TUGAS MATA KULIAH SOFTWARE APLIKASI TENAGA LISTRIK

ANALISA ALIRAN DAYA MENGGUNAKAN ETAP

DISUSUN OLEH :

Nama : Tsalatsatul Chabibah

NIM : 3.39.10.0.17

Kelas : LT 3B

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2013

I. PENDAHULUAN

ETAP (Electric Transient and Analysis Program) merupakan suatu perangkat lunak yang

mendukung sistem tenaga listrik. Perangkat ini mampu bekerja dalam keadaan offline untuk

simulasi tenaga listrik, online untuk pengelolaan data real-time atau digunakan untuk

mengendalikan sistem secara real-time. Fitur yang terdapat di dalamnya pun bermacam-

macam antara lain fitur yang digunakan untuk menganalisa pembangkitan tenaga listrik,

sistem transmisi maupun sistem distribusi tenaga listrik. Analisa tenaga listrik yang dapat

dilakukan ETAP antara lain :

a. Analisa aliran daya

b. Analisa hubung singkat

c. Arc Flash Analysis

d. Analisa kestabilan transien

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. Pada percobaan ini digunakan standar ANSI.

Gambar 1. Elemen standar ANSI

II. ANALISA ALIRAN DAYA

Aliran daya pada suatu sistem tenaga listrik secara garis besar adalah suatu peristiwa daya

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

pengirim) melalui suatu saluran atau jaringan transmisi hingga sampai ke sisi beban (sisi

penerima). 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. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa hal:

1. Impedansi di saluran transmisi.

Impedansi di saluran transmisi dapat terjadi karena berbagai hal dan sudah mencakup

resultan antara hambatan resistif, induktif dan kapasitif. Hal ini yang menyebabkan rugi-

rugi daya karena terkonversi atau terbuang menjadi energy lain dalam transfer energi.

2. Tipe beban yang tersambung jalur.

Ada 3 tipe beban, yaitu resistif, induktif, dan kapasitif. Resultan antara besaran

hambatan kapasitif dan induktif akan mempengaruhi P.F. sehingga mempengaruhi

perbandingan antara besarnya daya yang ditransfer dengan yang diterima.

Metode Analisa Aliran Daya

Ada beberapa metode yang digunakan dalam analisa aliran daya yakni Metode Newton-

Raphson, Metode Fast-Decoupled dan Metode Akslerasi Gauss-Seidel. Dan pada analisa ini

menggunakan metode Newton-Raphson.

Metode Newton-Raphson merumuskan dan memecahkan aliran daya secara iterative

menurut rumus berikut :

[

] [

] = [

]

Dimana ∆P dan ∆Q adalah bus daya nyata dan ketidak cocokan vector daya rekatif antara

nilai yang ditentukan dan nilai yang dihitung, masing – masing; ∆V dan ∆δ merupakan sudut

tegangan bus dan vector besarnya dalam bentuk penambahan, dan J1 sampai J4 disebut

matrik Jacobian.

Metode Newton-Raphson memproses karakteristik konvergensi kuadratik yang unik. Ini

biasanya mempunyai kecapatan konvergensi yang sangat cepat dibandingkan metode

perhitungan yang lain. Ini juga mempunyai keuntungan bahwa kriteria konvergensi

ditentukan untuk memastikan konvergensi untuk bus daya nyata dan ketidaksesuaian daya

reaktif. Kriteria ini memberikan control langsung dari akurasi yang diinginkan untuk

spesifikasi solusi aliran daya. Kriteria konvergensi untuk Metode Newton-Raphson biasanya

diatur untuk 0,001 MW dan Mvar.

Metode Newton-Raphson sangat tergantung nilai awal tegangan bus. Pemilihan yang

hati-hati terhadap nilai awal tegangan bus sangat direkomendasikan. Sebelum menjalankan

aliran daya menggunakan Metode Newton-raphson, ETAP membuat sedikit iterasi DAuss-

Seidel untuk menetapkan setting dari nilai awal tegangan bus.

Metode Newton-Raphson direkomendasikan untuk digunakan dengan banyak sistem

sebagai pilihan pertama.

Bus – bus pada aliran daya

Dalam analisa sistem tenaga (aliran daya) ada 3 klasifikaasi bus yaitu:

1. Load bus (PQ bus) cirinya adalah terhubung dengan beban PQ dari beban diketahui dan

tetap yang dihitung adalah (V) dan sudut fasa.

2. Swing/slack bus (P dan V bus). Bus terhubung dengan generator P dan |V| tetap

(diketahui, sudut fasa besarnya nol. Daya yang dihitung adalah daya aktif dan reaktif.

Berfungsi untuk mencatu rugi-rugi daya dari beban yang tidak dapat dicatu dari generator

lain.

3. Generator bus adalah bus yang terhubung dengan generator P dan |V| diketahui dan tetap

yang dihitung adalah daya aktif dan sudut fasa dari generator.

Pada tiap-tiap bus terdapat 4 besaran, yaitu :

1. Daya real atau daya aktif (P)

2. Daya reaktif (Q)

3. Harga saklar tegangan (V)

4. Sudut fasa tegangan (phi)

III. PERCOBAAN

A. Gambar Rangkaian

Gambar 2. Diagram satu garis percobaan

B. Langkah Percobaan

1. Menyalakan komputer kemudian menjalankan program ETAP yang telah diinstal di

komputer dengan mengklik icon ETAP.

2. Membuat file pada program ETAP

3. Membuat diagram satu garis system pembangkit ke dalam program ETAP

4. Menginput data-data peralatan sistem kedalam program ETAP

5. Mengoperasikan program dengan mengklik run load flow pada tools program untuk

menghitung aliran daya pada system.

6. Untuk melihat hasil perhitungan dapat dilihat pada report manager dan dapat dicetak

langsung.

C. Data Percobaan

1. Data Generator

a. Generator 1

Mode : Swing

V : 20 kV

P : 60 MW

PF : 95%

b. Generator 2

Mode : Swing

V : 20 kV

P : 90,3 MW

PF : 95%

2. Data Beban

a. Beban 1

V : 20 kV

P : 20,13 MW

Q : 12,08 Mvar

b. Beban 2

V : 20 kV

P : 54,4 MW

Q : 32,64 Mvar

c. Beban 3

V : 20 kV

P : 25,01 MW

Q : 15,23 Mvar

3. Data Saluran

a. Cable 1 ( bus 1 – 2 )

R : 0,0733 Ω

X : 0,1986 Ω

Y : 0,0721 Ω

Panjang : 150 km

b. Cable 2 ( bus 4 – 5 )

R : 0,0121 Ω

X : 0,0327 Ω

Y : 0,0059 Ω

Panjang : 60 km

c. Cable 3 ( bus 2 – 5 )

R : 0,0289 Ω

X : 0,0784 Ω

Y : 0,0142 Ω

Panjang : 40 km

d. Cable 4 ( bus 2 – 4 )

R : 0,0581 Ω

X : 0,1571 Ω

Y : 0,0286 Ω

Panjang : 50 km

e. Cable 5 ( bus 4 – 3 )

R : 0,0581 Ω

X : 0,1571 Ω

Y : 0,0286 Ω

Panjang : 50 km

f. Cable 6 ( bus 2 – 3 )

R : 0,0733 Ω

X : 0,1986 Ω

Y : 0,0721 Ω

Panjang : 130 km

g. Cable 7 ( bus 1 – 3 )

R : 0,0144 Ω

X : 0,0391 Ω

Y : 0,0284 Ω

Panjang : 20 km

D. Hasil percobaan

1) Gambar rangkaian setelah di run load flow

Gambar 3. Gambar rangkain setelah run load flow

2) Alert view

Gambar 4. Alert view

IV. ANALISA

Dari gambar hasil run load flow dan dari alert view dapat diketahui bahwa pada generator

2 mengalami over excited.

Untuk memperbaiki keadaan tersebut perlu dipasang capasitor. Besarnya kapasitor yang

harus dipasang dapatt diketahui dari alert view. Pada alert view ditunjukkan bahwa

rating/limitnya adalah sebesar 29,701 Mvar sedangkan pada kenyataannya beroperasi

(operating) sebesar 32,994 Mvar. Besar nilai kapasitor yang harus ditambahkan adalah hasil

dari pengurangan Mvar operating – 95 % Mvar rating.

C = 32,994 – (95% x 29,701)

C = 32,994 – 28,215

C = 4,779 Mvar

Karena setting keadaan marginal pada percobaan ini adalah 95% (artinya akan mengalami

keadaan marginal apabila beroperasi 95%) jadi nilai kapasitor harus lebih besar dari 4,779

Mvar agar operatingnya kurang dari 95%. Untuk itu diambil nilai kapasitor sebesar 5 Mvar /

5000 kvar.

Gambar rangkaian setelah ditambah kapasitor

Gambar 5. Gambar rangkaian setelah penambahan kapasitor

Alert view setelah penambahan kapasitor

Gambar 6. Alert view

V. KESIMPULAN (PENUTUP)

Dengan menggunakan ETAP dapat diketahui dengan cepat tindakan apa yang harus

diketahui. Pada percobaan di atas, untuk memperbaiki keadaan over excited pada generator

dilakukan penambahan kapasitor pada bus yang terhubung langsung dengan generator. Besar

nilai kapasitor yang harus ditambahkan dapat dilihat pada alert view.

REFERENSI

[1] ETAP User Guide 7.0

[2] Power Factor in Electrical Energy Management

[3] 98704121-ETAP Percobaan II Aliran Daya

[4] Modul Praktikum STL 2011