BAB I PENDAHULUAN
I.
LATAR BELAKANG Sistem per unit merupakan merupakan metode atau cara untuk memudahkan perhitunganperhitungan-
perhitungan dan analisa sistem tenaga listrik. Nilai-nilai yang dinyatakan dalam (pu) ini ialah nilai yang sebenarnya terjadi dibagi dengan suatu nilai dasar. Nilai dasar ini diambil dari sembarang nilai yang dipilih dalam besaran yang sama.
Gambar 1.1 diagram satu garis Dalam analisa sistem daya nilai-nilai yang harus dihitung pun cukup besar apabila tetap menggunakan satuan-satuan biasa. Sehingga memungkinkan terjadinya kesulitan atau kesalahan dalam perhitungan. Maka dari itu diperlukan sebuah metode untuk mengatasi masalah tersebut. Terdapat dua metode yang bisa digunakan untuk mengatasi masalah tersebut yaitu menggunakan persentase dan satuan per unit. Kedua metode perhitungan tersebut, baik dengan persentase maupun dengan satuan per unit, lebih sederhana s ederhana dibanding menggunakan langsung nilai-nilai ampere, ohm, dan volt yang sebenarnya. Definisi satuan per unit untuk suatu nilai yang dimana perbandingan nilai tersebut terhadap nilai dasarnya yang dinyatakan dalam desimal. Atau dengan kata lain satuan per unit merupakan sistem penskalaan guna mempermudah kalkulasi atau proses perhitungan dalam menganalisa sebuah sistem jaringan listrik. Besaran besaran sistem dalam satuan masing-masing, tegangan dalam volt, arus dalam ampere, impedansi dalam ohm, ditransformasikan ke dalam besaran tak berdimensi yaitu per-unit (disingkat pu).
Pada mulanya transformasi ke dalam per-unit dimaksudkan untuk mempermudah perhitungan, namun dengan perkembangan penggunaan komputer maksud penyederhanaan itu sudah kurang berarti lagi. Pernyataan dalam per unit ini sangat
1
bermanfaat terutama bagi sistem yang memiliki beberapa bagian yang dihubungkan oleh trafo dan memiliki level tegangan berbeda. Nilai per-unit dari suatu besaran merupakan rasio dari besaran tersebut dengan suatu besaran basis. Besaran basis ini berada pada satuan yang sama dengan satuan besaran aslinya sehingga nilai per-unit besaran itu menjadi tidak memiliki satuan atau dimensi. Nilai per-unit =
I.I Sistem Per Unit dalam Satu Fasa Misalkan pada suatu sistem memiliki suatu daya dan tegangan, kemudian dinyatakan daya dan tegangan dasarnya. Daya Dasar (VoltAmpere) base = (VA)B VA Tegangan Dasar = VB volt Maka, Arus Dasar = I
=
() A
(1.1)
ohm ()
(1.2)
Kemudian bisa didefinisikan Impedansi per-unit nya
(1.3)
Impedansi Dasar = Z
Impedansi per unit = Z(pu) =
=
=
(ℎ)() = ohm
(1.4)
I.II Sistem Per Unit dalam Tiga Fasa Misalkan pada suatu sistem memiliki suatu daya dan tegangan, kemudian dinyatakan daya dan tegangan dasarnya. Daya Dasar : MVA tiga fasa dasar = (MVA)B atau kVA tiga fasa dasar = (kVA) B Tegangan : Tegangan antar fasa = V B volt Setelah didapatkan hubungan ekivalen maka, Arus Dasar = I
=
() A √ ()
() Impedansi Dasar = Z = √
(2.1)
() = ()
() = () ohm (2.2)
Kemudian bisa didefinisikan Impedansi per-unit nya
(2.3)
2
Impedansi per unit = Z(pu) =
(ℎ)() = ()
=
(ℎ)() ohm (2.4) ()
3
II.
RUMUSAN MASALAH Bagaimana melakukan perhitungan analisis sistem daya dengan menggunakan
metode sistem per unit?
III.
TUJUAN Untuk mengurangi beban komputasi dalam proses analisis pada sistem daya atau
tenaga listrik. (Menyederhakan proses perhitungan).
4
BAB II ISI
I.
DIAGRAM REAKTANSI Dari diagram satu garis sebuah sistem daya, dapat dibuat diagram reaktansi per unit
dengan menggunakan langkah-langkah berikut: 1. Tetapkan daya dasar ( MVA atau kVA) yang berlaku bagi semua bagian sist em. 2. Tetapkan tegangan dasar (kV ) pada salah bagian sistem (salah satu sisi trafo), kemudian hitung tegangan dasar pada sisi yang lain berdasarkan angka transformasinya. 3. Hitung tegangan dan impedansi per unit semua kompoenen di semua bagian sistem kemudian hubungkan sesuai dengan topologi pada diagram satu garis. Hasil yang didapat adalah diagram reaktansi satu fasa per unit.
Gambar 1.2 diagram satu garis (MVA)B = 30 kVB = 11
kVB = 33
kVB =
Gen 1: 30 MVA, 10,5 kV , X” = 1, 6 Ohm Gen 2: 15 MVA, 6,6 kV , X” = 1, 2 Ohm Gen 3: 25 MVA, 6,6 kV , X” = 0,56 Ohm
Trafo 2 (3 fasa): 15 MVA, 33/6,2 kV, X=16 Ohm/fasa pada sisi tegangan tinggi Saluran transmisi: 20,5 Ohm/fasa Trafo 1 (3 fasa): 15 MVA, 33/11 kV, X=15,2 Ohm/fasa pada sisi tegangan tinggi Asumsikan bahwa beban A dan B dianggap tidak ada. Dengan menggunakan metode sistem per unit definisikan terlebih dahulu impedansi per unit dari masing-masing komponen. Z(pu) =
(ℎ)() = ()
=
(ℎ)() ()
5
Pada saluran transmisi :
. = 0.564 ()
Generator 1 :
. = 0.396 ()
Trafo 1 :
. = 0.418 ()
Generator 2 :
. = 0.936 (.)
Trafo 2 :
= 0.440 ()
Generator 3 :
. = 0.437 (.)
Setelah data tersebut didapatkan maka dapat rangkaian diagram reaktansinya menjadi seperti ini :
Gambar 1.3 diagram reaktansi Dengan menggunkan sistem per unit akan lebih dimudahkan dalam perhitungan nantinya, karena dengan ada impedansi per unit maka hanya perlu menentukan besar impedansi dasar untuk mendapatkan angka yang sesungguhnya.
6
II.
ANALISIS TEGANGAN DAN DAYA
Gambar 1.4 contoh satu
Dengan menggunakan metode sistem per unit, maka dapat kita menghitung daya yang dikirim oleh generator, rugi-rugi pada saluran transmisi dan tegangan pada sisi beban. Dengan menggunakan metode sistem per unit, maka terlebih dahulu menentukan Daya dasar pada generator (SB) dan tegangan dasar pada region 1 (V B1) setelah itu akan didapatkan V B2 dan VB3 SB = 10 kVA VB1 = 480 volt Dengan menggunakan angka transformasi pada transformator 1 dan 2, maka didapatkan : VB2 = (480)/(0.1) = 4800 volt VB3 = (4800)/(20) = 240 volt Kemudian dengan menggunakan rumus yang sudah didapatkan sebelumnya didapatkan besaran per unit pada tiap komponen : ZLINE(pu) = (20+60).
= ()
ZLOAD(pu) = (10∠30 ).
= ()
VG(pu) =
∠
= 1∠0
0.0275∠71.6
1.7361∠30
pu
pu
pu
Rangkaian ekivalen per unit nya menjadi seperti ini :
7
Gambar 1.5 rangkaian ekuivalen
Maka, ZTOTAL(pu) nya menjadi ; ZTOTAL(pu) = ZLINE(pu) + ZLOAD(pu) = (0.0275∠71.6 ) + (1.7361∠30 ) = 1.52 + j0.896 =
1.764∠30.6
pu
Sejak rangkaian ekivalennya menjadi seperti di atas, maka I G = ILINE = ILOAD = I I(pu) =
() ()
=
∠ = .∠.
0.567∠ − 30.6
Tegangan pada Sisi Beban :
VLOAD(pu) = ZLOAD(pu).I(pu) = (1.7361∠30). (0.567∠ − 30.6 ) = VLOAD(actual) = VLOAD(pu).VB3 = (0.984∠ − 0.6 ). (240) =
0.984∠ − 0.6
236.16∠ − 0.6
volt
Rugi-rugi pada Saluran Transmisi :
PLINE(pu) = (I(pu))2. ZLINE(pu) = (0.567∠ − 30.6 ) . ( 0.0275∠71.6 ) = 0.00888∠10.25 pu PLINE(akt) = (0.00888∠10.25 ). (10000) = 87.38 Watt
Daya yang dikirim oleh Generator :
SG(pu) = VG(pu). I(pu) = (1∠0 ). (0.567∠ − 30.6 ) =
0.567∠ − 30.6
pu
PG(pu) = 0.567.cos(30.6) = 0.48804 pu PG(akt) = PG(pu). SB = (0.48804).(10000) = 4880.4 Watt
8
BAB III PENUTUP
I. KESIMPULAN Dari penjelasan di atas, maka penulis dapat menyimpulkan bahwa Melakukan analisis sistem daya dengan menggunakan metode sistem per unit dapat memudahkan perhitungan-perhitungan dan analisa sistem tenaga listrik.
Pernyataan dalam per unit ini sangat bermanfaat terutama bagi sistem yang memiliki beberapa bagian yang dihubungkan oleh trafo dan memiliki level tegangan berbeda. Dengan menggunakan metode sistem per unit, maka kita mendapatkan :
Sistem per unit dalam satu fasa Impedansi per unit = Z (pu) =
(ℎ) () ohm =
Sistem per unit dalam tiga fasa
Impedansi per unit = Z (pu) =
(ℎ) () = ()
=
(ℎ) () ohm ()
II. SARAN Menyadari bahwa penulis masih jauh dari kata sempurna, kedepannya penulis akan lebih fokus dan details dalam menjelaskan tentang makalah di atas dengan sumber – sumber yang lebih banyak yang tentunga dapat di pertanggung jawabkan.
9
DAFTAR PUSTAKA
Fauzan, Gustifa. “Sistem Per Unit”. 13 Maret 2018.
https://www.scribd.com/doc/8113 903/Sistem-Per-Unit.
Shidiq, Ir. Mahfudz. 2013. Pernyataan Komponen Sistem Daya.
http://lutro.blogspot.co.id/2013/02/satuan-per-unit-pu.html
10
