PERCOBAAN II I.Judul Percobaan: Analisa Aliran Daya II.Tujuan Percobaan a)Untukmemeriksategangan-teganganpadasetiapbusyangadadalam sistem yang dipelajari, biasanya variasi yang diperbolehkan adalah 5% b)Memeriksakapasitassemuaperalatanyangadadalamsistemapakah cukup besar untuk menyalurkan daya yang diinginkan. c)Untuk memperoleh kondisi mula-mula untuk studi lanjutnya yaitu : studi hubung singkat, studi stabilitas transient dan rugi-rugi transmisi. d)Menganalisispengaruhperubahanbebanpadasistemyangtelahada terhadap aliran beban/daya. III.Peralatan Untukmengoperasikandanmelaksanakanpercobaan-percobaandalam praktikum distribusi system tenaga sesuai dengan tujuan praktikum tersebut di atas maka peralatan yang dibutuhkan antara lain : a.Software program analisa sistem tenaga (ETAP) b.Seperangkat PC yang kompetibel IV.Dasar Teori Dalam analisa aliran daya, persamaan jaringan biasanya dinyatakan dalam daya,dankarenanyadisebutpersamaanalirandaya.Persamaaninitidaklinier dan harus dipecahkan dengan teknik iterasi.Studialiran daya, atau aliran beban (load flow) merupakan tulang punggung dari dari analisa dan disain sistem tenaga listrik.Studi aliran daya ini dibituhkan dalam perencanaan, operasi, dispatching, dan pertukaran daya di antara 2 sistem atau lebih. Analisisalirandayaadalahpenentuanatauperhitungantegangan,arus, dayadanfaktordayaataudayareaktifyangterdapatpadaberbagaititikdalam suatujaringanlistrikpadakeadaannormal.Dalamanalisissistemtenagalistrik, variabel-variabel yang perlu diperhatikan adalah tegangan ( V ), sudut phasa ( ), dayanyata(P),dayasemu(Q).VariabelPdanQbergantungpadaVdan, dimana perubahan P bergantung pada dan Q bergantung pada V, demikian pula sebaliknya. Adapun jenis-jenis variabel dalam sistem adalah ; 1.Variabel-variabelbebas(variabel-variabelyangdiatur).Contoh:magnitude dansudutteganganpadabusbeban,sudutphasategangandandayareaktifpada simpul / bus generator. 2.Variabel-variabeltidakbebas(variabel-variabelyangmengatur).Contoh: dayanyatadanmagnitudeteganganpadabusgenerator.bangkitatausaluran transmisi.Tujuan dari analisa aliran daya adalah (Hutauruk, 1983 ) : 1.Untukmengetahuitegangan-teganganpadasetiapbusyangadadalamsistem. Biasanya variasi tegangan yang yang diperbolehkan adalah 5 %. 2.Untukmengetahuisemuaperalatanapakahmemenuhibatas-batasyang ditentukan untuk menyalurkan daya yang diinginkan. 3.Untukmemperolehkondisiawaluntukstudiselanjutnyasepertistudianalisa hubung singkat, stabilitas dan pembebanan ekonomis. Pada setiap bus terdapat 4 besaran penting yang digunakan di dalam analisa aliran daya, yaitu : 1.Injeksinettodayanyata(netrealpowerinjected),mempunyaisimbulP dengan satuan Megawatt ( MW ). 2. Injeksi netto daya semu ( net reactive power injected ) mempunyai simbol Q dengan satuan Megavolt ampere reactive ( MVAR ). 3.Besaran(magnitude)tegangan,mempunyaisimbolVdengansatuan Kilovolt ( KV ). 4.Sudutphasategangan,mempunyaisimboldengansatuanradian.Nomor1 dan2adalahdayayangdibangkitkanolehgeneratoryangmengalirkebus,bila bussendirimempunyaibeban,dayainiadalahselisihdayayangdibangkitkan generator dengan daya pada beban. Bila busnya tidak punya generator, beban pada bustersebutdianggapsebagaigeneratoryangmembangkitkandayanegatifyang mengalir ke bus tersebut. Dari4parametertersebutdiatas,untukmemperolehpenyelesaianaliran daya, pada setipa bus perlu diketahui 2 buah parameter, sehingga tergantung pada parameteryangdiketahui.Padabusbusyangdemikiandayakompleksdiberikan oleh : ( ) ( ) i i i Gi Di Gi Di S = P + jQ = P P + j Q Q dengan : = Gi P Daya aktif yang disuplai oleh generator pada bus i = Gi Q Daya reaktif yang disuplai oleh generator pada bus i P Daya aktif beban pada bus i = Di Q Daya reaktif beban pada bus i Untuk analisa aliran daya, bus-bus yang digunakan dapat diklasifikasikan dalam 3 kategori : 1. Load Bus atau Bus Beban BiasanyadisebutbusP.Q,parameter-parameteryangdiketahuiadalahPdanQ, parameterparameter yang tidak diketahui adalah V dan . 2. Bus Kontrol ( Generator Bus ) Padabusini,parameter-parameteryangdiketahuiadalahPdanV,parameter-parameter yang dihitung adalah Q dan . 3. Bus Referensi ( Slack Bus ) Pada bus ini parameter-parameteryang diketahui adalah V dan dan ( biasanya = 0 ). Sedangkan besaran P dan Q ditentukan setelah iterasi selesai. Biasanya slack bus yangdigunakandalamanalisainijumlahnyahanyasatudandipilihbuspertama atauterakhir,yangterhubungdengangeneratoryangberkapasitaspalingbesar. Konsepslackbusinidiperlukan,karenaalirandayakedalansistempadasetiap bus tidak dapat ditentukan sampai seluruh iterasi terselesaikan. Karena bus ini berfungsi sebagai bus refrence, maka sudut fasa tegangan adalah sama dengan 0. Titiktitik sambunganyang terhubung jika dua buah elemen murni (R,L, C atau suatu sumber tegangan atau arus ideal) dihubungkan satu sama lain pada ujung ujungnya dinamakan simpul simpul (nodes). 1. Metoda Newton Rhapson MetodeNewton-RaphsondikembangkanDeretTaylordenganmengabaikan derivatif pertama fungsi dengan satu variabel persamaan Deret Taylor berikut ini . ( ) ( )( ) ( ) ( )0 ) (!1.... ) (! 21) (! 11020 20202000= + + + =nnx xdxx dfnx xdxx dfx xdxx dfx f x fJika :ik ik ikk i ikji i i ijB G Ye V V V Vi+ = == Z =u u u0 Maka persamaan menjadi : ( ) ( ) | |( ) ( ) | |k i ik k i ik knki ik i ik k i ik knki iB G V V QB G V V Pu u u uu u u u + = + ===cos sinsin cos11 Untuk i, k = 1,2,3,....,n G = kunduktansi B = Suseptansi Y = Admitansi Daya pada bus ke-i adalah =nkk ik i iV Y V S1* *.Untuk I, k = 1,2,3, ...,n Besaran per unit (p.u) didefinisikan sebagai perbandingan harga yang sebanarnya dengan harga dasar (base value) dengan persamaan berikut : sama ensi Ber yang Dasar Besaranya sesungguhn Besaranu pdim.= 2. Studi Aliran Beban Metode Fast Decoupled MetodefastdecoupledNewton-Raphsonmerupakanpenyatuandaribeberapaide darimetoda-metodalainsepertiGauss-Seidel,Newton-RaphsondanDecoupled Newton-Raphson.Denganmengkombinasikanmetodesebelumnya,metodeFast Decoupleddibentuksedemikiansehinggamemilikialgoritmayanglebih sederhana.Sehinggaproseskomputasinyalebihcepatdanandal.MetodeFast Decoupled ini dikembangkan berdasarkan prinsip keterkaitan antara daya nyatasudutfasategangan(P-)dandayareaktifmagnitudotegangan(Q-V). Kemudiandenganmelakukanstudinumeriksecaraekstensifmakadiperoleh bentukalgoritmayangtepatmelaluibeberapapenyederhanaanpadametode Decoupled Newton Raphson, seperti yang diuraikan berikut. Beberapa asumsi yang berlaku pada sistem tenaga pada umumnya yaitu [4] : 1. Sistem tenaga memliki rasio X/R yang tinggi. Sehingga, ij ij ij G sin B 2. Perbedaan sudut phasa tegangan antara bus-bus yang berhubungan sangat kecil dan tidak signifikan, sehingga : 0 , 1 ) ( cos cos) ( sin sin~ == ~ =j i ijij j i j i ijo o oo o o o o o 3. Dan juga 21 i ijV B Q