Aliran Daya Sistem Distribusi (Aliran Daya Seimbang/Tidak Seimbang) (Analisa Sistem Tenaga I)
2 sks I Made Ari Nrartha, ST., MT http://arinrartha02.blogspot.com
[email protected]
Pemodelan Sistem Distribusi Sistem distribusi digambarkan oleh saluran distribusi, kapasitor shunt, unit-unit pembangkit, dan beban. Saluran Distribusi Zaa VA
Va Zac Zan
Zbb
Zab
Zcc
Zbc
VC
Vc Zbn
VN
Z aa Z [Z abcn ] = ba Z ca Z na
Zcn
Znn
Vn
Z ab
Z ac
Z bb
Z bc
Z cb
Z cc
Z nb
Z nc
Z an
Z bn Z cn Z nn
Zaa − n [Zabc ] = Zba − n Zca − n
Zab − n
Zac − n
Zbb − n
Zbc − n
Zcb − n
Zcc − n
Model Saluran Distribusi Hubungan antara tegangan bus dengan arus cabang dari saluran : Va VA Zaa V = V − Z b B ba Vc VC Zca
−n
Zab − n
Zac − n I Aa
−n
Z bb − n
Z bc − n
−n
Zcb − n
⋅ I Bb Zcc n I Cc −
Impedansi seri dari saluran ke l digambarkan oleh matrik 3 3 sebagai berikut !"heng dan Shirmohammadi, #$$%& Z aa ,l Z ab ,l Z ac ,l Z l = Z ab ,l Z bb ,l Z bc ,l Z ac ,l Z bc ,l Z cc ,l Analisa Sistem Tenaga I
Lanjutan Model Saluran Distribusi 'odel saluran pada (aringan distribusi dapat direpresentasikan sebagai rangkaian nominal phi, seperti pada )ambar berikut: !*immerman, #$$2&.
Analisa Sistem Tenaga I
Model Saluran Distribusi Lanjutan +aringan distribusi tersebut mempunai impedansi seri dan admitansi shunt ang terbagi merata di kedua u(ung rangkaian dari bus i ke bus k. ilai impedansi dan admitansi tiga fasa setiap elemen tersusun dalam dimensi matrik 3 3.
Analisa Sistem Tenaga I
Model Beban Hubungan tiga fase beban bisa hubungan bintang ! Υ & atau delta !∆&. Hubungan bintang ! Υ & diketanahkan dapat dimodelkan sebagai :
Daya konstan : I Li = (S Li / V i )
∗
Arus Konstan : I Li
S Li
=
I a , Li
I b , Li
=
S a , Li
0
0 0
S b , Li
0
0
0 S c , Li
0
0
y b , Li
0
I c , Li
Impedansi Konstan : I Li
= Y LiV i
Analisa Sistem Tenaga I
y a , Li Y Li = 0 0
0
y c , Li
Lanjutan Model Beban
Hubungan delta !∆& dapat dimodelkan sebagai:
Daya konstan : I Li
[S
Lppi (TV i )
]
1 T = 0 − 1
0
−1
1
S Lppi
−1
1 0
S ab. Li = 0 0
0
0
S bc , Li
0
0
S ca , Li
Arus Konstan : I Li
T
= T
−1 ∗
=
T
T I Lppi
I Lppi
=
[ I ab Li
I ca , Li ]
T
I bc , Li
,
Impedansi Konstan : I Li
T
= T
Y LppiV ppi
Analisa Sistem Tenaga I
Y Lppi
Y ab , Li = 0 0
0
0
Y bc , Li
0
0
Y ca , Li
V ppi
V ab ,i = V bc ,i V ca ,i
Model Kapasitor Shunt
apasitor shunt dapat dimodelkan sebagai beban impedansi konstan hubungan bintang ! Υ & atau delta !∆&.
'odel Y apasitor Shunt iga 1ase
Analisa Sistem Tenaga I
Unit-unit Pembangkit nit-unit pembangkit diklasifikasikan sebagai bus 4 atau 5 konstan. ntuk unit 4, pemodelanna identik dengan model beban daa konstan, tetapi arus diin(eksikan ke sistem. ntuk unit 5, hubungan bus dimodelkan sebagai bus 5, (ika perhitungan pembangkitan daa reaktif 4ig melebihi , reaktif diset pada limit pembangkitan reaktifna dan pada bus tersebut diset sebagai bus 4. 6eberapa unit penimpan energi ang tersebar (uga dimodelkan sebagai bus arus konstan tetapi untuk tu(uan aliran daa model 4 sudah cukup.
Analisa Sistem Tenaga I
Metoda-metoda Penyelesaian SAD3
'etoda 1ast 7ecouple, 7ipilih karena perumusan lebih sederhana dan bisa dihitung secara paralel ∆P dan ∆Q.
'etoda ompensasi !6ack8ard 9 1or8ard& 'etoda ini dimulai dengan menghitung arus dari u(ung saluran sampa pang a sa uran ac 8ar an t an engan meng tung (atuh tegangan dari pangkal sampai u(ung saluran !for8ard&, proses ini diulang-ulang sampai didapatkan konergensi !nilai arus setiap saluran dan tegangan setiap bus tidak berubah lagi&
Analisa Sistem Tenaga I
Metoda Kompensasi !Ba"k#ard $ or#ard% 'etoda didasarkan pada kompensasi telah dikembangkan oleh "heng dan Shirmohammadi, #$$%. rosedur utamana adalah: 6aca data (aringan bentuk indek (aringan, #. 6entuk matrik impedansi *6 dan matrik sensitif *5 bus 5, 2. Sistem mesh ang (arang diubah ke (aringan radial dengan memutus semua loop. ada *6, elemen diagonal adalah (umlah dari impedansi saluran ang terbentuk dari hubungan loop dua bus dan elemen off diagonal adalah (umlah dari impedansi saluran dua loop. * 5 dapat dibentuk dari bus 5 pada bus feeder dengan cara ang sama seperti *6. ;akukan iterasi arus back8ard dan tegangan for8ard. +ika 3. kesalahan daa maksimum pada masing-masing bus untuk semua fase lebih kecil dari kriteria konergensi εp, lakukan langkah berikutna. Analisa Sistem Tenaga I
Lanjutan Metoda Kompensasi 3.
Hitung kesalahan tegangan ∆56. ntuk j ang dipisahkan dalam dua bus terakhir, j1 dan j2, didapatkan : ∆ V B , j =
<.
V j1
− V j 2
+ika kesalahan tegangan maksimum lebih besar dari kriteria tegangan, εb, perbaharui in(eksi arus menggunakan persamaan diba8ah ini, lan(utkan ke langkah 3, atau ke langkah berikutna. Z B ∆ J = ∆V B
%.
J = J + ∆ J ntuk j, kompensasi arus -J j adalah in(eksi pada bus akhir j1 dan kompensasi arus J j diin(eksikan pada bus akhir j2. Analisa Sistem Tenaga I
Lanjutan Metoda Kompensasi =.
.
Hitung penimpangan tegangan bus 5 !∆55&. ntuk bus 5 ke i , ∆5,i> 5set,i ? 5#,I dengan V 1,j adalah magnitude tegangan urutan positif pada bus i , dan V set,i adalah nilai setting tengangan pada bus 5 ke i . +ika penimpangan tegangan 5 maksimum lebih besar dari pada kriteria konergensi tegangan bus 5, ε, perbaharui in(eksi arus Iq bus, kembali ke langkah 3 atau aliran daa selesai. ∆i qa , i
Z V ∆ I q
= ∆ V V
qb , i
∆ i qc , i
=
∆
j ( 90
0
+ δ va , i
)
0
= =
i q ,i e q ,i
∆
e
i q ,i e
a ,
j ( 90
0
+ δ vc , i
)
arus mendahului sebesar $00, ang akan mengurangi pembangkitan daa reaktif. +ika ∆V V,i < 0 !V 1,j lebih besar dari V set,i &, I q ,i
= I q ,i + ∆ I q ,i
sehingga pembangkitan daa reaktif akan berkurang diin(eksikan pada bus 5 ke i . +ika ∆V V,I > 0 !V 1,i lebih kecil dari V set,i &, I q ,i
= I q ,i − ∆ I q ,i
sehingga kelebihan pembangkitan daa rekatif akan diin(eksikan pada bus 5 ke i .
Analisa Sistem Tenaga I
Prgram Aliran Daya ! "ase
'etoda ompensasi 7ata !1ormat data 1ile&, rogram tama rogram untuk menulis ke file
Analisa Sistem Tenaga I
