LAPORAN MODUL 1 TRANSMISI DAN DISTRIBUSI Untuk memenuhi Matakuliah Transmisi dan Distribusi yang dibina oleh Ibu Yuni Rahmawati, S.T.,M.T
oleh Panggah Kurniawan 150534603448
PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI MALANG Oktober 2017
1
1. DASAR TEORI
ETAP (Electric Transient and AnalysisProgram) ETAP adalah suatu software analisis yang comprehensive untuk mendesain dan mensimulasikan suatu sistem rangkaian tenaga. Analisis yang ditawarkan oleh ETAP yang digunakan oleh penulis adalah drop tegangan,powerfactor,danlosses jaringan. ETAP juga bisa memberikan warning terhadap bus – bus yang under voltage dan over voltage sehingga pengguna bisa mengetahui bus mana yangtidak beroperasi optimal. Untuk menganalisa suatu rangkaian diperlukan data rangkaian yang lengkap dan akurat sehingga hasil perhitungan ETAP bisa dipertanggungjawabkan. ETAP mengintegrasikan data–data rangkaian tenaga listrik seperti kapasitas pembangkit, panjang jaringan, resistansi jaringan per km, kapasitas busbar,ranting trafo, impedansi urutan nol, positif, dan negatif suatu peralatan listrik seperi trafo, generator dan penghantar.(11) ETAP memungkinkan anda untuk bekerja secara langsung dengan diagram satu garis grafis dan system kabel bawah tanah raceway. Program ini telah dirancang berdasarkan tiga konsep kunci: Virtual Reality Operasi Program Operasi menyerupai sistem operasi listrik nyata sedekat mungkin. Sebagai contoh, ketika membuka atau menutup sebuah pemutus sirkuit, tempat elemen dari layanan, atau mengubah status operasi dari motor, unsur de-energized dansub-sistemyangditunjukkanpadadiagramsatugarisberwarnaabu-abu.ETAP menggabungkan konsep-konsep baru untuk menentukan perangkat pelindung koordinasi langsung dari diagram satugaris. Integrasi total Data ETAP menggabungkan listrik, atribut logis, mekanik, dan fisik darielemen sistem dalam database yang sama. Misalnya, kabel tidak hanya berisi data yang mewakili sifat listrik dan dimensi fisik, tapi juga informasi yang menunjukkan raceways melalui yangdisalurkan. Dengan demikian, data untuk kabel tunggal dapat digunakan untuk analisis aliran daya atau sirkuit pendek (yang membutuhkan listrik dan parameter koneksi) serta kabel ampacity derating perhitungan (yang memerlukan rute fisik data). Integrasi ini menyediakan konsistensi data di seluruh sistem dan menghilangkan multiple entry data untuk unsur yang sama. 1.
2.
Kesederhanaan di Data Entri ETAP melacak data rinci untuk setiap alat listrik. Editor data dapat
mempercepat proses entri data dengan meminta data minimum untuk studi tertentu. Untuk mencapai hal ini,kita telah terstruktur editor property dengan cara yang
2
paling logis untuk memasukkan data untuk berbagai jenis analisis atau desain. ETAP diagram satu garis mendukung sejumlah fitur untuk membantu dalam membangun jaringan dari berbagai kompleksitas. Misalnya, setiap elemen secara individu dapat memiliki berbagai orientasi,ukuran,dansimbol-simboldisplay(IEC atauANSI). Diagram garis juga danbus. memungkinkan untuk menempatkan beberapa alat pelindung antara satu sirkuit cabang ETAP menyediakan berbagai pilihan untuk menampilkan atau melihat sistem listrik. Pandangan ini disebut presentasi. Lokasi, ukuran, orientasi, dan simbol setiap unsur dapat berbeda di masing-masing presentasi. Selain itu, alat pelindung dan relay dapat ditampilkan (terlihat) atau disembunyikan (tidakterlihat) untuk presentasi tertentu. Misalnya, satu presentasi dapat menggunakan tampilan relay di mana semua perangkat pelindung ditampilkan. presentasi lain mungkin menunjukkan diagram satu garis dengan beberapa pemutus sirkuit ditampilkan dan sisanya tersembunyi (tata letak paling cocok untuk hasil aliranbeban).
2.
KEGUNAANETAP Secara umum ETAP dapat digunakan untuk simulasi hasil perancangan dan analisis suatu sistem tenaga listrik yang meliputi: 1.
Menggambarkan denah beban-beban
2.
Men-setting data-data beban dan jaringan
3.
Merancang diagram satu garis (One Line Diagram)
4.
Menganalisis aliran daya (LoadFlow)
5.
Menghitung gangguan hubung singkat (ShortCircuit)
6.
Menganalisis Motor Starting atau keadaanTransien.
Setiap komponen Sistem Tenaga Listrik dapat digambarkan dalam worksheet atau ruang kerja program dengan lambang-lambang tertentu.Spesifikasi masing-masing komponen dapat disesuaikan keadaan sebenarnya atau kondisi nyata di lapangan. Spesifikasi ini juga dapat dipilih sesuai data umumnya yang dapat diambil dari library atau data yang ada pada program.Misalnya,panjang dan ukuran kabel,kapasitas dan rating trafo,kapasitas dan tegangan beban dan lainlain.
3
3.
TAMPILAN PROGRAMETAP Adapun tampilan Program ETAP Power Station sebagaimana tampak ada gambar berikut:
Tampilan program ETAP dan keterangan singkatnya
4
A. TRANSFORMATOR
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.Prinsip dasar suatu transformator adalah induksi bersama(mutual induction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh fluks magnet. Dalam bentuk yang sederhana transformator terdiri dari dua buah kumparan induksi yang secara listrik terpisah tetapi secara magnet dihubungkan oleh suatu path yang mempunyai relaktansi yang rendah,Kedua kumparan tersebut mempunyai mutual induction yang tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, fluks bolak-balik timbul di dalam inti besiyang dihubungkan dengan kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan ggl (gayagerak listrik) induksi ( sesuai dengan induksi elektromagnet) dari hukum faraday, Bila arusbolak balik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl). Simbol trafo
Gambar. Trafo 1 phase
Normalisasi tegangan: 125 V, 220 V, 380 V, dan 500 V untuk tegangan rendah dan 3 KV, 5 KV, 6 KV, 10 KV, 15 KV, 20 KV, 25 KV, 30 KV, 60 KV, 110 KV, 220 KV, dan 380 KV untuk tegangan tinggi. Data tersebut Merupakan nilai nominal dari Daya, tegangan, frekuensipada Transformator Distribusi menurut VDE.
Gambar. Trafo 3 phase
Untuk transformator-transformator tiga fasa: 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 125, 160, 200, 5
250, 325, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000, dan seterusnya. Transformer juga dapat digunakan dalam sistem instrumentasi listrik. Karena transformator kemampuan untuk meningkatkan atau turun tegangan dan arus, dan listrik isolasi yang mereka berikan, mereka dapat berfungsi sebagai cara untuk menghubungkan peralatanlistrik tegangan tinggi, sistem tenaga arus tinggi. Misalkan kita ingin secara akurat mengukurtegangan 13,8 kV sebuah power sistem
Gambar Aplikasi Instrumentasi: "Potensi transformator" skala tegangan tinggi ke
nilaiaman diterapkan pada voltmeter konvensional Sekarang voltmeter membaca fraksi yang tepat, atau rasio, dari sistem yang sebenarnya tegangan, mengatur skala untuk membaca seolah-olah mengukur tegangan secara langsungTransformator instrumen menjaga tegangan pada tingkat yang aman dan mengisolasi listrikdari sistem , sehingga tidak ada hubungan langsung antara saluran listrik dan instrumen atau kabel instrumen. Ketika digunakan dalam kapasitas ini, trafo disebut Potensi Transformer,atau hanya PT,Potensial transformer dirancang untuk memberikan seakurat tegangan rasio stepdown . Untuk membantu dalam regulasi tegangan yang tepat, beban seminimal mungkinvoltmeter dibuat untuk memiliki impedansi masukan yang tinggi sehingga menarik sedikitarus dari PT . Seperti yang anda lihat,pada gambar 6. sumbu telah terhubung secara seridengan gulungan primer PT,untuk keselamatan dan kemudahan memutus tegangan dari PT.Standar tegangan sekunder untuk sebuah PT adalah 120 volt AC, untuk full-rated tegangan listrik. Rentang voltmeter standar untuk menemani PT adalah 150 volt, skala penuh. PTS dengan rasio berliku kustom dapat dibuat sesuai dengan aplikasi apapun. Ini cocok baik 6
untuk standarisasi industri voltmeter yang sebenarnya instrumen sendiri, karena PT akan menjadi ukuran untuk langkah sistem tegangan ke tingkat instrumen standar ini Prinsip kerja
Prinsip kerja suatu transformator adalah induksi bersama (mutual induction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh fluks magnet. Dalam bentuk yang sederhana,transformator terdiri dari dua buah kumparan yang secara listrik terpisah tetapi secara magnet dihubungkan oleh suatu alur induksi. Kedua kumparan tersebut mempunyai mutual induction yang tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik,fluks bolak-balik timbul di dalam inti besi yang dihubungkan dengan kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan ggl (gaya gerak listrik) induksi ( sesuai dengan induksi elektromagnet) dari hukum faraday .
Gambar . Rangkaian transformator Busbar
Busbar atau sering disingkat bus, yaitu tempat penyambungan beberapa komponen sistem tenaga listrik (saluran transmisi, jaringan distribusi, Power Grid, beban atau generator). Level tegangan bus disesuaikan dengan level tegangan yang dihubungkan dengan bus tersebut untuk nilai yang akan dimasukkan itu nantinya tergantung juga dengan nilai dari input masukan yang dipakai,Merupakan titik pertemuan/hubungan antara trafo-trafo tenaga, Saluran Udara TT, Saluran Kabel TT dan peralatan listrik lainnya untuk menerima dan menyalurkan tenaga listrik/daya listrik. Beban
yaitu peralatan listrik yang memanfaatkan atau menyerap daya dari jaringan. Salah satu jenis beban sistem tenaga listrik adalah Static load, merupakan beban yang tidak banyak mengandung motor listrik, sehingga tidak banyak mempengaruhi tegangan sistem ketika start. Spesifikasi yang pokok pada sebuah Static Load adalah kapasitas daya dan faktor daya atau cos Ɵ beban juga dapat menggunakan output yang lain misalnya : generator,motor listrik ataupun peralatan yang lainnya namun 7
untuk sebuah simulasi yang dilakukan untuk mengecek fungsinya maka menggunakan static load 2. LANGKAH KERJA
a. Hubungkan Power Grid dengan Bus Bar dengan meng-click and drag ujung Power Grid ke Bus Bar untuk pengalamatan power grid dan busbar sesuai dengan yang ada di papan tulis. b. Tempatkan 2-Winding Transformer dari AC element lalu hubungkan dengan Bus dengan cara menarik dari ujung Transformer ke Bus bar hingga tersmbung antar transformator dengan busbar. c. Untuk pengisian nilai transformator juga mengacu papan tulis (1:5) dengan tegangan primer 150 kV dan tegangan sekunder 750 kV dan kapasitas daya 50 MVA, kemudian klik typical Z&X/R dan akan muncul secara otomatis nilai impedansi trafo. d. sambungkan kembali busbar, lalu sambungkan ujung cable atau line e. Atur panjang line/cable menjadi 12 km f.
sambungkan kembali busbar
g. Tempatkan 2-Winding Transformer dari AC element lalu hubungkan dengan Bus dengan cara menarik dari ujung Transformer ke Bus bar hingga tersmbung antar transformator dengan busbar. h. Untuk pengisian nilai transformator juga mengacu papan tulis (5:1) dengan tegangan primer 750 kV dan tegangan sekunder 150 kV dan kapasitas daya 50 MVA, kemudian klik typical Z&X/R dan akan muncul secara otomatis nilai impedansi trafo. i.
sambungkan Static Load dari AC element lalu hubungkan dengan Bus bar
j.
untuk pengisian nilai pada static load sesuai dengan nilai yang ada dijoobsheet
k. Lakukan simulasi aliran daya (Load Flow).
8
3. HASIL PRAKTIKUM A. Gambar Hasil Praktikum
Load Flow Result Analyzer
9
4. ANALISA HASIL PRAKTIKUM
Dalam rangkaian percobaan ini pada dasarnya menggunakan jenis topologi jaringan radial. Bentuk jarinagan ini merupakan bentuk yang paling sederhana,banyak digunakan dan murah.dinamika radial ini karena saluran ini ditarik secara radial dari suatu titik yang merupakan sumberdari jaringan itu dan dicabang – cabangkan ke titik – titik beban yang dilayani, untuk lebih jelasnya kita dapat memberikan suatu gambaran topologi jaringan radial
Gambar. Topologi jaringan radial
Catu daya berasal dari satu titik sumber dan karena adanya pencabangan – pencabangan tersebut, maka arus beban yang mengalir disepanjang saluran menjadi tidak sama sehingga luas penampang konduktor pada jaringan bentuk radial ini ukurannya tidak sama sehingga luas penampamg konduktor pada jaringan bentuk radial ini ukurannya tidak sama karena arus yang paling besar mengalir pada jaringan yang paling dekat dengan gardu induk. Sehingga saluran yang paling dekat dengan gardu induk ini ukuran penampangnya relatif besar dan saluran cabang – cabangnya makin ke ujung dengan arus beban yang lebih kecil mempunyai ukuran konduktornya lebih kecil pula. Pada rangkaian ini kita akan menganalisa rugi-rugi daya yang terdapat pada transformator berikut ini persamaan yang harus diketahui Rugi tembaga adalah rugi yang dihasilkan oleh konduktor/tembaga yang digunakan sebagai bahan pembuat kumparan. Rugi ini diakibatkan oleh adanya resistansi bahan. Nilai resistansi konduktor dapat dihitung dengan Persamaan :
Dimana : R = Tahanan (Ohm) = Tahanan jenis (Ohm.m) l = Panjang (m) A = Luas penampang (m2) 1
Sedangkan untuk menghitung kerugian tembaga itu sendiri dapat mempergunakan Persamaan sisi primer maupun sisi sekunder
Persamaan pada sisi sekunder
Persamaan pada sisi primer
Dimana : Pcp = Rugi konduktor primer Pcs = Rugi konduktor sekunder Ip = Arus pada kumparan primer Is= Arus pada kumparan sekunder Rp= Tahanan kumparan primer, didapat dari Persamaan nilai resistansi induktor Rs = Tahanan kumparan sekunder, didapat dari Persamaan nilai resistansi induktor Untuk ketiga percobaan tersebut dapat diketahui bahwa semakin kecil beban yang ditanggung oleh suatu pembangkit maka akan menghasilkan rugi daya dan turun (drop tegangan) yang semakin kecil,dapat dilihat pada percobaan 1 dan percobaan 2 dalam simulasi ETAP yang dilakukan nilai menunjukan bahwa pada nilai pembangkitan yang sama yaitu sebesar 50 MVA dengan beban yang berbeda yaitu 40 MVA dan 10 MVA menghasilkan rugi daya dan turun tegangan sebesar 10 KW dan 1 % tetapi nilai tersebut tergantung dari perbandingannilai input dan output jika menghasilkan perbandingan nilai yang semakin besar Dari percobaan 2 pembangkitan daya hanya sebesar 20 MVA dengan total beban sebesar 10 MVA menghasilkan rugi daya yaitu sebesar perbandingan pada nilai busbar yang digunakan perbedaan rugi daya dan drop tegangan yang signifikan disebabkan oleh sedikitnya nilai pembangkitan daya,nilai tersebut dapat terjadi untuk perbandingan antara nilai pembangkitan pada sistem yang besar.dari keseluruhan percobaan dapat diperoleh hasil bahwa nilai rugi daya dan drop tegangan yang kecil harus memperbesar nilai pembangkit dayanya agar perbandingan antara daya yang dibangkitkan dengan daya beban mempunyai nilai yang setara
1
5. KESIMPULAN
Dalam praktikum ini kita belajar mengenal program ETAP( Electric Transient and
AnalysisProgram) yang digunakan
untuk mendesain dan mensimulasikan suatu sistem
rangkaian tenaga listrik. Karena belum paham mengenai ETAP maka tidak banyak kesimpulan yang dapat ditulis. Dari hasil praktikum didapatkan bahwa ETAP dapat menampilkan aliran tegangan dengan nilai vektor sekalipun. Kritik Dan Saran
Dijelaskan terlebih dahulu apa yang harus dianalisa terhadap hasil yang sudah didapat
Simulasi yang dilakukan pada pertemuan pertama terlalu cepat sehingga banyak yg bingung
Banyak yang belum bisa dalam pengoperasian software ETAP
Belum bisa menganalisa hasil dari ETAP secara rinci
Dibutuhkan penjelasan lebih rinci lagi mengenai analisa hasil dari ETAP
Daftar Rujukan
-
Modul Etap (Electric Transient And Analysis Program) Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang
1
