Upload
virtuoso-saruran
View
81
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Aliran Daya 1
ALIRAN DAYA
A. TUJUAN PERCOBAAN
1. Untuk mengetahui jaringan listrik pada umumnya.
2. Mengetahui besarnya tegangan pada setiap bus bar dari suatu sistem
tenaga.
3. Menghitung aliran-aliran daya dan memeriksa apakah peralatan yang ada
dalam sistem cukup untuk menyalurkan daya yang diinginkan
4. Mengetahui efek pembebanan terhadap jaringan transmisi.
5. Menghitung rugi-rugi pada jaringan transmisi.
B. DASAR TEORI
Untuk keperluan analisa serta penelitian yang lebih mendalam tentang
jaringan, maka diambil suatu contoh sistem jaringan. Untuk lebih jelasnya
perhatikan gambar 3.1. Gambar tersebut merupakan sistem transmisi sederhana.
Sistem transmisi terebut terdiri dari dua pembangkit tenaga listrik, tiga busbar (1
buah busbar referensi/slack pada bus 1, satu buah bus generator/P-V pada bus 2,
satu buah bus pembebanan/P-Q pada bus 3, pare-pare dan Sidrap serta tiga saluran
transmisi yang saling interkoneksi.
Aliran Daya 1
Aliran Daya 2
Gambar 3.1 Sistim transmisi tiga bus tiga saluran
Dalam sistem transmisi tersebut akan diperhadapkan beberapa
permasalahan menyangkut pengaliran daya di setiap saluran, antara lain:
1. Daya Pada Saluran
Daya yang pada saluaran transmisi terdiri atas dua, yaitu daya aktif dan
daya reaktif. Daya aktif adalah daya termanfaatkan yang biasa di sebut dengan
daya nyata sedangkan daya reaktif adalah daya yang hanya berputar dalam
rangkaian listrik saja, tanpa dapat di konversikan ke bentuk daya yang lain.
Total daya yang yang mengalir di definisikan sebagai daya semu sebesar:
dimana :
S = Daya semu (MVA)
P = Daya aktif (Mwatt)
Q = Daya reaktif (MVAR)
Aliran Daya 2
3000 kvar
Load172.801 MVA
Gen1
50 MW
Gen230 MW
Z1Z2
Z3
Bus1
60 kV
Bus2
60 kV
Bus3
55.21 kV
34.3MW-18Mvar
8.1MW-8.9Mvar
26.3MW-8.1Mvar
38MW-6.6Mvar
30MW-7.6Mvar
0MW0.02Mvar
0MW1Mvar
0MW2.5Mvar
59.3MW16.9Mvar
Aliran Daya 3
Besarnya daya disetiap saluran transmisi sangat ditentukan oleh besar
tegangan yang diberikan pada saluran transmisi. Pemilihan besar tegangan ini
tentunya didasarkan perhitungan analisa aliran daya pada setiap bus dan saluran,
selain itu atas dasar pertimbangan isolasi dan biaya, serta rugi – rugi.
Untuk mengalirkan daya dari suatu gardu pembangkitan atau gardu induk
transmisi secara teoritis, haruslah ada perbedaan jatuh tegangan pada sisi
pengiriman dan penerimaan aliran daya yang disebabkan oleh berbagai masalah
atau keadaan. Tentunya pada sisi pengiriman harus mempunyai tegangan yang
lebih besar di banding sisi penerimaan.
Namun secara teori juga menyatakan syarat interkoneksi suatu sistem
pembangkit, yaitu tegangan jala – jala harus sama. Hal ini dapat di atasi dengan
mengatur sudut fasa tegangan . Adanya perbedaan sudut fasa tegangan
menyebabkan perbedaan arah vector yang pada akhirnya menyebabkan
mengalirnya daya ke saluran transmisi sesuai dengan yang diinginkan.
2. Rugi – rugi Penyaluran Daya
Hilangnya daya (rugi daya) pada saluran transmisi yang terbesar hilang
daya pada penghantar. Hilang daya tersebut bias diakibatkan oleh resistivitas dari
bahan penghantar dan panjang dari penghantar itu sendiri. Besarnya rugi – rugi
aliran daya bias diketahui dengan persamaan P = 3 I2 R pada saluran tiga fasa. Di
mana besarnya nilai tahanan R ditentukan dengan persamaan R = .L/A. dalam
hal ini L adalah panjang dari pada saluran (m). untuk memperoleh rugi – rugi
tersebut di peroleh dari selisih antara daya pada pangkal pengiriman (sending end)
dengan daya pada ujung penerimaan (receiving end).
3. Arah aliran daya
Di dalam suatu sistem transmisi arah aliran daya merupakan hal yang
sangat penting. Arah aliran daya yang dimaksud disini adalah arah aliran daya di
setiap saluran yang menghubungkan gardu induk yang satu dengan yang lainnya.
Ada dua sisi pada sistem transmisi yang ditinjau menyangkut hal ini, yaitu sisi
pengiriman aliran daya dan sisi penerimaan aliran daya setiap gardu induk.
Dimana kondisi yang ideal aliran daya akan mengalir dari gardu induk
utama menuju ke gardu induk transmisi. Arah aliran daya yang rawan berlawanan
Aliran Daya 3
Aliran Daya 4
dengan kondisi ideal adalah jenis daya daya reaktif JQ, tanda “” sangat
ditentukan oleh beban yang digunakan yaitu beban induktif (L) dan beban
kapasitif (C) . beban induktif menandakan arah vector lagging yang berakibat
kondisi yang berlawanan kondisi ideal. Untuk mengatasi hal tersebut di pasang
kapasitor shunt pada gardu induk induk bersangkutan. Karena sifat kapasitif dari
kapasitor yang menyebabkan arah vector leading.
5. Efek Pembebanan Terhadap Jaringan Transmisi.
Pembebanan pada jaringan transmisi sangat berpegaruh terhadap kinerja
dari pada jaringan itu sendiri (kondisi lagging atau leading), dalam hal ini yang
dimaksudkan adalah pembebanan yang bersifat induktif atau bersifat kapasitif.
Seperti yang kita ketahui efek pembebaan tersebut menyebabkan timbulnya sudut
fasa tegangan yang secara langsung sangat berpengaruh pada besarnya daya nyata
yang biasa terpakai. Seperti yang telah di sebutkan pada sub bab terdahulu bahwa
untuk mengantisipasi kondisi tersebut maka perlu tindakan penyeimbangan
(kondisi lagging yang berlawanan dengan kondisi ideal yang disebabkan oleh
pembebanan induktif di atasi dengan pemasangan kapasitor shunt).
Data-Data Yang Diperlukan Dalam Aliran Daya
a. Data Generator
b. Data beban
c. Data saluran transmsi
d. Data bus (Pembangkitan dan pembebanan)
e. Data tambahan (Misalnya kapasitor)
Data Generator berupa tegangan, daya semu dan power factor yang
dibangkitkan oleh generator. Data beban berupa tegangan, daya aktif dan reaktif.
Sedangkan data saluran transmisi yang dimaksud adalah harga-harga tahanan (R),
Reaktansi (X) dan ½ suspetansi ke tanah (Y/2) setiap cabang saluran transmisi.
Macam Bus dan Besaran-Besaran
Dalam studi-studi sistem tenaga listrik, dikenal tiga macam bus. Bus-bus
tersebut adalah:
Aliran Daya 4
Aliran Daya 5
a. Slack bus/swing bus atau bus referensi
Adalah suatu bus, yang selalu mempunyai besaran dan sudut-sudut fasa yang tetap
dan telah diberikan sebelumya, pada bus ini berfungsi untuk mencatu rugi-rugi.
Kekurangan daya yang pada jaringan, di mana hal ini penting karena kekurang
daya tidak dapat dicapai kecuali terdapat suatu bus yang mempunyai rugi daya
yang tak terbatas sehingga dapat mengimbangi rugi-rugi.
b. Voltage controlet bus atau bus generator (P-V)
Pada tipe bus ini dimana besar tegangan dan daya aktif telah ditentukan
sedangkan daya reaktif dan sudut fasa tegangan didapat dari hasil perhitungan.
c. Lood bus atau beban (P-Q bus)
Tipe bus ini daya aktif dan daya reaktif diketahui, sedangkan dua lainnya
didapat dari hasil perhitungan. pada tiap-tiap terdapat 4 besaran:
Daya aktif P
Daya reaktif Q
Harga scalar tegangan [V]
Sudut fasa tegangan θ.
Pada tiap-tiap bus hanya dua macam besaran yang ditentukan, sedangkan
kedua besaran yang lain merupakan hasil akhir perhitungan.
Besaran-besaran yang ditentukan itu adalah:
a. Slack bus : harga scalar [V] dan sudut fasanya θ
b. Voltage controlled bus: daya riil P dan harga tegangan [V].
c. Bus beban: daya aktif (P) dan daya reaktif (Q)
Metode Perhitungan Daya Pada Sistem Interkoneksi
Metode perhitungan daya pada suatu sistem transmisi memanfaatkan
analisa penyelesaian persamaan non-linear yang cukup rumit. Metode yang biasa
digunakan untuk menghitung aliran daya pada sistem saluran transmisi adalah
metode Gauss Seidel, metode Newton Raphson dan metode Fast Decouple. Pada
praktikum ini untuk menghitung aliran daya pada sistem tersebut dibantu dengan
menggunakan program computer (ETAP) yang merupakan aplikasi pemanfaatan
ketiga metode di atas.
Aliran Daya 5
Bus-Sidrap
20 kV
Sidrap
29.282 MVA
Pare-pare-Sidrap
Bus-Pare-pare
20 kV
Pare-pare
63.441 MVA
Pangkep-Pare-pare
Bus-Pangkep
20 kV
Pangkep
23.476 MVA
TELLO-Pangkep
Bus-TELLO
20 kV
TELLO-SENGKANG
Bus-SENGKANG
20 kV
SENGKANG
60 MW
SENGKANG-Sidrap
SENGKANG-Pare-pare
SENGKANG-Pangkep
TELLO
90.3 MW
Aliran Daya 6
C. ALAT DAN BAHAN
1. Komputer 1 buah dengan program ETAP
2. Flash Disk 1 buah
3. Kertas secukupmya
D. GAMBAR RANGKAIAN
DIAGRAM SATU GARIS PERCOBAAN SISTEM SIMULASI
Gambar 3.2. Diagram satu garis percobaan simulasi aliran daya
E. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Siapkan peralatan yang digunakan baik piranti keras maupun lunak.
2. Hidupkan komputer lalu menjalankan program ETAP dengan mengklik
icon ETAP pada desktop.
3. Buatlah file baru pada program ETAP
4. Buatlah diagram satu garis sistem pembangkit ke dalam program ETAP
(perhatikan gambar 3.2)
Aliran Daya 6
Aliran Daya 7
5. Menginput data-data peralatan sistem, ke dalam program ETAP
6. Operasikanlah program untuk menghitung aliran daya pada sistem
dengan mengklik run load flow pada tools program
Gambar 3.3. Toolbar aliran daya
7. Untuk melihat hasil perhitungan dapat dilihat pada report manager dan
dapat dicetak langsung.
8. Setelah percobaan selesai simulasi program dan hasil perhitungan dapat
disave ke dalam flash disk atau alat penyimpan data lainnya.
F. KESELAMATAN KERJA
Beberapa hal yang perlu diperhatikan berkaitan dengan keselamatan kerja:
1. Perhatikanlah petunjuk penggunaan alat/software sebelum melakukan
percobaan, tanyakanlah kepada pembimbing job apabila ada hal yang
kurang dimengerti.
2. Hindari penggunaan flash Disk atau alat penyimpanan data lainnya yang
bervirus.
Aliran Daya 7
Run Load Flow Display Options Alert Report Manager
Aliran Daya 8
G. DATA PERCOBAAN
1. Data Generatora. SENGKANG
Mode : SwingV : 20 kVP : 60 MWPF : 95 %
b. TELLOMode : voltage controlV : 20 kVP : 90.3 MWPF : 95 %
2. Data Bebana. PANGKEP
V : 20 kVP : 20.13 MWQ : 12.08 Mvar
b. PARE-PAREV : 20 kVP : 54.4 MWQ : 32.64 Mvar
c. SIDRAPV : 20 kVP : 25.01 MWQ : 15.23 Mvar
3. Data Salurana. TELLO-SENGKANG
R : 0.0733 ΩX : 0.1986 ΩY : 0.0721 ΩPanjang : 150 km
b. TELLO-PANGKEPR : 0.0144 ΩX : 0.0391 ΩY : 0.0284 ΩPanjang : 20 km
c. SENGKANG-PANGKEPR : 0.0733 ΩX : 0.1986 Ω
Aliran Daya 8
Aliran Daya 9
Y : 0.0721 ΩPanjang : 130 km
d. PANGKEP- PARE-PARER : 0.0581 ΩX : 0.1575 ΩY : 0.0286 ΩPanjang : 50 km
e. SENGKANG-PARE-PARER : 0.0581 ΩX : 0.1575 ΩY : 0.0286 ΩPanjang : 50 km
f. PARE-PARE-SIDRAPR : 0.0121 ΩX : 0.0327 ΩY : 0.0059 ΩPanjang : 60 km
g. SENGKANG-SIDRAPR : 0.0289 ΩX : 0.0784 ΩY : 0.0142 ΩPanjang : 40 km
4. Data BusBus SENGKANG, TELLO, PANGKEP, PARE-PARE, SIDRAPVnominal : 20 kV
Aliran Daya 9
Aliran Daya 10
Aliran Daya 10
Aliran Daya 11
Aliran Daya 11
Aliran Daya 12
I. ANALISIS DATA HASIL SIMULASI
Percobaan : STATIC LOAD
a. Analisis Tegangan Bus
Tegangan Awal (Initial Voltage) :
1) Bus-Tello : 20 kV
2) Bus-Sengkang : 20 kV
3) Bus-Pangkep : 20 kV
4) Bus-Pare-pare : 20 kV
5) Bus-Sidrap : 20 kV
Tegangan setelah disimulasi :
1) Bus-Tello : 20,194 kV
2) Bus-Sengkang : 20 kV
3) Bus-Pangkep : 20,129 kV
4) Bus-Pare-pare : 19,92 kV
5) Bus-Sidrap : 19,926 kV
b. Analisis Aliran Daya
Bus-Pangkep:
Daya Aktif (P) : 20,39 MW
Dara Reaktif (Q) : 12,23 Mvar
Bus-Pare-pare:
Daya Aktif (P) : 53,97 MW
Dara Reaktif (Q) : 32,38 Mvar
Bus-Sidrap:
Daya Aktif (P) : 19,98 MW
Daya Reaktif (Q) : 11,99 Mvar
Aliran Daya 12
Aliran Daya 13
c. Analisis Losses Jaringan Transmisi
Bus From Pangkep to Pare-pare
Daya yang terkirim, Ps
Daya Nyata (P) : 31,449 MW
Daya Reaktif (Q) : 9,048 MVar
Daya yang diterima, Pr
Daya Nyata (P) : -31,274 MW
Daya Reaktif (Q) : -20,402 MVar
Rugi-rugi saluran transmisi, PLoses
Daya Nyata (P) : 175 kW
Daya Reaktif (Q) : --10994 kVar
Bus From Pangkep to Sengkang
Daya yang terkirim, Ps
Daya Nyata (P) : 12,783 MW
Daya Reaktif (Q) : -6,244 MVar
Daya yang diterima, Pr
Daya Nyata (P) : -12,741 MW
Daya Reaktif (Q) : -22,668 MVar
Rugi-rugi saluran transmisi, PLoses
Daya Nyata (P) : 42,2 kW
Daya Reaktif (Q) : -28912 kVar
Bus From Pangkep to Tello
Daya yang terkirim, Ps
Daya Nyata (P) : -64,623 MW
Daya Reaktif (Q) : -15,398 MVar
Daya yang diterima, Pr
Daya Nyata (P) : 64,774 MW
Daya Reaktif (Q) : 4,266 MVar
Aliran Daya 13
Aliran Daya 14
Rugi-rugi saluran transmisi, PLoses
Daya Nyata (P) : 151,7 kW
Daya Reaktif (Q) : -11132,2 kVar
Bus From Pare-pare to Sidrap
Daya yang terkirim, Ps
Daya Nyata (P) : -7,474 MW
Daya Reaktif (Q) : -1,850 MVar
Daya yang diterima, Pr
Daya Nyata (P) : 7,476 MW
Daya Reaktif (Q) : -0,487 MVar
Rugi-rugi saluran transmisi, PLoses
Daya Nyata (P) : 1,7 kW
Daya Reaktif (Q) : -2337,2 kVar
Bus From Pare-pare To Sengkang
Daya yang terkirim, Ps
Daya Nyata (P) : -15,219 MW
Daya Reaktif (Q) : -10,126 MVar
Daya yang diterima, Pr
Daya Nyata (P) : 15,255 MW
Daya Reaktif (Q) : -1,168 MVar
Rugi-rugi saluran transmisi, PLoses
Daya Nyata (P) : 36,8 kW
Daya Reaktif (Q) : -11294 kVar
Bus From Sengkang to Sidrap
Daya yang terkirim, Ps
Daya Nyata (P) : 27,518 MW
Daya Reaktif (Q) : 6,007 MVar
Aliran Daya 14
Aliran Daya 15
Daya yang diterima, Pr
Daya Nyata (P) : -27,458 MW
Daya Reaktif (Q) : -11,502 MVar
Rugi-rugi saluran transmisi, PLoses
Daya Nyata (P) : 60,4 kW
Daya Reaktif (Q) : -5495,2 kVar
Bus From Sengkang to Tello
Daya yang terkirim, Ps
Daya Nyata (P) : -25,389 MW
Daya Reaktif (Q) : -24,485 MVar
Daya yang diterima, Pr
Daya Nyata (P) : 25,526 MW
Daya Reaktif (Q) : -4,266 MVar
Rugi-rugi saluran transmisi, PLoses
Daya Nyata (P) : 136,7 kW
Daya Reaktif (Q) : -28751 kVar
Total losses daya aktif pada saluran transmisi (Plosses) = 604,5 kW
Aliran Daya 15
Aliran Daya 16
J. KESIMPULAN
Kesimpulan yang diperoleh dari simulasi aliran daya dengan
menggunakan ETAP 4.0 adalah:
1. Tegangan yang paling rendah untuk tinjauan sistem dalam keadaan
normal adalah pada bus pare-pare.
2. Aliran daya nyata yang paling tinggi terdapat pada transmisi antara
bus-Pangkep dengan bus-Tello
3. Daya reaktif yang paling besar mengalir pada transmisi antara bus-
Pangkep dengan bus-Sengkang.
4. Tegangan pada setiap bus bergantung pada besar daya reaktif bus
tersebut.
5. Losses paling tinggi terjadi pada saluran antara bus-Pangkep dengan
bus-Pare-pare.
6. Losses akan semakin besar jika jarak transmisi dan daya yang
disalurkan semakin besar.
Aliran Daya 16