1. Analisis Sistem Tenaga ListrikJaringan tenaga listrik dibagi
dalam empat bagian, yaitu: pembangkitan, transmisi, distribusi, dan
beban.Tenaga listrik dibangkitkan di pusat-pusat tenaga listrik
(PLT), yang antara lain: tenaga air (PLTA), tenaga gas (PLTG),
tenaga uap (PLTU), tenaga panas bumi (PLTP), tenaga diesel (PLTD),
tenaga nuklir (PLTN), dan lain sebagainya. Pusat-pusat listrik
tenaga itu, terutama yang menggunakan tenaga air (PLTA), umumnya
terletak jauh dari tempat-tempat di mana tenaga listrik itu
digunakan atau pusat-pusat beban (load centres) . Karena itu tenaga
listrik yang dibangkitkan harus disalurkan melalui kawat-kawat atau
saluran transmisi. Tegangan yang dibangkitkan generator pada
umumnya menengah (TM), antara 6 kV sampai 24 kV, maka tegangan ini
dinaikkan melalui transformator penaik tegangan (step up
transformer) ke tingkat tegangan transmisi yang yang tergolong
tegangan tinggi (TT) atau tegangan extra tinggi (TET), antara 30 kV
sampai 500 kV.
Tingkat tegangan yang lebih tinggi ini dimaksudkan untuk
memperbesar daya hantar dari saluran yang berbanding lurus dengan
kuadrat tegangan, dan untuk memperkecil rugi-rugi daya dan jatuh
tegangan pada saluran. Penurunan tegangan dari tingkat tegangan
tarnsmisi pertama-tama dilakukan pada gardu induk (GI), yaitu
tegangan diturunkan ke tegangan yang lebih rendah, misalnya dari
500 kV menjadi 150 kV atau dari 150 kV ke 70 kV melalui
transformator penurun tegangan (step down transformer). Kemudian
penurunan kedua dilakukan pada gardu induk distribusi dari 150 kV
ke 20 kV, atau dari 70 kV ke 20 kV. Tegangan 20 kV ini disebut
tegangan distribusi primer. Pada bagian distribusi, daya listrik
selanjutnya akan disalurkan ke pemakai untuk berbagai
kebutuhan.Analisis Sistem Tenaga Listrik
Dalam suatu sistem tenaga listrik terdapat bagian sistem
pembangkitan, sistem penyaluran (transmisi dan distribusi) serta
beban sebagai pengguna listrik. Hubungan antar komponen sistem
tenaga menimbulkan berbagai masalah yang harus di analisa secara
mendetail. Ada tiga studi yang sangat penting dalam sistem tenaga,
yaitu studi aliran daya, studi hubung singkat dan studi stabilitas.
Ketiga macam studi tersebut saling terkait dan perlu untuk
dilaksanakan secara berkala untuk menjamin kontinyuitas
pembangkitan dan penyaluran maupun pengoperasian yang terbaik
(Masykur SJ.2008).Studi aliran daya adalah penentuan atau
perhitungan tegangan, arus dan faktor daya atau daya reaktif yang
terdapat pada berbagai titik dalam suatu jaringan listrik pada
keadaan normal, baik yang sedang berjalan maupun yang diharapkan
akan terjadi dimasa yang akan datang. Studi aliran daya sangat
penting dalam perencanaan pengembangan suatu sistem untuk masa yang
akan datang, karena pengoperasian yang baik banyak tergantung pada
diketahuinya efek interkoneksi dengan sistem tenaga yang lain,
beban yang baru terpasang, stasiun pembangkit baru, serta saluran
transmisi baru sebelum semuanya itu dipasang.Sedangkan studi hubung
singkat adalah analisa yang mempelajari kontribusi arus gangguan
hubung singkat yang mungkin mengalir pada setiap cabang didalam
sistem (di jaringan distribusi, transmisi, trafo tenaga atau dari
pembangkit) sewaktu gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi
didalam sistem tenaga listrik. Hubung singkat sebagai salah satu
gangguan dalam sistem tenaga listrik yang mempunyai karakteristik
transient yang harus dapat diatasi oleh peralatan pengaman.
Terjadinya hubung singkat mengakibatkan timbulnya lonjakan arus
dengan magnitude lebih tinggi dari keadaan normal dan tegangan di
tempat tersebut menjadi sangat rendah.Studi kestabilan terbagi
dalam studi untuk keadaan steady state dan kondisi peralihan.
Selalu ada batas tertentu bagi besarnya daya yang dapat dihasilkan
oleh sebuah generator AC, dan dari besarnya beban yang dapat
dipikul oleh motor serempak. Jika masukan mekanis terhadap suatu
generator atau beban mekanis pada suatu motor melebihi batas
tersebut diatas, akan terjadilah ketidakstabilan. Batas inilah yang
dimaksud batas kestabilan. Suatu batas daya akan dicapai juga
dengan perubahan yang terjadi dengan berangsur-angsur. Gangguan
pada suatu sistem yang disebabkan oleh beban-beban yang dihubungkan
seketika, atau oleh terjadinya gangguan lain, atau oleh hilangnya
penguatan didalam medan sebuah generator, dan oleh switching, dapat
menyebabkan hilangnya keadaan serempak, meskipun perubahan yang
dihasilkan oleh gangguan tersebut tidak melebihi batas kestabilan,
yaitu yang dicapai dengan perubahan yang berangsur-angsur. Batas
kestabilan peralihan ialah batas daya dimana titik ketidakstabilan
dicapai dengan perubahan kondisi sistem mendadak, sedangkan batas
kestabilan steady state ialah yang dicapai dengan perubahan yang
berangsur-angsur.Diposkan oleh Muhammad Ruswandi Djalal di
01.14
2. Aliran Daya Sistem Tenaga Listrik
Analisa aliran daya merupakan studi dasar dalam menganalisa
suatu sistem Tenaga Listrik, baik untuk perencanaan maupun operasi.
Pada dasarnya sasaran utarna dari semua analisa aliran daya adalah
menentukan besar dan sudut fasa tegangan pada setiap bus, dengan
diketahuinya tegangan maka daya aktif (P) dan daya reaktif (Q)
dapat dihitung. Jika P dan Q pada dua buah bus diketahui maka
aliran daya dengan jelas dapat diketahui, serta rugi-rugi daya
saluran penghubung dapat diketahui.Secara umum tujuan analisa
aliran daya adalah:1. Untuk memeriksa tegangan dan sudut fasa
masing-masing bus.2. Untuk memeriksa kemampuan semua peralatan yang
ada dalam sistem apakah cukup besar untuk menyalurkan daya yang
diinginkan.3. Untuk memperoleh kondisi awal bagi studi-studi
selanjutnya, yakni studi hubung singkat, studi rugi-rugi transmisi
dan studi stabilitas.Ada 3 macam bus dalam hal ini setiap bus
mempunyai empat besaran dengan dua besaran diantaranya diketahui
yakni: BUS REFERENSI(slack bus).Adalah suatu bus yang selalu
mempunyai besaran dan sudut fasa yang tetap dan telah diberikan
sebelumnya, pada bus ini berfungsi untuk mencatu rugi-rugi,
kekurangan daya yang ada pada jaringan, dalam hal ini penting
karena kekurangan daya tidak dapat dicapai kecuali terdapat suatu
bus yang mempunyai daya tak terbatas sehingga dapat mengimbangi
rugi-rugi. BUS PQ (bus beban). Pada tipe bus ini daya aktif dan
daya reaktif diketahui, sedangkan dua lainnya didapat dari hasil
perhitungan. BUS PV (bus pembangkit). Pada tipe bus ini, besar
tegangan dan daya aktif telah ditentukan sedangkan daya reaktif dan
sudut fasa tegangan didapat dari hasil perhitungan.Pada tiap-tiap
bus terdapat 4 besaran, yaitu : Daya real atau daya aktifP Daya
reaktifQ Harga skalar tegangan |V| Sudut fasa teganganq Tabel
Besaran yang diketahui dan dihitung pada busJenis BusBesaran
DiketahuiDihitung
Slack/SwingV,dP, Q
BebanP, Qd, V
GeneratorV, PQ,d
Persamaan Aliran DayaJaringan sistem tenaga seperti yang
ditunjukkan pada gambar di bawah ini, saluran transmisinya dapat
digambarkan dengan modelyang mana impedansi-impedansinya telah
diubah menjadi admitansi-admitansi per unit pada base/dasar
MVA.Aplikasi hokum Kirchhoff pada bus ini diberikan dalam :
atau
Daya aktif dan daya reaktif pada busiadalah :
atau
Substitusi untukIipada persamaan berikut, hasilnya :
Tipikal bus dari sistem tenagaDari hubungan di atas formulasi
perhitungan dari aliran daya dalam sistem tenaga harus diselesaikan
dengan teknik iterasi.
Sumber : Cekmas Cekdin Sistem Tenaga Listrik Contoh Soal dan
Penyelesaiannya Menggunakan MATLABDiposkan olehMuhammad Ruswandi
Djalaldi01.17
3. Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik
I. Gangguan Beban LebihBeban lebih mungkin tidak tepat disebut
sebagai gangguan. Namun karena beban lebih adalah suatu keadaan
abnormal yang apabila dibiarkan terus berlangsung dapat
membahayakan peralatan, jadi harus diamankan, maka beban lebih
harus ikut ditinjau.Beban lebih dapat terjadi pada trafo atau pada
saluran karena beban yang dipasoknya terus meningkat, atau karena
adanya maneuver atau perubahan aliran beban di jaringan setelah
adanya gangguan. Beban lebih dapat mengakibatkan pemanasan yang
berlebihan yang selanjutnya panas yang berlebihan itu dapat
mempercepat proses penuaan atau memperpendek umur peralatan
listrik.
II. Gangguan Hubung Singkat (Short Circuit)
Gangguan hubung singkat dapat terjadi antara fasa (3 fasa atau 2
fasa) atau antara 1 fasa ke tanah, dan dapat bersifat temporair
(non persistant) atau permanent (persistant). Gangguan yang
permanent misalnya hubung singkat yang terjadi pada kabel, belitan
trafo atau belitan generator karena tembusnya (break downnya)
isolasi padat. Gangguan temporair misalnya akibat flashover karena
sambaran petir, pohon, atau tertiup angin.Gangguan hubung singkat
dapat merusak peralatan secara termis dan mekanis. Kerusakan termis
tergantung besar dan lama arus gangguan, sedangkan kerusakan
mekanis terjadi akibat gaya tarik-menarik atau
tolak-menolak.Keterangan pada gambar di atas :1. Hubung singkat 1
fasa ke tanah2. Hubung singkat 2 fasa (antar fasa)3. Hubung singkat
2 fasa ke tanah4. Hubung singkat 3 fasa5. Hubung singkat 3 fasa ke
tanah
III. Gangguan Tegangan LebihTegangan lebih dapat dibedakan
sebagai berikut : Tegangan lebih dengan power frequency Tegangan
lebih transientTegangan lebih transient dapat dibedakan : Surja
Petir (Lightning surge) Surja Hubung (Switching surge)Timbulnya
tegangan lebih dengan power frequency, dapat terjadi karena :
Kehilangan beban atau penurunan beban di jaringan akibat switching,
karena gangguan atau karena maneuver. Gangguan pada AVR (Automatic
Voltage Regulator) pada generator atau pada on load tap changer
dari trafo. Over speed pada generator karena kehilangan beban.IV.
Gangguan Kurangnya DayaKekurangan daya dapat terjadi karena tripnya
unit pembangkit (akibat gangguan di prime movernya atau di
generator) atau gangguan hubung singkat di jaringan yang
menyebabkan kerjanya relay dan circuit breakernya yang berakibat
terlepasnya suatu pusat pembangkit dari sistem. Jika kemampuan atau
tingkat pembebanan pusat atau unit pembangkit yang hilang atau
terlepas tersebut melampaui spinning reverse system, maka
pusat-pusat pembangkit yang masih ada akan mengalami pembebanan
yang berkelebihan sehingga frequency akan merosot terus, yang bila
tidak diamankan akan mengakibatkan tripnya unit pembangkit lain
(cascading) yang selanjutnya dapat berakibat runtuhnya (collapse)
sistem (pemadaman total).
V. Gangguan Ketidakstabilan (Instability)Gangguan hubung singkat
atau kehilangan pembangkit dapat menimbulkan ayunan daya (power
swing) atau yang lebih hebat dapat menyebabkan unit-unit pembangkit
lepas sinkron (out of synchronism). Power swing dapat menyebabkan
relay pengaman salah kerja yang selanjutnya menyebabkan gangguan
yang lebih luas. Lepas sinkron dapat mengakibatkan berkurangnya
pembangkit karena tripnya unit pembangkit tersebut atau terpisahnya
sistem, yang selanjutnya dapat menyebabkan gangguan yang lebih luas
bahkan runtuh (collapse).
Upaya Mengatasi GangguanDalam sistem tenaga listrik, upaya untuk
mengatasi gangguan dapat dilakukan dengan cara :Mengurangi
Terjadinya GangguanGangguan tidak dapat dicegah sama sekali, tapi
dapat dikurangi kemungkinan terjadinya sebagai berikut : Peralatan
yang dapat diandalkan adalah peralatan yang minimum memenuhi
persyaratan standart yang dibuktikan dengan type test, dan yang
telah terbukti keandalannya dari pengalaman. Penggunaan peralatan
di bawah mutu standart akan merupakan sumber gangguan. Penentuan
spesifikasi yang tepat dan design yang baik sehingga semua
peralatan tahan terhadap kondisi kerja normal maupun dalam keadaan
gangguan, baik secara elektris, thermis maupun mekanis. Pemasangan
yang benar sesuai dengan design, spesifikasi dan petunjuk dari
pabrik. Penggunaan kawat tanah pada SUTT/SUTET dengan tahanan
pentanahan kaki tiang yang rendah. Untuk pemeriksaan dan
pemeliharaan, maka konduktor pentanahannya harus dapat dilepas dari
kaki tiangnya. Penebangan atau pemangkasan pohon-pohon yang
berdekatan dengan kawat fasa SUTM dan SUTT harus dilakukan secara
periodik. Dalam hal ini yang perlu diperhatikan tidak hanya
jaraknya dalam keadaan tidak ada angin, melainkan juga dalam
keadaan pohon-pohon tersebut ketika ditiup angin. Penggunaan kawat
atau kabel udara berisolasi untuk SUTM harus dipilih dan digunakan
secara selektif. Operasi dan pemeliharaan yang baik. Menghilangkan
atau mengurangi penyebab gangguan atau kerusakan melalui
penyelidikan.Mengurangi Akibat GangguanMenghilangkan gangguan sama
sekali dalam suatu sistem tenaga listrik merupakan usaha yang tidak
mungkin dapat dilakukan. Oleh karena itu maka usaha yang dapat
dilakukan adalah mengurangi akibat kerusakan yang ditimbulkannya.
Usaha-usaha yang dapat dilakukan adalah : Mengurangi besarnya arus
gangguan.Untuk mengurangi arus gangguan dapat dilakukan dengan cara
: menghindari konsentrasi pembangkitan (mengurangi short circuit
level) menggunakan reaktor dan menggunakan tahanan untuk pentanahan
netralnya. Penggunaan lighting arrester dan penentuan tingkat dasar
isolasi (BIL) dengan koordinasi isolasi yang tepat. Melepaskan
bagian sistem yang terganggu dengan menggunakan circuit breaker dan
relay pengaman. Mengurangi akibat pelepasan bagian sistem yang
terganggu dengan cara :a. Penggunaan jenis relay yang tepat dan
penyetelan relay yang selektif agar bagian yang terlepas sekecil
mungkin.b. Penggunaan saluran double.c. Penggunaan automatic
reclosing.d. Penggunaan sectionalizer pada JTM.e. Penggunaan
spindle pada JTM atau setidak-tidaknya ada titik pertemuan antar
saluran sehingga ketika ada kerusakan atau pemeliharaan tersedia
alternative supply untuk maneuver.f. Penggunaan peralatan cadangan.
Penggunaan pola load shedding dan sistem splitting untuk mengurangi
akibat kehilangan pembangkit. Penggunaan relay dan circuit breaker
yang cepat dan AVR dengan response yang cepat pula untuk
menghindari atau mengurangi kemungkinan gangguan instability (lepas
sinkron)Materi referensiDiposkan olehMuhammad Ruswandi
Djalaldi01.29
4. Gangguan Hubung Singkat (Short Circuit)
Gangguan adalah suatu ketidaknormalan (interferes) dalam sistem
tenaga listrik yang mengakibatkan mengalirnya arus yang tidak
seimbang dalam sistem tiga fasa. Gangguan dapat juga didefinisikan
sebagai semua kecacatan yang mengganggu aliran normal arus ke
beban(Adrial Mardensyah,2008). Tujuan dilakukan analisa gangguan
adalah :
Penyelidikan terhadap unjuk kerja rele proteksi Untuk mengetahui
kapasitas rating maksimum dari pemutus tenaga Untuk mengetahui
distribusi arus gangguan dan tingkat tegangan sistem pada saat
terjadinya gangguan.Berikut ini adalah klasifikasi gangguan
:a.Berdasarkan kesimetrisannya :1.Gangguan Asimetris, merupakan
gangguan yang mengakibatkan tegangan dan arus yang mengalir pada
setiap fasanya menjadi tidak seimbang, gangguan ini terdiri dari
:Gagguan Hubung Singkat Satu Fasa ke TanahGngguan Hubung Singkat
Dua FasaGangguan Hubung Singkat Dua Fasa ke Tanah2.Gangguan
Simetris, merupakan gangguan yang terjadi pada semua fasanya
sehingga arus maupun tegangan setiap fasanya tetap seimbang setelah
gangguan terjadi. Gangguan ini terdiri dari :Gangguan Hubung
Singkat Tiga FasaGangguan Hubung Singkat Tiga Fasa ke Tanah
b.Berdasarkan lama terjadi gangguannya :1. Gangguan Transient
(temporer), merupakan gangguan yang hilang dengan sendirinya
apabila pemutus tenaga terbuka dari saluran transmisi untuk waktu
yang singkat dan setelah itu dihubungkan kembali.2. Gangguan
Permanen, merupakan gangguan yang tidak hilang atau tetap ada
apabila pemutus tenaga terbuka pada saluran transmisi untuk waktu
yang singkat dan setelah itu dihubungkan kembali.Selain klasifikasi
gangguan yang telah disebutkan di atas, terbukanya pemutus tenaga
tidak selalu disebabkan terjadinya gangguan pada sistem itu sendiri
tetapi dapat juga disebabkan adanya kerusakan pada rele, kabel
kontrol atau adanya pengaruh dari luar seperti induksi atau
interferensi. Gangguan seperti ini disebut juga gangguan
non-sistem.
Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah/Line -
Ground(LG)Gangguan yang sering terjadi pada sistem tenaga listrik
merupakan gangguan asimetris sehingga memerlukan metode komponen
simetris untuk menganalisa tegangan dan arus pada saat terjadinya
gangguan. Gangguan yang terjadi dapat dianalisa dengan
menghubung-singkat semua sumber tegangan yang ada pada sistem dan
mengganti titik (node) gangguan dengan sebuah sumber tegangan yang
besarnya sama dengan tegangan sesaat sebelum terjadinya gangguan di
titik gangguan tersebut. Dengan menggunakan metode ini sistem tiga
fasa tidak seimbang dapat direpresentasikan dengan menggunakan
teori komponen simetris yaitu berdasarkan komponen urutan positif,
komponen urutan negatif dan komponen urutan nol.
Hubung singkat satu fasa ke tanah
Keterangan :Vf= Tegangan di titik gangguan sesaat sebelum
terjadinya gangguanZ0= Impedansi urutan nol dilihat dari titik
gangguanZ1= Impedansi urutan positif dilihat dari titik gangguanZ2=
Impedansi urutan negatif dilihat dari titik gangguan
Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa/Line - Line(LL)Pada gangguan
hubung singkat fasa ke fasa, arus saluran tidak mengandung komponen
urutan nol dikarenakan tidak ada gangguan yang terhubung ke
tanah.
Hubung singkat dua fasa
Keterangan :Vf= Tegangan di titik gangguan sesaat sebelum
terjadinya gangguanZ1= Impedansi urutan positif dilihat dari titik
gangguanZ2= Impedansi urutan negatif dilihat dari titik
gangguan
Gangguan Hubung Singkat Dua Fasa Ke
Tanah/Line-Line-Ground(LLG)Gangguan dua fasa ke tanah terjadi
ketika dua buah fasa dari sistem tenaga listrik terhubung singkat
dengan tanah.
Hubung singkat dua fasa ke tanah
Keterangan :Vf= Tegangan di titik gangguan sesaat sebelum
terjadinya gangguanZ0= Impedansi urutan nol dilihat dari titik
gangguanZ1= Impedansi urutan positif dilihat dari titik gangguanZ2=
Impedansi urutan negatif dilihat dari titik gangguan
Gangguan Hubung Singkat Tiga Fasa/LineLineLine(LLL)Gangguan
hubung singkat tiga fasa termasuk dalam klasifikasi gangguan
simetris, dimana arus maupun tegangan setiap fasanya tetap seimbang
setelah gangguan terjadi. Sehingga pada sistem seperti ini dapat
dianalisa hanya dengan menggunakan komponen urutan positif saja
yaitu :
IA= IA1Dan
Keterangan :Vf= Tegangan di titik gangguan sesaat sebelum
terjadinya gangguanZ1= Impedansi urutan positif dilihat dari titik
gangguanIA= Arus pada fasa A
Sumber : Adrial Mardensyah.2008.Studi Perencanaan Koordinasi
Rele Proteksi Pada Saluran Udara Tegangan Tinggi Gardu Induk Gambir
Lama- Pulomas.Diposkan olehMuhammad Ruswandi Djalaldi01.52
5. Stabilitas Sistem Tenaga Listrik
Dalam keadaan operasi yang stabil dari sistem tenaga listrik
terdapat keseimbangan antara daya input mekanis pada prime mover
dengan daya output listrik (beban listrik) pada sistem. Dalam
keadaan ini semua generator berputar pada kecepatan sinkron. Hal
ini terjadi bila setiap kenaikan dan penurunan beban harus diikuti
dengan perubahan daya input mekanis pada prime mover dari
generator-generator.Bila daya input mekanis tidak cepat mengikuti
dengan perubahan beban dan rugi-rugi sistem maka kecepatan rotor
generator (frekuensi sistem) dan tegangan akan menyimpang dari
keadaan normal terutama jika terjadi gangguan, maka sesaat terjadi
perbedaan yang besar antara daya input mekanis dan daya output
listrik dari generator.Kelebihan daya mekanis terhadap daya listrik
mengakibatkan percepatan pada putaran rotor generator atau
sebaliknya, bila gangguan tersebut tidak dihilangkan segera maka
percepatan (acceleration) dan perlambatan (deceleration) putaran
rotor generator akan mengakibatkan hilangnya sinkronisasi dalam
sistem.Stabilitas sistem tenaga listrik adalah suatu kemampuan
sistem tenaga listrik atau bagian komponennya untuk mempertahankan
sinkronisasi dan keseimbangan dalam sistem. Batas stabilitas sistem
adalah daya-daya maksimum yang mengalir melalui suatu titik dalam
sistem tanpa menyebabkan hilangnya stabilitas.Berdasarkan sifat
gangguan masalah stabilitas sistem tenaga listrik dibedakan atas:1.
Stabilitas tetap (steady state).2. Stabilitas peralihan
(transient).3. Stabilitas sub peralihan (dinamis).
Stabilitas steady stateAdalah kemampuan suatu sistem tenaga
listrik mempertahankan sinkronisasi antara mesin-mesin dalam sistem
setelah mengalami gangguan kecil (fluktuasi beban).Kestabilan ini
tergantung pada karakteristik komponen yang terdapat pada sistem
tenaga listrik antara lain : Pembangkit, Beban, Jaringan transmisi,
dan Kontrol sistem itu sendiri. Model pembangkit yang digunakan
adalah pembangkit yang sederhana (sumber tegangan konstan) karena
hanya menyangkut gangguan kecil disekitar titik keseimbangan.
Stabilitas transientAdalah kemampuan suatu sistem tenaga listrik
mempertahankan sinkronisasi setelah mengalami gangguan besar yang
bersifat mendadak sekitar satu ayunan (swing) pertama dengan asumsi
bahwa pengatur tegangan otomatis belum bekerja.Analisis kestabilan
peralihan merupakan analisis yang utama untuk menelaah perilaku
sistem daya misalnya gangguan yang berupa :1) Perubahan beban yang
mendadak karena terputusnya unit pembangkit.2) Perubahan pada
jaringan transmisi misalnya gangguan hubung singkat atau pemutusan
saklar (switching).Sistem daya listrik masa kini jauh lebih luas,
ditambah interkoneksi antar sistem yang rumit dan melibatkan
beratus-ratus mesin yang secara dinamis saling mempengaruhi melalui
perantara jala-jala tegangan extra tinggi, mesin-mesin ini
mempunyai sistem penguatan yang berhubungan. Kisaran masalah yang
dianalisis banyak menyangkut gangguan yang besar dan tidak lagi
memungkinkan menggunakan proses kelinearan. Masalah kestabilan
peralihan dapat lebih lanjut dibagi kedalam Kestabilan ayunan
pertama (first swing) dan ayunan majemuk (multi swing). Kestabilan
ayunan pertama didasarkan pada model generator yang cukup sederhana
tanpa memasukkan sistem pengaturannya, biasanya periode waktu yang
diselidiki adalah detik pertama setelah timbulnya gangguan pada
sistem. Bila pada sistem, mesin dijumpai tetap berada dalam keadaan
serempak sebelum berakhirnya detik pertama, ini dikatagorikan
sistem masih stabil.
Stabilitas dinamisAdalah bila setelah ayunan pertama (periode
stabilitas transient) sistem mampu mempertahankan sinkronisasi
sampai sistem dalam keadaan seimbang yang baru (stabilitas
transient bila AVR dan governor bekerja cepat dan diperhitungkan
dalam analisis).Analisa kestabilitas dinamis lebih komplek karena
juga memasukkan komponen kontrol otomatis dalam
perhitungannya.Pengertian hilangnya sinkronisasi adalah
ketidakseimbangan antara daya pembangkit dengan beban menimbulkan
suatu keadaan transient yang menyebabkan rotor dari mesin sinkron
berayun karena adanya torsi yang mengakibatkan percepatan atau
perlambatan pada rotor tersebut.Ini terjadi bila torsi tersebut
cukup besar, maka salah satu atau lebih dari mesin sinkron tersebut
akan kehilangan sinkronisasinya, misalnya terjadi ketidakseimbangan
yang disebabkan adanya daya pembangkit yang berlebihan, maka
sebagian besar dari energi yang berlebihan akan diubah menjadi
energi kinetik yang mengakibatkan percepatan sudut rotor bertambah
besar, walaupun kecepatan rotor bertambah besar, tidak berarti
bahwa sinkronisasi dari mesin tersebut akan hilang, faktor yang
menentukan adalah perbedaan sudut rotor atau daya tersebut diukur
terhadap referensi putaran sinkronisasi.
Faktor-faktor utama dalam masalah stabilitas adalah:
1. Faktor mekanis dapat berupa:a. Torsi input prime beban.b.
Inersia dari prime mover dan generator.c. Inersia motor dan sumbu
beban.d. Torsi input sumbu beban.2. Torsi elektris berupa:a.
Tegangan internal dari generator sinkron.b. Reaktansi sistem.c.
Tegangan internal dari motor sinkron.
sumber
:http://mustofaabihamid.blogspot.com/2010/06/listrik.htmlDiposkan
olehMuhammad Ruswandi Djalaldi01.59
6. Saluran TransmisiKategori saluran transmisi berdasarkan
pemasanganBerdasarkan pemasangannya, saluran transmisi dibagi
menjadi dua kategori, yaitu: saluran udara (overhead lines);
saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik melalui
kawat-kawat yang digantung pada isolator antar menara atau tiang
transmisi. Keuntungan dari saluran transmisi udara adalah lebih
murah, mudah dalam perawatan, mudah dalam mengetahui letak
gangguan, mudah dalam perbaikan, dan lainnya. Namun juga memiliki
kerugian, antara lain: karena berada di ruang terbuka, maka cuaca
sangat berpengaruh terhadap keandalannya, dengan kata lain mudah
terjadi gangguan, seperti gangguan hubung singkat, gangguan
tegangan lebih karena tersambar petir, dan gangguan-gangguan
lainnya. Dari segi estetika/keindahan juga kurang, sehingga saluran
transmisi bukan pilihan yang ideal untuk suatu saluran transmisi
didalam kota.
saluran kabel tanah (underground cable); saluran transmisi yang
menyalurkan energi listrik melalui kabel yang dipendam didalam
tanah. Kategori saluran transmisi seperti ini adalah yang favorite
untuk pemasangan di dalam kota, karena berada didalam tanah, maka
tidak mengganggu keindahan kota dan juga tidak mudah terjadi
gangguan akibat kondisi cuaca atau kondisi alam. Namun juga memilik
kekurangan. Seperti: mahalnya biaya investasi dan sulitnya
menentukan titik gangguan dan perbaikannya.
Kedua cara penyaluran memiliki keuntungan dan kerugian
masing-masing.Kategori saluran transmisi berdasarkan arus
listrikDalam dunia kelistrikan, dikenal dua kategori arus listrik,
yaitu arus bolak-balik (Alternating Current/AC) dan arus searah
(Direct Current/DC). Oleh karena itu , berdasarkan jenis arus
listrik yang mengalir di saluran transmisi, maka saluran transmisi
terdiri dari:1. saluran transmisi AC; didalam system AC, penaikan
dan penurunan tegangannya sangat mudah dilakukan dengan bantuan
transformator dan juga memiliki 2 sistem, sistem fasa tunggal dan
sistem fasa tiga sehingga saluran transmisi AC memiliki keuntungan
lainnya, antara lain:a. daya yang disalurkan lebih besarb. nilai
sesaat (instantaneous value)nya konstan, danc. mempunyai medan
magnet putarselain keuntungan-keuntungan yang disebutkan diatas,
saluran transmisi AC juga memilik kerugian, yaitu: tidak stabil,
isolasi yang rumit dan mahal (mahal disini dalam artian untuk
menyediakan suatu isolasi yang memang aman dan kuat).2. saluran
transmisi DC; dalam saluran transmisi DC, daya guna atau
efesiensinya tinggi karena mempunyai factor daya = 1, tidak
memiliki masalah terhadap stabilitas terhadap system, sehingga
dimungkinkan untuk penyaluran jarak jauh dan memiliki isolasi yang
lebih sederhana.Berhubungan dengan keuntungan dan kerugiannya,
dewasa ini saluran transmisi di dunia sebagian besar menggunakan
saluran transmisi AC. Saluran transmisi DC baru dapat dianggap
ekonomis jika jarak saluran udaranya antara 400km sampai 600km,
atau untuk saluran bawah tanah dengan panjang 50km. hal itu
disebabkan karena biaya peralatan pengubah dari AC ke DC dan
sebaliknya (converter & inverter) masih sangat mahal, sehingga
dari segi ekonomisnya saluran AC akan tetap menjadi primadona dari
saluran transmisi.
Tegangan TransmisiApabila tegangan transmisi dinaikkan, maka
daya guna penyaluran akan naik oleh karena rugi-rugi transmisi
turun, pada besaran daya yang disalurkan sama. Namun, penaikan
tegan transmisi berarti juga penaikan isolasi dan biaya peralatan
juga biaya gardu induk.Oleh karena itu pemilihan tegangan transmisi
dilakukan dengan memperhitungkan daya yang disalurkan, jumlah
rangkaian, jarak penyaluran, keandalan (reliability), biaya
peralatan untuk tegangan tertentu, serta tegangan-tegangan yang
sekarang ada dan yang akan di rencanakan. Penentuan tegangan juga
harus dilihat dari segi standarisasi peralatan yang ada. Penentuan
tegangan transmisi merupakan bagian dari perancangan system tenaga
listrik secara keseluruhan.Tingkat tegangan yang lebih tinggi,
selain untuk memperbesar daya hantar dari saluran transmisi yang
berbanding lurus dengan kuadrat tegangan, juga untuk memperkecil
rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada saluran transmisi. Jelas
sudah, dengan mempertinggi tegangan maka tingkat isolasi pun harus
lebih tinggi, dengan demikian biaya peralatan juga akan
tinggi.Meskipun tidak jelas menyebutkan keperluannya sebagai
tegangan transmisi, di Indonesia, pemerintah telah menyeragamkan
deretan tegangan tinggi sebagai berikut:a. Tegangan Nominal (kV):
(30) - 66 - 150 - 220 380 500.b. Tegangan tertinggi untuk
perlengkapan (kV): (36) 72,5 170 245 420 - 525.Tegangan nominal 30
kV hanya diperkenankan untuk daerah yang tegangan distribusi primer
20 kV tidak dipergunakan. Penentuan deret tegangan diatas,
disesuaikan dengan rekomendasi dari International Electrotechnical
Commission (IEC).
Daftar pustakaA. Arismunandar, S. Kuwara , Buku Pegangan Teknik
Tenaga Listrik, jilid II, Penerbit PT. Pradnya Paramitha, Jakarta,
1979.T.S. Hutauruk, Transmisi Daya Listrik, Jurusan Elektroteknik,
Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung, 1982.
Ditulis oleh: Hanif GuntoroSumber :
http://dunia-listrik.blogspot.com/2008/10/saluran-transmisi.html
7. Klasifikasi Saluran Transmisi Berdasarkan Tegangan
Selama ini ada pemahaman bahwa yang dimaksud transmisi adalah
proses penyaluran energi listrik dengan menggunakan tegangan tinggi
saja. Bahkan ada yang memahami bahwa transmisi adalah proses
penyaluran energi listrik dengan menggunakan tegangan tinggi dan
melalui saluran udara (over head line). Namun sebenarnya, transmisi
adalah proses penyaluran energi listrik dari satu tempat ke tempat
lainnya, yang besaran tegangannya adalah Tegangan Ultra Tinggi
(UHV), Tegangan Ekstra Tinggi (EHV), Tegangan Tinggi (HV), Tegangan
Menengah (MHV), dan Tegangan Rendah (LV).
Sedangkan Transmisi Tegangan Tinggi, adalah: Berfungsi
menyalurkan energi listrik dari satu gardu induk ke gardu induk
lainnya. Terdiri dari konduktor yang direntangkan antara
tiang-tiang (tower) melalui isolator-isolator, dengan sistem
tegangan tinggi. Standar tegangan tinggi yang berlaku di Indonesia
adalah : 30 KV, 70 KV dan 150 KV.
Beberapa hal yang perlu diketahui: Transmisi 30 KV dan 70 KV
yang ada di Indonesia, secara berangsur-angsur mulai ditiadakan
(tidak digunakan). Transmisi 70 KV dan 150 KV ada di Pulau Jawa dan
Pulau lainnya di Indonesia. Sedangkan transmisi 275 KV dikembangkan
di Sumatera. Transmisi 500 KV ada di Pulau Jawa. Di Indonesia,
kosntruksi transmisi terdiri dari : Menggunakan kabel udara dan
kabel tanah, untuk tegangan rendah, tegangan menengah dan tegangan
tinggi. Menggunakan kabel udara untuktegangan tingg dan tegangan
ekstra tinggi.
Berikut ini disampaikan pembahasan tentang transmisi ditinjau
dari klasifikasi tegangannya:
1. SALURAN UDARA TEGANGAN EKSTRA TINGGI (SUTET) 200 KV 500 KV
Pada umumnya digunakan pada pembangkitan dengan kapasitas di atas
500 MW. Tujuannya adalah agar drop tegangan dan penampang kawat
dapat direduksi secara maksimal, sehingga diperoleh operasional
yang efektif dan efisien. Permasalahan mendasar pembangunan SUTET
adalah: konstruksi tiang (tower) yang besar dan tinggi, memerlukan
tapak tanah yang luas, memerlukan isolator yang banyak, sehingga
pembangunannya membutuhkan biaya yang besar. Masalah lain yang
timbul dalam pembangunan SUTET adalah masalah sosial, yang akhirnya
berdampak pada masalah pembiayaan, antara lain: Timbulnya protes
dari masyarakat yang menentang pembangunan SUTET, Permintaan ganti
rugi tanah untuk tapak tower yang terlalu tinggi tinggi, Adanya
permintaan ganti rugi sepanjang jalur SUTET dan lain sebagainya.
Pembangunan transmisi ini cukup efektif untuk jarak 100 km sampai
dengan 500 km.
2. SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI (SUTT) 30 KV 150 KV Tegangan
operasi antara 30 KV sampai dengan 150 KV. Konfigurasi jaringan
pada umumnya single atau double sirkuit, dimana 1 sirkuit terdiri
dari 3 phasa dengan 3 atau 4 kawat. Biasanya hanya 3 kawat dan
penghantar netralnya digantikan oleh tanah sebagai saluran kembali.
Apabila kapasitas daya yang disalurkan besar, maka penghantar pada
masing-masing phasa terdiri dari dua atau empat kawat (Double atau
Qudrapole) dan Berkas konduktor disebut Bundle Conductor. Jika
transmisi ini beroperasi secara parsial, jarak terjauh yang paling
efektif adalah 100 km. Jika jarak transmisi lebih dari 100 km maka
tegangan jatuh (drop voltaje) terlalu besar, sehingga tegangan
diujung transmisi menjadi rendah. Untuk mengatasi hal tersebut maka
sistem transmisi dihubungkan secara ring system atau
interconnection system. Ini sudah diterapkan di Pulau Jawa dan akan
dikembangkan di Pulau-pulau besar lainnya di Indonesia.
3. SALURAN KABEL TEGANGAN TINGGI (SKTT) 30 KV 150 KVSKTT
dipasang di kota-kota besar di Indonesia (khususnya di Pulau Jawa),
dengan beberapa pertimbangan : Di tengah kota besar tidak
memungkinkan dipasang SUTT, karena sangat sulit mendapatkan tanah
untuk tapak tower. Untuk Ruang Bebas juga sangat sulit dan pasti
timbul protes dari masyarakat, karena padat bangunan dan banyak
gedung-gedung tinggi. Pertimbangan keamanan dan estetika. Adanya
permintaan dan pertumbuhan beban yang sangat tinggi.
Jenis kabel yang digunakan: Kabel yang berisolasi (berbahan)
Poly Etheline atau kabel jenis Cross Link Poly Etheline (XLPE).
Kabel yang isolasinya berbahan kertas yang diperkuat dengan minyak
(oil paper impregnated). Inti (core) kabel dan pertimbangan
pemilihan: Single core dengan penampang 240 mm2 300 mm2 tiap core.
Three core dengan penampang 240 mm2 800 mm2 tiap core. Pertimbangan
fabrikasi. Pertimbangan pemasangan di lapangan.
Kelemahan SKTT: Memerlukan biaya yang lebih besar jika dibanding
SUTT. Pada saat proses pembangunan memerlukan koordinasi dan
penanganan yang kompleks, karena harus melibatkan banyak pihak,
misal : pemerintah kota (Pemkot) sampai dengan jajaran terbawah,
PDAM, Telkom, Perum Gas, Dinas Perhubungan, Kepolisian, dan
lain-lain.Panjang SKTT pada tiap haspel (cable drum), maksimum 300
meter. Untuk desain dan pesanan khusus, misalnya untuk kabel laut,
bisa dibuat tanpa sambungan sesuai kebutuhan.
Pada saat ini di Indonesia telah terpasang SKTT bawah laut (Sub
Marine Cable) dengan tegangan operasi 150 KV, yaitu: Sub marine
cable 150 KV Gresik Tajungan (Jawa Madura). Sub marine cable 150 KV
Ketapang Gilimanuk (Jawa Bali).
Beberapa hal yang perlu diketahui: Sub marine cable ini ternyata
rawan timbul gangguan. Direncanakan akan didibangun sub marine
cable Jawa Sumatera. Untuk Jawa Madura, saat ini sedang dibangun
SKTT 150 KV yang dipasang (diletakkan) di atas Jembatan
Suramadu.
4. SALURAN UDARA TEGANGAN MENENGAH (SUTM) 6 KV 30 KV Di
Indonesia, pada umumnya tegangan operasi SUTM adalah 6 KV dan 20
KV. Namun secara berangsur-angsur tegangan operasi 6 KV dihilangkan
dan saat ini hampir semuanya menggunakan tegangan operasi 20 KV.
Transmisi SUTM digunakan pada jaringan tingkat tiga, yaitu jaringan
distribusi yang menghubungkan dari Gardu Induk, Penyulang (Feeder),
SUTM, Gardu Distribusi, sampai dengan ke Instalasi Pemanfaatan
(Pelanggan/ Konsumen). Berdasarkan sistem pentanahan titik netral
trafo, efektifitas penyalurannya hanya pada jarak (panjang) antara
15 km sampai dengan 20 km. Jika transmisi lebih dari jarak
tersebut, efektifitasnya menurun, karena relay pengaman tidak bisa
bekerja secara selektif. Dengan mempertimbangkan berbagai kondisi
yang ada (kemampuan likuiditas atau keuangan, kondisi geografis dan
lain-lain) transmisi SUTM di Indonesia melebihi kondisi ideal di
atas.
5. SALURAN KABEL TEGANGAN MENENGAH (SKTM) 6 KV 20 KVDitinjau
dari segi fungsi , transmisi SKTM memiliki fungsi yang sama dengan
transmisi SUTM. Perbedaan mendasar adalah, SKTM ditanam di dalam
tanah.
Beberapa pertimbangan pembangunan transmisi SKTM adalah: Kondisi
setempat yang tidak memungkinkan dibangun SUTM. Kesulitan
mendapatkan ruang bebas (ROW), karena berada di tengah kota dan
pemukiman padat. Pertimbangan segi estetika.
Beberapa hal yang perlu diketahui: Pembangunan transmisi SKTM
lebih mahal dan lebih rumit, karena harga kabel yang jauh lebih
mahal dibanding penghantar udara dan dalam pelaksanaan pembangunan
harus melibatkan serta berkoordinasi dengan banyak pihak. Pada saat
pelaksanaan pembangunan transmisi SKTM sering menimbulkan masalah,
khususnya terjadinya kemacetan lalu lintas. Jika terjadi gangguan,
penanganan (perbaikan) transmisi SKTM relatif sulit dan memerlukan
waktu yang lebih lama jika dibandingkan SUTM. Hampir seluruh
(sebagian besar) transmisi SKTM telah terpasang di wilayah PT. PLN
(Persero) Distribusi DKI Jakarta & Tangerang.
6. SALURAN UDARA TEGANGAN RENDAH (SUTR) 40 VOLT 1000
VOLTTransmisi SUTR adalah bagian hilir dari sistem tenaga listrik
pada tegangan distribusi di bawah 1000 Volt, yang langsung memasok
kebutuhan listrik tegangan rendah ke konsumen. Di Indonesia,
tegangan operasi transmisi SUTR saat ini adalah 220/ 380 Volt.
Radius operasi jaringan distribusi tegangan rendah dibatasi
oleh: Susut tegangan yang disyaratkan. Luas penghantar jaringan.
Distribusi pelanggan sepanjang jalur jaringan distribusi. Sifat
daerah pelayanan (desa, kota, dan lain-lain). susut tegangan yang
diijinkan adalah + 5% dan 10 %, dengan radius pelayanan berkisar
350 meter.Saat ini transmisi SUTR pada umumnya menggunakan
penghantar Low Voltage Twisted Cable (LVTC).
7. SALURAN KABEL TEGANGAN RENDAH (SKTR) 40 VOLT 1000
VOLTDitinjau dari segi fungsi, transmisi SKTR memiliki fungsi yang
sama dengan transmisi SUTR. Perbedaan mendasar adalah SKTR di tanam
didalam di dalam tanah. Jika menggunakan SUTR sebenarnya dari segi
jarak aman/ ruang bebas (ROW) tidak ada masalah, karena SUTR
menggunakan penghantar berisolasi.
Penggunaan SKTR karena mempertimbangkan: Sistem transmisi
tegangan menengah yang ada, misalnya karena menggunakan transmisi
SKTM. Faktor estetika.
Oleh karenanya transmisi SKTR pada umumnya dipasang di daerah
perkotaan, terutama di tengah-tengah kota yang padat bangunan dan
membutuhkan aspek estetika.
Dibanding transmisi SUTR, transmisi SKTR memiliki beberapa
kelemahan, antaralain: Biaya investasi mahal. Pada saat pembangunan
sering menimbulkan masalah. Jika terjadi gangguan, perbaikan lebih
sulit dan memerlukan waktu relatif lama untuk perbaikannya.
Sumber:
http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/11/klasifikasi-saluran-transmisi.html
8. Tegangan Transmisi dan Rugi-Rugi Daya
Artikel kali ini dibuat sebagai pelengkap dari artikel-artikel
sebelumnya yang membahas mengenai sistem tenaga listrik. dan
seperti telah kita ketahui bahwa suatu sistem tenaga listrik
terdiri dari: pusat pembangkit listrik, saluran transmisi, saluran
distribusi dan beban. pada saat sistem tersebut beroperasi, maka
pada sub-sistem transmisi akan terjadi rugi-rugi daya. Jika
tegangan transmisi adalah arus bolak-balik (alternating current,
AC) 3 fase, maka besarnya rugi-rugi daya tersebut adalah:
Pt = 3I^2R (watt)
Dimana :I = arus jala-jala transmisi (ampere)R = Tahanan kawat
transmisi perfasa (ohm)
arus pada jala-jala suatu transmisi arus bolak-balik tiga fase
adalah:
I = P/V3.Vr.Cos
dimana:P = Daya beban pada ujung penerima transmisi (watt)Vr =
Tegangan fasa ke fasa pada ujung penerima transmisi (volt)Cos =
Faktor daya bebanV3 disini adalah akar 3
jika persamaan (1) disubstitusi ke persamaan (2), maka rugi-rugi
daya transmisi dapat ditulis sebagai berikut:
Pt = P^2.R/Vr^2.cos^2
Terlihat bahwa rugi-rugi daya transmisi dapat dikurangi dengan
beberapa cara, antara lain:1. meninggikan tegangan transmisi2.
memperkecil tahanan konduktor3. memperbesar faktor daya beban
Sehingga untuk mengurangi rugi-rugi daya dilakukan dengan
pertimbangan:
1. Jika ingin memperkecil tahanan konduktor, maka luas penampang
konduktor harus diperbesar. sedangkan luas penampang konduktor ada
batasnya.2. jika ingin memperbaiki faktor daya beban, maka perlu
dipasang kapasitor kompensasi (shunt capacitor). perbaikan faktor
daya yang diperoleh dengan pemasangan kapasitor pun ada batasnya.3.
rugi-rugi transmisi berbanding lurus dengan besar tahanan konduktor
dan berbanding terbalik dengan kuadrat tegangan transmisi, sehingga
pengurangan rugi-rugi daya yang diperoleh karena peninggian
tegangan transmisi jauh lebih efektif daripada pengurangan
rugi-rugi daya dengan mengurangi nilai tahanan
konduktornya.Pertimbangan yang ketiga, yaitu dengan menaikkan
tegangan transmisi adalah yang cenderung dilakukan untuk mengurangi
rugi-rugi daya pada saluran transmisi. Kecenderungan itupun dapat
terlihat dengan semakin meningkatnya tegangan transmisi di eropa
dan amerika, seperti ditunjukkan pada tabel dibawah ini.
Masalah Penerapan Tegangan Tinggi Pada Transmisi
Pada penerapannya, peninggian tegangan transmisi harus dibatasi
karena dapat menimbulkan beberapa masalah, antara lain:1. Tegangan
tinggi dapat menimbulkan korona pada kawat transmisi. korona ini
pun akan menimbulkan rugi-rugi daya dan dapat menyebabkan gangguan
terhadap komunikasi radio.2. Jika tegangan semakin tinggi, maka
peralatan transmisi dan gardu induk akan membutuhkan isolasi yang
volumenya semakin banyak agar peralatan-peralatan tersebut mampu
memikul tegangan tinggi yang mengalir. Hal ini akan mengakibatkan
kenaikan biaya investasi.3. Saat terjadi pemutusan dan penutupan
rangkaian transmisi (switching operation), akan timbul tegangan
lebih surja hubung sehingga peralatan sistem tenaga listrik harus
dirancang untuk mampu memikul tegangan lebih tersebut. Hal ini
jugamengakibatkan kenaikan biaya investasi4. Jika tegangan
transmisi ditinggikan, maka menara transmisi harus semakin tinggi
untuk menjamin keselamatan makhluk hidup disekitar trasnmisi.
Peninggian menara transmisi akan mengakibatkan trasnmisi mudah
disambar petir. Seperti telah kita ketahui, bahwa sambaran petir
pada transmisi akan menimbulkan tegangan lebih surja petir pada
sistem tenaga listrik, sehingga peralatan-peralatan sistem tenaga
listrik harus dirancang untuk mampu memikul tegangan lebih surja
petir tersebut.5. Peralatan sistem perlu dilengkapi dengan
peralatan proteksi untuk menghindarkan kerusakan akibat adanya
tegangan lebih surja hubung dan surja petir. Penambahan peralatan
proteksi ini akan menambah biaya investasi dan perawatan.kelima hal
diatas memberi kesimpulan, bahwa peninggian tegangan transmisi akan
menambah biaya investasi dan perawatan, namun dapat megurangi
kerugian daya. Namun jika ditotal biaya keseluruhan, maka
peninggian tegangan transmisi lebih ekonomis karena member biaya
total minimum, dan tegangan ini disebut tegangan optimum.
Sumber:
http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/03/tegangan-transmisi-dan-rugi-rugi-daya.htmlDiposkan
olehMuhammad Ruswandi Djalaldi22.36
9. Penginstalan Program ETAP Power StationBerikut ini tahap
penginstalan program ETAP, antara lain :
Menu utama penginstalan ETAPSelanjutnya klik install, maka
proses instalasi akan dimulai dengan konfigurasi
penginstalanwindowsseperti di bawah ini :
Instal Shield Wizard 1Instalasi akan berlanjut dengan kotak
dialog berikut :
Instal Shield Wizard 2Persetujuan lisensi ETAP Power Station
4.0, klikyes:
Instal Shield Wizard 3Susunan programinstall shieldjuga
menampilkan persyaratan perangkat keras dan lunak, kemudian klik
next :
Instal Shield Wizard 4Setelah itu, pilih tempat penginstalan
lalu klik next untuk menginstal
Instal Shield Wizard 5Selanjutnya akan muncul kotak dialog,
pilihtypicallalunext
Instal Shield Wizard 6
Program instalasi memberi suatu jalan pintas masuk ke program,
programsetupakan membuat suatu programfolderPowerStation 4.0,
Selanjutnya klik next.
Instal Shield Wizard 7Setelah itu proses instalasi dimulai,
tunggu beberapa menit untuk proses instalasi ini.
Instal Shield Wizard 8Setelah itu, proses instalasi selesai dan
akan muncul perintah untuk merestartcomputer.
Instal Shield Wizard 9Setelah computerdirestart, selanjutnya
mengcopy crack kedalam program etap yang telah diinstal tadi, untuk
memastikan program telah diinstal, lihat icon ETAP Powerstation
didesktop.
Shortcut ETAP PowerStation di DekstopSelanjutnya mengcopy crack
ke program etap yang telah diinstal di drive C:\.
File crackSetelah itu akan muncul kotak dialog berikut, pilihyes
to all.
Memasukkan crackSelanjutnya buka program ETAP Powerstation,
untuk melakukan registrasi dan setelah itu program ETAP sudah bisa
digunakan.
Kode registrasiSelamat Mencoba ...
10. Tentang ETAP (Electric Transient and Analysis Program) Power
Station
ETAP (Electric Transient and Analysis Program) merupakan suatu
perangkat lunak yang mendukung sistem tenaga listrik. Perangkat ini
mampu bekerja dalam keadaan offline untuk simulasi tenaga listrik,
online untuk pengelolaan data real-time atau digunakan untuk
mengendalikan sistem secara real-time. Fitur yang terdapat di
dalamnya pun bermacam-macam antara lain fitur yang digunakan untuk
menganalisa pembangkitan tenaga listrik, sistem transmisi maupun
sistem distribusi tenaga listrik.ETAP ini awalnya dibuat dan
dikembangkan untuk meningkatkan kualitas kearnanan fasiitas nuklir
di Arnerika Serikat yang selanjutnya dikembangkan menjadi sistem
monitor manajemen energi secarareal time,simulasi, kontrol, dan
optimasi sistem tenaga listrik,(Awaluddin, 2007). ETAP dapat
digunakan untuk membuat proyek sistem tenaga listrik dalam bentuk
diagram satu garis(one line diagram)dan jalur sistem pentanahan
untuk berbagai bentuk analisis, antara lain: aiiran daya, hubung
singkat, starting motor,trancient stability,koordinasi relay
proteksi dan sistem harmonisasi. Proyek sistem tenaga listrik
memiliki masing-masing elemen rangkaian yang dapat diedit langsung
dari diagram satu garis dan atau jalur sistem pentanahan. Untuk
kemudahan hasil perhitungan analisis dapat ditampilkan pada diagram
satu garis.Etap Power Station memungkinkan anda untuk bekerja
secara langsung dengan tampilan gambar single line diagram/diagram
satu garis . Program ini dirancang sesuai dengan tiga konsep
utama:1. Virtual Reality Operasi2. Sistem operational yang ada pada
program sangat mirip dengan sistem operasi pada kondisi real nya.
Misalnya, ketika Anda membuka atau menutup sebuah sirkuit breaker,
menempatkan suatu elemen pada sistem, mengubah status operasi suatu
motor, dan utnuk kondisi de-energized pada suatu elemen dan
sub-elemen sistem ditunjukkan pada gambar single line diagram
dengan warna abu-abu.3. Total Integration Data4. Etap Power Station
menggabungkan informasi sistem elektrikal, sistem logika, sistem
mekanik, dan data fisik dari suatu elemen yang dimasukkan dalam
sistem database yang sama. Misalnya, untuk elemen subuah kabel,
tidak hanya berisikan data kelistrikan dan tentang dimensi fisik
nya, tapi juga memberikan informasi melalui raceways yang di lewati
oleh kabel tersebut. Dengan demikian, data untuk satu kabel dapat
digunakan untuk dalam menganalisa aliran beban (load flow analysis)
dan analisa hubung singkat (short-circuit analysis) -yang
membutuhkan parameter listrik dan parameter koneksi- serta
perhitungan ampacity derating suatu kabel -yang memerlukan data
fisik routing-.5. Simplicity in Data Entry6. Etap Power Station
memiliki data yang detail untuk setiap elemen yang digunakan.
Dengan menggunakan editor data, dapat mempercepat proses entri data
suatu elemen. Data-data yang ada pada program ini telah di masukkan
sesuai dengan data-data yang ada di lapangan untuk berbagai jenis
analisa atau desain.
ETAP PowerStation dapat melakukan penggambaran single line
diagram secara grafis dan mengadakan beberapa analisa/studi yakni
Load Flow (aliran daya), Short Circuit (hubung singkat), motor
starting, harmonisa, transient stability, protective device
coordination, dan cable derating.ETAP PowerStation juga menyediakan
fasilitas Library yang akan mempermudah desain suatu sistem
kelistrikan. Library ini dapat diedit atau dapat ditambahkan dengan
informasi peralatan bila perlu.Beberapa hal yang perlu diperhatikan
dalam bekerja dengan ETAP PowerStation adalah : One Line Diagram,
menunjukkan hubungan antar komponen/peralatan listrik sehingga
membentuk suatu sistem kelistrikan. Library, informasi mengenai
semua peralatan yang akan dipakai dalam sistem kelistrikan. Data
elektris maupun mekanis dari peralatan yang detail/lengkap dapat
mempermudah dan memperbaiki hasil simulasi/analisa. Standar yang
dipakai, biasanya mengacu pada standar IEC atau ANSII, frekuensi
sistem dan metode metode yang dipakai. Study Case, berisikan
parameter parameter yang berhubungan dengan metode studi yang akan
dilakukan dan format hasil analisa.
Elemen AC Proteksi Sistem Tenaga ListrikKomponen
elemenacpadasoftware power stationETAP dalam bentuk diagram satu
garis ditunjukkan pada Gambar, kecuali elemen-elemen IDs,
penghubung bus dan status. Semua data elemenacdimasukkan dalam
editor yang telah dipertimbangkan oleh para ahli teknik. Daftar
seluruh elemenacpadasoftware power stationETAP ada pada
ACtoolbar.
Elemen-elemen AC di ETAP1.TransformatorTransformator 2 kawat
sistem distribusi dimasukkan dalameditor power station
softwaretransformator 2 kawat padapower station softwareETAP
ditunjukkanGambar Simbol transformator 2 kawat.
Simbol transformator 2 kawatdi ETAP2. GeneratorGenerator
sinkronsistem distribusi tenaga listrik dimasukkan dalarneditor
power stationETAP berupa rating KV, rating MW, dan mode kerja yang
ditampilkan pada bagian atas informasi editor generator. Simbol
generator sinkron padapower station softwareETAP ditunjukkan pada
Gambar.
Simbol Generator di ETAP3.LoadBeban listriksistem distribusi
tenaga listrik dimasukkan dalarneditor power stationETAP berupa
rated kV dan MVA yang ditampilkan pada bagian atas iriformasi
editor load. Di ETAP terdapat dua macam beban, yaitu beban statis
dan beban dinamis. Simbol generator sirikron paclapower station
softwareETAP ditunjukkan pada Gambar.
Simbol beban statis dan dinamis di ETAP4.Pemutus
RangkaianMerupakan sebuah saklar otomatis yang dirancang untuk
melindungi sebuah rangkaian listrik dari kerusakan yang disebabkan
oleh kelebihan beban atau hubungan pendek. Simbol pemutus rangkaian
di ETAP ditunjukkan pada gambar.
Simbol pemutus rangkaian di ETAP5.BusBus AC ataunodesistem
distribusi tenaga listrik dimasukkan dalameditor power station
softwareETAP. Editor bus sangat membantu untuk pemodelan berbagai
tipe bus dalam sistem tenaga listrik. Generator, motor dan beban
statik adalah elemen yang dapat dihubungkan dengan beberapa bus
yang diinginkan. Simbol bus padapower station softwareETAP
ditunjukkan Garnbar.
Simbol busdi ETAP
Elemen-elemen di ETAPSuatu sistem tenaga terdiri atas sub-sub
bagian, salah satunya adalah aliran daya dan hubung singkat. Untuk
membuat sirnulasi aliran daya dan hubung singkat, maka data-data
yang dibutuhkan untuk menjalankan program simulasi antara lain:
Data Generator Data Transformator Data Kawat Penghantar Data Beban
Data BusElemen Aliran DayaProgram analisis aliran daya
padasoftwareETAP dapat menghitung tegangan pada tiap-tiap cabang,
aliran arus pada sistem tenaga listrik, dan aliran daya yang
mengalir pada sistem tenaga listrik. Metode perhitungan aliran daya
dapat dipilih untuk efisiensi perhitungan yang lebih baik. Metode
perhitungan aliran daya padasoftwareETAP ada tiga, yaitu: Newton
Raphson, Fast-Decouple dan Gauss Seidel seperti yang telah
diuraikan sebelumnya.
Toolbar Load Flowdi ETAPGambar dari kiri ke kanan
menunjukkantooldantoolbaraliran daya, yaitu: Run Load
Flowadalahicon toolbaraliran daya yang menghasilkan atau
menampilkan hasil perhitungan aliran daya sistem distribusi tenaga
listrik dalam diagram satu garis. Update Cable Load Current
adalahicon toolbaruntuk merubah kapasitas arus pada kabel sebelum
load flow di running Display Optionadalah bagian tombol untuk
menampilkan hasil aliran daya. Alertadalahiconuntuk menampilkan
batas kritis dan marginal dari hasil keluaran aliran daya sistem
distribusi tenaga listrik. Report Manageradalahiconuntuk
menampilkan hasil aliran daya dalam bentuk report yang dapat
dicetak.
Elemen Hubung SingkatShort-Circuit Analysis pada Etap Power
Station menganalisa gangguan hubung singkat tiga phasa, satu phasa
ke tanah, antar phasa dan dua phasa ke tanah pada sistem tenaga
listrik. Program Short-Circuit Analysis Etap PowerStation
menghitung arus total hubung singkat yang terjadi. Etap Power
Station menggunakan standar ANSI/IEEE (seri C37) dan IEC (IEC 909
dan lainnya) dalam menganalisa gangguan hubung singkat yang bisa
dipilih sesuai dengan keperluan. Untuk memulai Short-Circuit
Analysis maka single line diagram (SLD) sistem tenaga listrik
digambarkan terlebih dahulu dengan memperhatikan komponen serta
peralatan yang digunakan.
Memberi Gangguan Pada BusUntuk dapat melakukan analisa hubung
singkat ini maka pada bus yang akan dianalisa harus diberi gangguan
dengan cara pada bus yang diinginkan ada gangguan di klik kanan
setelah itu pilih option fault, jika ingin mengembalikan seperti
semula pilih option dont fault (lihat gambar).
Toolbar Short Circuit di ETAP
Adapun toolbar short circuit analysis ada dua macam standar yang
dipilih.1. Toolbar ANSI Standard
Toolbar Short Circuit ANSI Sandard di ETAP
3Phase Fault Device Duty : untuk menganalisa gangguan 3 phasa.
3-Phase Faults - 30 Cycle Network : untuk menganalisa gangguan 3
phasa pada system dengan waktu 30 cycle. LG, LL, LLG, & 3-Phase
Faults - Cycle: untuk menganalisa gangguan satu phasa ke tanah ,
antar phasa, dua phasa ke tanah dan 3 phasa selama cycle LG, LL,
LLG, & 3-Phase Faults - 1.5 to 4 Cycle: untuk menganalisa
gangguan satu phasa ke tanah , antar phasa, dua phasa ke tanah dan
3 phasa antara 1,5 sampai 4 cycle. LG, LL, LLG, & 3-Phase
Faults - 30 Cycle: untuk menganalisa gangguan satu phasa ke tanah ,
antar phasa, dua phasa ke tanah dan 3 phasa selama 30 cycle Save
Fault kA for PowerPlot: untuk studi lebih lanjut dengan program
powerplot yang berhubungan dengan koordinasi. Short circuit Display
Options: untuk mengatur hasil short circuit yang ditampilkan sesuai
dengan peralatan yang operasi. Short circuit Report Manager: untuk
menampilkan hasil short circuit Halt Current Calculation: untuk
menghentikan proses running short circuit Get Online Data: untuk
menyalin data online jika computer interkoneksi dengan menggunakan
PSMS (online feature) Get Archived Data: untuk menyalin data online
jika computer terinterkoneksi.2. Toolbar IEC Standard
Toolbar Short Circuit IEC Sandard di ETAP
3-Phase Faults - Device Duty (IEC909): untuk menganalisa
gangguan 3 phasa sesuai standar IEC 909. LG, LL, LLG, & 3-Phase
Faults (IEC 909) : untuk menganalisa gangguan satu phasa ke tanah ,
antar phasa, dua phasa ke tanah dan 3 phasa dengan standar IEC 909.
3-Phase Faults - Transient Study (IEC 363): untuk menganalisa
gangguan satu phasa ke tanah , antar phasa, dua phasa ke tanah dan
3 phasa dengan standar IEC 363. Save Fault kA for PowerPlot: untuk
studi lebih lanjut dengan program powerplot yang berhubungan dengan
koordinasi. Short circuit Display Options: untuk mengatur hasil
short circuit yang ditampilkan sesuai dengan peralatan yang
operasi. Short circuit Report Manager: untuk menampilkan hasil
short circuit Halt Current Calculation: untuk menghentikan proses
running short circuit Get Online Data: untuk menyalin data online
jika computer interkoneksi dengan menggunakan PSMS (online feature)
Get Archived Data: untuk menyalin data online jika computer
terinterkoneksi
Diposkan olehMuhammad Ruswandi Djalaldi03.05
11. Langkah-langkah Penyelesaian Analisa Aliran Daya Dengan
Menggunakan Metode Newton Raphson
Analisis aliran daya sistem jaringan tenaga listriksecara
matematis merupakan persamaan non-linier, sehingga diperlukan
teknik iterasi untuk memperoleh penyelesaian dari sistem
tersebut.Untuk menganalisis aliran daya sistem jaringan tenaga
listrik diperlukan suatu metode yang tepat, akurat, dan dapat
memberikan penyelesaian sampai tingkat ketelitian yang telah
ditentukan. Beberapa metode untuk menyelesaikan masalah aliran
daya,diantaranya adalahmetode Gauss-Seidel, Newton-Raphson, dan
Fast Decoupled.Tiap-tiap metode diuraikan dan diselesaikan dengan
bantuan program aplikasi komputer.Mengapa sampai harus menggunakan
program aplikasi komputer untuk menyelesaikan masalah aliran daya
ini?jawabannya karena metode perhitungan manual akan memakan waktu
penyelesaian yang sangat lama. Berikut ini adalah langkah - langkah
penyelesaian manual dari aliran daya dengan menggunakan metode
newton raphson :
Langkah-langkah Penyelesaian Analisa Aliran Daya Dengan
Menggunakan Metode Newton RaphsonPerhitungan dimulai dengan
membentuk impedansi jaringan Zij.
Dimana :Zij = Impedansi jaringan antara bus ke I dan bus ke jRij
= Resistansi jaringan antara bus ke I dan bus ke jXij = Reaktansi
jaringan antara bus ke I dan bus ke j
Kemudian dibentuk admitansi jaringan
Dimana :dan
Daya terjadwal pada setiap bus dihitung dengan rumus :
Pjad = Pgenerator PbebanQjad = Qgenerator Qbeban
Proses iterasi dicari daya terhitung dengan rumus :
Dimana : Pi = Daya aktif terhitung pada busi Qi = Daya reaktif
terhitung pada busi Vi, i = Magnitude tegangan dan sudut fasa pada
busi Vj, j = Magnitude tegangan dan sudut fasa pada busj Yin, in =
Magnitude dan sudut fasa pada elemen matriks [Y]
Mismatch power dihitung dengan persamaan dibawah ini :
Dimana : Pi = Mismatch daya aktif bus kei Qi = Mismatch daya
reaktif bus kei
Selanjutnya dibentuk Matriks Jacobian dengan persamaan :
Matriks Jacobian ini terdiri dari 4 submatriks yaitu J11(H),
J12(N), J21(M) dan J22(L). Perhitungan untuk submatriks tersebut
sebagai berikut :J11 = H
J12 = N
J21 = M
J22 = L
Setelah diperoleh setiap elemen dari submatriks tersebut,
selanjutnya dibentuk matriks jacobian dengan menggabungkan setiap
elemen dari sumatriks tersebut. Selanjutnya matriks jacobian
selanjutnya diinvers menjadi [Jacobian]-1. Sehingga diperoleh nilai
untuk i dan |Vi| / |Vi|, kemudian :
Dimana :i = Perubahan sudut fasa tegangan bus kei |Vi| =
Perubahan magnitude tegangan bus kei
Daya pada slack bus dihitung setelah konvergensi tercapai,
rumusnya yaitu :
Dimana : Pi = Daya aktif pada slack bus Qi = Daya reaktif pada
slack busPersamaan untuk menghitung aliran daya antar bus :
Atau
Dimana : Sij = Aliran daya kompleks dari bus i ke bus j Pij =
Aliran daya aktif dari bus i ke bus j Qij = Aliran daya reaktif
dari bus i ke bus j Vi = Tegangan vector di bus i Vj = Tegangan
vector di bus j Vij = Tegangan vector antara bus i dan bus j Yij =
Admitansi antara bus i dan bus j Ycij = Admitansi line charging
antara bus i dan bus j
Persamaan rugi rugi daya antar bus :
Dimana : Sij(losses) = Rugi rugi daya kompleks dari bus i ke bus
j Sij = Daya kompleks dari bus i ke bus j Sji = Daya kompleks dari
bus j ke bus i
Sumber : Heru Dibyo Laksono."Contoh Perhitungan Aliran Daya
Sistem Tenaga Listrik"
12. Langkah-Langkah Penyelesaian Analisa Aliran Daya Dengan
Menggunakan Metoda Gauss Seidel
Perhitungan dimulai dengan membentuk impedansi jaringan (Zij)
dengan rumus :
Dimana :Zij = Impedansi jaringan antara bus ke I dan bus ke jRij
= Resistansi jaringan antara bus ke I dan bus ke jXij = Reaktansi
jaringan antara bus ke I dan bus ke j
Kemudian dibentuk admitansi jaringan
Dimana :dan
Daya terjadwal pada setiap bus dihitung dengan rumus :Pjad =
Pgenerator PbebanQjad = Qgenerator Qbeban
Dalam proses iterasi dicari daya terhitung dengan rumus :Dimana
:= Tegangan busipada iterasi ke (k+1) = Daya aktif terjadwal busi =
Daya reaktif terjadwal busi = Admitansi busidan busj = Tegangan
busjpada iterasi kek
Daya pada slack bus dihitung setelah konvergensi tercapai,
rumusnya yaitu :
Dimana : Pi = Daya aktif pada slack bus Qi = Daya reaktif pada
slack busPersamaan untuk menghitung aliran daya antar bus :atau
Dimana : Sij = Aliran daya kompleks dari bus i ke bus j Pij =
Aliran daya aktif dari bus i ke bus j Qij = Aliran daya reaktif
dari bus i ke bus j Vi = Tegangan vector di bus i Vj = Tegangan
vector di bus j Vij = Tegangan vector antara bus i dan bus j Yij =
Admitansi antara bus i dan bus j Ycij = Admitansi line charging
antara bus i dan bus jPersamaan rugi rugi daya antar bus :
Dimana : Sij (losses) = Rugi rugi daya kompleks dari bus i ke
bus j Sij = Daya kompleks dari bus i ke bus j Sji = Daya kompleks
dari bus j ke bus i
Sumber : Heru Dibyo Laksono."Contoh Perhitungan Manual Aliran
Daya"13. Langkah-Langkah Penyelesaian Analisa Aliran Daya Dengan
Menggunakan Metoda Fast Decouple
Perhitungan dimulai dengan membentuk impedansi jaringan (Zij)
dengan rumus :
Dimana : Zij = Impedansi jaringan antara bus ke i dan bus ke j
Rij = Resistansi jaringan antara bus ke i dan bus ke j Xij =
Reaktansi jaringan antara bus ke i dan bus ke jKemudian dibentuk
admitansi jaringan
Dimana : dan
Selanjutnya dibentuk dengan susunan sebagai berikut :1. Matriks
admitansi bus [Y], matriks tersebut dipisah menjadi komponen
matriks [G] dan matriks [B]. 2. Matriks [BP] dan matriks
[BQ],Matriks [BP] dibentuk dengan menghilangkan kolom dan baris
yang menunjukkan slack bus dari matriks [B]. Sedangkan matriks [BQ]
dibentukdengan menghilangkan kolom dan baris yang menunjukkan bus
pembangkit dari matriks [BP].3. Matriks [BP]-1dan Matriks
[BQ]-1.
Selanjutnya dihitung daya terjadwal pada setiap bus dengan rumus
:Pjad = Pgenerator PbebanQjad = Qgenerator QbebanProses iterasi
dicari daya terhitung dengan rumus
Mismatch power dihitung dengan persamaan dibawah ini :
Selanjutnya dihitungperubahan sudut fasa () dan magnitude
tegangan (V) dengan rumus :
Dimana :i = perubahan sudut fasa bus kei|Vi| = perubahan
magnitude tegangan bus keiBPIN = elemen matriks [BP]-1 BQIN =
elemen matriks [BQ]-1Sudut fasa dan magnitude tegangan tiap bus
yang baru dicari dengan rumus :
Daya pada slack bus dihitung setelah konvergensi tercapai,
rumusnya yaitu :
Dimana : Pi = Daya aktif pada slack bus Qi = Daya reaktif pada
slack bus
Persamaan untuk menghitung aliran daya antar bus :atau
Dimana : Sij = Aliran daya kompleks dari bus i ke bus j Pij =
Aliran daya aktif dari bus i ke bus j Qij = Aliran daya reaktif
dari bus i ke bus j Vi = Tegangan vector di bus i Vj = Tegangan
vector di bus j Vij = Tegangan vector antara bus i dan bus j Yij =
Admitansi antara bus i dan bus j Ycij = Admitansi line charging
antara bus i dan bus j
Persamaan rugi rugi daya antar bus :
Dimana : Sij(losses) = Rugi rugi daya kompleks dari bus i ke bus
j Sij = Daya kompleks dari bus i ke bus j Sji = Daya kompleks dari
bus j ke bus i
Sumber : Heru Dibyo Laksono.ContohPerhitungan Manual Aliran Daya
Sistem Tenaga Listrik.
