institut teknologi pln jakarta kajian distorsi …
TRANSCRIPT
INSTITUT TEKNOLOGI – PLN
JAKARTA
KAJIAN DISTORSI HARMONISA PADA PLTS
CIRATA 1 MW DENGAN SISTEM JARINGAN 20 KV
PLTA 1008 MW DENGAN MENGGUNAKAN
SOFTWARE ETAP 12.6
SKRIPSI
Disusun Oleh :
EMILIUS KRISMAWANTO PURNOMO SASI
NIM : 2016 – 11 – 171
PROGRAM STUDI STRATA SATU TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS KETENAGALISTRIKAN DAN ENERGI TERBARUKAN
INSTITUS TEKNOLOGI -PLN
JAKARTA, 2020
i
LEMBAR PENGESAHAN
ii
LEMBAR PENGESAHAN TIM PENGUJI
Nama : Emilius Krismawanto Purnomo Sasi
NIM : 2016 11 171
Program Studi : S1 Teknik Elektro
Judul : KAJIAN DISTORSI HARMONISA PADA PLTS CIRATA 1
MW DENGAN SISTEM JARINGAN 20 KV PLTA 1008 MW
DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 12.6
Telah disidangkan dan dinyatakan Lulus Sidang Skripsi pada tanggal (7 Agustus 2020)
Sarjana Strata 1, Program Studi Teknik Elektro Institut Teknologi - PLN pada tanggal (7-
Agustus 2020).
Nama Penguji Jabatan Tanda Tangan
Isworo Pujiutomo,Ir.,M.T. Ketua Penguji
Muchamad Nur Qosim, S.T.,M.T.
Sekretaris
Juara Mangapul, S.T.,M.Si. Anggota
Mengetahui :
Kepala Program Studi
(Tony Koerniawan, S.T., M.T)
iii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Nama : Emilius Krismawanto Purnomo Sasi
NIM : 2016-11-171
Program Studi : S1 Teknik Elektro
Judul Skripsi : Kajian Distorsi Harmonisa Pada PLTS Cirata 1 MW
Dengan Sistem Jaringan 20 kV PLTA 1008 MW Dengan
Menggunakan Software ETAP 12.6
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar Sarjana baik di lingkungan Institut
Teknologi-PLN maupun di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan
saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah diterbitkan oleh orang
lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar
pustaka. Pernyataan ini dibuat dengan penuh kesadaran dan rasa tanggung jawab
serta bersedia memikul segala risiko jika ternyata pernyataan ini tidak benar.
Jakarta, 14 Agustus 2020
(Emilius Krismawanto Purnomo Sasi)
iv
UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan ini saya menyampaikan penghargaan dan ucapan terimakasih yang
sebesar-besarnya kepada yang terhormat :
Heri Suyanto, ST, MT Selaku Pembimbing I
Hendrianto Husada., Ir., MT Selaku Pembimbing II
Yang telah memberikan petunjuk, saran-saran serta bimbingannya sehingga Skripsi
ini dapat diselesaikan.
Terimakasih yang sama, saya sampaikan kepada:
1. Erlina, S.T.,M.T selaku Dekan Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan
2. Tony Koerniawan,S.T., M.T selaku Kepala Program Studi S1 Teknik Elektro
3. Fahmy Ryadin selaku Kepala Divisi Pengembangan EBT
4. Dimas Kaharudin Indrarupawan selaku Supervisor Divisi EBT
5. Aripriantoni Selaku Pembimbing Lapangan
6. Kirjono Mudiarto Selaku Pembimbing Lapangan
Yang telah mengijinkan melakukan penelitian dan pengambilan data di Perusahaan
PT Pembangkiran Jawa Bali (PJB) Unit Pembangkit Cirata
Jakarta, 14 Agustus 2020
Emilius Krismawanto Purnomo sasi
2016 11 171
v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Institut Teknologi – PLN, saya yang bertanda tangan
dibawah ini :
Nama : Emilius Krismawanto Purnomo Sasi
Nim : 2016-11-171
Program Studi : S1
Departemen : Teknik Elektro
Jenis karya : Skripsi
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Institut Teknologi – PLN Hak Bebas Royalti Non Eksklusif (Non – exclusive
Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul:
“KAJIAN DISTORSI HARMONISA PADA PLTS CIRATA 1 MW DENGAN
SISTEM JARINGAN 20 KV PLTA 1008 MW DENGAN MENGGUNAKAN
SOFTWARE ETAP 12.6”
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non
eksklusif ini Institut Teknologi – PLN berhak menyimpan, mengalih media/formatkan,
mengelola dalam bentuk pangkatan data (database), merawat, dan
mempublikasikan Tugas Akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di :Jakarta
Pada Tanggal : 14 Agustus 2020
Yang Menyatakan
(Emilius Krismawanto Purnomo Sasi)
vi
KAJIAN DISTORSI HARMONISA PADA PLTS CIRATA 1 MW DENGAN SISTEM
JARINGAN 20 KV PLTA 1008 MW DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE
ETAP 12.6
Emilius Krismawanto Purnomo Sasi, 201611171
Dibawah bimbingan Heri Suyanto, S.T., M.T. dan Hendrianto Husada,
Ir., M.T.
ABSTRAK
Kebutuhan akan energi listrik semakin meningkat sehingga pembangkit listrik terus berkembang khususnya pembangkit tenaga listrik berbasis energi terbarukan, salah satunya adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Disisi lain dengan berkembangnya pembangkit listrik, peralatan listrik yang berbasis elektronika daya juga berkembang dengan pesat. Hal ini menimbulkan dampak yang tidak baik pada sistem tenaga listrik karena beban non linier menjadi pemicu akan timbulnya harmonisa pada sistem tenaga listrik. Dengan adanya harmonisa maka akan menimbulkan rugi-rugi daya, berkurangnya umur peralatan dan terjadi pemanasan pada trafo. Simulasi Total Harmonic Distortion (THD) dilakukan menggunakan software ETAP (Electric Transient and Analysis Program) di PLTS Cirata 1 MW yang terhubung langsung ke jaringan 20 kV PLTA 1008 MW. Simulasi sebelum PLTS Cirata 1 MW beroperasi menunjukkan bahwa Total Harmonic Distortion (THD) arusnya adalah 0% dan Total Harmonic Distortion (THD) tegangan adalah 0%. Simulasi setelah PLTS Cirata 1 MW beroperasi menunjukkan bahwa Total Harmonic Distortion (THD) arusnya adalah 0% dan Total Harmonic Distortion (THD) tegangan naik menjadi 0,69%. Dimana standar Total Harmonic Distortion (THD) arus adalah 15% dan Total Harmonic Distortion (THD) tegangan adalah 5%.
Kata kunci : Beban non-linier, Total Harmonic Distortion (THD), ETAP
vii
HARMONIC DISTORTION STUDY ON PLTS CIRATA 1 MW WITH A 20 KV
PLTA 1008 MW NETWORK SYSTEM USING ETAP 12.6 SOFTWARE
Emilius Krismawanto Purnomo Sasi, 201611171
Under the guidances of Heri Suyanto, S.T., M.T. and Hendrianto Husada, Ir., M.T.
ABSTRACT
Nowadays, the need of electrical energy increases. Power plants continue to grow, especially renewable energy-based power plants, one of which is the Solar Power Plant (PLTS). On the other hand with the development of power plants, power electronics-based electrical equipment is also growing rapidly. This has an adverse effect on the electric power system because the non-linear load triggers the harmonization of the electric power system. With the harmonics, it will cause power losses, reduced equipment life and heating of the transformer. Simulation of Total Harmonic Distortion (THD) is carried out using ETAP (Electric Transient and Analysis Program) software in Cirata 1 MW PLTS which is connected directly to a 20 kV 1008 MW PLTA network. The simulation before the Cirata 1 MW PLTS operates shows that the Total Harmonic Distortion (THD) current is 0% and the Total Harmonic Distortion (THD) voltage is 0%. The simulation after Cirata 1 MW PLTS operates shows that the Total Harmonic Distortion (THD) current is 0% and the Total Harmonic Distortion (THD) voltage rises to 0.69%. Where the standard Total Harmonic Distortion (THD) current is 15% and the Total Harmonic Distortion (THD) voltage is 5%.
Keywords: Non-linear load, Total Harmonic Distortion (THD), ETAP
viii
DAFTAR ISI
LEMBARPENGESAHAN........................................................................................ i
LEMBAR PENGESAHAN TIM PENGUJI ............................................................... ii PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .......................................................... iii UCAPAN TERIMA KASIH ...................................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ................................................................................... v ABSTRAK .............................................................................................................. vi ABSTRACT ........................................................................................................... vii DAFTAR ISI .......................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. x
DAFTAR TABEL .................................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xiii BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2. Permasalahan Penelitian ............................................................................ 2
1.2.1. Identifikasi Masalah ............................................................................ 2
1.2.2. Ruang Lingkup Masalah ..................................................................... 2
1.2.3. Rumusan Masalah .............................................................................. 2
1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian .................................................................... 3
1.3.1. Tujuan Penulisan ................................................................................ 3
1.3.2. Manfaat Penulisan .............................................................................. 3
1.4. Sistematika Penulisan ................................................................................. 3
BAB II LANDASAN TEORI .................................................................................... 5 2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................................................ 5
2.2. Landasan Teori ........................................................................................... 6
2.2.1. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) .......................................... 6
2.2.2. PLTS On Grid ..................................................................................... 6
2.2.3. PLTS Off grid ...................................................................................... 7
2.2.4. Sistem PLTS Cirata 1 MW .................................................................. 8
2.2.4.1. Profil PLTS Cirata ........................................................................... 8
2.2.4.2. Komponen PLTS Cirata 1 MW ..................................................... 11
2.2.5. Sejarah singkat PT. PJB UNIT PEMBANGKITAN PLTA CIRATA .... 26
2.2.6. Harmonisa Pada Sistem Tenaga Listrik ........................................... 31
2.2.6.1 Sumber Harmonisa .......................................................................... 32
2.2.7. Total Harmonic Distortion (THD) ...................................................... 33
2.2.8. ETAP ................................................................................................ 35
ix
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................................ 36
3.1. Perancangan Penelitian ............................................................................ 36
3.1.1. Metode Penelitian ............................................................................. 36
3.1.2. Waktu dan Lokasi Penelitian ............................................................ 36
3.1.3. Data Primer ...................................................................................... 36
3.1.4. Data Sekunder.................................................................................. 37
3.1.5. Teknik Pengumpulan Data ............................................................... 37
3.2. Teknik Analisis .......................................................................................... 38
3.2.1. Flowchart Penelitian ......................................................................... 38
3.2.2. Teknik analisis Data ......................................................................... 40
3.2.3. Pengujian dan Analisis Hasil Simulasi .............................................. 40
3.2.4. Jadwal Penelitian .............................................................................. 40
4.1. Data spesifikasi pengujian ......................................................................... 42 4.2. Simulasi Pengujian .................................................................................... 49
4.2.1. Single line ......................................................................................... 49
4.2.2. Simulasi ETAP.................................................................................. 50
4.2.2.1 Simulasi THDi dan THDv PLTS Cirata 1 MW .................................. 50
4.2.2.2 Simulasi THDi dan THDv sesudah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW 51
4.3. Analisa Data Simulasi Pengujian .............................................................. 53
4.3.1. Batas maksimum THDi di penyulang PLTA 1008MW Cirata ............ 54
4.3.2. Batas maksimum THDv di penyulang PLTA 1008MW Cirata ........... 55
4.3.3. Hasil Simulasi THDi dan THDv PLTS Cirata 1 MW .......................... 55
4.3.4. Hasil simulasi THDi dan THDv setelah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW ................................................................................................... 58
4.4. Hasil Pembahasan .................................................................................... 60
4.4.1. THD arus .......................................................................................... 60
4.4.2. THD tegangan .................................................................................. 61
4.4.3. Permasalahan yang timbul akibat Harmonisa .................................. 62
BAB V PENUTUP ................................................................................................. 64 5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 64 5.2. Saran ......................................................................................................... 64
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 65 DAFTAR RIWAYAT HIDUP .................................................................................. 66 LAMPIRAN-LAMPIRAN ........................................................................................ 67
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sistem PLTS Energi Terbarukan ......................................................... 7
Gambar 2.2 Sistem Off Grid .................................................................................... 8
Gambar 2.3 Layout Array PLTS Cirata 1 MW ........................................................ 10
Gambar 2.4 Layout PLTS Cirata ............................................................................ 10
Gambar 2.5 Wilayah PT. PJB CIRATA .................................................................. 11
Gambar 2.6 Peta Lokasi PLTS Cirata .................................................................... 11
Gambar 2.7 Susunan PV Array PLTS Cirata 1 MW ............................................... 13
Gambar 2.8 Layout PV Array PLTS Cirata 1 MW .................................................. 13
Gambar 2.9 Square Sine Wave Inverter ................................................................ 15
Gambar 2.10 Modified Sine Wave Inverter ............................................................ 16
Gambar 2.11 Pure Sine Wave Inverter .................................................................. 17
Gambar 2.12 String Inverter PLTS Cirata 1 MW dan Spesifikasinya ..................... 18
Gambar 2.13 spesifikasi Sunny Tripower STP 20000TLEE-10 ............................. 18
Gambar 2.14 Central Inverter PLTS Cirata 1 MW .................................................. 19
Gambar 2.15 Bidirectional Inverter 100kVA ........................................................... 20
Gambar 2.16 Transformator 270/380 VAC ............................................................ 21
Gambar 2.17 Transformator TM 20kV PLTS Cirata 1 MW .................................... 21
Gambar 2.18 Battery PLTS Cirata 1 MW ............................................................... 23
Gambar 2.19 Change Over Switch PLTS Cirata 1 MW ......................................... 24
Gambar 2.20 Combiner Box PLTS Cirata 1 MW .................................................... 24
Gambar 2.21 Tiang Penyangga Modul PV berjenis Double Pole........................... 25
Gambar 2.22 Sensor Anemometer ........................................................................ 26
Gambar 2.23 Irradiance Sensor ............................................................................. 26
Gambar 2.24 Area Genangan Waduk Cirata ......................................................... 28
Gambar 2.25 Power House PLTA Cirata ............................................................... 30
Gambar 2.26 Alur Proses Produksi PLTA Cirata ................................................... 30
xi
Gambar 2.27 Gelombang fundamental dan harmonik ke 3 ................................... 32
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian ........................................................................... 39
Gambar 4.1 Single line diagram PLTS Cirata 1 MW dan PLTA 1008 MW ............ 50
Gambar 4.2 simulasi harmonisa PLTS Cirata 1 MW ............................................. 50
Gambar 4.3 simulasi THDi dan THDv PLTA Cirata 1008 MW .............................. 51
Gambar 4.4 simulasi harmonisa sesudah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW ....... 52
Gambar 4.5 simulasi THDi dan THDv setelah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW . 52
Gambar 4.6 simulasi contoh harmonisa disisi bus 48 ............................................ 53
Gambar 4.7 Hasil Simulasi THDi dan THDv bus 46 Penyulang PLTA Cirata 1008
MW ........................................................................................................................ 56
Gambar 4.8 spektrum THDv .................................................................................. 57
Gambar 4.9 gelombang THDv .............................................................................. 57
Gambar 4.10 Hasil simulasi THDi dan THDv setelah beroperasinya PLTS Cirata 1
MW ........................................................................................................................ 58
Gambar 4.11 Spektrum THDv................................................................................ 59
Gambar 4.12 Gelombang THDv ........................................................................... 59
Gambar 4.13 simulasi THDi PLTS Cirata dan terhubung dengan PLTS Cirata 1008
MW (bus 48) .......................................................................................................... 60
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 komponen utama PLTS Cirata 1 MW..................................................... 11
Tabel 2.2 Spesifikasi Modul PV PLTS Cirata ......................................................... 13
Tabel 2.3 Spesifikasi String Inverter ...................................................................... 17
Tabel 2.4 Spesifikasi Central Inverter PLTS Cirata 1 MW ..................................... 18
Tabel 2.5 Spesifikasi Bidirectional Inverter ............................................................ 20
Tabel 2.6 Spesifikasi Battery PLTS Cirata 1 MW ................................................... 22
Tabel 2.7 Kapasitas terpasang PLTA Cirata .......................................................... 29
Tabel 2.8 Maximum Harmonics Current Distortion ISC % IL ................................. 33
Tabel 2.9 batas maksimum THDv .......................................................................... 34
Tabel 3.1 Jadwal Penelitian .................................................................................. 41
Tabel 4.1 Data generator PLTA 1008 MW ............................................................ 42
Tabel 4.2 Data PV PLTS Cirata 1 MW .................................................................. 43
Tabel 4.3 Data Power Grid JAMALI ...................................................................... 43
Tabel 4.4 Data Trafo pada PLTS Cirata 1 MW dan PLTA 1008 MW Cirata .......... 44
Tabel 4.5 Data String Inverter PLTS Cirata 1 MW ................................................ 45
Tabel 4.6 Data Centra Inverter PLTS Cirata 1 MW .............................................. 46
Tabel 4.7 Data Kabel AC ...................................................................................... 46
Tabel 4.8 Data Kabel DC ...................................................................................... 47
Tabel 4.9 Data Busbar AC .................................................................................... 48
Tabel 4.10 Data Busbar DC .................................................................................. 48
Tabel 4.11 Data Beban ......................................................................................... 49
Tabel 4.12 standar IEEE 519-1992 untuk batas maksimum THDi ........................ 54
Tabel 4.13 THDi yang diperoleh dari hasil simulasi .............................................. 55
Tabel 4.14 THDv yang diperoleh dari hasil simulasi ............................................. 55
Tabel 4.15 THD arus .............................................................................................. 61
Tabel 4.16 THD Tegangan.................................................................................... 61
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lembar Bimbingan Skripsi Dosen 1 .................................................................. A1
Lembar Bimbingan Skripsi Dosen 2 .................................................................. A3
Lampiran Gambar Single Line Diagram PLTA 1008 MW ................................. A5
Lampiran Single Line Diagram PLTS Cirata 1 MW ........................................... A6
Lampiran Gambar Single Line Diagram PLTA 1008 MW dalam ETAP ........... A7
Lampiran single line diagram PLTS Cirata 1 MW ETAP .................................. A8
Single line diagram PLTS Cirata 1 MW dan PLTA 1008 MW ETAP ................. A9
1
BAB I
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Semakin lama kebutuhan energi listrik semakin meningkat, dengan
semakin meningkatnya kebutuhan akan energi listrik ini semakin banyak
pembangkit energi listrik yang diperlukan. Hingga saat ini pembangkit listrik
terus berkembang khususnya pembangkit tenaga listrik berbasis energi
Terbarukan, salah satunya adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
Pembangkit listrik energi baru terbarukan sangat mebutuhkan adanya
inverter agar suplay daya yang diterima dari panel surya yang berupa
tegangan DC dapat di searahkan dan dapat didistribusikan.
Pada umumnya jaringan listrik yang ada di indonesia
menggunakan sistem jaringan tegangan AC. Inverter digunakan untuk
mengubah tegangan DC yang dihasilkan oleh PV dan diubah menjadi
tegangan AC yang nanti akan didistribusikan ke jaringan. Inverter
merupakan peralatan elektronika daya dan termasuk jenis beban nonlinier.
Beban nonlinier adalah beban yang yang komponen arusnya tidak
proporsional terhadap komponen tegangannya, sehingga bentuk
gelombang arus maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan
gelombang masukkannya (distorsi harmonisa). Harmonisa merupakan
gelombang dengan frekuensi yang menyimpang dari frekuensi
fundamentalnya, sehingga bentuk gelombang tegangan dan arus tidak
sinusoidal murni lagi. Akibat dari timbulnya harmonisa ini adalah
berkurangnya penurunan kinerja peralatan bahkan bisa berpotensi pada
kerusakan peralatan itu sendiri.
Besarnyazharmonisaapadazsuatuzsystem distribusiZtenagaZlistrik
disebutZdenganZTotal Harmonic Distortion (THD). THD adalah
nilaiZprosentaseZantaraZtotalZkomponenAharmonisaZdenganZkompone
nZfundamentalnya.ZSemakinZbesarZprosentaseZTHDZinizmenyebabkan
semakinZbesarnyaZrisikoZkerusakanZperalatanZakibatZharmonisaZyang
terjadiZpadaZarusZmaupunZtegangan.NilaiZTHDZyangZdiijinkanZsecara
2
internasionalZmaksimalZberkisarZ5%ZdariZteganganZatauZarusZfrekuen
siZfundamentalnya.
Pada PLTS Cirata 1 MW menggunakan 26 Inverter yang dibagi
menjadi 1 Central inverter dan 25 String inverter.
Berdasarkan kondisi tersebut penulis ingin melakukan penelitian
tentang “Kajian Distorsi Harmonisa Pada PLTS Cirata 1 MW Dengan
Sistem Jaringan 20 kV PLTA 1008 MW Dengan Menggunakan Software
ETAP 12.6”.
1.2. Permasalahan Penelitian
1.2.1. Identifikasi Masalah
Sudah menjadi suatu kewajiban bagi PLTS Cirata untuk menyalurkan
energi listrik dengan kualitas yang baik. Dengan mengetahui seberapa
besar harmonisa yang ditimbulkan oleh inverter sendiri maka dapat
diketahui THD arus dan tegangan yang terjadi. Dengan diketahuinya
besarnya harmonisa yang terjadi maka PLTS Cirata dapat mengontrol
harmonisa dengan peralatan yang dapat meredam harmonisa itu sendiri,
sehingga harmonisa yang terjadi dapat diminimalkan dan berefek pada
tegangan dan arus yang dikirim menjadi lebih baik.
1.2.2. Ruang Lingkup Masalah
Adapun ruang lingkup masalah pada penulisan skripsi dengan judul
“analisa pengaruh distorsi harmonisa pada PLTS cirata 1 mw dengan
menggunakan software ETAP” dibatasi pada hal-hal berikut :
1. Mengetahui kondisi Total Harmonic Distortion (THD) arus dan tegangan
sebelum dan sesudah beroperasinya Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS) Cirata 1 MW.
2. Mengetahui akibat timbulnya harmonisa pada sistem tenaga listrik.
1.2.3. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan masalah:
3
1. Bagaimanakah kondisi Total Harmonic Distortion (THD) arus dan
tegangan sebelum dan sesudah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW pada
bus 20 kV PLTA Cirata 1008 MW dengan menggunakan simulasi ETAP
12.6?
2. Apa saja akibat dari timbulnya harmonisa pada sistem tenaga listrik?
1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian
1.3.1. Tujuan Penulisan
Berdasarkan latar belakang diatas, tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui kondisi Total Harmonic Distortion (THD) arus dan tegangan
sebelum dan sesudah beroperasinya Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS) Cirata 1 MW.
2. Mengetahui efek yang yang timbul akibat adanya harmonisa.
1.3.2. Manfaat Penulisan
Manfaat dari hasil studi ini diharapkan dapat digunakan sebagai
bahan pertimbangan untuk meningkatkan kualitas tenaga listrik pada PLTS
Cirata 1 MW serta dapat memberikan pengetahuan kepada mahasiswa dan
masyarakat pada umumnya bagaimana analisa Total Harmonic Distortion
(THD) arus dan tegangan sebelum dan sesudah beroperasinya PLTS
Cirata 1 MW.
1.4. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan Tugas Akhir terdiri dari lima bab. Dimana Bab
1 Pendahuluan membahas mengenai latar belakang masalah, identifikasi
masalah, ruang lingkup masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian,
manfaat penelitian dan sistematika penulisan;Bab II Landasan Teori berisi
landasan teori yang membahas tentang : tinjauan pustaka, landasan teori
yang berisi pembangkit listrik tenaga surya (PLTS), PLTS on grid, PLTS of
grid, Sistem PLTS Cirata 1 MW yang mencakup profil PLTS Cirata 1 MW
dan Komponen PLTS Cirata 1 MW, Sejarah singkat PT.PJB Unit
pembangkitan PLTA Cirata 1008 MW, Harmonisa pada sistem tenaga listrik
yang mencakup sumber harmonisa dan permasalahan yang timbul akibat
harmonisa, Total Harmonic Distortion (THD) dan ETAP. Bab III Metode
4
Penelitian membahas tentang perancangan penelitian dan teknik analisis.
Pada perancangan peleitian berisi, Metode Penelitian, Waktu dan Lokasi
Penelitian, Data Primer, Data Sekunder dan Teknik Pengumpulan Data.
Pada Teknik analisis berisi Flowchart Penelitian, Teknik Analisis Data,
Pengujian dan Analisis Hasil Simulasi dan Jadwal Penelitian. Bab IV Hasil
Dan Pembahasan berisi hasil dan pembahasan yang dibagi menjadi : data
spesifikasi pengujian, Simulasi ETAP berisi Simulasi THDi dan THDv PLTA
Cirata 1008 MW dan Simulasi THDi dan THDv sesudah beroperasinya
PLTS Cirata 1 MW, Analisa Data Simulasi mencakup Batas Maksimum
THDi di penyulang PLTA 1008 MW, Batas Maksimum THDv di penyulang
PLTA 1008 MW, Hasil Simulasi THDi dan THDv PLTA Cirata 1008 MW dan
Hasil Simulasi THDi dan THDv setelah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW,
Hasil dan Pembahasan mencakup THDarus dan THDtegangan. Bab V
Penutup berisi Kesimpulan dan Saran dari skripsi yang dibuat.
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
(Zainuddin, 2017) pada jurnalnya yang berjudul pengaruh masuknya
PLTSZon-gridZskala besarZpada sistemZdistribusi 20 Kv terhadap kualitas
tegangan danZrugi-rugi, mengatakanZbahwa penurunanZtegangan yang
terjadi diZpenyulang diakibatkanZkarena jauhnyaZpusat bebanZdengan
sumber tegangan utama. Model PLTSZon-grid jugaZmemberikan dampak
pada perbaikanZteganganZdi sisiZbeban.
(Djiteng Marsudi,2000) menjelaskan dalam seminar kiat menghadapi
krisis energi listrik dengan judul pengaruh harmonisa dalam pasokan
tenaga listrik menjelaskan bahwa harmonisa yang timbul pada sistem
tenaga listrik disebabkan adanya penggunaan beban yang mempunyai
impedansi tidak linier.
(Zulkarnain, 2000) dalam skripsi dengan judul analisisZpengaruh
harmonisa terhadapZarus netral, rugi-rugi dan kapasitas pada
transformatorZdistribusi menjelaskanZbahwa harmonisaZadalah gangguan
yang terjadi dalamZsistem distribusi tenagaZlistrik yang disebabkan karena
adanya distorsiZgelombang arus danZtegangan. Distorsi gelombang Zarus
dan teganganZini disebabkanZoleh frekuensi kelipatan dari frekuensi
fundamental.
(Andi Faharuddin, 2012) dalam jurnal yang ditulisnya yang berjudul
simulasi kualitas daya saluran distribusi sekunder perumahan mengatakan
penggunaan peralatan elektronika daya di rumah menyebabkan harmonisa
yang signifikan sehigga menyebabkan kualitas daya pada saluran distribusi
menurun.
(Sankaran, 2002) jika frekuensi dasar atau frekuensi fundamental
adalah 50 Hz, maka jika gelombang tersebut mengalami distorsi akan
mengalami kelipatan frekuensi dari frekuensi dasarnya atau frekuensi
fundamentalnya, misalnya harmonik ke-2 (f2) maka akan terjadi kelipatan
6
menjadi 100Hz, ke-3 (f3) menjadi 150 Hz dan begitu sseterusnya sampai
pada harmonisa ke-n yang akan memiliki frekuensi nf.
(Hardi, 2013) dalam jurnalnya yang berjudul Peredaman Harmonisa
dan Perbaikan Faktor Daya Aplikasi Beban Rumah Tangga menjelaskan
gelombang ini menumpang pada gelombang frekuensi dasarnya yang nanti
akan terjadi cacat gelombang yang merupakan penjumlahan antara
gelombang murni dan gelombang harmonisa ke-3.
2.2. Landasan Teori
2.2.1. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
EnergicSuryаcаdаlаhcsumber energicyаng tidаk аkаn pernаh hаbis
ketersediааnnyа dаn energi ini jugа dаpаt di mаnfааtkаn sebаgаi energi
аlternаtif yаng аkаn di ubаh menjаdi energi listrik, dengаncmenggunаkаn
selcsuryа. Sel suryа аtаucsolаr cellcsejаk tаhun 1970аn telаhcmengubаh
cаrа pаndаng kitаctentаng energi dаncmemberi jаlаn bаgicmаnusiа untuk
memperolehcenergi listrikctаnpа perlucmembаkаr bаhаncbаkаrcfosil
sebаgаimаnа pаdаcminyаk bumi, gаscаlаm, bаtucbаrа аtаucreаksicnuklir
(Aprilia, 2017).
PembаngkitcListrik TenаgаcSuryа (PLTS) аdаlаhcsuаtucteknologi
pembаngkit listrikcyаng mengkonversicenergi fotoncdаri suryаcmenjаdi
listrik. Konversi inicmerupаkаn lаpisаn-lаpisаn dаricsilikon (Si) murnicаtаu
bаhаn semikonduktorclаinnyа yаngcdiproses sedemikiаn rupа, sehinggа
аpаbilа bаhаnctersebut mendаpаtcenergi foton аkаncmengeksitаsi
elektron dаri ikаtаn аtomnyаcmenjаdi elektron yаngcbergerаk bebаs, dаn
pаdа аkhirnyаcаkаn mengeluаrkаnctegаngаn listrik аruscseаrаh (Miharja,
2009).
2.2.2. PLTS On Grid
Pembаngkit PLTScOn Gridcаdаlаh jenis PLTScyаng mаmpu
terkoneksiclаngsung dengаncpembаngkit listrikcPLN sehinggаcdаpаt
terkoneksi dengаncjаringаn, energiclistrik yаngcdihаsilkаn olehcpаnel
suryа dаpаtclаngsung digunаkаncke bebаncdаn selebihnyаcаkаn di
7
sаlurkаn ke dаlаm jаringаn PLN. PLTS jenis ini digunаkаn sebаgаi
dukungаn dаyа pаdаcpembаngkit-pembаngkit tenаgаcbesаr lаinnyа,
terutаmаcdiesel. Hаl inicdimаksudkаncuntuk efisiensi energicsumber dаyа
tаk terbаrukаncyаng digunаkаncoleh bаnyаkcpembаngkit di Indonesiа.
Keunggulan dari sistem on-grid adalah biaya investasi yang rendah
karena tidak dibutuhkan baterai sebagai media penyimpanan energi.
Namun saat ini dikenal juga sistem on-grid yang menggunakan baterai
sehingga sistem ini bisa bekerja saat PLN melakukan pemadaman.
Tambahan alat pada sistem on-grid adalah grid tie inverter yang berfungsi
menyinkronkan output panel surya dengan sumber PLN.
Gambar 2.1 Sistem PLTS Energi Terbarukan
(sumber : Dokumen PLTS 1 MW Cirata)
2.2.3. PLTS Off grid
PLTS Off Grid merupakan sistem pembangkit listrik tenaga surya
untuk daerah-daerah terpencil/pedesaan yang tidak terjangkau oleh
jaringan PLN, PLTS Off grid biasanya digunakan untuk skala residential
atau skala perumahan secara sistem PLTS off grid tidak jauh berbeda
dengan PLTS on grid.
8
Gambar 2.2 Sistem Off Grid
Kelebihan sistem Off Grid rangkaian sederhana dan dapat digunakan
untuk konsusmsi listrik skala perumahan, selain memiliki kelebihan sistem
PLTS Off grid juga memiliki kekurangan yaitu komponen yang digunakan
lebih banyak khususnya pada baterai. Dari dua sistem PLTS tersebut
merupakan PLTS yang umum digunakan pada pembangkitan hari ini, selain
dua sistem tersebut terdapat PLTS Hybrid, PLTS ini nantinya akan
menggunakan salah satu dari dua sistem di atas, PLTS ini merupakan
gabungan antara PLTS dengan pembangkit lainya ideal gabungan PLTS
Hybrid adalah PLTD.
2.2.4. Sistem PLTS Cirata 1 MW
2.2.4.1. Profil PLTS Cirata
PLTScCirаtа pertаmаckаli diresmikаn dаn beropаsi pаdаctаnggаl 15
Oktoberc2015. PLTS Cirаtа inicdibаngun berfungsi untukcmelengkаpi
fаsilitаscCirаtа GreencEnergy Cаmpusc (C-Gen Cаmpus) PTcPJB UP
Cirаtа yаngcnаntinyа аkаn menjаdi pusаt penelitiаn, studi dаn
pengembаngаncPLTS di Indonesiа.
PLTS Cirata yang telah dibangun oleh PT PJB memiliki kapasitas
terbangkit 1 MW yang tersusun dari modul surya dengan tipe Thin Film CIS
(Copper Indium Selenide) yang memiliki kapasitas daya terbangkitkan per
modul 170 WP dan memiliki efisiensi 13,8%. Modul surya yang disusun
secara seri dan paralel membentuk suatu kesatuan yang disebut dengan
Array dan di PLTS cirata 1 Array tersusun dari 120 modul PV yang dirangkai
seri dan paralel. Pemasangan modul PV di PLTS Cirata memiliki sudut
9
elevasi sebesar 10 derajat menghadap utara. PLTS Cirata memiliki dua
inverter yaitu Cetral Inverter dan String Inverter sehingga jumlah array yang
ada di PLTS Cirata dibagi menjadi dua untuk mensuplay energi listrik DC
ke masing-masing inverter. Komponen penunjang PLTS yang lainya adalah
transformator yang berfungsi manaikkan tegangan keluaran dari sistem.
Tegangan outputcdari PLTS sendiricdibagi menjadic2 bagian yaitu 380 V 3
fаsаcjаringаn tegаngаncrendаh untukcpemаkаiаn sendiricdаnc20 KV 3
fаsаcjаringаn tegаngаncmenengаhcuntuk di sаlurkаn ke UP Cirаtа. PLTSc
Cirаtаcmenggunаkаncsistemckontrolcyаng dаpаt termonitorcdengаn
berbаsiscjаringаncinternetcyаng dаpаt diаkses oleh operаtor melаlui smаrt
phon seperti аndroid, IOS dаn teknologi lаinyа. Sistem monitoring berbаsis
internet ini dаpаt mempermudаh proses pengontrolаn produksi energi dаn
meningkаtkn kehаndаlаn PLTS Cirаtа.
PLTS Cirata memiliki 3 jenis dalam instalasi array modul PV yaitu jenis
array yang berdasarkan peletakan modul PV antara lain array modul PV di
atas tanah(ground mounted), di atap bangunan ruang control (rooftop) dan
di atas area parker (parking shade). Selain modul PV PLTS Cirata memiliki
beberapa komponen lain yang ada dalam satu area PLTS. Area PLTS
terdiri dari beberapa bagian, dapat dilihat pada gambar 2.3
.
10
Gambar 2.3 Layout Array PLTS Cirata 1 MW
Gambar 2.4 Layout PLTS Cirata
PT PJB Cirata memiliki beberapa infrastruktur perusahaan pembangkit
listrik yang terbagi atas beberapa titik lokasi. Lokasi penguasaan PJB
meliputi beberapa wilayah yaitu areal waduk yang didominasi oleh wilayah
11
kabupaten cianjur, dan sebagian areal waduk beserta BPWC (Badan
Pengelolaan Waduk Cirata) berada dalam wilayah teritorial Bandung Barat.
Wilayah Plered, Purwakarta adalah wilayah dengan infrastruktur milik PT
PJB Cirata yang meliputi PH (Power House), PLTS (Pembangkit Listrik
Tenaga Surya), Gedung Perkantoran, beserta transformator listrik menuju
jaringan JAMALI (Jawa Madura Bali)
Gambar 2.5 Wilayah PT. PJB CIRATA
Gambar 2.6 Peta Lokasi PLTS Cirata
2.2.4.2. Komponen PLTS Cirata 1 MW
Adapun komponen-komponen utama pada pembangkit listrik tenaga
surya yaitu adalah sebagai berikut:
Tabel 2.1 komponen utama PLTS Cirata 1 MW
12
No. Komponen Nama Komponen
1 Komponen Utama Photovoltaic
Inverter
2 Komponen Pendukung
Transformator
Battery
Change Over Switch (COS)
Combiner Box
Switch Gear
Penyangga Modul PV
Sensor
Berikut adalah penjelasan komponen-komponen utama PLTS Cirata
1 MW :
A. Photovoltaic
Solar PV adalah metode pembangkit tenaga listrik dengan mengubah
radiasi matahari menjadi listrik arus searah (DC). Jenis dari sel surya yang
digunakan yaitu sel surya thin film CIS Modul PV SF 170-S adalah sel
surya generasi kedua yang dibuat dengan menyimpan satu atau lebih
lapisan tipis, atau film tipis (TF) dari bahan fotovoltaik pada substrat,
seperti kaca, plastik atau logam. Digunakan modul surya jenis thin film
agar didapatkan data yang sesungguhnya tentang performa teknologi thin
film dalam skala besar di Indonesia. Besar sudut kemiringan sebesar 10°-
15° dengan menghadap ke arah utara dan dipasang sebanyak 6120 yang
setiap array dipasang 120 solar PV dengan 51 array. 51 array dipasang
pada 3 tempat, yaitu:
1) Pada atas tanah (ground mounted) 49 array.
2) Pada atas ruang kontrol (rooftop) 1 array.
3) Pada area parkir (parking shade) 1 array.
13
Gambar 2.7 Susunan PV Array PLTS Cirata 1 MW
Gambar 2.8 Layout PV Array PLTS Cirata 1 MW
Tabel 2.2 Spesifikasi Modul PV PLTS Cirata
Subyek Simbol Nilai
Daya maksimum Pmax 170 Wp
Toleransi dari Pmax +10% /-5%
Tegangan sirkuit
terbuka
Voc 112 V
Arus hubung singkat Isc 2,2 A
Tegangan daya Vmpp 87,5 V
14
maksimum
Arus daya maksimum Impp 1,95 A
Tegangan sistem
maksimum
Vsys 1000 V DC
Tipe Fuse maksimum Isf 4A
Batas arus balik Ir 7A
Dimensi p x l x t (1257 x 977 x 35)
mm
Temperatur operasi
modul
-40°C sampai
85°C
Massa modul M 20 Kg
B. Inverter
Invertercаdаlаhcsuаtucrаngkаiаncelektronikаcdаyаcyаngcdigunаkаnc
untukcmengkonversicаtаucmengubаhcаruscseаrаhc (DC) cmenjаdi аrus
bolаk-bаlik (АC). Tegаngаncmаsukаn, ctegаngаnckeluаrаncdаn
frekuensictergаntung pаdаcdesаincyаngcdirаncаngcpаdаcsааt
pengembаngаn аlаt ini. Sumberctegаngаncmаsukаncinverter bisа
berаsаl dаri pаnel suryа, bаterаi, аtаu sumber tegаngаn DC lаinnyа.
Berikut komponen-komponen dalam inverter:
a. Baterai
Berfungsi sebagai sumber tegangan dengan arus DC (Direct Current).
b. Comparator
Komparator berfungsi membandingkan dua nilai kemudian memberikan
hasil dari perbandingan tersebut. Komparator disini berfungsi untuk
membandingkan triangular waves (carrier waves) dan sine waves
(modulating waves). Untuk mengetahui output dari komparator, dapat
dilihat pada rumus berikut:
𝑉𝑠𝑖𝑛𝑒 > 𝑉𝑡𝑟𝑖𝑎, 1
15
𝑉𝑠𝑖𝑛𝑒 > 𝑉𝑡𝑟𝑖𝑎, 1
Artinya jika nilai sine waves lebih besar dibandingkan daripada nilai-nilai
triangle waves, maka nilainya satu, begitupun sebaliknya.
c. Transistor MOSFET
Transistor MOSFET (Metal Oxide FET) memiliki tiga kutub, yaitu drain,
source, ddan gate. Dibagian gate terisolasi oleh suatu bahan oksida.
Transistir MOSFET berfungsi sebagai saklar elektronik karena tidak
memungkinkan menggunakan saklar mekanik.
Jenis-jenis inverter dapat dibedakan menjadi:
a. Inverter 1 fasa, yaitu inverter yang mempunaya keluaran 1 fasa.
b. Inverter 3 fasa, yaitu inverter yang mempunyai keluaran 3 fasa.
➢ Jenis-jenis inverter menurut gelombang yang dihasillkan adalah:
a. Square Sine Wave Inverter
Square Sine Wave Inverter yaitu inverter dengan gelombang keluaran
berbentuk gelombang kotak. Inverter jenis ini tidak dapat digunakan untuk
mencatu tegangan ke beban induktif atau motor listrik, dan juga tidak
direkomendasikan untuk beban statis dikarenakan frekuensi yang tidak
stabil akan merusak peralatan dan memiliki level total harmonic distortion
yang tinggi.
Gambar 2.9 Square Sine Wave Inverter
16
b. Modified Sine Wave Inverter
Modified Sine Wаve Inverter аdаlаh modifikаsi dаri inverter Squаre
Sine Wаve Inverter, dengаn gelombаng keluаrаncberbentukckotаkcyаng
dimodifikаsicsehinggаcmenyerupаicgelombаngcsinus, nаmuncoutputnyа
menyentuhctitikc0cuntukcbeberаpаcsааtcsebelumcpindаhcdаricpositif ke
negаtif. Selаincitu, modelcinicmemilikichаrmoniccdistortioncyаngclebih
sedikit. Sehinggacdapatcdigunakancjugacuntukckebutuhan lainnya seperti
TV danckomputer, namunctidakcbisacdigunakancuntukcbeban-beban
yangclebihcsensitif.
Gambar 2.10 Modified Sine Wave Inverter
c. Pure Sine Wave Inverter
Gelombаng inverter modelcinichаmpircmenyerupаi gelombаng
sinusoidаlcsempurnа. Dengаnctotаlchаrmonic distortionckurаngcdаri 3%,
sehinggаccocokcuntukcsemuаcаlаtcelektronik. Olehcsebаbcitu, inverter
inicjugаcdisebutccleаncpowercsupply. Teknologicinicdаpаtcmengubаh
tegаngаncDCcmenjаdicACcdengancbentukcgelombangcyangchampir
samacdengan gelombangcsinusoidal.
17
Gambar 2.11 Pure Sine Wave Inverter
Pada PLTS Cirata digunakan 2 inverter, yaitu :
1) String Inverter
Pada string inverter tipe Sunny Tripower STP 20000TLEE-10
digunakan sebanyak 25 string inverter yang memiliki kapasitas 20 kW
dan terdapat 25 array yang mengkonversi daya output sebesar 25 x 120
modul surya x 170 Wp yaitu 510 kW.
Tabel 2.3 Spesifikasi String Inverter
Subyek Kapasitas
Type Sunny Tripower
20000TL
Jumlah 25 Unit operasi 1
unit spare
Tegangan DC
maks.
1.000 V
Arus DC maks. 36 A
Tegangan MPP 580 Vdc – 800 Vdc
/ 580
Tegangan AC 3 / 270 V
Daya keluar 20.000 VA
Dimensi (p/l/t) (2.562/2.272/956)
mm
18
Gambar 2.12 String Inverter PLTS Cirata 1 MW dan Spesifikasinya
Gambar 2.13 spesifikasi Sunny Tripower STP 20000TLEE-10
2.) Central Inverter
Pada central inverter tipe Sunny Central 500 CP XT digunakan 1
central inverter yang memiliki memiliki kapasitas 500 kW dan terdapat
26 array yang mengkonversi daya output sebesar 26 x 120 modul surya
x 170 Wp yaitu 530,4 kW.
Tabel 2.4 Spesifikasi Central Inverter PLTS Cirata 1 MW
Subyek Kapasitas
Type Sunny Central
500CP XT
Jumlah 1 unit
Tegangan DC
maks.
1.000 V
Arus DC maks. 1.250 A
Tegangan MPP 430 Vdc – 850 Vdc
Tegangan AC 3 / N / PE, 230 V –
400 V
Daya keluar 500.000 VA
19
Dimensi (p/l/t) (665/680/265) mm
Gambar 2.14 Central Inverter PLTS Cirata 1 MW
3.) Bidirectional Inverter
Bidirectional Inverter adalah suatu perangkat manajemen battery
dengan fungsi sebagai inverter & rectifier sekaligus, atau bisa dibilang
sebagai converter dua arah untuk mengisi dan mengeluarkan daya pada
battery. Komplektivitas bidirectional inverter sangatlah rumit dikarenakan
fungsinya yang sangat beragam mulai dari kisaran tegangan DC yang
lebar tampilan dan komunikasi yang sempurna dan mendukung fungsi
koneksi parallel ulti unit yang dapat diperluas ke tingkatan MW.
Di PLTS 1 MW Cirata pun kegunaan bidirectional inverter sangatlah
penting, karena masukan AC dari string inverter dikeluarkan menjadi DC
begitupun sebaliknya. Keluaran battery yang bermula DC diubah lagi
oleh bidirectional inverter menjadi AC, hal inilah yang membuat
bidirectional inverter menjadi salah satu komponen terpenting yang ada
di PLTS 1 MW Cirata
20
Gambar 2.15 Bidirectional Inverter 100kVA
Tabel 2.5 Spesifikasi Bidirectional Inverter
Keterangan Parameter
Model BCS100K-A
Max. DC Power 114.1kW
DC voltage range 500Vdc-900Vdc
Max. DC current 228A
Autobuffer function Yes
Rated AC output power 100kW
Max. AC output power 110kW
Rated output voltage 400Vac
Output voltage range 340Vac-460Vac(settable)
Grid frequency range 50Hz/60Hz
Max.output current 159A
2.) Komponen Pendukung PLTS Cirata 1 MW
21
A. Transformator
Transformator (Trafo) adalah sebuah alat untuk menaikkan atau
menurunkan tegangan AC sedangkan trafo yang digunakan pada PLTS
Cirata 1MW untuk menaikkan tegangan (Step Up). Terdapat 2 trafo yang
digunakan pada PLTS Cirata 1 MW, yaitu :
1) Trafo Tegangan Rendah (TR) yang digunakan untuk mengkonversi
output dari central inverter yang berupa tegangan 3 phasa 270 VAC
menjadi tegangan 3 phasa 380 VAC.
Gambar 2.16 Transformator 270/380 VAC
2) Trafo Tegangan Menengah (TM) yang digunakan untuk
mengkonversi output dari string inverter yang berupa tegangan 3
phasa 380 VAC menjadi tegangan 20kV untuk disalurkan ke
jaringan listrik PLTA Cirata (distribution).
Gambar 2.17 Transformator TM 20kV PLTS Cirata 1 MW
B. Battery
22
Bаtterycmerupаkаncsuаtuckomponencelektrokimiаcyаngcmenghаsil
kаn tegаngаn dаncmenyаlurkаnnyаckecrаngkаiаn listrik. Dewаsаcini
merupаkаncsumbercutаmаcenergyclistrikcyаngcdigunаkаncpаdаckendаr
ааn dаn аlаt-аlаtcelektronik. Sebаgаiccаtаtаncbаhwаcbаttery tidаk
menyimpаn listrik, tetаpi menаmpung zаt kimiа yаng menghаsilkаn tekаnаn
listrikcyаngcdisebutctegаngаn. Reаksi elektrokimiа ini mengubаh energy
kimiа menjаdi energi listrik.
Baterai PLTS Cirata merupakan sebuah komponen elektrochemical
yang berfungsi untuk menyimpan daya yang dihasilkan dari PV. Baterai
PLTS 1 MW Cirata menggunakan jenis tipe Pb-C VRLA keluaran dari merek
NARADA made in china yang mempunyai kapasitas penyimpanan 800Ah
per unit baterai. salah satu alasan nya mengapa menggunakan baterai jenis
ini adalah umur baterai yang cukup lama yaitu 15-20 tahun.
Tabel 2.6 Spesifikasi Battery PLTS Cirata 1 MW
PARAMETER KAPASITAS
Nominal Voltage 2V
Capacity 800Ah (10hr to 1.80V/cell
@25℃)
960Ah (120hr to 1.85V/cell
@25℃)
Typical Weight 60Kg
Internal Resistance Approx 0.18Mω
Short-Circuit Current 10873A
Self Discharge The residual capacity is
above 90% after 90 days
storage (25℃)
Temperature Ranges Operation(recommended):15℃
~25℃
Operation(maximum):-
40℃~50℃
23
Max. charging current 240A
Max. constant
charging current
160A
Charge Voltage
Floating
Floating:2.25V (25℃)
Equalizing/Cycle:2.30V(25℃)
Terminal M8 embedded copper
Terminal Hardware
Torque
>10N·m
Gambar 2.18 Battery PLTS Cirata 1 MW
C. Change Over Switch
Panel COS (Change Over Switch) berfungsi sebagai panel
penghubung dan pemutus tegangan dari sumber listrik satu ke sumber
listrik lainnya. COS dioperasikan secara manual dengan PLC
berdasarkan pilihan 1-0-2. Pada PLTS Cirata 1MW menggunakan 2 jenis
COS yaitu COS yang dihubungkan dari string inverter dan COS yang
dihubungkan dari central inverter.
24
Gambar 2.19 Change Over Switch PLTS Cirata 1 MW
D. Combiner Box
Panel Combiner Box adalah panel penghubung yang berisi SPD
(Surge Protector Device), NH Fuse, Terminal Blocks, Blocking diode dan
DC current monitor. Combiner box ditempatkan pada setiap array dari 51
array yang terpasang sehingga terdapat 51 combiner box pada PLTS
Cirata 1MW. Terdapat 25 combiner box yang masuk ke string inverter
dan terdapat 26 combiner box yang masuk ke central inverter.
Gambar 2.20 Combiner Box PLTS Cirata 1 MW
Berikut merupakan fungsi dari isi combiner box :
1) SPD (Surge Protector Device)
SPDcdapatcbekerjacpadacarus AC dan DC sertacdidesain untuk
membatasicvoltaseclebihctransientcyangcberasal dari pengalihan
gelombangcaruscdari bumi denganccara membatasi ystemde
voltaseclebih csampaicbatascnilaicyangctidakcberbahayacbagi beban
maupunckendali.
2) Blade Fuse
Blade Fuse berfungsi untuk memutuskan arus apabila dilewati
arus berlebih, sehingga tidak merusak alat listrik atau mesin yang
terpasang.
25
3) Terminal Blocks
Terminal Block UK 3 N – 3001501 adalah sekumpulan dua atau
lebih titik sambungan sekrup yang sama dan dapat menghubungkan
kabel. Strip terminal menggabungkan banyak blok serupa dalam satu
perangkat. Dalam sebuah strip, blok-blok tersebut terisolasi satu sama
lain.
4) Blocking diode
Blocking diode padacombiner box memiliki tujuan sebagai
pengaman sehingga tidak terjadi arus balik (reverse current).
5) DC current monitor
DC current monitor Seri Obvius A90DC pada combiner box
berfungsi untuk mendeteksi ketika panel dalam ystem solar PV
berkinerja buruk.
E. Switch Gear
Switch gear adalah suatu unit peralatan listrik yang berfungsi untuk
menjaga keandalan, memproduksi keandalan, memproteksi atau
melindungi peralatan-peralatan dari gangguan-gangguan.
F. Penyangga Modul PV
Penyangga Modul PV sebagai support pemasangan modul surya
yang bisa mengikuti pergerakan matahari agar irradiasi yang didapat
selalu optimal.
Gambar 2.21 Tiang Penyangga Modul PV berjenis Double Pole
26
G. Sensor
1) Anemometer
Anemometer adalah alat pengukur kecepatan angin yang
biasanya dipakai dalam bidang Meteorologi dan Geofisika atau stasiun
prakiraan cuaca.
Gambar 2.22 Sensor Anemometer
2) Irradiance Sensor
Irradiance sensor digunakan untuk sistem monitoring intensitas
radiasi matahari.
Gambar 2.23 Irradiance Sensor
2.2.5. Sejarah singkat PT. PJB UNIT PEMBANGKITAN PLTA CIRATA
PTcpembаngkitcJаwаcBаlicunitcpembаngkitcCirаtаcаdаlаhcsаlаhc
sаtu аnаkcperusаhааn PTcperusаhааn Listrik Negаrа (PLN) yаng
bergerаkcdicbidаngcpembаngkitclistrik. PT PJB UP Cirаtаcmerupаkаn
jenis pembаngkitclistrik yаng mengguаnаkаn sumber energi berupа аir dаn
mаtаhаri sebаgаi energi utаmа pembаngkitclistrikctenаgаcаir (PLTА) dаn
pembаngkitclistrikctenagacsuryа (PLTS).
27
PLTА UP Cirаtа merupаkаncPLTАcterbesаr di Аsiа Tenggаrаcyаng
memiliki kаpаsitаscdаyа terbаngkitkаncsebesаr 108 MW. Sedаngkаn
PLTS Cirаtаcmerupаkаncpembаngkit listrik tenаgа suryа terbesаr dicpulаu
Jаwа yаng memiliki kаpаsitаs dаyа terbаngkitkаn sebesаr 1 MW. PLTА
Cirаtа mulаi dioperаsikаn sejаk tаhun 1988 dаn dikelolа oleh PT PLN
pembаngkitаn dаn penyаlurаn Jаwа bаgiаn bаrаt (PLN KJB) sektor Cirаtа.
Pаdа tаnggаlc3 Oktoberc1995 terjаdicrestrukturisаsi di PT PLN
(PERSERO) yаngcmengаkibаtkаn pembentukаnc2 аnаk perusаhааn, yаitu
PT PLN PembаngkitаncTenаgа ListrikcJаwа Bаli I (PT PJB I) dаncPT PLN
PembаngkitаncTenаgа ListrikcJаwа Bаli II (PT PJB II) sehinggа sektor
cirаtаcmаsuk wilаyаhckerjаcPT PLN PembаngkitcTenаgаcListrikcJаwа
Bаli II pаdаctаhun 1997. Аdаnyаcperkembаngаncorgаnisаsi sejаkctаnggаl
3 Oktoberc2000, PT PLNcPembаngkitcTenаgаcListrikcJаwа Bаli IIcUnit
Pembаngkitccirаtа berubаhcmenjаdi PTcPembаngаkitcCirаtа (PT PJB UP
Cirаtа). cPLTА Cirаtаcmemiliki power housec4 lаntаicdi bаwаh tаnаh
(Underground) cdengаncsistem kendаlicoperаsi dаricruаngckontrol
Switchyаrd yаngcberjаrаk kurаng lebihc2 km dаri mesin-mesin pembаngkit
yаng terletаkcdi power house. SedаngkаncPLTS Cirаtаcpertаmа kаli
dioperаsikаncdаn diresmikаncpаdа tаnggаl 15cOktober 2015. PLTS
Cirаtа ini dibаnguncuntuk melengkаpicfаsilitаs.
PLTА Cirаtа, sejаk pertаmаcdioperаsikаncpаdа tаhun 1988cdikelolа
oleh PT. PLN (Persero) Pembаngkitаncdаn PenyаlurаncJаwа
BаgiаncBаrаt (PT.PLN PJB) SektorcCirаtа. Pаdаctаhun 1995 terjаdi
restrukturisаsicdi PT PLN (Persero) cyаng mengаkibаtkаncpembentukаn 2
аnаk perusаhааncpаdа tаnggаlc3 Oktober 1995, yаitu PT. PLN
PembаngkitcTenаgаcListrikcJаwа-Bаli (PT. PLN PJB I) dаncPT. PLN
PembаngkitcTenаgаcListrikcJаwа-Bаli (PT. PLN PJB II), sehinggа Sektor
Cirаtаcmаsuk wilаyаhckerjа PT PLNcPembаngkitcTenаgа ListrikcJаwа-
Bаli II. Kemudiаncpаdа tаhun 1997, SektorcCirаtа berubаhcnаmа menjаdi
PT PLNcPembаngkitcTenаgа ListrikcJаwа – Bаli II UnitcPembаngkit Cirаtа
(UP Cirаtа). cPаdа tаnggаl 03 Oktober 2000 PT PLN PJB II berubаhcnаmа
menjаdi PT PJB UnitcPembаngkitаn CirаtаcUnit PembаngkitаncCirаtа
28
terletаkcdi dаerаh Jаwа Bаrаt, tepаtnyа di DesаcCаdаs Sаri, Kecаmаtаn
Tegаl Wаru PleredcPurwаkаrtа. Аreаcgenаngаn wаduk PLTАcCirаtа pаdа
elevаsic220 Meter ± 6.035 hа, cmeliputi 3 Kаbupаtencyаng terdiri dаri
KаbupаtencBаndung, CiаnjurcdаncPurwаkаrtа.
Gambar 2.24 Area Genangan Waduk Cirata
Pembangkit ListrikcTenaga Air (PLTA) merupakancsalah satu
pembangkitclistrik yangcmenggunakan energi terbarukancberupa air.
Salahcsatu keunggulancdari jenis pembangkitcini adalah memilikicrespon
yang cepatcuntuk kenaikancmaupun penurunancbeban sehinggacsangat
sesuai untukckondisi beban puncakcmaupun saat terjadicgangguan di
jaringan. Selain itu, PLTA Cirata memiliki respon start unit yang cepat dalam
waktu ±5 menit.
Pembangunan PT. PJB Unit Pembangkitan Cirata terbagi menjadi 2
tahap, tahap pertama (Cirata I) dibangun sejak bulan Januari 1984 sejumlah
4 Unit dan pada akhir bulan September tahun 1988 telah dapat beroperasi,
kemudian tahap kedua (Cirata II) dibangun 4 Unit lagi yang beroperasi
tahun 1997 / 1998. Kapasitas terpasang PLTA Cirata adalah 1008 MW,
terdiri dari 8 Unit Pembangkit yang berada di powerhouse bawah tanah
(underground) denganckapasitas masing-masingc126 MW dan merupakan
PLTA terbesarcdi Asia Tenggara. Tiap tahunnyacPLTA Ciratacmampu
membangkitkancenergi listrik rata-ratacsebesar 1428 GWh. Tegangan
29
listrikcyangcdihasilkan setiapcgenerator adalahc16,5 kV, yangckemudian
dinaikkanctegangannyacmenjadi 500 kV melaluictrafo utamac (main
transformer), selanjutnya disalurkancke Gardu IndukcTegangan Ekstra
Tinggi 500KV (GITET) Cirata, cuntuk Sistem interkoneksi 500 kV Jawa-
Madura - Bali (Jamali). Jaringanc500 kV tersebut cdikendalikan oleh P3B
(Pusat Pengaturan dancPenyaluran Beban) yangcberlokasi dicGandul -
Jakarta
Tabel 2.7 Kapasitas terpasang PLTA Cirata
No Unit Pabrik Pembuat Kapasitas Mulai Operasi
1. Unit 1 VA-ELIN
AUSTRIA
126 MW 25 Mei 1988
2. Unit 2 VA-ELIN
AUSTRIA
126 MW 29 Februari
1988
3. Unit 3 VA-ELIN
AUSTRIA
126 MW 30 Sep 1988
4. Unit 4 VA-ELIN
AUSTRIA
126 MW 10 Ags 1988
5. Unit 5 VA-ELIN
AUSTRIA
126 MW 15 Ags 1997
6. Unit 6 VA-ELIN
AUSTRIA
126 MW 15 Ags 1997
7. Unit 7 VA-ELIN
AUSTRIA
126 MW 15 April 1998
8. Unit 8 VA-ELIN
AUSTRIA
126 MW 15 April 1998
30
Gambar 2.25 Power House PLTA Cirata
Gambar 2.26 Alur Proses Produksi PLTA Cirata
Dalam proses produksi energi listrik, PLTA Cirata memanfaatkan air
sebagai energi primer dari sungai Citarum yang memiliki debit air cukup
besar dan ditampung di waduk (1), kemudian dialirkan melalui Intake Gate
(2), sedangkan untuk pemantauan elevasi air dilakukan dari pusat
pengendalian bendungan DCC (Dam Control centre) (3), selanjutnya air
masuk kedalam terowongan tekan Headrace Tunnel (4). Sebelum
memasuki Penstock (6), air melewati Surge Tank (5) yang berfungsi
sebagai pengaman penstock apabila terjadi tekanan mendadak atau
tekanan kejut saat katup utama Inlet Valve (7) ditutup seketika. Setelah Inlet
Valve dibuka, air masuk kedalam Spiral Case (8). Air yang bergerak deras
memutar Turbine/Runner (9), air turun ke Draft Tube (10 dan melalui ke Tail
Race (11), selanjutnya air dibuang ke saluran pembuangan sungai citarum.
Sedangkan untuk proses pembangkitan energi listrik dimulai dari
Turbin/Runner (9) yang digerakkan oleh air yang memiliki energi kinetik dan
dirubah menjadi energi mekanik, selanjutnya poros Turbin/Runner dicouple
31
dengan poros Generator (12) dan menghasilkan tegangan listrik sebesar
16,5 kV yang disalurkan ke Transformator (13) untuk dinaikkan teganganya
menjadi 500 kV, kemudian disalurkan ke Gardu Induk Tegangan Tinggi
(GITET) (14), selanjutnya tegangan 500 kv disalurkan ke Saluran Udara
Tegangan Tinggi (SUTT) (15) untuk Sistem interkoneksi 500 kV Jawa-
Madura - Bali (Jamali).
PJB memiliki segmen usaha utama sebagai penyedia tenaga listrik
melalui 9 (sembilan) Unit Pembangkitan (UP) dengan total kapasitas
terpasang sebesar 7.055 MW yang tersebar di Indonesia. Unit pembangkit
yang asetnya dimiliki dan dioperasikan oleh PJB adalah sebagai berikut:
1. UP Gresik
2. UP Muara Tawar
3. UP Cirata
4. UP Muara Karang
5. UP Paiton
6. UP Brantas
7. PLTMG Bawean
8. PLTS Cirata
9. PLTD Suppa
Salah satu unit pembangkitan PT. PJB adalah Unit Pembangkitan
(UP) Cirata. Dalam UP Cirata terdapat dua pembangkitan tenaga listrik
yaitu PLTA Cirata dan PLTS Cirata 1 MW.
2.2.6. Harmonisa Pada Sistem Tenaga Listrik
Hаrmonik merupаkаn suаtucfenomenа yаng timbul аkbаt
pengoperаsiаn bebаn listrik nonlinier, yаng pаdа dаsаrnyаcаdаlаhcgejаlа
pembentukаn gelombаng-gelombаngcdengаn frekuensi berbedаcyаng
merupаkаncperkаliаn bilаngаn bulаt dengаncfrekuensi dаsаrnyа (kelipаtаn
dаri frekuensi fundаmentаl, misаlnyа: 100Hz,c150Hz,c200Hz, 300hz, dаn
seterusnyа).
32
Gambar 2.27 Gelombang fundamental dan harmonik ke 3
2.2.6.1 Sumber Harmonisa
Harmonisa disebabkancoleh bebancyang tidak seimbang,cyang
merupakan peralatancelektronik yangcdidalamnya terdapatckomponen
semikonduktor. Dalamcsistem tenagaclistrik dikenal dua jeniscbeban yaitu
beban liniercdan bebancnonlinier. Beban linier merupakan bebancyang
memberikan bentukcgelombang linier dimanacarus yang mengalircsebanding
dengancimpedansi dancperubahan tegangan, sedangkancbeban nonclinier
merupakancbeban yangcbentuk gelombangckeluarannya tidakcsebanding
denganctegangancdalam tiap sikluscsehingga bentuk gelombangcarus dan
teganganckeluarannya tidak samacdengan gelombangcmasukkan beban
nonliniercyang terpasangcpada sistem. cPenggunaan beban ini yang
mengakibatkancarus danctegangancterdistorsi. Bebancnonliniercyang
terpasangcmenyebabkan aruscbervariasi sehingga takcsebanding dengan
tegangancselama setiapcsetengah periode.
Beberapa contoh beban nonlinier adalah : tungku busur api (pengecoran
logam), las, inverter, mesin-mesin sinkron, inti magnet pada trafo dan mesin-
mesin berputar, VFD, high voltage DC transmisi.
33
2.2.7. Total Harmonic Distortion (THD)
Untuk menyatakancbesarnya kandungancarus danctegangan
harmonisacdiperlukan suatucindeks umumcyang disebutcTotalcHarmonic
Distortion (THD), yang didefinisikan sebagai berukut :
➢ THD tegangan:
𝑇𝐻𝐷𝑣 =√∑ 𝑉ℎ2∞
ℎ−2
𝑉1× 100
➢ THD arus:
𝑇𝐻𝐷𝑖 =√∑ 𝐼ℎ2∞
ℎ−2
𝐼1× 100
Dimana: THDv = Total Harmonik Distorsi tegangan
THDi = Total Harmonik Distorsi arus
Vh = Tegangan Hamonisa
Ih = Arus Harmonisa
V1 = Tegangan Fundamental
I1 = Arus Fundamental
Indeks ini didefinisikаn sebаgаicperbаndingаncnilаi rmsckomponen
hаrmonikcterhаdаp komponencdаsаr dаncbiаsаnyа dinyаtаkаncdаlаm
persenc (%). Indekscini digunаkаn untukcmengukur penyimpаngаnc
(devition) dаricbentuk gelombаngcsаtu periodecyаng mengаndungchаrmonik
pаdаcgelombаng sinuscsempurnа. Untukcgelombаng sinuscideаl pаdа
frekuensicfundаmen, THDcаkаncbernilаicnol.
Menurut IEEE 519-1992, untuk total arus harmonisa atau cacat
gelombang sinusoidal diperlihatkan pada tabel dibawah:
Tabel 2.8 Maximum Harmonics Current Distortion ISC % IL
Maximum Harmonics Current Distortion ISC % IL
Individual Harmonics Order (Odd Harmonics)
ISC / IL <11 11=<h<17 17=<h<23 23=<h<35 35=<h THD
<20 4 2 1.5 0.6 0.3 5
20-50 7 3.5 2.5 1 0.5 8
50-100 10 4.5 4 1.5 0.7 12
34
100-1000 12 5.5 5 2 1 15
>1000 15 7 6 2.5 1.4 20
Menurut standar IEEE 519-1992 batas maksimum THDi pada sistem
distribusi dapat diketahui dengan cara menghitung rasio hubung singkat
(short circuit ratio). SCratio dapat dicari dengan menggunakan rumus:
SCratio = Isc
IL
Dimana Isc dapat dicari dengan rumus :
Isc =𝐾𝑉𝐴 × 100
√3 × 𝐾𝑉 × 𝑍
Untuk mencari IL (Arus beban maksimum) dapat dicari dengan
rumus:
IL =𝐾𝑊
𝑃𝐹 × √3 × 𝐾𝑉
Dimana:
Isc = Arus hubung singkat maksimum
IL = Arus beban maksimum
KW = Total daya aktif
Menurut IEEE 519-1992, mencantumkan jumlah distorsi tegangan yang
dapat diterima dari utilitas ke pengguna, dijelaskan pada tabel dibawah ini:
Tabel 2.9 batas maksimum THDv
Voltage at PCC Individual Voltage Distortion (%) Total Harmonic Distortion (THD %)
69 kV and below 3,0 5,0
69 kV - 161 kV 1,5 2,0
161 kV 1,0 1,0
`
35
2.2.8. ETAP
Dаlаmcperаncаngаncdаncаnаlisis sebuаhcsistem tenаgаclistrik,
sebuаhcsoftwаre аplikаsicsаngаt dibutuhkаncuntukcmerepresentаsikаn
kondisicreаl. Hаl inicdikаrenаkаn sulitnyаcmeng-uji cobаcsuаtu sistem
tenаgаclistrik dаlаm skаlаcyаng besаrcterhаdаp kondisictrаnsiencyаng
ekstrim. Electric Trаnsient аnd Аnаlysis Progrаm (ETАP) 12.6.0 merupаkаn
sаlаh sаtucsoftwаre аplikаsicyаng bаnyаk digunаkаncuntuk mensimulаsikаn
sistemctenаgа listrik. cumum ETАPcdаpаt digunаkаn untukcsimulаsi hаsil
perаncаngаncdаn аnаlisiscsuаtu sistemctenаgа listrik yаngcmeliputi:
1. Menggаmbаrkаncdenаhcbebаn-bebаn
2. Men-settingcdаtа-dаtаcbebаncdаncjаringаn
3. Merаncаngcdiаgrаmcsаtucgаris (One Line Diаgrаm)
4. Mengаnаlisiscаlirаncdаyа (Loаd Flow)
5. Menghitungcgаngguаnchubungcsingkаt (Short Circuit)
6. MengаnаlisiscMotorcStаrtingcаtаuckeаdааncTrаnsien.
cSistem Tenаgа Listrik dаpаtcdigаmbаrkаncdаlаmcworksheetcаtаu
ruаngckerjаcprogrаm dengаnclаmbаng-lаmbаng tertentu. Spesifikаsi
mаsing-mаsingckomponen dаpаtcdisesuаikаn keаdааncsebenаrnyа аtаu
kondisicnyаtа diclаpаngаn.
Spesifikаsicini jugаcdаpаt dipilihcsesuаi dаtаcumumnyа yаngcdаpаt
diаmbil dаriclibrаry аtаu dаtаcyаng аdа pаdа progrаm. Misаlnyа,
pаnjаngcdаn ukurаn kаbel, kаpаsitаscdаn rаtingctrаfo,ckаpаsitаscdаn
tegаngаncbebаn dаnclаin-lаin
.
36
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Perancangan Penelitian
Dalam perancangan penulisan terdapat beberapa hal yang perlu
diperhatikan yaitu:
3.1.1. Metode Penelitian
Pada penelitian ini, menggunakan jenis data kuantitatif karena
berpedoman pada penelitian kuantitatif itu sendiri adalah suatu proses
menemukan pengetahuan yang menggunakan data berupa angka sebagai
alat menganalisis keterangan mengenai apa yang ingin diketahui (dalam
bukunya Metodologi Peneletian Kualitatif dan Kuantitatif)1. Maka pada
penelitian ini sangat cocok digunakan metode kuantitatif karena jenis data
dapat dihitung secara langsung.
Penelitian Kuantitatif adalah metode untuk mencari dan
mengumpulkan data yang bisa diukur dengan angka atau persentase,
biasanya data yang diolah lebih lanjut dengan menggunakan model, teori,
sehingga dari data tersebut dapat diambil sebuah kesimpulan. Berdasarkan
latar belakang dan rumusan masalah yang telah dijelaskan, penelitian
mengguankan jenis metode kuantitatif yang diambil untuk menganalisa
pengaruh distorsi harmonisa pada pembangkit listrik tenaga surya 1 MW
dengan menggunakan software ETAP.
3.1.2. Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian dan pengambilan data skripsi dilaksanakan di PT.
Pembangkitan Jawa Bali (PJB), Unit PJB Academy Cirata. Dimana waktu
penelitian dilakukan selama bulan Februari 2020 hingga April 2020.
3.1.3. Data Primer
Dalam penelitian ini menggunakan data primer sebagai berikut:
1 Kasiram (2008:149)
37
• Data spesifikasi PLTS 1MW Cirata
• Data inverter yang terpasang PLTS 1 MW Cirata
• Data panjang penghantar, diameter dan jenis penghantar serta jarak
dari PLTS ke beban
• Data profil beban sistem kelistrikan yang terhubung ke PLTS Cirata
1 MW
• Data pembangkit PLTA Cirata 1008 MW
3.1.4. Data Sekunder
Data sekunder yang didapat dari literatur seperti jurnal, karya
ilmiah, buku, hasil penelitian lainnya, skripsi, dll yang berkaitan dengan
analisa pengaruh distorsi harmonisa.
3.1.5. Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini yaiyu:
1. Metode Pustaka
Metode pustaka dilakukan dengan cara mencari acuan dari
perpustakaan, literatur buku acuan atau sumber buku lainnya dan jurnal
berupa buku kendali sistem tenaga listrik dan photovoltaik solar yang
dapat dijadikan buku panduan yang relevan sebagai reverensi dalam
penulisan skripsi ini.
2. Metode lapangan
Metode lapangan dilakukan dengan mengobservasi langsung data yang
diperoleh ketika melakukan observasi di PT Pembangkitan Jawa-Bali,
Unit Academy Cirata.
3. Metode Analisa
Metode analisa dilakukan dengan cara menghitung dan menganalisa
perubahan THD yang dihasilkan dari beroperasinya PLTS Cirata 1 MW
terhadap jaringan 20 KV PLTA 1008 MW dengan menggunakan
simulasi ETAP.
4. Metode Wawancara
38
Metode wawancara dilakukan dilakukan dengan cara memperoleh
informasi kepada pembimbing skripsi ataupun tenaga ahli dibidang
kelistrikan khusunya si unit PLTS Cirata 1 MW, untuk menggetahui
seberapa besar THD yang timbul setelah beroperasinya PLTS Cirata 1
MW.
3.2. Teknik Analisis
Teknik analisis dilakukan dengan mengumpulkan beberapa data yang
valid melalui data lapangan, jurnal, karya ilmiah sesuai dengan topik yang
bersangkutan.
3.2.1. Flowchart Penelitian
Pada penelitian ini dilakukan beberapa tahapan penelitian yang
dijelaskan dalam gambar flowchart berikut:
39
Start
Studi Literatur
Pembuatan Single Line
Diagram PLTS Cirata 1 MW
yang terhubung pada
jaringan 20 KV PLTA
1008MW
Uji Coba
Simulasi
Yes
Error
Input data generator,
PV, Inverter, Trafo,
Bus dan data beban
pada aplikasi ETAP
Didapatkan THDi
dan THDv
Didapatkan THDi
dan THDv
Perhitungan SCratio
untuk mengetahui batas
THDi yang ada pada
jaringan
Menentukan THDv pada
jaringan sesuai standar
IEEE
Analisis Hasil Pengujian
Selesai
Simulasi harmonisa PLTA
1008 MW sebelum PLTS
Cirata 1 MW Beroperasi
Simulasi harmonisa PLTA
1008 MW setelah PLTS
Cirata 1 MW Beroperasi
Yes
ErrorError
Pengumpulan
Data
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian
40
3.2.2. Teknik analisis Data
Teknik analis data dilakukan dengan cara pembuatan single line
diagram PLTS Cirata 1 MW yang terhubung penyulang 20 KV PLTA 1008
MW yang diperoleh dari pengumpulan data. Simulasi tersebut terdiri dari
beberapa bagian yaitu area PLTS Cirata 1 MW, area Switcyard dan area
powerhouse.
3.2.3. Pengujian dan Analisis Hasil Simulasi
Uji coba dilakukan dengan cara run harmonisa pada ETAP dengan
penyusunan setiap komponen seperti yang terlihat pada gambar 3.2 yang
akan disimulasikan untuk melihat Total Harmonic Distortion (THD) sebelum
PLTS Cirata 1 MW beroperasi dan sesudah PLTS Cirata 1 MW beroperasi.
Gambar 3.2 Single line diagram PLTS Cirata 1 MW dan PLTA 1008
MW
Setelah melakukan simulasi maka akan ditulis analisis pengaruh
beroperasinya PLTS Cirata 1 MW pada penyulang 20 KV PLTA 1008 MW.
3.2.4. Jadwal Penelitian
Berikut adalah jadwal kegiatan yang mengacu pada rencana kegiatan
dan hasil yang diharapkan.
41
Tabel 3.1 Jadwal Penelitian
NO KEGIATAN
BULAN
Februari Maret April Juni
Minggu ke- 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3
1 Studi Literatur
2 Observasi
Lapangan
3 Pengumpulan
Data
4 Analisis
Sistem
5 Pembuatan
Laporan
42
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data spesifikasi pengujian
Pada spesiifikasi pengujian terdapat beberapa komponen pengujian
yang dibagi mulai dari PLTS Cirata 1 MW dan PLTA 1008 MW Cirata.
Beberapa komponennya antara lain adalah sebagai berikut:
A. Data Pembangkit
• Generator
Pada tabel 4.1 di bawah di jelaskan mengenai spesifik generator
yang ada pada PLTA 1008 MW. Pada kolom nama berisi ID generator.
Pada kolom mode berisi keterangan tentang cara kerja generator,
mode swing artinya sebuah generator akan berusahan memenuhi
kekurangan aliran daya pada sistem. MW rating berisi informasi
mengenai kapasitas generator yang terpasang. KV rating berisi
informasi mengenai tegangan yang dihasilkan oleh generator dan PF
rating (cos φ) adalah perbandingan daya tampak (VA) dan daya aktif
(KW) yang artinya apabila generator berkapasitas 126 MW dengan cos
φ 85% maka generator diharapkan mampu menyuplai jaringan dengan
beban 107,1 MVA ( 126 MW x 85%).
Berikut adalah data spesifikasi generator:
Tabel 4.1 Data generator PLTA 1008 MW
NAMA MODE MW
RATING KV
RATING PF RATING
(%)
G 1 SWING 126 16,5 85
G 2 SWING 126 16,5 85
G 3 SWING 126 16,5 85
G 4 SWING 126 16,5 85
G 5 SWING 126 16,5 85
G 6 SWING 126 16,5 85
G 7 SWING 126 16,5 85
G 8 SWING 126 16,5 85
43
• PV
Pada tabel 4.2 dibawah dijelaskan mengenai spesifikasi panel
surya yang ada pada PLTS Cirata 1MW yang menggunakan PV
dengan merek thin film CIS Modul PV SF 170-S.
Tabel 4.2 Data PV PLTS Cirata 1 MW
Subyek Simbol Nilai
Daya maksimum Pmax 170 Wp
Toleransi dari Pmax +10% /-5%
Tegangan sirkuit
terbuka
Voc 112 V
Arus hubung singkat Isc 2,2 A
Tegangan daya
maksimum
Vmpp 87,5 V
Arus daya maksimum Impp 1,95 A
Tegangan sistem
maksimum
Vsys 1000 V DC
Tipe Fuse maksimum Isf 4A
Batas arus balik Ir 7A
Dimensi p x l x t (1257 x 977 x 35)
mm
Temperatur operasi
modul
-40°C sampai
85°C
Massa modul M 20 Kg
• Power Grid
Pada tabel 4.3 dijelaskan spesifikasi power grid Jawa Madura Bali (JAMALI).
Tabel 4.3 Data Power Grid JAMALI
44
NAMA MVAsc
(3-Phase) MVAsc
(1-Phase) X/R
PJB 35000 35000 42
B. Data trafo
Tabel 4.4 menjelaskan berisi data trafo yang ada pada PLTS Cirata 1
MW dan PLTA 1008 MW Cirata. ID menjelaskan nama generator. Vp (kV)
merupakan tegangan primer yang langsung diterima trafo dari pembangkit
ataupun dari jaringan dan Vs(kV) merupakan tegangan sekunder yang
nantinya kan disalurkan ke jaringan. Nilai MVA merupakan kapasitas trafo
yang terpasang dan %loading merupakan kinerja trafo setelah dilakukan
simulasi.
Berikut adalah data trafo pada PLTS Cirata 1 MW dan PLTA 1008
MW Cirata:
Tabel 4.4 Data Trafo pada PLTS Cirata 1 MW dan PLTA 1008 MW Cirata
iD Vp (kV) Vs (kV) NILAI MVA % LOADING
TRAFO PLTS 0.4 20 1 10,4
EGTR 20 20 0,63 0
HTR 1 20 0.4 0,63 77.5
HTR 2 20 0.4 0,63 48.4
HTR 3 20 0.4 0,63 48,6
HTR 4 20 0.4 0,63 77,9
HTR 5 20 0.4 0,63 41,8
HTR 6 20 0.4 0,63 55,3
HTR 7 20 20 0,63 48,5
HTR 8 20 0.4 0,63 78,5
HTR 9 20 0.4 0,63 49
HTR 10 20 0.4 0,63 49
HTR 11 20 0.4 0,63 78,5
MTR 1 16.5 500 280 0
MTR 2 16.5 500 280 0
MTR 3 16.5 500 280 0
45
MTR 4 16.5 500 280 0
STR 1 16.5 20 1,750 75,4
STR 2 16.5 20 1,750 67,4
STR 3 16.5 20 1,750 46,8
STR 4 16.5 20 1,750 46,8
C. Data Inverter
Inverter di PLTS Cirata dibagi menjadi dua yaitu string inverter dan central
inverter. Berikut adalah kapasitas string inverter dan central inverter yang
ada di PLTS Cirata 1 MW.
• String
Pada tabel 4.5 adalah data spesifikasi string inverter tipe Sunny
Tripower 2000TL.
Tabel 4.5 Data String Inverter PLTS Cirata 1 MW
Subyek Kapasitas
Type Sunny Tripower
20000TL
Jumlah 25 Unit operasi 1
unit spare
Tegangan DC
maks.
1.000 V
Arus DC maks. 36 A
Tegangan MPP 580 Vdc – 800 Vdc
/ 580
Tegangan AC 3 / 270 V
Daya keluar 20.000 VA
Dimensi (p/l/t) (2.562/2.272/956)
mm
• Central
46
Pada tabel 4.6 adalah data central inverter tipe Sunny Central 500CP
XT.
Tabel 4.6 Data Centra Inverter PLTS Cirata 1 MW
Subyek Kapasitas
Type Sunny Central
500CP XT
Jumlah 1 unit
Tegangan DC
maks.
1.000 V
Arus DC maks. 1.250 A
Tegangan MPP 430 Vdc – 850 Vdc
Tegangan AC 3 / N / PE, 230 V –
400 V
Daya keluar 500.000 VA
Dimensi (p/l/t) (665/680/265) mm
D. Data Kabel
• AC
Pada tabel 4.7 dijelaskan spesifikasi kabel AC yang ada pada sibgle
line diagram yang akan dibuat.
Tabel 4.7 Data Kabel AC
ID Length
(km) R L X Z X/R R/X
Cable 1 0,5 0,035 0,02717 0,0000865 0,04464 0,767 1,304
Cable 26 0,851 0,064 0,0898 0,0002858 0,11027 1,403 0,713
Cable 27 1,4 0,668 0,128 0,0004074 0,68015 0,192 5,219
• DC
47
Pada tabel 4.8 dijelaskan kabel DC yang terpasang pada PLTS Cirata
1 MW.
Tabel 4.8 Data Kabel DC
ID Length (m) R L
dcCable 1 110 1.1726 0
dcCable 2 130 1.1726 0
dcCable 3 125 1.1726 0
dcCable 4 120 1.1726 0
dcCable 5 115 1.1726 0
dcCable 6 110 1.1726 0
dcCable 7 95 1.1726 0
dcCable 8 90 1.1726 0
dcCable 9 85 1.1726 0
dcCable 10 80 1.1726 0
dcCable 11 75 1.1726 0
dcCable 12 10 1.1726 0
dcCable 13 13 1.1726 0
dcCable 14 42 1.1726 0
dcCable 15 42 1.1726 0
dcCable 16 37 1.1726 0
dcCable 17 32 1.1726 0
dcCable 18 65 1.1726 0
dcCable 19 70 1.1726 0
dcCable 20 75 1.1726 0
dcCable 21 80 1.1726 0
dcCable 22 85 1.1726 0
dcCable 23 90 1.1726 0
dcCable 24 95 1.1726 0
dcCable 25 100 1.1726 0
dcCable 26 55 1.1726 0
dcCable 27 60 1.1726 0
dcCable 28 65 1.1726 0
dcCable 29 70 1.1726 0
dcCable 30 75 1.1726 0
dcCable 31 80 1.1726 0
dcCable 32 85 1.1726 0
dcCable 33 95 1.1726 0
dcCable 34 90 1.1726 0
dcCable 35 85 1.1726 0
48
dcCable 36 80 1.1726 0
dcCable 37 75 1.1726 0
dcCable 38 70 1.1726 0
dcCable 39 65 1.1726 0
dcCable 40 60 1.1726 0
dcCable 41 55 1.1726 0
dcCable 42 85 1.1726 0
dcCable 43 90 1.1726 0
dcCable 44 95 1.1726 0
dcCable 45 100 1.1726 0
dcCable 46 105 1.1726 0
dcCable 47 110 1.1726 0
dcCable 48 115 1.1726 0
dcCable 49 120 1.1726 0
dcCable 50 125 1.1726 0
dcCable 51 130 1.1726 0
E. Busbar
• AC
Tabel 4.9 menjelaskan data bus AC yang ada pada single line diagram.
Bus sendiri adalah komponen pada ETAP yang berfungsi untuk
menghubungkan setiap komponen antara generator, trafo, CB dan
beban. Bus juga yang membedakan antara jaringan tegangan renadah,
jaringan distribusi dan jaringan transmisi.
Tabel 4.9 Data Busbar AC
ID KV
BUS 1 , BUS 37 - BUS 44, BUS 50 - BUS 51 0,4
BUS 29 - BUS 32 16,5
BUS 27, BUS 33 - BUS 36, BUS 45 - BUS 49 20
BUS 28 500
• DC
Pada tabel 4.10 dijelaskan bus DC yang ada pada PLTS Cirata 1 MW.
Tabel 4.10 Data Busbar DC
ID KV
49
DCBUS 1 - DC BUS 76 0,4
F. Beban
Tabel 4.11 menjelaskan data beban yang terhubung pada jaringan PLTA
1008 MW baik yang terhubung pada jaringan distribusi 20 KV dan yang
terhubung ke jaringan tegangan rendah 0,4 KV.
Tabel 4.11 Data Beban
ID RATING
kVA KV KW KVAR AMP %PF %LOAD
LINE DAM
158 20 134 83.232 4,56 85
50% MOTOR 50% STATIC
GD BARU
158 20 134 83.232 4,56 85
LUMP 1 504 0.4 459 284 779,4 85
LUMP 2 315 0.4 268 166 454,7 85
LUMP 3 315 0.4 268 166 454,7 85
LUMP 4 315 0.4 268 166 454,7 85
LUMP 5 504 0.4 459 284 779,4 85
LUMP 6 504 0.4 459 284 779,4 85
LUMP 7 315 0.4 268 166 454,7 85
LUMP 8 315 0.4 268 166 454,7 85
LUMP 9 504 0.4 459 284 779,4 85
LUMP 10
315 0.4 268 166 454,7 85
4.2. Simulasi Pengujian
4.2.1. Single line
Setelah semua komponen yang diperlukan telah ditentukan nilainya
maka dirangkai pada ETAP hal ini dikarenakan single line diagram sistem
PLTS Cirata 1 MW yang terhubung dengan sistem PLTA 1008 MW belum
ada maka penulis membuat single line diagram secara manual dengan
data-data yang sudah didapat penulis.
50
Berikut adalah gambar single line diagram PLTS Cirata 1 MW yang
terhubung ke jaringan 20 KV PLTA 1008 MW.
Gambar 4.1 Single line diagram PLTS Cirata 1 MW dan PLTA 1008 MW
4.2.2. Simulasi ETAP
4.2.2.1 Simulasi THDi dan THDv PLTS Cirata 1 MW
Setalah merangkai semua komponen yang ada maka didapatkan single
line diagram seperti yang terlihat pada gambar 4.1. pada simulasi pertama
untuk melihat THDi dan THDv yang ada pada PLTS 1 MW dilakukan dengan
cara membuka/open circuit breaker(CB) yang bisa terlihat pada gambar 4.2 di
bawah.
Gambar 4.2 simulasi harmonisa PLTS Cirata 1 MW
CB Open
51
Gambar 4.3 simulasi THDi dan THDv PLTA Cirata 1008 MW
Hasil simulasi THD dapat dilihat pada bus 46 keluaran dari plts Cirata
1 MW. Dari hasil simulasi dapat dilihat bahwa THDi yang terkandung pada
Bus 46 adalah 0% hal ini disebabkan karena PLTS Cirata 1 MW belum
beroperasi sehingga beban yang dituju belum ada dan harmonisa arus
yang terjadi adalah 0. Dari simulasi diatas juga dapat dilihat bahwa THDv
yang terjadi adalah 0% dan Vrms adalah 19,31 kv.
4.2.2.2 Simulasi THDi dan THDv sesudah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW
Setalah merangkai semua komponen yang ada maka dapat
disimulasikan harmonisa dengan beroperasinya PLTS Cirata 1 MW. Pada
gambar 4.4 disimulasikan melihat THDi dan THDv dengan beroperasinya
PLTS Cirata 1 MW dengan cara circuit breaker (CB) yang ada di
52
sambungan dari PLTS Cirata yang terhubung ke jaringan 20 kv PLTA 1008
MW cirata di close seperti yang terlihat pada gambar dibawah.
Gambar 4.4 simulasi harmonisa sesudah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW
Gambar 4.5 simulasi THDi dan THDv setelah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW
CB close
53
Gambar 4.6 simulasi contoh harmonisa disisi bus 48
Dapat dilihat pada gambar 4.4 dan gambar 4.5 setelah simulasi
dengan beroperasinya PLTS Cirata 1 MW yang dilihat pada bus 46 THDi
adalah 0% dan THDv yang terkandung naik menjadi 0,69% dan Vrms
sebesar 19,33 kV . Hal ini disebabkan karena PLTS Cirata 1 MW
beroperasi dan tidak ada beban yang terhubung langsung ke bus 46
sehingga harmonisa arus yang terjadi adalah 0.
Sebagai pembanding untuk melihat THDi dan THDv di gambar 4.6
diambil contoh pada bus 48 yang terhubung langsung ke beban. THDi yang
terkandung pada bus 48 adalah 0,49% dengan Irms sebesar 9,1A dan
THDv yang terkandung pada bus 48 adalah 0,61% dan Vrms sebesar 0,38
kV.
4.3. Analisa Data Simulasi Pengujian
Setelah dilakukan simulasi sebe;um beroperasinya PLTS Cirata 1 MW
dan sesudah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW maka dapat dilakukan
perhitungan rugi-rugi daya yang terjadi.
54
4.3.1. Batas maksimum THDi di penyulang PLTA 1008MW Cirata
Menurut standar IEEE 519-1992 batas maksimum THDi pada sistem
distribusi dapat diketahui dengan cara menghitung rasio hubung singkat
(short circuit ratio). Dari rangkaian yang disimulasikan didapatkan kVA
sebesar 630 kVA, KV sebesar 20 KV dan Z sebesar 4. Dari data yang yang
sudah didapatkan maka dapat dilakukan perhitungan rasio hubung singkat
(short circuit ratio) sebagai berikut :
Isc =𝐾𝑉𝐴 × 100
√3 × 𝐾𝑉 × 𝑍=
1000 × 100
√3 × 20 × 5= 577,350𝐴
Setelah mendapatkan arus hubung singkat maksimum maka kita
dapat menghitung arus beban maksimum dengan menggunakan
persamaan :
IL =𝐾𝑊
𝑃𝐹 × √3 × 𝐾𝑉=
104
0,85 × √3 × 20= 3,532𝐴
Setelah mendapatkan arus hubung singkat maksimum maka dapat
dihitung rasio hubung singkat (short circuit ratio) dengan menggunakan
persamaan :
SCratio = Isc
IL=
577,350
3,532= 163,462 = 15%
Berdasarkan standar IEEE 519-1992 untuk batas maksimum THDi
adalah sebagai berikut:
Tabel 4.12 standar IEEE 519-1992 untuk batas maksimum THDi
Batas maksimum THDi
Scratio THDi
(%)
>1000 20
100 - 1000 15
50 - 100 12
20 - 50 8
<20 5
55
Pada sistem PLTA 1008 MW batas maksimum THDi yang diperoleh
dari hasil simulasi dapat dilihat pada tabel :
Tabel 4.13 THDi yang diperoleh dari hasil simulasi
BUS 46 THDi hasil simulasi
Standar IEEE No 519-1992
THDi max
Keterangan
Sebelum PLTS
Cirata 1 MW beroperasi
0% 50 - 100 15% Sesuai
PLTS Cirata 1 MW beroperasi
0% 50 - 100 15% Sesuai
4.3.2. Batas maksimum THDv di penyulang PLTA 1008MW Cirata
Menurut standar IEEE 512-1992 batas maksimum THDv yang
diperbolehkan pada sistem distribusi adalah 5%. Karena tegangan yang
dioperasikan pada penyulang PLTA 1008 MW kurang dari 69 kV yaitu 20 kV
maka sesuai dengan standar IEEE yang ditampilkan pada tabel 2.2. Berikut
pada tabel 4.14 dapat dilihat THDv hasil dari simulasi.
Tabel 4.14 THDv yang diperoleh dari hasil simulasi
BUS 46 THDv hasil
simulasi Standar IEEE No 519-1992
THDv max
Keterangan
Sebelum
PLTS Cirata 1 MW
beroperasi
0% <69 kV 5% Sesuai
PLTS Cirata 1 MW
beroperasi 0,69% <69kV 5% Sesuai
4.3.3. Hasil Simulasi THDi dan THDv PLTS Cirata 1 MW
Setelah kita melakukan simulasi THDi dan THDv pada penyulang 20
kV PLTA Cirata 1008 MW yang bisa terlihat pada gambar 4.2 dan hasil dari
simulasi dapat kita lihat melalui gambar 4.6 di bawah:
56
Gambar 4.7 Hasil Simulasi THDi dan THDv bus 46 Penyulang PLTA Cirata 1008 MW
Hasil THDi adalah 0% karena PLTS Cirata 1 MW belum beroperasi
sehingga beban yang dituju belum ada dan harmonisa arus yang terjadi
adalah 0. Hasil simulasi harmonisa pada software ETAP didapat THDv yang
terkandung pada bus 46 adalah 0% dikarenakan pada bus 46 PLTS belum
beroperasi sehingga belum ada harmonisa yang terjadi . Dapat dilihat tidak
ada spektrum THDv pada gambar 4.8 karena tidak terjadinya harmonisa
pada sistem.
57
Gambar 4.8 spektrum THDv
Pada gambar 4.9 dapat dilihat gambar gelombang yang tidak terdapat
distorsi hal dikarenakan THDv yang terkandung pada bus 46 adalah 0%.
Gambar 4.9 gelombang THDv
Spesifikasi data yang didapatkan pada simulasi PLTS Cirata 1 MW
adalah:
- Vfundamental = 19,31 kV
- Ifundamental = 0 A
- THDv = 0%
- THDi = 0%
- Vrms = 19,31 kV
- Irms = 0 A
58
4.3.4. Hasil simulasi THDi dan THDv setelah beroperasinya PLTS Cirata 1
MW
Pada gambar 4.11 dapat dilihat hasil simulasi harmonisa dengan
ETAP setelah PLTS Cirata 1 MW terhubung pada penyulang 20 kV PLTA
1008 MW. THDv yang terkandung setelah PLTS Cirata 1 MW beroperasi
adalah 0,69%.
Gambar 4.10 Hasil simulasi THDi dan THDv setelah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW
Pada gambar 4.11 dapat dilihat spektrum THDv yang terjadi dengan
harmonic orde tertingginya yaitu orde ke-5.
59
Gambar 4.11 Spektrum THDv
Pada gambar 4.12 dapat dilihat bentuk gelombang dengan kandungan
THDv sebesar 0,69%, dimana terlihat tidak adanya perubahan gelombang
secara signifikan dikarenakan THDv yang timbul tidak besar.
Gambar 4.12 Gelombang THDv
Spesifikasi data yang didapatkan dengan beroperasinya PLTS Cirata 1 MW adalah:
- Vfundamental = 19,327 kV
- Ifundamental = 0 A
60
- THDv = 0,69%
- THDi = 0%
- Vrms = 19,33 kV
- Irms = 0 A
Untuk melihat besarnya THDi yang terjadi setelah PLTS Cirata 1 MW
beroperasi dan terhubung dengan PLTA Cirata 1008 MW (bus 48) akan di
tampilkan pada gambar di bawah
Gambar 4.13 simulasi THDi PLTS Cirata dan terhubung dengan PLTS Cirata 1008 MW (bus 48)
4.4. Hasil Pembahasan
Dari hasil simulasi yang sudah dilakukan dapat dianalisa distorsi arus
dan tegangan yang terjadi.
4.4.1. THD arus
Analisa distorsi harmonisa arus dapat dilakukan setelah melakukan
simulasi harmonisa menggunakan ETAP dengan kondisi sebelum dan
61
sesudah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW. Hasil dari simulasi THDi juga
dibandingkan dengan standar IEEE 519-1992 yang dapat dilihat pada tabel
4.15.
Tabel 4.15 THD arus
Keadaan
Kandungan THDi (arus)
Keterangan Hasil Simulasi ETAP 12.6
Standar IEEE 519-
1992 Sebelum PLTS
Cirata 1 MW beroperasi
0% 15% Sesuai
Setelah PLTS Cirata 1 MW beroperasi
0% 15% Sesuai
Selisih THDi 0% Sesuai
Tabel 4.15 menyatakan perbandingan nilai THDi yang didapat dari
hasil simulasi menggunakan ETAP. Standar THDi pada penyulang 20 kV
PLTA 1008MW adalah 15% yang telah di cantumkan pada tabel 4.12. dari
hasil simulasi yang didapatkan sebelum dan sesudah PLTS Cirata 1 MW
beroperasi THDi yang terkandung adalah 0%.
4.4.2. THD tegangan
Analisa distorsi harmonisa tegangan dapat dilakukan setelah
melakukan simulasi harmonisa menggunakan ETAP dengan kondisi
sebelum dan sesudah beroperasinya PLTS Cirata 1 MW. Hasil dari
simulasi THDv juga dibandingkan dengan standar IEEE 519-1992 yang
dapat dilihat pada tabel 4.16.
Tabel 4.16 THD Tegangan
Keadaan
Kandungan THDv (tegangan)
Keterangan Hasil Simulasi ETAP 12.6
Standar IEEE 519-1992
Sebelum
PLTS Cirata 0% 5% Sesuai
62
1 MW beroperasi
Setelah PLTS Cirata 1 MW beroperasi
0,69% 5% Sesuai
Selisih THDv 0,69% Meningkat
Hasil dari beroperasinya PLTS Cirata 1 MW penyulang 20 kV PLTA
1008 MW mengakibatkan munculnya distorsi tegangan sebesar 0,69%. Hal
ini dikarenakan penggunaan inverter sebagai beban elektronika daya yang
terpasang pada PLTS Cirata 1 MW.
4.4.3. Permasalahan yang timbul akibat Harmonisa
Аdаpun permаsаlаhаn yаng timbul аkibаt аdаnyа hаrmonisа
аntаrа lаin:
a. SаlurаncTrаnsmisi
cHаrmonikcаruscpаdаckonduktorcаkаncmenyebаbkаncbertаmbа
hnyаcrugi-rugicsаlurаncsebаgаicаdаnyаcpemаnаsаnc-cpemаnаsаn
tаmbаhаn
b. Trаnsformаtor
Efekchаrmonisаcpаdаctrаnsformаtorcаdаlаhchаrmonikcаruscme
nyebаbkаn meningkаtnyа rugi-rugictembаgа. Selаin ituchаrmonik jugа
dаpаtcmenyebаbkаn pemаnаsаnclebih pаdа isolаsi,cdаncаkаn
mempersingkаt umurcpenggunааn isolаsi.
c. Mesin-mesin berputаr (Rotаting Mаchine)
Hаrmonikcаkаncmenimbulkаncpаnаsctаmbаhаncsehinggаcmen
аmbаh rugi-rugi tembаgа dаn besi, yаngcberpengаruh pаdаcefisiensi
mesin
d. Bаnk Kаpаsitor (Cаpаsitor Bаnk)
Distorsi tegаngаn аkаncmenyebаbkаn rugicdаyа tаmbаhаn pаdа
kаpаsitor. Pаdаcfrekuensi yаngclebih tinggi, besаr reаktаnsi dаri
63
kаpаsitor аkаncmenurun sehinggа hаrmonik аrus yаng mengаlir ke
kаpаsitor jugа semаkin besаr.
e. Perаlаtаn konsumen
Pаdа perаlаtаnckonsumen jugаcterpengаruh olehchаrmonik
seperti pаdа televisicdаpаt mempengаruhi nilаicpuncаk tegаngаncyаng
berdаpаk pаdа perubаhаn gаmbаrcTV dаn jugа kecerаhаncTV, pаdа
komputer аkаncberdаmpаk pаdа pemrosesаncdаtа kаrenа tegаngаn
supplycterdistorsi.
f. Terjаdi kesаlаhаn pаdа pembаcааn di аlаt pengukurаn, contohnyа аdаlаh
KWH meter.
64
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Dari pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa :
1. Total Harmonic Distortion (THD) arus sebelum beroperasinya PLTS
Cirata 1 MW adlah 0% dan Total Harmonic Distortion (THD) tegangan
sebelum beroperasinya PLTS Cirata 1 MW adalah sebesar 0%. Total
Harmonic Distortion (THD) arus sesudah beroperasinya PLTS Cirata 1
MW adalah 0% dan Total Harmonic Distortion (THD) tegangan setelah
beroperasinya PLTS Cirata 1 MW adalah 0,69%.
2. Efek dari timbulnya harmonisa berpengaruh pada saluran transmisi,
transformator, mesin-mesin berputar, bank kapasitor, peralatan
konsumen dan terjadi kesalahan pada pembacaan alat pengukuran.
5.2. Saran
Merupakan suatu harapan dapat bermanfaat bagi pengembangan
kampus, industri terkait dan untuk masyarakat luas, meliputi;
1. Untuk kampus diharapkan agar penelitian ini dapat menjadi bahan
referensi untuk pegembangan ilmu pengetahuan kedepannya.
2. Untuk industri diharapkan agar selalu mengukur THD agar jika THD
melebihi batas standar dapat ditindak lanjuti.
3. Penelitian ini masih jauh dari kata sempurna terutama karena penelitian
ini hanya mengandalkan software ETAP untuk melihat THD yang timbul
dari beroperasinya PLTS Cirata 1 MW terhadap jaringan 20 kV PLTA 1008
MW.
65
DAFTAR PUSTAKA
Andi Faharuddin, G. W. (2012). Simulasi Kualitas Daya Saluran Distribusi
Sekunder Perumahan.
Aripriantoni. (2020, Juni 16). Harmonisa PLTS Cirata 1 MW.
Cummins, R. H. (1991). Discussion of “Update of Harmonic Standard IEEE-519:
IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in
Electric Power Systems”. IEEE Transactions on Industry Applications,
244.
goleman, daniel; boyatzis, Richard; Mckee, Annie. (2018). Journal of Chemical
Information and Modeling, 1689-1699.
Hardi, S. d. (2013). Jurnal Litek. Peredaman Harmonisa dan Perbaikan Faktor
Daya Aplikasi Beban Rumah Tangga.
Manual Book Sunny Boy 5.0 Solar Inverter merk SMA . (t.thn.).
Marsudi, D. (2002). Prosiding Seminar Kiat Menghadapi Krisis Energi Listrik.
Universitas Trisakti. Pengaruh harmonisa dalam pasokan tenaga listrik.
Miharja, F. (2009). Perencanaan dan Manajemen Pembangkit Listrik tenaga
Hybrid (Angin/Surya/Fuel cell).
Sankaran, C. (2002). Power Quality. The ELECTRIC POWER ENGINEERING
Series.
Zainuddin, M. (2017). pengaruh masuknya plts on-grid skala besar pada sistem
distribusi 20 kV terhadap kualitas tegangan dan rugi-rugi daya.
Zulkarnain, I. (2000). Skripsi. Analisis Pengaruh Harmonisa terhadap Arus Netral,
Rugi-rugi dan Penurunan Kapasitas pada Transformator Distribusi.
66
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Data Personal NIM : 201611171
Nama : Emilius Krismawanto Purnomo Sasi
Tempat / Tanggal Lahir : Magelang, 22 Mei 1998
Jenis Kelamin : Laki-laki
Agama : Katolik
Status Perkawinan : Belum Menikah
Program Studi : S1 Teknik Elektro
Alamat Rumah : Desa Oenenu Utara, Rt/Rw 05/02 Kecamatan
Bikomi Tengah,TTU, NTT
Nomor Telepon : +6282260501151
Email : [email protected]
Pendidikan
Jenjang Nama Lembaga Jurusan Tahun Lulus
SD SDK ST. Aloysius Oenenu - 2010
SMP SMPK ST Antonius Padua
Kefamenanu
- 2013
SMA SMAK Fides Quaerens
Intellectum
IPA 2016
Demikianlah daftar riwayat hidup ini dibuat dengan sebenarnya.
Jakarta, 7 Agustus 2020
(Emilius Krismawanto Purnomo Sasi)
67
LAMPIRAN-LAMPIRAN
A1
INSTITUT TEKNOLOGI PLN
LEMBAR BIMBINGAN SKRIPSI
Nama Mahasiswa : Emilius Krismawanto Purnomo Sasi
NIM : 2016-11-171
Program Studi : Teknik Elektro
Jenjang : Sarjana
Pembimbing Utama : Heri Suyanto. S.T., M.T
Judul Skripsi : Kajian Distorsi Harmonisa Pada PLTS Cirata 1 MW
Dengan Sistem Jaringan 20 KV PLTA 1008 MW
Dengan Menggunakan Software ETAP 12.6.
No Tanggal Materi Bimbingan Paraf
Pembimbing
1 13 Desember 2020
Pengajuan dosen dan penetapan topik skripsi
2 23 Desember 2020
Perbaikan proposal skripsi
3 7 Maret 2020 Menentukan cakupan bahasan skripsi
4 20 Maret 2020
Pembahasan judul skripsi
A2
5 4 April 2020 Pengajuan BAB I dan konsultasi
6 17 April 2020 Revisi BAB I dan Pengajuan BAB II
7 5 Mei 2020 Konsultasi BAB II dan Revisi
8 14 Mei 2020 Diskusi BAB III mengenai metode penelitian yang akan dilaksanakan
9 13 Juni 2020 Pengajuan BAB III dan revisi
10 2 Juli 2020 Konsultasi untuk isi skripsi yang akan di bahas
11 15 Juli 2020 Pengajuan BAB IV dan revisi
12 17 Juli 2020 Konsultasi untuk hasil penulisan skripsi
13 21 Juli 2020 Konsultasi keseluruhan skripsi
A3
INSTITUT TEKNOLOGI PLN
LEMBAR BIMBINGAN SKRIPSI
Nama Mahasiswa : Emilius Krismawanto Purnomo Sasi
NIM : 2016-11-171
Program Studi : Teknik Elektro
Jenjang : Sarjana
Pembimbing Utama : Hendrianto Husada., Ir., MT
Judul Skripsi : Kajian Distorsi Harmonisa Pada PLTS Cirata 1 MW
Dengan Sistem Jaringan 20 KV PLTA 1008 MW
Dengan Menggunakan Software ETAP 12.6.
No Tanggal Materi Bimbingan Paraf
Pembimbing
1 13 Desember 2020
Pengajuan dosen dan penetapan topik skripsi
2 23 Desember 2020
Perbaikan proposal skripsi
3 7 Maret 2020 Menentukan cakupan bahasan skripsi
4 20 Maret 2020
Pembahasan judul skripsi
5 4 April 2020 Pengajuan BAB I dan konsultasi
6 17 April 2020 Revisi BAB I dan Pengajuan BAB II
7 5 Mei 2020 Konsultasi BAB II dan Revisi
A4
8 14 Mei 2020
Diskusi BAB III mengenai metode penelitian yang akan dilaksanakan
9 13 Juni 2020 Pengajuan BAB III dan revisi
10 2 Juli 2020 Konsultasi untuk isi skripsi yang akan di bahas
11 15 Juli 2020 Pengajuan BAB IV dan revisi
12 17 Juli 2020 Konsultasi untuk hasil penulisan skripsi
13 21 Juli 2020 Konsultasi keseluruhan skripsi
A5
Lampiran Gambar Single Line Diagram PLTA 1008 MW
A6
Lampiran Single Line Diagram PLTS Cirata 1 MW
A7
Lampiran Gambar Single Line Diagram PLTA 1008 MW dalam
ETAP
A8
Lampiran single line diagram PLTS Cirata 1 MW ETAP
A9
Single line diagram PLTS Cirata 1 MW dan PLTA 1008 MW ETAP