STABILITAS TEGANGAN DAN FREKUENSI PADA SISTEM …lib.unnes.ac.id/30993/1/5301410060.pdf · STABILITAS TEGANGAN DAN FREKUENSI PADA SISTEM PEMBANGKITAN LISTRIK TERHADAP BEBAN DINAMIK

STABILITAS TEGANGAN DAN FREKUENSI PADA

SISTEM PEMBANGKITAN LISTRIK TERHADAP

BEBAN DINAMIK

Skripsi

diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana

Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Elektro

Oleh

Meifta Ristianto

NIM.5301410060

PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2017

ii

iii

PERNYATAAN KEASLIAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa:

1. Skripsi ini, adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar

akademik (sarjana, magister, dan/atau doctor), baik di Universitas Negeri

Semarang (UNNES) maupun di perguruan tinggi lain.

2. Karya tulis ini adalah murni gagasan, rumusan, dan penelitian saya sendiri,

tanpa bantuan pihak lain, kecuali arahan Pembimbing dan masukan Tim

Penguji.

3. Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis

atau dipublikasikan orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas

dicantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan disebutkan nama pengarang

dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

4. Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila dikemudian hari

terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya

bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar yang telah

diperoleh karena karya ini, serta sanksi lainnya sesuai norna yang berlaku di

perguruan tinggi ini.

Semarang, Agustus 2017

Yang membuat pernyataan,

Meifta Ristianto

NIM.5301410060

iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO

1. Sesuatu yang paling sulit dilakukan di dunia ini adalah memulai, maka

jangan memberikan rasa takut ke otak untuk memikirkan hal-hal mustahil

yang belum bisa dilakukan, cobalah dan yakin bisa

2. Menunda waktu sama dengan menunda masa depan yang lebih cerah

3. Jangan terus-menerus menjadi air yang mengalir di sungai, namun sesekali

beranikan diri untuk melawan arus dan berikan perubahan

4. Hidup itu diumpamakan sebagai roda yang berputar dan tak mempunyai

sudut

5. Seseorang memang tidak bisa untuk berubah, namun seseorang bisa

dijadikan alasan untuk mengubah seseorang

6. Bersyukur, belajar, belajar, belajar, berkarya, dan bersyukur

PERSEMBAHAN

1. Allah Swt, atas izin dan karunia-Nya, skripsi ini dapat terselesaikan tepat

waktu. Dan puji syukur yang tak terhingga atas ridhlo Nya dan

mengabulkan segala doa

2. Karya ini saya persembahkan kepada kedua orang tua, dan adik atas

dukungan moril, materi, dan doa untuk kesuksesan penulis.

3. Sahabat-sahabat dan teman-teman saya, khususnya PTE Legend’10 yang

telah mendukung dan memberikan motivasi serta bantuan atas karya ini

4. Kepada diri saya sendiri karena karya ini sebagai batu loncatan ke

kehidupan nyata yang lebih baik

v

RINGKASAN

Meifta Ristianto. 2017. Stabilitas Tegangan dan Frekuensi Pada Sistem Pembangkitan Listrik Terhadap Beban Dinami. Drs. Sutarno, M.T dan Drs. Agus

Suryanto, M.T. Pend. Teknik Elektro, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik

Universitas Negeri Semarang.

Sebuah sistem pembangkitan harus mampu menstabilkan tegangan dan

frekuensi ketika terjadi pembebanan, baik beban akselerasi, beban deselerasi, dan

beban suddenly load. Sistem pembangkitan tersebut harus mampu kembali ke

keadaan semula setelah adanya beban maupun yang diperoleh.

Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif dengan mengumpulkan,

menggambarkan data yang telah tersedia diobjek yang akan diteliti. Jenis

penelitian deskriptif yang digunakan yaitu penelitian studi kasus. Menurut

Suharsimi (2010: 3) Penelitian Deskriptif adalah aktivitas yang bertujuan untuk

menggambarkan situasi, fenomena yang dirancang untuk mendapatkan informasi

dalam keadaan sekarang. Pada studi ini para peneliti tidak melakukan manipulasi

atau memberikan perlakuan-perlakuan tertentu terhadap objek penelitian, semua

kegiatan atau peristiwa berjalan seperti apa adanya.

Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan reaksi perubahan tegangan dan

frekuensi setelah adanya pembebanan dinamik pada generator sinkron

menggunakan Electrical Generation Fundamentals Trainer #490, bahwa kinerja

pembangkit yang disimulasikan pada trainer dengan daya tersedia pembangkit

sebesar 1500 MW (100 %), total beban akselerasi dan beban deselerasi tersedia

sebesar 18,6 %, total daya beban suddenly load tersedia rata-rata sebesar 8,24 %.

Pada beban akselerasi, tegangan turun sebesar 0,19 % dan frekuensi turun sebesar

0,49 %. Pada beban deselerasi, tegangan naik sebesar 0,15 % dan frekuensi naik

sebesar 0,37 %. Mengalami drop tegangan turun sebesar 0,28 % dari tegangan

awal, dan drop frekuensi turun sebesar 0,77 % dari frekuensi awal. Sistem

pembangkitan masih dalam keadaan normal karena masih di ambang batas

regulasi yang ditentukan.

Kata kunci: Sistem pembangkitan, stabilitas, tegangan, frekuensi. beban dinamik

vi

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahhirobbilalamin, puji syukur saya panjatkan atas ke hadirat

Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan hidayahNya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi yang berjudul “Stabilitas Tegangan dan Frekuensi Pada

Sistem Pembangkitan Listrik Tehadap Beban Dinamik”.

Terselesainya skripsi ini tidak lepas dari dukungan oleh pihak-pihak yang

telah membantu baik secara materiil maupun spiritual. Oleh karena itu penulis

mengucapkan banyak terimakasih kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Fathur Rokhman M.Hum selaku Rektor Universitas Negeri

Semarang.

2. Bapak Dr. Nur Qudus, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik UNNES. Bapak

Dr.-Ing. Dhidik Prastiyanto, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Elektro

UNNES.

3. Bapak Drs Sutarno, M.T. dan bapak Drs. Agus Suryanto, M.T., selaku

dosen pembimbing yang telah berkenan meluangkan waktunya untuk

memberi bantuan, saran dan masukan, serta motivasi kepada penulis

sehingga terselesaikannya skripsi ini

4. Bapak Drs. Sugeng Purbawanto, M.T., selaku dosen wali yang selalu

memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis

5. Bapak, ibu dosen, dan Staff di Jurusan Teknik Elektro yang telah

memberikan ilmu dan pengalaman selama menempuh studi

6. Ibu, bapak, adik, dan sahabat yang telah menyayangiku, memberi nasehat,

dan mengiringi langkahku dengan doa

7. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, dan para PTE’2010 yang

telah memberikan semangat dan bantuan

vii

8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, atas motivasi

dan doanya

Penulis menyadari atas keterbatasan yang dimiliki atas karya ini. Oleh sebab

itu, adanya kritik dan saran sangat penulis harapkan. Atas saran yang membangun,

akhirnya penulis mengucapkan terima kasih dan semoga karya ini bermanfaat dan

bisa dikembangkan.

Semarang, Agustus 2017

Peneliti,

Meifta Ristianto

viii

DAFTAR ISI

Halaman

SAMPUL/COVER ..................................................................................... i

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

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN .................................................. iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................. iv

RINGKASAN ............................................................................................ v

KATA PENGANTAR ............................................................................... vi

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

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

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

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Identifikasi Masalah .......................................................................... 4

1.3 Pembatasan Masalah ......................................................................... 4

1.4 Rumusan Masalah ............................................................................. 5

1.5 Tujuan Penelitian ............................................................................... 5

1.6 Manfaat Penelitian ............................................................................ 5

1.7 Sistematika Penulisan ....................................................................... 6

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Kajian Pustaka .................................................................................. 8

2.2 Landasan Teori ................................................................................. 9

2.2.1 Pembangkitan Tenaga Listrik .................................................. 9

2.2.2 Kualitas Daya Listrik .............................................................. 10

2.2.3 Stabilitas Sistem Tenaga ......................................................... 13

2.2.4 Stabilitas Tegangan Pada Sistem Tenaga Listrik .................... 16

ix

Halaman

2.2.5 Beban ...................................................................................... 17

2.2.6 Kualitas Tegangan Listrik ....................................................... 18

2.2.7 Variasi Tegangan ..................................................................... 20

2.2.8 Gangguan Terhadap Sistem Pembangkitan ............................. 20

2.2.9 Hubungan Antara Tegangan dan Frekuensi Dalam Sistem

Pembangkitan .......................................................................... 23

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Waktu Dan Tempat Pelaksanaan ...................................................... 25

3.2 Desain Penelitian .............................................................................. 25

3.2.1 Alur Penelitian ......................................................................... 27

3.3 Alat Dan Bahan Penelitian ................................................................ 28

3.4 Parameter Penelitian ......................................................................... 28

3.5 Teknik Pengumpulan Data ............................................................... 28

3.6 Sumber Data Dan Variabel Penelitian .............................................. 29

3.7 Kalibrasi Instrumen .......................................................................... 30

3.8 Teknik Analisis Data ........................................................................ 32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian ............................................................................... 35

4.2 Pembahasan ...................................................................................... 57

4.2.1 Perubahan Tegangan Terhadap Perubahan Beban Akselerasi

dan Beban Deselerasi ............................................................... 57

4.2.2 Perubahan Frekuensi Terhadap Perubahan Beban Akselerasi

dan Beban Deselerasi .............................................................. 58

4.2.3 Perhitungan Stabilitas Tegangan Dan Frekuensi .................... 58

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 60

5.2 Saran ................................................................................................. 60

x

Halaman

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 61

LAMPIRAN ............................................................................................... 62

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Daftar Alat-alat Penelitian ....................................................... 28

Tabel 4.1 Perubahan Tegangan dan Frekuensi Terhadap Perubahan

Beban Akselerasi ...................................................................... 35


Beban Akselerasi Berdasarkan Waktu ..................................... 36


Beban Deselerasi ...................................................................... 36


Beban Deselerasi Berdasarkan Waktu ..................................... 37


Beban Suddenly Load .............................................................. 37


Beban Suddenly Load Berdasarkan Waktu .............................. 38

Tabel 4,7 Hasil Perubahan Tegangan Nominal Per Beban Setelah

Adanya Perubahan Beban Akselerasi dan Perubahan Beban

Deselerasi ................................................................................ 57

Tabel 4.8 Hasil Perubahan Frekuensi Nominal Per Beban Setelah

Adanya Perubahan Beban Akselerasi dan Perubahan Beban

Deselerasi ................................................................................ 58

Tabel 4.9 Tegangan dan Frekuensi awal dan akhir ................................. 58

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Klasifikasi Stabilitas Sistem Tenaga ..................................... 14

Gambar 2.2 Komponen Sistem Kendali yang Mempengaruhi Stabilitas

Tegangan ............................................................................... 21

Gambar 3.1 Flowchart Alur Penelitian ..................................................... 27

Gambar 3.2 Synchroscope - Running dan Incoming Belum Sinkron ...... 31

Gambar 3.3 Synchroscope - Running dan Incoming Sudah Sinkron ....... 31

Gambar 4.1 Perubahan Arus Terhadap Perubahan Beban Akselerasi ...... 39

Gambar 4.2 Perubahan Daya Aktif Terhadap Perubahan Beban

Akselerasi ............................................................................... 40

Gambar 4.3 Perubahan Daya Reaktif Terhadap Perubahan Beban

Akselerasi ............................................................................... 41

Gambar 4.4 Perubahan Tegangan Terhadap Perubahan Beban Akselerasi 42

Gambar 4.5 Perubahan Frekuensi Terhadap Perubahan Beban Akselerasi 43

Gambar 4.6 Perubahan Kecepatan Terhadap Perubahan Beban

Akselerasi ............................................................................... 44

Gambar 4.7 Perubahan Arus Terhadap Perubahan Beban Deselerasi ....... 45


Deselerasi ............................................................................... 46


deselerasi ............................................................................... 47

Gambar 4.10 Perubahan Tegangan Terhadap Perubahan Beban Deselerasi 48

Gambar 4.11 Perubahan Frekuensi Terhadap Perubahan Beban Deselerasi 49

Gambar 4.12 Perubahan Kecepatan Terhadap Perubahan Beban

Deselerasi ............................................................................... 50

Gambar 4.13 Perubahan Arus Terhadap Perubahan Beban Suddenly Load 51


Suddenly Load ....................................................................... 52

xiii

Halaman


Suddenly Load ....................................................................... 53

Gambar 4.16 Perubahan Tegangan Terhadap Perubahan Beban Suddenly

Load ....................................................................................... 54

Gambar 4.17 Perubahan Frekuensi Terhadap Perubahan Beban Suddenly

Load ....................................................................................... 55

Gambar 4.18 Perubahan Kecepatan Terhadap Perubahan Beban Suddenly

Load ....................................................................................... 56

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Surat Usulan Pembimbing .................................................... 63

Lampiran 2 SK Dosen Pembimbing ......................................................... 64

Lampiran 3 Surat Permohonan Ijin Penelitian ........................................ 65

Lampiran 4 Spesifikasi Electrical Generation Fundamentals Trainer,

#490 ...................................................................................... 66

Lampiran 5 Tabel Perubahan Arus, Daya Aktif, Daya Reaktif,

Tegangan, Frekuensi, dan Kecepatan Terhadap Perubahan

Beban Akselerasi, Beban Deselerasi dan Suddenly Load .... 69

Lampiran 6 Dokumentasi ......................................................................... 76

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tenaga listrik merupakan suatu bentuk energi sekunder yang dibangkitkan,

ditransmisikan dan didistribusikan untuk segala macam keperluan. Energi

sekunder merupakan suatu bentuk konversi energi primer. Sistem tenaga listrik

sendiri merupakan rangkaian instalasi tenaga listrik dari pembangkitan, transmisi

dan distribusi yang dioperasikan serentak dalam rangka penyediaan tenaga listrik.

Pembangkitan tenaga listrik adalah kegiatan memproduksi tenaga listrik. Menurut

Supari Muslim, et al., (2008: 1) Proses pembangkitan tenaga listrik banyak

dilakukan dengan cara memutar generator sinkron sehingga didapatkan tenaga

listrik arus bolak-balik tiga fasa. Tenaga mekanik yang dipakai memutar generator

listrik didapat dari mesin penggerak generator listrik atau biasa disebut penggerak

mula (primover). Mesin penggerak generator listrik yang banyak digunakan

adalah mesin diesel, turbin uap, turbin air, dan turbin gas. Mesin penggerak

generator melakukan konversi tenaga primer menjadi tenaga mekanik penggerak

generator. Proses konversi tenaga primer menjadi tenaga mekanik menimbulkan

produk sampingan berupa limbah dan kebisingan yang perlu dikendalikan agar

tidak menimbulkan masalah lingkungan. Dari segi ekonomi teknik, komponen

biaya penyediaan tenaga listrik terbesar adalah biaya pembangkitan, khususnya

biaya bahan bakar. Berbagai teknik untuk menekan biaya bahan bakar terus

berkembang, baik dari segi unit pembangkit secara individu maupun dari segi

2

operasi sistem tenaga listrik terpadu. Proses pembangkitan tenaga listrik adalah

proses konversi tenaga primer (bahan bakan atau potensi tenaga air) menjadi

tenaga mekanik sebagai penggerak generator listrik dan selanjutnya generator

listrik menghasilkan tenaga listrik. Generator sinkron (alternator) merupakan alat

yang digunakan untuk mengubah energi mekanik (gerak) menjadi energi listrik

dengan perantara induksi medan magnet. Perubahan energi ini terjadi karena

adanya pergerakan relatif antara medan magnet dengan kumparan generator.

Pergerakan relatif adalah terjadinya perubahan medan magnet pada kumparan

jangkar (tempat terbangkitnya tegangan pada generator) karena pergerakan medan

magnet terhadap kumparan jangkar atau sebaliknya. Altenator ini disebut

generator sinkron (sinkron-serempak) karena kecepatan perputaran medan magnet

terjadi sama dengan kecepatan perputaran rotor generator. Alternator ini

menghasilkan energi listrik bolak-balik (AC) dan biasa diproduksi untuk

menghasilkan listrik AC 1-fasa atau 3-fasa.

Sistem tenaga akan dikatakan stabil apabila dalam sistem pembangkitannya

adanya keserempakan antara tegangan, frekuensi, dan sudut fasa yang

memungkinkan sistem tersebut untuk tetap berada pada kondisi dalam batas

operasi yang diinginkan pada keadaan normal. Tujuan dari kestabilan itu sendiri

disebutkan bahwa rotor mesin yang terganggu dapat kembali ke keadaan normal

dengan kecepatan yang konstan. “Meskipun kestabilan sebuah sistem dapat dilihat

secara menyeluruh dan meluas, tetapi untuk analis sebuah sistem, kestabilan

dibagi menjadi tiga kategori yaitu kestabilan mantap (Steady State Stability),

kestabilan dinamik (Dynamic Stability), dan kestabilan peralihan (Transient

3

Stability)” (Stevenson, 1990). Namun, seringkali bahwa hampir semua sistem

tenaga pasti terjadi gangguan yang menyebabkan suatu sistem pembangkitan tidak

stabil. Penyebab utama ketidakstabilan tegangan adalah ketidakmampuan sistem

tenaga untuk memenuhi permintaan daya reaktif. Masalah kestabilan merupakan

masalah yang sangat penting, biasanya masalah kestabilan itu terjadi karena

adanya beban lebih.

Pembebanan sendiri meliputi dengan rencana jangka waktu pembangkitan,

besar beban puncak, beban harian, dan beban tahunan. Beban listrik sendiri dapat

diartikan sebagai sesuatu yang harus dipikul oleh pembangkit listrik. Dalam

aplikasi sehari-hari dapat digambarkan bahwa beban listrik adalah peralatan yang

menggunakan daya listrik agar bisa berfungsi. Dalam perhitungan arus dan

tegangan, beban listrik (load) digambarkan sebagai hambatan listrik. Artinya,

beban listrik ini menghambat arus yang mengalir sehingga tidak terjadi hubung

singkat. Salah satu bentuk beban yaitu beban dinamik. Beban dinamik sendiri

merupakan beban yang besarnya (intensitas) berubah-ubah menurut waktu,

sehingga beban dinamik dapat dikatakan besarnya beban merupakan fungsi

waktu. Perubahan beban dinamik ini menimbulkan terjadinya reaksi perubahan

tegangan dan frekuensi pada generator sinkron. Dengan adanya pembebanan

dinamik, perubahan-perubahan tegangan dan frekuensi sangatlah sulit untuk

diamati secara langsung.

Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan diatas maka penulis

bermaksud mengadakan penelitian tentang “STABILITAS TEGANGAN DAN

FREKUENSI PADA SISTEM PEMBANGKITAN LISTRIK TERHADAP

4

BEBAN DINAMIK”. Pada penelitian ini, teknik implementasi yang dipilih

adalah dengan menggunakan Electrical Generation Fundamentals Trainer, #490.

Kelebihan trainer ini dapat lebih mudah mengamati reaksi perubahan tegangan

dan frekuensi setelah adanya pembebanan dinamik secara tepat, jelas, akurat dan

spesifik.

1.2 Identifikasi Masalah

Pada umumnya alat yang digunakan untuk mengamati tegangan dan

frekuensi setelah adanya pembebanan dinamik sangatlah sulit ditemukan dan

menjadi tidak begitu efektif apabila adanya pembebanan dinamik yang setiap

detiknya adanya perubahan tegangan dan frekuensi. Keunggulan Electrical

Generation Fundamentals Trainer, #490 adalah perhitungan reaksi perubahan

tegangan dan frekuensi setelah adanya pembebanan dinamik pada generator

sinkron dalam bentuk nilai yang lebih tepat, jelas, akurat, dan spesifik. Sehingga

dalam mencari reaksi perubahan tegangan dan frekuensi setelah adanya

pembebanan dinamik pada generator sinkron akan lebih mudah untuk diamati.

1.3 Pembatasan Masalah

Untuk menghindari meluasnya masalah dalam penelitian ini, maka masalah

dibatasi dengan pembatasan. Hal ini diperbuat agar isi dan pembahasan penelitian

ini menjadi lebih terarah dan dapat mencapai hasil yang diharapkan. Adapun

batasan masalah pada penelitian ini sebagai berikut:

1. Materi yang digunakan hanya mencakup tentang stabilitas sistem tenaga dan

perubahan reaksi tegangan dan frekuensi pada sistem pembangkitan listrik

terhadap beban dinamik dengan durasi tertentu.

5

2. Tidak membahas prinsip kerja dan performasi generator sinkron secara

mendalam.

3. Menggunakan Electrical Generation Fundamentals Trainer, #490 sebagai

alat untuk melihat adanya reaksi perubahan nilai frekuensi dan tegangan

setelah adanya pembebanan dinamik

1.4 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang yang ada diatas, maka rumusan masalah

yang dapat dikemukakan yaitu bagaimana reaksi perubahan tegangan dan


menggunakan Electrical Generation Fundamentals Trainer, #490?

1.5 Tujuan Penelitian

Berdasarkan judul yang diambil, maka tujuan yang ingin dicapai adalah

untuk mengetahui reaksi perubahan frekuensi dan tegangan setelah adanya

pembebanan dinamik pada generator sinkron menggunakan Electrical Generation

Fundamentals Trainer, #490.

1.6 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini bagi akademik adalah

untuk menambah kepustakaan dalam bidang sistem pembangkitan listrik dengan

menggunakan Electrical Generation Fundamentals Trainer, #490 sebagai alat

untuk mengamati adanya reaksi perubahan tegangan dan frekuensi setelah adanya

pembebanan dinamik pada generator sinkron.

6

1.7 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dalam sebuah penelitian berperan sebagai pedoman

penulis agar penulisannya lebih terarah dan sistematis dalam rangka menuju

tujuan akhir yang hendak dicapai.

Secara garis besar penulisan skripsi ini dibagi menjadi tiga bagian, yaitu

bagian awal, bagian isi, dan bagian akhir:

1. Bagian awal

Bagian awal skripsi meliputi: sampul/cover, lembar peretujuan pembimbing,

lembar pengesahan, lembar keaslian karya ilmiah, motto dan persembahan,

abstrak/abstract, kata pengantar, daftar isi, daftar tabel, daftar gambar, dan daftar

lampiran.

2. Bagian isi

Isi skripsi disajikan dalam 5 Bab dengan beberapa sub-bab pada tiap

babnya, disajikan sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

BAB I memuat tentang latar belakang, identifikasi masalah,

pembatasan masalah, rumusan masalah, tujuan, manfaat, dan

sistematika penulisan.

BAB II : KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

BAB II memuat tentang kajian pustaka, landasan teori

BAB III : METODE PENELITIAN

7

BAB III ini memuat tentang waktu dan tempat pelaksanaan, desain

penelitian, alat dan bahan penelitian, parameter penelitian, teknik

pengumpulan data, kalibrasi instrument, dan teknik analisis data.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB IV ini memuat tentang deskripsi data, analisis data, dan

pembahasan.

BAB V : PENUTUP

BAB V ini memuat tentang kesimpulan dan saran-saran yang

relevan.

3. Bagian akhir

Bagian akhir skripsi berisikan daftar pustaka beserta lampiran-lampiran.

8

BAB II

KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Kajian Pustaka

Dalam penulisan skripsi ini, peneliti menggali informasi dari penelitian-

penelitian sebelumnya sebagai bahan perbandingan, baik mengenai kekurangan

maupun kelebihan dibandingkan penelitian yang sudah ada sebelumnya. Peneliti

juga menggali informasi maupun opini dari buku-buku, jurnal, maupun web yang

berkaitan dengan bahan yang berkaitan dengan penelitian pada skripsi ini.

Beberapa penelitian tersebut di atas memiliki persamaan dengan penelitian

yang peneliti lakukan yaitu mengenai reaksi perubahan tegangan dan frekuensi.

Namun peneliti lebih fokus untuk melakukan penelitian tentang reaksi perubahan

tegangan dan frekuensi setelah adanya pembebanan dinamik pada generator

sinkron. Penelitian yang berhasil peneliti dapatkan adalah penelitian yang

dilakukan oleh Sanatang (2008) lewat jurnal yang berjudul “Perbaikan Stabilitas

Frekuensi dan Tegangan Pada Beban Dinamik Sistem SULSELBAR

Menggunakan Metode Linear Quadric Regulator (LQR)”. Tujuan dari penelitian

ini adalah untuk mengetahui pengaruh beban dinamik terhadap frekuensi dan

tegangan pada sistem Interkoneksi Sulselbar 150 KV dan perbaikan stabilitas

frekuensi dan tegangan stabilitas frekuensi dan tegangan pada sistem dinamik

yang dilakukan dengan memberikan kendali feedback pada sistem dengan

penentuan nilai feedback (K) menggunakan metode Linear Quadric Regulator

(LQR).

9

Dengan demikian, meskipun telah disebutkan tentang adanya penelitian

dengan tema yang hampir sama dengan penelitian yang peneliti lakukan, akan

tetapi mengingat cara pengamatan dan tempat penelitian yang berbeda, maka

peneliti tertarik untuk penelitian tentang “Stabilitas Tegangan dan Frekuensi Pada

Sistem Pembangkitan Listrik Terhadap Beban Dinamik” yang mana

menggunakan Electrical Generation Fundamentals Trainer, #490.

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Pembangkitan Tenaga Listrik

Pembangkitan listrik sebagian besar dilakukan dengan cara memutar

generator sinkron sehingga didapat tenaga listrik dengan tegangan bolak-balik 3

fasa. Energi mekanik yang diperlukan untuk memutar generator sinkron didapat

dari mesin penggerak generator atau biasa disebut penggerak mula (primemover).

Mesin penggerak generator yang digunakan dalam praktik, yaitu mesin diesel,

turbin uap, dan turbin gas. Mesin-mesin penggerak generator ini mendapat energi

dari proses pembakaran bahan bakar (mesin-mesin termal, air terjun, turbin air).

Jadi sesungguhnya mesin penggerak generator melakukan konversi energi primer

menjadi mekanik penggerak generator. Proses konversi energi primer menjadi

energi mekanik menimbulkan “produk” sampingan berupa limbah dan kebisingan

yang perlu dikendalikan agar tidak menimbulkan masalah lingkungan. Dari segi

ekonomi teknik, komponen biaya penyediaan tenaga listrik yang terbesar adalah

biaya bahan bakar yang terus berkembang, baik dari segi unit pembangkit secara

individu maupun dari segi operasi sistem tenaga listrik secara terpadu. Pusat

listrik adalah tempat dimana proses pembangkitan tenaga dilakukan mengingat

10

proses pembangkitan tenaga listrik merupakan proses konversi energi primer

(bahan bakar atau potensi tenaga air) menjadi energi mekanik penggerak

generator, yang selanjutnya energi mekanik ini diubah menjadi energi listrik oleh

generator, maka dalam pusat listrik umumnya terdapat :

1. Instalasi energi primer, yaitu bahan bakar atau instalasi tenaga air.

2. Instalasi mesin penggerak generator, yaitu instalasi yang berfungi sebagai

pengubah energi primer menjadi energi mekanik penggerak generator.

Mesin penggerak generator ini dapat berupa ketel uap beserta turbin uap,

mesin diesel, turbin gas, atau turbin air.

3. Instalsi pendingin, yaitu intalasi yang berfungsi mendinginkan instalasi

mesin penggerak yang menggunakan bahan bakar.

4. Instalasi listrik, yaitu instalasi yang secara garis besar terdiri dari:

a. Instalasi tegangan tinggi, yaitu instalasi yang menyalurkan energi

listrik yang dibangkitkan generator

b. Instalasi tegangan rendah, yaitu instalasi alat-alat bantu dan instalasi

penerangan

c. Instalasi arus searah, yaitu instalasi yang terdiri dari baterai aki beserta

pengisiannya dan jaringan arus searah yang terutama digunakan untuk

proteksi, kontrol, dan telekomunikasi.

2.2.2 Kualitas Daya Listrik

Perhatian terhadap kualitas daya listrik dewasa ini semakin meningkat

seiring dengan peningkatan penggunaan energi listrik dan utilitas kelistrikan.

Istilah kualitas daya listrik telah menjadi isu penting pada industri tenaga listrik

11

sejak akhir 1980-an. Istilah kualitas daya listrik merupakan suatu konsep yang

memberikan gambaran tentang baik atau buruknya mutu daya listrik akibat

adanya beberapa jenis gangguan yang terjadi pada sistem kelistrikan. Terdapat

empat alasan utama, mengapa para ahli dan praktisi di bidang tenaga

listrik memberikan perhatian lebih pada isu kualitas daya listrik, yaitu:

1. Pertumbuhan beban-beban listrik dewasa ini bersifat lebih peka terhadap

kualitas daya listrik seperti sistem kendali dengan berbasis pada

mikroprosesor dan perangkat elektronika daya.

2. Meningkatnya perhatian yang ditekankan pada efisiensi sistem daya listrik

secara menyeluruh, sehingga menyebabkan terjadinya peningkatan

penggunaan peralatan yang mempunyai efisiensi tinggi, seperti pengaturan

kecepatan motor listrik dan penggunaan kapasitor untuk perbaikan faktor

daya. Penggunaan peralatan-peralatan tersebut dapat mengakibatkan

peningkatkan terhadap tingkat harmonik pada sistem daya listrik, di mana

para ahli merasa khawatir terhadap dampak harmonisa tersebut di masa

mendatang yang dapat menurunkan kemampuan dari sistem daya listrik itu

sendiri.

3. Meningkatnya kesadaran bagi para pengguna energi listrik terhadap masalah

kualitas daya listrik. Para pengguna utilitas kelistrikan menjadi lebih pandai

dan bijaksana mengenai persoalan seperti interupsi, sags, dan peralihan

transien dan merasa berkepentingan untuk meningkatkan kualitas distribusi

daya listriknya.

12

4. Sistem tenaga listrik yang saling berhubungan dalam suatu jaringan

interkoneksi, di mana sistem tersebut memberikan suatu konsekuensi bahwa

kegagalan dari setiap komponen dapat mengakibatkan kegagalan pada

komponen lainnya.

Terdapat beberapa definisi yang berbeda terhadap pengertian tentang

kualitas daya listrik, tergantung kerangka acuan yang digunakan dalam

mengartikan istilah tersebut. Sebagai contoh suatu pengguna utilitas kelistrikan

dapat mengartikan kualitas daya listrik sebagai keandalan, di mana dengan

menggunakan angka statistik 99,98%, sistem tenaga listriknya mempunyai

kualitas yang dapat diandalkan. Suatu industri manufaktur dapat mengartikan

kualitas daya listrik adalah karakteristik dari suatu catu daya listrik yang

memungkinkan peralatanperalatan yang dimiliki industri tersebut dapat bekerja

dengan baik. Karakteristik yang dimaksud tersebut dapat menjadi sangat berbeda

untuk berbagai kriteria.

Kualitas daya listrik adalah setiap masalah daya listrik yang berbentuk

penyimpangan tegangan, arus atau frekuensi yang mengakibatkan kegagalan

ataupun kesalahan operasi pada peralatan-peralatan yang terjadi pada konsumen

energi listrik. Daya adalah suatu nilai dari energi listrik yang dikirimkan dan

didistribusikan, di mana besarnya daya listrik tersebut sebanding dengan perkalian

besarnya tegangan dan arus listriknya. Sistem suplai daya listrik dapat

dikendalikan oleh kualitas dari tegangan, dan tidak dapat dikendalikan oleh arus

listrik karena arus listrik berada pada sisi beban yang bersifat individual, sehingga

pada dasarnya kualitas daya adalah kualitas dari tegangan itu sendiri.

13

2.2.3 Stabilitas Sistem Tenaga

Permasalahan utama yang terjadi di sistem tenaga adalah operasi sinkron

antara tegangan, frekuensi, dan sudut fasa. Operasi ini akan menyatakan

keserempakan kerja mesin-mesin sinkron di jaringan dalam rentang waktu

tertentu. Dalam jaringan tenaga listrik sistem interkoneksi merupakan hal yang

umum dijumpai karena pemanfaatan interkoneksi di jaringan akan meningkatkan

keandalan dan dapat memperbesar suplai daya yang dihasilkan. Namun,

permasalahan yang mungkin muncul pada sistem interkoneksi adalah

ketidaksamaan tegangan, frekuensi, dan sudut fasa, sehingga sistem tenaga listrik

tidak dapat berjalan serempak atau mengalami ketidakstabilan. Kestabilan sistem

merupakan bagian yang perlu untuk dijaga dalam operasi sistem tenaga. Stabilitas

sistem tenaga didefinikan sebagai kemampuan sistem tenaga yang memungkinkan

sistem tersebut untuk tetap berada pada kondisi dalam batas operasi yang

diinginkan pada keadaan normal atau abnormal di sistem tenaga.

Sistem tenaga merupakan sistem yang sangat kompleks dan terdiri dari

banyak peralatan listrik yang memiliki karakteristik serta tanggapan masing-

masing terhadap perubahan kondisi. Oleh karena itu, perlu pengklasifikasian

kestabilan sistem tenaga berdasarkan faktor kontribusi yang menyebabkan

ketidakstabilan. Klasifikasi tersebut diperlihatkan pada Gambar 2.1

14

Gambar 2.1 Klasifikasi Stabilitas Sistem Tenaga

Tujuan dari kestabilan pada sistem tenaga adalah untuk menentukan rotor

mesin yang terganggu dapat kembali kekeadaan normal dengan kecepatan

konstan. Kondisi ini berarti kecepatan rotor harus menyimpang dari kecepatan

sinkron, paling tidak untuk beberapa waktu. Penyeimbangan kecepatan rotor yang

terlalu lama juga dapat membuat mesin menjadi rusak. Dalam stabilitas dibuat

asumsi sebagai berikut:

1. Dalam analisis stabilitas sistem tenaga, hanya diperhitungkan arus dan

tegangan frekuensi serempak. Oleh karena itu, semua komponen harmonis

akan diabaikan.

2. Komponen simetris digunakan representasi gangguan tidak seimbang.

3. Tegangan yang dibangkitkan dianggap tidak dipengaruhi oleh perubahan

kecepatan mesin.

Stabilitas Sistem Tenaga

Stabilitas Sudut Rotor

Stabilitas Frekuensi

Stabilitas Tegangan

Stabilitas Sudut Akibat

gangguan kecil

Stabilitas Transien

Stabilitas Tegangan

Akibat Ganguan

Kecil

Stabilitas Tegangan

Akibat Ganguan

luas

Cepat Cepat Lama Cepat Lama

15

Meskipun kestabilan sebuah sistem dapat dilihat secara menyeluruh dan

meluas, tetapi untuk analisis sebuah sistem, kestabilan sistem dapat dibagi

menjadi tiga (3) kategori (Stevenson,1990):

1. Kestabilan Mantap (Steady State Stability). Adalah kemampuan sistem

tenaga untuk mencapai kondisi stabil pada kondisi operasi baru yang sama

atau identik dengan kondisi sebelum terjadi gangguan kecil. Analisis

kestabilan steady state pada isstem tenaga dapat disebut sebagai kestabilan

sinyal kecil (small signal stability). Kestabilan steady state merupakan

sebuah fungsi dari kondisi operasi.

2. Kestablian dinamik (Dynamic Stability). Adalah keadaan sebenarnya

gangguan-gangguan (disturbances) pada sistem tenaga terjadi terus menerus

karena beban itu sendiri berus terus menerus dan juga karena perubahan

perputaran turbin tetapi perubahan ini biasanya kecil, sehingga tidak sampai

menyebabkan sistem kehilangan keserampakannya.

3. Kestabilan peralihan (Transient Stability). Adalah kemampuan sistem

tenaga untuk mencapai kondisi stabil operasi baru yang dapat diterima

setelah mengalami gangguan besar. Analisis kestabilan transient

menggunakan pendekatan model non linier. Kestabilan transient pada

sistem tenaga adalah respon keluaran yang mencapai kondisi operasi steady

state yang diizinkan dan sistem yang dapat kembali ke posisi semua pada

saat sistem mengalami gangguan. Kestabilan transient merupakan fungsi

dari kondisi operasi dan gangguan.

16

Untuk menjaga kestabilan sebuah sistem, amak perlu diupayakan mesin-

mesin sinkron berada pada kondisi sinkronnya, Anderson (2003) mengemukaan

dari sudut pandang sistem tenaga listrik eksitasi harus mendukung peningkatan

pengendalian tegangan yang efektif bagi stabilitas sistem. Ia harus mampu

merespon dengan cepat terhadap suatu gangguan tingkat stabilitas sementara dan

stabilitas sinyal yang lemah.

2.2.4 Stabilitas Tegangan Pada Sistem Tenaga Listrik

Salah satu faktor pada kestabilan sistem tenaga adalah stabilitas tegangan.

Stabilitas tegangan ialah kemampuan sistem tenaga untuk menjaga nilai tegangan

pada batas operasi yang ditentukan di semua bus pada sistem tenaga, saat sistem

berada pada kondisi normal dan tidak normal akibat terjadi gangguan. Sistem

mengalami kondisi tidak stabil ketika terjadi gangguan, perubahan beban, dan

perubahan kondisi pada sistem.

Berdasarkan Gambar 2.1 stabilitas tegangan terbagi menjadi dua, yaitu

stabilitas tegangan akibat gangguan yang kecil dan akibat gangguan yang luas.

Stabilitas tegangan akibat gangguan kecil ini terjadi akibat gangguan yang kecil

atau bersifat lokal, seperti perubahan kenaikan beban di sistem. Sedangakan,

stabilitas akibat gangguan besar adalah kemampuan sistem untuk

mempertahankan tegangan pada batas operasi yang ditentukan akibat terjadi

gangguan yang besifat luas, seperti kesalahan sistem, pelepasan generator, atau

kontingensi pada jaringan. Keadaan tersebut membuat sistem harus mendapatkan

kembali kestabilannya. Berdasarkan waktu kestabilan tegangan sistem akan

kembali selama cepat atau lama tergantung dari jenis gangguannya. Klasifikasi

17

stabilitas tegangan berdasarkan periode kestabilan dapat dibagi menjadi tiga

macam, yaitu stabilitas tegangan jangka pendek, jangka menengah, dan jangka

panjang. Rentang waktu stabilitas tegangan jangka pendek adalah 0 sampai 10

detik, jangka menengah adalah antara 10 detik sampai 10 menit, sedangkan jangka

panjang lebih dari 10 menit.

Kriteria yang menyatakan sistem tenaga memiliki kestabilan tegangan

adalah pada kondisi operasi tertentu dalam sistem, tegangan di bus tertentu akan

mengalami kenaikan tegangan ketika disuntikan daya reaktif pada bus yang sama.

Sedangkan, tegangan sistem tidak stabil jika paling tidak salah satu bus di sistem

tenaga mengalami penurunan tegangan saat disuntukkan daya reaktif pada bus

yang sama. Dengan demikian, maka sistem tenaga listrik memiliki hubungan yang

sebanding antara daya reaktif (Q) dengan tegangan (V) bus saat sistem memiliki

kestabilan tegangan.

2.2.5 Beban

Definisi beban dibagi menjadi 2 berdasarkan nilai/besar, yaitu beban

seimbang dan beban tidak seimbang. Beban seimbang yaitu beban yang memilki

nilai/besar dan sifat yang sama persis. Beban tidak seimbang yaitu beban yang

nilai/besar maupun sifatya tidak sama. Beban sendiri dibagi menjadi 3

berdasarkan jenisnya yaitu resitif, induktif, dan kapasitif.

1. Resitif (contoh : lampu)

a. Se-fasa (faktor daya = 1)

b. Pertambahannya menyebabkan drop tegangan (relative kecil)

18

2. Induktif (contoh : balast dan motor listrik)

a. Bersifat lagging (arus terhadap tegangan)

b. Menyimpan energi dalam bentuk beda potensial (dengan menarik arus

besar)

c. Melepas energi, terjadi pertambahan arus dalam system

3. Kapasitif (contoh : kapasitor)

a. Bersifat leading (rus terhadap tegangan)

b. Menyimpan energi dalam bentuk charge / muatan

c. Melepas energi, terjadi pertambahan potensial dalam system

2.2.6 Kualitas Tegangan Listrik

Kualitas tegangan listrik yang diterima konsumen memerlukan lebih banyak

aspek yang harus ditinjau. Kualitas tegangan listrik menyangkut parameter listrik

dalam keadaan ajek (Steady-State) dan parameter dalam keadaan peralihan

(transient).

1. Parameter keadaan Ajek (Steady-State)

Parameter yang dipakai untuk menilai mutu listrik keadaan ajek adalah:

Variasi tegangan, Variasi frekuensi, Ketidakseimbangan, Harmonik.

Dalam sistem penyediaan tenaga listrik, secara umum tegangan listrik dititik

suplai diijinkan bervariasi (+5%) dan (–10%) sesuai standar PLN sedangkan

dalam ANSI C 84.1 diijinkan (–10%) dan (+4%) dalam kondisi normal sedangkan

kondisi tertentu (darurat) diijinkan (-13 %) dan (+ 6 %). Variasi frekuensi disini

tidak diatur dalam bentuk standar tetapi lebih banyak diatur dalam bentuk

petunjuk operasi.

19

Harmonik tegangan atau arus diukur dari besarnya masing-masing

komponen harmonik terhadap komponen dasarnya dinyatakan dalam besaran

prosennya. Parameter yang dipakai untuk menilai cacat harmonik tersebut dipakai

cacat harmonik total (total harmonic distortion- THD). Untuk sistem tegangan

nominal 20 KV dan dibawahnya, termasuk tegangan rendah 220 Volt, THD

maksimum 5 %, untuk sistem 66 KV keatas THD maksimum 3%.. Untuk

menghitung THD biasanya cukup dihitung sampai harmonisa ke 19 saja.

2. Parameter Peralihan (Transient)

Parameter keadaan peralihan diukur berdasarkan lamanya gangguan yang

terjadi (Duration of Disturbance), digolongkan menjadi 3 kelompok, yaitu :

a. Tegangan lebih peralihan yang tajam dan bergetar : Tegangan paku

(Spike) positip atau negatip 0,5 – 200 mikrodetik dan bergetar sampai

sekitar 16,7 milidetik dengan frekuensi 0,2 – 5 K Hz atau lebih.

Gangguan ini misalnya surge, spike, dan notch.

b. Tegangan lebih diatas 110 % nominal dan tegangan rendah kurang

80% , berlangsung selama 80 milidetik (4 cycle) sampai 1 detik.

Gangguan ini misalnya sag, dips, depression, interuption, flicker, dan

fluctuation.

c. Tegangan rendah dibawah 80–85% nominal selama 2 detik. Gangguan

seperti ini disebut outage, blackout, dan interuption.

Transient merupakan perubahan variabel (tegangan, arus) yang berlangsung

saat peralihan dari satu kondisi stabil ke kondisi yang lain. Penyebab terjadinya

20

transient antara lain : Load Switching (penyambungan dan pemutusan beban),

Capacitance Switching, Transformer Inrush Current, dan Recovery Voltage.

2.2.7 Variasi Tegangan

1. Variasi Tegangan Durasi Pendek (Short Duration Voltage Variation).

Variasi yang terjadi meliputi 3 macam yaitu: Interruption, (V< 0,1 pu), Sag

(Dip), (V= 0,1 s/d 0,9 pu), dan Swell, (V=1,1 s/d [1,8;1,4;1,2] pu).

Berdasarkan lamanya kejadian dibagi menjadi 3 yaitu: Instantaneus, (0,01

second s/d 0,6 second), Momentary, (0,6 second s/d 3 second), dan

Temporary, (3 second s/d 1 min). Penyebab terjadinya variasi ini antara lain:

Gangguan (Fault), Starting beban besar, Intermittent Losse Connections

pada kabel daya.

2. Variasi Tegangan Durasi Panjang (Long Duration Voltage Variation).

Variasi ini meliputi: Interruption, sustained, ( > 1 min; 0,0 pu ), Under

voltage (>1 min; 0,8 s/d 0,9 pu ), dan Over voltage ( > 1 min; 1,1 s/d 1,2 pu)

2.2.8 Gangguan Terhadap Sistem Pembangkitan

Sistem tenaga merupakan sistem yang dinamis, dimana selalu terjadi

perubahan didalam sistem tersebut dalam selang waktu tertentu. Definisi

gangguan adalah terjadinya suatu kerusakan didalam sirkuit listrik yang

menyebabkan aliran arus dibelokkan dari saluran yang sebenarnya. Peristiwa

gangguan-gangguan seperti gangguan-gangguan satu fasa ketanah, dua fasa ke

tanah, tiga fasa, antar fasa, pelepasan beban, dan putus saluran dapat

mempengaruhi kestabilan sistem. Kondisi ini dapat menimbulakan osilasi pada

sistem sehingga mempengaruhi kestabilan tegangan sistem.

21

Dalam kestabilan tegangan, akibatnya terjadi gangguan kemampuan sistem

untuk kembali stabil terbagi dua, yaitu stabilitas jangka pendek dan stabilitas

jangka panjang. Stabilitas jangka pendek biasanya terjadi akibat adanya tanggapan

cepat pengendalian tegangan seperti Automatic Voltage Regulator (AVR) atau

Flexible AC Transmission System (FACTS). Sedangkan, stabilitas waktu panjang

melibatkan peralatan.yang memiliki tanggapan lambat terhadap perubahan sistem,

seperti on-load Tap Charger (OLTP) atau Delayed Corrective Control Action.

Komponen dan kendali sistem tenaga mempengaruhi kestabilan tegangan

berdasarkan lamanya waktu memperoleh kestabilan kendali diperlihatkan pada

gambar 2.2

Gambar 2.2 Komponen Sistem Kendali yang Mempengaruhi Stabilitas Tegangan

22

Berikut adalah beberapa bentuk gangguan yang mempengaruhi stabilitas

tegangan :

1. Ketidakseimbangan tegangan (Voltage Unbalace). Merupakan deviasi

maksimum dari rata-rata tegangan atau arus tiga fase, dinyatakan dalam

prosen. Besarnya deviasi adalah 0,5 s/d 2%.

2. Distorsi gelombang (Wave form Distorsion). Umumnya disebabkan oleh

perilaku beban elektronika daya. Hal yang perlu diperhatikan adalah cacat

harmonik karena berdampak negatif terhadap sumber tegangan (PLN)

maupun beban (konsumen).

3. Fluktuasi tegangan (Voltage Fluctuation). Merupakan perubahan tegangan

secara random 0,9 s/d 1,1 pu. Dampak dari fluktuasi ini adalah terjadinya

flicker pada lampu. Ini umumnya terjadi karena pembusuran listrik.

4. Deviasi Frekuensi daya (Power frekuensi). Merupakan deviasi dari

frekuensi dasarnya. Untuk sistem Jawa-Bali deviasi yang diijinkan adalah

0,5 Hz sedangkan daerah lain 1,5 Hz.

5. Harmonik. Adalah gangguan (Distorsi) bentuk gelombang tegangan atau

bentuk gelombang arus sehingga bentuk gelombangnya bukan sinusoida

murni lagi. Distorsi ini umumnya disebabkan oleh adanya beban non-linier.

Pada dasarnya, harmonik adalah gejala pembentukan gelombang-gelombang

dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan

frekuensi dasarnya.

23

2.2.9 Hubungan Antara Tegangan dan Frekuensi Dalam Sistem

Pembangkitan

Frekuensi merupakan karakteristik dari tegangan yang dihasilkan oleh

generator. Misalkan, frekuensi 60 Hz dapat diartikan bahwa tegangan yang

dihasilkan oleh generator berubah-ubah nilainya terhadap waktu, nilainya berubah

secara berulang-ulang sebanyak 60 cycle setiap detik, jadi tegangan dari nilai nol

ke nilai maksimum kemudian nol lagi dan dari nilai maksimum ke nol lagi (jika

digambarkan dalam bentuk grafik membentuk gelombang sinosidal). Sebuah

beban listrik misalnya lampu, kalau diperhatikan dengan seksama tegangan yang

dihasilkan sudah hilang (nol) tetapi karena selama yang sangat cepat maka lampu

tersebut tetap hidup, sesuai dengan siklus frekuesnsi per detik. Fenomena ini

apabila pada frekuensi rendah misalkan 1 Hz, maka beban listrik (lampu) akan

kelihatan kedap-kedip seperti hal nya flip-flop yang akan mati-hidup berulang kali

secara kontinyu.

Kestabilan beban listrik membutuhkan frekuensi yang tinggi supaya

tegangan menjadi benar-benar halus, beban listrik (lampu) tidak berasa seperti

flip-flop.Tegangan yang berfrekuensi ini disebut juga tegangan bolak-balik

(alternating current) atau VAC, frekuensi sebanding dengan generator.

N = 120f/p

N = putaran ( rpm)

f = frekuensi ( Hz)

P = jumlah pasang kutub generator

24

Para produsen generator maupun turbine tentunya mempunyai batasan dan

tentunya setelah para produsen bereksperimen puluhan tahun dengan

mempertimbangkan segala sudut teknis maka dibuatlah standard yangg 50 Hz

dan 60 Hz itu, yg tentunya dinilai cukup efektif untuk kestabilan beban dan

effisien dari sisi teknis maupun ekonomis. Eropa menggunakan 50 Hz dan

Amerika menggunakan 60 Hz. Setelah adanya standarisasi maka semua peralatan

listrik di desain mengikuti ketentuan ini. Jadi logikanya kalau 50 Hz atau 60 Hz

saja sudah mampu membuat lampu tidak kelihatan kedap-kedip untuk apalagi

dibuat frekwensi lebih tinggi yg akan memerlukan turbine super kencang dan

sumber energi lebih banyak sehingga tidak efisien. Spesifikasi frekuensi maupun

tegangan dari generator bisa berubah-ubah besarnya berrdasarkan range dari

beban nol ke beban penuh. Menurut PUIL, spesifikasi tegangan yang dianjurkan

harus ±10%, sedangkan untuk frekuensi yang dianjurkan ±5%.

Regulasi tegangan:

.................................................................................................. (1)

Regulasi frekuensi:

................................................................................................... (2)

60

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan reaksi perubahan tegangan dan


menggunakan Electrical Generation Fundamentals Trainer #490, bahwa kinerja

pembangkit yang disimulasikan pada trainer dengan daya tersedia pembangkit

sebesar 1500 MW (100 %), total beban akselerasi dan beban deselerasi tersedia

sebesar 18,6 %, total daya beban suddenly load tersedia rata-rata sebesar 8,24 %.

Pada beban akselerasi, tegangan turun sebesar 0,19 % dan frekuensi turun sebesar

0,49 %. Pada beban deselerasi, tegangan naik sebesar 0,15 % dan frekuensi naik

sebesar 0,37 %. Mengalami drop tegangan turun sebesar 0,28 % dari tegangan

awal, dan drop frekuensi turun sebesar 0,77 % dari frekuensi awal. Sistem

pembangkitan masih dalam keadaan normal karena masih di ambang batas

regulasi yang ditentukan.

5.2 Saran

Hal-hal yang perlu disarankan dalam penelitian selanjutnya yaitu

1. Pembebaban dinamik seharusnya melebihi 50 % dari total daya yang

tersedia pada trainer agar nampak jelas drop tegangan dan drop frekuensi

2. Dalam mensimulasikan trainer sebagai pembangkitan listrik harus

mengetahui presentase kinerja sesungguhnya dari sistem pembangkitan.

61

DAFTAR PUSTAKA

Arikunto, Suharsini. 2013. Prosedur Penelitian. Jakarta. Rineka Cipta.

Furchan, Arief. 2007. Pengantar Penelitian dalam Pendidikan. Yogyakarta.

Pustaka Pelajar. Cetakan Ketiga.

Maolani, R, A dan Cahyana, U. 2015. Metodologi Penelitian Pendidikan. Jakarta.

Rajawali Pers.

Muslim, Supari. 2008. Teknik Pembangkit Tenaga Listrik. Jakarta. Direktorat

Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.

Muslim, Supari. 2009. Teknik Pembangkit Tenaga Listrik Jilid 2. Jakarta.

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.

Sugiyono. 2015. Metode Penelitian Pendidikan. Bandung. Alfabeta.

Documents

STABILITAS TEGANGAN DAN FREKUENSI PADA SISTEM …lib.unnes.ac.id/30993/1/5301410060.pdf · STABILITAS TEGANGAN DAN FREKUENSI PADA SISTEM PEMBANGKITAN LISTRIK TERHADAP BEBAN DINAMIK