Chapter III-V 2
description
Transcript of Chapter III-V 2
BAB III
SETTING PARAMETER JARINGAN DAN PERALATAN
DISTRIBUSI PADA ETAP 4.0.0C
3.1 Umum
ETAP 4.0.0C (Electrical Transient Analyzer Program) merupakan suatu
program yang menampilkan secara GUI (Graphical User Interface) tentang
analisis sistem tenaga. Program ETAP dibuat oleh perusahaan Operation
Technology, Inc (OTI) dari tahun 1995. ETAP versi 4.0.0C merupakan salah satu
produk OTI yang dikeluarkan pada Tahun 2000. Tujuan program ETAP 4.0.0C
dibuat adalah untuk memperoleh perhitungan dan analisis sistem tenaga pada
sistem yang besar menggunakan komputer.
Program ETAP 4.0.0 C dapat digunakan untuk studi aliran daya pada
sistem yang besar dengan jumlah bus yang unlimited. Sistem distribusi 20 KV
PT. PLN (PERSERO) CAB. PAYAKUMBUH RANTING LIMA PULUH KOTA
merupakan sistem yang cukup besar dan memiliki banyak bus, oleh karena itu
program ETAP 4.0.0C dapat digunakan untuk analisis aliran daya sistem 20 KV
PT. PLN (PERSERO) CAB. PAYAKUMBUH RANTING LIMA PULUH
KOTA.
Universitas Sumatera Utara
Sistim 20 Kv Cabang payakumbuh ranting 50 kota ini dapat di lihat pada
gambar 3.1. pada gambar ini terlihat terdapat 3 buah feeder. Yaitu feeder suliki,
feeder dangung-dangung dan feeder anding, dari gardu induk ke gardu hubung
limbanang terdapat sebuah express feeder sepanjang 30 kms.
Gambar 3.1 Single line diagram sistem 20 Kv Cabang Payakumbuh
Ranting 50 Kota
Universitas Sumatera Utara
3.2 Diagram blok penggunaan ETAP 4.0.0C
Pada Gambar 3.2 merupakan Flowchart penggunaan ETAP 4.0.0C pada
Sistem distribusi 20 KV PT. PLN (PERSERO) Cab. Payakumbuh Ranting Lima
Puluh Kota menggunakan program ETAP 4.0.0C.
Gambar 3.2 Flowchart penggunaan ETAP 4.0.0C
Masukkan data: Power grid
Bus Transmisi
Beban CB
Lumped load
Run program
Tentukan bus
Masukkan data kapasitor
Start
Buat oneline
diagram
Output load flow
selesai
Universitas Sumatera Utara
Menggunakan ETAP 4.0.0C, dimana proses pertama dimulai hingga
keluaran program. Proses Flowchart penggunaan ETAP 4.0.0C sesuai Gambar
3.1 adalah:
1. Membuat one-line diagram sistem yang akan dibahas, dalam tulisan ini adalah
Sistem distribusi 20 KV PT. PLN (PERSERO) Cab. Payakumbuh Ranting
Lima Puluh Kota.
2. Data power grid, lumped load, kapasitor, transmisi, pengaman, dan bus dapat
dimasukan ke dalam program setelah one-line diagram dibuat.
3. Menentukan sebuah power grid, setelah data, transmisi, pengaman, lumpe
load, CB dan bus dimasukan.
4. Masukan data studi kasus yang ditinjau.
5. Jalankan program ETAP 4.0.0C dengan memilih icon load flow analysis pada
toolbar. Program tidak jalan (error) apabila terdapat kesalahan, data yang
kurang, dan power grid sehingga data dapat dimasukan kembali.
6. Keluaran studi aliran daya dapat diketahui setelah program dapat dijalankan.
Untuk melihat hasil keluaran aliran daya di load flow report manager yang
terdapat di toolbar sebelah kanan program.
3.3 Prinsip Dasar Pengoperasian ETAP 4.0.0C
Simulasi yang biasa dilakukan pada sistem distribusi adalah simulasi
beban puncak sehingga data-data yang di-input adalah data jaringan dan peralatan
saat beban puncak. Selanjutnya, untuk perhitungan keekonomian investasi maka
Benefit beban puncak yang diperoleh pada simulasi ini perlu dijadikan Benefit
rata-rata, dengan cara mengalikannya dengan Faktor Beban sistem (LF).
Universitas Sumatera Utara
Berikut ini prinsip langkah kerja di dalam ETAP 4.0.0C:
1. Menginstal software ETAP 4.0.0C.
2. Mengklik icon ETAP 4.0.0C Power station.
3. Mengisi ID Project dan LOG ON User dan Access Level.
4. Menyeting pada Tab Project informasi
5. Membuat one-line diagram dimulai dari supply berupa :
a. Power Grid Gardu Induk (GI), bus sebagai titik pengukuran &
penghubung antar peralatan, konduktor (transmission line).
b. Beban trafo distribusi atau model beban LUMPED (feeder), PLTD
+ trafo pembangkit.
Gambar 3.3 One-line diagram pada ETAP 4.0.0C
6. Melakukan setting ID, rating dan pembebanan komponen
7. Memasukkan ke Mode Simulasi Aliran Daya, dengan menekan Tombol
Load Flow Analysis sehingga tampilan toolbar editing berubah menjadi
Toolbar Simulasi LF
8. Menekan tombol ‘Run Load Flow’, setelah dilakukan maka jika tidak ada
error pada one-line diagram maka akan ditampilkan aliran daya (P, Q, S, I,
PF) di setiap cabang & bus.
Universitas Sumatera Utara
3.4 Setting Parameter Jaringan Dan Peralatan Distribusi
3.4.1 Bus
Bus pada one-line diagram ETAP 4.0.0C tidak hanya berarti fisik rel,
tetapi lebih diperluas lagi untuk keperluan pengukuran atau hasil simulasi dan
meletakkan atau menghubungkan peralatan-peralatan. Cukup lakukan setting ID
dan Nominal kV, biasanya 20 kV, kecuali pada primer trafo pembangkit di PLTD
disesuaikan dengan tegangan nominal keluaran generator.
Gambar 3.4 Data Bus pada program ETAP 4.0.0C
Universitas Sumatera Utara
3.4.2 (Transmission Line) Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM)
Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) PLN biasanya ber-
konfigurasi horizontal, dengan spacing antar phasa 80cm. Karakteristik dan
impedansi berdasarkan luas penampang SUTM, sebagai berikut:
Tabel 3.1 Data-data transmisi pada jaringan distribusi
35mm2
A3C
Resistansi dc = 0.831 ohm/km
GMR = 0.095 inch
Dia = 0.263 inch
Z1 = 0.9217 + j0.379 ohm/km
Z0 = 1.07 + j1.6665 ohm/km
70mm2
A3C
Resistansi dc = 0.4155 ohm/km
GMR = 0.135 inch
Dia = 0.372 inch
Z1 = 0.4608 + j0.3572 ohm/km
Z0 = 0.6088 + j1.6447 ohm/km
150mm2
A3C
Resistansi dc = 0.1939 ohm/km
GMR = 0.206 inch
Dia = 0.544 inch
Z1 = 0.2162 + j0.3305 ohm/km
Z0 = 0.363 + j1.618 ohm/km
Gambar 3.5 Data transmisi pada program ETAP 4.0.0C
Universitas Sumatera Utara
Langkah-langkah memasukkan data-data transmisi pada ETAP 4.0.0C :
1. Membuat master setting untuk setiap ukuran penampang SUTM yang ada
(misal 35, 70, 150, 240mm2), untuk SUTM dengan luas penampang yang
sama . Tinggal dicopy-paste kemudian cukup diganti ID dan kms.
2. Mengisi ID (Misalnya : SUTM1)
3. Mengisi panjang jaringan atau Length dalam kms
4. Memilih konfigurasi “Horizontal” dan isi Spacing antar konduktor 80cm
5. Meng klik Characteristics dan isi Jumlah Konduktor per Phasa (1), Tipe
material (Alumunium), Resistansi, GMR dan Diameter (lihat pada Tabel
3.1).
6. Grounding tidak diisi, karena di SUTM tidak ada ground wire.
7. Mengisi impedansi untuk arus urutan positif dan urutan nol (Z1 & Z0 lihat
pada tabel 3.1).
8. Reliability – default ETAP 4.0.0C.
3.4.3 (Load) Beban
Pada ETAP 4.0.0C Beban terbagi 3 bagian, yaitu sebagai berikut :
1. Beban Static / Impedance Constant (selain motor)
2. Beban Motor / Power Constant (motor)
3. Beban Lumped / kombinasi beban static & motor
Pada simulasi sistem distribusi Tegangan Menengah, beban berupa trafo
distribusi atau outgoing feeder, dimana pada keduanya ada porsi beban static dan
porsi beban motor, tetapi apabila tidak diketahui berapa persentasenya, bisa kita
asumsikan sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
a. Pada beban yang mensuplai industri : static 20% motor 80%
b. Pada beban di perkotaan / kantoran : static 50% motor 50%
c. Pada beban di pedesaan : static 80% motor 20%
Gambar 3.6 Data beban pada program ETAP 4.0.0C
Langkah-langkah memasukkan data Load atau beban pada ETAP 4.0.0C:
1. Mengisi ID
2. Memilih satuan kVA, isi kVA beban dan persen PF (cos phi).
3. Mengeset bar persentase komposisi beban static dan motor.
4. Short-circuit – default ETAP 4.0.0C, kecuali rubah koneksi ke Y dan tipe
pentanahan Solid.
5. Reliability – default ETAP 4.0.0C.
Universitas Sumatera Utara
3.4.4. Trafo (avr)
Trafo pada simulasi jaringan distribusi biasanya untuk Trafo Pembangkit
dan model AVR (autotrafo) berupa 2-Winding Transformer.
Gambar 3.7 Data transformator pada program ETAP 4.0.0C
Gambar 3.8 Data rating transformator pada program ETAP 4.0.0C
Universitas Sumatera Utara
Setting biasanya berupa ID dan rating beban trafo dan beban max dalam
kVA. Apabila data bisa diambil dari nameplate trafo yang bersangkutan maka
tinggal memasukan ke dalam field pada diaglog box Transformer Editor. Apabila
data isian tidak diketahui maka bisa digunakan Typical Data dengan mengklik
tombolnya.
Rating : Sesuai nameplate
Impedance : Sesuai nameplate
X/R : Typical data
Connection : Δ-Y (sesuai nameplate)
Ground Sec : Solid
Tap, harmonic & reliability – default ETAP 4.0.0C
Tabel 3.2 Data-data AVR pada jaringan distribusi
TP1 – STRAKSTORM 1500KVA; 20/6.3KV; 43.3/137.5A Imp. = 9.1%; ONAN; Isc = 0.48KA dlm 4s Tap (5): 21, 20.5, 20, 19.5, 19KV per 6.3KV
TP2 315KVA Out of Duty, NA
TP3 – TRAFINDO 315KVA; 3ph; 50Hz; 20/0.4KV; 11.64/577A Imp. 4% Tap. (5) 21, 20.5, 20, 19.5, 19KV per 0.4KV
TP4 – TRAFINDO 800KVA; 3ph; 50Hz; 20/0.38KV; 23.09/1215A Imp. 4.5% Tap. (5) 21, 20.5, 20, 19.5, 19KV per 0.4KV
TP5 – TRAFINDO 800KVA; 3ph; 50Hz; 20/0.38KV; 23.09/1215A Imp. 4.5% Tap. (5) 21, 20.5, 20, 19.5, 19KV per 0.4KV
TP6 – MITSUBISHI 215KVA NA
Universitas Sumatera Utara
3.4.6 Kapasitor
Pada PLN Cabang Payakumbuh kapasitor Bank sedang menjadi trend
solusi untuk mengeliminasi losses AVR dan meng-OFF-kan PLTD. Kapasitor
Bank adalah peralatan di jaringan yang berfungsi untuk :
a. Koreksi faktor daya, dimana daya reaktif yang diserap beban/jaringan
akan disupply oleh kapasitor, tidak lagi dari sumber, sehingga arus dan
kVA yang ditarik dari jaringan menjadi lebih kecil. Hal ini berarti drop
tegangan jaringan akan lebih kecil dan kapasitas peralatan & jaringan lebih
aman.
b. Menaikkan tegangan, jaringan yang kapasitif akan menaikan tegangan di
sisi ujung, efek ini sama halnya dengan jaringan Saluran Udara Tegangan
Tinggi (SUTT) atau Saluran Udara Tegangan Extra Tinggi (SUTET) yang
bersifat kapasitif sehingga tegangan di ujung biasa lebih tinggi daripada di
pangkal.
Rating kapasitor di pasaran dinyatakan perphasa, contoh misalnya 3x300
kVAR. Sedangkang tampilan aliran daya di ETAP 4.0.0C dinyatakan per daya 3
phasa, sehingga misalnya apabila kita ingin mengkompensasi daya reaktif di
simulasi ETAP 4.0.0C yang ditampilkan dalam format pengukuran :
S = 2300 + j1100 kVA (2300 kW + 1100 kVAR)
Maka kapasitor yang ideal untuk dipasang adalah :
Kapasitor 3x400 kVAR
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9 Data kapasitor pada program ETAP 4.0.0C
Langkah-langkah memasukkan data kapasitor pada ETAP:
1. Mengisi ID dan set connection 3 phasa.
2. Mengeset rating tegangan 20kV, kVAR/Bank 400 (bila butuh kompensasi
3x400kVAR), jumlah bank 3, dan Max kV 24.
3. Secara otomatis kalkulator ETAP 4.0.0C akan menghitung kVAR, A, uF
dan ohm.
3.4.7 Circuit Breaker
CB - merupakan model untuk VCB/OCB GI-GH dan recloser
LVCB - merupakan model low voltage CB pada keluaran generator
Fuse - model FCO
Switch - model LBS/DS manual ataupun motorized
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.10 Memasukkan data Circuit Breaker pada program ETAP 4.0.0C
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
ANALISA PEMASANGAN KAPASITOR SHUNT PADA
FEEDER DANGUNG-DANGUNG MENGGUNAKAN
ETAP POWER STATION 4.0.0 C
4.1 Umum
PT. PLN (Persero) Cabang Payakumbuh Ranting 50 Kota mempunyai
jaringan tegangan menengah sepanjang 496,42 kms dan jaringan tegangan rendah
sepanjang 775,98 kms serta gardu distribusi sebanyak 236 buah.
PT. PLN (Persero) Cabang Payakumbuh Ranting 50 Kota mempunyai dua
buah GH (Gardu Hubung) yaitu, GH Limbanang dan GH Pangkalan, yang
mendapat suplai dari GI (Gardu Induk) Payakumbuh dan GI Koto Panjang,
jaringan yang terlalu jauh antara GI Payakumbuh dengan Feeder dangung-
dangung menyebabkan terjadinya penurunan tegangan yang diterima di GH.
Limbanang, sistem ini dapat di lihat pada lampiran 1.
GH Limbanang mempunyai tiga outgoing yaitu, Feeder Dangung-
dangung, feeder Suliki, dan Feeder Anding Diantara tiga feeder outgoing GH
Limbanang, feeder dangung-dangung mempunyai panjang jaringan, sepanjang 65
kms sehingga timbul penurunan tegangan sampai 18,2 kV. Untuk lebih jelasnya
melihat gambaran tentang sistem ini dapat di lihat pada lampiran 2.
Untuk mengatasi penurunan tegangan yang terlalu jauh, maka dilakukan
pemasangan kapasitor shunt. Secara umum kapasitor shunt bertujuan untuk
memperbaiki faktor daya, namun kapasitor shunt juga dapat memberikan
Universitas Sumatera Utara
kontribusi terhadap perbaikan tegangan. Dengan adanya pemasangan kapasitor
shunt di feeder Dangung-dangung diharapkan akan memperbaiki tegangan di
feeder tersebut. Feeder dangung-dangung tersebut dapat di lihat di lampiran 3.
Untuk menentukan nilai kapasitor yang di pakai pada feeder dangung-
dangung bisa dilihat dari data load flow report yang di lihat pada lembaran
berikut, di sana terlihat nilai cos phi yang turun pada feeder dangung-dangung
tersebut. Pada data load flow didapati cos phi yang turun pada bus limbanang
dengan cos phi mula-mula sebesar 0.848 dengan daya 3280.
Pemasangan kapasitor pada feeder dangung-dangung dikarenakan pada
feeder dangung-dangung ini terdapat banyak beban yang drop pada saluran ini.
Beban yang drop dapat di lihat pada gambar tegangan pada beban sebelum
dipasang kapasitor.
Universitas Sumatera Utara
4.2 Load flow report GH limbanang sebelum dipasang kapasitor
menggunakan ETAP
4.3 Perhitungan Menentukan Nilai Kapasitor Bank
Untuk menentukan nilai kapasitor bank yang di pakai, maka dapat
menggunakan perhitungan-perhitungan sebagai berikut:
1. Pada Feeder Dangung-dangung Bus Limbanang
%PF mula-mula = 84.8 %.
%PF yang diinginkan = 99.9 %.
Berdasarkan hasil Load Flow (sebelum dipasang kapasitor) didapatkan
Maka :
PF mula-mula : PF akhir :
Cos φ1 = 0.848 Cos φ2 = 0.999
φ1 = Cos-1 0.848 φ2 = Cos-1 0.999
Q1 = P x Tan φ1 Q2 = P x Tan φ2
= 3280 x Tan (Cos-1 0.848) = 3280 x Tan (Cos-1 0.999)
= 3280 x Tan 32.0050 = 3280 x Tan 2.5630
= 2049.96 kVAR = 146.82 kVAR
Nilai kapasitor yang harus dipasang pada Bus Limbanang :
Universitas Sumatera Utara
QC = Q1 – Q2
= 2049.96 – 146.82
= 1903.14 kVAR
4.4 Load flow report GH limbanang setelah dipasang kapasitor
menggunakan ETAP
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan dan perhitungan pada bab sebelumnya
maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Pemasangan kapasitor ditempatkan pada feeder dangung-dangung di
karenakan pada feeder tersebut terdapat banyak beban dan dengan saluran
transmisi yang lebih panjang yang mengakibatkan drop tegangan pada
beban penerima.
2. Setelah dilakukan pemasangan kapasitor pada sisi pengirim feeder
dangung-dangung, mengakibatkan kenaikan tegangan pada ujung saluran
feeder dangung-dangung
Universitas Sumatera Utara