Laporan =

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

Laporan Praktik Simulasi Sistem Tenaga Listrik

Semester VI HARMONIC ANALYSIS 4 x 50 menit

Agus Budi Setiawan NIM. 10501244031 Senin, 29 April 2013

1

A. TUJUAN PRAKTIKUM

Setelah praktik, saya dapat :

1. Membuat rangkaian sistem tenaga listrik menggunakan software Power Station

ETAP 4.0 dengan parameter – parameter yang lengkap.

2. Mengatasi berbagai permasalahan saat melakukan simulasi “Harmonic Analysis”

pada software Power Station ETAP 4.0.

3. Menjelaskan makna dari report dan plot “Harmonic Analysis” pada software

Power Station ETAP 4.0.

4. Menghitung “Harmonic Analysis” secara manual.

B. TEORI DASAR

1. Pengertian Harmonik

Harmonik adalah gejala pembentukan gelombang sinusoidal dengan frekuensi

yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya. Bila terjadi

superposisi antara gelombang frekuensi dasar dengan gelombang frekuensi

harmonik maka terbentuklah Hz gelombang yang terdistorsi sehingga bentuk

gelombang tidak lagi sinusoidal.

2. Sumber Terjadinya Harmonik

Ada beberapa sumber harmonic pada sistem distribusi. Disana terdapat beban

dengan karakteristik nonlinier. Converter (penyearah), pulse with modulated

converter (penyearah dengan pengendalian pemicu), cycloconverter

FAKULTAS TEKNIK





2

(pengendalian frekuensi), arc furnance (percikan bunga api), static var

compensator, switched mode power supplies (saklar pengatur tegangan)

merupakan jenis – jenis beban nonlinier yang menghasilkan harmonik.

3. Respon Sistem Saat Terjadinya Harmonik

Dampak terjadinya harmonik pada sistem tenaga listrik tergantung dari

karakteristik frekuensi respon dari sistem. Faktor – faktornya adalah :

a. Rating rangkaian hubung singkat pada sistem

Sebuah sistem dengan kapasitas rangkaian hubung singkat yang besar

akan menghasilkan distorsi tegangan rendah.

b. Karakteristik beban

Komponen resistif dari produksi beban diredam pada rangkaian dan

dikarenakan penurunan besarnya tegangan.

c. Resonansi parallel

Sebuah resonansi parallel terjadi saat reaktansi induktif dan reaktansi

kapasitif pada sistem adalah sama pada beberapa frekuensi.

d. Resonansi seri

Resonansi seri merupakan hasil kombinasi seri dari kapasitor bank dan

induktansi transformator.

FAKULTAS TEKNIK





3

4. Pemodelan Sistem Menggunakan Analisis Komputer

Pada praktikum kali ini, saya menggunakan software Power Station ETAP

4.0 untuk melakukan analisis harmonik. Ada beberapa persyaratan yang harus

dipenuhi dalam melakukan analisis harmonik menggunakan software Power

Station ETAP 4.0 adalah sebagai berikut.

a. Data sumber, terdiri dari nomer bus, nama bus, tegangan dan sudut.

b. Impedansi sumber, terdiri dari nama terminal, tegangan, nilai dasar MVA, dll.

c. Data transformer, terdiri dari nama transformator, MVA, tegangan pada sisi

primer dan sekunder, dll.

d. Data jaringan, terdiri dari nama jaringan, nama bus, jarak dalam mil.

e. Data kapasitor, terdiri dari nama kapasitor, nama bus, 3 fasa MVAR,

tegangan dalam kV.

f. Data beban linier, terdiri dari nama terminal, tegangan dalam kV, kVA dan

faktor daya.

g. Data beban non linier, terdiri dari nama terminal, nama bus, kV, kVA, %

beban puncak.

5. Kriteria yang Diterima Terjadinya Harmonik

a. Faktor daya

Dimana saat pemasangan sebuah filter bank untuk mengendalikan arus

harmonik, kapasitor bank dapat memperbaiki faktor daya pada sistem.

b. Batasan distorsi tegangan

FAKULTAS TEKNIK





4

Dapat dilihat pada IEEE Standard 519 (Terlampir) bahwa suplai tegangan

memiliki peranan penting untuk pemeliharaan kualitas tegangan pada sistem

tenaga listrik.

c. Batasan distorsi arus

Dapat dilihat pada IEEE Standard 519 bahwa pelanggan memiliki peranan

penting untuk menjaga komponen arus harmonik tanpa menerima batasan.

6. Penyaringan Harmonik

Teknik penyaringan dari pengaruh harmonik dapat mengurangi akibat dari

harmonik. Ada beberapa teknik yang dilakukan, yaitu :

a. Single tuned filter

b. High pass filter

c. Multiple filter banks

7. Perhitungan Harmonik

a. Total harmonic distortion (THD) dari tegangan

Biasanya menggunakan daftar pengukuran distorsi harmonic pada

gelombang tegangan dan didefinisikan sebagai berikut :

√

√ √

√

FAKULTAS TEKNIK





5

b. Total demand distortion (TDD)

Merupakan total distorsi arus harmonik, didefinisikan sebagai berikut :

√

√ √

√

c. Frequency domain analysis

Filter atau penyaring ditambahkan pada sistem tenaga listrik untuk

meningkatkan faktor daya seperti pembuatan harmonik yang baik.

C. STUDI KASUS

Sebuah pembangkit berbahan kimia ditunjukkan pada Figure 8.7 dipasang

kapasitor shunt bank digunakan untuk meningkatkan faktor daya dan pengendalian

harmonic. Pembangkit ini disediakan dari sistem tegangan 69 kV dari dua subtansi

yang berbeda. Diagram garis tunggal pada sistem kelistrikan dari pembangkit

ditunjukkan pada gambar 8.7. pembangkit menyuplai sambungan dua transformator

step down 20 MVA dari sistem tegangan 69 kV. Transformer ini menyuplai daya ke

bus 4,16 kV.

Beban pembangkit terdiri dari beberapa pengendalian beban motor induksi

dan motor kecepatan variable pada tegangan 4,16 kV, 660 V dan 480 V. seharusnya

untuk mengoperasikan motor induksi dan pengendali kecepatan motor, faktor daya

dari sistem adalah rendah. Untuk lebih lanjut, pengukuran ditunjukkan bahwa terdapat

aliran arus harmonic pada bermacam-macam bus. Terdapat beban pembangkit sebesar

FAKULTAS TEKNIK





6

12 MW dan faktor daya operasinya adalah 79%. Dibutuhkan kapasitor bank yang

besarnya 6,6 MVAR.

D. LANGKAH – LANGKAH PENYELESAIAN STUDI KASUS

Saya menggunakan software Power Station ETAP 4.0 untuk menyelesaikan

“Harmonic Analysis” pada Studi Kasus. Langkah – langkah yang saya lakukan dalam

menyelesaikan “Harmonic Analysis” pada Studi Kasus tersebut adalah sebagai

berikut :

FAKULTAS TEKNIK





7

1. Membuat Diagram Garis Tunggal

FAKULTAS TEKNIK





8

2. Melakukan Analisis Harmonik

FAKULTAS TEKNIK





9

3. Hasil

Hasil yang didapat setelah melakukan analisis harmonik berupa :

a. Report, yang berisi :

1) System Harmonic Information (data lengkap Terlampir)

2) Load Flow (data lengkap Terlampir)

FAKULTAS TEKNIK





10

b. Plot, yang berisi :

1) Harmonic Load Flow (data lengkap Terlampir)

FAKULTAS TEKNIK





11

2) Frequency Scan (data lengkap Terlampir)

FAKULTAS TEKNIK





12

E. PEMBAHASAN HASIL PRAKTIK

PERBANDINGAN HASIL SIMULASI DENGAN BUKU MANUAL

No. Deskripsi Buku Manual,

THD (%)

Hasil Simulasi,

THD (%)

Perbedaan

(%)

1 Generator 1 0,86 24,13 0,96

2 Generator 2 1,22 24,13 0,94

F. KESIMPULAN

Gelombang harmonik biasanya terjadi pada jaringan distribusi, penyebabnya adalah

banyaknya aplikasi rangkaian berbahan semikonduktor yang menyebabkan

gelombang harmonik, untuk mengatasi hal tersebut telah penulis simulasikan bahwa

mengatasi atau mengurangi gelombang harmonic dapat menggunakan kapasitor bank.

G. DAFTAR PUSTAKA

Natarajan, Ramasamy. “Computer-Aided Power System Analysis”. New York :

Marcel Dekker,inc.

Yogyakarta, 29 April 2013

Mahasiswa,

Agus Budi Setiawan

NIM. 10501244031

FAKULTAS TEKNIK





13

H. LAMPIRAN

IEEE Standard 519

1) System Harmonic Information (data lengkap Terlampir)

Load Flow (data lengkap Terlampir

Harmonic Load Flow (data lengkap Terlampir

Frequency Scan (data lengkap Terlampir

Laporan =

Documents

Transcript of Laporan =