Laporan Praktikum Analisis Sistem Tenaga Listrik Modul II – Analisa Analisa Aliran Daya Muhammad Bhayu Bramantyo / 15524046 Asisten: Hasyim Abdullah Tanggal praktikum: 17 Oktober 2017
[email protected] Teknik Elektro – Fakultas Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia
Analisa pada aliran daya suatu sistem tenaga, sangat Abstrak Abstrak — Analisa diperlukan dalam proses pembangkitan dan pembebanan sistem tenaga listrik. Analisis aliran daya dilakukan untuk mengetahui parameter-parameter yang ada pada sistem , dengan memberikan informasi yang berkaitan dengan beban, tegangan dan besar daya pada sistem tenaga . Karakteristik Aliran daya juga dapat dipengaruhi oleh variasi beban, rugi-rugi transmisi pada aliran daya dan adanya tegangan jatuh di sisi beban . Karena hubungan daya antara sumber dan beban tidaklah linier, maka dalam perhitungannya menjadi lebih kompleks dan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk menyelesaikannya. menyelesaikannya. Dengan bantuan perangkat lunak ETAP yang mendukung sistem tenaga listrik, permasalahan tersebut dapat diatasi dengan penyelesaian yang lebih cepat. Percobaan yang dilakukan pada praktikum kali ini adalah menganalisis aliran daya pada sistem jaringan listrik berdasarakan hal-hal yang mempengaruhi karakterisik aliran daya. Praktikum kali ini dilakukan dengan 9 bus, yaitu 3 generator, 3 trafo, dan 2 beban static(load static). Generator 1 dengan rating daya 245MW / 16,5kV, generator 2 dengan rating1623MW / 18kV, generator 3 dengan 85MW / 13,8kV, untuk rating trafo 1, 2 dan 3 adalah 200MVA dan untuk beban load static satu 125MW (P) / 50MVAR (Q), load static 2 memiliki rating 200MW (P) / 50MVAR (Q) dan untuk load static 3 memiliki rating 100MW (P) / 35MVAR. . Dari hasil hasil pada setiap percobaan terlihat, adanya rugi-rugi daya dan undervoltage . hal itu dapat terjadi karena ada perubahan ukuran panjang saluran transmisi dan perubahan pada load static. static. Berdasarkan hal tersebut tersebut perlu dilakukan analisis, pada aliran daya sistem.
K ata ata kumci — aliran aliran daya; 9 bus; under voltage; overload; over excited; xcited; sist si ste em te tenaga naga listri k; E TA P
Percobaan aliran daya ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik aliran daya yang berupa pengaruh dari variasi beban dan rugi-rugi transmisi pada aliran daya dan juga mempelajari adanya tegangan tegangan jatuh di sisi beban. beban. Dalam proses menganalisa aliran daya suatu sistem tenaga listrik, dihadapkan pada perhitungan yang kompleks dan rumit sehingga memerlukan waktu yang lebih untuk menyelesaikannya. Perhitungan yang menjadi permasalahan tersebut dapat diatasi dengan software aplikasi ETAP. Jatuh tegangan adalah besarnya tegangan yang hilang pada suatu penghantar. Yang secara umum pada sistem tenaga listrik, akan berbanding lurus dengan panjang saluran dan beban serta berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar. Pada Undervoltage adalah intinya disebabkan oleh low distribution voltage yang digunakan untuk mensupply beban-beban yang berarus tinggi(heavy tinggi(heavy load). TINJAUAN PUSTAKA A. ETAP ETAP ( Electric Transient and Analysis Program) Program) merupakan suatu software software aplikasi yang digunakan untuk mensimulasikan sistem tenaga listrik. Perangkat ini mampu bekerja dalam keadaan keadaan offline untuk offline untuk mensimulasi tenaga listrik dan online online untuk pengelolaan data dan kendali sistem secara real-time. real-time. Fitur yang terdapat di dalamnya antara lain fitur untuk menganalisa pembangkitan tenaga listrik, sistem transmisi, dan sistem distribusi tenaga listrik. B. Analisis Sistem Tenaga Listrik
PENDAHULUAN Sistem tenaga listrik memiliki 3 komponen utama, yaitu sistem pembangkitan,sistem transmisi dan sistem distribusi . Dalam sistem tenaga, kita melihat situasi yang berbeda. Sumber, merupakan sumber daya yang hanya boleh beroperasi pada batas daya dan tegangan tertentu. Sementara itu beban dinyatakan sebagai besar daya yang diminta/diperlukan, pada tegangan yang juga ditentukan . Untuk mencapai Performa yang memiliki keandalan dan sisi ekonomis pada sistem tenaga listrik, bergantung pada kinerja ketiga komponen utama tersebut. Persoalan-persoalan muncul ketika Sistem tersebut beroperasi, salah satunya adalah pada aliran daya. daya.
Dalam, sistem tenaga ,kita melihat situsasi yang berbeda. Sumber, merupakan sumber daya yang hanya boleh beroperasi pada batas daya dan tegangan tertentu. Sementara beban dinyatakan sebagai besar daya yang diminta/diperlukan, pada tegangan yang juga ditentukan. Suatu permintaan daya hanya dapat dilayani selama pembebanan tidak melampaui batas daya yang mampu disediakan oleh sumber. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa hal: 1.
Impedansi di saluran transmisi.
Impedansi di saluran transmisi dapat terjadi karena berbagai hal dan sudah mencakup resultan antara hambatan resistif, induktif dan kapasitif. Hal ini yang menyebabkan rugi-
rugi daya karena terkonversi atau terbuang menjadi energy lain dalam transfer energi. 2.
Tipe beban yang tersambung jalur.
Ada 3 tipe beban, yaitu resistif, induktif, dan kapasitif. Resultan antara besaran hambatan kapasitif dan induktif akan mempengaruhi P.F. sehingga mempengaruhi perbandingan antara besarnya daya yang ditransfer dengan yang diterima.
Table 3. Parameter trafo Bus
Bus
KV
KV
MVA
1
4
16,5
230
200
2
7
18
230
200
3
9
13,8
230
200
Selanjutnya pada percobaan pertama adalah dengan LANGKAH PRAKTIKUM
menjalankan sistem tersebut untuk dilakukan studi aliran
Langkah pertamanya sebelum percobaan adalah dengan melkaukan penyusunan one line diagram pada software ETAP untuk membuat suatu sistem tenaga listrik, berdasarkan data/parameter yang ada pada tabel berikut ini. Disediakan data sebuah sistem dengan 9 bus sebagai berikut (tabel di bawah). Ditetapkan sebagai dasar 100 MVA.
Table 1. nilai parameter saluran transmisi saluran
panjnag
bus
R
X
Y -6
Km
Ohm/km
Ohm/km
(x10 ) si/km
5
7
10
1,069386
5,334274
35,794942
7
8
10
0,280402
2,37086
17,486097
8
9
25
0,393924
3,324869
24,506260
6
9
10
1,308432
5,642276
41,836699
4
6
20
0,561518
3,031185
18,536401
4
5
10
0,330352
2,800886
20,647408
BUS Table 2. ratting generator Bus
saluran antara bus 4 dan bus 5 menjadi 30 km. Pada percoban ketiga dilakukan perubahan panjang saluran antara bus 4 dan bus 5 menjadi 5 km. Untuk percobaan terakhir yaitu dilakukan perubahan pada bus 6 menjadi 200 MW dan MVAR.
Transmisi
antar
beban. Pada percobaan kedua dilakukan perubahan panjang
Pembangkit
Beban
V,pu
Ket.
P
Q
P
1
-
-
-
16,5kV
G1 (swing)
2
163
-
-
18kV
G2
3
85
-
-
13,8kV
G3
4
-
-
125
50
5
-
90
30
6
-
-
-
7
-
-
100
8
-
-
-
Transformer
Q
35
II. HASIL DAN A NALISIS Pada percobaan pertama merupakan percobaan yang menggunakan 3 generator untuk mensupply 3 beban sesuai dengan parameter data pada tabel percobaan 1,2 dan 3. Hasil percobaan pertama dapat dilihat pada gambar 1 . Berdasarkan gambar dapat dilihat bahwa nilai P dan Q yang merupakan daya total(S), dari generator swing dihasilkan sebesar 274215+ j92099. Hal tersebut berarti, pada nilai P(daya nyata) = 274215 kW dan nilai Q(daya reaktif) = 92099 kVAR. Daya total (S) tersebut ditransmisikan ke beban, dari bus 1 melalui trafo 1 denga rating 200MVA. Setelah melewati trafo daya menuju di bus 4 daya terbagi menjadi 2, daya sebesar 169634+j38885 menuju bus 5, kemudian daya sebesar 103419+j929 menuju bus 6. Daya yang menuju beban sekitar 106495+j425920 dan 61033-j11945 menuju bus 7 dan bus 6 ke bus 9 lalu berakhir di bus 8 dimana terdapat beban 3 yang merupakan total daya menjadi 83111+j29077 . Penjelasannya adalah bahwa daya dari bus ke 1,4 lalu ke 5(beban 1) dan 6(beban 2) dan seterusnya hingga beban 3, memiliki nilai daya yang semakin menurun karena aliran daya dari bus tersebut terbagi menjadi 2 jurusan, yaitu ke beban dan ke saluran transmisi. Disisi lain kita perlu mempertimbangkan daya yang keluar dari rangkaian yang tidak diketahui yaitu daya yang diserap oleh saluran transmisi dan transformator. Dimana hal tersebut juga dipengaruhi oleh parameter yang ada pada masing-masing komponen. Sehingga dari bus ke beban tersebut, j umlah dayanya semakin berkurang. Faktor lainnya penyebab rugi-rugi ini adalah efisiensi dari generator atau transformator dan panjang saluran transmisi . Untuk generator 2 dan 3 dari gambar 1 dapat kita lihat bahwa tidak membangkitkan daya, dikarenakan generator ini adalah generator Voltage Control yang berfungsi sebagai pengatur tegangan untuk menjaga tegangan bus tetap berada dalam batas toleransi (yang diijinkan) jika ada gangguan atau penambahan beban secar tiba-tiba.
Untuk hasil percobaan pertama tahap berikutnya pada bagian Alert view dapat dilihat pada gambar 3. Pada gambar tersebut memperlihatkan keadaan dari komponen sitem tengaa listrik yang kita susun pada percobaan 1. Dari data gambar 3 tersebut dapat kita lihat untuk bus 2 hingga bus ke 9 memiliki kondisi under voltage, dimana hal ini terjadi overload atau pembebanan berlebih pada generator swing. Dari gambar juga dapat dilihat, bahwa pada generator 1 mengalami overexcited, hal ini terjadi karena generator mensuplai daya reaktif tetapi eksitasinya berlebihan. Untuk generator 2 dan 3 terjadi under excited dan under power artinya generator menyerap daya reaktif tapi eksitanya kurang dan generator tidak mensuplai daya, karena generator 2 dan 3 di ETAP diatur sebagai generator voltage control (pengatur tegangan) yang hanya berfungsi untuk menstabilkan tegangan pada bus. Karena pada generator 1 terjadi overload maka Trafo 1 terjadi Overload.
Gambar 1.Hasil percobaan 1 dengan satuan kW+jkVAR
Untuk Hasil Percobaan pertama tahap selanjutnya yaitu dengan satuan ampere dapat dilihat pada gambar 2. Kita bisa mengikuti analisis pada daya kW+jVAR seperti analisa diatas. Dalam proses transmisi daya terdapat rugi-rugi daya atau daya yang hilang. Jika beban semakin besar maka akan mengalir arus yang besar. Karena pada saat proses transmisi pada saluran, arusnya kecil tetapi tegangannya sangat tinggi, kemudian pada saat sampai beban maka arus akan membesar (berubah). Pada saluran transmisi nila arus akan berkurang, karena panas yang pada saluran tersebut. Sebagai contoh, pada gambar 2 dapat dilihat arus dari bus 5 menuju bus 7 berkurang. Yaitu ada 4,3 Amp yang hilang. Arus sendiri memiliki sifat menimbulkan panas saat dialirkan.
Gambar3. Hasil Percobaan 1 pada alert view
Untuk percobaan pertama tahap selanjutnya adalah load flow report atau laporan aliran beban pada setiap bus. Hasil percobaan dapat dilihat pada gambar 4. Dari hasil tersebut kita dapat mengetahui pada bus yang tersambung langsung dengan beban terdapat daya aktif (P) dan daya rekatif (Q). jika beban semakin besar maka daya aktif yang dibutuhkan semakin besar . hal ini dapat dilihat dari salah satu bus. Pada bus 6 daya aktif sebesar 149.308 MW dengan daya reaktif sebesar 29.305 MVAR.
Gambar 2. Hasil percobaan 1 satuan ampere
rugi daya yang tinggi, misal pada bus 7 terj adi kehilangan nilai arus sebesar 10,2 Ampere.
Gambar 4. Hasil percobaan 1 Load flow report
Pada percobaan selanjutnya yaitu percobaan kedua yang hasilnya dapat dilihat pada gambar 5. Terjadi perbedaan dengan percobaan 1, Karena pada percobaan kedua ini pada saluran transmisi antara bus 4 dan 5 diatur menjadi 30 km. Gambar 6 Hasil percobaan 2 satuan ampere
Pada hasil alert report percobaan 2 ini terlihat pada gambar 7. Hasilnya kurang lebih sama dengan percobaan pertama tetapi pada generator berubah menjadi under excited. Perubahan panjang pada saluran transmisi hanya berpengaruh pada daya yang dikirim ke beban.
Gambar 5. Hasil percobaan kedua dengan 30 km dengan satuan kW+jkVAR
Pada gambar 5, kita bisa melihat bahwa terjadi perubahan yang sangat signifikan. Hal tersebut dapat dilihat dari gambar 5 saat daya yang ada pada bus 5 menuju beban dan saat menuju bus 7, yang dayanya semakin mengecil. Hal ini terjadi karena panjangnya saluran transmisi diantara bus 4 dan bus 5. Sehingga hal tersebut meningkatkan rugi-rugi daya yang ada.
Gambar 7 Hasil percobaan 2 alert view
Untuk percobaan satuan ampere hasilnya dapat dilihat pada gambar 6, dalam ampere maka arusnya pada percobaan ini akan berubah.. pada proses transmisi arus akan mengalami rugi
Selanjutnya untuk percobaan load flow report dapa dilihat hasilnya pada gambar 8. Disini terjadi perubahan pada nilai daya aktif(P) dan reaktifnya(Q) sesuai hasil percobaan 2 yaitu
misalnya pada bus 5 dibandingkan percobaan 1 sebelumnya, yaitu menjadi 132.783 MW dan 30.581Mvar
Gambar 10 hasil percobaan 3 dengan satuan ampere.
Arus yang di bangkitkan pada percobaan 3 dapat dilihat pada gambar 10. Arus terlihat semakin membesar, pada bus 7 rugirugi arus tidak terlalu besar karena panjang saluran hanya 5km, Gambar 8 hasil percobaan 2 Load flow report.
Pada percobaan ketiga , hasil percobaan dapat dilihat pada gambar 9. Pada saluran transmisi antara bus 4 ke bus 5 diubah menjadi lebih pendek yaitu 5km. dengan pendeknya panjang saluran transmisi, maka rugi-rugi dayanya akan semakin menurun. Pada generator swing akan membangkitkan daya yang lebih besar sehingga generator 1 akan mengalami overload dan over excited. Pada percobaan ini rugi-rugi daya reaktifnya semakin besar. Hal ini disebabkan ini genartor mengalami overload dimana bebannya merupakan beban static.
Gambar 11 percoban 3 hasil alert load flow
Hasil alert load flow percobaan 3 dapat dilihat pada gambar 11. Dengan
memendeknya
panjang
saluran
menyebabkan
generatoe 1 Overload. Hal ini disebabkan karena pembebanan yang berlebihan. Kemudian over excited disebabkan oleh generator yang menyuplai daya reaktif
berlebih sehingga ter-
jadinya eksitasi yang berlebihan. untuk bus, masih terjadi unGambar 9 hasil percoban 3 dengan satuan kW+jkVAR
der voltage seperti sebelumnya.
Gambar 12 percobaan 3 load flow report Gambar 14 percobaan 4 satuan Ampere.
Pada percobaan 3 hasil load flow reportnya dapat dilihat pada gambar 12. Pada Bus 5 daya aktif dan reaktif menjadi lebih
Berdasarkan gambar 14, dapat dilihat bahwa arus ini sangat
besar. Hal ini dikarenakan rugi-rugi daya yang menurun.
rentan terhadap rugi-rugi jika ditransmisikan melalui saluran transmisi. Kita dapat melihat losses yang cukup banyak terjadi antara bus 8 ke 9, ada rugi-rugi sekitar 24,7 Ampere. dengan penambahan rating beban pada bus 6 maka arus yang ditimbulkan juga besar yaitu sekita 442,4 pada sisi beban.
Gambar 13 percobaan 4 KW+jkVAR
Pada percobaan 4 hasilnya dapat dilihat pada gambar 13. Pada percobaan ini, nilai beban pada bus 6 menjadi 200 MW dan 50 MVAR. Dari hasil percobaan pada gambar, daya yang
Gambar 15 Hasil percobaan 4alert load flow
dihasilkan generator 1 (swing) sebesar 333888+j162006. Pada
Untuk hasil alert load flow percobaan 4 dapat dilihat pada
bagian beban 3 terjadi penurunan daya
gambar 15. bus masih mengalami under voltage . hal ini
j26373.
menjadi 75383 +
Dan nilai daya pada beban di bus 6 adalah
149308+j29305.
maenyatakan
bahwa
masih
terjadi
pembebanan
yang
berlebihan. Hal itu juga dapat dilihat dari kondisi generator 1 sebagi yang masih kondisi overload. Kemudian untuk generato 2 dan 3 terjadi under excited karena generator tersebut hanya menyerap daya reaktif dan dengan diatur sebagai generator voltage control.
Gambar 16 percobaan 4 load flow report.
Pada hasil gambar 16 terlihat bahwa beban pada bus 6 memiliki daya aktif yaitu P = 146,158KW Q = 36567MVAR.
4.
Daya pada beban yang ada pada bus 5 dan 6 akan dipengaruhi oleh daya yang disalurkan dari bus 4 dan juga rugi rugi daya yang ada.
5.
Rugi-Rugi daya
6.
Yaitu proses suplai daya reaktif pada generator
7.
Beban berlebih (Overload)
8.
Kita dapat mengetahui kondisi dari masing masing peralatan yang ada seperti pada bus,generator dan trafo. V.
Daftar Pustaka
[1] Sudaryatno,Sudirham; Analisa Sistem Tenaga [2] Wami, Yusreni; Analisa Sistem Tenaga [3] Modul Praktikum Analisis Sistem Tenaga UII
III.
KESIMPULAN
Dari hasil percobaan yang sudah dilakukan dapat disimpulkan bahwa, Daya dari bus dibagi menjadi 2 bagian, yaitu daya yang menuju beban dan pada saluran transmisi. Selain itu kita perlu mempertimbangkan daya output yang diserap oleh saluran transmisi maupun transformator. Selanjutnya panjang saluran akan mempengaruhi rugi-rugi daya sehingga daya yang tersalurkan menjadi berkurang jika saluran transmisi semakin panjang. Berikutnya Over eksitasi adalah kondisi dimana eksitasi berlebihan saat generator mensuplai daya reaktif dan menyebabkan panas berlebihan pada lilitan rotor generator. Jika eksitasi kurang maka akan pana yang berlebihan pada rotor lilitan generator.
IV.
JAWABAN PERTANYAAN
1.
Daya dari bus dibagi menjadi 2 bagian, yaitu daya yang menuju beban dan pada saluran transmisi. Selain itu kita perlu mempertimbangkan daya output yang diserap oleh saluran transmisi maupun transformator.
2.
Selanjutnya panjang saluran akan mempengaruhi rugirugi daya sehingga daya yang tersalurkan menjadi berkurang jika saluran transmisi semakin panjang.
3.
Percobaan 2, karena semakin panjangnya saluran transmisi menyebabkan losses bertambah.
