i

SIMULASI SISTEM PEMBANGKIT CADANGAN (BLACK

START) BLOK 2 PT. INDONESIA POWER UP GRATI

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Guna Meraih Gelar Strata 1

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun oleh :

Cahya Tri Wicaksono

201610130311111

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2021

ii

iii

iv

v

LEMBAR PERSEMBAHAN

Puji syukur kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas rahmat dan karunia-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan

ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Orang Tua saya Bapak Munaji dan Ibu Suhartini dan Keluarga Besar saya yang

telah memberikan doa dan dukungan.

2. Kakak saya Mas Andri, Mas Adi, Mbak Ika yang selalu memberi semangat

adiknya.

3. Dekan Fakultas Teknik Bapak Dr. Ahmad Mubin, MT dan Keluarga (FT).

Serta para Pembantu Dekan Fakultas Teknik dan keluarga besar Universitas

Muhammadiyah Malang.

4. Ketua Jurusan Teknik Elektro Ibu Dr. Zulfatman, M.Eng dan Sekretaris

Jurusan Teknik Elektro Bapak Widianto, MT. beserta seluruh stafnya.

5. Bapak Dr. Zulfatman, M.Eng dan Ir. Diding Suhardi, MT. yang telah

meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan skripsi

ini.

6. Seluruh Civitas Akademika (Dosen, Asisten, dan Karyawan) Universitas

Muhammadiyah Malang yang telah membekali ilmu dan membantu penulis

selama proses studi.

7. Feni Miranda Aprilia yang senantiasa berada disamping saya menemani,

mensupport dan memberikan motivasi penulis.

8. Dan yang terakhir, Sahabat sahabat dari ELEKTRO 2016 terutama keluarga

GPS.

Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna.

Untuk itu kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan demi perbaikan

di masa mendatang. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan

peneliti selanjutnya.

vi

vii

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas

berkat dan hikmat yang diberikan, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan

Tugas Akhir dengan judul :

“SIMULASI SISTEM PEMBANGKIT CADANGAN

(BLACK START) PADA SISTEM 100MW BLOK 2 PT.

INDONESIA POWER UP GRATI”

Dalam mewujudkan semua yang lebih baik, kami selalu berhadapan dengan

segala macam hambatan. Tidak lain halnya dalam pembuatan Laporan Tugas Akhir

ini, banyak hambatan yang harus penulis dapat lewati, tetapi berkat bantuan dari

beberapa pihak akhirnya penulis dapat melampauinya dengan baik dan benar.

Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kata

sempurna, dikarenakan terbatasnya pengetahuan dan ketrampilan yang penulis

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

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

bermanfaat bagi semua pihak. Amin.

Malang,

Penulis

viii

DAFTAR ISI

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

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................ iii

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

LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................................... v

SURAT PERNYATAAN..................................................................................................vi

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

DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. x

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xi

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

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

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

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

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

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 3

1.6 Sistematika Penulisan Laporan................................................................ 4

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

2.1 Sistem Pembangkit Listrik ....................................................................... 5

2.2 Pembangkit Tenanga Litrik ...................................................................... 6

2.3 Kestabilan Sistem Tenaga Listrik ............................................................. 6

2.4 Kestabilan Frekuensi ................................................................................ 7

2.5 Gangguan Sistem Kelistrikan ................................................................... 8

2.6 Black Start ................................................................................................ 9

2.7 FSNL (Full Speed No Load) .................................................................. 10

ix

2.8 Beban-Beban yang Tidak Penting (Non Essential Load) ....................... 10

2.9 Beban-Beban Penting (Essensial Load) ................................................. 10

2.10 Emergency Diesel Generator (EDG) ...................................................... 10

2.11 Electrical Transient Analysis Program ................................................... 11

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 13

3.1 Diagram Alir Perancangan dan Pembuatan Sistem ................................ 13

3.2 Data Penelitian ....................................................................................... 14

3.1.1 Emergency Diesel generator (EDG) ............................................... 14

3.1.2 Beban............................................................................................... 14

3.1.3 Transformator .................................................................................. 18

3.3 Perancangan Single Line Diagram ......................................................... 18

3.4 Load Flow Analysis ................................................................................ 20

3.5 Skema Black Start .................................................................................. 21

3.6 Transient Stability Analysis .................................................................... 21

IV BAB HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN .................................... 25

4.1 Langkah Analisis Permasalahan Black Start .......................................... 25

4.2 Hasil Perhitungan Kapasitas EDG ......................................................... 25

4.3 Hasil Load Flow Analysis ....................................................................... 26

4.4 Arus Starting .......................................................................................... 31

4.5 Hasil Grafik Frekuensi ........................................................................... 33

4.5.1 Perubahan Frekuensi ....................................................................... 34

BAB V PENUTUP ............................................................................................... 36

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 36

5.2 Saran ....................................................................................................... 36

LAMPIRAN..........................................................................................................37

DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................51

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem pembangkit listrik .................................................................. 5

Gambar 2.2 Komponen pokok pembangkit ........................................................... 6

Gambar 2.3 Ilustrasi kestabilan frekuensi ............................................................. 8

Gambar 2.4 Emergency Diesel Generator ........................................................... 11

Gambar 2.5 Bagian-bagian ETAP ....................................................................... 12

Gambar 3.1 Flowchart Perancangan dan Pembuatan Sistem Black Start ............ 13

Gambar 3.2 Wiring plant black start..................................................................... 19

Gambar 3.3 Single Line Diagram PLTGU Grati .................................................. 20

Gambar 3.4 Toolbar format dan keterangan untuk load flow analysis ................ 21

Gambar 3.5 Toolbar format keterangan untuk tansient stability analysis ............ 22

Gambar 3.6 Grafik Pembebanan EDG .................................................................. 23

Gambar 4.1 Hasil pengujian SLD pada simulasi load flow analysis .................. 26

Gambar 4.2 Hasil pada simulasi load flow analysis bus SGT ............................. 27

Gambar 4.3 Hasil pada simulasi load flow analysis bus PDC SGT .................... 27

Gambar 4.4 Hasil pada simulasi load flow analysis bus PDC E SGT ................ 27

Gambar 4.5 Hasil pada simulasi load flow analysis bus MCC ACWC .............. 28

Gambar 4.6 Hasil pada simulasi load flow analysis bus MCC GT ..................... 28

Gambar 4.7 Hasil pada simulasi load flow analysis bus MCC E GT .................. 28

Gambar 4.8 Hasil frekuensi pada saat operasi black start ................................... 33

Gambar 4.9 Hasil pengujian pada simulasi transient stability analysis ketika

frekuensi sistem kondisi normal............................................................................ 34

Gambar 4.10 Hasil pengujian pada simulasi transient stability analysis ketika

frekuensi sistem naik ............................................................................................. 34

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Data beban EDG ................................................................................... 15

Tabel 3.2 Transformator blok 2 ............................................................................ 18

Tabel 3.3 Langkah Pembebanan EDG ................................................................. 23

Tabel 4.1 Data hasil simulasi load flow analysis ................................................. 29

Tabel 4.2 Arus Total Beban Motor Induksi.......................................................... 32

12

DAFTAR PUSTAKA

[1] Abdullah Rendy, Daniel Meliala, Zulfahri. Studi PLTG Unit 2 Pusat Listrik

Balai Pungut Sebagai Black Start Saat Kehilangan Tegangan Pada Sistem

150 KV. Desember 2017. SainETIn. Vol. 2 No. 1. pp. 11 – 17 ISSN 2548-

6888 print, ISSN 2548-9445 online

[2] Helmy Bradja Muhammad. Analisis Energi Hilang Akibat Gangguan pada

Pembangkit di PT. PJB Unit Pembangkitan Brantas PLTA Siman Malang.

2018. Jurnal Teknik Elektro, Volume 06 Nomor 02 Tahun 2017, 129-135

[3] Pradhan P., T. Deki, P. Wangmo, D. Dorji, D. Phuntsho dan C. Dorji.

Simulation and Optimization of Blackstart Restoration Plan in Bhutan using

DIgSILENT. RAECS UIET Panjab University Chandigarh. Desember 2015.

978-1-4673-8253-3/15

[4] Liu Mosi, Guangshi Liu, Zhiyuan Sun, Shuiying Liang, dan Xiaoying Qiu.

Selection and Simulation of Black-start Diesel Generating Set in Regional

Power Grid. China International Conference on Electricity Distribution.

Tianjin, 17-19 Sep. 2018. 978-1-5386-6775-0/18

[5] Lee Kwang-hwan , Hong-seok Jang, dan Young-sik Cho. Verification of

Improved Load Sequence Logic of Emergency Diesel Generator.

[6] Sartika Erwani Merry, Rudi Sarjono, Reinaldo Steven Restianto. Simulasi

Sistem Otomasi Load Shedding menggunakan Prediksi Beban. ELKOMIKA.

Januari 2019 . Vol. 7 No. 1 Halaman 180 – 194

[7] Zhou Mingxia, Sheng Li, Jianhua Zhang, Zongqi Liu, Yinhui Li. A Study on

The Black Start Capability of VSC-HVDC Using Soft-starting Mode Key

Laboratory of Power System Protection and Dynamic Security Monitoring

and Control (North China Electric Power University)Ministry of Education,

Beijing, 102206, China

[8] Mahardinanta Agus. Gangguan dan Sistem Pengaman Pada Sistem Jaringan

150 kV dan 20 kV PT. PLN. Maret 2017

[9] Nurdin Muhammad. Pemeliharaan EDG (Emergency Diesel Generator) Pada

PT. PLN (Persero) Pembangkitan Sumatra Bagian Utara Sektor

Pembangkitan Nagan Raya 2x110 MW. Fakultas Teknik Universitas Syiah

Kuala. Banda Aceh. 2018

13

[10] Kamdar Renuka , Manoj Kumar and Ganga Agnihotri. TRANSIENT

STABILITY ANALYSIS AND ENHANCEMENT OF IEEE- 9 BUS SYSTEM.

Electrical & Computer Engineering: An International Journal (ECIJ) Volume

3, No 2, Juni 2014

[11] Suripto, S. Sistem Tenaga Listrik. Yogyakarta, Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta. Januari 2016

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO & D3 TEKNIK ELEKTRONIKA

Jl. Raya Tlogomas 246 Malang 65144 Telp. 0341 - 464318 Ext. 129, Fax. 0341 - 460782

FORM CEK PLAGIASI LAPORAN TUGAS AKHIR

Nama Mahasiswa : Cahya Tri Wicaksono

NIM : 201610130311111

Judul TA : Simulasi Sistem Pembangkit Cadangan (Black Start) Blok 2 PT. Indonesia

Powes UP Grati

Hasil Cek Plagiarisme dengan Turnitin

No. Komponen Pengecekan Nilai Maksimal

Plagiasi (%)

Hasil Cek Plagiasi

(%) *

1. Bab 1 – Pendahuluan 10 % 7%

2. Bab 2 – Studi Pustaka 25 % 18%

3. Bab 3 – Metodelogi Penelitian 35 % 9%

4. Bab 4 – Pengujian dan Analisis 15 % 10%

5. Bab 5 – Kesimpulan dan Saran 5 % 0%

6. Publikasi Tugas Akhir 20 % 15%

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II,

(Zulfatman, M.Eng., P.hD) (Ir. Diding Suhardi, MT)