STUDY STABILITAS SISTEM TENAGA PADA PENYULANG NGEMBAL

KABUPATEN PASURUAN TERHADAP INTERKONEKSI DENGAN PLTS

KALIPUCANG 15 kW

TUGAS AKHIR

Disusun Oleh:

ARIEF MIFTAHUL HUDHA SANDI CIPTO

201310130311083

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

iv

LEMBAR PERNYATAAN

i. LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : ARIEF MIDTAQUL HUDHA SANDI CIPTO

Tempat/Tgl. Lahir : BONTANG / 12 JULI 1995

NIM : 201310130311083

Fakultas/Jurusan : TEKNIK/TEKNIK ELEKTRO

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul “STUDY

STABILITAS SISTEM TENAGA PADA PENYULANG NGEMBAL

KABUPATEN PASURUAN TERHADAP INTERKONEKSI DENGAN PLTS

KALIPUCANG 15 kW” 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 terhadap etika keilmuan dalam karya

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

siap menanggung segala bentuk risiko/sanksi yang berlaku.

Mengetahui,

Malang, 18 Oktober 2018

Yang Membuat Pernyataan

Arief Miftaqul Hudha S.C

Pembimbing I,

Ir. Diding Suhardi, M.T

NIDN. 0705056501

Pembimbing II,

Ir. Nurhadi, M.T

NIDN. 0718036502

v

Abstrak

Energi terbarukan didunia saat ini dikembangkan pada sistem pembangkit

tersebar pada jaringan distribusi atau lebih dikenal sebagai Distributed

Generations (DG). Salah satu strategi yang dilakukan untuk memperbaiki tegangan

yaitu dengan membangun pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) tersebar skala

kecil dan terhubung kejaringan listrik PLN (on Grid) [4]. Penerapan Photovoltaic

(PV) mengunakan sistem DG menjadi sebuah harapan baru untuk memaksimalkan

pasokan listrik di Indonesia guna mengurangi gas emisi, mengurangi pemakaian

solar, dan peningkatan daya listrik. Klasifikasi kapasitas daya Photovoltaic

Distributed Generations (PVDG) untuk menentukan titik sambung pada jaringan

yaitu kapasitas skala kecil (5-10 kW) pada saluran satu fasa distribusi sekunder,

daya skala menengah (100-500 kW) dan skala besar (500 kW-10 mW) pada saluran

tiga fasa distribusi primer [1]. PLTS kalipucang 15 kW yang tidak terpakai terletak

di Dusun Mucangan Desa Kalipucang Kecamatan Tutur, Kabupaten Pasuruan.

Pada analisis ini mengunakan studi aliran daya mengunakan Newthon

rapshon. Pengoptimalan PLTS Kalipucang 15 kW yang terinterkoneksi di sisi

saluran satu fasa distribusi sekunder dengan penyulang Ngembal Kabupaten

Pasuruan guna menaikan stabilitas sistem tenaga dan penambahan kapasitor bank

pada sisi 20 kV. Pengujian ini menganalisa tentang stabilitas tegangan dan

frekuensi pada sisi 20 kV dan 0,38 kV dengan memberi ganguan hubung singkat 3

phasa pada bus 97 di sisi 0,38 kV. Dampak dari pemasangan PLTS Kalipucang

dan penambahan kapasitor bank pada sisi 20 kV yaitu pada bus 34, bus 35 dan

bus 36 naik 5,95% dan pada sisi 0,38 kV yaitu pada bus 97, bus 98 dan bus 99 naik

10,5 %.

vi

Abstract

Renewable energy in the world currently developed on a system generating

scattered on the distribution network or better known as Distributed Generations

(DG). One of the strategies being undertaken to correct the voltage that is to build

a solar power plant (PLTS) scattered small scale and connect electrical kejaringan

PLN (on the Grid) [4]. Application of Photovoltaic (PV) systems use DG becomes

a new hope to maximize the supply of electricity in Indonesia in order to reduce gas

emissions, reduce the use of diesel, and increased power. The classification of the

power capacity of the Photovoltaic Distributed Generations (PVDG) to determine

the point of the dial on the network that is the capacity of the small scale (5-10 kW)

on channel one phase of the secondary distribution, power scale (100-500 kW) and

large scale (500 kW to 10 mW ) on channel three phase primary distribution [1].

PLTS kalipucang unused 15 kW is located in the hamlet of Mucangan Village of the

subdistrict, Said Regency Kalipucang Pasuruan.

On this analysis using power flow studies using Newthon rapshon.

Optimalization of PLTS Kalipucang 15 kW a terinterkoneksi on the side of the

secondary distribution phase one channel with penyulang Ngembal Regency

Pasuruan in order to increase the stability of the power system and the addition of

capacitor bank on the 20 kV. This test analyzes about the stability of the voltage

and frequency on the side of 0.38 kV and 20 kV with ganguan short circuit 3 phase

Motors on 97 bus on the side of 0.38 kV. The impact of PLTS Kalipucang

installation and addition of capacitor bank at 20 kV side i.e. on bus 34, 35 and 36

bus bus ride 5.95% and on the side of 0.38 kV bus in 97, 98 and 99 bus buses go up

10.5%.

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur kehadirat Allah S.W.T yang telah melimpahkan nikmat serta

hidayah-Nya. Sholawat serta salam tidak lupa selalu terucapkan kepada Nabi

junjungan kita Muhammad S.A.W., sehingga penulis berhasil menyelesaikan Tugas

Akhir ini yang berjudul:

“STUDY STABILITAS SISTEM TENAGA PADA PENYULANG

NGEMBAL KABUPATEN PASURUAN TERHADAP INTERKONEKSI

DENGAN PLTS KALIPUCANG 15 kW”

Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Teknik (S.T.) di Universitas Muhammadiyah Malang. Selain itu

penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memperluas pustaka dan pengetahuan

utamanya dalam bidang analisis sistem kontrol.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak

terdapat kekurangan. Oleh karena itu Penulis berharap saran yang membangun,

agar kedepannya menjadi lebih baik dan bermanfaat. Penulis mohon maaf apabila

terdapat kesalahan dalam penulisan baik yang sengaja maupun yang tidak

disengaja.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Malang, 16 Januari 2018

Penulis

viii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis

dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada:

1. Kepada kedua orang tua penulis yang selalu tidak berhenti memberi doa serta

dukungan secara materiil demi terselesaikannya Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir.Diding Suhardi, M.T dan Ir. Nurhadi, M.T yang telah menjadi

Dosen pembimbing yang luar biasa, selalu memberi nasehat, arahan,

bimbingan maupun motivasi untuk penulis.

3. Teman-teman seperjuangan Elektro B 2013 dimana pun kalian berada, yang

saya cintai.

4. Para sahabat penulis khususnya Arif Miftahul Huda dan siapa pun yang telah

merelakan untuk menjadi tempat bertukar pikiran dalam penyusunan Tugas

Akhir ini.

5. Seluruh civitas akademika (dosen, asisten, dan karyawan) Universitas

Muhammadiyah Malang yang telah membekali ilmu dan membantu penulis

selama menempuh pendidikan.

6. Semua pihak yang telah membantu dan mendoakan penulis tanpa terkecuali.

Semoga Allah SWT memberikan limpahan rahmat dan hidayah-Nya atas

segala kebaikan dan semoga kita semua selalu dalam lindungan serta tuntunan-Nya.

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

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

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

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

ABSTRAK .............................................................................................................. v

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

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................................ viii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii

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

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

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

1.2. Rumusan Masalah ............................................................................................ 3

1.3. Tujuan ............................................................................................................... 3

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

1.5. Sistematika Penulisan ....................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 5

2.1. Penelitian Terdahulu ......................................................................................... 5

2.2. Stabilitas Sistem Tenaga ...................................................................................... 6

2.3. Studi Aliran Daya.............................................................................................. 9

2.3.1. Daya Aktif ............................................................................................. 11

x

2.3.2. Daya Reaktif ......................................................................................... 11

2.3.3. Daya Semu ............................................................................................ 11

2.3.4. Faktor Daya ........................................................................................... 12

2.4. Metode Newton Raphson ................................................................................ 13

2.5. Standar Performasi Jaringan ........................................................................... 16

2.6. Transformator (Trafo) 3 Fasa ......................................................................... 18

2.6.1. Transformer 3.......................................................................................... 17

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 21

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................................... 23

3.2. Studi Literatur ................................................................................................. 24

3.3. Diagram Alir Analisis Aliran Daya ................................................................ 24

3.4. Bahan dan Alat Yang Digunakan.................................................................... 27

3.5. Sistem PLTS Kalipucang 15 kWp .................................................................. 27

3.6. Baterai ............................................................................................................. 28

3.7. Inverter ............................................................................................................ 28

3.8. Langkah Pengerjaan ........................................................................................ 29

3.8.1. Single Line Diagram Penyulang Ngembal ............................................ 29

3.8.2. Data Trafo Penyulang Ngembal DJ 364 ............................................... 29

3.8.3. Data Beban Penyulang Ngembal DJ 364 .............................................. 31

3.8.4. Data Kabel Penghantar Penyulang Ngembal DJ 364............................ 34

3.8.5. Data Kapasitor Bank ............................................................................. 36

BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN... ............................................ 38

4.1. Topologi Penyulang Ngembal ........................................................................ 39

4.1.1. Data Gardu Trafo Tiang (GTT) ............................................................ 39

xi

4.1.2. Data Penghantar .................................................................................... 40

4.1.3. Data Beban ........................................................................................... 40

4.2. Hasil Analisis Aliran Daya Penyulang Ngembal ............................................ 40

4.2.1. Kondisi Eksisting .................................................................................. 40

4.3. Hasil Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal .................................................... 41

4.3.1 Kondisi Eksisting ............................................................................................. 41

4.3.2 Setelah terjadi Gangguan 3 fasa Pada Bus 97 ................................................ 44

4.3.3 Clearing Fault Pada bus 97 ............................................................................... 46

4.3.4 PLTS 15 kWp On Grid di Bus 97 .................................................................... 48

4.3.5 Setelah Pemasangan Kapasitor Bank ............................................................... 50

4.3.6 Setelah Pemasangan PLTS Kalipucang 15 kW dan Kapasitor ........................ 53

4.4 Stabilitas Frekuensi Penyulang Ngembal .................................................................. 56

BAB V PENUTUP ................................................................................................ 58

5.1. Kesimpulan ..................................................................................................... 58

5.2. Saran ............................................................................................................... 58

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 59

LAMPIRAN .......................................................................................................... 60

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tegangan Sistem ................................................................................... 16

Tabel 2.2 Distorsi harmonic .................................................................................. 16

Tabel 2.3 Waktu Pemutusan Gangguan................................................................. 17

Tabel 3.1 Spesifikasi Panel Surya ......................................................................... 27

Tabel 3.2 Physical Spesification PLTS .................................................................. 27

Tabel 3.3 Data Sheet Kabel Penyulang Ngembal DJ 364 ...................................... 35

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Segitiga Daya................................................................................... 12

Gambar 2.2 Tipikal Bus Dari Sistem Tenaga ...................................................... 13

Gambar 2.3 Konstruksi Trafo 3 Phasa .............................................................. 19

Gambar 2.4 Rangkaian Terhubung Bintang ........................................................ 19

Gambar 2.5 Arah Vektor Tegangan Terhubung Bintang .................................... 20

Gambar 2.6 Rangkaian Terhubung Delta ............................................................ 21

Gambar 2.7 Arah Vektor Arus Terhubung Delta ................................................ 21

Gambar 3.1 Single Line Penyulang Ngembal ..................................................... 23

Gambar 3.2 PLTS Kalipucang ............................................................................ 24

Gambar 3.3 Flowchart Metode Penelitian ........................................................... 26

Gambar 3.4 Baterai PLTS Kalipucang ................................................................ 28

Gambar 3.5 Inverter PLTS kalipucang................................................................ 28

Gambar 3.6 Single line diagram dari Penyulang Ngembal DJ364...................... 29

Gambar 3.7 Kotak dialog Info 2-winding transformer editor-DJ 364 ................ 30

Gambar 3.8 Kotak dialog rating 2-winding transformer editor-DJ 364 ............. 31

Gambar 3.9 Kotak dialog info static load editor DJ 364 .................................... 32

Gambar 3.10 Kotak Dialog Loading Static Load editor-DJ 364 .......................... 33

Gambar 3.11 Kotak dialog cable editor Penyulang Ngembal DJ 364 .................. 34

Gambar 3.12 Kotak dialog library Quick Pick -Cable Penyulang Ngembal DJ 364

......................................................................................................... 34

Gambar 3.13 Kotak dialog kapasitor bank ............................................................ 37

Gambar 4.1 Grafik Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kv Kondisi

Eksisiting (a) .................................................................................... 41

xiv

Gambar 4.2 Grafik Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 0,38 kV

Kondisi Eksisting (b) ....................................................................... 41

Gambar 4.3 Grafik Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kV Kondisi

Eksisting (a) ..................................................................................... 42

Gambar 4.4 Grafik Line Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan

0,38 Kondisi Eksisting (b) ............................................................. 42

Gambar 4.5 Grafik Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kV Kondisi

Eksisting Pada Software ETAP (a).................................................. 43

Gambar 4.6 Grafik Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 0,38 kV

Kondisi Eksisting Pada Software ETAP (b)... ................................. 43

Gambar 4.7 Lokasi Ganguan 3 Phasa pada Bus 97 ............................................... 44

Gambar 4.8 Grafik Penurunan Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 20 kV Kondisi

Setelah Terjadi Ganguan 3 Phasa Pada Bus 97 (a) .......................... 45

Gambar 4.9 Grafik Penurunan Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 0,38 kV

Kondisi Setelah Terjadi Ganguan 3 Phasa Pada Bus 97 (b) ............ 45

Gambar 4.10 Grafik Penurunan Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 20 kV Kondisi

Setelah Terjadi Ganguan 3 Phasa Pada Bus 97 Pada ETAP (a) ...... 46

Gambar 4.11 Grafik Penurunan Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 0,38 kV

Kondisi Setelah Terjadi Ganguan 3 Phasa Pada Bus 97 Pada ETAP

(b) .................................................................................................... 46

Gambar 4.12 Grafik Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 20 kV Kondisi Setelah

Ganguan 3 Phasa Dihilangkan Pada Bus 97 Pada ETAP (a) ......... 47

Gambar 4.13 Grafik Stabilitas Tegangan Sisi Tegangan 0,38 kV Kondisi Setelah

Ganguan 3 Phasa Dihilangkan Pada Bus 97 Pada ETAP (b) .......... 48

Gambar 4.14 PLTS Kalipucang 15 kWp On Grid ................................................. 48

xv

Gambar 4.15 Grafik Nilai Tegangan Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi

20 kV Setelah PLTS Kalipucang On Grid (a) ................................. 49

Gambar 4.16 Grafik Nilai Tegangan Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi

Tegangan 0,38 kV Setelah PLTS Kalipucang On Grid (b) ............. 49

Gambar 4.17 Grafik Nilai Tegangan Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi

20 kV Setelah PLTS Kalipucang On Grid ETAP (a) ...................... 50

Gambar 4.18 Grafik Nilai Tegangan Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi

Tegangan 0,38 kV Setelah PLTS Kalipucang On Grid ETAP (b) ......

......................................................................................................... 50

Gambar 4.19 Lokasi Pemasangan Kapasitor Bank Pada Bus 36 ........................... 51

Gambar 4.20 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal (a) Sisi Tegangan 20

kV Setelah Pemasangan Kapasitor Bank Pada ETAP ..................... 51

Gambar 4.21 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi 0,38 kV Setelah

Pemasangan Kapasitor Bank (b) ..................................................... 52

Gambar 4.22 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kV

Setelah Pemasangan Kapasitor Bank Pada ETAP (a) ..................... 52

Gambar 4.23 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi 0,38 kV Setelah

Pemasangan Kapasitor Bank Pada ETAP (b) .................................. 53

Gambar 4.24 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kV

Setelah Pemasangan PLTS Kalipucang 15 kWp dan Pemasangan

Kapasitor Bank (a) ........................................................................... 54

Gambar 4.25 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Sisi 0,38 kV Setelah

Pemasangan PLTS Kalipucang 15 kWp dan Pemasangan Kapasitor

Bank (b) .......................................................................................... 54

xvi

Gambar 4.26 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal Sisi tegangan 20 kV

Setelah Pemasangan PLTS Kalipucang 15 kWp dan Pemasangan

Kapasitor Bank ETAP (a) ................................................................ 55

Gambar 4.27 Grafik Stabilitas Tegangan Penyulang Ngembal (b) Sisi 0,38 kV

Setelah Pemasangan PLTS Kalipucang 15 kWp dan Pemasangan

Kapasitor Bank ETAP ..................................................................... 55

Gambar 4.28 Grafik Stabilitas Frekuensi Penyulang Ngembal Sisi Tegangan 20 kV

(a) ..................................................................................................... 56

Gambar 4.29 Grafik Stabilitas Frekuensi Penyulang Sisi 0,38 Kv (b) .................. 57

59

Daftar Pustaka

[1] Zainuddin Muammar, Suyono Hadi dan Dachlan Soekotjo Harry, “Optimasi

Injeksi Photovoltaic Distributed Generations (PVDG) Menggunakan Metode

Algoritma Genetika,” Jurnal EECCIS Vol.8,No.2, December 2014.

[2] Kementerian ESDM RI, “Aturan Jaringan Sistem Tenaga Listrik Jawa-Madura-

Bali,” Nomor 03, Jakarta 2007.

[3] Cekdin Cekmas, ”Sistem Tenaga Listrik,” Yogyakarta : ANDI, 2007.

[4] Muamar Zainudin, “Pengaruh Masuknya PLTS on Grid Skala Besar Pada

Sistem Distribusi 20kV Terhadap Kualitas Tegangan dan Rugi-rugi Daya”

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro (FORTEI 2017) ISBN 978 602-6204-

24-0 Fakultas Teknik Universitas Negeri Gorontalo, 18 Oktober 2017

[5] Suyono dan Muamar Zainudin, “ Injection Impact of PVDG on Power Sistem

Stability,” 2015.

[6] Rosalina, “ Analisis Kestabilan,” FT UI,2010

[7] Ferdinan Rizky dan Warman Eddy,” Analisa Pemilihan Trafo Distribusi

Bedasarkan Biaya Rugi-rugi Daya Dengan Metode Nilai Tahunan,” vol 8, no 1, Juli

2014

[8] Riadnyana Nata Agus Kadek, Giriantari Dwi Ayu Ida dan Sukerayasa Wayan I,

“ Pengaruh Beroprasinya PLTS Kayubhi Terhadap Susut Energi dan Keandalan

Penyulang Bangli” E-Journal Spektrum vol.2, no.2 juni 2015.

[9] Nigara Gustian Adib dan Primadiyono Yohanes, “ Analisis Aliran Daya Sistem

Tenaga Listrik pada Bagian Texturizing di PT Asia Pasific Fibers Tbk Kendal

Menggunakan Software ETAP POWER STATION 4.0,” juni 2015

[10] Prayitno Pujo Heru, Penangsang Ontoesono dan Aryani Ketut Ni, “ Studi

Perbaikan Stabilitas Tegangan Sistem Jawa-Madura-Bali (Jamali) dengan

Pemasangan SVC Setelah Masuknya Pembangkit 1000 MW Paiton”, Jurnal Teknik

ITS Vol 5, no 2, 2016

59