SEMINAR TUGAS AKHIRSEMINAR TUGAS AKHIR

STUDI ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV

PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA

FERY JUSMEDY MARBUNFERY JUSMEDY MARBUN030402038030402038

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRODEPARTEMEN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIKFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARAUNIVERSITAS SUMATERA UTARAMEDANMEDAN20072007

LATAR BELAKANG MASALAHPerkembangan sistem ketenagalistrikan seiring dengan meningkatnya Perkembangan sistem ketenagalistrikan seiring dengan meningkatnya permintaan kebutuhan energi listrik menyebabkan diperlukannya permintaan kebutuhan energi listrik menyebabkan diperlukannya pembangkit energi listrik berkapasitas besar.pembangkit energi listrik berkapasitas besar.Daya yang dihasilkan oleh pembangkit ini akan disalurkan melalui Daya yang dihasilkan oleh pembangkit ini akan disalurkan melalui sistem saluran interkoneksi.sistem saluran interkoneksi.

Salah satu analisis yang dapat dilakukan pada sistem interkoneksi saat Salah satu analisis yang dapat dilakukan pada sistem interkoneksi saat keadaan mantap adalah studi aliran daya.keadaan mantap adalah studi aliran daya. Metode : Iterasi Gauss-seidel, Newton raphson, Fast decoupled.Metode : Iterasi Gauss-seidel, Newton raphson, Fast decoupled. Informasi : P, Q, V, dan aliran dayaInformasi : P, Q, V, dan aliran daya Guna : mengetahui besar rugi transmisi, alokasi daya reaktif, kemampuan Guna : mengetahui besar rugi transmisi, alokasi daya reaktif, kemampuan

sistem memenuhi pertumbuhan beban, dan penambahan suplai pembangkitsistem memenuhi pertumbuhan beban, dan penambahan suplai pembangkit

PT. Chevron Pacific IndonesiaPT. Chevron Pacific Indonesia Punya sistem pembangkit sendiri, melayani : Duri, Dumai, Minas, RumbaiPunya sistem pembangkit sendiri, melayani : Duri, Dumai, Minas, Rumbai Menggunakan tegangan 115 KV sebagai tegangan interkoneksi, panjang = Menggunakan tegangan 115 KV sebagai tegangan interkoneksi, panjang =

674 Km674 Km Memiliki sekitar 51 buah bus yang tersebarMemiliki sekitar 51 buah bus yang tersebar

Perhitungan Aliran daya sistem 115 KV PT. CPI secara manual sangat Perhitungan Aliran daya sistem 115 KV PT. CPI secara manual sangat rumit.rumit. ETAP 4.0 : Program komputer yang digunakan untuk perhitungan studi aliran ETAP 4.0 : Program komputer yang digunakan untuk perhitungan studi aliran

daya pada sistem tenaga listrik yang besar dan perlu perhitungan yang daya pada sistem tenaga listrik yang besar dan perlu perhitungan yang kompleks.kompleks.

Maka ETAP 4.0 digunakan untuk studi aliran daya sistem 115 KV PT. Maka ETAP 4.0 digunakan untuk studi aliran daya sistem 115 KV PT. CPICPI

Tujuan Penulisan

Mengetahui dan memahami Mengetahui dan memahami penggunaan penggunaan sofwaresofware ETAP 4.0 ETAP 4.0

Mengetahui tegangan, daya nyata, Mengetahui tegangan, daya nyata, dan daya reaktifdan daya reaktif

Mengetahui tegangan kritisMengetahui tegangan kritisMengetahui Mengetahui Losses Losses (rugi-rugi)(rugi-rugi)Mengetahui aliran daya pada saat Mengetahui aliran daya pada saat

sistem normal sistem normal

Batasan Masalah Studi aliran daya menggunakan Studi aliran daya menggunakan software software ETAP 4.0ETAP 4.0

Studi aliran daya menggunakan metode iterasi Studi aliran daya menggunakan metode iterasi Gauss-Seidel Gauss-Seidel dengan dengan faktor ketelitian 0,000001 dan faktor percepatan 1,6.faktor ketelitian 0,000001 dan faktor percepatan 1,6.

Data peralatan yang tidak diperoleh dari PT. CPI menggunakan Data peralatan yang tidak diperoleh dari PT. CPI menggunakan konstanta ETAP 4.0konstanta ETAP 4.0

LTC (LTC (load tap changerload tap changer) dari transformator tidak digunakan) dari transformator tidak digunakan

Impedansi dari saluran dan transformator di sisi 13,8 KV diabaikanImpedansi dari saluran dan transformator di sisi 13,8 KV diabaikan

Beban merupakan beban ter-Beban merupakan beban ter-lumplump yang diasumsikan bahwa beban yang diasumsikan bahwa beban tersebut terhubung ke rel (bus) 115 KVtersebut terhubung ke rel (bus) 115 KV

Studi aliran daya dilakukan pada saat kondisi sistem normalStudi aliran daya dilakukan pada saat kondisi sistem normal

Optimasi operasi pembangkit diabaikanOptimasi operasi pembangkit diabaikan

STUDI ALIRAN DAYA

Adalah salah satu analisa aliran daya Adalah salah satu analisa aliran daya pada keadaanpada keadaan steady statesteady state

Real Power(P)

Reaktif Power(Q)

Besar dan sudutPhasa tegangan (V)

Hasil studi Aliran Daya dapat digunakan untuk :

• Mengetahui besar rugi-rugi transmisiMengetahui besar rugi-rugi transmisi

• Perencanaan terbaik sistem tenaga listrikPerencanaan terbaik sistem tenaga listrik Aliran daya pada saat memasukan pembangkit Aliran daya pada saat memasukan pembangkit

listrik yang baru pada sistemlistrik yang baru pada sistem Mengetahui aliran daya dalam memenuhi Mengetahui aliran daya dalam memenuhi

permintaan energi listrikpermintaan energi listrik

• Menentukan operasi terbaik sistem tenaga Menentukan operasi terbaik sistem tenaga listriklistrik Pengontrolan alokasi daya reaktif yang optimal Pengontrolan alokasi daya reaktif yang optimal

oleh sistem pembangkit tenaga listrikoleh sistem pembangkit tenaga listrik

Jenis-jenis bus dalam sistem tenaga :

1)1) Load busLoad bus Besaran yang diketahui : P, QBesaran yang diketahui : P, Q Besaran yang dapat dihitung : V, Besaran yang dapat dihitung : V, δδ 39 buah39 buah

2)2) Generator busGenerator bus Besaran yang diketahui : P, VBesaran yang diketahui : P, V Besaran yang dapat dihitung : Q, Besaran yang dapat dihitung : Q, δδ 9 buah9 buah

3)3) Slack bus (swing bus)Slack bus (swing bus) Besaran yang diketahui : V, Besaran yang diketahui : V, δδ Besaran yang dapat dihitung : P, QBesaran yang dapat dihitung : P, Q 3 buah3 buah

Tanda P dan QTanda P dan Q1.1. P dan Q, bus beban induktif (p.f P dan Q, bus beban induktif (p.f lagginglagging))

S = -P - jQS = -P - jQ 2.2. P dan Q, bus beban kapasitif (p.f P dan Q, bus beban kapasitif (p.f leadingleading))

S = -P + jQS = -P + jQ3.3. P dan Q, bus generator induktif (bus P dan Q, bus generator induktif (bus

generator sedang beroperasi pada p.f generator sedang beroperasi pada p.f lagginglagging))S = P + jQS = P + jQ

4.4. P dan Q, bus generator kapasitif (bus P dan Q, bus generator kapasitif (bus generator sedang beroperasi pada p.f generator sedang beroperasi pada p.f leadingleading))S = P – jQS = P – jQ

5.5. Daya reaktif dari peralatan kompensasi Daya reaktif dari peralatan kompensasi kapasitif shunt dilokasi bus adalah positifkapasitif shunt dilokasi bus adalah positif

ETAP 4.0ETAP 4.0 (Eletrical Transient Analyzer (Eletrical Transient Analyzer Program)Program)

• Load Flow AnalysisLoad Flow Analysis

• Short-circuit AnalysisShort-circuit Analysis

• Motor Starting AnalysisMotor Starting Analysis

• Harmonic AnalysisHarmonic Analysis

• Transient Stability AnalysisTransient Stability Analysis

• Relay CoordinationRelay Coordination

• Reliability AnalysisReliability Analysis

FlowchartFlowchart Metode aliran Daya Menggunakan ETAP 4.0 Metode aliran Daya Menggunakan ETAP 4.0Mulai

Buat One-Line Diagram

Masukan Data:Generator(KV, MW, MVAR)

Transformator(KV, MVA, Z, X/R)Transmisi(panjang, R, X, Y)

Pengaman(rating dari library)Bus(KV, %V, angle, LDF)

TentukanSwing Bus

Run Program

Output Load Flow

Selesai

Masukan data Studi Kasus:Metode, Max. Iterasi,

Precision, loading category,Charger loading, LoadDiversity factor, initial

Condition, update.

Tidak

Tidak

Ya

1. 1. One-line Diagram (terlampir)(terlampir)

CDRI-BG113.8 kV

MNS-BG413.8 kV

CGN-BG113.8 kV

Pedada115 kV

Pusaka115 kV

Zamrud115 kV

Beruk115 kV

8C115 kV

8D115 kV

Minas115 kV

6DN115 kV

4D115 kV

3D115 kV

6D115 kV

5B115 kV

4B115 kV

Suram115 kV

Petapahan115 kV

Kota Batak115 kV

Libo115 kV

Pungut115 kV

KBJ_13.8B13.8 kV

KBJ_13.8A13.8 kV

KBJ115 kV

KBJ_230230 kV

Bekasap Main115 kV

Duri115 kV

NDRI_115B115 kV

NDRI_13.813.8 kV

NDRI_115A115 kV

Cogen230 kV

Pematang Main115 kV

Rokan115 kV

Bus-43115 kV

Central Duri115 kV

Batang115 kV

Menggala115 kV

Sintong115 kV

Bangko115 kV

Nella115 kV

Balam115 kV

Pinang115 kV

PNG-NL NL-BKO

BKO-STG

MGL-STG

STG-BTG

BTG-CDRI

Bus43-CDRIRKN-Bus43

Bus43-PMTM

NDRI_115A-TX19 0 / 9 0 / 3 0 M V A

NDRI_115A-NDRI_115B

NDRI_115B-CDRI

CDRI-DRI CDRI-DRI_B

BKM-DRI

CGN-KBJ_230ACGN-KBJ_230B

KBJ_230-TXB1 5 0 / 1 5 0 / 5 0 M V A

KBJ_230-TXA1 5 0 / 1 5 0 / 5 0 M V A

DRI-PGT

PGT-KBJ

DRI-KBJ

LBO-KBJ

KBJ-KTBTK

KTBTK-PTP

PTP-SRM

KBJ-4B

4B-5B

5B-6D

KBJ-5B

KBJ-3D

3D-4D

4D-6DN

KBJ-4D

6D-MNS

5B-MNS

6DN-MNS

MNS-8D MNS-8C

BRK-MNS

BRK-ZMRD BRK-PSK

PSK-PDD

CGN-TX11 5 0 M V A

CGN-TX21 5 0 M V A

CGN-BG213.8 kV

CGN-TX31 5 0 M V A

CGN-BG313.8 kV

1 2 0 M W

L-PDD2 . 7 7 8 M V A

1 2 0 M W1 2 0 M W

MNS-TX41 2 M V A

MNS-TX62 5 M V A

MNS-TX82 5 M V A

MNS-TX104 1 M V A

MNS-TX114 1 . 6 6 7 M V A

MNS-BG613.8 kV

MNS-BG813.8 kV

MNS-BG1013.8 kV

MNS-BG1113.8 kV

MNS-G41 7 . 5 5 2 M W

MNS-G62 9 . 7 5 M W

MNS-G82 9 . 7 5 M W

MNS-G103 8 . 6 6 M W

MNS-G114 5 . 9 M W

CDRI-TX11 5 M V A

CDRI-TX21 5 M V A

CDR-G12 5 . 1 6 M W

CDRI-TX31 5 M V A

CDRI-TX41 5 M V A

CDRI-G22 5 . 2 8 M W

CDRI-BG213.8 kV

CDRI-BG313.8 kV

CDRI-BG413.8 kV

CDRI-G32 5 . 2 8 M W

Gen62 5 . 2 8 M W

L-PNG1 . 9 5 4 M V A L-BLM

5 . 9 3 6 M V A

L-BKO1 7 . 5 7 7 M V A

L-MGL7 . 0 4 3 M V A

L-STG3 . 8 0 6 M V A

L-BTG1 . 5 1 3 M V A

L-RKN5 . 2 3 M V A

L-PMM8 . 9 4 8 M V A

L-CDRI7 1 . 2 6 7 M V A

L-BKM1 3 . 2 5 9 M V A

L-DRI2 5 . 1 9 4 M V A

L-PGT1 . 6 0 1 M V A

L-SRM1 . 8 6 7 M V A

L-PTP2 . 5 6 2 M V A

L-KTBTK1 1 . 2 2 4 M V A

L-LBO2 . 5 5 8 M V A

L-PSK6 . 1 2 M V A

L-ZMRD1 5 . 4 1 3 M V A

L-BRK4 . 7 4 M V A

L-3D2 5 . 2 8 M V A

L-4D2 1 . 7 6 8 M V A

L-6DN2 3 . 6 8 6 M V A

L-8C2 3 . 7 3 5 M V A

L-8D3 6 . 5 2 9 M V A

L-MNS3 6 . 2 5 1 M V AL-6D

2 8 . 0 0 9 M V A

L-5B3 1 . 6 0 9 M V A

L-4B2 0 . 9 1 2 M V A

L-NDRI_115B4 . 8 4 2 M V A

NL-BLM

-

CGN-G3CGN-G2CGN-G1

PT. CPI One-line Diagram PT. CPI One-line Diagram OverviewOverview

• North Duri Gas Turbin (COGEN)North Duri Gas Turbin (COGEN) 3 buah generator, masing-masing kapasitas = 3 buah generator, masing-masing kapasitas =

120 MW120 MW

• Central Duri Gas Turbin (CDRI)Central Duri Gas Turbin (CDRI) 4 buah generator,3 buah 25,28 MW, 1 buah 4 buah generator,3 buah 25,28 MW, 1 buah

25,16 MW25,16 MW

• Minas Gas Turbin (MNS)Minas Gas Turbin (MNS) 5 buah generator, 17,552 MW, 2 buah 29,75 5 buah generator, 17,552 MW, 2 buah 29,75

MW, 38,66 MW, 45,9 MW.MW, 38,66 MW, 45,9 MW.

• Total bus = 51 buahTotal bus = 51 buah

2. Masukan Data2. Masukan Data• GeneratorGenerator

KV, MW, MVARKV, MW, MVAR

• TransformatorTransformator KV, MVA, Z, X/RKV, MVA, Z, X/R

• TransmisiTransmisi Panjang, R, X, YPanjang, R, X, Y

• PengamanPengaman rating dari libraryrating dari library

• BusBus KV, %V, angle, LDFKV, %V, angle, LDF

• BebanBeban dianggap dianggap lumped loadlumped load KV, MVA, % beban motorKV, MVA, % beban motor

Contoh untuk data Contoh untuk data GeneratorGenerator

33. Penentuan Swing Bus CGN-BG1, CGN-BG2, CGN-BG3CGN-BG1, CGN-BG2, CGN-BG3 Besaran yang diketahui Besaran yang diketahui

V dan V dan δδ. .

V = 1,05 puV = 1,05 pu

δδ = 0 = 000

4. Masukan Data Studi Kasus

Metode yang digunakan?Metode yang digunakan?Berapa Maximum Iterasi yang Berapa Maximum Iterasi yang

diinginkan?diinginkan?Loading CategoryLoading Category ??Load Diversity Factor ?Load Diversity Factor ?Charger Loading ?Charger Loading ?Initial Condition ?Initial Condition ?

Tampilan Data Load Flow Study Case

5. Jalankan program ETAP 5. Jalankan program ETAP 4.04.0• Pilih Pilih icon load flow analysis icon load flow analysis pada pada

toolbar toolbar

Program tidak jalan (error) apabila terdapat kesalahan

! Data yang kurang Data Swing generator

6. 6. Output Load Flow

• Output Output load flow load flow dapat diketahui dapat diketahui setelah program dijalankansetelah program dijalankan

Untuk melihat hasil keluaran aliran daya di load flow report manager yang terdapat pada toolbar sebelah kanan program

HASIL STUDI ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT. HASIL STUDI ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT. CPICPI

1.1. Hasil perhitungan nilai tegangan dan Hasil perhitungan nilai tegangan dan sudut beban saat sistem normalsudut beban saat sistem normal

Voltage Bus

Critical limit (%Tegangan)

Marginal Limit (% Tegangan)

Overvoltage 105 102

Undervoltage 95 98

2.2. Perhitungan Daya Aktif dan Reaktif Perhitungan Daya Aktif dan Reaktif saat sistem normalsaat sistem normal

3.3. Hasil perhitungan aliran daya pada Hasil perhitungan aliran daya pada cabang (transmisi dan cabang (transmisi dan

transformator)transformator)

4.4. Hasil Perhitungan Hasil Perhitungan losseslosses dan dan voltage voltage drop drop saat sistem saat sistem

normalnormal

Kesimpulan

1. Perhitungan selesai pada iterasi 1815.2. Tegangan yang paling rendah kritis (critical undervoltage)

untuk sistem 115 KV adalah 98,089 KV pada bus Balam.3. Tegangan yang paling besar untuk sistem 115 KV

(marginal overvoltage) adalah 111,862 KV pada bus NDRI_115A.

4. Tegangan pada setiap bus bergantung pada besar daya reaktif pada bus tersebut.

5. Aliran daya paling besar terdapat pada transmisi antara CGN dengan KBJ_230A.

6. Losses yang paling tinggi pada saluran transmisi untuk sistem 115 KV adalah antara BRK (Beruk) dengan MNS (Minas) sebesar 916,8 KW. Disamping itu jg pada saluran BTG dengan CDRI sebesar 798,3 KW, dan saluran antara STG dengan BTG sebesar 794,7 KW.

7. Losses semakin besar jika jarak transmisi dan daya yang disalurkan semakin besar.

SaranSaran1. Untuk menghasilkan studi aliran daya yang optimal maka

sebelum melakukan studi aliran daya sebaiknya dilakukan optimasi terhadap daya yang disalurkan pembangkit.

2. Hasil studi aliran daya pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia dapat dikembangkan untuk :

a) Analisa transient stabilitas sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia

b) Optimasi alokasi daya reaktifc) Analisa kebutuhan kapasitor (kompensasi) pada busd) Studi aliran daya menggunakan LTC (load tap changer)

transformator3. Untuk menghasilkan studi aliran daya perlu dilakukan

update data-data yang diperlukan.4. Hal-hal yang perlu diperhatikan dari studi aliran daya

menggunakan program ETAP 4.0 adalah alokasi daya aktif, daya reaktif, dan tegangan yang diinginkan pada bus.