................37

BAB V. PENUTUP ............................................................................................40

5.1.Kesimpulan ...................................................................................................40

5.2. Saran .............................................................................................................41

DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................42

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Lampu TL ........................................................................................6

Gambar 2.2 Rangkaian Lampu LED ...................................................................8

Gambar 2.3 Kapasitor Bank ................................................................................11

Gambar 2.4 Tampilan Worksheet ETAP 12.6 .....................................................14

Gambar 2.5 Toolbox Pada ETAP 12.6 ................................................................15

Gambar 2.6 Simbol Transformator 2 Kawat di ETAP 12.6 ................................15

Gambar 2.7 Simbol Generator di ETAP 12.6 .....................................................16

Gambar 2.8 Simbol Beban Statis dan Dinamis di ETAP 12.6 ...........................16

Gambar 2.9 Simbol Pemutus Rangkaian di ETAP 12.6 ....................................16

Gambar 2.10 Simbol Bus di ETAP 12.6 .............................................................16

Gambar 2.11 Toolbar Load Flow di ETAP 12.6 ...............................................17

Gambar 2.12 Toolbar Short Circuit di ETAP 12.6 ............................................18

Gambar 2.13 Toolbar Short Circuit ANSI Sandard di ETAP 12.6 ....................18

Gambar 2.14 Toolbar Short Circuit IEC Sandard di ETAP 12.6 ......................19

Gambar 3.1 Alur pencarian beban listrik di UMM ............................................21

Gambar 3.2 Alur pemodelan sistem dari software ETAP ..................................22

Gambar 3.3 Beban Resistif ................................................................................23

Gambar 3.4 Beban Induktif ................................................................................24

Gambar 3.5 Perbandingan Sudut Beban Induktif Terhadap Arus dan Tegangan

..........................................................................................................24

Gambar 3.6 Beban Kapasitif ...............................................................................25

Gambar 3.7 Sudut Perbandingan Beban Kapasitif Terhadap Arus dan Tegangan

..........................................................................................................25

Gambar 3.8 Denah Ruang Kelas .........................................................................26

Gambar 4.1 Rangkaian RST GKB 2 dan 3 .........................................................30

Gambar 4.2 Rangkaian RST GKB 2 dan 3 dengan Tampilan Daya Reaktif, Daya

Aktif dan Daya Semu .....................................................................31

Gambar 4.1 Rangkaian Setelah Penambahan LED .............................................34

Gambar 4.2 Rangkaian denganTampilan Daya Reaktif, Daya Aktif, dan Daya

Semu ................................................................................................35

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Data Ruang Kelas................................................................................26

Table 3.2 Data Komponen Ruang Perkuliahan ...................................................27

Table 3.3 Data Komponen Ruang Perkuliahan ...................................................27

Table 4.1 Hasil Pengukuran Konsumsi Daya Penerangan ..................................28

Table 4.2 Hasil Pengukuran Daya Penerangan ...................................................29

Table 4.3 Hasil Perhitungan Beban Ruangan Kelas ...........................................30

Tabel 4.4 Data Fase GKB 2 dan 3.......................................................................30

Tabel 4.5 Data Hasil Perhitungan Faktor Daya GKB 2 dan 3 ............................32

Table 4.6 Hasil Perhitungan Fase dengan Lampu LED ......................................32

Table 4.7 Hasil Perhitungan Daya Terpasang .....................................................39

42

DAFTAR PUSTAKA

Andini, G. D. (2012). Analisis potensi pemborosan konsumsi energi listrik pada

gedung kelas fakultas teknik universitas indonesia. Skripsi Universitas

Indonesia, 1–133.

Malik, I. A., & Hariyanto, N. (2013). Analisis Penghematan Energi Motor Listrik

di PT . X. Jurnal Reka Elkomika, 1(3), 281–294.

Pramuditya, R., Putri, Y. E., Nurcahyo, C. B., Penelitian, A. K., & Penghawaan,

A. A. S. (2012). Analisa Perbandingan Biaya Kebutuhan Dan Penggunaan

Energi Hotel Yusro Jombang. Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS),

1(1), 1–4.

riki zulfikar. (2010). Evaluasi Kebutuhan Daya Listrik Dan Kemungkinan Untuk

Penghematan Energi Listrik DiI Hotel Santika Bogor, 1–13.

Wahid, A. (2014). Analisis Kapasitas dan Kebutuhan Daya Listrik untuk

Menghemat Penggunaan Energi Listrik di Fakultas Teknik Universitas

Tanjungpura. Fakultas Teknik Universitas Tanjungpura.

Zarory, H., Wijaya, F. D., & Sutopo, B. (2014). Kendali Penyimpan Energi Listrik

untuk Aplikasi Mikrogrid. Jnteti, 3(2), 146–151.

(Pramuditya, Putri, Nurcahyo, Penelitian, & Penghawaan, 2012)

Ikhwanul Hakim :2015: Prakiraan Beban Listrik Jangka Pendek Pada GKB 3

UMM menggunakan Metode ANFIS : FT-UMM