Web viewSistem tenaga merupakan rangkaian listrik yang ... Reaktansi seri saluran transmisi adalah...

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


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.



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



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



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.


13 KVz= 10 + 10 j300Ω


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



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.



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


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,



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



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


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.


Web viewSistem tenaga merupakan rangkaian listrik yang ... Reaktansi seri saluran transmisi adalah...

Documents

Transcript of Web viewSistem tenaga merupakan rangkaian listrik yang ... Reaktansi seri saluran transmisi adalah...