PendahuluanSistem Per UnitKomponen Simetris

Sistem Tenaga Listrik bertugasmemasok energi listrik sesuai dengan kebutuhan pengguna akhirPendahuluan

Reliability terkait dengan ketiadaan pasokan secara total atau tegangan secara totalReliability dinyatakan dengan indeks yang dihitung per tahun dengan memasukkan faktor-faktor jumlah pelanggan, beban terpasang, durasi ketiadaan pasokan, jumlah daya (kVA) yang terputus, serta seringnya daya terputus. SAIFI (System Average Interruption Frequency Index)SAIDI (System Average Interruption Duration Index)CAIDI (Customer Average Interruption Duration Index)MAIFI (Momentary Average Interruption Frequency Index)Reliability Pendahuluan

Kriteria Kualitas ListrikTegangan konstanFrekuensi konstanBentuk gelombang sinus

Pada pembebanan yang selalu berubah, deviasi tegangan tidak boleh melebihi batas tertentu. Demikian pula halnya dengan frekuensi. Selain deviasi frekuensi tidak melebihi batas tertentu, total durasi deviasi frekuensi juga tidak melebihi batas tertentu, misalnya tidak lebih dari 2 detik dalam 24 jamBentuk gelombang tegangan dan arus sedapat mungkin mendekati bentuk sinus murni. Kandungan harmonisa tidak melebihi batas tertentu Total Harmonic Distortion (THD)Pendahuluan

Permasalahan Kualitas DayaPower SurgesVoltage SagUndervoltageBrownoutsBlackoutsTransients / InterruptionsHigh-Voltage SpikesFrequency VariationElectrical Line NoiseHarmonicsPerkembangan teknologi menghasilkan peralatan-peralatan sensitif yang menuntut pasokan daya dengan kualitas lebih baik. Permasalahan kualitas daya kemudian mencakup: Pendahuluan

Pembangkitan Energi ListrikMacam-macam Sumber Energi PrimerThermal: Batubara Minyak Gas Surya (konsentrator) Geothermal Biomassa Nuklir (Fisi dan Fusi)

Nonthermal: Hidro Pasang-Surut Bayu Gelombang Laut Surya Pendahuluan

Produksi Energi ListrikBeberapa industri memproduksi listrik untuk keperluan sendiri dan lokalPLN memproduksi listrik untuk keperluan nasional. Kita akan melihat sistem tenaga listrik mengacu pada sistem PLNSampai saat ini PLN memproduksi listrik dengan memanfaatkan sumber energi primer BatubaraMinyakGas AlamAir (Hidro)Geothermal

Sumber energi alternatif telah pula mulai dikembangkan dan dimanfaatkan Pendahuluan

Pendahuluan

Produksi total PLN terdiri dari produksi sendiri dan pembelian energi dari pihak lain Sumber: Statistik PLNPendahuluan

Pertumbuhan ProduksiProd SendiriEnergi BeliTahunTotal GWhGWhtumbuh %GWhtumbuh %199877,90374,4213,482199984,77580,0237.54,75236.5200093,32683,5044.39,822106.72001101,65487,6354.914,01942.72002108,36188,0690.520,29244.72003112,97290,1662.422,80612.42004120,24493,1133.327,13219.02005127,37098,1775.429,1937.6

Pendahuluan

Sumber: Statistik PLNPendahuluan

Pendahuluan

Pendahuluan

Pendahuluan

Pendahuluan

BebanPelanggan PLN dikelompokkan menjadi 4 kelompok:Rumah Tangga, Industri, Bisnis, dan LainnyaPendahuluan

Energi Terjual [GWh]:Sumber: Statistik PLNPendahuluanTotal konsumsi RT berimbang dengan Industri

TahunPlg RTPlg IndustriPlg BisnisPlg Lainnya199619,550.8027,948.906,225.703,206.60199722,739.3030,768.907,249.603,553.70199824,866.5027,984.808,666.703,743.40199926,883.9031,338.109,330.003,780.10200030,563.4034,013.2010,576.004,012.20200133,340.0035,593.0011,395.004,192.00200233,993.6036,831.3011,845.004,418.80200335,753.0536,497.2513,223.844,966.81200438,588.2840,324.2615,257.735,927.20200541,188.0042,453.0017,018.006,374.00

Pendahuluan

Analisis Sistem TenagaAnalisis sistem tenaga pada umumnya dilakukan dengan menyatakan bentuk galombang sinus dalam fasor yang merupakan besaran kompleks.Dengan menyatakan tegangan dan arus dalam fasor maka pernyataan elemen-elemen rangkaian sistem tenaga menjadi impedansi yaitu perbandingan fasor tegangan dan fasor arus

Pernyataan Besaran Listrik

Resistor : Induktor :Kapasitor :Perhatikan: relasi-relasi ini adalah relasi linier. Dengan bekerja di kawasan fasor kita terhindar dari perhitungan integro-diferensial.Pernyataan Besaran Listrik

Perhatian : Walaupun impedansi merupakan pernyataan yang berbentuk kompleks, akan tetapi impedansi bukanlah fasor. Impedansi dan fasor merupakan dua pengertian dari dua konsep yang berbeda.Fasor adalah pernyataan dari sinyal sinus Impedansi adalah pernyataan elemen.Pernyataan Besaran Listrik

Karena tegangan dan arus dinyatakan dalam fasor yang merupakan bilangan kompleks maka daya yang merupakan perkalian tegangan dan arus juga merupakan bilangan kompleksPernyataan Besaran Listrik

Tegangan, arus, di kawasan fasor:Tegangan, arus, dan daya di kawasan waktu:besaran kompleksDaya Kompleks :Segitiga dayaPernyataan Besaran Listrikdidefinisikan sebagai

Faktor Daya dan Segitiga Daya:Pernyataan Besaran Listrik

Daya Kompleks dan Impedansi Beban Pernyataan Besaran Listrik

Diagram fasor sumber tiga fasa Sumber terhubung YKeadaan SeimbangSistem Tiga Fasa Seimbang

Beban Terhubung Y, Sistem Tiga Fasa Seimbang

Beban Terhubung , Sistem Tiga Fasa Seimbang

Dalam sistem tiga fasa kita berhadapan dengan paling sedikit 6 peubah sinyal, yaitu 3 tegangan dan 3 arus.Dalam keadaan seimbang:Sistem Tiga Fasa Seimbang

Sistem tiga fasa tidak selalu dalam keadaan seimbang. Pada waktu-waktu tertentu, misalnya pada waktu terjadi hubung singkat satu fasa ke tanah, sistem menjadi tidak seimbang.Analisis sistem tiga fasa tidak seimbang, dilakukan dengan memanfaatkan komponen simetris.Pada 1918, C.L. Fortesque memaparkan dalam papernya, bahwa tegangan (ataupun arus) dalam sistem tak seimbang dapat dinyatakan sebagai jumlah dari tegangan-tegangan (atau arus-arus) yang seimbang. Tegangan-tegangan (atau arus-arus) yang seimbang ini disebut komponen simetris. Dengan menggunakan komponen simetris, tegangan dan arus tiga fasa yang dalam keadaan tak seimbang di-transformasikan ke dalam komponen-komponen simetris. Setelah analisis dilaksanakan pada setiap komponen simetris, dilakukan transformasi balik dan kita dapatkan solusi dari keadaan tak seimbang. Komponen Simetris

Hanya ada 3 kemungkinan fasor seimbang yang bisa menjadi komponen simetris yaitu:Urutan PositifUrutan NegatifUrutan NolKomponen Simetris

Operator aKomponen Simetris

Uraian fasor yang tak seimbang ke dalam komponen-komponen simetris dengan menggunakan operator aUrutan nolUrutan positifUrutan negatifKomponen Simetris

Komponen SimetrisMencari komponen simetris dari fasor tak seimbang

Contoh:Carilah komponen simetris dari tiga fasor arus tak seimbang berikut ini.Komponen Simetris

Transformasi fasor tak seimbang ke dalam komponen simetrisnya dapat dituliskan dalam bentuk matriks sebagai:Dengan cara yang sama, kita peroleh untuk arus:Fasor tak seimbangFasor tak seimbangFasor komponen simetriskomponen simetrisKomponen simetrisFasor tak seimbangditulisditulisKomponen SimetrisFasor tak seimbangkomponen simetris

Karena fasor tak seimbang ditransformasi ke dalam komponen simetrisnya maka impedansi harus disesuaikan. Sesuai dengan konsep Impedansi di kawasan fasor, kita dapat menuliskan relasi :Ini adalah matriks impedansi 33 yang memberikan induktansi sendiri dan induktansi bersama antar fasa didefinisikan sebagi relasi komponen simetrisKomponen Simetris

Contoh:Tentukan Z012Transformasi:Komponen Simetris

Transformasi:Impedansi urutan nolImpedansi urutan positifImpedansi urutan negatifKomponen Simetris

Impedansi urutan nolImpedansi urutan positifImpedansi urutan negatifMasing-masing dipecahkan dengan tatacara rangkaian seimbang.Transformasi balik memberikan pemecahan rangkaian tak seimbangKomponen SimetrisHasil transformasi merupakan 1 set rangkaian seimbang

Secara umum relasi daya kompleks 3 fasa adalah:Dalam bentuk matriks jumlah perkalian ini dinyatakan sebagai:Komponen Simetris

maka :Jika fasor tegangan dinyatakan dalam bentuk vektor kolom:dan fasor arus dinyatakan dalam bentuk vektor kolom: dituliskan secara kompak:Komponen Simetris

karenamakadansehinggaatauKomponen Simetris

Contoh:Tentukan daya kompleks 3 fasa dalam keadaan tak seimbang dimana fasor tegangan fasa dan arus saluran diberikan dalam bentuk matriks sbb:Perhatikan bahwa:danKomponen Simetris

Contoh:Tentukan daya kompleks 3 fasa dalam Contoh sebelumnya dengan menggunakan komponen simetrisKomponen Simetris

Hasil perhitungan sama dengan hasil pada Contoh sebelumnya.Komponen Simetris

Sistem per-unit merupakan sistem penskalaan atau normalisasi guna mempermudah kalkulasi.Nilai basis selalu memiliki satuan sama dengan nilai sesungguhnya sehingga nilai per-unit tidak berdimensi. Di samping itu nilai basis merupakan bilangan nyata sedangkan nilai sesungguhnya bisa bilangan kompleks.Kita ambil contoh daya kompleksSistem Per-Unit

Salah satu, Vbase atau Ibase , dapat ditentukan sembarang namun tidak ke-dua-dua-nya. Dengan cara itu makaBasis impedansiBasis tegangan dan basis arus harus memenuhi relasi tidak diperlukan menentukan basis untuk R dan X secara sendiri-sendiriSistem Per-Unit

Contoh:Jika kita tentukan Sbase = 500 VA dan Vbase = 100 V makaDalam per-unit, nilai elemen rangkaian menjadi:Sistem Per-Unit

Penggambaran rangkaian dalam per-unit menjadiSistem Per-Unit

Diagram satu garis digunakan untuk menggambarkan rangkaian sistem tenaga listrik yang sangat rumit. Walaupun demikian diagram satu garis harus tetap memberikan informasi yang diperlukan mengenai hubungan-hubungan piranti dalam sistem.Hubungan Y sering dihubungkan ke tanah. Pentanahan melalui impedansi berarti ada impedansi (biasanya induktif atau resistif) diselipkan antara titik netral dan tanah. Titik netral juga mungkin dihubungkan secara langsung ke tanah.Diagram Satu Garis

CoursewareSistem Tenaga Listrik # 1