Upload
trinhdat
View
234
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 A
PERCOBAAN 2
SISTEM DENGAN JARINGAN RADIAL
A. TUJUAN
Mahasiswadapatmembuatsimulasi system radial dengan program PowerWorld
Mahasiswa dapat menganalisa sistem radial dengan program PowerWorld
Mahasiswadiharapkanmengerti system darijaringan radial
tanpaharusterjunlangsungkelapangan
B. ALAT BAHAN
1. Komputer / laptop
2. Software PowerWorld
C. DASAR TEORI
PowerWorld Simulator
PowerWorld simulator adalahsalahsatu software yang digunakanuntukmenggambarkan
(mensimulasikan) kondisinyatadarijaringantenagalistrik.Software inimampumenyajikan data
dansimulasidisertaidengananimasi yang
interaktifsehinggadapatmemberikaninformasidengnajelas.
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 A
BerikutcontohlembarkerjaPowerWorld :
Diagram Satu Garis
Sistem tenaga merupakan rangkaian listrik yang rumit. Disamping banyaknya macam
piranti yang ada di dalamnya, sistem ini juga sistem multifasa (umumnya tiga-fasa), dan ia
beroperasi pada banyak tingkat tegangan. Agar analisis dapat dilakukan, maka sistem tenaga
harus dapat dinyatakan secara mudah.
Langkah pertama dalam analisis adalah memindahkan rangkaian sistem tenaga ke atas
kertas dalam bentuk diagram rangkaian. Diagram rangkaian untuk sistem tenaga berupa
diagram satu garis (single line diagram). Diagram ini sederhana namun menunjukkan secara
lengkap interkoneksi berbagai piranti. Walaupun hanya satu garis, ia menggambarkan sistem
multifasa. Berikut ini contoh dari diagram satu garis.
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 A
Gambar di atas, memperlihatkan sebuah generator terhubung Y, dengan titik netral yang
ditanahkan melalui sebuah impedansi. Generator ini dihubungkan ke trasformator tiga belitan
melalui bus-1. Belitan primer trafo terhubung ∆, belitan sekunder terhubung Y dengan titik
netral ditanahkan langsung dan terhubung ke bus-2, sedangkan belitan tertier dihubungkan
∆masuk ke bus-3 untuk mencatu beban.
Dari bus-2 melalui circuit breakermasuk ke saluran transmisi melalui bus-4. Ujung
saluran transmisi melalui bus-5 terhubung ke transformator 2 belitan; transformator ini
terhubung Y-∆dengan titik netral primernya ditanahkan langsung. Sekunder transformator
terhubung ke bus-6 untuk mencatu beban.
Dalam diagram satu garis, impedansi-impedansi tidak digambarkan. Untuk analisis,
diagram satu garis perlu “diterjemahkan” menjadi diagram rangkaian listrik model satu fasa
seperti terlihat pada gambar di bawah.
Dengan model satu fasa inilah analisis dilakukan. Dalam gambar ini saluran transmisi
dinyatakan dengan rangkaian ekivalennya, yaitu rangkaian ekivalen π.
Sistem Per-Unit
Sistem per-unit sesungguhnya merupakan cara penskalaan atau normalisasi. Besaran-
besaran sistem dalam satuan masing-masing, tegangan dalam volt – arus dalam ampere –
impedansi dalam ohm, ditransformasikan ke dalam besaran tak berdimensi yaitu per-unit
(disingkat pu). Pada mulanya transformasi ke dalam per-unit dimaksudkan untuk
mempermudah perhitungan, namun dengan perkembangan penggunaan computer maksud
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 A
penyederhanaan itu sudah kurang berarti lagi. Walaupun demikian, beberapa keuntungan
yang terkandung dalam sistem per-unit (yang akan kita lihat kemudian) masih terasakan dan
oleh karena itu kita akan pelajari.
Nilai per-unit dari suatu besaran merupakan rasio dari besaran tersebut dengan suatu
besaran basis. Besaran basis ini berdimensi sama dengan dimensi besaran aslinya sehingga
nilai per-unit besaran itu menjadi tidak berdimensi
Nilai sesungguhnya mungkin berupa bilangan kompleks, namun nilai basis yang
ditetapkan adalah bilangan nyata. Oleh karena itu sudut fasa nilai dalam per-unit sama
dengan sudut fasa sesungguhnya. Sebagai contoh kita ambil daya kompleks
di mana αadalah sudut fasa tegangan dan βadalah sudut fasa arus. Untuk menyatakan
Sdalam per-unit kita tetapkan S basis yang berupa bilangan nyata, sehingga
Didefinisikan pula bahwa,
Nilai Sbasis dipilih secara bebas dan biasanya dipilih angka yang memberi kemudahan
seperti puluhan, ratusan dan ribuan. Jika Sbasis sudah ditentukan kita harus memilih salah satu
Vbasis atau Ibasis untuk ditentukan secara bebas, tetapi tidak kedua-duanya bisa dipilih bebas.
Jika kita hitung Spu dari persamaan di atas kita peroleh
Nilai basis untuk impedansi ditentukan menggunakan relasi
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 A
Dengan Zbasis ini relasi arus dan tegangan V=Z.I atau Z=V/I akan memberikan
atau
Karena Z = R + jX maka,
Jadi tidaklah perlu menentukan nilai basis untuk R dan X secara sendiri-sendiri. Selain
itu tidak pula diperlukan menentukan nilai basis untu P dan Q secara sendiri-sendiri pula.
Setelah dilakukan penskalaan menjadi per unit, sistem baru bisa dihitung load flownya.
D. LANGKAH PERCOBAAN
1. Sistem tanpa trafo
Simulasikan rangkaian di bawah dengan matlab, hitung nilai arus yang mengalir ke beban
juga hitung tegangannya.
Simulasikan juga dengan software selain matlab, bandingkan nilainya.
Gunakan base tegangan 13 kV, Power base 10 MVA.
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang
13 KVz= 10 + 10 j300Ω
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 A
Rubah nilai beban menjadi 300 + j200 Ohm
Simulasikan dengan matlab, hitung nilai arus dan tegangan beban
Tambahkan kapasitor agar daya reaktif bisa dikurangi.
Simulasikan juga dengan software selain matlab.
HasilPerhitungan:
Z B (pu) ¿(13−103 )2
10 x106 = 16,9 pu
Z load = 30016,9 = 17,75pu
Z T (pu) = (13−103 )2
10 x106 = 16,9pu
Z line = 10+ j 10
16,9 = 0,59 + j 10pu
Z total = Z load + Z line = 17,75 + 0,59 + j 10 pu = 9,266 < 17,83 ᵒ
Es = 1313 = 1 pu
I pu = 300
9,266<17,83 ᵒ = 0,05< -17,83ᵒ
V pu = 17,75 x 0,05 < -17,83ᵒ
= 0,885 < - 17,83 ᵒ
V3 = 0,885 x 13 = 11,97 kV
Kesimpulan
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 A
percobaan diatas adalah pada saat load dinaikkan secara otomatis generator pembangkit daya juga akan naik berbanding lurus dengan beban. Apabila beban trus dinaikkan maka arus yang mengalir semakin besar. Namun per-unit dan tegangan menjadi turun. Dengan penambahan kapasitor maka apabila kapasitansi diberikan pada beban, maka beban kapasitif yang dimiliki pada generator menjadi berkurang
Gambar simulasi (Power World 16)
Analisis :
PU pada busbar B terbukti sama dengan perhitungan manual yaitu 11.70 kV dengan 0,85 PU
2. Sistem dengan trafo
Simulasikan rangkaian di bawah dengan matlab, hitung nilai arus yang mengalir ke beban
juga hitung tegangannya.
Simulasikan juga dengan software selain matlab, bandingkan nilainya.
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 A
Rubah nilai beban menjadi 300 + j200 Ohm
Simulasikan dengan matlab, hitung nilai arus dan tegangan beban
Tambahkan kapasitor agar daya reaktif bisa dikurangi.
Simulasikan juga dengan software selain matlab.
Simulasikan jika terjadi short circuit di beban.
HasilPerhitungan:
Step 1 : SB = 20 MV
Step 2 : V 1B = 13,8 kV V 2B = 138 kV V 3B = 69 kV
Step 3 : Z 3B = (69−103 )2
20 x106 = 238,05
Z load = 300
238,05 = 1,26pu
Z 2B = (138−103 )2
20 x106 = 952,2
Z line = 300+ j 200
952,2 = 100(3+ j2)952,2 = 0,10 (3 + j2)
X L1 = 0,1(13,8 )(13,8 )
x (20 )(5)
= 0,1 x 0,1 x 4 = j 0,04 pu
X L1 = 0,08(13,8 )(13,8 )
x (20 )(10)
= 0,08 x 0,1 x 2 = j 0,016pu
Z total = Z load + Z line + X L1 + X L2
= 1,26pu + 0,10 (3 + j2) + j 0,04 pu + j 0,016 pu= 1,56 + j 0,616 pu
= 1,67< 21,30 ᵒ
Es = 13,213,8 = 0,96pu
Step 4 : I pu = EsZ total = 0,96
1,67<21,30 ᵒ= 0,57 < -21,30 ᵒ
V 3 pu = Z load x I pu = 0,71< -21,30 ᵒ
|V3| = 0,71 x 69 = 49,55 V
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 AKesimpulan
percobaan diatas adalah pada saat load dinaikkan secara otomatis generator pembangkit daya juga akan naik berbanding lurus dengan beban. Apabila beban terus dinaikkan maka arus yang mengalir semakin besar. Namun per-unit dan tegangan menjadi turun.Pada pemasangan kapasitor digunakan untuk memperbaiki kualitas tegangan, pada beban juga terdapat beban kapasitif, namun apabila beban tersebut dikecilkan, maka beban kapasitif tersebut pindah ke kapasitor yang telah dipasang pada beban.
Beban menggunakan 2 trafo(Power World 16)
Analisis :
pada perhitungan arus dan beban pada gambar diatas hamper sama dengan perhitungan secara
manual selisih 1 kv.
3. Sistem dengan beban motor
Sebuah generator fasa tiga 20 kV, 300 MVA mempunyai reaktansi sub-peralihan sebesar
20%. Generator itu mencatu beberapa motor serempak melalui saluran transmisi sepanjang
64 km (40 mil) yang mempunyai transformator pada kedua ujungnya, seperti diperlihatkan
pada diagram segaris dari Gambar 8.5. Motor yang semuanya mempunyai rating 13,2 kV,
dilukiskan sebagai dua buah motor ekivalen saja. Netral dari salah satu motor tersebut, M1,
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 A
dihubungkan ke tanah melalui reaktansi. Netral dari motor kedua, M2, tidak dihubungkan ke
tanah (suatu keadaan yang tidak biasa). Masukan nominal untuk M1 dan M2 berturut-turut
adalah 200 MVA dan 100 MVA. Untuk kedua motor itu X" = 20%. Transformator fasa tiga
T1 mempunyai rating 350 MVA, 230/20 kV dengan reaktansi bocor sebesar 10%.
Transformator T2 terdiri atas tiga buah transformator fasa tunggal masing-masing dengan
rating 127/13,2 kV, 100 MVA dengan reaktansi bocor sebesar 10%. Reaktansi seri saluran
transmisi adalah 0,5 Ω/km. Gambarlah diagram reaktansi dengan memilih rating generator
sebagai dasar pada rangkaian generator.
Simulasikan dengan matlab / power world, hitung nilai arus dan tegangan beban!
HasilPerhitungan:
Step 1 : SB = 300 MV
Step 2 : V 1B = 20 kV V 2B = 230 kV V 3B = 13,8 kV
Step 3 : Z 2B = (230 x103 )2
300 x 106 = 176,3
Z line = 64 x0,5176,3 = 32
176,3 = j 0,18pu
X G = j 0,2
X T1 = 0,1(230 )2
(230)2 x (300 )(350)
= j 0,085pu
X T2 = 0,1(13,2 )2
(13,8)2 x (300 )(300)
= j 0,091pu
X M1 = 0,2(13,2 )2
(13,8)2 x (300 )(200)
= j 0,273 pu
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 A
X M2 = 0,2(13,2 )2
(13,8)2 x (300 )(100)
= j 0,546pu
Xmotor = j 0,273 x j 0,546j0,273+ j0,546
= −0,149j0,819 x jj
= +0,149 j+0,819 = j 0,18pu
Ztot=ZLine + XG + XT1 + XT2 + Xmotor
= j 0,18 + j 0,8 + j 0,085 + j 0,091 + j 0,18
= j 0,736
= √(0,736)2<arctan0,736
0
= <arctan
=0,736 < 90o
|Es|= 2020 = 1 pu
I = EsZtot =
10,736<90 = 1,358 < - 90opu
Vmotor = I x Xmotor
= 1,358 < - 90o x 0,18 <90o
= 0,244 < 0opu x 13,8
= 3,36 kV
Im1 = VmotorZmotor 1
= 0,244<00,273<90 = 0,893 < - 90opu
Im2 = VmotorZmotor 2
= 0,244<00,546<90 = 0,446 < - 90opu
- Menetukantegangan base di T2
127 / 13,2
Y / Δ
13,2√3.127
x 230 = 13,8 kV
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang
Angga Nur Rahmat100534402676S1 PTE’10 AKesimpulan
Dari percobaan menggunakan beban bermotor adalah hasilnya apabila beban motor tersebut
dinaikkan daya penggunaannya maka otomatis beban pada generator pembangkit juga ikut naik,
selain itu beban kapasitif yang dihasilkan dari motor tersebut juga menambah beban pada
pembangkit, akibatnya apabila beban ditambah maka arus yang dikeluarkan juga akan
bertambah. Pembebanan dengan motor asinkron umumnya dapat menurunkan tegangan yang
dibangkitkan dari generator.
Beban 2 motor dengan menggunakan 2 trafo (Power World 16)
Analisis:Dengan line yang panjang dengan adanya trafo tentu ada rugi-rugi pada jaringan maka nilai pada ujung beban adalah sebesar 3,31 kV.
Praktikum Sistem Tenaga Listrik Universitas Negeri Malang