Laporan Praktikum Sistem Tenaga Listrik-Bab3

Laporan Praktikum Sistem Tenaga Listrik (TEE 306P) Laboratorium Transmisi dan Distribusi

2008

Unit 3.

The Control Of Power Contribution Between Paralel Sources 1.

Pengantar Di dalam menyuplai energi listrik kepada konsumen yang melewati saluran transmisi hingga saluran distribusi membutuhkan pembangkit yang tidaklah kecil karena pertumbuhan beban yang sangat cepat. Sementara pertumbuhan pembangkit cukup lambat karena terbentur masalah investasi. Untuk mengatasi hal tersebut tercetuslah solusi interkoneksi. Namun solusi tersebut juga menimbulkan masalah baru. Bagaimana cara menyinkronkan beberapa generator agar dapat bekerja secara paralel guna sama-sama menyuplai energi listrik kepada pelanggan? Dimana untuk menyikronkan beberapa generator tersebut ada beberapa hal yang patut menjadi perhatian, yaitu: 

Tegangan yang dihasilkan harus sama;



Sudut fase harus sama;



Frekuensi harus sama pula.

Hal-hal seperti itulah yang membuat sistem tenaga listrik menjadi dinamis. Terutama pada saat kondisi beban tidak dapat diperkirakan. Untuk itulah unit praktikum ini dijalakan, yang bertujuan untuk men-simulasi-kan cara menyinkronkan dua generator agar bekerja secara paralel. Apabila syarat-syarat yang telah disebutkan tidak terpenuhi satu pun maka akan terjadi ketidak-sinkron-an sehingga dapat menyebabkan terjadinya

reverse-power

yang seakan-akan membuat

generator hendak menjadi motor. Untuk itulah perlu sangat diperhatikan syarat-syarat mendasar tadi.

2.

Tujuan Praktikum 

Mengamati karakteristik hubungan kontribusi arus masing – masing sumber yang diparalel terhadap pertambahan beban



Menyelidiki pengaruh torsi penggerak mula generator terhadap kontribusi daya generator tersebut pada beban yang tetap Halaman 1 dari 14

Laporan Praktikum Sistem Tenaga Listrik (TEE 306P) Laboratorium Transmisi dan Distribusi 

2008

Mengamati pengaruh perubahan arus pacuan terhadap kontribusi daya generator pada beban yang tetap

3.

Rangkaian dan Pelaksanaan Pengujian

3.1. Rangkaian Pengujian

Rangkaian yang digunakan pada mata praktikum merupakan komponen dari TecQuipment NE9170 Power System Simulator dengan komponen yang digunakan adalah antara lain: -

Generator 6 kVA;

-

Transmision line dan link;

-

Beban berupa resistor dan inductor.

Kemudian rangkaian yang digunakan berupa:

Gambar 3.1. Rangkaian Panel PSS.

3.2. Pelaksanaan Praktikum

Di dalam melaksanakan praktikum ini terdapat beberapa langkah yaitu: 

Disusun skema seperti skema diatas



Menghidupkan sumber daya dari grid, kemudian diukur tegangan busbar, arus beban, p.f. beban sebelum diparalel dengan generator



Menghidupkan generator, kemudian disinkronisasi dengan tegangan dan frekuensi grid Halaman 2 dari 14

Laporan Praktikum Sistem Tenaga Listrik (TEE 306P) Laboratorium Transmisi dan Distribusi 

2008

Untuk percobaan I, beban R + L dipasang lalu dicatat V busbar, I beban, I grid, I generator, p.f. beban, p.f. grid dan p.f. generator



Untuk percobaan II, beban dibuat tetap, dalam kondisi paralel. I f generator dibuat konstan, torsi penggerak mula generator ditambahkan sampai sebagaian beban dicatu generator. Kemudian dicatat V PM, I PM, I grid, I generator, cos Φ grid, cos Φ generator dan P generator



Untuk percobaan III, beban dan penggerak mula dibuat tetap, If divariasi hingga beban dicatu generator. Kemudian dicatat V E generator, I F , I grid, I generator, cos Φ grid, cos Φ generator dan Q generator

4. 4.1.

Hasil Pengujian dan Analisis Hasil Pengujian 1. Variasi pembebanan

E1 = 231 volt = V dari grid, di primer GTX Eg = 231 volt = Vo dari generator, di sekunder G1TX Setelah dihubungkan (sinkron) Beban total: R

25%

50%

75%

L

12,5%

12,5%

12,5%

Teg. busbar (V L-N)

222

221

219

Arus beban (I)

2,08

3,82

5,5

Arus grid (I 1)

1,77

2,7

3,98

Arus generator (I 2)

2,06

1,8

1,85

PF beban ( cos Φ)

0,91

0,98

0,99

PF grid (cos Φ1)

0,12

0,82

0,95

PF generator ( cos Φ2)

1

1

0,99

2. Variasi daya penggerak mula

Halaman 3 dari 14


2008

Tegangan masuk PLN (E 1) = 380 VL-L Besar beban : 

R = 62.5%



L = 12,5%



P = 1,68 kW



Q = 0,296 kVAr



S = 1,7 kVA

PF beban total ( cos Φ) = 98 % lag Arus pacuan (IF) = 0,18 amper

380 L-L

375 L-L

380 L-L

I1 (gnd)

2,8

3,16

3,41

l2(gen)

3,01

3,99

4,15

cos Φ1

0,76

0,47

0,76

cos Φ2

-0,91

-0,80

-0,94

P generator (Watt)

1000

1250

1500

VPM I PM

3. Variasi arus pacuan generator

Tegangan masuk PLN (E 1) = 127.59 voltL-N Besar beban : 

R = 25%



L = 50%



P = 0,82 kW



Q = 1,28 kVAR



S = 1,51 kVA

PF beban total ( cos Φ) = 54 % lag Daya PM = 0.390 kW

Halaman 4 dari 14


2008

Teg.Generator (Eg)

218 VL-L

220 VL-L

221 VL-L

Arus pacuan (If )

0,25

0,275

0,325

I1 (gnd)

3,44

3,37

3,09

l2(gen)

1,70

2,05

2,60

Cos Φ1

0,73

0,79

0.85

Cos Φ2

0,17

0,14

0,08

P generator

630

780

1000

4.2. Analisis Hasil Pengujian Praktikum

Pada percobaan digunakan 2 buah sumber yang diparalel, yaitu dari grid dan dari generator. Keduanya memiliki reaktans sinkron yang berbeda, yang dapat terhitung seperti berikut. Sumber 1 : Grid X = 6 % pada 400 KVA, 380 V, maka: 

   

 

Kemudian nilai tersebut akan diubah dalam satuan p.u. dengan basis 2 KVA, 220 V. sehingga diperoleh: 

   



   

Trafo GTX : R = 0,03 p.u. ( basis 2 KVA, 220 V) X = 0,068

pu

Sumber 2 : berupa generator, dengan spesifikasi seperti berikut : X = 0,58 pu (basis 2 KVA, 220 V) Trafo GITX: Halaman 5 dari 14


2008

R = 0,01 pu (basis 2 KVA, 220 V) X = 0,07 pu

Kemudian gambar rangkaian ekivalen sistem dalam impedans satuan p.u. adalah sebagai berikut :

AC

E1

Z1

ZTX

0,0009

ZTL

ZT1

AC

E2

0,068

0,03

0,58

0,01

0,07 R

L

Gambar 3.2. Rangkaian ImpedanEkuivalen Sistem yang digunakan

4.2.1. Percobaan 1 : Variasai Pembebanan

Dari data hasil pengamatan dapat diketahui bahwa pada berbagai pembebanan, arus beban sebagian besar disuplai oleh grid, arus generator hanya menunjukkan proporsi nilai yang kecil . Pada percobaan ini pengaturan arus eksitasi dan putaran penggerak mula hanya dilakukan pada saat awal, untuk memparalel generator dengan grid. Pengaturan arus eksitasi dilakukan untuk menyamakan tegangan keluaran generator dengan tagangan grid. Sedangkan pengaturan putaran penggerak mula dilakukan untuk menyamakan frekuensi generator dengan grid. Selain kedua syarat diatas, fase tegangan kedua sumber harus sama agar dapat terjadi sinkronisasi saat kedua sumbe diparalel. Jadi pengaturan arus eksitasi dan putaran penggerak mula hanya dilakukan untuk mensinkronkan kedua sumber. Selama arus eksitasi dan putaran penggerak mula tidak ditambah setelah keadaan sinkron, berarti generator tidak akan memberikan suplai arus ke beban. Ini terjadi karena tegangan di ujung keluaran generator tepat sama dengan tegangan beban, sehinggga beban tidak menarik arus generator. Setelah beban disinkronkan dari Halaman 6 dari 14


2008

R 25 %+L 12,5 % menjadi R 50 %+L 12,5 % dan R 75 %+L 12,5 % maka tegangan beban akan turun. Karena penurunan tegangan ini sangat kecil maka arus keluaran generator juga sangat kecil dan arus grid meningkat dari 2,55 A menjadi 3,90 A (untuk R 50 %+L 12,5 %) dan 5,5 A (untuk R 75 %+L 12,5 %) sesuai dengan kenaikan arus beban. Maka meskipun beban ditambah, generator tetap tidak akan menanggung sebagian beban selama arus eksitasi dan putaran penggerak mula generator tidak ditambah setelah disinkronkan dengam grid. Berdasarkan data di atas, dapat diperoleh garfik perbandingan antara I 1, I2, dan arus Ibeban, sebagai berikut :

Tabel Perbandingan Arus Grid dengan Arus Generator untuk Percobaan Variasi Pembebanan (Ibeban) R:L

I beban

I1

I2

25 : 12,5

2.08

1.77

2.06

50 : 12,5

3.82

2.7

1.8

75 : 12,5

5.5

3.98

1.85

4.5 4 ) A ( r 3.5 o t a 3 r e n e 2.5 G n a 2 d d i 1.5 r G s 1 u r A

I1 I2

0.5

0 2.08

3.82

5.5

Arus Beban (A)

Gambar 3.3. Grafik Perbandingan Arus Generator terhadap Arus Grid berdasarkan Arus beban

Halaman 7 dari 14


2008

Dari grafik di atas, kita dapat memperoleh bukti bahwa arus grid lebih besar daripada arus generator karena arus grid linier dengan kenaikan beban yang ada di ujung penerima. Generator memiliki nilai arus yang tinggi pada start sebagai awal proses exitasi/pemacuan awal dari generator tersebut. Selanjutnya, arus akan konstan karena kenaikan arus generator dipengaruhi oleh kenaikan arus pacuannya. Oleh karena itulah arus generator akan tetap pada nilai 2 ampere sesuai dengan eksitasi awal yang diberikan. Nilai ini tidak akan berubah sebelum arus eksitasinya dinaikkan.

4.2.2. Percobaan 2 : Variasi Penggerak Mula

Pada percobaan ini besarnya arus eksitasi I f dibuat konstan pada 0,175 A sehingga emf generator tetap pada nilai sebesar E g. Beban sistem dibuat konstan pada R 62.5 % + L 12,5 % sehingga sudut fase V dan I beban tidak berubah dan faktor daya beban konstan. Pada percobaan ini dilakukan variasi daya PM (prime mover) pada generator sehingga generator akan menanggung sebagian daya aktif beban. Dengan menambah daya PM pada generator maka sudut torsi generator menjadi bertambah besar sehingga E g akan bergeser mendahului E 1 dari grid dan menyebabkan generator akan menganggung sebagian daya aktif beban. Jika daya PM semakin diperbesar maka sudut torsi generator juga akan semakin besar sehingga E g akan semakin leading terhadap E1, kontribusi generator terhadap beban aktif bertambah dan arus generator (I2) semakin bertambah. Karena I beban merupakan hasil penjumlahan dari I grid (I 1) dan I generator (I 2), maka dengan bertambahnya I generator, I grid akan berkurang. Jadi daya aktif sekarang ditanggung oleh generator dan oleh grid.

Halaman 8 dari 14


2008

Tabel Perbandingan Arus Grid dengan Arus Generator untuk Percobaan Variasi Penggerak Mula Pgen

I1

I2

1000

2.8

3.01

1250

3.16

3.99

1500

3.41

4.15

4.5

4

) 3.5 A ( s u r A 3

I1 I2

2.5

2 1000

1250

1500

Daya Generator (P gen = Watt)

Gambar 3.4. Grafik Perbandingan Arus Generator dengan Arus Grid berdasarkan Daya Generator

Untuk perubahan daya generator dari 1000 – 1250 – 1500, maka timbul kenaikan VAr yang dihasilkan oleh generator itu sendiri. Hal ini dapat ditunjukkan dengan kenaikan nilai arus dari generator tersebut, Kenaikan kapasitas generator tersebut juga mempengaruhi perubahan keanikan arus dari grid. Namun pada hal ini, oleh karena beban disuplai dengan generator yang memiliki output yang naik, maka kontribusi grid berkurang sehingga arus yang dihasilkan grid mengalami kenaikan, namun kenaikan tersebut tetap berada di bawah kenaikan arus yang dialami generator.

Halaman 9 dari 14


2008

Untuk pengaruh pengaruh perubahan kapasitas generator tersebut, pf akan mengalami perubahan seperti berikut:

Tabel Perbandingan Faktor Daya Sumber terhadap Variasi Penggerak Mula Pgen

pf 1

pf 2

1000

0.76

-0.91

1250

0.47

-0.8

1500

0.76

-0.94

1 0.8 0.6 0.4 0.2

a y a 0 D r o t -0.2 k a F

1000

1250

1500

Pf1 pf2

-0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2

Daya Generator (Watt)

Gambar 3.5. Grafik Perbandingan Faktor Daya Generator dengan Faktor Daya Grid terhadap Variasi Penggerak Mula

Jika daya penggerak mula generator diperbesar maka kontribusi generator dalam menanggung daya aktif akan makin besar. Hal ini ditunjukkan sehingga menjadikan cos Φ1 makin lagging dan menjadikan cos Φ2 makin leading

Halaman 10 dari 14


2008

4.2.3. Percobaan 3 : Variasi Arus Pacuan Generator

Pada percobaan ini daya penggerak mula dibuat konstan, sedangkan arus eksitasinya diubah – ubah. Dengan menambah arus eksitasi (I f ), maka emf generator akan bertambah sesuai dengan persamaan : Eg = 4,44 N.f.Ø.K p.Kd.10-8 volt Ø = Ø (If ) → Eg ≈ Eg (If )

Dengan bertambahnya emf generator menyebabkan arus generator menjadi semakin lagging. Hal ini ditandai dengan cos Φ2 yang semakin kecil.

Tabel Perbandingan Arus Grid dengan Arus Generator pada Variasi Pacuan Generator Iexc

I1

I2

0.25

3.44

1.75

0.275

3.37

2.05

0.325

3.09

2.6

4 3.5 3 2.5

) A ( s u r A

2

I1

1.5

I2

1 0.5 0 0.25

0.275

0.325

Arus Eksitasi (A)

Halaman 11 dari 14


2008

Gambar 3.6. Grafik Perbandingan Arus Generator dengan Arus Grid terhadap Variasi Pacuan Generator

Oleh karena arus pacuan semakin ditingkatkan, makaarus generator akan menjadi semakin naik. Hal ini disebabkan jika arus medan dari generator dinaikan, flux yang dihasilkan oleh kumparan medan makin besar sehingga arus yang dihasilkan generator semakin tinggi. Untuk bebean yang tetap, maka kenaikan dari generator akan dikompensasikan dengan penurunan dari grid. Hal ini menimbulkan penurunan I grid ketika arus eksitasi dinaikkan. Dengan meningkatnya I f , terlihat bahwa arus generator semakin bertambah. Pada kondisi ini generator terlalu diperkuat (over exited) sehingga emf yang dibangkitkan bertambah besar dan arus yang ditarik ke beban juga bertambah. Karena I beban konstan, maka arus yang ditarik dari grid juga berkurang. Arus yang ditarik beban dari generator semakin besar, namun sudut fasenya semakin tertinggal (lagging) terhadap tegangan. Ini menunjukkan bahwa daya reaktif beban yang ditanggung generator semakin besar, sedangkan daya aktif disuplai oleh grid.

Tabel Perbandingan Faktor Daya Grid dengan Faktor Daya Generator pada Variasi Pacuan Generator Iexc

pf1

pf2

0.25

0.73

0.17

0.275

0.79

0.14

0.325

0.85

0.08

Halaman 12 dari 14


2008

0.9 0.8 0.7 0.6

a y a D0.5 r o t 0.4 k a F

pf1

0.3

pf2

0.2 0.1 0 0.25

0.275

0.325

Arus Eksitasi (A)

Gambar 3.7. Grafik Perbandingan Faktor Daya Generator dengan Faktor Daya Grid terhadap Variasi Pacuan Generator

Jika tadi dalam percobaan 2 penambahan daya penggerak mula dengan arus eksitasi konstan akan menambah dV, yang berarti generator akan menanggung daya aktif yang lebih besar, kini dalam percobaan 3 daya penggerak mula dibuat konstan dan arus eksitasi dinaikkan. Hal ini akan menambah panjang DV ke kanan yang mengindikasikan generator akan menangung daya sebagian daya reaktif beban.

5.

Kesimpulan 1. Untuk memparalel 2 buah sumber daya atau lebih maka syarat – syarat berikut harus dipenuhi : -

Tegangan sama

-

Frekuensi sama

-

Fase tegangan sama

-

Polaritas sama

2. Pembagian beban antara 2 buah sumber yang diparalel tidak akan terjadi meskipun kondisi sinkron telah terpenuhi, sebelum sumber yang diparalel tadi ditambah arus eksitasi atau daya penggerak mulanya. 3. Jika daya penggerak mula sebuah generator yang diparalel dengan sumber lain diperbesar sedangkan arus eksitasinya dibuat konstan, maka generator itu akan menanggung daya aktif beban yang semakin besar Halaman 13 dari 14


2008

4. Jika arus eksitasi sebuah generator yang diparalel dengan sumber lain diperbesar sedangkan penggerak mulanya dibuat konstan, maka generator itu akan menggung daya reaktif beban yang semakin besar 5. Pada generator pengaturan kontribusi daya aktif dilakukan melalui pengaturan governor sedangkan pengaturan kontribusi daya reaktif dilakukan melalui pengaturan AVR-nya

Halaman 14 dari 14

Laporan Praktikum Sistem Tenaga Listrik-Bab3

Recommend Documents