DOSEN PEMBIMBING :Prof. Ir Ontoseno Penangsang, M.Sc.Phd

Dr. Ardyono Priyadi, ST.M.Eng

NAMA :GEDHE ARJANA PERMANA PUTRA

NRP :2210105016

2

1. PENDAHULUAN

2. TEORI PENUNJANG

3. PEMODELAN SISTEM

4. ANALISA DAN SIMULASI

5. PENUTUP

1. Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan listrik dimasyarakat semakinmeningkat, dan hal itu juga harus diikutitersedianya pasokan listrik yang cukup. Selaintersedianya pembangkitan yang cukup, apakahkesetabilan sistem (transient) jugamempengaruhi operasi normal sistem atau tidak.Disamping itu pula sifat beban non-linear yanglebih berkontribusi terhadap fluktuasi sistem.

1.2 Tujuan

1. Mengetahui pengaruh beban non-linear.2. Mengamati dampak perubahan speed rotor

generator terhadap sistem.3. Mengamati dampak perubahan respon

tegangan dan arus terhadap sistem.

1.3 Perumusan Masalah

Perbedaan respon antara penggunaan bebanlinear dengan non-linear baik sebelum shortcircuit maupun sesudah short circuit pada sistemtenaga listrik dengan mempertimbangkanperubahan respon tegangan, arus, dan speed rotorgenerator.

1.4 Batasan Masalah

1. Dalam tugas akhir ini, desain dilakukan melaluipemodelan dan simulasi sistem denganmenggunakan software yaitu MATLAB Simulink7.10.0 (R2010a).

2. Model sistem tenaga listrik yang digunakan untuksimulasi adalah sistem 9 bus 3 mesin IEEE, yangdipopulerkan oleh Fouad and Anderson.

3. Analisis sistem pada tugas akhir ini adalah analisissistem dalam kondisi transient.

2. Teori Penunjang

2.1 Stabilitas Sistem Tenaga Listrik

Keseimbangan daya antara kebutuhan beban denganpembangkitan generator merupakan salah satu ukurankestabilan operasi sistem tenaga listrik. Jika hal ini tidakdilakukan maka akan menyebabkan keseimbangan dayadalam sistem terganggu dan efisiensi pengoperasiansistem menurun menyebabkan kinerja sistemmemburuk.

Secara umum permasalahan stabilitas sistem tenaga listrikterkait dengan kestabilan sudut rotor (Rotor Angle Stability) dankestabilan tegangan (Voltage Stability). Klasifikasi ini berdasarkanrentang waktu dan mekanisme terjadinya ketidakstabilan.

Gambar 2.1 Skema Stabilitas Sistem Tenaga Listrik

2.2 Karakteristik Beban Linear

Beban linear tidak mempengaruhi karakteristikpada tegangan, arus, frekuensi, dan bentukgelombang, artinya bentuk tidak berubah.

Gambar 2.2 Rangkaian Pengganti BebanLinear

Gambar 2.3 Bentuk Gelombang Tegangandan Arus Beban Linear

2.3 Karakteristik Beban Non-LinearBentuk gelombang arus maupun tegangankeluarannya tidak sama dengan gelombangmasukannya. Mengambil arus dalam bentuk non-sinusoidal.

Gambar 2.4 Rangkaian PenggantiBeban Non-Linear

Gambar 2.5 Bentuk Gelombang Tegangandan Arus Beban Non-Linear

3. PemodelanSiStem

3.1 Konfigurasi SistemSistem yang digunakan adalah sistem 9 bus 3 mesin

IEEE, yang dipopulerkan oleh Fouad dan Anderson. Pemodelansistem untuk simulasi menggunakan MATLAB Simulink 7.10.0(R2010a).

Sistem kelistrikan terdiri dari 3 buah generator (192MVA/18-230 kV, 128 MVA/13.8-230 kV, 247.5 MVA/16.5-230kV) yang dibebani dua jenis beban yang berbeda yaitu bebannon-linear dan beban linear.

Gambar 3.1 Pemodelan Sistem 9 Bus 3 Mesin IEEE

SC : 0,01-0,08 sCB Open : 0,085 sCB Close : 0,2 s

Gambar 3.2 Pemodelan Sistem 9 Bus 3 Mesin IEEE Menggunakan MATLAB SIMULINK Beban Non-Linear

Beban Non Linear

Gambar 3.3 Pemodelan Sistem 9 Bus 3 Mesin IEEE Menggunakan MATLAB SIMULINK Beban Linear

BebanLinear

3.2 Pemodelan Beban Non-LinearBeban jenis non-linear yang digunakan disini adalah hasil pemodelan daripersamaan ‘load transient response’ yang terdapat pada IEEE TRANSACTIONS ONPOWER SISTEMS, VOL. 25, NO. 2, MAY 2010, dengan judul ‘Power ElectronicTransient Load Model for Use in Stability of Electric Power Grids’, menggunakanMATLAB Simulink 7.10.0 (R2010a). Dimana parameter yang ada sesuai denganreferensi.

Load transient response equations[1] [2] :

Keterangan :P : Daya input (W)τpf : Post fault time constant (s)Tpf : Fault cleared time (s)E1 : Capacitive energy dissipated (pu)

Gambar 3.4 Rangkaian Beban Non-Linear Menggunakan MATLABSimulink 7.10.0 (R2010a)

4. AnAlisA danSimulaSi

4.1 Respon Tegangan dan Arus Beban Non-Linear Sebelum Short-Circuit Pada Bus 9

Gambar 4.1 (a) Respon Tegangan, (b) Respon Arus

Nilai puncak tegangansteady adalah 185 kV.Respon tegangan inimengalami penurunan1,5 % dari nominal.Dan nilai puncak arussteady adalah 2348 A.

4.2 Respon Tegangan dan Arus Beban Linear Sebelum Short-Circuit Pada Bus 9

Gambar 4.2 (a) Respon Tegangan, (b) Respon Arus

Nilai puncak tegangansteady adalah 185 kV.Respon tegangan inimengalami penurunan1,5 % dari nominal.Dan nilai puncak arussteady adalah 2348 A.

4.3 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear Sebelum Short-Circuit

Gambar 4.3 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear Sebelum Short Circuit

penurunan speed terbesar sebanyak0.0014 pu (0.14 % dari respon speedsteady-nya) pada saat t = 0.2 sekon,kondisi steady (1 pu = 3600 rpm) padasaat t = 0,6 sekon.

4.4 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Linear Sebelum Short-Circuit

Gambar 4.4 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Linear Sebelum Short Circuit

penurunan speed terbesar sebanyak0.0014 pu (0.14 % dari respon speedsteady-nya) pada saat t = 0.2 sekon,kondisi steady (1 pu = 3600 rpm) padasaat t = 0,6 sekon.

4.5 Respon Tegangan dan Arus Beban Non-Linear Setelah Short-Circuit Pada Bus 9

Gambar 4.5 (a) Respon Tegangan, (b) Respon Arus

Short circuit di-set 0,01-0,08 s. Saatterjadi short circuit tegangan mencapai 20kV (89,34%) dari nominal, CB1 open t =0,085 s tegangan mencapai 320 kV (70,4%)dari nominal, CB1 reclosing t = 0,2 stegangan mencapai 205 kV ( 9,2 %) darinominal.

Saat short circuit arus sebesar 2350 A,CB1 open arus sebesar 2500 A, CB1reclosing arus sebesar 2348A (steady).

4.6 Respon Tegangan dan Arus Beban Linear Setelah Short-Circuit Pada Bus 9

Gambar 4.6 (a) Respon Tegangan, (b) Respon Arus

Short circuit di-set 0,01-0,08 s. Saat terjadishort circuit tegangan mencapai 20 kV (89,34%)dari nominal, CB1 open t = 0,085 s teganganmencapai 285 kV (51,7%) dari nominal, CB1reclosing t = 0,2 s tegangan mencapai 185 kV (1,5 %) dari nominal.

Saat short circuit arus sebesar 2300 A, CB1open arus sebesar 1200 A, CB1 reclosing arussebesar 2348 A (steady).

4.7 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear Setelah Short-Circuit

Gambar 4.7 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear Setelah Short Circuit

penurunan speed terbesar sebanyak0.0012 pu (0.12 % dari respon speedsteady-nya) pada saat t = 0.1 sekon,mengalami kenaikan 0,0002 pu (0.02 %dari respon speed steady-nya) saat t = 0,4s, steady (1 pu = 3600 rpm) saat t = 0,7 s.

4.8 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Linear Setelah Short-Circuit

Gambar 4.8 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear Setelah Short Circuit

penurunan speed terbesar sebanyak0.0018 pu (0.18 % dari respon speedsteady-nya) pada saat t = 0.03 sekon,mengalami kenaikan 0,0003 pu (0.03 %dari respon speed steady-nya) saat t = 0,2s, steady (1 pu = 3600 rpm) saat t = 0,3 s.

4.9 Perbandingan Tegangan dan Arus Pada Bus 9 Serta Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Linear

dan Non-Linear

Gambar 4.9 Tegangan Bus 9 Beban Linear dan Non-Linear

Gambar 4.10 Arus Bus 9 Beban Linear danNon-Linear

Gambar 4.11 Speed Rotor Gen 192 MVA Beban Linear dan Non-Linear

5. PenutuP

5.1 Kesimpulan1. Terhadap speed rotor generator penerapan beban non-linear

lebih buruk dibandingkan dengan beban linear, dimanabeban non-linear memiliki osilasi lebih banyak, tidakberaturan, lebih lama steady (selisih waktu ± 0,4 s).

2. Terjadi perbedaan signifikan tegangan dan arus sebelum dansesudah gangguan (terjadi perbedaan 7,8 s) antara bebanlinear dengan non-linear. Ini dikarenakan terjadiketimpangan antara daya input (prime mover) dengan dayaoutput (beban).

3. Sebelum terjadi gangguan tidak terlihat ada perbedaanrespon. Hal ini karena input > output (pembangkitan = 567,5MVA, beban = 315 MVA).

TERIMAKSIH