LAPORAN PENELITIAN PENGEMBANGAN IPTEK DANA PNBP TAHUN .
LAPORAN PENELITIANPENGEMBANGAN IPTEKDANA PNBP TAHUN ANGGARAN 2012ANALISIS ALIRAN DAYA PADA SISTEM TENAGA LISTRIK 150 kVGORONTALO MENGGUNAKAN METODE NEWTON RHAPSONErvan Hasan Harun, ST.,MTTaufiq Ismail Yusuf, ST.,M.SiJURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS NEGERI GORONTALOSeptember 2012
ABSTRAKPenelitian ini bertujuan untuk melakukan analisis aliran daya pada SistemTenaga Listrik 150 kV Gorontalo dalam kondisi normal. Permasalahan penelitianini dibatasi pada penentuan tegangan, arus, daya aktif dan daya reaktif padaberbagai titik/bus dan saluran.Metode pendekatan aliran daya yang akan digunakan dalam penelitian iniadalah metode Newton-Rhapson dengan faktor ketelitian 0,0001 melalui simulasidengan bantuan software ETAP 4.0 (Electrical Transient Analyzer Program).Simulasi dilakukan pada tiga skenario pembebanan yakni: 1) beban 46%; 2) beban60%; dan 3) beban 90%. Ketiga skenario disimulasi pada dua kondisi operasisistem yakni saat sistem Gorontalo isolated dan saat sistem Gorontalointerkoneksi dengan sistem Minahasa.Hasil simulasi menunjukkan bahwa bus dengan kondisi tegangan normaluntuk ketiga skenario saat isolated rata-rata 37,5%. Terjadi peningkatan jumlahbus dengan kondisi tegangan normal yakni rata-rata 66,67% ketika sistemGorontalo interkoneksi dengan sistem Minahasa. Untuk kondisi beban skenario 2dan skenario 3, pembangkit yang ada pada sistem Gorontalo sudah tidak mampulagi menangani beban. Dari hasil simulasi, daya aktif yang harus dibangkitkanoleh unit pembangkit sudah melebihi daya mampu dan kapasitas terpasang.Kata Kunci: aliran daya, Newton-Rhapson, ETAPi
Lembar Identitas dan Pengesahan1. Judul: Analisis Aliran Daya Pada Sistem Tenaga Listrik150 kV Gorontalo Menggunakan Metode NewtonRhapson2. Ketua Tim Pengusula. Nama Lengkap: Ervan Hasan Harun, ST.,MTb. Jenis Kelamin: Laki-lakic. NIP: 19741125 200112 1 002d. Jabatan struktural: Ketua Jurusan Teknik Elektroe. Jabatan Fungsional: Lektorf. Fakultas / Jurusan: Teknik / Elektrog. Pusat Penelitian: Lembaga Penelitian Universitas Negeri Gorontaloh. Alamat: Jl. Jend.Sudirman No.6 Kota Gorontalo.i. Telpon/fax: 08124484858j. Alamat rumah: Perumahan Graha Nirwana, Jl. HubuloKel. KayuBulan, Kec.LimbotoKab. GorontaloPropinsiGorontalok. Telpon/fax/email: 081340079282 / - / sultan ayatullah@yahoo.co.id3. Jangka waktu penelitian: 6 (enam) bulan4. PembiayaanJumlah biaya: Rp. 8.510.000,00(delapan juta lima ratus sepuluhribu rupiah)Gorontalo , 01 Oktober 2012Mengetahui,Dekan Fakultas TeknikKetua PenelitiIr. Rawiyah Th Husnan, MTNIP : 196404271994032 001Ervan Hasan Harun, ST.,MTNIP : 19741125 200112 1 002Menyetujui :Ketua LemlitDr.Fitryane Lihawa, M.SiNIP. 19691209 199303 2 001ii
KATA PENGANTARAnalisis aliran daya dibutuhkan untuk mengetahui kondisi operasi sistemtenaga listrik dalam keadaan mantap, yang bertujuan untuk menentukanmagnitudo tegangan, sudut tegangan, aliran daya aktif dan daya reaktif padasaluran, serta rugi-rugi transmisi yang muncul dalam sistem tenaga.Pembangunan saluran transmisi 150 kV yang menghubungkan 4 (empat)lokasi Gardu Induk di wilayah kerja PLN Cabang Gorontalo baru mulaiberoperasi sejak awal tahun 2012. Sebagai sebuah sistem yang baru, diperlukananalisis untuk mengetahui bagaimana kondisi sistem tenaga listrik Gorontalo padasaat ini sehingga dengan demikian dapat diperkirakan kondisi sistem Gorontalo dimasa yang akan datang seiring meningkatnya permintaan beban oleh masyarakatpengguna energi listrik.Penelitian dengan judul “Analisis Aliran Daya Pada Sistem Tenaga Listrik150 kV Gorontalo Menggunakan Metode Newton Rhapson”, yang dibiayaidengan dana PNBP tahun anggaran 2012 diharapkan dapat dijadikan pedomandalam perencanaan, pengoperasian sistem, penjadwalan ekonomis sistempembangkit, dan juga dibutuhkan dalam banyak analisis seperti stabilitas transiendan studi kontingensi.Dengan selesainya penelitian ini, kami mengucapkan terima kasih kepadasemua pihak yang telah banyak membantu sejak tahap seminar usulan penelitianbaik ditingkat Jurusan maupun di Lemlit, pengumpulan data, analisis data, sampailaporan penelitian ini selesai disusun. Terima kasih juga kami ucapkan atas semuasaran dan perbaikan untuk kesempurnaan laporan penelitian ini.Gorontalo, 01 Okober 2012Tim Penelitiiii
DAFTAR ISIABSTRAK . iLembar Identitas dan Pengesahan . iiKATA PENGANTAR . iiiDAFTAR ISI.ivDAFTAR TABEL.viDAFTAR GAMBAR .viiDAFTAR LAMPIRAN . viiiBAB IPENDAHULUAN . 11.1 Latar Belakang . 11.2 Identifikasi Masalah . 21.3 Pembatasan Masalah . 21.4 Perumusan Masalah . 31.5 Tujuan Penelitian . 31.6 Manfaat Penelitian . 3BAB IIKERANGKA TEORI . 42.1 Studi Aliran Daya . 42.2 Analisis Aliran Daya . 72.3 Metode Newton-Rhapson . 102.4 Prosedur penyelesaian Aliran Daya dengan Metode Newton-Rhapson. 132.5 Penyelesaian Aliran Daya menggunakan ETAP 4.0 . 14BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN . 153.1 Metode Penelitian . 153.2 Waktu dan Lokasi Penelitian . 153.3. Desain Penelitian . 153.3.1. Data yang dibutuhkan . 153.3.2. Teknik Pengumpulan Data . 163.3.3. Teknik Analisis Data . 163.3.4. Prosedur Simulasi Aliran Daya menggunakan ETAP 4.0 . 18iv
3.4. Bagan Alir Penelitian . 25BAB IVHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN . 264.1 Sistem Tenaga Listrik Gorontalo . 264.1.1. Pusat Tenaga Listrik . 264.1.2. Jaringan Transmisi . 284.1.3. Gardu Induk . 294.1.4. Kebutuhan Energi Listrik Gorontalo. 314.2. Persayaratan analisis, skenario, batasan, dan asumsi yang digunakan. 354.3. Hasil Simulasi Aliran Daya. 364.3.1. Unjuk kerja metode Newton-Rhapson . 364.3.2. Sistem Gorontalo Isolated dari sistem Minahasa . 374.3.2.1. Tegangan di setiap bus saat sistem isolated . 374.3.2.2. Daya aktif yang dibangkitkan saat sistem isolated . 394.3.2.3. Daya aktif, daya reaktif, dan arus saat sistem isolated . 404.3.3. Sistem Gorontalo Interkoneksi dengan Sistem Minahasa . 414.3.3.1. Tegangan di setiap bus saat sistem interkoneksi . 414.3.3.2. Daya aktif yang dibangkitkan saat sistem interkoneksi . 434.3.3.3. Daya aktif, daya reaktif, dan arus saat sistem interkoneksi . 444.4. Keterbatasan Studi . 46BAB VSIMPULAN DAN SARAN . 475.1. Simpulan . 475.2. Saran . 47DAFTAR PUSTAKA . 48LAMPIRAN. 49v
DAFTAR TABELTabel 4.1. Daya Terpasang dan daya mampu . 26Tabel 4.2. Spesifikasi Teknis Generator pada Sistem Tenaga Listrik Gorontalo . 27Tabel 4.3. Spesikasi Teknis Transformator setiap pembangkit . 28Tabel 4.4 Jumlah dan tipe tower transmisi . 28Tabel 4.5 Impedans jaringan transmisi . 29Tabel 4.6. Data transformator di Gardu Induk . 31Tabel 4.7. Kebutuhan Energi Listrik di Gorontalo . 31Tabel 4.8. Beban Puncak Sistem Gorontalo tanggal 13 Pebruari 2012 . 33Tabel 4.9. Konstribusi setiap pembangkit terhadap beban sistem . 34Tabel 4.10. Beban Tersambung pada Gardu Induk. 35Tabel 4.11. Tegangan di setiap bus pada sistem Gorontalo saat isolated . 37Tabel 4.12. Daya aktif (MW) yang dibangkitkan generator saat isolated . 39Tabel 4.13. Aliran Daya setiap saluran skenario 1 saat isolated . 40Tabel 4.14. Aliran Daya setiap saluran skenario 2 saat isolated . 40Tabel 4.15. Aliran Daya setiap saluran skenario 3 saat isolated . 41Tabel 4.16. Tegangan di setiap bus pada sistem Gorontalo saat interkoneksi . 41Tabel 4.17. Daya aktif (MW) yang dibangkitkan generator saat interkoneksi . 43Tabel 4.18. Aliran Daya setiap saluran skenario 1 saat interkoneksi. 44Tabel 4.19. Aliran Daya setiap saluran skenario 2 saat interkoneksi. 45Tabel 4.20. Aliran Daya setiap saluran skenario 3 saat interkoneksi. 45vi
DAFTAR GAMBARGambar 2.1. Model bus Sistem Tenaga Listrik. 9Gambar 3.1. Kotak dialog pertama . 18Gambar 3.2. Kotak dialog Create New Project File. 19Gambar 3.3. Kotak Dialog User Information . 19Gambar 3.4. Kotak Dialog Utama Program ETAP . 20Gambar 3.5. One Line Diagram Gorontalo . 20Gambar 3.6. Data Static Load pada bus beban . 21Gambar 3.7. Data bus generator . 22Gambar 3.8. Data konfigurasi jaringan . 22Gambar 3.9. Data impedans jaringan . 23Gambar 3.10. Kotak dialog Winding Transformer Editor . 24Gambar 3.11. Kotak dialog Load Flow Study Case. 24Gambar 3.12. Bagan Alir Penelitian . 25Gambar 4.1. Menara transmisi 150 kV Gorontalo . 29Gambar 4.2. Diagram satu garis sistem tenaga listrik Gorontalo . 30Gambar 4.3. Pelanggan listrik berdasarkan jenis tarif . 32Gambar 4.4. Konstribusi beban setiap jenis tarif . 33Gambar 4.5. Tegangan Bus 20 kV saat sistem isolated . 37Gambar 4.6. Tegangan Bus 150 kV saat sistem isolated . 38Gambar 4.7. Tegangan Bus 20 kV saat sistem interkoneksi . 42Gambar 4.8. Tegangan Bus 150 kV saat sistem interkoneksi . 42vii
DAFTAR LAMPIRANLampiran 1. Biodata Ketua Peneliti . 49Lampiran 2. Biodata Anggota Peneliti . 52Lampiran 3. Hasil Simulasi Aliran Daya Menggunakan ETAP 4.0 . 55Lampiran 4. SK Penelitian . 67viii
BAB IPENDAHULUAN1.1. Latar BelakangKecenderungan sistem tenaga listrik saat ini adalah terbentuknya sisteminterkoneksi antara satu pusat pembangkit dengan pembangkit lainnya dengantujuan untuk meningkatkan keandalan sistem tenaga listrik, yang selalu dituntutuntuk dapat menyediakan dan menyalurkan energi listrik secara terus meneruskepada konsumen dalam jumlah dan mutu yang baik.Namun kenyataannya,seringkali energi listrik yang diterima tidak sesuai denganyang diharapkansehingga dapat menimbulkan rugi-rugidan juga dapat menyebabkan kerusakanpadaperalatan-peralatan listrik yang ada.Untuk tujuan itu, sistem tenaga listrikharuslah direncanakan dan dioperasikan dengan baik.Analisis aliran daya dibutuhkan untuk menentukan kondisi operasi sistemtenaga dalam keadaan mantap, melalui pemecahan persamaan aliran daya padajaringan. Tujuan utama studi aliran daya adalah untuk menentukan magnitudotegangan, sudut tegangan, aliran daya aktif dan dayareaktif pada saluran, sertarugi-rugi transmisi yang muncul dalam sistem tenaga. Hasil studi aliran dayadapat dijadikan pedoman dalam perencanaan, pengoperasian sistem, penjadwalanekonomis sistem pembangkit, dan juga dibutuhkan dalam banyak analisis sepertistabilitas transien dan studi kontingensi.Sistem tenaga listrik Gorontalo merupakan sistem interkoneksi dengansistem Minahasa yang terdiri atas berbagai pusat tenaga listrik yang terhubungmelalui saluran udara tegangan tinggi (SUTT) 150 kV.Sistem tenaga listrikGorontalo merupakan bagian dari daerah kerja PLN Wilayah SULUTTENGGOyang mengemban tugas dan tanggungjawab dalam memberikan pelayanankebutuhan listrik kepada masyarakat Gorontalo dan sekitarnya. Sebagai sebuahperusahaan jasa, PLN Gorontalo dituntut untuk dapat menyediakan danmenyalurkan energi listrik yang andal dalam jumlah dan mutu yang baik kepadakonsumen.1
Dalam rangka memenuhi pelayanan yang baik kepada konsumen,diperlukan sebuah pedoman dalam pengoperasian sistem tenaga listrik. Olehkarena itu, sebagai sistem tenaga listrik yang baru selesai dibangun, makadiperlukan sebuah studi tentang aliran daya pada sistem tenaga listrik 150 kVGorontalo yang diharapkan menjadi pedoman dalam pengoperasian, perencanaanpengembangan sistem, dan juga sebagai dasar untuk studi lainya sepertikoordinasi relay proteksi, analisis transien, maupun studi stabilitas dan keandalansistem.1.2. Identifikasi MasalahBerdasarkan latar belakang yang sudah dikemukakan, teridentifikasibahwa Sistem Tenaga Listrik Gorontalo sudah terinterkoneski dengan SistemMinahasa Sulawesi Utara melalui Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150kV. Permasalahan dalam sistem interkoneksi adalah, bagaimana aliran daya padasistem, berapa besar tegangan pada setiap bus untuk kondisi operasi normal, danberapa besar daya aktif dan daya reaktif yang mengalir pada setiap cabang. Untukmengetahui besaran-besaran itu, diperlukan studi aliran daya sehingga dapatdiketahui kondisi sistem pada saat ini. Hasil studi akan dijadikanpedoman dalampegoperasian dan pengembangan sisitem di masa yang akan datang.1.3. Pembatasan Masalah1.Analisis aliran daya hanya akan dibatasi pada kondisi sistem beroperasinormal, tanpa ada gangguan yang menyebabkan hilangnya sinkronisasisistem. Metode yang digunakan adalah Newton-Rhapson yang sudahterintegrasi dalam program ETAP 4.02.Sistem tenaga listrik yang menjadi lokasi penelitian adalah sistemTenaga Listrik Gorontalo yang terinterkoneksi dengan SistemMinahasa Sulawesi Utara.2
1.4. Perumusan MasalahMasalah yang diangkat pada penelitian ini adalah:1.Bagaimana penerapan metode Newton-Rhapson dalam menyelesaiakananalisis aliran daya pada sistem tenaga listrik.2.Bagaimana kondisi tegangan, arus, daya aktif dan daya reaktif padasistem tenaga listrik 150 kV Gorontalo pada kondisi operasi normal.1.5. Tujuan PenelitianBerdasarkan masalah yang diangkat, maka tujuan penelitian ini adalah:1.Menerapkan metode Newton-Rhapson dalam menyelesaikan analisisaliran daya pada sistem tenaga listrik.2.Untuk mengetahui kondisi tegangan, arus, daya aktif dan daya reaktifpada sistem tenaga listrik 150 kV Gorontalo pada kondisi operasinormal.1.6. Manfaat PenelitianSebagai sistem tenaga listrik yang baru selesai dibangun, sistem tenagalistrik 150 kV Gorontalo sangat membutuhkan informasi yang dapat dijadikansebagai pedoman dalam pengoperasian, pengendalian, maupun pengembangansistem. Salah satu informasi yang dibutuhkan adalah bagaimana aliran daya yangterjadi pada sistem untuk kondisi normal saat ini. Oleh karena itu, penelitian inidiharapkan dapat memberikan manfaat:1. Memberikan gambaran mengenai kondisi tegangan, arus, daya aktifdan daya reaktif pada sistem tenaga listrik Gorontalo2. Menjadi pedoman bagi PLN maupun pemerintah dalam menyusunperencanaan ketenagalistrikan di Gorontalo.3
BAB IIKERANGKA TEORI2.1. Studi Aliran DayaStudi aliran daya (load flow) digunakan untuk menentukan tegangan, arus,daya aktif atau daya reaktif di berbagai macam titik/bus pada jaringan listrikdalam kondisi operasi normal (Stevenson, 1994). Selain dipergunakan untukperencanaan pengembangan sistem listrik pada masa mendatang, juga dapatdigunakan untuk mengevaluasi kondisi sistem kelistrikan yang sudah ada(existing) (Gupta, 1998).Tujuan studi aliran daya adalah untuk mengetahui besar vektor teganganpada tiap bus dan besar aliran daya pada tiap cabang suatu jaringan untuk suatukondisi beban tertentu dalam kondisi normal. Hasil perhitungan dapat digunakanuntuk menelaah berbagai persoalan yang berhubungan dengan jaringan tersebut,yaitu meliputi hal-hal y
Analisis aliran daya dibutuhkan untuk menentukan kondisi operasi sistem tenaga dalam keadaan mantap, melalui pemecahan persamaan aliran daya pada jaringan. Tujuan utama studi aliran daya adalah untuk menentukan magnitudo tegangan, sudut tegangan, aliran daya aktif dan dayareaktif pada saluran, serta
amc model 20 3 chrysler 8.25” 3 chrysler 9.25” 3 dana 30 3 dana 30 (reverse cut - front) 3 dana 30 (1997-2006: tj) 4 dana 30 (2007-2016: jk) 4 dana 35 4 dana 44 4 dana 44 (reverse cut) 5 dana 44 (2003 - 2006: tj, front & rear) 5 dana 44 (2007 - 2016: jk, rear) 5
BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Model Penelitian dan Pengembangan Penelitian ini menggunakan model penelitian dan pengembangan ADDIE. Model ADDIE ini memiliki satu kesatuan utuh yang saling berhubungan satu sama . (3) Pengembangan (Development), (4) Implementasi (Implementation), (5) Evaluasi (Evaluation). 46 B. Prosedur Penelitian dan .
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Desain Penelitian Penelitian ini menggunakan penelitian Research and Development (penelitian dan pengembangan) karena yang dihasilkan peneliti berupa produk bahan ajar. Metode penelitian dan pengembangan merupakan proses/langkah- langkah untuk mengembangkan suatu produk baru, atau menyempurnakan produk .
Panduan Laporan Mata Kuliah Metodologi Penelitian Kualitatif 1 Pelatihan Menulis Laporan Penelitian Kualitatif Transformatif Oleh Dr. Mohammad Mahpur, M. Si Pengampu Mata Kuliah Metodologi Penelitian Kualitatif JUDUL PENELITIAN Judul merupakan gambaran dari fokus penelitian yang sudah ditentukan
METODE PENELITIAN A. Penelitian Eksperimen Penelitian ini menggunakan metode penelitian eksperimen. Seperti yang dijelaskan dalam sugiyono (2010, hlm.11) bahwa metode penelitian eksperimen meruoakan metode penelitian yang digunakan untuk mencari pengaruh treatment (perlakuan) tertentu. Adapun, metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah
BAB III PROSEDUR PENELITIAN A. Metode Penelitian Dalam penelitian ini, peneliti menggunakan metode penelitian tindakan kelas (PTK). Penelitian tindakan kelas yaitu penelitian yang dilakukan oleh . Penelitian ini dilaksakan pada semester II atau genap tahun pelajaran 2016/2017 yaitu pada pertengahan bulan mei. Waktu penelitian mengacu pada
BAB III METODE PENELITIAN A. Jenis Penelitian dan Pendekatan Penelitian Jenis penelitian ini adalah penelitian kualitatif, artinya sebagai jenis penelitian yang temuan-temuannya tidak diperoleh melalui prosedur statistik atau bentuk hitungan lainnya. Dalam penelitian kualitatif metode yang biasa dimanfaatkan adalah wawancara, pengamatan, dan .
BAB III . METODE PENELITIAN PENGEMBANGAN . 3.1 Model Pengembangan . Model pengembangan yang digunakan dalam penelitian ini adalah model ADDIE yang meliputi: Analyze berupa kebutuhan, peserta didik dan seterusnya. Design berupa rumusan kompetensi, strategi.Develop berupa materi ajar, asesmen dan seterusnya.
