TUGAS AKHIR

PERENCANAAN REKONFIGURASI JARINGAN TEGANGAN

MENENGAH PADA KAMPUS UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN

I PUTU ANDITHYA CHRISNA BUDI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTERFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN2015

i

TUGAS AKHIR

PERENCANAAN REKONFIGURASI JARINGAN TEGANGAN

MENENGAH PADA KAMPUS UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN

I PUTU ANDITHYA CHRISNA BUDINIM 1104405030

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTERFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN2015

ii

PERENCANAAN REKONFIGURASI JARINGAN TEGANGANMENENGAH PADA KAMPUS UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN

Tugas Akhir/Skripsi Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana

S1 (Strata1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana

I PUTU ANDITHYA CHRISNA BUDI

NIM : 1104405030

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

JIMBARAN-BALI

2015

iii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS

Tugas Akhir / Skripsi ini adalah hasil karya Saya sendiri,

dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : I Putu Andithya Chrisna Budi

Nim : 1104405030

TandaTangan :

Tanggal : 27 November 2015

v

UCAPAN TERIMAKASIH

Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa /

Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat-Nya penyusunan tugas akhir / skripsi

dengan judul “Perencanaan Rekonfigurasi Jaringan Tegangan Menengah

Pada Kampus Universitas Udayana Bukit Jimbaran” ini akhirnya dapat

terselesaikan. Berbagai tantangan dan hambatan yang sulit telah dihadapi penulis

selama proses penyusunan tugas akhir / skripsi ini, namun semua itu berhasil

dilewati berkat adanya dukungan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena

itu, pada kesempatan ini izinkan penulis menyampaikan banyak terima kasih

kepada:

1. Bapak Prof. Ir. Ngk. Putu Gede Suardana, MT., Ph.D. selaku Dekan

Fakultas Teknik Universitas Udayana.

2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Universitas Udayana.

3. Ibu Prof. Ir. I. A. Dwi Giriantari, M.Eng,Sc., PhD. sebagai Dosen

Pembimbing I yang telah memberikan banyak petunjuk, bimbingan dan

dukungan moral kepada penulis selama penyusunan tugas akhir / skripsi

ini.

4. Bapak Ir. I Wayan Sukerayasa, MT. sebagai Dosen Pembimbing

Akademik sekaligus sebagai Dosen Pembimbing II yang telah banyak

memberikan tuntunan dalam penyusunan tugas akhir / skripsi dan tuntunan

selama menjalankan perkuliahan di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas

Teknik Universitas Udayana.

5. Segenap dosen dan staf pegawai Teknik Elektro Universitas Udayana yang

telah banyak membantu selama proses perkuliahan.

6. PT. PLN (Persero) Area Bali Selatan yang telah membantu dalam

memberikan informasi dan data-data dalam penyusunan tugas akhir ini.

vi

7. Yang tercinta Orang Tua, saudara dan semua keluarga besar yang telah

memberikan banyak kasih sayang, dukungan moral, semangat dan

motivasi yang tak terhingga.

8. Rekan-rekan Elektro angkatan 2011 yang senantiasa memberikan

semangat, motivasi dan dukungan selama penyusunan tugas akhir / skripsi

ini.

9. Semua pihak yang terlibat dalam pengerjaan tugas akhir / skripsi ini

namun tidak bisa disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir / skripsi ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun

sangat diharapkan demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang.

Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa / Tuhan Yang Maha Esa selalu

melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan

dan penyelesaian tugas akhir / skripsi ini.

Bukit Jimbaran, 2015

Penulis

ABSTRAK

Jaringan distribusi Universitas Udayana merupakan bagian dari PenyulangKedonganan. Rekonfigurasi jaringan tegangan menengah kampus UniversitasUdayana Bukit Jimbaran bertujuan untuk meningkatkan performa jaringan suatusistem kelistrikan yang handal . Dari studi yang sudah dilakukan di dapatkan hasilrugi daya pada Jaringan Distribusi Penyuang Kedonganan sebelum terpasangnyapembangkit generator set dan PLTS yang terdapat pada kampus Universitas UdayanaBukit Jimbaran sebesar 115,5 kW. Setelah terpasangnya Pembangkit generator setsebesar 86,6 kW atau terjadi penurunan rugi daya pada Penyulang Kedonganansebesar 24,8 % dan setelah terpasangnya generator set dan PLTS rugi dayanyasebesar 86,5 kW atau terjadi penurunan rugi daya pada Penyulang Kedonganansebesar 25,1 % dari total rugi daya yang terjadi sebelum interkoneksi pembangkitgenerator set dan PLTS. Serta meningkatnya keandalan Penyulang Kedonganandengan indeks SAIFI = 0,8298 gangguan/pelanggan.tahun atau terjadinya gangguandalam setahun kurang dari 1 kali/pelanggan, SAIDI = 2,9006 jam/pelanggan.tahunatau durasi pemadaman dalam setahun sekitar 3 jam per pelanggan, CAIDI = 3,495jam/ganguan atau lama durasi pemadaman dalam satu kali pemadaman selama 3 jam30 menit. Pada analisis kondisi emergency (saat PLN padam) dapat diketahui bahwa,terdapat overload pada generator set FT, generator set Rektorat dan PLTS FT.

Kata Kunci : Rekonfigurasi, Rugi Daya, Keandalan

ABSTRACT

Reconfiguration of the medium-voltage network in Bukit Jimbaran UdayanaUniversity campus aims to obtain a reliable electricity system. The study shows thatbefore the interconnection of Kedonganan Feeder with generator set and PLTS inBukit Jimbaran Udayana University campus, the power loss is 115,5 kw. After usinggenerator set, the power loss was reduced into 86,6 kw or by 24,8% from the initialpower loss, and with interconnection of generator sets and PLTS, the power loss wasreduced into 86,5 kw or by 25,1 from the initial power loss. Besides, the reliability ofKedonganan Feeder also improved with SAIFI index = 0.8298 interference /customer. year, or disruptions in a year is less than once/ customer, SAIDI = 2, 9006hours / customer.year, or the duration of outage in a year is about 3 hours percustomer, CAIDI = 3,495 hours / disruption or the duration of outage is 3 hours 30minutes per outage. In the analysis of emergency conditions (when PLN off), it canbe seen that, the power plant owned by Bukit Jimbaran Udayana University campuscan supply energy to the campus, but there is overload in the generator sets andPLTS. The overload occurs in FT generator, rectorate generator set, and PLTS FT.

Keywords: Reconfiguration, Power Loss, Reliability, Emergency

ix

DAFTAR ISI

Hal

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

LEMBAR PRASYARAT ...................................................................................... ii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ..................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iv

UCAPAN TERIMAKASIH................................................................................... v

ABSTRAK ............................................................................................................. vii

ABSTRACT........................................................................................................... viii

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

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xiv

DAFTAR SINGKATAN ....................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN

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

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

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................ 2

1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 3

1.5 Batasan Masalah ............................................................................................. 3

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1 State of The Art Review .................................................................................... 4

2.2 Saluran Distribusi Tenaga Listrik .................................................................... 7

2.2.1 Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) ....................................... 7

2.2.1.1 Penghantar Saluran Udara Tegangan Menengah....................... 8

2.2.1.2 Kemampuan Hantar Arus Penghantar Saluran Udara ............... 9

2.2.2 Saluran Kabel Tanah Tegangan Menengah (SKTM)............................ 10

2.2.2.1 Kemampuan Hantar Arus Penghantar Saluran Kabel Tanah .... 11

2.2.3 Saluran Kabel Udara Tegangan Menengah (SKUTM) ......................... 12

x

2.2.3.1 Kemampuan Hantar Arus Penghantar Saluran Kabel Udara .... 12

2.3 Konfigurasi Sistem Distribusi ......................................................................... 13

2.3.1 Sistem Radial ......................................................................................... 14

2.3.2 Sistem Primary Loop............................................................................. 14

2.3.3 Sistem Selective Primary....................................................................... 15

2.3.4 Sistem Secondary Selective ................................................................... 16

2.3.5 Sistem Jaringan Grid ............................................................................. 16

2.3.6 Sistem Jaringan Spot.............................................................................. 17

2.4 Analisis Aliran Daya (Load Flow)................................................................... 18

2.4.1 Metode-Metode dalam Analisis Aliran Daya ........................................ 20

2.4.1.1 Analisis Aliran Daya dengan Metode Newton Raphson ........... 21

2.5 Susut (Losses) .................................................................................................. 22

2.5.1 Jenis Susut.............................................................................................. 23

2.5.2 Susut Energi pada Jaringan Distribusi ................................................... 23

2.5.3 Susut Daya............................................................................................. 24

2.5.4 Load Factor ........................................................................................... 24

2.5.5 Loss Factor ............................................................................................ 25

2.5.6 Susut Energi........................................................................................... 25

2.6 Keandalan Sistem Distribusi ............................................................................ 26

2.6.1 Indeks Keandalan .................................................................................. 27

2.7 Laju Kegagalan ............................................................................................... 31

2.8 Metode Section Technique ............................................................................... 32

2.9 Konsep Pendekatan Teknik.............................................................................. 33

2.10 Rekonfigurasi Jaringan................................................................................... 34

2.11 Generator Set.................................................................................................. 35

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .......................................................................... 37

3.2 Data .................................................................................................................. 37

3.3 Langkah-Langkah Penelitian ........................................................................... 37

3.4 Alur Penelitian ................................................................................................. 39

xi

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Gambaran Umum Penyulang Kedonganan...................................................... 40

4.2 Rata - Rata Beban Harian Penyulang Kedonganan ........................................ 42

4.3 Analisis Rugi Daya Penyulang Kedonganan ................................................... 45

4.4 Analisis Tingkat Keandalan Pada Penyulang Kedonganan ............................. 50

4.5 Analisis Kondisi Emergency Pada Saat PLN Padam....................................... 55

BAB V SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan .......................................................................................................... 57

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

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

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBARHal.

Gambar 2.1 Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) ................................... 7

Gambar 2.2 Jenis-jenis Kawat Penghantar Tenaga Listrik .................................... 8

Gambar 2.3 Saluran Kabel Tanah Tegangan Menengah (SKTM)......................... 10

Gambar 2.4 Kabel Udara Tegangan Menengah (KUTM) ..................................... 12

Gambar 2.5 Konfigurasi sistem distribusi jaringan radial ..................................... 14

Gambar 2.6 Konfigurasi sistem distribusi jaringan primary loop ......................... 15

Gambar 2.7 Konfigurasi sistem distribusi jaringan selective primary ................... 15

Gambar 2.8 Konfigurasi sistem distribusi jaringan secondary selective ............... 16

Gambar 2.9 Konfigurasi sistem distribusi jaringan grid........................................ 17

Gambar 2.10 Konfigurasi sistem distribusi jaringan spot ...................................... 17

Gambar 2.11 Sistem Seri........................................................................................ 28

Gambar 2.12 Sistem Paralel ................................................................................... 29

Gambar 2.13 Pemnggunaan Generator set sebagai daya cadangan ....................... 35

Gambar 3.1 Diagram alur penelitian...................................................................... 39

Gambar 4.1 Single Line Diagram Penyulang Kedonganan ................................... 41

Gambar 4.2 Rata-Rata Beban Penyulang Kedonganan.......................................... 42

Gambar 4.3 Hasil Running ETAP Rugi Daya Penyulang Kedonganan Tanpa

Generator Set dan PLTS ..................................................................... 46

Gambar 4.4 Hasil Running ETAP Rugi Daya Penyulang Kedonganan dengan

Generator Set ...................................................................................... 46

Gambar 4.5 Hasil Running ETAP Rugi Daya Penyulang Kedonganan dengan

Generator dan PLTS ........................................................................... 47

Gambar 4.6 Lokasi Interkoneksi DG (Generator Set dan PLTS) pada Penyulang

Kedonganan ........................................................................................ 48

Gambar 4.7 Lokasi DG (Generator Set dan PLTS) pada kondisi existing ............ 49

Gambar 4.8 Hasil rugi daya setelah terinterkoneksi DG kondisi pembangkit

tersebar................................................................................................ 49

xiii

Gambar 4.9 Indeks Keandalan Penyulang Kedonganan Tanpa DG (Generator set

dan PLTS)........................................................................................... 51

Gambar 4.10 Indeks Keandalan Penyulang Kedonganan dengan Generator Set .. 52

Gambar 4.11 Indeks Keandalan Penyulang Kedonganan dengan Generator set dan

PLTS................................................................................................... 52

Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Nilai Keandalan Penyulang Kedonganan

Tanpa DG dan Interkoneksi DG (Generator Set dan PLTS) .............. 54

Gambar 4.13 Penempatan Switch........................................................................... 55

Gambar 4.14 Desain penempatan Switch............................................................... 55

Gambar 4.15 Simulasi Emergency Pada saat PLN Padam .................................... 55

xiv

DAFTAR TABELHal.

Tabel 2.1 Tahanan ( R ) dan reaktansi ( XL ) penghantar AAC tegangan 20 kV

(SPLN 64: 1985).................................................................................... 9

Tabel 2.2 Tahanan ( R ) dan reaktansi ( XL ) penghantar AAAC tegangan 20

kV(SPLN 64: 1985)............................................................................... 9

Tabel 2.3 Impedansi Kabel Tanah Dengan Penghantar NAAXSEY..................... 11

Tabel 2.4 Tahanan, induktansi dan kapasitansi kabel isolasi XLPE : N2XSEKBY /

NA2XSEKBY Tegangan 12 / 20 kV..................................................... 13

Tabel 2.5 Standar Indeks Keandalan...................................................................... 31

Tabel 4.1 Data beban harian penyulang Kedonganan............................................ 42

Tabel 4.2 Beban puncak trafo pada Penyulang Kedonganan................................. 43

Tabel 4.3 Perbandingan nilai rugi daya sebelum dan sesudah masuknya

pembangkit ............................................................................................ 47

Tabel 4.4 Laju Kegagalan dan Waktu Perbaikan Komponen ................................ 50

Tabel 4.5 Nilai Indeks Keandalan Penyulang Kedonganan................................... 53

xv

DAFTAR SINGKATAN

AAAC = ALL ALUMINIUM ALOY CONDUCTOR

ACSR = ALUMINIUM CONDUCTOR STELL REINFORCED

ASAI = AVERAGE SYSTEM AVAILABILITY INDEX

CAIDI = COSTUMER AVERAGE INTERRUPTION DURATION INDEX

DG = DISTRIBUTED GENERATION

ETAP = ELECTRIC TRANSIENT ANALYSIS PROGRAM

GI = GARDU INDUK

LVTIC = LOW VOLTAGE TWISTED CABLE

MVTIC = MEDIUM VOLTAGE TWISTED INSULATED CABLE

SAIFI = SYSTEM AVERAGE INTERRUPTION FREQUENCY INDEX

SAIDI = SYSTEM AVERAGE INTERRUPTION DURATION INDEX

SKTM = SALURAN KABEL TEGANGAN MENENGAH

SKUTM = SALURAN KABEL UDARA TEGANGAN MENENGAH

SKUTR = SALURAN KABEL UDARA TEGANGAN RENDAH

SPLN = STANDAR PERUSAHAAN LISTRIK NEGARA

SUTR = SALURAN UDARA TEGANGAN RENDAH

SUTM = SALURAN UDARA TEGANGAN MENENGAH

WCC = WORLD CLASS COMPANY

WCS = WORLD CUSTOMER SERVICE

XLPE = CROSSLINK POLYETLALENE