LAPORAN ANALISA DAYA ELEKTRIK MODUL STUDI HUBUNG SINGKAT
1. TUJU TUJUAN AN PRAK PRAKTI TIKU KUM M
a. Mengetahui Mengetahui keluaran keluaran grafik grafik yang keluar pada matlab matlab dari syintak syintak b. Untuk menentukan arus maksimum dan minimum hubung singkat. c. Untuk menentukan menentukan arus arus gangguan gangguan tak tak simetri simetriss bagi gangguan gangguan satu dan dua line ke tanah, gangguan line ke line, dan rangkaian terbuka d. Penyeli Penyelidik dikan an operasi operasi rele rele-re -rele le protek proteksi si e. Untuk menentukan menentukan kapasit kapasitas as pemutus pemutus dari circuit circuit breaker f. Untuk Untuk menentu menentukan kan distrib distribusi usi arus arus gangguan gangguan dan tingkat tingkat tegang tegangan an busbar busbar selama gangguan. 2. ALAT ALAT ALA ALAT T YA YANG DIGUNA DIGUNAKAN KAN
a. Pera Perang ngka katt Kom Kompu pute terr atau atau Lapt Laptop op b. Matlab (software 3. TEORI DASAR
!ubung singkat merupakan suatu hubungan abnormal (termasuk busur api api pada pada imped impedan ansi si yang yang rela relati tiff renda rendah h ter" ter"ad adii seca secara ra kebet kebetul ulan an atau atau disenga"a antara dua titik yang mempunyai potensial yang berbeda. #stilah gangguan atau gangguan hubung singkat digunakan untuk men"elaskan suatu hubungan hubungan singkat singkat.. Untuk Untuk mengat mengatasi asi ganggua gangguan n terseb tersebut, ut, perlu perlu dilakuk dilakukan an analisi analisiss hubung hubung singka singkatt sehing sehingga ga sistem sistem Protek Proteksi si yang yang tepat tepat pada $istem $istem %enaga Listrik dapat ditentukan. &nalisis hubung singkat adalah analisis yang memp mempel ela" a"ar arii kontr kontrib ibus usii arus arus gangg ganggua uan n hubun hubung g singk singkat at yang yang mungk mungkin in mengalir pada setiap cabang didalam sistem (di "aringan distribusi, transmisi, trafo tenaga atau dari pembangkit sewaktu gangguan hubung singkat yang mungkin ter"adi di dalam sistem tenaga listrik. !ubung singkat ter"adi akibat dari faktor internal dan faktor eksternal. 'aktor 'aktor intern internal al dari dari ganggua gangguan n adalah adalah rusakn rusaknya ya perala peralatan tan listr listrik. ik. 'aktor 'aktor
3 2
eksternal adalah antara lain cuaca buruk, seperti badai, hu"an, dingin bencana, seperti seperti gempa bumi, angin ribut, kecelakaan kendaraan runtuhnya runtuhnya pohon petir akti)itas konstruksi, ulah manusia, dan lain-lain. $ebagian besar gangguan ter"adi karena cuaca buruk, yaitu hu"an atau badai, dan pohon. *ang *anggu guan an
hubu hubung ng
sing singka katt
meny menyeb ebab abka kan n
ter" ter"ad adin iny ya
inte interu rups psii
kontinu kontinuita itass pelaya pelayanan nan daya daya kepada kepada para para konsume konsumen n apabi+a apabi+a ganggua gangguan n itu itu sampai menyebabkan terputusnya suatu rangkaian (sircuit atau menyebabkan keluar keluarnya nya satu satu unit unit pemban pembangkit gkit,, penuru penurunan nan teganga tegangan n yang yang cukup cukup besar besar menyebabkan rendahnya kualitas tenaga listrik dan merintangi ker"a normal pada peralatan konsumen, pengurangan stabilitas sistem dan menyebabkan "atuhnya generator, dan merusak peralatan pada daerah ter"adinya gangguan tersebut. *anggu *angguan an dapat dapat terdir terdirii dari dari gangguan gangguan tempor temporer er atau atau perman permanent ent.. Kebanyakan gangguan temporer di amankan dengan circuit breaker ( atau pengaman lainnya. *angguan permanent adalah gangguan yang menyebabkan kerusa kerusakan kan perman permanent ent pada sistem sistem.. $epert $epertii kegagal kegagalan an isolat isolator or,, kerusa kerusakan kan penghantar, kerusakan pada peralatan seperti transformator atau kapasitor. Pada Pada salu salura ran n bawa bawah h tana tanah h ham hampir pir semu semuaa gang ganggu guan an adal adalah ah gang ganggu guan an permanen. Kebanyakan gangguan peralatan akan menyebabkan hubung singka gkat.
*anggu gguan
permanen nen
hampir pir
semuanya nya
menye nyebab babkan kan
pemutusangangguan pada konsumen. Untuk melindungi "aringan dari gangguan digunakan fuse, recloser atau . /amun, berdasarkan kesimetrisannya, gangguan terdiri dari gangguan simetris dan asimetris. *angguan simetris adalah gangguan yang ter"adi pada semua fasanya sehingga arus dan tegangan pada masing-masing fasa bernilai sama, yaitu di antaranya !ubung $ingkat 0 fasa dan !ubung singkat 0 fasa ke tanah. $edangkan gangguan simetris adalah gangguan yang mengakibatkan arus arus yang yang mengal mengalir ir pada setiap setiap fasa fasa tidak tidak seimba seimbang, ng, yaitu yaitu di antara antaranya nya
3 2
hubung singkat + fasa ke tanah, hubung singkat fasa ke fasa, dan hubung singkat 1 fasa ke tanah. &nalisis !ubung $ingkat secara umum menggunakan persamaan hubung singkat sebagai berikut.
ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT
&nalaisis *angguan !ubung $ingkat dilakukan dengan berdasarkan kesimetrisan gangguan yang ter"adi. &nalisis gangguan !ubung $ingkat dapat dilakukan pada keadaan simetris. Pada gangguan asimetris perlu dilakukan metode komponen simetris untuk melakukan analisis hubung singkat. 1.
Komponen Simeti! " Seim#$n%
Komponen simetris digunakan untuk menganalisis terutama sistem yang tidak seimbang, misalnya saat ter"adi hubung singkat tiga phasa, dua phasa dan satu phasa ke tanah. 2imana sebuah sistem tak seimbang diubah men"adi tiga rangkaian persamaan yaitu rangkaian urutan positif, urutan negatif, dan urutan nol. Menurut teorema 'ortescue, tiga fasor tak seimbang dari sistem tiga phasa dapat diuraikan men"adi tiga sistem fasor yang seimbang. !impunan seimbang komponen itu adalah ($te)enson, +3415 1675 •
Komponen urutan positif, yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya, terpisah satu dengan yang lainnya dalam phasa sebesar +17o, dan mempunyai urutan phasa yang sama seperti fasor
aslinya. • Komponen urutan negatif, yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya, terpisah satu dengan yang lainnya dalam phasa sebesar
3 2
+17o, dan mempunyai urutan phasa yang berlawanan dengan fasor aslinya. • Komponen urutan nol, yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan dengan pergeseran phasa nol antara fasor yang satu dengan yang lain. %u"uan lain adalah untuk memperlihatkan bahwa setiap phasa dari sistem tiga phasa tak seimbang dapat di pecah men"adi tiga set komponen.
*ambar 8ektor 2iagram untuk Komponen $imetris Komponen simetris berpengaruh terhadap besarnya impedansi saluran. #mpedansi saluran suatu sistem tenaga listrik tergantung dari "enis konduktornya yaitu dari bahan apa konduktor itu dibuat yang "uga tentunya pula dari besar kecilnya penampang konduktor dan pan"ang saluran yang digunakan "enis konduktor ini. Komponen $imetris menyebabkan tegangan "atuh sesuai dengan urutan arusnya dan tidak mempengaruhi urutan arus lainnya, berarti tiap urutan yang seimbang akan terdiri dari suatu "aringan. Ketidakseimbangan arus atau tegangan ini akan menimbulkan pula impedansi urutan positif, urutan negatif, dan urutan nol. #mpedansi urutan dapat didefinisikan sebagai suatu impedansi yang dirasakan arus urutan bila tegangan urutannya dipasang pada peralatan atau pada sistem tersebut. $eperti "uga tegangan dan arus didalam metode komponen simetris dikenal tiga macam impedansi urutan yaitu sebagai berikut.#mpedansi urutan positif (9+,
3 2
adalah impedansi tiga phasa simetris yang terukur bila dialiri oleh arus urutan positif. +. #mpedansi urutan negatif (91, adalah impedansi tiga phasa simetris yang terukur bila dialiri oleh arus urutan negatif. 1. #mpedansi urutan nol (97, adalah impedansi tiga phasa simetris yang terukur bila dialiri arus urutan nol.
#& : #+& ; #1& ; #7. # : a1 #+& ; a #1& ; #7. # : a #+& ; a1 #1& ; #7.
3 2
2ari persamaan tersebut, diperoleh persamaan berikut. #+& : +0(#& ; a# ; a1# #1& : +0(#& ; a1# ; a# #7 : +0(#& ; # ; # Persamaan di atas, terdapat operator a yang merupakan unit )ektor yang membentuk sudut +17 dera"at berlawanan "arum "am.
Jeni! %$n%%&$n H&#&n% !in%'$t +. *angguan !ubung $ingkat + 'asa ke %anah
Pada gangguan satu fasa ke tanah misal fasa & mengalami gangguan akan menyebabkan kenaikan arus pada fasa & dan drop tegangan di phasa & (men"adi nol sedangkan arus pada phasa yang lain men"adi nol yang diikuti dengan kenaikan tegangan fasa yang lain (phasa dan Phasa tidak sama dengan nol sedangkan arus phasa sama besarnya dengan phasa yaitu nol ampere (%"ah"ono, 1777
3 2
*angguan
tidak
sistem,sehingga
simetris
menyebabkan
arus tidak
seimbang
dibutuhkan
komponen
simetris untuk
dalam
perhitungannya
sebagaimana uraian di atas.
*ambar
Pada gangguan satu fasa ke tanah, rangkaian urutan positif, negatif dan urutan nol terhubung seri, seperti ditun"ukkan pada rangkaian di bawah ini.
3 2
*ambar
+.
*angguan !ubung $ingkat 'asa-'asa ke %anah Pada gangguan antar fasa fasa dan fasa mengalami gangguan akan menyebabkan kenaikan arus pada fasa dan , sedangkan tegangan untuk fasa tersebut men"adi drop (men"adi nol. 2iagram rangkaian untuk gangguan antar fasa ditun"ukkan dalam gambar di bawah ini ($te)enson, +34=.
3 2
*ambar 2iagram
3 2
*ambar *angguan 0 'asa
Misalnya gangguan ter"adi pada fasa a dan fasa b seperti berikut ini 5 #a;#b;#c : 7 #a : 7 > : >b : >c Karena sistemnya seimbang maka urutan negatif dan urutan nol tidak ada, sehingga diperoleh persamaan di atas.
3 2
(.PROSEDUR PER)OBAAN
i. ii.
iii.
Persiapkan Perangkat computer atau laptop yang sudah terinstal program Matlab $iap kan "uga Listing Llshort Lgshort symshort uka aplikasi matlab masuk pada editor lalu klik /ew-M file Lalu ketik simulasi seperti pada modul. $ebelum melakuka percobaan
simpan listing llshort , lgshort dan symshort dalam satu folder a Metoda !ubung singkat seimbang , ketik semua nya mengikuti yg ada pada modul, setelah selesai klik
*.DATA PER)OBAAN
3 2
A. H&#&n% Sin%'$t +$!$ Seim#$n% Li!tin% VF=400; rF=0.4; iF0=VF/rF; f=60; w=2.*pi*f; d=0; d=d*pi/180; t0=0; tfinal=0.80; tspan=[t0,tfinal]; i0=[0; iF0; 0; 0; 0]; %arus perulaan [t,i]=!de4"#$ss&!rt$, tspan,i0'; t&eta=#w*t'( d ( #pi/2'; id=i#),1', i=i#),4', iF=i#),2'; ia=srt#2/+'*#id.*!s#t&eta' ( i.*sin#t&eta''; i-=srt#2/+'*#id.*!s#t&eta2*pi/+' ( i.*sin#t&eta 2*pi/+''; i=srt#2/+'*#id.*!s#t&eta(2*pi/+' ( i.*sin#t&eta(2*pi/+''; fiure#1', pl!t#t,ia', la-el#$watudeti$', la-el#$ia, $' title#[$3u-un inat 5ia Fasa ia, $,$delta = $, nu2str#d']' fiure#2', pl!t#t,i-', la-el#$watudeti$', la-el#$i-, $' title#[$3u-un inat 5ia Fasa i-, $,$delta = $, nu2str#d']' fiure#+', pl!t#t,i', la-el#$watudeti$', la-el#$i, $' title#[$3u-un inat 5ia Fasa i, $,$delta = $, nu2str#d']' fiure#4', pl!t#t,iF', la-el#$watudeti$', la-el#$iF, $' title#[$3u-un inat 5ia Fasa iF, $,$delta = $, nu2str#d']'
Unt&' !,m!-ot n,$ funti!n irie=sfault#t,i' d=0; d=d*pi/180; f=60; w=2*pi*f; t&eta=w*t(d(pi/2; %paraeter enerat!r 7d=0.002; 79=0.0068; :9=0.00"4; r=0.0020; r=0.0020; 7=0.000;
3 2
7=0.0016; :=0.0026; rF=0.4; 70=0.0010; 7F=2."00; :F=0.100; :<=0.12"; r9=0.01"; Vf=400; =srt#1."'; =[0;Vf;0;0;0]; <=[r 0 0 w*7 w**: 0 rF 0 0 0 0 0 r9 0 0 w*7d w**:F w**:9 r 0 0 0 0 0 r]; 7=[7d *:F *:9 0 0 *:F 7F :< 0 0 *:9 :< 79 0 0 0 0 0 7 *: 0 0 0 *: 7]; 7i=in#7'; irie=7i*<*i7i*
!asil gelompang pada hubung singkat fasa seimbang G$/i' I$
G$/i' I#
3 2
G$/i' I0
G$/i' I/
B. H&#&n% !in%'$t +$!$/$!$ i!tin% VF=400; rF=0.4; iF0=VF/rF; f=60; w=2.*pi*f; d=0; d=d*pi/180; t0=0; tfinal=0.80; tspan=[t0,tfinal]; i0=[0; iF0; 0; 0]; %arus perulaan [t,i]=!de4"#$lls&!rt$, tspan,i0'; i-=i#),1', iF=i#),2'; fiure#1', pl!t#t,i-', la-el#$watudeti$', la-el#$i-, $' title#[$3u-un inat Fasa Fasa i-, $,$delta = $, nu2str#d']' fiure#2', pl!t#t,iF', la-el#$watudeti$', la-el#$iF, $' title#[$3u-un inat 5ia Fasa iF, $,$delta = $, nu2str#d']'
3 2
G$/i' I#
G$/i' I/
3 2
). H&#&n% Sin%'$t +$!$ Go&n4 Li!tin% VF=400; rF=0.4; iF0=VF/rF; f=60; w=2.*pi*f; d=0; d=d*pi/180; t0=0; tfinal=0.80; tspan=[t0,tfinal]; i0=[0; iF0; 0; 0]; %arus perulaan !pti!ns = !deset#$-s5!l$,1e4'; %eauratan [t,i]=!de4"#$ls&!rt$, tspan, i0, !pti!ns'; ia=i#),1', iF=i#),2'; fiure#1', pl!t#t,ia', la-el#$watudeti$', la-el#$ia, $' title#[$3u-un inat Fasa >r!und ia, $,$delta = $, nu2str#d']' fiure#2', pl!t#t,iF', la-el#$watudeti$', la-el#$iF, $' title#[$3u-un inat Fasa >r!und iF, $,$delta = $, nu2str#d']'
G$/i' I$
G$/i' I/
5.TUGAS AKHIR A. H&#&n% Sin%'$t +$!$ Seim#$n% Li!tin% VF= 6"0; rF=1."; iF0=VF/rF; f=40; w=2.*pi*f; d=0; d=d*pi/180; t0=0; tfinal=2; tspan=[t0,tfinal];
3 2
i0=[0; iF0; 0; 0; 0]; %arus perulaan [t,i]=!de4"#$ss&!rt$, tspan,i0'; t&eta=#w*t'( d ( #pi/2'; id=i#),1', i=i#),4', iF=i#),2'; ia=srt#2/+'*#id.*!s#t&eta' ( i.*sin#t&eta''; i-=srt#2/+'*#id.*!s#t&eta2*pi/+' ( i.*sin#t&eta 2*pi/+''; i=srt#2/+'*#id.*!s#t&eta(2*pi/+' ( i.*sin#t&eta(2*pi/+''; fiure#1', pl!t#t,ia', la-el#$watudeti$', la-el#$ia, $' title#[$3u-un inat 5ia Fasa ia, $,$delta = $, nu2str#d']' fiure#2', pl!t#t,i-', la-el#$watudeti$', la-el#$i-, $' title#[$3u-un inat 5ia Fasa i-, $,$delta = $, nu2str#d']' fiure#+', pl!t#t,i', la-el#$watudeti$', la-el#$i, $' title#[$3u-un inat 5ia Fasa i, $,$delta = $, nu2str#d']' fiure#4', pl!t#t,iF', la-el#$watudeti$', la-el#$iF, $' title#[$3u-un inat 5ia Fasa iF, $,$delta = $, nu2str#d']
*rafik arus #a
*rafik &rus #b
3 2
*rafik &rus #c
B.
*rafik arus #f (Medan
H&#&n% Sin%'$t +$!$/$!$ VF=6"0; rF=1."; iF0=VF/rF; f=40; w=2.*pi*f; d=0; d=d*pi/180; t0=0; tfinal=2; tspan=[t0,tfinal]; i0=[0; iF0; 0; 0]; %arus perulaan [t,i]=!de4"#$lls&!rt$, tspan,i0'; i-=i#),1', iF=i#),2'; fiure#1', pl!t#t,i-', la-el#$watudeti$', la-el#$i-, $' title#[$3u-un inat Fasa Fasa i-, $,$delta = $, nu2str#d']' fiure#2', pl!t#t,iF', la-el#$watudeti$', la-el#$iF, $' title#[$3u-un inat Fasa Fasa iF, $,$delta = $, nu2str#d']'
*rafik arus #a
*rafik arus #f (Medan
3 2
). H&#&n% Sin%'$t +$!$Go&n4 VF=6"0; rF=1."; iF0=VF/rF; f=40; w=2.*pi*f; d=0; d=d*pi/180; t0=0; tfinal=2; tspan=[t0,tfinal]; i0=[0; iF0; 0; 0]; %arus perulaan !pti!ns = !deset#$-s5!l$,1e4'; %eauratan [t,i]=!de4"#$ls&!rt$, tspan, i0, !pti!ns'; ia=i#),1', iF=i#),2'; fiure#1', pl!t#t,ia', la-el#$watudeti$', la-el#$ia, $' title#[$3u-un inat Fasa >r!und ia, $,$delta = $, nu2str#d']' fiure#2', pl!t#t,iF', la-el#$watudeti$', la-el#$iF, $' title#[$3u-un inat Fasa >r!und iF, $,$delta = $, nu2str#d']'
*rafik arus #a
*rafik arus #f (Medan
6.ANALISA
3 2
+. Pada Percobaan hubung singkat 0 fasa seimbang besar gelombang dari masing-masing grafik arus (#a, #b, #c sama besarnya, yang membedakan dari tiap sudut fasanya, karena dalam kondisi beban seimbang setiap fasa berbeda sudut +17 dera"at. !ubung singkat tiga fasa seimbang, dapat menghasilkan arus saluran yang besar dan dikhawatirkan melebihi kapasitas hantar arus dari media penghantarnya, "adi diperlukan media penghantar yang lebih besar dari arus maksimum hasil hubung singkat tersebut. 1. 2alam sistem hubung singkat tiga fasa seimbang arus tiap saluran nilainya akan melebihi dari i', karena komponen yang terdapat pada medan "uga relatif kecil. 0. 2ari arus medan (#' dapat dilihat kalau besarannya berubah ? ubah dan menge"ar kondisi steady state, karena dalam kondisi hubung singkat tiga fasa seimbang, reaktansi berubah akibat efek dari reaksi "angkar. =. 2apat diketahui hubung singkat tiga fasa seimbang, dapat menghasilkan arus saluran yang besar dan dikhawatirkan melebihi kapasitas hantar arus dari media penghantarnya, "adi diperlukan media penghantar yang lebih besar dari arus maksimum hasil hubung singkat tersebut. @. entuk arus saluran dari hubung singkat fasa-fasa, tinggi gelombang (#b bila dilihat dari titik terendah ke titik tertingginya adalah sama, namun bentuknya sinusoidal mengarah ke bawah, karena ada pengaruh dari komponen < dan L yang menyebabkan adanya dc offset. 6. &rus saluran hubung singkat i', bentuk sinyalnya berubah-ubah dari yang besar lalu men"adi lebiih kecil, karena hubung singkat fasa-fasa ter"adi hubung langsung antar fasa yang mengakibatkan adanya ketidak seimbangan, sehingga bentuk gelombang yang kecil karena pengaruh gangguan antar fasanya. A. entuk arus hubung singkat i' pada percobaan fasa-ground awalnya mempunyai nilai yang besar namun lama kelamaan besarannya menge"ar menu"u keadaan steady-state, hal ini dikarenakan seperti arus starting yang besar dan kemudian kembali ke keadaan steady-statenya. 2an ia memiliki besaran yang tinggi, karena pada hubung singkat fasa-ground ini fasa a dihubungkan ke ground, sehingga timbul arus yang cukup besar pada fasa a.
3 2
7.KESIMPULAN
+. Pada percobaan hubung singkat seimbang nilai dari masing-masing arus saluran sama hanya berbeda daari tiap sudut fasanya. Percobaan ini bertu"uan agar kita bisa mengetahui arus maksimum danminimum dari metoda hubung singkat seimbang, serta dapat mengetahui proses menu"u kondisi steady-state dari generator setelah mendapat gangguan. 1. entuk arus saluran dari hubung singkat fasa-fasa tinggi gelombang (#b bila dilihat dari titik terendah ke titik tertingginya adalah sama, namun bentuknya sinusoidal mengarah ke bawah, karena ada pengaruh dari komponen yang terdapat pada generator itu sendiri. 0. entuk arus hubung singkat i' pada percobaan fasa-ground awalnya mempunyai besaran yang besar namun lama kelamaan besarannya menge"ar menu"u keadaan steady-state. 2an #a mempunyai nilai yang besar karena dihubungkan ke ground. =. Perbedaan yang paling menon"ol adalah pada bentuk grafik dan akibat yang ditimbulkan oleh tiap percobaan. 2ari masing-masing hubung singkat, memiliki kesamaan yaitu timbul arus yang cukup besar, "adi diperlukan sebuah pemutus tegangan yang kapasitasnya disesuikan dengan arus maksimum yang ter"adi pada hubung singkat. @. !ubung singkat fasa-ground membuat keadaan tidak seimbang pada setiap fasa-nya.
8.DA+TAR PUSTAKA
https5ikkholis1A.wordpress.com17+0+++1analisis-gangguan-hubung-singkat http5www.academia.edu340@11+MakalahB&nalisisB$hortB$ircuit
3 2
