buku panduan praktikum analisis sistem tenagalab-elektro.umm.ac.id/files/file/data/ast/buku... ·...

BUKU PANDUAN PRAKTIKUM

ANALISIS SISTEM TENAGA

LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH

MALANG

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN ....................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ................................................................................................ iii

DAFTAR ISI ............................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL ...................................................................................................... vi

PERCOBAAN I SINGLE LINE DIAGRAM (SLD)

1.1 Tujuan Percobaan ............................................................................................. 1

1.2 Peralatan yang Diperlukan ............................................................................... 1

1.3 Dasar Teori ....................................................................................................... 1

1.4 Percobaan Membuat SLD ................................................................................ 1

1.5 Pertanyaan ...................................................................................................... 31

1.6 Analisa............................................................................................................ 32

1.7 Kesimpulan .................................................................................................... 34

PERCOBAAN II LOAD FLOW ANALYSIS

2.1 Tujuan Percobaan ........................................................................................... 35

2.2 Peralatan yang Diperlukan ............................................................................. 35

2.3 Dasar Teori ..................................................................................................... 35

2.4 Percobaan Menjalankan Simulasi Load Flow ................................................ 36

2.5 Pertanyaan ...................................................................................................... 45

2.6 Analisa............................................................................................................ 47

2.7 Kesimpulan .................................................................................................... 48

PERCOBAAN III PERBAIKAN TEGANGAN DENGAN LOAD TAP CHANGER

DAN CAPACITOR BANK


3.2 Peralatan yang Diperlukan ............................................................................. 49

3.3 Dasar Teori ..................................................................................................... 49

3.3.1 Load Tap Changer (LTC) ................................................................. 49

3.3.2 Capacitor Bank ................................................................................. 50

3.4 Percobaan ....................................................................................................... 51

3.5 Pertanyaan ...................................................................................................... 60

3.6 Analisa............................................................................................................ 62

3.7 Kesimpulan .................................................................................................... 64

PERCOBAAN IV ANALISA HUBUNG SINGKAT


4.2 Peralatan Yang Diperlukan ............................................................................ 65

4.3 Dasar Teori ..................................................................................................... 65

4.4 Percobaan Menjalankan Simulasi Short Circuit ............................................ 66

4.5 Pertanyaan ...................................................................................................... 72

4.6 Analisa ........................................................................................................... 74

4.7 Kesimpulan .................................................................................................... 75

PERCOBAAN V SISTEM PROTEKSI


5.2 Peralatan Yang Diperlukan ............................................................................ 76

5.3 Dasar Teori ..................................................................................................... 76

5.4 Percobaan Simulasi Sistem Proteksi .............................................................. 80

5.5 Pertanyaan ...................................................................................................... 90

5.6 Analisa ........................................................................................................... 95

5.7 Kesimpulan .................................................................................................... 97

PENUTUP ................................................................................................................... 98

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 99

DAFTAR TABEL

Tabel 7.1 Transformator : 50 MVA ; load 10 MVA........................................................

Tabel 7.2 Transformator : 20 MVA ; load 10 MVA........................................................

STANDART PROSEDUR OPERASIONAL

LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

A. PRA PRAKTIKUM

1. Ka Laboratorium bersama Ketua Prodi menetapkan daftar Mata Praktikum

yang akan dilaksanakan pada semester berjalan

2. Laboran atau Staf mengumumkan daftar Mata Praktikum dan

pengumuman lainnya via web lab-elektro.umm.ac.id

3. Staf / Laboran menerima pendaftaran calon praktikan yang mengulang

4. Staf / Laboran mengumumkan daftar peserta Mata Praktikum berdasarkan

data peserta mata kuliah dan peserta mengulang di web lab-

elektro.umm.ac.id

5. Kepala lab dan wakil kepala lab menetapkan daftar Instruktur dan Asisten

Mata Praktikum dan diusulkan untuk ditetapkan SK Dekan

6. Ka. Lab mengundang Peserta Mata Praktikum untuk mengikuti pertemuan

persiapan dan pembagian jadwal peserta mengikuti praktikum dan

peraturan serta prosedur praktikum dan K3

7. Instruktur dan Asisten mengundang peserta Mata Praktikum untuk

mengikuti Ujian Pra Praktikum (Memberikan Tugas Pra Praktikum)

B. PRA PELAKSANAAN PERCOBAAN PRAKTIKUM

1. Asisten dan Praktikan hadir 15 menit sebelum dimulai jam praktikum

2. Asisten mempersiapkan instrumen ukur serta modul praktikum dan

peralatan pendukung seperti kabel, jumper dan lain lain

3. Praktikan membaca petunjuk praktikum dan mempersiapkan kebutuhan

peralatan sebelum masuk ruang/lab

4. Asisten memberikan salam dan ucapan selamat datang dengan senyum

serta memberikan arahan kepada kelompok Praktikan tentang prosedur

pelaksanaan praktikum dan penjelasan daftar peralatan dan modul

5. Asisten menunjuk peserta yang menjadi petugas pencatat, melakukan

pengukuran dan pembantu pelaksanaan

6. Asisten meminta kelompok Praktikum untuk membaca doa/Basmalah

sebelum dimulai pemasangan dan instalasi praktikum dan dipandu oleh

Asisten

C. PRAKTIKUM BERLANGSUNG

1. Asisten memberikan instruksi kepada kelompok praktikan pemasangan

atau instalasi modul dan mengawasi dan mengevaluasi serta memeriksa

hasil pemasangan dan memastikan kebenaran instalasi

2. Praktikan dan asisten saling menjaga kenyamanan dan ketertiban

praktikum sesuai tata tertib yang berlaku serta menjaga keamanan

perangkat lab selama pelaksanaan praktikum dari satu percobaan ke

percobaan berikutnya.

3. Asisten berhak menegur dan menindak praktikan apabila ketahuan

merusak, mengubah atau memindahkan perlengkapan lab tanpa ijin.

4. Asisten melakukan penilaian dan pengawasan tiap praktikan melakukan

pengukuran selama percobaan.

5. Asisten dan kelompok praktikan mengakhiri praktikum dengan membaca

hamdallah dan mengucap salam serta meminta praktikan untuk merapikan

peralatan dan modul serta kursi dan membuang sampah di sekitarnya.

D. PRAKTIKUM BERAKHIR

1. Praktikan meninggalkan ruangan dengan rapi dan teratur.

2. Asisten Mengkondisikan ruangan kembali,

a. Mengembalikan/mengatur kursi kembali.

b. Merapikan sampah yang ditemukan berserakan dalam ruangan.

c. Mengembalikan peralatan dan modul ke Lemari Alat dan Modul sesuai

nama jenis Mata Praktikum

d. Mengunci pintu

e. Mematikan lampu apabila tidak ada praktikum berikutnya.

3. Asisten menandatangani presensi kelompok dan memberikan daftar

penilaian kerja percobaan kelompok ke ruang administrasi (Laboran).

4. Instruktur dan atau asisten melakukan evaluasi reguler praktikum jika

diperlukan.

E. PASCA PRAKTIKUM

1. Praktikan menyusun laporan semua percobaan

2. Praktikan melakukan asistensi laporan ke Asisten Praktikum min 4 kali

3. Setelah laporan praktikum ditandatangani oleh Asisten, Tiap Praktikum

menghadap Instruktur sesuai jadwal yang ditetapkan Instruktur

4. Instruktur menguji praktikum mengenai proses pelaksanaan praktikum

5. Instruktur memberikan nilai akhir praktikan

6. Nilai akhir prakatikum diserahkan ke Lab untuk proses administrasi

F. SANKSI

1. Keterlambatan asistensi pertama kali sanksi point 1

2. Tidak memenuhi minimal 4 kali asistensi sanksi point 2

3. Datang terlambat 15 menit dari waktu yang telah ditentukan sanksi point 3

4. * Tidak mengikuti proses praktikum tanpa adanya konfirmasi sanksi point

4

5. * Tidak mengikuti ujian koordinator tanpa adanya konfirmasi sanksi point

5

6. Keterlambatan pengumpulan laporan resmi sanki point 6

7. * Tidak mengikuti ujian instruktur sesuai dengan jadwal yang ditentukan

instruktur sanksi point 7

8. Pemalsuan tanda tangan selama proses praktikum berlangsung sanksi point

8

9. Merusakkan perlatan Lab. Teknik Elektro sanksi point 9

* Maksimal konfirmasi 2 x 24 jam sejak jadwal resmi diumumkan untuk penggantian jadwal

ujian

Point 1 Menulis materi modul bab 1

Point 2 Menulis materi modul bab 1-3 & Pengurangan Nilai

Point 3 Menulis materi 1 bab & Pengurangan Nilai

Point 4 Mengulang (tidak konfirmasi sesuai waktu yang telah ditentukan) atau Pengurangan Nilai

Point 5 Mengulang (tidak konfirmasi sesuai waktu yang telah ditentukan) atau Pengurangan Nilai

Point 6 Membeli buku berkaitan dengan bidang Teknik elektro

Point 7 Pengurangan Nilai Instruktur

Point 8 Mengulang Praktikum atau mendapat Nilai E

Point 9 Mengganti peralatan tersebut sesuai dengan spesifikasi atau mirip dan memiliki fungsi yang sama

G. KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA (K3)

1. Sebelum memulai praktikum, praktikan memahami tata tertib dan

keselamatan di Laboratorium

2. Mengetahui tempat dan cara penggunaan perlatan Laboratorium

3. Memperhatikan dan waspada terhadap tempat-tempat sumber listrik ( stop

kontak dan circuit breaker)

4. Praktikan harus memperhatikan dan menaati peringatan (warning) yang

biasa tertera pada badan perlatan praktikum maupun rambu peringatan

yang terdapat di ruangan Laboratorium

5. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan bahaya, segera

laporkan ke asisten terkait atau dapat langsung melapor ke laboran.

6. Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik (

sengatan listrik) secara tidak sengaja, missal seperti jala-jala kabel yang

terkelupas

7. Keringkan bagian tubuh yang basah, seperti keringat atau sisa air wudhu

8. Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktifitas praktikum.

9. Jika terjadi kecelakaan akibat bahaya listrik, berikut ini adalah hal-hal

yang harus diikuti praktikan:

a) Jangan panik

b) Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja

masing-masing dan di meja praktikum yang tersengat arus listrik.

c) Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri

dari sumber listrik

d) Beritahukan dan minta bantuan kepada laboran, praktikan lain dan

orang di sekitar anda tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya

listrik.

10. Jangan membawa benda-benda mudah terbakar (korek api, gas, dll) ke

dalam ruangan

laboratorium bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum.

11. Jangan melakukan sesuatu yang menimbulkan api, percikan api, atau

panas yang berlebihan.

12. Jangan melakukan sesuatu yang menimbulkan bahaya api atau panas

berlebih pada diri sendiri atau orang lain.

13. Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap

aktivitas di laboratorium.

14. Jika terjadi kecelakaan akibat bahaya listrik, berikut ini adalah hal-hal

yang harus diikuti praktikan:

a) Jangan panik

b) Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja

masing-masing.

c) Beritahukan dan minta bantuan laboran, praktikan lain dan orang di

sekitar anda tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih

d) Menjauh dari ruang praktikum

15. Dilarang membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang

praktikum bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan

16. Dilarang memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang,

dll

17. Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat

melukai.

18. Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri

atau orang lain.

PERCOBAAN I

Single Line Diagram (SLD)

1.1 Tujuan Percobaan

1. Mahasiswa mampu mengetahui komponen pada sebuah sistem tenaga

listrik (STL).

2. Mahasiswa mampu mengetahui dan menerapkan data parameter

komponen pada sebuah STL.

3. Mahasiswa mampu membuat dan merangkai SLD.

1.2 Peralatan yang Diperlukan

1. Seperangkat komputer yang telah terpasang software ETAP.

1.3 Dasar Teori

Dalam menganalisa STL, suatu SLD merupakan notasi yang

disederhanakan untuk sebuah STL tiga fasa. Sebagai ganti dari representasi

saluran tiga fasa yang terpisah, digunakanlah sebuah konduktor. Hal ini

memudahkan dalam pembacaan diagram maupun dalam analisa rangkaian.

Elemen elektrik seperti misalnya pemutus rangkaian, transformator, kapasitor,

busbar maupun konduktor lain dapat ditunjukkan dengan menggunakan simbol

yang telah distandardisasi untuk SLD.

ETAP memiliki 2 macam standar yang digunakan untuk melakukan analisa

kelistrikan, ANSI dan IEC. Pada dasarnya perbedaan yang terjadi di antara kedua

standar tersebut adalah frekuensi yang digunakan, yang berakibat pada perbedaan

spesifikasi peralatan yang sesuai dengan frekuensi tersebut. Simbol elemen listrik

yang digunakan dalam analisa dengan menggunakan ETAP pun berbeda.

1.4 Percobaan Membuat SLD

Pada menu bar Project, klik Information dan Standars lalu isikan data

seperti di bawah, klik OK.

1. Mendesain Power Grid

a). Klik Power Grid pada AC element, lalu drag pada SLD untuk

meletakkannya.

Drag Power Gridpada worksheet

b). Double klik pada Power Grid, lalu isikan data pada tab Info, tab Rating

dan tab Short Circuit seperti dibawah ini.

2. Mendesain High Voltage Circuit Breaker (HVCB)

a) Klik HVCB pada AC element, lalu drag pada SLD untuk

meletakkannya.

Drag High Voltage Circuit Breaker

(HVCB) pada worksheet

b) Hubungkan Power Grid ke HVCB dengan men-drag ujung dari Power

Grid ke HVCB.

c) Double klik pada CB1, lalu isikan data pada tab Info dan tab Rating

seperti dibawah ini.

3. Mendesain Busbar

a). Klik Busbar pada AC element, lalu drag pada SLD untuk

meletakkannya.

Drag Busbar pada worksheet

b). Hubungkan HVCB dengan Busbar dengan men-drag ujung dari

HVCB ke Busbar.

4. Mendesain Winding Transformer

a). Klik 2-Winding Transformer pada AC element, lalu drag pada SLD

untuk meletakkannya.

Drag Winding

Transformer pada

worksheet

b). Hubungkan Busbar dengan 2-Winding Transformer dengan men-drag

ujung dari Busbar ke 2-Winding Transformer.

c). Double klik pada 2-Winding Transformer, lalu isikan data pada tab

Info, tab Rating dan tab Impedance seperti di bawah ini.

5. Mendesain High Voltage Circuit Breaker (HVCB)

a). Klik HVCB dan Busbar pada AC element, lalu drag pada SLD untuk

meletakkannya.

Drag Busbar pada

worksheet

Drag HVCB pada

worksheet

Drag HVCB pada

worksheet

b). Hubungkan 2-Winding Transformer dengan HVCB, CB2 dengan

Busbar2 dan Busbar2 dengan CB3.

c). Double klik pada CB2 dan CB3, lalu isikan data pada tab Info dan tab

Rating seperti dibawah ini.

6. Mendesain Kabel

a). Klik Cable pada AC element, lalu drag pada SLD untuk

meletakkannya.

Drag Cable pada

worksheet

b). Hubungkan Cable dengan CB3 dengan men-drag ujung dari Cable ke

CB3.

c). Double klik pada Cable, isikan nilai pada tab Info dan tab Impedance

seperti di bawah.

7. Mendesain Single Throw Switch (SW)

a). Klik Single Throw Switch (SW), CB dan Busbar pada AC element, lalu

drag pada SLD untuk meletakkannya.

Drag Single Throw

Switch pada worksheet

Drag Busbar pada

worksheet

Drag HVCB pada

worksheet

b). Hubungkan Cable dengan SW1, SW1 dengan Busbar3, Busbar3

dengan CB4, Busbar3 dengan SW2 dan SW2 dengan CB5.

c). Double klik pada SW1 dan SW2, lalu isikan data pada tab Info seperti

dibawah ini.

Double klik pada CB4 dan CB5, lalu isikan data pada tab Info dan tab

Rating seperti dibawah ini.

8. Mendesain Induction Machine

a). Klik Induction Machine pada AC element, lalu drag pada SLD untuk

meletakkannya.

Drag Induction Machine

pada worksheet

b). Hubungkan Induction Machine dengan CB4 dengan men-drag ujung

Induction Machine ke CB4.

c). Double klik pada Induction Machine, lalu isikan data pada tab

Nameplate seperti di bawah.

9. Mendesain Winding Transformer

a). Klik 2-Winding Transformer pada AC element, lalu drag pada SLD

untuk meletakkannya.

Drag Winding Transformer

pada worksheet

b). Hubungkan CB5 dengan 2-Winding Transformer dengan men-drag

ujung CB5 ke 2-Winding Transformer.

c). Double klik pada 2-Winding Transformer, lalu isikan data pada tab

Rating dan tab Impedance seperti di bawah ini.

10. Mendesain Low Voltage Circuit Breaker (LVCB)

a). Klik LVCB dan Busbar pada AC element, lalu drag pada SLD untuk

meletakkannya.

Drag Low Voltage

Circuit Breaker pada

worksheet

Drag Busbar pada

worksheet

b). Hubungkan Trafo2 dengan CB6, CB6 dengan Busbar4, Busbar4

dengan CB7 dan Busbar4 dengan CB8.

c). Double klik pada CB6, CB7 dan CB8, lalu isikan data pada tab Rating

seperti dibawah ini.

11. Mendesain Induction Machine

a). Klik Induction Machine pada AC element, lalu drag pada SLD untuk

meletakkannya.

Drag Induction

Machine pada

worksheet

b). Hubungkan Induction Machine dengan CB7 dengan men-drag ujung

Induction Machine ke CB7.

c). Double klik pada Induction Machine, lalu isikan data pada tab

Nameplate seperti di bawah.

12. Mendesain Static Load

a). Klik Static Load pada AC element, lalu drag pada SLD untuk

meletakkannya.

Drag Static Load pada

worksheet

b). Hubungkan Static Load dengan CB8 dengan men-drag ujung Static

Load ke CB8.

c). Double klik pada Static Load, lalu isikan data pada tab Loading seperti

di bawah.

13. Pembuatan SLD selesai, lalu klik save.

1.5 Pertanyaan

1. Data parameter apa saja yang dibutuhkan dalam mendesain komponen

power grid?


trafo?


beban static?


induction machine?


circuit breaker?

PERCOBAAN II

Load Flow Analysis


1. Mahasiswa mampu mengetahui konsep aliran daya pada SLD STL.

2. Mahasiswa mampu menghitung arus yang mengalir pada circuit

breaker (CB) dan power factor.

3. Mahasiswa mampu menganalisa rugi daya pada SLD STL.



2.3 Dasar Teori

Percobaan load flow atau aliran daya ini berfungsi untuk mengetahui

karakteristik aliran daya yang berupa pengaruh dari variasi beban dan rugi-

rugi transmisi dan juga mempelajari adanya tegangan jatuh di sisi beban.

Aliran daya pada suatu STL secara garis besar adalah daya yang mengalir

berupa daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) dari suatu sistem pembangkit

melalui suatu saluran atau jaringan transmisi hingga sampai ke sisi beban.

Pada kondisi ideal, maka daya yang diberikan oleh sisi pengirim akan sama

dengan daya yang diterima beban. Namun pada kondisi real, daya yang

dikirim sisi pengirim tidak akan sama dengan yang diterima beban.

Pada studi load flow menggunakan metode Newton-Raphson. Metode

Newton-Raphson diformulasikan dan diselesaikan secara iterative melalui

persamaan load flow berikut ini:

Dimana ΔP dan ΔQ adalah perbandingan vektor bus untuk daya nyata

dan daya reaktif antara nilai nyata dan nilai perhitungan. Sedangkan ΔV dan

Δδ mencerminkan sudut dan besar dari tegangan bus pada form tambahan dan

J1 hingga J4 disebut sebagai matriks Jacobian.

2.4 Percobaan Menjalankan Simulasi Load Flow

Setelah SLD selesai dibuat, maka bisa diketahui aliran daya suatu sistem

kelistrikan yang telah dibuat dengan melakukan running load flow.

Langkahnya sebagai berikut:

1. Isikan parameter study load flow seperti pada gambar di bawah, atau

sesuai kebutuhan dimana simulasi akan dilakukan.

2. Lakukan simulasi aliran daya (Load Flow) dengan menekan ikon

diikuti dengan ikon

Maka akan didapatkan hasil simulasi yang ditunjukan dengan warna

merah seperti pada gambar di atas, terdapat nilai daya aktif dan daya reaktif (P

+ JQ) serta presentase tegangan. Kita dapat mengatur nilai apa yang akan

ditampilkan pada simulasi bisa berupa arus, faktor daya, yaitu dengan cara

merubah display option.

3. Klik Display Option , pilih apa yang akan mau ditampilkan.

4. Klik Alert View untuk melihat kondisi hasil yang kurang bagus, baik itu

presentase tegangan maupun peralatan yang spesifikasinya kurang baik.

5. Klik Report Manager , lalu akan muncul window seperti dibawah

pilih Summary dan klik OK.

Maka dengan mendapatkan file lengkap hasil simulasi load flow

data bisa di analisis dari segi tegangan, arus, daya antar bus, sudut, losses,

dan lain-lain.

6. Setelah percobaan 1 selesai, buatlah SLD dengan spesifikasi sebagai

berikut:

Dengan data percobaan 2 dan 3 sebagai berikut:

Data percobaan 2:

a. Power Grid 150 kV

b. Busbar 150 kV; initial : 100% V, angle 0;

c. Transformator Step down 150/20 kV; 50 MVA

d. Busbar 20 kV; initial 100% V, angle 0;

e. Static Load 10 MVA; pf 90%

Data percobaan 3:

a. Power Grid 150 kV

b. Busbar 150 kV; initial : 100% V, angle 0;

c. Transformator Step down 150/20 kV; 20 MVA

d. Busbar 20 kV; initial 100% V, angle 0;

e. Static Load 10 MVA; pf 90%

7. Tabel pengamatan

7.1 Transformator : 50 MVA ; load 10 MVA

Pengamatan tegangan dan daya pada busbar

Komponen Tegangan (kV) Daya keluar busbar (kW)

Busbar… (atas)

Busbar… (bawah)

Pengamatan arus dan losses pada trafo dan beban

Komponen Arus (A) Losses (kW)

Transformator

Static Load

7.2 Transformator : 20 MVA ; load 10 MVA

Pengamatan tegangan dan daya pada busbar

Komponen Tegangan (kV) Daya keluar busbar (kW)

Busbar… (atas)

Busbar… (bawah)

Pengamatan arus dan losses pada trafo dan beban

Komponen Arus (A) Losses (kW)

Transformator

Static Load

2.5 Pertanyaan

1. Pada SLD pertama hitunglah impedansi (Z) pada Motor 1, Motor 2 dan

Load 1 berdasarkan data arus dan tegangan.

2. Berikan analisis dari rugi daya pada SLD kedua yang telah anda tulis pada

tabel pengamatan.

Percobaan III

Perbaikan Tegangan Dengan Load Tap Changer Dan Capacitor

Bank


4. Mahasiswa mampu mengetahui setting beban motor induksi.

5. Mahasiswa mampu mengetahui fungsi load tap changer (LTC) dan

capacitor bank untuk perbaikan tegangan beban.

6. Mahasiswa mampu menganalisa turun tegangan dan rugi daya sebelum

dan setelah pemasangan capacitor bank.



3.3 Dasar Teori

Motor induksi, merupakan satu jenis beban yang banyak menyerap

daya reaktif karena mengandung lilitan sehingga faktor daya beban menjadi

rendah. LTC adalah peralatan pada trafo yang digunakan untuk merubah

perbandingan antara kumparan primer dengan kumparan sekunder trafo.

Capasitor bank merupakan komponen yang berfungsi untuk menghasilkan

daya reaktif untuk mengkompensasi kebutuhan daya reaktif pada beban.

3.3.1 Load Tap Changer (LTC)

LTC adalah alat perubah perbandingan transformasi untuk

mendapatkan tegangan operasi sekunder yang lebih baik dari tegangan

jaringan/primer yang berubah-ubah. Untuk memenuhi kualitas tegangan,

tegangan keluaran trafo harus dapat dirubah sesuai keinginan. Untuk

memenuhi hal tersebut, maka pada salah satu atau pada kedua sisi belitan

trafo dibuat tap (penyadap) untuk merubah perbandingan transformasi

(rasio) trafo. LTC ini ada pada kumparan primer dan pada kumparan

sekunder . Ada dua cara kerja LTC yaitu mengubah tap dalam

keadaan trafo tanpa beban, dan mengubah tap dalam keadaan trafo

berbeban.

Untuk jaringan distribusi yang sebagian besar bebannya adalah

rumah tangga, maka faktor daya relatif tinggi, karena jumlah beban yang

berupa motor listrik relatif sedikit. Dengan demikian untuk memperbaiki

tegangan bus pada ujung beban cukup dilakukan dengan menambah luas

penampang kabel atau mengubah tap trafo dengan menggunakan LTC.

3.3.2 Capasitor Bank

Capasitor bank merupakan peralatan listrik yang bersifat kapasitif

dan terdiri dari beberapa kapasitor yang disambung secara paralel untuk

mendapatkan kapasitas kapasitif tertentu. Besaran parameter yang sering

dipakai adalah KVAR (Kilovolt ampere reaktif), meskipun pada kapasitor

sendiri tercantum besaran kapasitansi yaitu Farad atau microfarad.

Fungsi utama dari capasitor bank yaitu sebagai penyeimbang

beban induktif, Seperti yang kita ketahui beban listrik terdiri dari beban

reaktif (R), induktif (L) dan kapasitif (C). Dimana peralatan listrik yang

sering digunakan memiliki karakteristik induktif, sehingga untuk

menyeimbangkan karakteristik beban tersebut perlu digunakan kapasitor

yang berperan sebagai beban kapasitif.

Untuk jaringan distribusi yang bebannya banyak menggunakan

motor listrik, maka faktor daya beban menjadi rendah. Bila faktor daya

rendah, maka daya semu yang harus dikirim dari sumber untuk melayani

daya nyata beban menjadi lebih besar. Hal ini mengakibatkan arus yang

mengalir pada jaringan menjadi besar juga. Untuk memperkecil arus

jaringan, dapat dilakukan dengan menaikkan faktor daya beban,

menaikkan faktor daya dengan cara menambah capasitor bank pada bus

beban. Dengan faktor daya yang lebih tinggi, maka arus yang mengalir

pada jaringan untuk melayani daya nyata beban dapat berkurang. Dengan

demikian turun tegangan dan rugi daya yang terjadi pada jaringan akan

berkurang.

3.4 Percobaan

1. Buatlah SLD dengan spesifikasi sebagai berikut:

Dengan data percobaan sebagai berikut:

a. Cable1 = 0.6 kV 3-3/C 16 mm2 20km

b. Cable2 = 0.6 kV 1-3/C 16 mm2 1km

c. T1 (Transformator1) = 40 MVA Liquid-Fill OA/FA 150 kV / 20 kV

d. T2 (Transformator2) = 10 MVA Liquid-Fill OA/FA 20 kV / 0.38 kV

e. Mtr1 = 5000HP 20 kV

f. Mtr2 = 5000HP 20 kV

g. Lump1 = 2 MVA 20 kV (80% Motor 20% Static) pf 0.85

h. Load1 = 4 MVA 0.38 kV pf 0.85

i. Load2 = 4 MVA 0.38 kV pf 0.85

2. Klik load flow dengan setting display tegangan bus dalam kV, aliran daya

kVA. Catat nilai tegangan pada masing-masing bus.

3. Klik Alert View lalu catatlah keadaan tidak normal yang terjadi (bus mana

saja yang beroperasi pada tegangan tidak normal).

4. Double klik pada trafo 1, lalu setting Tap Changer dengan % Tap untuk

kumparan sekunder seperti dibawah ini.

5. Klik load flow setelah setting Tap Changer. Catat nilai tegangan masing-

masing bus, lalu bandingkan dengan hasil sebelumnya.



7. Double klik pada trafo 2, lalu setting Tap Changer dengan % Tap untuk

kumparan primer seperti dibawah ini.

8. Klik load flow setelah setting Tap Changer. Catat nilai tegangan masing-




10. Tambahkan Capacitor pada bus 6.

11. Double klik pada Capacitor, lalu isikan data pada tab Rating seperti

dibawah ini.

12. Klik load flow setelah setting Capacitor. Catat nilai tegangan masing-




3.5 Pertanyaan

1. Bandingkan nilai turun tegangan yang terjadi pada ketiga kondisi di atas.

2. Bus mana saja yang mengalami keadaan tidak normal pada tiap kondisi?

3. Berikan penjelasan anda tentang perubahan jumlah bus yang mengalami

keadaan tidak normal setelah perbaikan tegangan.

4. Mengapa setting Tap Changer perlu dilakukan terlebih dahulu, baru

kemudian pemasangan Capacitor Bank?

PERCOBAAN IV

Analisa Hubung Singkat


1. Mahasiswa mampu mengetahui jenis gangguan.

2. Mahasiswa mampu mengetahui karakteristik arus gangguan.



4.3 Dasar Teori

Pada suatu sistem tenaga listrik tidak dapat dihindari adanya gangguan,

walaupun sudah didesain sebaik mungkin. Hal ini dapat disebabkan oleh

kerusakan isolasi pada sistem tenaga listrik ataupun gangguan dari luar seperti

dahan pohon dan sebagainya yang mengakibatkan terjadinya hubung singkat.

Adanya hubung singkat menimbulkan arus lebih yang pada umumnya jauh

lebih besar daripada arus pengenal peralatan dan terjadi penurunan tegangan

pada sistem tenaga listrik, sehingga bila gangguan tidak segera dihilangkan

dapat merusak peralatan dalam sistem tersebut. Besarnya arus hubung singkat

yang terjadi sangat dipengaruhi oleh jumlah pembangkit yang masuk pada

sistem, letak gangguan dan jenis gangguan.

Berdasarkan jenis arus gangguannya, gangguan pada sistem tenaga listrik

dibagi menjadi dua bagian yaitu gangguan simetris dan gangguan tak simetris.

Yang dimaksud dengan gangguan simetris adalah gangguan yang arus

gangguannya seimbang dan sebaliknya gangguan tak simetris adalah

gangguan yang arus gangguannya tak seimbang.

Dalam ETAP 12.6.0 memiliki dua jenis standar analisis hubung

singkat. Analisis hubung singkat pertama adalah analisis berdasarkan standar

ANSI, sedangkan analisis jenis kedua adalah dengan standar IEC. Analisis

hubung singkat dengan standar ANSI dapat melakukan perhitungan hubung

singkat dengan menggunakan berbagai jenis siklus. Pada setengah siklus

pertama, kemudian 4 siklus, dan terakhir dengan 30 siklus hubung singkat.

Sedangkan analisis hubung singkat dengan standar IEC memiliki perbedaan

dengan ANSI. Pembedaannya analisis tidak dilakukan berdasarkan siklus

gangguan, hanya berdasarkan kontribusi peralatan dan juga kondisi transien.

Jenis gangguan

4.4 Percobaan Menjalankan Simulasi Short Circuit

8. Isikan parameter study short circuit seperti pada gambar di bawah, atau

sesuai kebutuhan dimana simulasi akan dilakukan.

Pilih bus yang akan disimulasikan terjadinya hubung singkat

dengan mengklik nomor bus lalu klik fault.

Tentukan standar dengan mengklik toolbar standar kemudian pilih

apakah IEC atau ANSI, lalu klik OK.

9. Pilih simulasi gangguan apa yang terjadi, misal gangguan hubung singkat

3 fasa (L-G, L-L, L-L-G) maximum (1/2 siklus).

10. Bus yang terkena gangguan akan berwarna merah dan didapatkan hasil

simulasi sebagai berikut.

11. Untuk menampilkan pilihan hubung singkat yang terjadi apakah itu 3 fasa,

L-L, L-G dengan memilih menu display option

Untuk percobaan pertama, silahkan untuk memilih opsi line to

ground (L-G). Selanjutnya pilihlah opsi 3-phase.

Lalu selanjutnya silahkan untuk memilih opsi line to line (L-L) seperti di

bawah ini.

12. Untuk menampilkan hasil laporan lengkap dengan memilih menu Report

seperti pada percobaan load flow analysis.

4.5 Pertanyaan

1. Hitunglah arus gangguan 3 fasa pada bus pertama.

2. Hitunglah arus gangguan line to line pada bus pertama.

3. Hitunglah arus gangguan line to ground pada bus pertama.

PERCOBAAN V

SISTEM PROTEKSI


1. Mahasiswa mengetahui cara kerja rele proteksi

2. Mahasiswa mampu melakukan setting pada rele proteksi



5.3 Dasar Teori

Secara umum sistem pengaman atau sistem proteksi jaringan ialah cara

untuk membatasi atau mencegah kerusakan peralatan terhadap gangguan yang

terjadi. Hal ini dilakukan untuk menjaga kontinuitas penyaluran daya listrik ke

beban tetap terjaga.

Gangguan pada sistem tenaga listrik hampir seluruhnya merupakan

gangguan hubung singkat, semakin besar sistemnya maka semakin besar

gangguannya. Gangguan yang besar bila tidak segera dihilangkan akan merusak

peralatan, untuk melepaskan daerah yang terganggu maka diperlukan suatu sistem

pengaman. Pada sistem tenaga listrik, rele memegang peran yang sangat penting.

Pengaman yang berkualitas memerlukan rele pengaman yang berkualitas pula,

untuk itu ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh rele pengaman,

seperti berikut ini:

1. Kepekaan (Sensitifity)

Pada dasarnya rele harus cukup peka, sehingga dapat mendeteksi

gangguan dikawasan pengamanannya. Rele harus bekerja pada saat awal

terjadi gangguan, sehingga gangguan lebih mudah diatasi dan tidak

menyebar pada sistem yang tidak terkena gangguan.

2. Selektifitas (Selectivity)

Mampu mendeteksi lokasi terjadinya gangguan dan mengisolir hanya

di tempat terjadinya gangguan. Misalnya, apabila ada satu bagian dari

sistem yang mengalami gangguan maka bukan keselurahan sistem yang

harus mengalami pemutusan, karena bila seluruh sistem mengalami

pemutusan maka akan sangat merugikan bagian lain yang tidak mengalami

gangguan.

3. Keandalan (Reliability)

Pada prinsipnya rele harus dapat diandalkan cara kerjanya (dapat

mendeteksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak boleh gagal

bekerja. Rele juga tidak boleh salah kerja, salah kerja misalnya karena

lokasi gangguan diluar kawasan pengamanannya atau sama sekali tidak

ada gangguan, kerja yang terlalu cepat atau terlalu lambat. Salah kerja

dapat mengakibatkan pemadaman yang sebenarnya tidak perlu, jadi pada

prinsipnya rele tidak boleh salah kerja.

4. Kecepatan (Speed)

Untuk memperkecil kerugian atau kerusakan akibat gangguan, maka

bagian yang terganggu harus dipisahkan secepat mungkin dari bagian

sistem lainnya. Tujuan utamanya adalah mengamankan kontinuitas

pasokan daya dengan menghilangkan setiap gangguan sebelum gangguan

tersebut berkembang atau meluas kearah yang membahayakan stabilitas

dan hilangnya sinkronisasi sistem yang pada akhirnya dapat merusak

sistem tersebut.

Selain hal-hal di atas, terdapat beberapa hal lain yang harus di

perhitungkan untuk setting rele proteksi yaitu:

1. Setting Arus

Penyetelan rele arus lebih pada sisi primer dan sisi sekunder

terlebih dahulu harus dihitung arus nominalnya. Nilai setting primer arus

untuk rele arus lebih adalah:

Iprimer = 𝑘𝑓𝑘

𝑘𝑑 x Inominal

(1)

Dimana:

Iprimer : Penyetelan arus primer

kfk : Faktor keamanan, mempunyai nilai antara 1,1 sampai 1,2

kd : Faktor arus kembali, mempunyai nilai 0,7 sampai 0,9

untuk

rele definite dan mempunyai nilai 1,0 untuk rele inverse

Inominal : Arus maksimum yang diijinkan pada peralatan yang,

dimana

pada umumnya diambil dari arus nominalnya.

Untuk mendapatkan nilai setting sekunder arus yang dapat di

setting pada rele arus lebih, maka harus dihitung dengan menggunakan

ratio trafo arus (CT) yang terpasang pada sisi primer maupun sisi sekunder

transformator tenaga.

Isekunder = Iprimer x 1

𝑅𝑎𝑡𝑖𝑜 CT

(2)

Dimana:

Isekunder : Penyetelan arus sekunder

Iprimer : Penyetelan arus primer

Ratio CT : Perbandingan CT primer dengan CT sekunder

2. Setting Waktu (Td)

Hasil perhitungan arus gangguan hubung singkat, selanjutnya

digunakan untuk menentukan nilai setelan waktu (Td). Tetapi harus di

tentukan terlebih dahulu standar apa yang akan digunakan, misalnya yang

dipilih adalah standar inverse, maka rumusnya sebagai berikut:

Arus gangguan minimum (Isc Min):

𝐼𝑠𝑐𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑙𝑙

𝑍

(3)

Time dial (Td):

𝑇𝑑 =((

𝐼𝑠𝑐 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑢𝑚

𝐼 𝑠𝑒𝑡)

𝛼−1)×𝑡)

𝑘

(4)

Dimana:

t = Waktu kerja rele

K dan 𝛼 = Koefisien dari tipe kurva, K=0.14 dan 𝛼=0.2

Setelah proses perhitungan, maka sistem proteksi dapat dianalisa dengan

melihat kurva karakteristik seperti di bawah ini:

Rele

Primer

Rele

Backup

Pada gambar diatas dapat dilihat bahwa rele 2 sebagai rele primer dan rele

1 sebagai rele backup. Terdapat kurva karakteristik rele 1 dan rele 2 saling

tumpang tindih, dimana rele 1 bekerja terlebih dahulu dibandingkan dengan rele 2.

Hal ini menunjukkan bahwa setelan rele salah karena yang harus trip terlebih

dahulu adalah rele primer.

Rele

Primer

Rele

Backup

Sedangkan pada gambar diatas dapat dilihat bahwa rele 1 sebagai rele

backup dan rele 2 sebagai rele primer. Terdapat kurva karakteristik rele 1 dan rele

2 tidak saling tumpang tindih, dimana rele 2 bekerja terlebih dahulu dibandingkan

dengan rele 1. Hal ini menunjukkan bahwa setelan rele benar karena yang harus

trip terlebih dahulu adalah rele primer.

5.4 Percobaan Simulasi Sistem Proteksi

1. Buatlah SLD dengan spesifikasi sebagai berikut:

Dengan data percobaan sebagai berikut:

1. Power Grid :

a. Kapasitas : 2.451 MW

b. Volt : 150kV

c. Mode : Swing

2. Transformer 1:

a. Primer V : 150 kV

b. Sekunder V : 6.3 kV

c. Kapasitas : 30 MVA

3. Transformer 2:

a. Primer V : 6.3 kV

b. Sekunder V : 0.4 kV

c. Kapasitas : 2 MVA

d. Impedansi (Z) : 6.25

e. Rasio CT : 60 A

4. Load 1 (Beban):

a. Rating V : 0.4 kV

b. Kapasitas : 2.469 Kw

5. Bus 3:

a. Impedansi : 0.2693

b. Rasio CT : 120

c. Arus Nominal : 366.57 A

6. Data setting Rele:

Rele 1 Rele 2

Arus pick up 2.3 2.5

Time dial 0.1 0.5

2. Double klik pada CT 1, lalu isikan data pada tab Rating seperti dibawah

ini.

3. Double klik pada rele 1, lalu isikan data pada tab OCR seperti dibawah ini.

4. Double klik pada CB 1, lalu isikan data pada tab Rating dan Library seperti

dibawah ini.

5. Double klik pada CB 2, lalu isikan data pada tab Rating dan Library seperti

dibawah ini.

6. Double klik pada CT 2, lalu isikan data pada tab Rating seperti dibawah

ini.

7. Double klik pada rele 2, lalu isikan data pada tab OCR seperti dibawah ini.

8. Pilih menu Star - Protective Device Coordination, lalu klik Fault Insertion

sebagai simulasi gangguan kemudian arahkan ke bus atau ke beban yang

di pilih sebagai titik yang mengalami gangguan.

9. Blok SLD dari rele 1 hingga beban, lalu klik Create Star View untuk

melihat grafik kurva karakteristik rele.

5.5 Pertanyaan

1. Berdasarkan grafik hasil percobaan di atas, apakah nilai setting rele sudah

tepat? Jika belum tepat, maka hitunglah nilai setting rele yang sesuai dengan

rumus pada dasar teori.

buku panduan praktikum analisis sistem tenagalab-elektro.umm.ac.id/files/file/data/ast/buku... ·...

Documents