ABSTRAK Banyaknya gangguan yang timbul dalam pendistribusian

ABSTRAK
Banyaknya gangguan yang timbul dalam pendistribusian energi listrik dapat
mengakibatkan menurunnya kualitas daya listrik. Salah satu gangguan yang timbul
dalam pendistribusian tenaga listrik yaitu gangguan hubung singkat 3 fasa.
Gangguan hubung singkat 3 fasa yang terjadi dalam pendistribusian energi listrik
tidak hanya menyebabkan timbulnya arus gangguan yang besar pada fasa-fasa yang
mengalami gangguan akan tetapi juga menyebabkan kedip tegangan pada sistem
distribusi penyulang kampus. Secara umum gangguan kedip tegangan dapat
mengakibatkan kerusakan/ kegagalan peralatan dan terganggunya kinerja peralatan
pengaman jaringan.
Penelitian ini menganalisis pengaruh pemasangan Dynamic Voltage Restorer
(DVR) terhadap kedip tegangan. Penelitian ini menggunakan software simulink
MATLAB dengan gangguan hubung singkat 3 fasa dan 5 variasi beban yaitu dengan
persentase beban 50%, 55%, 60%, 65%, dan 70% dari total daya trafo distribusi
untuk mengetahui pengaruh pemasangan DVR pada setiap beban.
Berdasarkan hasil analisis semakin besar persentase beban maka gangguan
kedip tegangan juga semakin besar sehingga menyebabkan tegangan fundamental
pada setiap fasa menurun. Penurunan tegangan dapat dipulihkan oleh DVR dengan
menginjeksi tegangan pada setiap fasa yang mengalami penurunan tegangan
menjadi 1 pu dengan durasi waktu pemulihan selama 0,01 detik. Pada persentase
beban sebesar 50% DVR menginjeksi tegangan sebesar 0,29 pu pada fasa A, 0,24
pu pada fasa B, dan 0,29 pu pada fasa C.
Kata kunci : Hubung Singkat 3 Fasa, Kedip Tegangan, Dynamic Voltage Restorer,
Simulink Matlab.
vi
ABSTRACT
There are a lot of disruption happens during the distribution of electrical
power and resulting in decreasing the quality of the electrical power itself. One of
the disruption in the distribution process is 3 phase short circuit disruption. This
disruption that happens during the distribution process could possibly cause a big
voltage disruption as well as pulsating voltage disruption on the feeder system.
Generally, pulsating voltage disruption could ended up in damaging the equipment
and slowing the performance of the network securing system down.
The aim of this research is to analyze the effect of applying Dynamic Voltage
Restorer (DVR) towards pulsating voltage. This research using MATLAB Simulink
application with 3 phases’ short circuit disruption and 5 loads variation as follows:
50%, 55%, 60%, 65% and 70% loads from total power of the distribution
transformer to acquire the effect of applying DVR to every load.
Based on the analysis shows that the bigger loads means bigger disruption of
the pulsating voltage resulting to every fundamental voltage is decreasing in every
phase. This phenomenon could be restored by using DVR by injecting the voltage
in every phase that experiencing a voltage degradation to 1 pu with estimated time
0.01 second. On 50% load, DVR injecting 0.29 pu voltage to phase A, 0.24 pu to
phase B, and 0.29 pu to phase C.
Keywords : 3 Phase Short Circuit , Pulsating Voltage, Dynamic Voltage Restorer,
Simulink Matlab.
vii
DAFTAR ISI
JUDUL .............................................................................................................
i
LEMBAR PERSYARATAN GELAR ............................................................. ii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................ iii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iv
UCAPAN TERIMAKASIH ............................................................................. v
ABSTRAK ....................................................................................................... vi
DAFTAR ISI .................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xii
DAFTAR SINGKATAN ................................................................................. xiv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xv
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 2
1.3 Tujuan Penelitian.................................................................................. 3
1.4 Manfaat Penelitian................................................................................ 3
1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah .................................................. 3
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Mutakhir ................................................................................ 4
2.2 Tinjauan Pustaka .................................................................................. 5
2.2.1 Sistem Distribusi ......................................................................... 5
2.2.1.1 Sistem Distribusi Radial.................................................. 6
2.2.1.2 Sistem Distribusi Ring/Loop ........................................... 6
2.2.1.3 Sistem Distribusi Spindel ................................................ 7
2.2.2 Gangguan Hubung Singkat ......................................................... 8
2.2.2.1 Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah .............................. 9
2.2.2.2 Hubung Singkat Dua Fasa............................................... 9
2.2.2.3 Hubung Singkat Tiga Fasa .............................................. 10
2.2.3 Kualitas Daya Listrik .................................................................. 10
viii
2.2.3.1 Kedip Tegangan .............................................................. 11
2.2.3.2 Batasan Nilai Kedip Tegangan ....................................... 13
2.2.4 Dynamic Voltage Restorer (DVR) .............................................. 14
2.2.4.1 Metode Injeksi Tegangan DVR ...................................... 17
2.2.4.2 Proteksi dan Kontrol DVR .............................................. 18
2.2.5 Perhitungan Resistansi dan Induktansi Sumber .......................... 19
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................. 22
3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian ........................................................ 22
3.2.1 Sumber Data ............................................................................... 22
3.2.2 Jenis Data .................................................................................... 22
3.3 Tahapan Penelitian ............................................................................... 22
3.4 Bahan Penelitian ................................................................................... 23
3.5 Pemodelan dan Simulasi ...................................................................... 23
3.6 Alur Analisis ........................................................................................ 27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sistem Distribusi Penyulang Kampus .................................................. 28
4.1.1 Spesifikasi Transformator Distribusi .......................................... 28
4.1.2 Data Penyulang Kampus ............................................................. 29
4.2 Simulasi Kedip Tegangan .................................................................... 29
4.2.1 Pemodelan Sistem Distribusi Penyulang Kampus ...................... 29
4.2.2 Pemodelan Sumber 3 Fasa .......................................................... 34
4.2.3 Pemodelan Beban ....................................................................... 36
4.2.4 Pemodelan Gangguan ................................................................. 38
4.2.5 Hasil Simulasi ............................................................................. 39
4.2.5.1 Hasil Simulasi tanpa Gangguan ...................................... 39
4.2.5.2 Hasil Simulasi Gangguan Kedip Tegangan dan
Pemulihan Kedip Tegangan ............................................ 39
4.2.6 Analisis Hasil Simulasi ............................................................... 45
4.2.6.1 Grafik Hasil Simulasi ............................................ 47
ix
BAB V
PENUTUP
5.1 Simpulan .............................................................................................. 49
5.2 Saran ..................................................................................................... 49
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 50
LAMPIRAN ..................................................................................................... 52
x
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi yang sangat pesat menyebabkan semakin
meningkatnya kebutuhan energi listrik. Agar dapat memenuhi kebutuhan tersebut
maka diperlukan sitem distribusi yang baik. Sistem distribusi adalah sistem yang
berfungsi menyalurkan tenaga listrik dari gardu induk ke konsumen. Banyaknya
gangguan yang timbul dalam pendistribusian energi listrik dapat mengakibatkan
menurunnya kualitas daya listrik. Salah satu gangguan yang timbul dalam
pendistribusian tenaga listrik yaitu gangguan hubung singkat 3 fasa. Gangguan
hubung singkat 3 fasa yang terjadi dalam pendistribusian energi listrik tidak hanya
menyebabkan timbulnya arus gangguan yang besar pada fasa-fasa yang
mengalami gangguan akan tetapi juga menyebabkan kedip tegangan pada sistem
distribusi.
Kedip tegangan adalah penurunan nilai rms tegangan pada frekuensi daya
selama durasi waktu dari 0,5 cycles (0,01detik) sampai 1 menit dan rentang
perubahan dari 0,1 sampai 0,9 pu pada harga rms besaran tegangan (IEEE 11591995). Kedip tegangan dapat diakibatkan oleh: pembebanan yang besar pada
sistem, gangguan hubung singkat, dan starting motor berdaya besar. Suatu sistem
yang diberi beban yang besar akan mengalirkan arus yang melebihi arus pada
beban nominal, hal ini menyebabkan terjadinya tegangan jatuh antara titik sumber
dengan titik pembebanan. Besar nilai tegangan jatuh yang diakibatkan oleh kedip
tegangan tergantung dari besar nilai impedansi titik pakai bersama (PCC=Point
Common Coupling). Hubung singkat adalah hubungan konduksi yang sengaja
atau tidak sengaja melalui hambatan atau impedansi yang cukup rendah antara dua
titik atau lebih yang dalam keadaan normalnya mempunyai beda potensial.
Gangguan hubung singkat dapat disebabkan akibat hubungan kontak langsung
dengan konduktor bertegangan, temperatur berlebih karena adanya arus berlebih/
overload, pelepasan/ discharge electron yang merusak karena tegangan berlebih,
1
2
busur/ arcing karena pengembunan bersama dengan udara, terutama pada isolator
(IEC 60909).
Kedip tegangan berlangsung dalam waktu yang relatif singkat sehingga
tidak diketahui dengan pasti saat terjadi gangguan. Gangguan kedip tegangan
dapat menyebabkan trip peralatan-peralatan pengaman yang peka terhadap
perubahan
tegangan.
Secara
umum
gangguan
kedip
tegangan
dapat
mengakibatkan motor tiba- tiba berhenti, peralatan digital ter-reset yang
menyebabkan hilangnya data, kerusakan/ kegagalan peralatan dan terganggunya
kinerja peralatan pengaman jaringan seperti beroperasinya sistem rele
undervoltage yang akan menyebabkan pemutusan suplai tegangan pada jaringan
sistem tenaga listrik.
Penyulang Kampus adalah penyulang dengan suplai tenaga listrik dari GI
Nusa Dua yang terletak di wilayah Kuta Selatan. Penyulang ini merupakan
penyulang yang memiliki konfigurasi sistem distribusi tipe radial, dengan panjang
saluran 21,377 km. Gangguan hubung singkat pada penyulang dengan konfigurasi
sistem radial menyebabkan terjadinya gangguan kedip tegangan pada busbar
gardu induk. Selain itu, penyulang ini memiliki trafo distribusi sebanyak 57 buah
dengan total jumlah pelanggan mencapai 7099 pelanggan. Gangguan kedip
tegangan akan dirasakan oleh pelanggan yang disuplai dari transformator
tegangan menengah dan tegangan rendah yang sama, maka dari itu kedip
tegangan harus diantisipasi agar tidak terganggunya tegangan pada sisi beban.
Berdasarkan latar belakang di atas maka pada penelitian akan dibahas
“Analisis Pengaruh Pemasangan Dynamic Voltage Restorer (DVR) terhadap
Kedip Tegangan akibat Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa pada Penyulang
Kampus”, untuk mengetahui besar kedip tegangan yang terjadi pada penyulang
kampus jika bertambahnya beban pelanggan dan bagaimana pemulihannya.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan masalah yang dimuat pada latar belakang, maka rumusan
masalah yang dapat diangkat yaitu, bagaimana pengaruh pemasangan dynamic
3
voltage restorer terhadap gangguan kedip tegangan akibat gangguan hubung
singkat 3 fasa yang terjadi pada penyulang kampus?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh pemasangan dynamic
voltage restorer untuk pemulihan terhadap gangguan kedip tegangan akibat
gangguan hubung singkat 3 fasa.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah dapat digunakan sebagai tambahan
referensi untuk mengurangi gangguan kedip tegangan pada sistem tenaga listrik.
1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Untuk lebih mengarahkan pokok pembahasan dalam penelitian ini, maka
penulis membuat batasan masalah sebagai berikut:
1.
Variasi beban yang dipakai pada penelitian ini diasumsikan lebih besar dari
beban awal penyulang kampus.
2.
Pada simulasi nilai cosφ diasumsikan sebesar 0,85.
3.
Pada penelitian ini, analisis pengaruh pemasangan dynamic voltage restorer
(DVR) terhadap kedip tegangan yang dilakukan adalah akibat dari gangguan
hubung singkat 3 fasa.
4.
Pada penelitian ini, gangguan hubung singkat 3 fasa digunakan karena
merupakan gangguan hubung singkat yang paling besar.
5.
Simulasi dilakukan dengan periode gelombang T=0,12 dan gangguan kedip
tegangan yang terjadi diasumsikan mulai dari 0,04 detik sampai 0,08 detik
agar terlihat perbedaan tegangan sebelum terjadi gangguan kedip tegangan
dan setelah terjadi gangguan kedip tegangan.
6.
Program Matlab Simulink digunakan untuk menampilkan bentuk gelombang
tegangan pada penyulang kampus tanpa adanya gangguan kedip tegangan dan
dengan gangguan kedip tegangan serta pemulihan kedip tegangan pada
penyulang kampus.