Optimasi Simultan Tingkat Penetrasi Dan Faktor Daya Pembangkit Listrik Tenaga Air Untuk Meningkatkan Kualitas Daya Pada Jaringan Distribusi 20 kV Kuala–Binjai

Siregar, Hans Andrew Simon Putra (2026) Optimasi Simultan Tingkat Penetrasi Dan Faktor Daya Pembangkit Listrik Tenaga Air Untuk Meningkatkan Kualitas Daya Pada Jaringan Distribusi 20 kV Kuala–Binjai. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6022241070-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (7MB) | Request a copy

Abstract

Integrasi pembangkit energi terbarukan pada jaringan distribusi tenaga listrik menjadi salah satu strategi utama dalam mendukung transisi energi berkelanjutan di Indonesia. Namun demikian, peningkatan penetrasi distributed generation (DG) pada sistem distribusi tidak selalu memberikan dampak teknis yang positif apabila tidak diiringi dengan pengaturan kondisi operasi yang optimal. Tingkat penetrasi (penetration level) pembangkit dan faktor daya generator merupakan dua parameter penting yang secara langsung mempengaruhi aliran daya, rugi-rugi daya, profil tegangan, serta kualitas daya pada sistem distribusi. Oleh karena itu, diperlukan evaluasi teknis untuk menentukan kondisi operasi optimum yang mampu meningkatkan performa sistem distribusi secara menyeluruh. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh simultan tingkat penetrasi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dan faktor daya generator terhadap kualitas daya pada jaringan distribusi 20 kV Kuala–Binjai, Sumatera Utara. Sistem distribusi yang diteliti disuplai oleh Gardu Induk Binjai dan terintegrasi dengan PLTA Batugajah sebagai distributed generation berbasis energi terbarukan. Analisis dilakukan menggunakan simulasi load flow berbasis software ETAP dengan metode Newton–Raphson pada kondisi steady-state. Variasi tingkat penetrasi dilakukan mulai dari 10% hingga 100% kapasitas pembangkit, sedangkan variasi faktor daya generator dianalisis pada kondisi leading, unity, dan lagging. Evaluasi performa sistem dilakukan berdasarkan parameter active power loss, voltage profile, kondisi undervoltage bus, serta karakteristik aliran daya pada jaringan distribusi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hubungan antara tingkat penetrasi pembangkit dan performa sistem distribusi bersifat non-linear. Peningkatan penetration level mampu menurunkan rugi-rugi daya secara signifikan hingga mencapai titik optimum tertentu, namun setelah melewati kondisi optimum, rugi-rugi daya kembali meningkat akibat perubahan distribusi aliran daya dan potensi reverse power flow. Nilai rugi-rugi daya minimum sebesar 0,748 MW diperoleh pada penetration level sekitar 64% dengan faktor daya generator 0,94 lagging. Dari sisi profil tegangan, peningkatan penetration level memberikan perbaikan signifikan terhadap kualitas tegangan sistem dan mampu mengurangi jumlah bus undervoltage secara drastis. Kondisi terbaik diperoleh pada penetration level tinggi dengan faktor daya mendekati unity atau sedikit lagging. Sebaliknya, operasi pada kondisi leading ekstrem menyebabkan peningkatan rugi-rugi daya dan penurunan kualitas profil tegangan. Berdasarkan hasil simulasi, operating region optimum sistem distribusi Kuala–Binjai diperoleh pada penetration level sekitar 60%–70% dengan faktor daya generator pada rentang 0,94 hingga 1,00. Pada kondisi tersebut, sistem mampu mencapai keseimbangan terbaik antara minimisasi rugi-rugi daya, perbaikan profil tegangan, serta kondisi operasi jaringan distribusi. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi referensi teknis dalam pengoperasian distributed generation berbasis energi terbarukan pada sistem distribusi tenaga listrik PLN, khususnya dalam mendukung peningkatan efisiensi dan kualitas daya sistem distribusi di Indonesia.
========================================================================================================================================
This paper investigates the technical impact of hydropower-based distributed generation (DG) integration on the Kuala–Binjai 20 kV distribution subsystem in North Sumatra, Indonesia. The study focuses on the combined effect of DG penetration level and generator power factor on network performance under steady-state operating conditions. The analyzed system is supplied by the Binjai High Voltage Substation and interconnected with the Batugajah Hydropower Plant. Using ETAP-based load flow simulation, the base-case condition and multiple operating scenarios were evaluated in terms of power quality, specifically focusing on voltage profile and active power losses, while also considering undervoltage conditions and power flow characteristics. The results show that the relationship between DG penetration and system performance is non-linear. As the penetration level increases, active power loss decreases significantly up to an optimum point, beyond which the losses increase again. The minimum active power loss is obtained at a penetration level of approximately 64% under a lagging power factor of 0.94, with a loss value of 0.748 MW. From the voltage perspective, increasing hydropower penetration improves feeder voltage support substantially, reducing the number of undervoltage buses from more than 500 buses at low penetration levels to as low as 38 buses at 70% penetration under lagging power factor operation. However, extreme leading power factor conditions degrade both loss and voltage performance. Overall, the recommended operating region is identified at approximately 60%–70% penetration with near-unity power factor, which provides the best balance between loss minimization and acceptable voltage performance.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Distributed Generation, Penetration Level, Faktor Daya, Rugi-Rugi Daya, Profil Tegangan, Sistem Distribusi, ETAP, Distributed Generation, Penetration Level, Power factor, Power Loss, Voltage Profile, Distribution System
Subjects:	T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK1001 Production of electric energy or power T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK1007 Electric power systems control
Divisions:	Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Electrical Engineering > 20101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Hans Andrew Simon Putra Siregar
Date Deposited:	03 Aug 2026 10:36
Last Modified:	03 Aug 2026 23:04
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/142660

Actions (login required)

View Item