analisa pengaruh pemasangan pembangkit … · • rangkaian relay dan kontaktor akan trip pada...

7
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 1 Abstrak-- Distributed Generator (DG) merupakan suatu pembangkitan yang dipasang di jaringan distribusi dengan maksud untuk mengurangi drop tegangan dan rugi-rugi daya yang timbul karena impedansi saluran. ATP-EMTP sebagai software simulasi transien pada sistem tenaga digunakan untuk menganalisa pengujian jaringan distribusi saat kondisi gangguan. Analisa transien digunakan untuk menunjukkan besarnya sag akibat hubung singkat tiga fasa, hubung singkat 1 fasa ke tanah dan hubung singkat antar fasa dengan tipe durasi gangguan yang berbeda. Kurva hasil simulasi dievaluasi dengan kurva standar ITIC, CBEMA dan SEMI yang distandarkan untuk performa jaringan. Pada kondisi steady state atau belum terjadi hubung singkat, drop tegangan terbesar di tegangan menengah sebelum dipasang DG sebesar 12.86 % dan pada tegangan rendah yang terletak di ujung jaringan sebesar 13.31 %. Sedangkan selisih tegangan di tegangan menengah setelah dipasang DG sebesar 1.82 % dari tegangan nominal dan pada tegangan rendah sebesar 1.28 %. Kata Kunci--Jaringan distribusi, transien, proteksi, voltage sag. 1. PENDAHULUAN emakin meningkatnya permintaan daya ditambah sumber energi tak terbarukan yang semakin menipis yakni bahan bakar fosil menyebabkan dibutuhkannya suatu sumber energi baru yang menggunakan energi terbarukan. Distributed Generator (DG) merupakan suatu pembangkitan yang dipasang di jaringan distribusi dengan maksud untuk mengurangi drop tegangan dan rugi-rugi daya yang timbul karena impedansi saluran. Permasalahan kualitas daya umumnya adalah dampak dari penyimpangan tegangan, arus atau frekuensi yang dapat menyebabkan kegagalan atau kesalahan operasi pada peralatan penyedia layanan maupun konsumen. Penyimpangan ini dapat disebabkan gangguan dijaringan, baik hubung singkat pada sistem, kenaikan arus dan beban secara mendadak, maupun kegagalan kerja peralatan. Salah satu gangguan yang sering terjadi pada sistem tenaga listrik adalah voltage sag atau kedip tegangan. Gangguan ini merupakan gangguan transien berupa penurunan tegangan sementara dalam waktu relatif singkat, yang dapat disebabkan karena hubung singkat satu fasa ketanah yang sering terjadi dalam distribusi tenaga listrik. Berdasarkan IEEE Standard 1159-1995, IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, voltage sag atau dip tegangan adalah penurunan tegangan rms pada pergeseran 10% hingga 90% untuk nilai amplitudo selama 0.5 cycle hingga kurang dari satu menit. . 2. VOLTAGE SAG Mengacu pada IEEE Standard 1159-1995, IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, voltage sag. Tabel 1. Kategori Voltage Sag Berdasarkan IEEE 1159-1995 [3] Catagories Typical Duration Typical Voltage Magnitude Short Duration Variation Instantaneous Sag 0.5 – 30 cycles 0.1 – 0.9 pu Swell 0.5 – 30 cycles 1.1 – 1.8 pu Momentary Sag 30 cycles – 3 s 0.1 – 0.9 pu Swell 30 cycles – 3 s 1.1 – 1.4 pu Interuption 0.5 cycles – 3 s < 0.1 pu Temporary Sag 3 s – 1 min 0.1 – 0.9 pu Swell 3 s – 1 min 1.1 – 1.2 pu Interuption 3 s – 1 min < 0.1 pu 2.1 Sumber Voltage Sag Voltage sag umumnya disebabkan oleh gangguan hubung singkat pada jaringan sistem, gangguan (fault) pada sistem tenaga dan proses switching, baik dari peralatan pengaman, maupun starting beban berdaya besar. Gangguan lain dapat disebabkan oleh hewan pada jaringan, pohon jatuh yang mengenai tiang listrik, atau petir yang menyambar kawat. Pada kasus manapun, konsumen akan tetap mengalami voltage sag selama periode tersebut. 2.2 Pengaruh Voltage Sag Voltage sag memiliki efek yang besar terhadap konsumen dengan beban terutama peralatan elektronik yangsensitif terhadap perubahan tegangan. Pengaruh S ANALISA PENGARUH PEMASANGAN PEMBANGKIT TERDISTRIBUSI PADA SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI TERHADAP VOLTAGE SAG DENGAN PEMODELAN ATP/EMTP Carenina Zabo, Margo Pujiantoro, IGN Satriyadi H Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya - 60111

Upload: dangliem

Post on 05-Mar-2019

229 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 1

Abstrak-- Distributed Generator (DG) merupakan suatu pembangkitan yang dipasang di jaringan distribusi dengan maksud untuk mengurangi drop tegangan dan rugi-rugi daya yang timbul karena impedansi saluran. ATP-EMTP sebagai software simulasi transien pada sistem tenaga digunakan untuk menganalisa pengujian jaringan distribusi saat kondisi gangguan. Analisa transien digunakan untuk menunjukkan besarnya sag akibat hubung singkat tiga fasa, hubung singkat 1 fasa ke tanah dan hubung singkat antar fasa dengan tipe durasi gangguan yang berbeda. Kurva hasil simulasi dievaluasi dengan kurva standar ITIC, CBEMA dan SEMI yang distandarkan untuk performa jaringan. Pada kondisi steady state atau belum terjadi hubung singkat, drop tegangan terbesar di tegangan menengah sebelum dipasang DG sebesar 12.86 % dan pada tegangan rendah yang terletak di ujung jaringan sebesar 13.31 %. Sedangkan selisih tegangan di tegangan menengah setelah dipasang DG sebesar 1.82 % dari tegangan nominal dan pada tegangan rendah sebesar 1.28 %.

Kata Kunci--Jaringan distribusi, transien, proteksi, voltage sag.

1. PENDAHULUAN

emakin meningkatnya permintaan daya ditambah sumber energi tak terbarukan yang semakin menipis

yakni bahan bakar fosil menyebabkan dibutuhkannya suatu sumber energi baru yang menggunakan energi terbarukan. Distributed Generator (DG) merupakan suatu pembangkitan yang dipasang di jaringan distribusi dengan maksud untuk mengurangi drop tegangan dan rugi-rugi daya yang timbul karena impedansi saluran. Permasalahan kualitas daya umumnya adalah dampak dari penyimpangan tegangan, arus atau frekuensi yang dapat menyebabkan kegagalan atau kesalahan operasi pada peralatan penyedia layanan maupun konsumen. Penyimpangan ini dapat disebabkan gangguan dijaringan, baik hubung singkat pada sistem, kenaikan arus dan beban secara mendadak, maupun kegagalan kerja peralatan. Salah satu gangguan yang sering terjadi pada sistem tenaga listrik adalah voltage sag atau kedip tegangan. Gangguan ini merupakan gangguan transien berupa penurunan tegangan sementara dalam waktu

relatif singkat, yang dapat disebabkan karena hubung singkat satu fasa ketanah yang sering terjadi dalam distribusi tenaga listrik. Berdasarkan IEEE Standard 1159-1995, IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, voltage sag atau dip tegangan adalah penurunan tegangan rms pada pergeseran 10% hingga 90% untuk nilai amplitudo selama 0.5 cycle hingga kurang dari satu menit.

. 2. VOLTAGE SAG

Mengacu pada IEEE Standard 1159-1995, IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, voltage sag. Tabel 1. Kategori Voltage Sag Berdasarkan IEEE 1159-1995[3]

Catagories Typical Duration

Typical Voltage Magnitude

Short Duration Variation

Instantaneous

Sag 0.5 – 30 cycles 0.1 – 0.9 pu Swell 0.5 – 30 cycles 1.1 – 1.8 pu

Momentary Sag 30 cycles – 3 s 0.1 – 0.9 pu Swell 30 cycles – 3 s 1.1 – 1.4 pu Interuption 0.5 cycles – 3 s < 0.1 pu

Temporary Sag 3 s – 1 min 0.1 – 0.9 pu Swell 3 s – 1 min 1.1 – 1.2 pu Interuption 3 s – 1 min < 0.1 pu

2.1 Sumber Voltage Sag

Voltage sag umumnya disebabkan oleh gangguan hubung singkat pada jaringan sistem, gangguan (fault) pada sistem tenaga dan proses switching, baik dari peralatan pengaman, maupun starting beban berdaya besar. Gangguan lain dapat disebabkan oleh hewan pada jaringan, pohon jatuh yang mengenai tiang listrik, atau petir yang menyambar kawat. Pada kasus manapun, konsumen akan tetap mengalami voltage sag selama periode tersebut.

2.2 Pengaruh Voltage Sag

Voltage sag memiliki efek yang besar terhadap konsumen dengan beban terutama peralatan elektronik yangsensitif terhadap perubahan tegangan. Pengaruh

S

ANALISA PENGARUH PEMASANGAN PEMBANGKIT TERDISTRIBUSI PADA SISTEM JARINGAN DISTRIBUSI TERHADAP

VOLTAGE SAG DENGAN PEMODELAN ATP/EMTP

Carenina Zabo, Margo Pujiantoro, IGN Satriyadi H

Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya - 60111

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 2

voltage sag akibat gangguan hubung singkat adalah sebagai berikut[5] : • Komputer dan jenis lain dari komputasi elektronik dapat

kehilangan memori dan restart membutuhkan waktu yang lama. Jika voltage sag mencapai kurang dari 50 %.

• Pada industri, proses produksi akan berhenti untuk voltage sag sampai dengan 65 % dan penerangan akan berkedip.

Karakteristik operasi beberapa peralatan listrik terhadap variasi tegangan, sebagai berikut: • Rangkaian relay dan kontaktor akan trip pada tegangan

dibawah 70 % dari tegangan nominal. • Lampu fluorescent dan lampu discharge intensitas tinggi

(HID) akan padam pada tegangan dibawah 80 % dalam waktu beberapa cycle, sedangkan waktu penyalaan kembali akan memerlukan waktu yang cukup lama terutama HID.

3. PEMODELAN DENGAN ATP-EMTP

3.1 Konfigurasi Simulasi Sistem dengan ATP-EMTP

Parameter yang digunakan pada simulasi: a. Lokasi Gangguan Gangguan dapat terjadi di titik manapun pada jaringan distribusi. Dengan panjang penghantar dan kondisi beban sepanjang jaringan maka lokasi gangguan berupa hubung singkat pada simulasi dilakukan pada jaringan tegangan menengah 13.8 kV. b. Resistansi Gangguan Resistansi gangguan tergantung pada lokasi gangguan. Pada penelitian ini, resistansi gangguan dipilih dengan nilai normal resistansi jaringan distribusi sekitar 10 ohm dan standar deviasi 1[12]. c. Waktu Mulai Gangguan Sama dengan lokasi gangguan, waktu gangguan dapat terjadi kapan saja. Pada penelitian ini dipilih dengan fungsi distribusi yang seragam dan penyesuaian dengan program ATP-EMTP yaitu 0.05 detik. d. Durasi Gangguan Berdasarkan studi voltage sag pada jaringan distribusi normal, 3 durasi gangguan digunakan untuk simulasi, yaitu 200 ms, 600 ms, dan 1 s. e. Tipe Gangguan Tiga tipe gangguan yang digunakan untuk simulasi sistem : 1. Gangguan 1 Fasa ke Tanah

Gambar 1 Gangguan 1 Fasa ke Tanah 2. Gangguan 3 Fasa ke Tanah

Gambar 2 Gangguan 3 Fasa Ketanah 3. Gangguan Antar Fasa

Gambar 3 Gangguan Antar Fasa

3.2 Pemodelan Parameter Sistem dengan ATP-EMTP[10]

1. Sumber Tegangan Sumber tegangan AC yang akan dimodelkan adalah

sumber tegangan. 2. Transformator Dengan mengambil transformator utama yang memiliki kapasitas daya 14 MVA sebagai contoh penghitungan, selanjutnya akan diketahui seluruh nilai pada transformator. Dengan tegangan primer 110 kV, tegangan sekunder 13.8 kV, dengan data impedansi transformator distribusi sebesar 8.5%, dapat di peroleh nilai R dan L pada sisi sekunder transformator

=

= 8.5% = tan / = cos … … … … … … … … … … … … … … . … . . pers. 1 ! = sin Dengan menggunakan 60 #$ sebagai nilai frekuensi yang digunakan sistem, maka dapat dicari nilai % dengan rumus

% = !2'(! … … … … … … … … … … … … . … … … … . . pers. 2

Dengan tegangan pada sisi primer adalah 110 kV, maka tegangan puncak sisi primer : )* = 110√2 = 155.56 kV … … … … … … … … . . pers. 3 Tegangan sisi sekunder adalah 13.8 kV line to line, maka tegangan puncak sisi sekunder :

) = 13.8/2 30 = 11.267 2 … … … … … … … … pers. 4

3. Kawat Saluran Contoh perhitungan pada kawat line 1 yang berjarak

1800 meter, resistivitas kawat alumunium 4 = 2.83. 105, diameter penampang kawat AAAC 150 66, dan jari-jari kawat ) = 0.00125 meter.

= 4!7 … … … … … … … … … … … … … … … … … . … pers. 5

% = 0.2! 89ln 2!) ; − 1= … … … … … … … … … … … pers. 6

4. Beban Besarnya beban 50 kVA (16.67 kVA per phasa), dengan power factor 0,85. Tegangan line-to-netral adalah 110 V. Untuk permodelan di ATP-EMTP digunakan data perfasa untuk tiap beban pada transformator distribusi. Dibutuhkan nilai resistansi dan induktansi yang dapat diketahui dengan mencari nilai P dan Q terlebih dahulu, sebagai berikut : >?@A@ = cos B = > tanCcos D Dari nilai P dan Q perfasa dapat diketahui nilai resistansi dan induktansi beban dengan persamaan :

! = B

% = !2'(! … … … … … … … … … … … … … … … . … … . . pers. 7

= > … … … … … … … … … … … … … … … … … . … . . pers. 8

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 3

Dari data parameter sumber tegangan, data perhitungan parameter pada transformator distribusi, data perhitungan parameter kawat saluran dan data parameter beban dapat dibuat single line diagram untuk simulasi PT. Chevron Pasific Indonesia dengan menggunakan program analisa transien ATP-EMTP. Feeder batang PT. CPI menggunakan sistem jaringan radial. Simulasi dilakukan dengan melihat kondisi beban di PT. CPI, akibat gangguan dan respon proteksi pada sistem itu sendiri. Metode koordinasi peralatan proteksi dievaluasi dan digunakan untuk mengurangi durasi gangguan. Gambar 4 dan Gambar 5 dibawah menunjukkan kurva karakteristik arus terhadap waktu dari peralatan proteksi yang digunakan pada simulasi.

Gambar 4 Kurva Karakteristik Arus-Waktu Feeder#3 Batang Eksisting Adapun setting dari rele pengaman dari kedua kurva tersebut adalah sebagai berikut: • Rele F#3

I>: 0.7In (280A) Time dial: 1.5 Ipp: 270 A nCT: 400/5

• Relay2 I>: 0.8In (160A) Time dial: 1 Ipp: 150 A nCT: 200/5

Berdasarkan kurva karakteristik rele GE Multilin 735/737, maka dengan waktu operasi yang diinginkan dan multiple of tap current setting akan didapat time dial setting.

Gambar 5 Kurva Karakteristik Arus-Waktu dari CB Trafo Distributed Generation

4. SIMULASI DAN ANALISA

4.1 Simulasi Sistem Tanpa Gangguan Dengan memasang probe tegangan di 4 titik sepanjang

feeder batang yang mewakili 4 kawasan daerah dan membandingkan nilainya dengan titik sumber tegangan (sisi sekunder transformator), maka dapat diketahui dan dihitung nilai drop tegangan disisi 13.8 kV dari sumber atau titik pangkal jaringan hingga ujung beban.

Tabel 2 Profil Tegangan Jaringan 13.8 kV Sebelum dipasang DG

No. Titik

Kondisi Normal

(Vpeak l-l)

Tegangan (Vpeak l-

l)

Selisih Tegangan

(V)

% Tegangan

1. 19516 17336 2180 - 11.17 2. 19516 17099 2417 - 12.38 3. 19516 17032 2484 - 12.72 4. 19516 17006 2510 - 12.86

(*2 = )6 √2)

Tabel 3 Profil Tegangan Jaringan 13.8 kV Setelah dipasang DG

No. Titik

Kondisi Normal

(Vpeak l-l)

Tegangan (Vpeak l-

l)

Selisih Tegangan

(V)

% Tegangan

1. 19516 19570 54 + 0.27 2. 19516 19791 275 + 1.41 3. 19516 19901 385 + 1.97 4. 19516 19872 356 + 1.82

Pada jaringan tegangan rendah probe tegangan dipasang disisi sekunder trafo distribusi, untuk beberapa titik beban. Dipasang 5 probe tegangan di 5 titik beban sebelum dan sesudah dipasang DG dengan asumsi beban terdekat dari sumber, beban di tengah jaringan dan beban terjauh dari sumber.

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 4

Tabel 4 Nilai Drop Tegangan Jaringan 110 V PT. CPI Sebelum dipasang DG

Beban

Kondisi Normal (Vpeak

l-l)

Tegangan (Vpeak l-l)

Selisih Tegangan

(V)

% Tegangan

Pemb14 155.56 140.23 15.33 - 9.85 Candi8 155.56 137.85 17.71 - 11.38 Tilan20 155.56 135.74 19.82 - 12.74 Kelok4 155.56 135.13 20.43 - 13.33 Tilan10 155.56 134.86 20.70 - 13.31

(*2 = )6 √2) Tabel 5 Nilai Drop Tegangan Jaringan 110 V PT. CPI Setelah dipasang DG

Beban

Kondisi Normal (Vpeak

l-l)

Tegangan (Vpeak l-

l)

Selisih Tegangan

(V)

% Tegangan

Pemb14 155.56 154.16 1.4 - 0.8 Candi8 155.56 155.62 0.06 + 0.6 Tilan20 155.56 157.20 1.64 + 1.05 Kelok4 155.56 157.91 2.35 + 1.51 Tilan10 155.56 157.56 2 + 1.28

4.2 Simulasi Sistem Dengan Gangguan 4.2.1 Simulasi Sebelum Dipasang DG Pada metode ini digunakan CB sebagai satu-satunya peralatan proteksi di jaringan. Terdapat 1 CB yang digunakan untuk simulasi, yaitu CB pada feeder #3. Setting arus dan waktu CB trip saat ada gangguan dititik jaringan pada simulasi menggunakan kurva karakterisitik arus-waktu pada gambar 4.

• Simulasi Hubung Singkat 3 Fasa ke Tanah Pada titik ini nilai penurunan tegangan pada tiap fasa yaitu fasa A, fasa B dan fasa C sama. Tabel 6 Voltage Sag di Gangguan 3 Fasa ke Tanah

(Ket: Kondisi normal tegangan (*2) = )6 √2)

Gambar 6 Gelombang Voltage Sag di Fault F1 durasi 200 ms Hubung Singkat 3 Fasa ke Tanah

Pada gambar diatas terlihat tegangan kembali pulih saat CB pada bus yang terhubung singkat terbuka. Magnitude

arus yang dirasakan oleh CB adalah 1086.7 A sehingga CB akan trip saat 0.5 s, tepat 0.45 s setelah gangguan terjadi, jika CB pada bus yang terhubung singkat tersebut gagal membuka. Pada titik ini nilai penurunan tegangan pada tiap fasa A, fasa B dan fasa C sama. Untuk durasi gangguan 600 ms dan 1 s nilai penurunan tegangannya sama dengan 200 ms, yang berbeda adalah lama waktu gangguan yang dirasakan beban.

• Simulasi Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah Tipe hubung singkat ini merupakan tipe hubung singkat

tidak simetri dimana besar tegangan dan arus akibat hubung singkat pada satu fasa menyebabkan perubahan nilai tegangan pada fasa lainnya. Tabel 7 Voltage Sag Akibat Gangguan 1 Fasa ke Tanah

Tipe Fault

Voltage Sag (V) Teg. Sisa di TIL 10 (%)

Fasa A

Fasa B

Fasa C

Fasa A

Fasa B

Fasa C

Fault 1 124.75 134.8 138.07 80.20 86.66 88.76

Fault 2 123.23 134.8 138.09 79.22 86.66 88.77

Fault 3 122.77 134.8 138.04 78.93 86.66 88..74

(*2 = )6 √2) Untuk kondisi awal sebelum dipasang DG diketahui bahwa tegangan awal turun sekitar 13 % dari tegangan normal. Arus yang dirasakan oleh CB pada ketiga durasi adalah sebesar 406.1 A. Dikarenakan adanya NGR maka CB tidak merasakan adanya gangguan.

Gambar 7 Gelombang Voltage Sag di Fault F1 durasi 1 s Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah

• Simulasi Hubung Singkat Antar Fasa Pada tipe gangguan ini pada jaringan tiga fasa disimulasikan fasa A dan fasa B yang terhubung singkat. Voltage sag yang dirasakan beban akibat hubung singkat antar fasa cukup besar Tabel 8 Voltage Sag Akibat Gangguan Antar Fasa

Tipe Fault

Voltage Sag (V) Teg. Sisa di TIL 10 (%)

Fasa A

Fasa B

Fasa C

Fasa A

Fasa B

Fasa C

Fault 1 32.61 102.28 131.69 20.97 65.75 84.66

Fault 2 29.21 103.67 130.22 18.78 66.65 83.72

Fault 3 28.15 104.05 129.76 18.10 66.89 83.42

(Ket: Kondisi normal tegangan (*2) = )6 √2) Dengan magnitude arus yang dirasakan CB sebesar 1160.4 A, dapat dilihat bahwa breaker pada F#3 baru bekerja saat 0.47 s.

Titik Fault Volt. Sag di TIL 10 ( Vpeak )

Teg. Sisa di TIL 10 (%)

Fault 1 57.94 37.25 Fault 2 52.58 33.81 Fault 3 51.11 32.86

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 5

Gambar 8 Gelombang Voltage Sag di Fault F1 durasi 600 ms dan 1 s Hubung Singkat Antar Fasa 4.2.2 Simulasi Setelah Dipasang DG Terdapat 2 circuit breaker yang digunakan dalam simulasi ini, yaitu CB pada feeder #3 PT. CPI dan CB dari bus distributed generator. Untuk setting arus dan waktu CB bekerja merespon arus gangguan sesuai dengan kurva karakteristik arus waktu pada gambar 4 dan gambar 5.

• Simulasi Hubung Singkat 3 Fasa ke Tanah CB bekerja merespon arus gangguan sesuai dengan

kurva karakteristik arus waktu pada gambar 4 dan gambar 5. Pada hubung singkat 3 fasa ke tanah, magnitude arus yang dirasakan oleh CB pada titik Fault 1 sebesar 1129.4 A. CB akan trip tepat saat 0.45 s sesuai dengan karakteristik kurva arus-waktu CB feeder#3 yang ditunjukkan pada gambar 4. Dan untuk breaker DG akan trip pada 0.28 s dengan menggunakan kurva karakteristik arus-waktu pada Gambar 5 jika CB yang dekat dengan bus terhubung singkat gagal membuka. Tabel 9 Voltage Sag di Gangguan 3 Fasa ke Tanah

(Ket: Kondisi normal tegangan (*2D = )6 √2)

Gambar 9 Gelombang Voltage Sag di Fault F1 durasi 200 ms Hubung Singkat 3 Fasa ke Tanah • Simulasi Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah Magnitude arus yang dirasakan CB pada titik Fault 1 adalah sebesar 654.94 A. Tidak terjadi perubahan yang signifikan karena arus hubung singkat satu fasa ke tanah dibatasi oleh netral grounding resistance sebesar 200 Ω. Untuk breaker pada hubung singkat 1 fasa ke tanah CB tidak merasakan adanya gangguan.

Tabel 4 Voltage Sag Akibat Gangguan 1 Fasa ke Tanah

Tipe Fault

Voltage Sag (V) Teg. Sisa di TIL 10 (%)

Fasa A

Fasa B

Fasa C

Fasa A

Fasa B

Fasa C

Fault 1 152.54 157.5 156.39 96.86 0 99.93

Fault 2 152.13 157.5 156 96.59 0 99.91

Fault 3 151.80 157.5 155.88 96.39 0 98.98

(*2 = )6 √2)

Gambar 10 Gelombang Voltage Sag di Fault F1 durasi 200ms Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah

• Simulasi Hubung Singkat Antar Fasa Dari gambar 11 terlihat efek dari gangguan di titik Fault F1 dengan fasa A dan fasa B terhubung singkat dengan durasi gangguan 600 ms dan 1 s. Dengan magnitude arus yang dirasakan CB sebesar 1174.7 A, breaker DG akan duluan merasakan gangguan dan trip saat 0.28 s berdasarkan kurva pada gambar 5. Ini menyebabkan tegangan turun pada saat terjadi gangguan. Dan tepat 0.42 s setelah gangguan, CB f#3 trip saat 0.47 s sesuai dengan kurva f#3. Tabel 10 Voltage Sag Akibat Gangguan Antar Fasa

Tipe Fault

Voltage Sag (V) Teg. Sisa di TIL 10 (%)

Fasa A

Fasa B

Fasa C

Fasa A

Fasa B

Fasa C

Fault 1 80.2 134.6 149.2 50.93 85.47 94.74

Fault 2 71.8 128.1 153.1 45.64 81.36 97.19

Fault 3 70.4 125.1 155.2 44.74 79.42 98.56 (Ket: Kondisi normal tegangan (*2) = )6 √2)

Gambar 11 Gelombang Voltage Sag di Fault F1 durasi 600 ms dan 1s Hubung Singkat Antar Fasa

Titik Fault Volt. Sag di TIL 10

( Vpeak ) Teg. Sisa di TIL 10

(%)

Fault 1 105.79 68.01 Fault 2 100.8 64.80 Fault 3 99.54 63.99

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 6

4.3 Plot Karakteristik Voltage Sag pada Kurva CBEMA, ITIC dan SEMI

• Plot Kurva Sebelum Dipasang DG

Gambar 12 Plot Kurva Hubung Singkat 3 Fasa ke Tanah

Gambar 13 Plot Kurva Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah

Gambar 14 Plot Kurva Hubung Singkat Antar Fasa Plot titik dan durasi gangguan pada gangguan hubung singkat tiga fasa ke tanah dan antar fasa di sepanjang feeder juga menunjukkan bahwa sebelum dipasang DG ketiga durasi gangguan telah berada di dalam kurva standar performa jaringan. Tegangan sisa saat terjadinya voltage sag berkisar antara 20-40%. Dan saat setelah dipasang DG, variasi nilai tegangan sisa akibat terjadinya voltage sag antara 50 % - 99 % untuk ketiga tipe hubung singkat yang terjadi di 3 titik gangguan.

• Plot Kurva Setelah Dipasang DG

Gambar 15 Plot Kurva Hubung Singkat 3 Fasa ke Tanah

Gambar 16 Plot Kurva Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah

Gambar 17 Plot Kurva Hubung Singkat Antar Fasa

V. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil yang didapatkan dari simulasi dan analisis pada tugas akhir ini, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Tipe gangguan hubung singkat dari simulasi

menunjukan perbedaan perubahan nilai tegangan yang dirasakan beban, dikarenakan magnitudo arus hubung singkat yang berbeda pada tiap tipe dan lokasi gangguan. Magnitudo arus pada titik Fault F1 sebelum dipasang DG sebesar 1086.7 A untuk tipe hubung singkat 3 fasa ke tanah, 406.1 A untuk 1 fasa ke tanah dan 1160 A untuk antar fasa. Sedangkan setelah

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI

dipasang DG magnitude arus naik antara 20 A pada masing-masing tipe gangguan.

2. Drop tegangan terbesar di tegangan menengah sebelum dipasang DG sebesar 12.86 % dan pyang terletak di ujung jaringan sebesar 13.31 %. Hal ini disebabkan rugi-rugi di sepanjang konduktor diSedangkan selisih tegangan di tegangan menengah setelah dipasang DG sebesar 1.82 % dari tegangan nominal dan pada tegangan rendah sebesar 1.28 %.

3. Dari simulasi hubung singkat pada jaringan tegangan menengah, titik Fault F1 menyebabkan efekterbesar terhadap beban paling ujung jaringansebelum dan setelah DG terpasangfasa ketanah menyebabkan voltage sagsebesar 37.25 % ditiap fasa, hubung singketanah sebelum DG dipasang sebesar 86.66 % di fasa B, dan 88.76 % difasa C, hubung singkat antar fasa sebesar 20.93 % difasa A 65.75 % difasa B, 84.66 % difasa C. Hal ini dikarenakan lokasi gangguan hubung singkat terletak dekat dengan sumber.

4. Sedangkan untuk voltage sag setelah DG dipasang, hubung singkat 3 fasa ketanah menyebabkansebesar 68.01 % ditiap fasa, hubung singketanah sebesar 96.86 % difasa A, 0 % di fasa B, dan 99.93 % difasa C, hubung singkat antar fasa sebe50.93 % difasa A, 85.47 % difasa B, 94.74

DAFTAR PUSTAKA

[1] GE Corporate Research and Development Niskayuna, “ DG Power Quality, Protection and Reliability Studies Report ”, Renewable Energy Laboratory National New York, August 2003.

[2] Soeprijanto, Adi. “Diktat Kuliah Analisis Sistem Tenaga Listrik 1 & 2”. Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

[3] IEEE 1159-1995, “Recommended PrMonitoring Electric Power Quality

[4] Nita R. Patne, Krishna L. Thakre, “Characteristic Of Voltage Sag Due To Fault In The Power System” , Serbian Journal of Electrical Engineering Vol. 5, No. 1, May, 2008, 171

[5] RC. Dugan , McGraw-Hill, “Electrical Power System Quality”, New York, 1996.

[6] Ibid.,” ITI (CBEMA) Curve Application NoteInformation Technology Industry Council (ITI), Washington DC, 2005.

[7] Schneider Electric.,” SEMI F47 Voltage Sag Standart”, Technical Buletin, Vol.1, 2005

[8] Martinez J.A., Martin-Arnedo J, “Voltage Sag Analysis Using An Electromagnetic Transients ProgramPower Engineering Society Winter Meeting, vol.2, p. 1135-40, 2002.

[9] Sedighnejad H., Alireza J., “Effect Of Protection Device Coordination On Voltage Sag Characteristics Of Distribution Networks”, Tehran, May, 2009

[10] Senini, Andrew James, “Simulating Power Quality Problems by ATP/EMTP”, October, 1998.

r Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

dipasang DG magnitude arus naik antara 20 A – 250 A

Drop tegangan terbesar di tegangan menengah sebelum dipasang DG sebesar 12.86 % dan pada tegangan rendah yang terletak di ujung jaringan sebesar 13.31 %. Hal ini

sepanjang konduktor di jaringan. Sedangkan selisih tegangan di tegangan menengah

sebesar 1.82 % dari tegangan rendah sebesar 1.28 %.

Dari simulasi hubung singkat pada jaringan tegangan menyebabkan efek voltage sag

terbesar terhadap beban paling ujung jaringan baik sebelum dan setelah DG terpasang, hubung singkat 3

voltage sag masing-masing % ditiap fasa, hubung singkat 1 fasa

ketanah sebelum DG dipasang sebesar 80.20 % difasa A, % difasa C, hubung singkat

sar 20.93 % difasa A 65.75 % difasa B, C. Hal ini dikarenakan lokasi gangguan

t dengan sumber. setelah DG dipasang,

hubung singkat 3 fasa ketanah menyebabkan voltage sag % ditiap fasa, hubung singkat 1 fasa

asa A, 0 % di fasa B, dan % difasa C, hubung singkat antar fasa sebesar

50.93 % difasa A, 85.47 % difasa B, 94.74 % difasa C.

DAFTAR PUSTAKA

GE Corporate Research and Development Niskayuna, DG Power Quality, Protection and Reliability Case

Renewable Energy Laboratory August 2003.

Soeprijanto, Adi. “Diktat Kuliah Analisis Sistem Tenaga Listrik 1 & 2”. Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality”, 1159-1995. Nita R. Patne, Krishna L. Thakre, “Factor Affecting Characteristic Of Voltage Sag Due To Fault In The

, Serbian Journal of Electrical Engineering Vol. 5, No. 1, May, 2008, 171-182.

Electrical Power System

ITI (CBEMA) Curve Application Note” Information Technology Industry Council (ITI),

SEMI F47 Voltage Sag Buletin, Vol.1, 2005.

Voltage Sag Analysis Using An Electromagnetic Transients Program”, IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, vol.2, p.

Effect Of Protection ination On Voltage Sag Characteristics

”, Tehran, May, 2009. Simulating Power Quality

”, October, 1998.

[11] Juan A. Martinez-Velasco, Arnedo. “EMTP Model For Analysis of Generation Impact on Voltage sags

[12] Juan A. Martinez-Velasco, Arnedo. “ Voltage Sag Stochastic Prediction Using anElectromagnetic Transients Program

BIOGRAFI PENULIS

Carenina Zabo14 Desember 1988 di salah satu kota di Propinsi Jawa Timur yaitu Surabaya.jenjang pendidikan di SDN Kalisari 1 Surabaya hingga lulus tahun 2000melanjutkan pendidikan di SLTP Negeri 12 Surabaya. Tahun 2003

diterima sebagai murid SMAN 9 Surabaya, hingga lulus tahun 2006. Pada tahun yang sama D3 di ITS Surabaya Jurusan Teknik Elektro Program studi Elektro Industri hingga lulus tahun 200melanjutkan studi Program Sarjana di Sepuluh Nopember Surabaya lewat program Lintas Jalur dengan NRP. 2209106086Teknik Sistem Tenaga. Penulis dapat dihubungi di jejaring sosial dan blog : email : [email protected] blog : http://ninnakawaii.blogspot.com

7

Velasco, and Jacinto Martin. EMTP Model For Analysis of Distributed

Generation Impact on Voltage sags,” Juni 2007. Velasco, and Jacinto Martin.

Voltage Sag Stochastic Prediction Using an Electromagnetic Transients Program,” October, 1994.

BIOGRAFI PENULIS

Carenina Zabo lahir pada tanggal 14 Desember 1988 di salah satu ota di Propinsi Jawa Timur yaitu

Surabaya. Penulis memulai jenjang pendidikan di SDN Kalisari 1 Surabaya hingga lulus tahun 2000. Kemudian melanjutkan pendidikan di SLTP Negeri 12 Surabaya. Tahun 2003

erima sebagai murid SMAN 9 Surabaya, hingga lulus Pada tahun yang sama menempuh pendidikan

D3 di ITS Surabaya Jurusan Teknik Elektro Program studi hingga lulus tahun 2009. Kemudian penulis

melanjutkan studi Program Sarjana di Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya lewat program Lintas Jalur

6086 dan mengambil bidang studi

Penulis dapat dihubungi di jejaring sosial dan blog :

.blogspot.com