BAB III ANALISA HUBUNG SINGKAT DAN MOTOR STARTING
3.3 Prosedur Menggunakan ETAP Power Station 4.0
Membuat one-line diagram sistem pembangkitan seperti langkah-langkah di bawah ini :
1. Jalankan program ETAP Power Station 4.0.
Program ETAP Power Station 4.0 dapat digunakan setelah diinstall kedalam komputer, setelah itu program dapat digunakan dengan cara mengklik program ETAP Power Station 4.0. Setelah program dijalankan maka akan tampak tampilan seperti gambar 3.3 yang merupakan tampilan pertama program ETAP Power Station 4.0.
Gambar 3.3 Tampilan pertama ETAP Power Station 4.0 2. Membuat studi kasus yang baru
Untuk membuat studi kasus yang baru maka pada gambar 3.3 klik file → new
project akan muncul seperti gambar 3.4, setelah itu tulis name project, dan pilih unit system dan required password sesuai dengan kebutuhan.
Gambar 3.4 Tampilan create new project file
Setelah pada gambar 3.4 diklik → ok maka akan tampil seperti gambar 3.5.
Gambar 3.5 Tampilan user information ETAP Power Station 4.0
Masukan user name → full name → description → password → ok sesuai dengan kebutuhan maka akan tampil Gambar 3.6.
3. Membuat one-line diagram
Pada gambar 3.6 terdapat ruang untuk menggambar one-line diagram dengan menggunakan template yang terdapat pada toolbar terletak di sebelah kanan.
Gambar 3.6 Tampilan utama program ETAP Power Station 4.0
4. Input Data
Adapun data – data yang diperlukan untuk analisa Tugas Akhir ini baik untuk perhitungan secara manual maupun dengan menggunakan software ETAP Power Station 4.0 antara lain :
1. Data Utility
Meliputi daya hubung singkat yang memungkinkan dari sistem PLN (PSC
available).
Gambar 3.8 Rating Page Power Grid
2. Data Transformator
Data yang diperlukan untuk analisa meliputi : 1) Identifikasi yaitu identitas transformator 2) Rating kVA/MVA, max kVA/MVA 3) Rating kV primer serta kV sekunder 4) % Z dan X/R
Gambar 3.9a (kiri) Info Page Transformator – (kanan) Rating Page Transformator
Gambar 3.9b Tap Page Transformator
3. Data Bus
Data yang dibutuhkan untuk analisa meliputi : 1) ID Bus berupa nomor atau nama bus dari sistem. 2) Nominal kV adalah tegangan nominal pada bus.
3) %V dan sudut (angle) yaitu tegangan pengenal bus sebelum ada gangguan.
Gambar 3.10 Bus Editor
4. Data Branch
Data branch (saluran) yang dimasukkan ke dalam branch editor meliputi data transmision line, kabel, reaktor, dan impedansi. Data yang dibutuhkan dalam analisa meliputi :
1) Nilai dan besaran, toleransi, temperature dari branch Z, R, X atau X/R 2) Panjang dan satuan dari kabel transmisi
3) Base kV dan base kVA/MVA saluran
Gambar 3.11 (kiri) Info Page Cable – (kanan) Impedance Page Cable
5. Data Synchronous Generator
Data Synchronous Generator (generator sinkron) yang dibutuhkan dalam analisa meliputi :
1) Identitas Generator (rated kW, kV, %PF, poles, dsb)
2) Reaktansi transient (Xd’), Reaktansi sub transient (Xd”) dan X/R ratio 3) Mode Operasi (Swing, Voltage Control atau Mvar Control)
a. %V dan sudut untuk mode Swing
b. %V, MW Loading, dan Mvar Limit (Qmax dan Qmin) untuk operasi mode Voltage Control
c. Pembebanan MW dan Mvar untuk mode Mvar Control
Gambar 3.12 (kiri) Info Page Generator – (kanan) Rating Page Generator
6. Data Motor Induksi
Data yang diperlukan untuk analisa meliputi : 1) Rating kW/HP dan kV
2) Reaktansi transient (Xd’), Reaktansi sub transient (Xd”) dan X/R ratio
3) Power factor dan efisiensi pada pembebanan 100%, 75% dan 50 %
4) % loading yaitu persen pembebanan pada motor 5) Data kabel peralatan
Gambar 3.13 (kiri) Info Page Motor – (kanan) Name Plate Page Motor
7. Data Static Load dan Lump Load
Data yang diperlukan untuk analisa meliputi : 1) Identifikasi beban yaitu identitas nama beban 2) Rating kVA/MVA dan kV
3) Power factor
4) Data kabel peralatan
Gambar 3.14 (kiri) Info Page Static Load – (kanan) Loading Page Static Load
5. Toolbar
Adapun toolbar short circuit analysis ada dua macam, yaitu standard ANSI dan IEC. Dalam tugas akhir ini, standard yang dipakai adalah standard ANSI. Berikut ini adalah toolbar untuk standard ANSI :
Sedangkan untuk motor starting analysis, toolbar yang ada adalah sebagai berikut :
Short circuit Display Options: untuk mengatur hasil short circuit yang ditampilkan sesuai dengan peralatan yang operasi.
Short circuit Report Manager: untuk menampilkan hasil short circuit Halt Current Calculation: untuk menghentikan proses running short circuit
Get Online Data: untuk menyalin data online jika computer interkoneksi dengan menggunakan PSMS (online feature)
Get Archived Data: untuk menyalin data online jika computer terinterkoneksi. 3–Phase Fault Device Duty : untuk menganalisa gangguan 3 phasa sesuai dengan sistem.
3-Phase Faults - 30 Cycle Network : untuk menganalisa gangguan 3 phasa pada system dengan waktu 30 cycle.
LG, LL, LLG, & 3-Phase Faults - ½ Cycle: untuk menganalisa gangguan satu phasa ke tanah , antar phasa, dua phasa ke tanah dan 3 phasa selama ½ cycle LG, LL, LLG, & 3-Phase Faults - 1.5 to 4 Cycle: untuk menganalisa gangguan satu phasa ke tanah , antar phasa, dua phasa ke tanah dan 3 phasa antara 1,5 sampai 4 cycle
LG, LL, LLG, & 3-Phase Faults - 30 Cycle: untuk menganalisa gangguan satu phasa ke tanah , antar phasa, dua phasa ke tanah dan 3 phasa selama 30 cycle
Save Fault kA for PowerPlot: untuk studi lebih lanjut dengan program powerplot yang berhubungan dengan koordinasi.
Dynamic Motor Acceleration : untuk simulasi starting motor secara dinamis
Static Motor Acceleration : untuk simulasi starting motor secara statis
Motor Acceleration Plots : untuk menghasilkan output grafik analisa
6. Memberi gangguan pada bus
Untuk dapat melakukan analisa hubung singkat ini maka pada bus yang akan dianalisa harus diberi gangguan dengan cara pada bus yang diinginkan ada gangguan di klik kanan setelah itu pilih option fault, jika ingin mengembalikan seperti semula pilih option don’t fault (lihat gambar 3.15).
Gambar 3.15 Page Gangguan pada Bus
7. Motor Starting Input
Parameter – parameter yang diperlukan antara lain : 1) Transisi Beban
ETAP memungkinkan input 15 kali peristiwa untuk mensimulasikan proses transisi beban dari peristiwa 1 sampai ke peristiwa 15. Dan setiap peristiwa dapat
gangguan
normalisasi
Motor Acceleration Report Manager: untuk menampilkan hasil analisa
diinput semua kemungkinan proses transisi beban yang tidak terbatas baik untuk beban yang distart secara tunggal (Action by Load) maupun sejumlah beban motor yang dijalankan secara bersamaan (Action by Starting Category) secara berturut – turut.
Masing – masing peristiwa dimulai pada waktu yang telah disetting (input) dan harus terjadi secara berurutan (kronologis) artinya peristiwa keempat harus terjadi setelah peristiwa ketiga. ETAP akan mengabaikan peristiwa yang terjadi di luar urutan waktu peristiwa, sehingga kita harus menginput total waktu simulasi pada halaman Info di task Motor Starting Study Case.
Jika suatu motor telah dijalankan di peristiwa sebelumnya, maka ETAP akan mengabaikan jika ada perintah starting motor yang sama pada peristiwa berikutnya. Begitu juga jika kita memberi perintah untuk mematikan (switch off) motor yang sudah dimatikan sebelumnya maka ETAP juga akan mengabaikannya.
2) Iterasi maksimum
Adalah nilai iterasi maksimum bagi ETAP untuk menyelesaikan persamaan studi aliran daya. Nilai ini menjadi batasan jika solusi studi aliran daya tidak bertemu setelah tingkat iterasi yang sudah kita tentukan. Karena metode motor starting baik secara dinamis maupun statis menggunakan persamaan Newton – Raphson maka ini diselesaikan dalam 2 atau 3 tingkat iterasi. ETAP merekomendasikan untuk memilih nilai minimumnya adalah 5 tingkat iterasi. Jika solusinya juga belum dapat ditemukan, maka kita sebaiknya menambah angka ini.
3) Solution Precision
Persamaan studi aliran daya yang digunakan adalah dengan cara iterasi.
Solution Precision adalah nilai / tingkat ketelitian terhadap kesalahan yang diizinkan
dalam perhitungan. Ketika kesalahan perhitungan pada MW atau MVAR motor pada setiap bus telah dibawah tingkat ketelitian yang diizinkan, maka ETAP akan menghentikan perhitungan studi aliran daya dan melaporkan hasil perhitungan yang telah diselesaikan. Sebaiknya tingkat ketelitian yang dipakai adalah 0,001, namun jika perhitungan belum juga dapat diselesaikan maka nilai ini dapat ditingkatkan menjadi 0,005 atau nilai diatasnya.
4) Simulation Time Step
Simulation Time Step adalah interval waktu simulasi dalam perhitungan
analisa motor starting. Nilai yang direkomendasikan untuk Simulation Time Step adalah 0,001 detik.
5) Plot Time Step
Plot Time Step adalah interval waktu diagram yaitu nilai intensitas seberapa
jika ditentukan 20 step, maka ETAP akan mencatat setiap 20 kali interval waktu simulasi (Simulation Time Step). Misalnya, jika interval waktu simulasi adalah 0,001 detik maka interval waktu dalam diagram akan menjadi setiap 0,02 detik. Semakin kecil angka ini, maka akan memberikan hasil grafik yang lebih halus (teliti / akurat). Jika kita menentukan interval waktu simulasi (Simulation Time Step) adalah 0,001 detik dan interval waktu diagram (Plot Time Step) adalah 10 dalam waktu total (Total
Simulation Time) 20 detik maka ETAP akan mencatat sebanyak 2000 titik.
6) Total Simulation Time
Total Simulation Time adalah jumlah / keseluruhan waktu yang kita inginkan
untuk menjalankan simulasi dalam satuan detik. Sebagai contoh : T1 = 0,00 keadaan awal
T2 = 0,10 start motor M10 pada bus 10 dan menghidupkan beban statis stat 2 pada bus 20
T3 = 0,60 matikan motor M10 pada bus 10 dan jalankan motor M1 pada bus 6
Jika total waktu simulasi yang ditentukan adalah 2 detik, maka ETAP akan menjalankan simulasi sesuai dengan perintah – perintah yang telah diberikan pada waktu yang telah ditentukan. Dan simulasi akan terus berjalan hingga 2 detik, kemudian hasil laporan dan grafiknya dapat diperoleh dalam report.
Gambar 3.17 Motor Starting Study Case Editor Info Page
8. Data Hasil Simulasi
Hasil dari short circuit dapat diketahui melalui Short circuit Report Manager dimana data keluaran yang dapat diketahui meliputi :
Gambar 3.18 (kiri atas) Complete Page – (kanan atas) Input Page
(kiri bawah) Result Page – (kanan bawah) Summary Page SC Report Manager
ETAP juga memberikan grafik hasil simulasi motor. Grafik yang diberikan adalah grafik arus, slip, tegangan terminal, kVA dan kVAR terhadap waktu.
Gambar 3.20 Motor Starting Study Case Curve