8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
1/51
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada era industrialisasi saat ini kebutuhan energy listrik merupakan factor yang sangat
penting bagi bidang perindustrian dimana peningkatan kebutuhannya seiring dengan
perkembangan industry tersebutbaik industry dalam skala kecil maupun industry dalam skala
besar!Dalam hal ini banyak pihak"pihak yang telah berupaya untuk meningkatkan penyediaan
energy listriksalah satunya adalah pemerintahdimana pemerintah telah membangun beberapa
unit pembangkit baru dan meningkatkan optimasi dari pembangkit"pembangkit yang sudah ada!
Dalam suatu industry yang besar pada proses produksinya sebagian besar #mayoritas$
beban yang digunakan adalah beban"beban yang sifatnya induktif seperti motor trafo A% lampu
&L dan lain"lain! Pada penggunaan beban induktif ini masalahnya yang sering ter'adi adalah
pada nilai factor daya yang rendah karena beban induktif ini mengakibatkan daya reaktif
men'adi nail sehingga konsumsi daya #()A$ men'adi meningkat!
Untuk meningkatkan kualitas system kelistrikan dengan beban yang sama maka
dibutuhkan suatu usaha untuk meningkatkan nilai factor daya %os * dengan tu'uan
meningkatkan efisiensi sehingga akan memberikan keuntungan"keuntungan misalnya
penambahan kapasitas daya listrik akibat berkurangnya rugi"rugi meningkatnya masa pakai
peralatan listrik dsb! Peningkatan factor daya pada umumnya adalah menggunakan kapasitor
sebagai kompensatornya karena kapasitor merupakan komponen yang paling ekonomis serta
mudah dalam pemasangan! &ap changer adalah alat perubahan perbandingan transformasi untuk
mendapatkan tegangan operasi sekunder yang lebih baik # diinginkan $ dari tegangan
'aringan+primer yang berubah"ubah tap changer yang hanya bisa beroperasi untuk memindahkan
tap transformator dalam keadaan transformator tidak berbeban disebut dengan , off load tapchanger - dan hanya dapat dioperasikan secara manual tap changer yang dapat beroperasi untuk
memindahkan tap transformator dalam keadaan transformator berbeban disebut dengan , on load
tap changer - dan dapat dioperasikan secara manual dan otomatis transformator # trafo $ suatu
alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energy listrik dari satu atau lebih rangkaian
1
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
2/51
listrik ke rangkaian listrik yang lainnya melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan
prinsip induksi elektromagnetik!
Pada sekripsi ini akan dibahas metode untuk menyelesaikan masalah perbaikan factor daya
dengan menggunakan software ETAP Power Station! Hasil yang dicapai diharapkan dapat
mencapai kepuasan dan menun'ukkan penampilan yang terbaik!
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan hal diatas maka timbul sebuah pokok permasalahan yaitu bagaimana memecahkan
masalah perbaikan factor daya dengan penempatan kapasitor agar factor daya tidak berada
diba.ah batas operasi yang ditetapkan dan memperkecil rugi"rugi daya! /ehubungan dengan hal
tersebut maka sekripsi ini diberi 'udul 0
ANALISA PENGATURAN TAP TRAFO AN !APASITOR UNTU! PERBAI!AN
ALIRAN A"A REA!TIF ENGAN MENGGUNA!AN SOFTWARE ETAP POWER
STATION PAA PLTU PAITON UNIT #
1.$. Tu%uan
(emecahkan masalah perbaikan factor daya dengan penempatan kapasitor untuk meningkatkan
factor daya pada PL&U PAI&1N UNI& 2 dan mengurangi rugi"rugi daya dan rugi"rugi tegangan
dengan menggunakan software ETAP Power Station.
2
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
3/51
1.&. Batasan Masalah
Agar permasalahan mengarah sesuai dengan tu'uan yang telah ditetapkan maka permasalahan
dalam sekripsi ini dapat dibatasi pada hal"hal sebagai berikut 0
3! Analisa perhitungan menggunakan program E&AP Po.er /tation!
4! Permasalahan yang dibahas adalah perbaikan aliran daya reaktif &ap &rafo dan kapasitor
di PL&U PAI&1N UNI& 2!5! Analisa dilakukan dengan menganggap bah.a system dalam keadaan normal!
6! Analisa dilakukan hanya sebatas pengka'ian beban yang telah ada!
1.'. Met()e Penel*t*an
(etode yang digunakan dalam penyusunan sekripsi ini adalah 0
3! /tudi Literatur yaitu ka'ian pustaka untuk mempela'ari teori"teori yang terkait melalui
literatur yang ada yang berhubungan dengan permasalahan!4! Pengumpulan Data
Bentuk data yang digunakan 0
• Data kuantitatif yaitu data yang dapat dihitung atau data yang berbentuk angka"
angka!• Data kualitatif yaitu data yang berbentuk diagram dalam hal ini single line
diagram penyulang!5! Pemodelan
/etelah mendapatkan data maka disimulasikan dalam software ETAP Power Station!
6! Analisa Data(enganalisis data yang diperoleh dengan mempergunakan software ETAP !
7! 8esimpulan
(enarik kesimpulan dari hasil analisa data!
1.+. S*stemat*ka Penul*san
/istematika dari pembahasan di dalam sekripsi ini adalah sebagai berikut 0
3
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
4/51
BAB I , PENA-ULUAN
Berisi tentang latar belakang tu'uan perumusan masalah metode penelitian
yang digunakanserta sistematika penulisan!
BAB II , SISTEM ISTRIBUSI TENAGA LISTRI!
Disini akan membahas tentang masalah system 'aringan distribusi daya dalam
system tenaga listrik &ap &rafo dan 8apasitor daya!
BAB III , METOE PENELITIAN
Pada bab ini akan dibahas masalah factor daya perbaikan factor
dayapengurangan rugi"rugi daya perbaikan tegangan dan metode aliran daya
Ne.ton 9hapson!
BAB I , -ASIL AN ANALISA -ASIL
Pada bab ini berisi data dan analisa hasil simulasi dari E&AP Po.er /tation!
BAB , PENUTUP
(erupakan bab terakhir yang memuat intisari dari hasil pembahasan yang
berisikan kesimpulan dan saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan
untuk pengembangan penulisan selan'utnya!
1./. Rele0ans*
Dengan adanya perbaikan kapasitor pada &ap &rafo diharapkan akan memberikan solusi kepada
PL&U PAI&1N UNI& 2 yaitu factor daya yang bagus atau tidak berada diba.ah pada batas yang
dii'inkan oleh PLN dan daya yang disuplay dari generator dapat mencukupi kebutuhan
4
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
5/51
operasional di perusahaan dan di perumahan karena rugi"rugi dayanya sudah diperkecil dengan
perbaikan dan penempatan kapasitor yang tepat!
BAB II
SISTEM ISTRIBUSI TENAGA LISTRI!
2.1. S*stem *str*us* Tenaga Elektr*k
5
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
6/51
/ystem tenaga listrik merupakan suatu system terpadu yang terbentuk oleh hubungan"hubungan
peralatan dan komponen"komponen listrik! /istem tenaga listrik ini mempunyai peranan utama
untuk menyalurkan energy listrik yang dibangkitkan oleh generator dari pembangkit ke
konsumen yang membutuhkan energy listrik!
:ambar 4!3! ;aringan Distribusi &egangan (enengah # ;&( $ ;aringan Distribusi &egangan
9endah # ;&9 $ dan /ambungan 9umah ke pelanggan!
;aringan setelah keluar dari :!I! biasanya disebut 'aringan distribusi! /etelah tenaga listrik
disalurkan melalui 'aringan distribusi primer maka kemudian tenaga listrik diturunkan
tegangannya dalam gardu"gardu distribusi men'adi tegangan menengah dan tegangan rendah
kemudian disalurkan ke industry"industri rumah"rumah atau pelanggan #konsumen$!
Dalam pendistribusian tenaga listrik ke konsumen tegangan yang digunakan ber
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
7/51
3! /istem distribusi primer atau ;&( # ;aringan &egangan (enengah $!
4! /istem distribusi sekunder atau ;&9 # ;aringan &egangan 9endah $!
Pengklasifikasian system distribusi tenaga listrik men'adi dua ini berdasarkan tingkat tegangan
distribusinya!
2.1.1. S*stem *str*us* Pr*mer 3ar*ngan Tegangan Menengah 4
&ingkat tegangan yang digunakan pada system distribusi primer adalah meliputi tegangan 4= k)
oleh karena itu system distribusi ini sering disebut dengan system distribusi tegangan menengah!
2.1.2. S*stem *str*us* Sekun)er 3ar*ngan Tegangan Ren)ah 4
&ingkat tegangan yang digunakan pada system distribusi sekunder adalah tegangan rendah yaitu
34?+44= )olt atau 44=+5>= )olt oleh karena itu system distribusi ini sering disebut dengan
system distribusi tegangan rendah!
/ystem 'aringan yang digunakan untuk menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik tersebut
dapat menggunakan system satu fasa dengan dua ka.at maupun system tiga fasa dengan empatka.at!
2.2. Struktur 3ar*ngan *str*us* Tenaga L*str*k 526
Ada beberapa bentuk 'aringan yang umum dipergunakan untuk menyalurkan dan
mendistribusikan tenaga listrik yaitu 0
3! /ystem 'aringan distribusi radial!4! /ystem 'aringan distribusi rangkaian tertutup # loop$!
5! /ystem 'aringan distribusi mesh!
7
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
8/51
2.2.1. S*stem 3ar*ngan *str*us* Ra)*al
Bentuk 'aringan ini merupakan bentuk dasar yang paling banyak digunakan dan yang paling
sederhana! /istem ini dikatakan radial karena dari kenyataan bah.a 'aringan ini ditarik secara
radial dari gardu induk ke pusat"pusat beban atau konsumen yang dilayaninya! /istem ini terdiri
dari saluran utama # main feeder $ dan saluran cabang # lateral $ seperti pada gambar 4!4!
:ambar 4!4! /istem Distribusi 9adial
Pelayanan tenaga listrik untuk suatu daerah beban tertentu dilaksanakan dengan memasangtransformator disembarang titik pada 'aringan yang sedekat mungkin dengan daerah beban yang
dilayani!
Untuk daerah beban yang menyimpang 'auh dari saluran utama maupun saluran cabang maka
akan ditarik lagi saluran tambahan yang dicabangkan pada saluran tersebut!
8elemahan yang dimiliki oleh system radial adalah 'atuh tegangan yang cukup besar dan bila
ter'adi gangguan pada system akan mengakibatkan 'atuhnya sebagian atau bahkan keseluruhan
beban system!
2.2.2. S*stem 3ar*ngan *str*us* Tertutu7 L((7 4
8
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
9/51
/ystem ini disebut dengan 'aringan distribusi loop karena saluran primer yang menyalurkan daya
sepan'ang daerah beban yang dilayani membentuk suatu rangkaian loop seperti terlihat pada
gambar 4!5!
:ambar 4!5! /istem ;aringan Distribusi Loop
2.2.$. S*stem 3ar*ngan *str*us* Mesh
;aringan Distribusi (esh merupakan 'aringan yang strukturnya komplek dimana kelangsungan penyaluran dan pelayanannya diutamakan! /truktur 'aringan ini umumnya digunakan pada
'aringan tegangan rendah yang kepadatan bebannya cukup tinggi!
9
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
10/51
:ambar 4!6! /istem ;aringan Distribusi (esh
2.$. a8a alam S*stem Tenaga
Dalam system tenaga listrik pembangkit"pembangkit tenaga listrik harus mampu menyediakan
tenaga listrik kepada pelanggan sesuai dengan permintaan beban listrik yang ada dan hal yang
harus diperhatikan adalah system yang tetap # konstan $! Dalam hal ini tegangan dan frekuensi
harus tetap konstan karena berhubungan dengan daya!
Daya listrik yang dibangkitkan dikenal dengan istilah 0
2.$.1. a8a N8ata Real P(9er 4
Daya nyata dinyatakan dalam persamaan 0
P @|V |
| I |
cos *#4!3$
10
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
11/51
Daya nyata untuk beban 5 fasa seimbang 0
P @ √ 3 |V jala− jala| | I jala− jala| %os φ #4!4$
2.$.2. a8a Reakt*: Rea;t*0e P(9er 4
Daya reaktif adalah daya yang timbul karena adanya pembentukan medan magnet pada beban"
beban induktif # 8)A9 $!
Daya reaktif dinyatakan dalam persamaan 0
@|V |
| I |
sin * #4!5$
Daya reaktif untuk 5 fasa seimbang 0
@ √ 3 |V jala− jala| | I jala− jala| sin φ !!#4!6$
2.$.$. a8a Semu A77arent P(9er 4
Daya semu dinyatakan dalam persamaan 0
/ @ |V | | I | #4!7$
Daya semu untuk beban 5 fasa seimbang 0
/ @ √ 3 |V | | I | !#4!C$
11
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
12/51
2.&. !a7as*t(r a8a
/ecara sederhana kapasitor terdiri dari dua plat logam yang dipisahkan oleh suatu bahan
dielektrik dan kapasitor ini mempunyai sifat menyimpan muatan listrik! Pada beberapa tahun lalu
kebanyakkan kapasitor terbuat dari dua buah plat aluminium murni yang dipisahkan oleh tiga
atau lebih lapisan kertas yang dilapisi oleh bahan kimia! 8apasitor daya telah mengalami
perkembangan yang begitu cepat selama 5= tahun terakhir! 8arena bahan dielektrik yang
digunakan lebih efisien serta teknologi pembuatan kapasitor lebih baik!
2.&.1. !a7as*t(r Ser* )an !a7as*t(r Shunt
ungsi utama dari pemakaian kapasitor seri atau kapasitor shunt dalam system tenaga adalah
untuk membangkitkan daya reaktif untuk memperbaiki factor daya dan tegangan sehingga
meningkatkan kapasitas system dan mengurangi rugi daya 'aringan!
a. !a7as*t(r ser*
8apasitor seri adalah kapasitor yang dihubungkan seri dengan impedansi saluran yang
bersangkutan pemakaiannya amat dibatasi pada saluran distribusi karena peralatan
pengamannya cukup rumit! ;adi secara umum dikatakan biaya untuk pemasangan
kapasitor seri lebih mahal dari pada biaya pemasangan kapasitor shunt # parallel $!
. !a7as*t(r shunt 7arallel 4
8apasitor shunt adalah kapasitor yang dihubungkan parallel dengan saluran dan secara
intensif digunakan pada saluran distribusi! 8apasitor shunt mencatu daya reaktif atau arus
yang menentang komponen arus beban induktif!Dengan dipasangnya kapasitor shunt pada 'aringan distribusi akan dapat memperbaiki
profil tegangan memperbaiki factor daya dan menaikkan kapasitas system serta dapat
mengurangi rugi"rugi saluran!
2.&.2. Pemasangan !a7as*t(r Shunt
12
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
13/51
8apasitor shunt adalah kapasitor yang dihubungkan pararel dengan saluran dan secara intensif
digunakan pada system distribusi! 8apasitor shunt mencatu daya reaktif atau arus yang
menentang komponen arus beban induktif! Dengan dipasangnya kapasitor shunt pada 'aringan
distribusi akan dapat memperbaiki profil tegangan memperbaiki factor daya dan menaikkan
kapasitas system serta dapat mengurangi rugi"rugi saluran!
Ada dua cara dalam pemakaian kapasitor shunt 0
" 8apasitor tetap!
" 8apasitor saklar!
a. !a7as*t(r Teta7
Adalah kapasitor untuk kompensasi daya reaktif yang kapasitasnya tetap dan selalu
terpasang di 'aringan! Penggunaan kapasitor 'enis ini harus memperhatikan kenaikantegangan yang ter'adi pada saat beban ringan agar tidak melebihi batas tegangan yang
ditetapkan!
. !a7as*t(r Saklar
Adalah kapasitor untuk kompensasi daya reaktif yang dapat di hubungkan dan dilepaskan
dari 'aringan dan dapat diatur besar kapasitasnya sesuai dengan kondisi beban!
2.+. S*stem Per
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
14/51
Untuk data 3 fasa
Arus dasar
Id =
kVA dasar1 fasa
kVA dasar L− N #4!>$
Impedansi dasar
d @(kV dasar L− N )2 X 1000
kVA dasar1 fasa
#4!2$
@(kV dasar L− N )2
MVA dasar 1 fasa !!!#4!3=$
Dalam persamaan di atas nilai"nilai besaran diberikan untuk rangkaian satu fasa! ;adi
tegangannya adalah tegangan antar fasa dengan tanah dan daya setiap fasa! /etelah besaran"
besaran dasar ditentukan maka besaran"besaran itu dinormalisasikan terhadap besaran dasar!
Dengan demikian impedansi per"satuan didefinisikan sebagai berikut 0
@impedansi sebenarnyaZ (Ω)
impedansi dasar Zd !!
#4!33$
2./. Pengert*an Tentang Ta7 Tra:(
&ap %hanger adalah salah satu bagian utama dari &rafo &enaga yang berfungsi untuk melayani
pengaturan tegangan trafo tersebut dengan cara memilih+merubah ratio tegangan perubahan
ratio # perbandingan transformasi $ antara kumparan primer dan sekunder untuk mendapatkan
tegangan operasi disisi sekunder sesuai dengan yang diinginkan kualitas # besarnya $ tegangan
pelayanan disisi sekunder dapat berubah karena tegangan 'aringan+system yang berubah"ubah
14
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
15/51
akibat dari pembebanan ataupun saat kondisi system pada perubahan ratio yang diatur oleh tap
changer adalah perubahan dengan range kecil antara F 3=G " 37G dari tegangan dasar trafo
tersebut!
Perbandingan besar tegangan antara sisi primer terhadap tegangan sisi sekunder adalah
berbanding lurus dengan 'umlah belitan pada masing"masing kumparan # E primer + Esekunder @
N primer + Nsekunder $ bila tegangan disisi primer berubah sedangkan tegangan disisi sekunder yang
diinginkan akan tetap maka untuk mendapatkan tegangan disisi sekunder yang konstan harus
melakukan penambahan atau mengurangi 'umlah belitan disisi primer! Untuk mendapatkan range
yang lebih luas didalam pengaturan tegangan pada kumparan utama trafo biasanya ditambahkan
kumparan bantu # tap .inding $ yang dihubungkan dengan tap selector pada 1L&%!
Pada umumnya &ap %hanger dihubungkan dengan kumparan sisi primer dengan pertimbangan
sebagai berikut 0
3! Lebih mudah cara penyambungan karena kumparan primer terletak pada belitan paling
luar!4! Arus disisi primer lebih kecil daripada disisi sekunder tu'uannya untuk memperkecil
resiko bila men'adi los kontak dengan arus yang lebih kecil dapat dipergunakan
ukuran+'enis konduktor yang kecil pula!
Ditin'au dari sisi pengoperasiannya 'enis tap changer ada dua macam yaitu &ap changer yang
hanya dapat beroperasi untuk memindahkan tap dalam posisi transformator tidak beroperasi
# tidak bertegangan $ disebut dengan , 1ff Load &ap %hanger -+ deenergied tap changer yang
hanya dapat dioperasikan secara manual! Biasanya dioperasikan dengan cara diputar untuk
memilih posisi &ap pada &rafo &( tombol pengaturnya dibagian atas deksel trafo diantara
Bushing Primer dan /ekunder!
/edangakan &ap %hanger yang dapat beroperasi untuk memindahkan &ap &ransformator dalam
keadaan berbeban disebut dengan , 1n Load &ap %hanger - atau disebut 'uga dengan 1L&%
yang pengoperasiannya dapat secara manual maupun elektris+motor rise!
15
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
16/51
&ransformator yang terpasang di gardu induk pada umumnya menggunakan &ap %hanger yang
dapat dioperasikan dalam keadaan &rafo berbeban # 1L&% $ yang dipasang disisi Primer
berfungsi untuk melanyani pengaturan tegangan keluar dari &rafo Dengan cara
memilih+merubah ratio tegangan tanpa harus melakukan pemadaman!
/edangakan &ransformator penaik tegangan # step up $ diunit pembangkit atau pada &rafo
kapasitas kecil # &rafo &( $ pada umumnya menggunakan &ap %hanger yang digunakan oleh
1ff Load &ap %hanger bila akan dilakukan perubahan &rafo harus dipadamkan terlebih dahulu
# tanpa beban $!
2./.1. !(nstruks* )an !(m7(nen )ar* OLT=
&ap %hanger &rafo tenaga ditempatkan dalam tabung+%ompartment direndam dalam minyak
yang ditetapkan terpisah dari tangki utama # (ain"tank $ karena &rafo dalam pengoperasian
1L&% ter'adi s.itching ketika kontak"kontak didalam 1L&% berpindah posisi sehingga kualitas
minyak cepat menurun terutama .arnanya cepat kotor dan ber.arna hitam # karbon dioksida $
oleh karena itu minyak di &ap %hanger ditempatkan terpisah dari minyak &rafo di dalam tangki
utama! Penempatan 1L&% dirancang sedekat mungkin dengan belitan+kumparan di dalam &rafo
untuk memperpendek pemakaian konduktor yang dipakai untuk menghubungkan &ap %hanger
dengan belitan!
8omponen+bagian"bagian dari 1L&% 0
3! &ap %hanger Head!
4! Di
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
17/51
" lenes+katup"katup minyak yang menghubungkan 1L&% dengan 8onser
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
18/51
C! pada 8onser
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
19/51
didalam tangki 1L&% ABB semua perlengkapan di 1L&% ABB di'adikan satu unit termasuk
(otor system penggerak oleh sebab itu 1L&% ABB &ype U dapat dipakai pada banyak macam
&rafo tenaga!
5! 1L&% UNI1N
Prinsip ker'a dari 1L&% UNI1N mengacu kepada prinsip D9!;ansen yaitu dengan menggunakan
/elector dan Di
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
20/51
-ASIL ANALISA AN PARAMETER
$.1. Fakt(r a8a
$.1.1. Pengert*an Fakt(r a8a
Pada sebagian besar peralatan yang mengandung dua unsur atau 'enis beban yaitu beban resistif
dan beban reaktif! Dalam ter'adinya hal ini maka akan membutuhkan pula suatu komponen arus
yang disebut arus Ir # arus beban resistif $ dan arus I # arus beban reaktif $ kedua komponen
arus tersebut adalah 0
3! Arus beban resistif adalah arus yang dikon
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
21/51
Hubungan ini dapat digambarkan sebagai berikut ini 0
Dengan factor daya @
!
√ !2+"2 !!#5!4$
P @ daya nyata # kK $
@ ) ! I ! cos * !!!#5!5$
@ daya reaktif # 8
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
22/51
(enurunnya factor daya berarti mengecilnya perbandingan antara daya nyata dengan daya semu
atau berarti semakin membesarnya kebutuhan beban dan daya aktif!
8arena pada saluran terdapat resistansi 9 dan reaktansi maka rugi daya # ! L $ dirumuskan
sebagai berikut ini 0
! L @ I 2
9
@
φ
I cos¿¿¿¿
9 F
φ
I sin ¿¿¿¿
9 !#5!C$
Dimana 0 I # adalah arus aktif
I X adalah arus reaktif
$.1.2. Fakt(r a8a > Lea)*ng ?
Apabila arus mendahului tegangan maka factor daya itu dikatakan leading! actor daya leading
ini ter'adi apabila beban kapasitif seperti kapasitor generator sinkron dan motor sinkron!
$.1.$. Fakt(r a8a > Lagg*ng ?
Apabila arus tertinggal dari tegangan maka factor daya itu dikatakan lagging! actor daya
lagging ini ter'adi apabila beban induktif seperti motor induksi # A% $ dan transformator!
$.2. Sumer a8a Reakt*: Untuk Pera*kan Fakt(r a8a
Perbaikan factor daya pada umumnya adalah penambahan komponen sebagai pembangkit daya
reaktif yang memungkinkan mensuplai kebutuhan k)A9 pada beban"beban induktif! Untuk
merencanakan suatu system dalam memperbaiki factor daya dapat dipergunakan suatu konsep
yaitu kompensator ideal dimana system ini dapat dihubungkan pada titik penyambungan secara
parallel dengan beban dan memenuhi tiga fungsi utama yaitu 0
3! (emperbaiki factor daya mendekati nilai satu!
22
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
23/51
4! (engurangi atau mengeliminasi regulasi tegangan!
5! (enyeimbangkan arus beban dan tegangan fasa!
Untuk memenuhi kebutuhan daya reaktif yang efektif dan efisien maka perlu dilakukan
pemilihan sumber daya reaktif! &erdapat beberapa komponen"komponen atau peralatan yang
menghasilkan daya reaaktif yaitu kondensor sinkron kapasitor seri dan kapasitor shunt!
$.$. Pengurangan Rug* a8a engan !a7as*t(r Shunt
9ugi"rugi saluran perfasa dari saluran 5 fasa seimbang dengan beban terpusat seperti pada
gambar 5!5 adalah I 2
# 9"' $ atau dapat dibedakan men'adi 0
" 9ugi daya aktif
# I 2
9$ @ # I94 F I
4 $ 9 !!#5!?$
" 9ugi daya reaktif
#I4$ @ # I9 4 F I
4 $ !!!#5!>$
Dimana 0 I9 adalah komponen arus aktif
I adalah komponen arus reaktif
9ugi daya # I49 $ dapat dibagi men'adi dua komponen yaitu komponen arus aktif dan komponen
arus reaktif! Pada rugi daya karena komponen arus aktif tidak akan mempengaruhi penempatan
kapasitor pada saluran hal ini dapat di'elaskan sebagai berikut 0
Diasumsikan bah.a rugi daya #I49$ disebabkan oleh arus saluran # lagging $ I yang mengalir
pada resistansi 9 sehingga 0
I49 @ # I cos * $49 F # I sin * $49 !#5!2$
/etelah dipasang kapasitor dengan arus Ic didapat arus saluran baru I3 dan rugi daya I49 sebagai
berikut ini 0
I49 @ # I cos * $49 F # I sin * $49 #5!3=$
23
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
24/51
/ehingga pengurangan rugi daya sebagai akibat pemasangan kapasitor didapat 0
$ pls @ I49 M ;349
@ # I cos * $49 F # I sin * $49 M # I cos * $49 F # I sin * " Ic $49
@ 4 # I sin * $ Ic9 M Ic49 #5!33$
(aka hanya komponen arus reaktif # I sin%
$ sa'a yang berpengaruh terhadap pengurangan
rugi daya I49 akibat pemasangan kapasitor shunt pada saluran distribusi! Pengurangan rugi daya
saluran 5 fasa adalah 0
$ pls @ 59 #4# I sin * $ Ic M Ic4 $ Katt !!#5!34$
$.&. Pera*kan Tegangan
Pemakaian kapasitor shunt dalam system tenaga listrik selain untuk perbaikan factor daya 'uga
bertu'uan menaikkan tegangan! Dan secara
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
25/51
Dengan menambahkan kapasitor daya reaktif komponen akan berkurang gambar 5!?
menun'ukkan perbaikan factor daya pada system kapasitor mensuplay daya reaktif ke beban!
%os *3 @
!
1
!!#5!37$
Bila suatu kapasitor c k)A9 dipasang pada beban factor daya dapat diperbaiki dari %os % 3
men'adi %os%
4 dimana 0
%os * 4 @
!
2
@
!
√ ( !2+" 2)
@
"1−"' ¿2
¿ !
2+¿√ ¿ !¿
!#5!3C$
/ehingga daya semu dan daya reaktif berkurang dari / 3 # k)A $ ke /4 # k)A $ dan dari 3 # k)A9
$ ke 4 # k)A9 $ sehingga kapasitas beban akan meningkat! Dengan demikian dapat diambil
kesimpulan bah.a persentase pengurangan rugi daya 'aringan dapat dihitung menggunakan
persamaan berikut ini 0
G 9ugi daya @ 3== ( (akt)r daya mula−mula (cosφ1)
(akt)r daya baru (cosφ2) ) !#5!3?$
G Pengurangan rugi daya
25
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
26/51
@ 3==1−(
(akt)r dayamula−mula (cosφ1 ) (akt)r daya baru (cosφ2 )
¿2)
¿ !#5!3>$
$.'.1. Perh*tungan Pengaruh Pera*kan Fakt(r a8a
Pen'umlahan secara
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
27/51
$.'.2. Penentuan Rat*ng !a7as*t(r Untuk Pera*kan Fakt(r a8a Bean
Dari hubungan fasor diagram daya aktif dan reaktif dapat ditulis beberapa persamaan matematis
sebagai berikut ini 0
%os * @ Daya aktif
Daya semu @(kW )(kVA) !!!#5!44$
/in * @ Daya reaktif
Daya semu @(kVA# )(kVA) #5!45$
&an * @ Daya reaktif
Dayaaktif @(kVA# )(kW ) !#5!46$
8arena komponen daya aktif biasanya konstan dan daya semu serta komponen daya reaktif
berubah sesuai dengan factor daya maka persamaan yang dinyatakan dalam komponen daya
aktif yang paling tepat digunakan!
Persamaan ini dapat ditulis sebagai berikut ini 0
Daya reaktif pada factor daya mula"mula @ Daya aktif &an * 3
@ # kK $ &an * 3 !!#5!47$
Daya reaktif pada factor daya baru @ Daya aktif &an * 4
@ # kK $ &an * 4 !!#5!4C$
Dengan * 3 @ sudut dari factor daya mula"mula
* 4 @ sudut dari factor daya yang telah diperbaiki
9ating kapasitor yang dibutuhkan perbaikan factor daya sebagai berikut 0
Daya reaktif # k)A9 $ @ daya aktif # &an * 3 M * 4 $
@ # 8. $ # &an * 3 M * 4 $ #5!4?$
27
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
28/51
Untuk penyederhanaan # &an * 3 M &an * 4 $ sering ditulis$ &an yang merupakan suatu factor
pengali untuk menentukan daya reaktif!
Daya reaktif # k)A9 $ @ Daya aktif $
&an
@ # kK $ $ &an #5!4>$
$.+. Anal*sa Al*ran a8a
/ebelum melakukan optimasi terlebih dahulu dilakukan suatu proses analisa aliran daya pada
kapasitor untuk mengetahui kondisi suatu system!
$.+.1. Tu%uan
&u'uan analisa aliran daya dan kapasitor pada sekripsi ini adalah 0
3! Untuk mengetahui profil tegangan pada setiap bus dari system 'aringan!
4! Untuk mengetahui besarnya daya yang mengalir pada setiap cabang disaluran dari
struktur 'aringan!
5! Untuk mengetahui besar rugi"rugi daya reaktif dan daya aktif pada setiap cabang dari
saluran distribusi!
$.+.2. Met()e Ne9t(n Re7hs(n
/ecara matematis persamaan aliran daya Ne.ton 9aphson dapat diselesaikan dengan
menggunakan koordinat rectangular atau koordinat polar dalam pembahasan sekripsi ini
menggunakan bentuk polar!
Hubungan antara arus simpul IP dengan tegangan simpul ) pada suatu 'aringan dengan n simpul
dapat dituliskan sebagai berikut ini 0
IP @ ∑+=1
n
, p+ )P !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#5!42$
In'eksi daya pada simpul p adalah 0
/P @ P p M ' p )pO! I p !!!#5!5=$
28
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
29/51
@ ) pO ∑+=1
n
, p+ ) p !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#5!53$
Dalam penyelesaian aliran daya dengan Ne.ton 9aphson bentuk persamaan aliran daya yang
dipilih adalah polar dimana tegangan dinyatakan dalam bentuk polarsebagai berikut ini 0
)pO @ |V p| e"' ᵟ p
) @ |V +| e ' ᵟ
PO @ |V p+| e "' ᶿ p
(aka persamaan #5!54$ dapat ditulis sebagai berikut ini 0
Pp M 'p @ ∑+=1
n
|V pV + , p+| e M'# ᵟ p M ᵟ F ᶿ p$ !!#5!54$
Dengan memisahkan bagian riil dan bagian ima'iner maka dapat diperoleh 0
Pp @ ∑+=1n
|V
p
V +
, p+| cos #
&p M
&+ F
%p+$ !!!#5!55$
p @ ∑+=1
n
|V pV + , p+| sin # &p M &+ F %p+ $ !!#5!56$
Dengan menggunakan persamaan #5!56$ dan persamaan #5!57$ untuk n buah simpul dalam
system didapat 4n persamaan sedangkan disetiap simpul ada 6
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
30/51
Pada simpul ini 'umlah netto daya nyata dan daya reaktif P p dan p diketahui
sedangkan yang dicari adalah |Vp| dan sudutnya & ! Untuk itu besarnya beban
PBp ditentukan berdasarkan perkiraan beban sedangkan daya yang dibangkitkan P:p
dan :p ditentukan besarnya! /elan'utnya
P p @ PBp M Pp dan p @ Bp M Bp!/impul beban # P $ yang murni mempunyai nilai P:p @ = dan :p @ =!
b! /impul P) atau simpul :enerator atau simpul yang dayanya dapat diatur 0 Pada
simpul ini nilai P dan |V | diketahui sedangkan yang dicari adalah nilai dan
& -
c! /impul 9eferensi # /lack Bus $
Bedanya dengan kedua macam simpul yang terdahulu adalah bah.a pada simpul ini
daya nyata maupun daya reaktif tidak ditentukan! Dilain pihak yang ditentukan
adalah besarnya tegangan |V 1| dan sudutnya & p yang biasanya ditentukan @ =
sehingga merupakan sudut referensi bagi ketegangan dan system! Pada umumnya
dalam analisis aliran daya hanya sebuah simpul referensi!
/impul referensi ini diperlukan karena nilai P p dan p untuk setiap simpul tidak
ditentukan terlebih dahulu! Nilai P dan total dari system ini dapat dihitung setelah
aliran tidak dapat ditentukan terlebih dahulu! Nilai P dan total dari system ini dapatdihitung setelah aliran daya antara simpul dihitung kemudian rugi"rugi pada saluran
dihitung! 9ugi"rugi pada saluran ini mempunyai nilai daya nyata Pr dan daya reaktif
r hal ini selan'utnya harus diperhitungkan dengan daya nyata dan daya reaktif yang
dibangkitkan pada simpul referensi dengan persamaan sebagai berikut ini 0
P3 @ . PBp F Pr M P Gp ( p
/1 ) ………………………………………
(3.35)
3 @ P Bp + Pr – P Qp ( p/ 1 ) ……………………………………...
(3.36)
Indeks 3 # p @ 3 $ adalah indeks bagi simpul referensi!
30
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
31/51
Berdasarkan uraian diaas unuk s!se" !an# erdiri dari n $ua% si"pu&' 2n
aria$&e e&a% dikea%ui' sedan#kan 2n aria$&e !an# &ain %arus diari. *nuk
"enari 2n aria$&e ini dipakai persa"aan (3.33) dan persa"aan (3.36)
unuk seiap si"pu& se%in##a didapa 2n persa"aan !an# "erupakan s!ara
unuk "enari 2n aria$&e erse$u. a& !an# "erupakan s!ara unuk
"enari 2n aria$&e erse$u ia&a% ,
-a&a" "ede /en ap%sn' aria$&earia$e& !an# %arus diari
di"isa&kan du&u ni&ain!a' adi unuk seiap si"pu& ada dua aria$&e !an#
dikea%ui dan dua aria$&e !an# di"isa&kan' keua&i unuk si"pu& reerensi
!an# akan di%iun# erak%ir. e"udian di#unakan persa"aan (3.33) dan
persa"aan (3.34) unuk "en#%iun# ni&ai P dan ni&ai Q pada seiap si"pu&.
Pada seiap si"pu& P Q' ni&ai P dan ni&ai Q dikea%ui dan ni&ai !an# dikea%ui
ini&a% !an# di$andin#kan den#an ni&ai %asi& per%iun#an di aas. pa$i&a
se&isi% anara ni&ai !an# dikea%ui dan %asi& per%iun#an di aas &e$i% kei&
dari pada suau ni&ai !an# dike%endaki' "aka ni&ai aria$&e !an# di"isa&kan
erse$u di aas dapa dian##ap $enar. pa$i&a se&isi% erse$u &e$i% $esar
dari ni&ai !an# dike%endaki' "aka %arus di&akukan prses ierasi sa"pai
se&isi% erse$u "enapai ni&ai !an# dike%endaki. *nuk si"pu& P !an#
idak di$andin#kan %an!a se&isi% da!a aki $ P saa' karena da!a reaki Q
!an# dikea%ui' idak dienukan' akan "erupakan %asi& dari per%iun#an.
*nuk si"pu& reerensi (&ak Bus) di%iun# erak%ir seperi !an# e&a%
die&askan. edan#kan 0 ada&a% suau an#ka !an# dienukan $erdasarkan
kee&iian !an# diin#inkan.
$.+.$. Alg(r*tma Perh*tungan Al*ran a8a )engan Met()e Ne9t(n Re7hs(n
-a&a" per%iun#an a&iran da!a den#an "ede /en ep%sn' &an#ka%
&an#ka%n!a ada&a% se$a#ai $eriku ini ,
. e$e$asanke$e$asan !an# dikea%ui ,
31
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
32/51
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
33/51
$.+.&. Fl(9;hart Al*ran a8a Ne9t(n Ra7hs(n
&dak
a
33
(ulai
BEN&U8 AD(I&AN/I BU/
(I/AL8AN &E:AN:AN BU/
#=$ /
I&E9A/I @ =
HI&UN: 8 @ 8 F 3
HI&UN: DAA BU/
# Pk dan k $ HI&UN: &E:AN:AN
BU/ ) pk
F 3 ) pk F D) p
HI&UN: PE9UBAHAN DAA DPk dan D k
PE9I8/A
PE9UBAHAN
&E:AN:ANHI&UN: PE9UBAHAN DAA
# (ak DPk dan (ak Dk $
HI&UN: ELE(EN
;A%1BIANPE9I8/A 81N)E9:EN/I
# (ak DPk J /$ #(ak Dk J
/$HI&UN: A9U/ BU/
#=$ @ /
HI&UN: ALI9AN DAA
DAN DAA /LA%8 BU/
#/p dan /p$
D/3
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
34/51
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
35/51
3.8. Flowchart Pemecahan Masalah
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
36/51
BAB I
ANALISA PENGATURAN TAP TRAFO AN !APASITOR UNTU! PERBAI!AN
ALIRAN A"A REA!TIF ENGAN MENGGUNA!AN SOFTWARE ETAP POWER
STATION PAA PLTU PAITON UNIT #
&.1. S*ngle L*ne PLTU PAITON PROBOLINGGO UNIT #
Analisa yang dilakukan dengan penempatan kapasitor yaitu secara terdistribusi dan
terpusat untuk bisa menaikkan factor daya yang diinginkan selain itu untuk perubahan
penempatan kapasitor harus 'uga dilakukan dengan penambahan kapasitas kapasitor untuk
menghasilkan nilai factor daya yang lebih di PL&U PAI&1N unit 2 salah satu cara yang
ditempuh adalah dengan cara penempatan atau menambahkan besaran kapasitas kapasitor!
E&AP Po.er /tation merupakan program untuk menganalisis kondisi transien suatu system
kelistrikan! Dengan menggunakan soft.ere E&AP single line diagram bisa dimodelkan baik
itu sebagai po.er grid trafo breaker saluran dan beban #baik sebagai beban statis dan
dinamis$!
36
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
37/51
:ambar 6!3! /ingle Line PL&U PAI&1N UNI& 2
37
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
38/51
:ambar 6!3!4! /ingle line PL&U PAI&1N Unit 2 menggunakan E&AP Po.er /tation
38
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
39/51
39
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
40/51
40
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
41/51
41
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
42/51
42
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
43/51
43
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
44/51
44
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
45/51
&.$. S(lus* Pera*kan Fakt(r a8a )engan menggunakan ETAP P(9er Stat*(n /.@.@
E&AP Po.er /tation ?!=!= merupakan program untuk menganalisa kondisi transien suatu system
kelistrikan! E&AP Po.er /tation memungkinkan antar muka secara grafis dan komputasi yang
sempurna dan secara langsung kita dapat menggambar single line diagram! Program ini didesain
berdasarkan tiga konsep yaitu 0
• 1perasi Nyata /ecara )irtual # )irtual 9eality 1peration $
Pengoperasian program mirip dengan pengoperasian listrik secara nyata! /eperti ketika
menutup atau membuka %B membuat suatu elemen keluar dari rangkaian mengganti
status operasi motor dan lain sebagainya! E&AP Po.er /tation memiliki konsep"konsep
baru dalam menentukan koordinasi peralatan pengaman secara langsung dari single line
diagram!
• Data :abungan &otal # &otal Integration of Data $
E&AP Po.er /tation menggabungkan konsep elektrik logika mekanik dan fisik dari
suatu elemen system dalam database yang sama! /ebagai contoh 0 sebuah kabel tidak
hanya terdiri dari data sifat"sifat listrik dan dimensi fisik tetapi 'uga informasi yang
45
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
46/51
mengindikasikan 'alur yang dilalui! :abungan data"data ini menentukan konsistensi
system secara keseluruhan dan menghindarkan dari pemasukan data yang berulang"ulang
untuk elemen yang sama!
• 8esederhanaan Dalam (emasukkan Data
E&AP Po.er /tation menggunakan data lengkap dan setiap peralatan listrik yang kadanghanya membutuhkan sama 'enis pemasukan data! Data editor dapat mempercepat proses
memasukkan data dengan membutuhkan data minimum!
/tandar yang digunakan E&AP Po.er /tation
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
47/51
cara mengatasi permasalahan factor daya ini memiliki kelebihan masing"masing! ;ika
menggunakan kapasitor biaya relatiC men'adi =2= membutuhkan kapasitor dengan kapasitas daya
sebesar 5==k)ar! /erta menyebabkan daya reaktif menurun dari C7C2 (7 ()A men'adi 35=55 ()A!
5serta mampu menurunkan rugi"rugi daya sebesar ===6 (K!
7!4! /aran
;ika ingin dilakukan perluasan 'aringan yang kemungkinan akan ter'adi penambahan beban
dalam 'umlah besar maka perlu terlebih dahulu dilakukan analisa load flo. agar system dapat
tetap dipertahankan dalam kondisi stabil penyaluran daya aktif dan daya reaktif yang optimal
dan factor daya yang baik!
47
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
48/51
Daftar Pustaka
R3S :rainger ;ohn ; Killiam D! /te , AC–DC Power System Analysis-! /hort 9un Press Ltd!England!
R5S 9ichardson Do
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
49/51
49
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
50/51
50
8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit
51/51
Top Related