aliran daya

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:


Dara Reaktif (Q) : 32,38 Mvar

Bus-Sidrap:


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 Nyata (P) : 42,2 kW

Daya Reaktif (Q) : -28912 kVar

Bus From Pangkep to Tello







Aliran Daya 13

Aliran Daya 14



Daya Reaktif (Q) : -11132,2 kVar

Bus From Pare-pare to Sidrap










Bus From Pare-pare To Sengkang










Bus From Sengkang to Sidrap




Aliran Daya 14

Aliran Daya 15







Bus From Sengkang to Tello










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

aliran daya

Documents