Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia

(1)

S T U D I A L I R A N D A Y A S I S T E M 1 1 5 K V

P T . C H E V R O N P A C I F I C I N D O N E S I A

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana ( S-1 ) pada

Departeman Teknik Elektro

Oleh

FERY JUSMEDY NIM : 030402038

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

S T U D I A L I R A N D A Y A S I S T E M 1 1 5 K V

P T . C H E V R O N P A C I F I C I N D O N E S I A

Oleh:

FERY JUSMEDY MARBUN 030402038

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana ( S-1 ) pada

Departeman Teknik Elektro

Disetujui oleh: Pembimbing,

Ir. Syahrawardi Nip.131 273 469

Diketahui oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,

Prof. DR. Ir. Usman Baafai Nip.130 365 319

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

ABSTRAK

Studi aliran daya pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia meliputi

wilayah mulai dari Dumai, Duri, Minas, hingga Rumbai yang dikelola oleh PT.

Chevron Pacific Indonesia. ETAP 4.0 (Elctrical Transient Analyzer Program)

merupakan program yang dapat menampilkan secara GUI (Graphical User Interface)

dengan jumlah bus unlimited. Salah satu kegunaan ETAP 4.0 adalah untuk studi

aliran daya. Data yang dibutuhkan ETAP 4.0 untuk studi aliran daya pada sistem 115

KV PT. Chevron Pacific Indonesia adalah one-line diagram, nominal KV, dan rating

generator, bus, transformator, transmisi, dan pengaman. Metode pendekatan aliran

daya yang digunakan adalah metode iterasi Gauss-Seidel dengan faktor ketelitian

0,000001 dan faktor percepatan 1,6. Permasalahan aliran daya yang ditinjau adalah

sistem dalam keadaan normal. Hasil studi aliran daya untuk sistem dalam keadaan

normal adalah tegangan bus paling rendah di bus Balam, losses tertinggi pada

saluran CGN dengan KBJ_230B. Daya nyata yang disalurkan paling besar yaitu di

transmisi CGN-KBJ_230A, dan daya reaktif yang disalurkan paling besar yaitu di

(4)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur bagi Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya dengan

kasih dan karunia-Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang

berjudul “Studi Aliran Daya Sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia”.

Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan

studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Penulis juga menyadari bahwa selama kuliah dan penulisan Tugas Akhir ini

tidak terlepas dari bantuan baik materi, moral, dan spiritual dari berbagai pihak. Untuk

itu penulis mengucapkan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada :

1. Teristimewa orang tua penulis Djulinder Marbun dan Suryani Siburian serta

saudara-saudara penulis yaitu : Kak Destty, Hasky, Sasbio, dan Wasthy yang

selalu mendoakan dan mendukung penulis dalam segala keadaan.

2. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai dan Bapak Ir. Hasdari Helmi, MT, selaku

Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Syahrawardi, selaku dosen pembimbing atas segala bimbingan,

arahan, dan motivasi kepada penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat

diselesaikan dengan baik.

4. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar yang telah membantu penulis menyediakan

buku-buku sebagai referensi dalam penulisan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Ir. M. Natsir Amin, sebagai dosen wali yang telah banyak membantu

(5)

6. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik penulis menuju jenjang

Sarjana.

7. Bapak Kastoni Sitanggang atas kesempatan yang diberikan, Bang Ravmon

Polinsar, Bang Arifian, Bapak Radpanji, Bapak Simamora, Bapak Guntur, dan

para staf pegawai Departemen Power Generation And Transmission (PG&T)

PT. Chevron Pacific Indonesia yang telah memberikan bantuan data dan

informasi tentang studi aliran daya sistem 115 KV PT. CPI dan bimbingan

yang sangat berarti bagi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara yang telah membantu penulis dalam urusan administrasi, dan

terutama bagi Bang Martin yang telah banyak membantu penulis.

9. Bang Winter Marbun dan Bang Hasiholan Marbun yang memberi dukungan

baik materi dan doa bagi penulis.

10.R. Benget MH atas bantuan baik materi, semangat, doa dan segalanya yang

telah diberikan kepada penulis serta menjadi teman terbaik dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

11.Weldi VOS (my Broww for ever), Julpina W, Dewi Situmorang, Nanda M,

Hedbien karena telah menjadi teman terbaik selama kuliah dan selalu memberi

penulis semangat, bantuan materi, doa, dan makna persahabatan yang

sesungguhnya.

12.Wiswa N, Juanda T, Dodi Situmeang, Brian, Ganda, Boby, Enopati, Elrijon,

Benny, Paniel, Marlen, Hans, Riko, Tiffani, Dewi Gede, Nora, dan semua

kawan angkatan 2003 yang tidak dapat disebutkan satu per satu, yang selalu

(6)

13.Susi S, dan Vina yang memberi doa dan dukungan bagi penulis dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh

karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari

para pembaca untuk kesempurnaan tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis berharap penulisan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi

kita semua.

Medan, November 2007

(7)

DAFTAR ISI

Abstrak i

Kata Pengantar ii

Daftar Isi iv

Daftar Gambar v

Daftar Tabel vi

BAB I Pendahuluan 1

I.1 Latar Belakang 1

I.2 Tujuan Penulisan 2

I.3 Batasan Masalah 2

I.4 Metodologi Penulisan 3

I.5 Sistematika Penulisan 4

BAB II Landasan Teori Studi Aliran Daya 6

II.1 Umum 6

II.2 Representasi Sistem Tenaga Listrik 7

II.2.1 Diagram Segaris 7

II.2.2 Diagram Impedansi Dan Diagram Reaktansi 9

II.2.3 Representasi Generator Sinkron 11

II.2.4 Representasi Transformator 11

II.2.5 Representasi Saluran Transmisi 11

II.2.6 Representasi Beban-beban 12

II.3 Matriks Admitansi Bus 13

II.4 Persamaan Aliran Daya 16

(8)

II.6 Tanda P Dan Q 23

II.7 Metode Aliran Daya Iterasi Gauss-Seidel 23

BAB III Metode Aliran Daya Sistem 115 KV PT. CPI Dengan ETAP 4.0 28

III.1 Umum 28

III.2 Metode Aliran Daya Menggunakan ETAP 4.0 29

III.3 Prosedur Menggunakan ETAP 4.0 30

III.4 Data Load Flow 33

III.4.1 Data Pembangkit 34

III.4.2 Data Transformator 35

III.4.3 Data Transmisi 36

III.4.4 Data Bus 37

III.4.5 Data Beban 38

III.4.6 Data Pengaman 39

III.4.7 Data Load Flow Study Case 39

BAB IV Hasil Studi Aliran Daya Sistem 115 KV PT. CPI 41

IV.1 Hasil Perhitungan Nilai Tegangan dan Sudut Beban 41

Saat Sistem Normal

IV.2 Hasil Perhitungan Daya Aktif Dan Reaktif 43

Saat Sistem Normal

IV.3 Hasil Perhitungan Daya Aktif Dan Reaktif Pada 49

Cabang (Transmisi dan Transformator) Saat Sistem Normal

(9)

BAB V Kesimpulan Dan Saran 57

V.1 Kesimpulan 57

V.2 Saran 58

Daftar Pustaka 59

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Segaris Sistem Tenaga Listrik Sederhana 6

Gambar 2.2 Diagram Segaris Suatu Sistem Listrik 9

Gambar 2.3 Diagram Impedansi dari diagram segaris gambar 2.2 9

Gambar 2.4 Diagram reaktansi yang disesuaikan dari gambar 2.3 10

Gambar 2.5 Diagram Impedansi Dari Suatu Sistem Tenaga 13

Gambar 2.6 Diagram Admitansi Dari Sistem Tenaga Pada gambar 2.5 13

Gambar 2.7 One-line diagram sistem 2 bus 16

Gambar 2.8 Diagram impedansi sistem 2 bus 17

Gambar 2.9 Bus power dengan transmisi model untuk sistem 2 bus 17

Gambar 2.10 Aliran arus pada rangkaian ekivalen 18

Gambar 2.11 Sistem n-bus 19

Gambar 2.12 Model transmisi untuk sistem n-bus 20

Gambar 2.13 Ilustrasi aliran pada line dengan sistem 2 bus 26

Gambar 3.1 Flowchart studi aliran daya menggunakan ETAP 4.0 29

Gambar 3.2 Tampilan pertama ETAP 4.0 31

Gambar 3.3 Tampilan create new project file 31

Gambar 3.4 Tampilan user information ETAP 4.0 32

Gambar 3.5 Tampilan utama program ETAP 4.0 32

Gambar 3.6 One-line diagram dalam ETAP 4.0 33

Gambar 3.7 Tampilan data generator pada program ETAP 4.0 34

Gambar 3.8 Tampilan data transformator pada ETAP 4.0 35

Gambar 3.9 Tampilan data transmisi pada ETAP 4.0 36

(11)

Gambar 3.11 Tampilan data lumped load pada program ETAP 4.0 38

(12)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Klasifikasi Bus Pada Sistem Tenaga 22

Tabel 4.1 Tegangan dan sudut beban saat sistem normal 41

Tabel 4.2 Daya aktif dan reaktif saat sistem normal 44

Tabel 4.3 Aliran daya aktif dan reaktif pada cabang saat sistem normal 49

(13)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Sistem ketenagalistrikan terus mengalami perkembangan, mulai dari

menggunakan satu mesin hingga banyak mesin (multi-mesin). Perkembangan ini

dikarenakan permintaan kebutuhan energi listrik semakin meningkat sehingga

diperlukan pembangkit energi listrik yang mempunyai kapasitas yang besar. Adapun

daya yang dihasilkan oleh sistem pembangkit energi listrik ini disalurkan melalui

sistem interkoneksi.

Salah satu analisis yang dapat dilakukan pada sistem interkoneksi saat keadaan

mantap (steady state) adalah studi aliran daya. Metode penyelesaian aliran daya

adalah Gauss-seidel, Newton-raphson, dan Fast Decoupled. Informasi-informasi yang

diperoleh dari studi aliran daya adalah arah aliran daya, tegangan bus, daya aktif dan

daya reaktif. Hasil studi aliran daya dapat digunakan untuk mengetahui besar rugi

transmisi, alokasi daya reaktif, kemampuan sistem untuk memenuhi pertumbuhan

beban dan penambahan suplai pembangkit.

Sistem pembangkitan PT. Chevron Pacific Indonesia merupakan sistem

pembangkit tenaga listrik yang melayani daerah mulai dari Duri, Dumai, Minas, dan

Rumbai melalui sistem interkoneksi.

Perhitungan aliran daya secara manual untuk sistem 115 KV PT. Chevron

Pacific Indonesia sangat rumit sehingga sebaiknya dilakukan dengan menggunakan

program komputer. ETAP 4.0 (Electrical Transient Analyzer Program) merupakan

salah satu program komputer yang digunakan untuk perhitungan studi aliran daya

(14)

listrik yang besar dan memerlukan perhitungan yang sangat kompleks. Oleh karena

itu, ETAP 4.0 digunakan untuk studi aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific

Indonesia.

I.2 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan ini adalah untuk :

1. Mengetahui dan memahami penggunaan ETAP 4.0 untuk aliran daya pada sistem

115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia.

2. Mengetahui tegangan, daya nyata, dan daya reaktif pada sistem 115 KV PT.

Chevron Pacific Indonesia.

3. Mengetahui tegangan kritis pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia.

4. Mengetahui losses (rugi-rugi) pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia.

5. Mengetahui aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia pada

kondisi beban terpasang (kondisi normal).

I.3 Batasan Masalah

Untuk mendapatkan hasil pembahasan terarah, maka penulis perlu membatasi

masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :

1. Studi aliran daya pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia ini dengan

menggunakan software ETAP 4.0.

2. Studi aliran daya menggunakan metoda iterasi Gauss-Seidel dengan faktor

ketelitian 0,000001 dan faktor percepatan 1,6.

3. Data peralatan yang tidak diperoleh dari PT. Chevron Pacific Indonesia

menggunakan konstanta ETAP 4.0.

(15)

5. Impedansi dari saluran dan transformator disisi 13,8 KV diabaikan.

6. Impedansi dari transformator yang terhubung ke generator pembangkit diabaikan.

7. Studi aliran daya dilakukan pada kondisi beban terpasang (kondisi normal).

8. Beban merupakan beban ter-lump, yang diasumsikan bahwa beban tersebut

terhubung ke rel (bus) 115 KV.

9. Optimasi operasi pembangkit tenaga listrik diabaikan.

I.4 Metodologi Penulisan

Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Studi Literatur

Yaitu dengan mempelajari buku referensi, buku manual, artikel dari media cetak

dan internet, dan bahan kuliah yang mendukung dan berkaitan dengan topik tugas

akhir ini.

2. Studi Bimbingan

Berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak

Jurusan Teknik Elektro USU mengenai masalah-masalah yang timbul selama

penulisan Tugas Akhir berlangsung.

3. Diskusi dan tanya jawab

Yaitu dengan mengadakan diskusi dan tanya jawab dengan staf dan karyawan PT.

CPI serta dengan rekan-rekan mahasiswa yang memahami masalah yang

berhubungan dengan analisis aliran daya.

4. Menggunakan Program (software) ETAP 4.0.

5. Data : data-data yang diambil adalah parameter-parameter yang dibutuhkan untuk

menggunakan program ETAP 4.0. Adapun data-data yang dibutuhkan adalah

(16)

transformator, transmisi, bus, dan sebagainya. Data-data ini diambil pada PT.

Chevron Pacific Indonesia di Duri.

I.5 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bagian ini berisikan latar belakang masalah, tujuan dan manfaat

penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika

penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI STUDI ALIRAN DAYA

Bab ini memberikan penjelasan mengenai teori-teori dasar yang

diperlukan dalam tugas akhir ini. Diantaranya dijelaskan mengenai

representasi sistem tenaga listrik, matriks admitansi bus, persamaan

aliran daya, klasifikasi bus, tanda P dan Q, dan metode aliran daya.

Metode aliran daya yang dijelaskan adalah metode iterasi Gauss-seidel.

BAB III METODE ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT. CPI DENGAN ETAP 4.0

Bab ini menceritakan tentang metode aliran daya menggunakan ETAP

4.0 dalam bentuk flowchart, prosedur menggunakan ETAP 4.0, data

aliran daya yang digunakan yaitu : pembangkit, transformator,

(17)

BAB IV HASIL STUDI ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT. CPI DENGAN ETAP 4.0

Bab ini berisi tentang hasil studi aliran daya sistem 115 KV PT. CPI

dengan menggunakan program ETAP 4.0 (output ETAP 4.0) pada saat

sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia pada keadaan normal.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bagian ini berisikan beberapa kesimpulan dan saran dari penulisan

(18)

BAB II

LANDASAN TEORI STUDI ALIRAN DAYA

II.1 Umum

Gambar 2.1 dibawah ini menunjukkan diagram segaris suatu sistem tenaga

listrik yang sederhana. Gambar ini menunjukkan bahwa sistem tenaga listrik terdiri

atas lima sub-sistem utama, yaitu: pusat pembangkit, transmisi, gardu induk, jaringan

distribusi, dan beban.

Gambar 2.1. Diagram Segaris Sistem Tenaga Listrik Sederhana

Pada pusat pembangkit terdapat generator dan tranformator penaik tegangan

(step-up transformer). Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanis yang

dihasilkan pada poros turbin menjadi energi listrik. Lalu melalui transformator penaik

tegangan energi listrik ini kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan

tinggi menuju pusat-pusat beban. Tegangan ini dinaikkan dengan maksud untuk

mengurangi jumlah arus yang mengalir pada saluran transmisi. Dengan demikian

saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus yang rendah dan

berarti akan mengurangi rugi-rugi daya transmisi.

Ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan tersebut akan

kembali diturunkan melalui transformator penurun tegangan (step-down transformer)

(19)

tegangan rendah yang kemudian akan disalurkan melalui saluran distribusi menuju

pusat-pusat beban.

II.2 Representasi Sistem Tenaga Listrik

Sebelum studi aliran daya ini dilakukan sistem yang dianalisa harus terlebih

dahulu direpresentasikan dengan suatu diagram pengganti.

II.2.1 Diagram Segaris

Suatu sistem tiga fasa yang simetris selalu dipecahkan per satu fasa dengan

menggambarkan diagram segaris atau single line diagram. Maksud diagram segaris

itu adalah untuk memberikan semua informasi yang perlu dan dalam bentuk yang

sesuai dengan sistem itu. Diagram segaris itu berbeda-beda sesuai dengan studi yang

akan dilakukan.

Persoalan-persoalan pokok dalam sistem tenaga adalah : aliran daya, operasi

ekonomik, hubung singkat, kestabilan peralihan, pengaturan-pengaturan daya aktif

dan frekuensi dan pengaturan daya reaktif dan tegangan serta pelepasan beban. Dilihat

dari batasan waktu, persoalan-persoalan diatas dapat dikelompokkan dalam tiga

kelompok keadaan yaitu : keadaan mantap, keadaan peralihan, dan keadaan

sub-peralihan.

Pada studi aliran daya dan operesi ekonomik yang dibutuhkan adalah

besaran dalam keadaan mantap, pada studi kestabilan peralihan dibutuhkan

besaran dalam keadaan peralihan dan pada studi hubung singkat dibutuhkan

besaran-besaran dalam keadaan sub-peralihan. Pada studi pengaturan dan pelepasan beban

besaran-besaran yang dibutuhkan tergantung dari keadaan yang diinginkan, mantap

(20)

Oleh karena itu, representasi sistem tenaga listrik itu digambarkan sesuai

dengan studi-studi yang akan dilakukan, dan banyaknya keterangan yang dimasukkan

dalam diagram tergantung pada maksud diagram tersebut dibuat. Misalnya dalam

studi aliran daya beban-beban dan tahanan-tahanan harus digambarkan, tempat

pemutus tenaga dan rele tidak penting, jadi tidak perlu digambarkan, juga impedansi

hubungan netral ke tanah tidak perlu digambarkan.

Dalam studi hubung singkat, tempat dan spesifikasi dari pemutus tenaga dan

rele harus diberikan, sedangkan tahanan biasanya dapat diabaikan. Demikian juga

beban statik dapat diabaikan. Pengabaian ini dilakukan untuk menyederhanakan

perhitungan, tetapi bila perhitungan dilakukan dengan komputer digital pengabaian ini

tidak perlu, dengan demikian diperoleh hasil yang lebih teliti.

Representasi sistem untuk studi kestabilan peralihan hampir sama dengan

representasi sistem untuk studi hubung singkat. Pada studi peralihan digunakan

reaktansi peralihan sedangkan pada studi hubung singkat digunakan reaktansi

sub-peralihan.

Gambar 2.2 adalah diagram segaris suatu sistem tenaga yang sangat sederhana. Dua

generator, yang satu ditanahkan melalui sebuah reaktor dan yang satu lagi melalui

sebuah resistor, dihubungkan kesebuah rel dan melalui sebuah transformator panaik

tegangan ke saluran transmisi. Sebuah generator yang lain, yang ditanahkan melalui

sebuah reaktor, dihubungkan ke sebuah rel dan melalui sebuah transformator pada

ujung yang lain dari saluran transmisi itu. Sebuah beban dihubungkan ke

masing-masing rel. Pada diagram itu keterangan mengenai beban, rating generator,

transformator, dan reaktansi bermacam-macam komponen rangkaian sering juga

(21)

Gambar 2.2. Diagram Segaris Suatu Sistem Listrik

II.2.2 Diagram Impedansi dan Diagram Reaktansi

Untuk dapat menghitung kinerja suatu sistem dalam keadaan berbeban atau

terjadinya suatu gangguan, diagram segaris digunakan untuk menggambar rangkaian

ekivalen fasa tunggal dari sistem. Gambar 2.3 menggabungkan rangkaian-rangkaian

ekivalen dari berbagai komponen yang diperlihatkan pada Gambar 2.2 untuk

membentuk diagram impedansi sistem. Jika diinginkan untuk melakukan studi beban,

beban tertinggal A dan B digantikan dengan resistansi dan reaktansi induktif dalam

hubungan seri. Diagram impedansi tidak memasukkan impedansi pembatas arus yang

ditunjukkan pada diagram segaris diantara netral generator dan tanah karena dalam

keadaan seimbang tidak ada arus yang mengalir dalam tanah dan netral generator

berada pada potensial yang sama dengan netral sistem. Karena arus magnet suatu

transformator biasanya diabaikan dalam rangkaian ekivalen transformator.

(22)

Seperti telah disebutkan terdahulu, resistansi sering diabaikan dalam

perhitungan gangguan, juga dalam program komputer digital. Tentu saja pengabaian

resistansi akan menimbulkan sedikit kesalahan, tetapi hasilnya masih dapat diterima

karena reaktansi induktif suatu sistem jauh lebih besar dari resistansinya. Resistansi

dan reaktansi induktif tidak dijumlahkan secara langsung, dan impedansi tidak akan

jauh berbeda dengan resistansi induktif jika resistansinya kecil. Beban-beban yang

tidak menyangkut mesin-mesin yang berputar sangat kecil pengaruhnya terhadap arus

saluran total pada waktu terjadi gangguan oleh karena itu biasanya diabaikan. Tetapi

beban yang berupa motor serempak selalu dimasukkan dalam perhitungan gangguan

karena e.m.f yang dibangkitkan besar sumbangannya pada arus hubung singkat.

Diagram itu harus memperhitungkan motor induksi sebagai sebuah e.m.f yang

dibangkitkan dalam hubungan seri dengan suatu reaktansi induktif jika diagram

tersebut dimaksudkan untuk menentukan arus yang timbul segera sesudah terjadinya

gangguan. Motor induksi diabaikan dalam perhitungan arus beberapa periode setelah

terjadinya gangguan karena arus yang diberikan oleh sebuah motor induksi hilang

dengan cepat setelah motor tersebut dihubung singkat.

Jika ingin menyederhanakan perhitungan arus gangguan dengan mengabaikan

semua beban statis, semua resistansi, arus magnet masing-masing transformator, dan

kapasitansi saluran transmisi, diagram impedansi itu menjadi diagram reaktansi

seperti ditunjukkan gambar 2.4. Penyederhanaan ini hanya berlaku untuk

perhitungan-perhitungan gangguan dan tidak berlaku untuk studi aliran daya, yang merupakan

pokok permasalahan tugas akhir ini.

(23)

II.2.3 Representasi Generator Sinkron

Generator sinkron biasanya dihubungkan langsung pada rel atau sering juga

melalui transformator daya. Karena tujuan dari analisa ini adalah untuk mengetahui

besar tegangan rel dan aliran daya, maka generator sinkron direpresentasikan sebagai

suatu sumber daya, dan tegangan yang diperoleh dari analisa ini adalah tegangan rel

dimana generator itu terhubung.

II.2.4 Representasi Transformator

Transformator direpresentasikan sebagai reaktansi X saja dengan mengabaikan

sirkuit eksitasi dari transformator itu.

II.2.5 Representasi Saluran Transmisi

Untuk keperluan analisa dan perhitungan maka diagram pengganti biasanya

dibagi dalam 3 kelas, yaitu:

1. Saluran pendek (<80 km)

2. Saluran menengah (80-250 km)

3. Saluran Panjang (>250 km)

Sebenarnya klasifikasi di atas sangat kabur dan sangat relatif. Klasifikasi saluran

transmisi harus didasarkan atas besar kecilnya kapasitansi ke tanah. Jadi bila

kapasitansi ke tanahnya kecil, dengan demikian arus bocor ke tanah kecil terhadap

arus beban, maka dalam hali ini kapasitansi ke tanah dapat diabaikan, dan dinamakan

saluran pendek. Tetapi bila kapasitansi ke tanah sudah mulai besar sehingga tidak

dapat diabaikan, tetapi belum begitu besar sekali sehingga masih dapat dianggap

seperti kapasitansi terpusat (lumped capacitance), dan ini dinamakan saluran

(24)

sebagai kapasitansi terpusat, dan harus dianggap terbagi rata sepanjang saluran, maka

dalam hal ini dinamakan saluran panjang.

Diatas telah disebutkan bahwa klasifikasi berdasarkan panjang kawat sangat

kabur. Seperti diketahui semakin tinggi tegangan operasi maka kemungkinan

timbulnya korona akan sangat besar. Korona ini akan memperbesar kapasitansi,

dengan demikian memperbesar arus bocor. Jadi ada kalanya walaupun panjang

saluran hanya 50 km, misalnya, bila tegangan kerja sangat tinggi (Tegangan Ekstra

Tinggi, EHV, apalagi Tegangan Ultra Tinggi, UHV) maka kapasitansi relatif besar

sehingga tidak mungkin lagi diabaikan walaupun panjang saluran hanya 50 km.

Jadi untuk memperoleh hasil yang teliti, sebelum menggambarkan diagram

pengganti saluran transmisi, lebih baik bila dihitung terlebih dahulu kapasitansi

termasuk korona. Dalam prakteknya klasifikasi saluran transmisi menurut panjangnya

seperti tertera di atas sudah memadai.

II.2.6 Representasi Beban-beban

Beban-beban dapat dibagi dalam dua golongan, yaitu: beban statik dan beban

berputar; motor sinkron atau motor asinkron. Beban statik dan beban berputar

biasanya direpresentasikan sebagai impedansi konstan Z atau sebagai daya konstan P

dan Q, tergantung dari alat hitung yang digunakan.

Perhitungan dengan tangan atau Network Analyzer dengan impedansi konstan,

sedang bila dihitung dengan komputer digital direpresentasikan dengan daya P dan Q

(25)

II.3 Matriks Admitansi Bus

Untuk memperoleh persamaan tegangan simpul (node-voltage equations),

dengan memperhatikan gambar 2.5 dimana besarnya impedansi dinyatakan dalam per

unit pada base (dasar) MVA tertentu dan untuk memudahkan perhitungan maka

tahanan diabaikan. Karena untuk memperoleh persamaan tegangan itu didasarkan

pada hukum arus Kirchhoff maka besaran-besaran impedansi dirubah menjadi

besaran-besaran admitansi dengan menggunakan persamaan berikut:

ij ih ij ij

jx r z

y 1 1

Gambar 2.5 Diagram Impedansi Dari Suatu Sistem Tenaga

(26)

Rangkaian pada gambar 2.5 telah digambar ulang pada gambar 2.6 menjadi

besaran admitansi dan pengubahan menjadi sumber-sumber arus. Simpul 0 (biasanya

dianggap tanah) diambil sebagai referensi. Dengan menggunakan hukum arus

Kirchhoff pada simpul 1 sampai simpul 4 menghasilkan:

3

Dengan menyusun persamaan di atas, maka:

4

Persamaan node menjadi

4

Pada rangkaian di atas, karena tidak hubungan antara bus 1 dan bus 4, maka Y14 = Y41

(27)

Dengan mengembangkan persamaan di atas untuk sistem dengan n-bus, maka

persamaan tegangan simpul dalam bentuk matriks adalah:

n

dengan matriks admitansi bus. Komponen diagonal dari tiap simpul adalah jumlah

dari admitansi-admitansi yang terhubung padanya. Ini dikenal dengan admitansi

sendiri atau driving point admittance, yaitu:

i

Kompone diagonal mati (off-diagonal element) sama dengan negatif dari admitansi

antara simpul-simpul. Ini dikenal dengan admitansi bersama yaitu:

ij ji

ij Y y

Y

Jika arus bus diketahui, maka besar tegangan bus ke-n dapat diperoleh dengan:

bus bus

bus Y I

V 1

(28)

II.4 Persamaan Aliran Daya

Persamaan aliran daya secara sederhana dapat dilihat pada gambar 2.7 sistem

yang memiliki 2 bus. Setiap bus memiliki sebuah generator dan beban, walaupun pada

kenyataannya tidak semua bus memiliki generator. Transmisi menghubungkan antara

bus 1 dan bus 2. Pada setiap bus memiliki 6 besaran elektris yang terdiri dari : PD, PG,

Gambar 2.7 One-line diagram sistem 2 bus

Pada gambar 2.7 dapat dihasilkan persamaan persamaan aliran daya dengan

menggunakan diagram impedansi. Pada gambar 2.8 merupakan diagram impedansi

dimana generator sinkron direpresentasikan sebagai sumber yang memiliki reaktansi

dan transmisi model p (phi). Beban diasumsikan memiliki impedansi konstan dan

(29)

1

Gambar 2.8 Diagram impedansi sistem 2 bus

Besar daya pada bus1 dan bus 2 adalah:

2

power) untuk masing-masing bus.

1

Gambar 2.9 Bus power dengan transmisi model untuk sistem 2 bus

Besar arus yang diinjeksikan pada bus 1 dan bus 2:

(30)

Semua besaran adalah diasumsikan dalam sistem per-unit, sehingga:

Gambar 2.10 Aliran arus pada rangkaian ekivalen

Aliran arus dapat dilihat pada gambar 2.10, dimana arus pada bus 1 adalah:

s

Untuk aliran arus pada bus 2 adalah :

(31)

2

Notasi matriks dari persamaan (2-15) adalah :

bus bus bus Y V

I (2-16)

Persamaan (2.5) hingga (2-16) yang diberikan untuk sistem 2 bus dapat

dijadikan sebagai dasar untuk penyelesaian persamaan aliran daya sistem n-bus.

Gambar 2.11 menunjukkan sistem dengan jumlah n-bus dimana bus 1 terhubung

dengan bus lainnya.Gambar 2.12 menunjukkan model transmisi untuk sistem n-bus.

1 ^ I

(32)

1 ^ I

Gambar 2.12 Model transmisi untuk sistem n-bus

Persamaan yang dihasilkan dari gambar 2.12 adalah :

n

Persamaan (2-21) dapat disubstitusikan ke Persamaan (2-5) menjadi

(33)

Persamaan (2-23) merupakan representasi persamaan aliran daya yang

nonlinear. Untuk sistem n-bus, seperti persamaan (2-15) dapat dihasilkan persamaan

(2-24), yaitu:

Notasi matriks dari persamaan (2-24) adalah:

bus

II.5 Klasifikasi Bus

Jenis bus pada sistem tenaga, yaitu

1. Load bus (bus beban)

Setiap bus yang tidak memiliki generator disebut dengan load bus. Pada bus ini

daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) diketahui sehingga sering juga disebut bus PQ.

(34)

nilai positif, sementara daya aktif dan reaktif yang dikonsumsi bernilai negatif.

Besaran yang dapat dihitung pada bus ini adalah V dan d.

2. Generator bus (bus generator)

Generator bus dapat disebut dengan voltage controlled bus karena tegangan pada

bus dibuat selalu konstan. Setiap bus generator dimana memiliki daya megawatt

yang dapat diatur melalui prime mover (penggerak mula) dan besaran tegangan

yang dapat diatur melalui arus eksitasi generator sehingga bus ini sering juga

disebut dengan PV bus. Besaran yang dapat dihitung dari bus ini adalah Q dan d.

3. Slack bus

Slack bus sering juga disebut dengan Swing bus atau rel berayun. Adapun besaran

yang diketahui dari bus ini adalah tegangan (V) dan sudut beban(d). Suatu sistem

tenaga biasanya didesign memiliki bus ini yang dijadikan referensi yaitu besaran d

= 00. Besaran yang dapat dihitung dari bus ini adalah daya aktif dan reaktif.

Secara singkat klasifikasi bus dalam sistem tenaga terdapat pada tabel 2.1 yaitu

besaran yang dapat diketahui dan tidak dapat diketahui pada bus tersebut.

Tabel 2.1 Klasifikasi Bus Pada Sistem Tenaga

Tipe Bus Besaran yang Diketahui Besaran Yang Tidak

Diketahui

Slack [V] = 1.0 ; = 00 P, Q

Generator

(PV Bus)

P, [V] Q,

(35)

II.6 Tanda P dan Q

Salah satu yang harus diingat dalam analisa aliran daya adalah tanda daya

nyata (P) dan daya reaktif (Q). Daya reaktif lagging adalah daya reaktif positif

menunjukkan arusnya bersifat induktif dan daya reaktif leading adalah daya negatif

menunjukkan arusnya bersifat kapasitif dan arus bus positif adalah arus yang arahnya

menuju bus. Dikarenakan aliran arus generator menuju bus dan aliran arus beban

meninggalkan bus, sehingga tanda daya adalah positif untuk bus generator dan negatif

untuk bus beban.

Oleh karena itu, dapat mengikuti ketentuan yang telah dibuat, yaitu:

1. P dan Q dengan bus beban bersifat induktif (bus beban dengan faktor daya

lagging) adalah kedua nilai negative (S P jQ).

2. P dan Q dengan bus beban bersifat kapasitif (bus beban dengan faktor daya

leading) adalah negative dan positif berturut-turut S P Q .

3. P dan Q bus generator bersifat induktif (bus dengan generator sedang beroperasi

pada faktor daya lagging) adalah kedua bernilai positif S P jQ .

4. P dan Q bus generator bersifat kapasitif (bus dengan generator sedang beroperasi

faktro daya leading).

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

II.7 Metode Aliran Daya Iterasi Gauss-Seidel

Persamaan aliran daya (2-23) yang telah dituliskan sebelumnya, yaitu:

n

j j

ijV i n

Y V jQ P

1 ^ 1

^ 1

(36)

n

Sehingga persamaan (2-29) menjadi:

ii

Dari persamaan (2-27) juga didapatkan:

n

Langkah-langkah perhitungan algoritma dengan menggunakan metode Gauss-Seidel

adalah sebagai berikut:

1. Perhitungan matriks admitansi bus (Ybus) dalam per unit.

2. Tentukan bus referensi (slack bus) untuk besaran tegangan dan sudut phasa

yang tidak diketahui, yaitu:

[V] = 1.0, d = 00

3.b Untuk bus beban (load bus), tentukan Vi

^

(37)

Untuk bus generator (voltage controlled), menentukan Vi

^

dengan

menggunakan persamaan (2-33) dan (2-31) secara bersama. Sehingga

besar daya reaktif yang diketahui terlebih dahulu, yaitu:

n

Kemudian setelah itu, hitung Vi

^

V telah ditetapkan untuk bus generator. Sehingga,

1

3.b Untuk konvergensi yang cepat, menggunakan faktor akselerasi untuk bus

beban

Dimana a = faktor akselerasi

4. Konvergensi besaran nilai

(38)

Hal ini adalah perbedaan nilai absolut bagian nyata tegangan dengan hasil

iterasi yang berturut-turut harus lebih kecil dari nilai toleransi e. Biasanya

= 10-4 , dan juga

Hal ini adalah nilai absolut bagian imaginer tegangan yang dihasilkan

iterasi secara berturut seharusnya lebih kecil dari nilai toleransi e.

Apabila perbedaannya lebih besar dari toleransi maka kembali ke langkah

3, dan apabila perbedaan lebih kecil dari toleransinya maka hasil solusinya

sudah konvergensi dan lanjutkan langkah 6.

5. Menentukan daya PG dan QG dari persamaan (2-23)

6. Menentukan aliran arus pada jaringan.

Bus i Bus j

Gambar 2.13 Ilustrasi aliran pada line dengan sistem 2 bus

Perhitungan besaran arus pada jaringan (line) merupakan langkah terakhir

dari perhitungan aliran daya setelah diketahui hasil perhitungan tegangan

pada masing-masing bus. Ilustrasi perhitungan arus jaringan dapat dilihar

dari gambar 2.13 yang merupakan sistem dengan 2 bus. Arus jaringan Iij

^

,

(39)

pi

Rugi-rugi daya pada jaringan (i-j) adalah penjumlahan bilangan yang telah

dihitung pada persamaan (2-38) dan (2-39).

ji ij Lij S S

(40)

BAB III

METODE ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT.CPI DENGAN ETAP 4.0

III.1 Umum

ETAP (Electrical Transient Analyzer Program) merupakan suatu program

yang menampilkan secara GUI (Graphical User Interface) tentang analisis sistem

tenaga. Program ETAP dibuat oleh perusahaan Operation Technology, Inc (OTI) dari

tahun 1995. ETAP versi 4.0 merupakan salah satu produk OTI yang dikeluarkan pada

tahun 2000. Tujuan program ETAP 4.0 dibuat adalah untuk memperoleh perhitungan

dan analisis sistem tenaga pada sistem yang besar menggunakan komputer.

Program ETAP 4.0 dapat digunakan untuk studi aliran daya pada sistem yang

besar dengan jumlah bus yang unlimited. Sistem 115 KV PT.Chevron Pacific

Indonesia (CPI) merupakan sistem yang cukup besar dan memiliki sekitar 34 bus,

oleh karena itu program ETAP 4.0 dapat digunakan untuk analisis aliran daya sistem

(41)

III.2 Metode Aliran Daya Menggunakan ETAP 4.0

Pada gambar 3.1 merupakan flowchart metode aliran daya sehingga dapat

dijelaskan metode aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia

menggunakan program ETAP 4.0.

Gambar 3.1 Flowchart studi aliran daya menggunakan ETAP 4.0

Mulai 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) Tentukan Swing Bus

Run Program Output Load

Flow Selesai Masukan data Studi Kasus:

Metode, Max. Iterasi,

Precision, loading category, Charger loading, Load Diversity factor, initial Condition, update.

Tidak

(42)

Gambar 3.1 merupakan diagram alir (flowchart) studi aliran daya

menggunakan ETAP 4.0, dimana proses pertama dimulai hingga keluaran program.

Proses metode aliran daya sesuai gambar 3.1 adalah:

1. Membuat one-line diagram sistem yang akan dibahas, dalam tulisan ini adalah

sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia.

2. Data generator, transformator, transmisi, pengaman, dan bus dapat dimasukan

ke dalam program setelah one-line diagram dibuat.

3. Menentukan sebuah atau beberapa swing generator, setelah data generator,

transformator, transmisi, pengaman, dan bus dimasukan.

4. Masukan data studi kasus yang ditinjau.

5. Jalankan program ETAP 4.0 dengan memilih icon load flow analysis pada

toolbar. Program tidak jalan (error) apabila terdapat kesalahan, data yang

kurang, dan swing generator sehingga data dapat dimasukan kembali.

6. Keluaran studi aliran daya dapat diketahui setelah program dapat dijalankan.

Untuk melihat hasil keluaran aliran daya di load flow report manager yang

terdapat di toolbar sebelah kanan program.

III.3 Prosedur Menggunakan ETAP 4.0

Membuat one-line diagram sistem pembangkitan seperti langkah-langkah di

bawah ini.

1. Jalankan program ETAP 4.0.

Program ETAP 4.0 dapat digunakan setelah diinstall kedalam komputer, setelah

(43)

Setelah program dijalankan maka akan tampak tampilan seperti gambar 3.2 yang

merupakan tampilan pertama program ETAP 4.0.

Gambar 3.2 Tampilan pertama ETAP 4.0

2. Membuat studi kasus yang baru

Untuk membuat studi kasus yang baru maka pada gambar 3.2 klik file new

project akan muncul seperti gambar 3.3, setelah itu tulis name project, dan pilih

unit system dan required password sesuai dengan kebutuhan.

(44)

Setelah pada gambar 3.3 diklik ok maka akan tampil seperti gambar 3.4.

Gambar 3.4 Tampilan user information ETAP 4.0

Masukan user name full name description password ok sesuai dengan

kebutuhan maka akan tampil gambar 3.5.

3. Membuat one-line diagram

(45)

Pada gambar 3.5 terdapat ruang untuk menggambar one-line diagram dengan

menggunakan template yang terdapat pada toolbar terletak di sebelah kanan.

One-line diagram yang telah dibuat sperti pada gambar 3.6 di bawah ini.

Gambar 3.6 One-line diagram dalam ETAP 4.0

One-line diagram sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia yang lengkap

dapat dilihat pada lampiran 1.

III.4 Data Load Flow

Sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia dapat dilihat pada one-line

diagram PT.CPI. Data dimasukan setelah one-line diagram sistem 115 KV PT. CPI

direpresentasikan ke dalam program ETAP 4.0. Data yang dibutuhkan adalah data

pada generator, bus, transmisi, transformator, pengaman, dan beban sistem 115 KV

(46)

III.4.1 Data Pembangkit Generator

Data generator yang dibutuhkan untuk analisis aliran daya adalah:

ID Generator

Generator type (turbo, hydro w/o damping)

Operating mode (Swing, Voltage Control, dan Mvar Control)

Rated KV

%V dan Angle untuk swing mode of operation

%V, MW loading, dan Mvar limits (Qmax dan Qmin) untuk Voltage Control

mode of operation

MW dan Mvar loading untuk Mvar control mode of operation.

Data generator yang digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT.

Chevron Pacific Indonesia terdapat pada lampiran 2.

Tampilan gambar data program ETAP 4.0 dapat dilihat pada gambar 3.7 di

bawah ini.

(47)

Gambar 3.7 merupakan data generator CGN-G1 pada Nort duri Switchyard.

Kapasitas generatornya adalah 120 MW. Pada gambar terlihat data Var limits,

effisiensi, dan kutub dan kecepatan generator.

III.4.2 Data Transformator

Data transformator yang dibutuhkan untuk analisis aliran daya dengan

program ETAP 4.0 adalah:

ID transformator

Rated KV di sisi primer dan sekunder

Rated MW

Impedansi (%Z dan X/R)

Fixed tap (% tap)

Data transformator yang digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV

PT. Chevron Pacific Indonesia terdapat pada lampiran 3.

Tampilan data transformator pada program ETAP 4.0 terdapat pada gambar

3.8 di bawah ini.

(48)

Gambar 3.8 merupakan transformator pada gardu induk Cogen. Kapasitas

daya dari transformator ini adalah 150 MVA dengan tegangan primer 230 KV dan

sekunder adalah 13,8 KV. Pada gambar terlihat impedansi positif dan nol dari

transformator.

III.4.3 Data Transmisi

Data saluran transmisi dalam program ETAP 4.0 seperti pada gambar 3.9 di

bawah ini.

Data saluran transmisi untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron

Pacific Indonesia menggunakan program ETAP 4.0 terdapat pada lampiran 4.

Tampilan data transmisi dalam program ETAP 4.0 seperti pada gambar 3.9 di

bawah ini.

Gambar 3.9 Tampilan data transmisi pada ETAP 4.0

Gambar 3.9 merupakan data transmisi saluran antara Cogen dengan Kotabatak

Junction 230A. Pada gambar terlihat besar impedansi dengan R sebesar 6.49751, X

(49)

III.4.4 Data Bus

Data bus yang dibutuhkan untuk analisis aliran daya menggunakan program

ETAP 4.0 adalah:

ID bus

Nominal KV

%V dan Angle (bila initial condition digunakan untuk bus voltages)

Load Diversity Factor (bila loading option menggunakan diversity factor)

Data bus yang digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT.

Chevron Pacific Indonesia menggunakan program ETAP 4.0 terdapat pada lampiran

5.

Tampilan data bus pada program ETAP 4.0 seperti pada gambar 3.10 di bawah

ini.

Gambar 3.10 Tampilan data bus pada program ETAP 4.0

Gambar 3.10 merupakan bus pada PLTG Cogen dengan tegangan kerja 230

KV. Pada gambar terlihat initial voltage sebesar 100% dengan sudut 0, load diversity

(50)

III.4.5 Data Beban

Data beban sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia yang digunakan

adalah data beban 391 MW. Ada 2 jenis beban dalam program ETAP 4.0 yaitu: static

load dan lumped load. Static load merupakan beban yang dominan adalah beban

rumah tangga (statis), sedangkan lumped load merupakan beban yang diminan adalah

industri.

Pada analisi aliran daya ini beban dianggap ter-lump dan dianggap terhubung pada rel

115 kV.

Lumped Load

Data beban lumped load yang dibutuhkan untuk analisis aliran daya

menggunakan ETAP 4.0 adalah:

Load ID

Rated KV, MVA, power factor, dan % motor load

Loading category ID dan % Loading

Data yang digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron

Pacific Indonesia menggunakan program ETAP 4.0 terdapat pada lampiran 6.

Tampilan data lumped load pada program ETAP 4.0 seperti pada gambar 3.11

di bawah ini.

(51)

Gambar 3.11 merupakan beban Petapahan sebesar 2,562 MVA. Pada gambar

terlihat faktor daya sebesar 85%, arus 12.86 Ampere, % persen beban static load

sebesar 5%, dan loading category sebesar 100%.

III.4.6 Data Pengaman

Data pengaman (high voltage circuit breaker) yang digunakan untuk analisis

aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia berdasarkan data yang ada

pada library ETAP 4.0, dimana standar yang digunakan adalah ANSI. Data pengaman

diambil berdasarkan besar tegangan yang terdapat pada library.

III.4.7 Data Load Flow Study Case

Load flow study case (LFSC) merupakan masalah yang ditinjau untuk studi

aliran daya. LFSC meliputi metode aliran daya, loading category, load diversity

factor, charger loading, dan initial condition. LFSC yang digunakan untuk analisis

aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia seperti pada gambar 3.12

adalah:

1. Metode aliran daya :

Accelerated Gauss-Seidel

Maximum iteration : 5000

Precision (ketepatan) : 0,000001

2. Loading category : Design

3. Loading diversity factor : None

4. Charger loading : Loading Category

(52)

Gambar 3.12 Tampilan data load flow study case

Gambar 3.12 merupakan tampilan data LFSC yang digunakan untuk analisis

(53)

BAB IV

HASIL STUDI ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA

IV.1 Hasil Perhitungan Nilai Tegangan dan Sudut Beban Saat Sistem Normal

Tinjauan aliran daya pada saat sistem keadaan normal adalah pada saat beban

400,824 MW dan seluruh pembangkit yang ada beroperasi (terkecuali generator DG

T2 yang sudah tidak beroperasi lagi). Hasil nilai tegangan dan sudut beban dari

analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan

ETAP 4.0 pada saar sistem normal terdapat pada tabel 4.1 di bawah ini.

Tabel 4.1 Tegangan dan sudut beban saat sistem normal

Hasil Perhitungan Nama Bus

Tegangan Bus

(KV) % Tegangan Tegangan (KV)

Sudut Beban

3D 115 94,49 108,661 -11,3

4B 115 94,91 109,142 -11,1

4D 115 94,47 108,643 -11,4

5B 115 94,64 108,837 -11,3

6D 115 94,21 108,346 -11,8

6DN 115 94,29 108,434 -11,7

8C 115 94,05 108,160 -12,0

8D 115 93,92 108,007 -12,1

(54)

Bangko 115 85,90 98,790 -15,0

Batang 115 91,40 105,109 -12,0

Bekasap Main 115 94,84 109,071 -10,3

Beruk b 115 88,08 101,289 -15,4

Bus-43 115 95,18 109,459 -10,1

Central Duri 115 95,68 110,033 -9,8

Duri 115 95,24 109,524 -10,2

KBJ 115 95,60 109,940 -10,5

KBJ_13.8A 13,8 95,33 13,156 -10,9

KBJ_13.8B 13,8 95,33 13,156 -10,9

Kota Batak 115 94,05 108,159 -11,4

Libo 115 95,43 109,741 -10,6

Menggala 115 86,78 99,795 -14,5

Minas 115 94,35 108,503 -11,9

MNS-BG8 13,8 95,71 13,208 -9,1

MNS-BG10 13,8 95,49 13,178 -9,8

MNS-BG11 13,8 95,08 13,122 -10,0

NDRI_13.8 13,8 96,77 13,354 -9,3

NDRI_115A 115 97,27 111,862 -8,6

NDRI_115B 115 97,24 111,824 -8,7

Nella 115 85,60 98,445 -15,2

Pedada 115 86,92 99,961 -16,1

Pematang Mai 115 95,05 109,306 -10,2

(55)

Pinang 115 85,49 98,312 -15,3

Pungut 115 95,39 109,700 -10,3

Pusaka 115 87,02 100,068 -16,0

Rokan 115 94,98 109,228 -10,2

Sintong 115 87,06 100,117 -14,3

Suram 115 93,75 107,814 -11,6

Zamrud 115 86,70 99,709 -16,1

CDRI-BG1 13,8 102.38 14,128 -5,3

CDRI-BG2 13,8 102,34 14,123 -4,8

CDRI-BG3 13,8 102,42 14,134 -5,4

CDRI-BG4 13,8 102,45 14,138 -5,4

CGN-BG1 13,8 105,00 14,490 0,0

CGN-BG2 13,8 105,00 14,490 0,0

CGN-BG3 13,8 105,00 14,490 0,0

Cogen 230 235,463 235,463 -3,2

MNS-BG4 13,8 102,26 14,112 -7,9

IV.2 Hasil Perhitungan Daya Aktif dan Reaktif Saat Sistem Normal

Hasil perhitungan arah dan besar aliran daya aktif dan reaktif pada setiap

saluran dari analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia

(56)

Tabel 4.2 Daya aktif dan reaktif saat sistem normal

Saluran Aliran Daya

Dari Bus (Rel)

Ke Bus (Rel)

Daya Aktif (MW)

Daya Reaktif (MVAR)

% PF

Arus (Ampere)

3D 4D 12.21 -3.33 -96.5 67

3D KBJ -33.58 -9.92 95.9 186

4B 5B 29.36 5.77 98.1 158

4B KBJ -47.04 -16.73 94.2 264

4D 3D -12.20 3.23 -96.7 64

4D 6DN 36.85 1.04 100.0 195

4D KBJ -42.76 -15.49 94.0 241

5B 4B -29.30 -5.78 98.1 158

5B 6D 29.51 5.54 98.3 159

5B Minas 18.26 -0.92 -99.9 96

5B KBJ -45.19 -15.39 94.7 253

6D 5B -29.41 -5.54 98.3 159

6D Minas 5.74 -9.13 -58.3 57

6DN 4D -36.79 -0.99 100.0 195

6DN Minas 16.77 -11.42 -82.7 108

8C Minas -20.06 -12.43 85.0 125

8D Minas -30.86 -19.13 85.0 194

Balam Nella -4.98 -3.08 85.0 34

Bangko Sintong -21.38 -11.76 87.6 142

(57)

Batang Central Duri -32.72 -18.69 86.8 206

Batang Sintong 31.45 17.9 86.9 198

Bekasap Main Duri -11.21 -6.95 85.0 69

Beruk Minas -24.55 -13.08 88.3 158

Beruk Pusaka 7.52 3.16 92.2 46

Beruk Zamrud 13.05 7.45 86.8 85

Bus-43 Central Duri -12.00 -6.8 87.0 72

Bus-43

Pematang

Main 7.58 4.53 85.8 46

Bus-43 Rokan 4.43 2.27 89.0 26

CDRI-BG1 Central Duri 15.30 12.6 77.2 809

Central Duri Batang 33.52 19.51 86.4 203

Central Duri Bus-43 12.03 6.43 88.2 71

Central Duri Duri 18.31 6.52 94.2 101

Central Duri NDRI_115B -81.33 -34.07 92.2 462

Central Duri CDRI-BG1 -15.19 -10.60 82.0 97

(58)

CGN-BG2 Cogen 90.81 41.70 90.9 3981

CGN-BG3 Cogen 90.81 41.70 90.9 3981

Cogen KBJ_230 97.63 38.90 92.9 257

Cogen KBJ_230 88.12 19.38 97.7 221

Cogen CGN-BG1 -90.66 -35.66 93.1 238

Cogen CGN-BG2 -90.66 -35.66 93.1 238

Cogen CGN-BG3 -90.66 -35.66 93.1 238

Cogen

NDRI_115A

&

NDRI_13.8 86.24 48.70 87.1 242

Duri

Bekasap

Main 11.24 6.65 86.0 68

Duri Central Duri -18.26 -6.73 93.8 102

Duri KBJ 1.62 -3.43 -42.8 19

Duri Pungut 2.34 -2.98 -61.8 19

KBJ Duri -1.62 1.42 -75.2 11

KBJ 3D 33.82 10.06 95.8 185

KBJ 4B 47.21 16.89 94.2 263

KBJ 4D 43.00 15.59 94.0 240

KBJ 5B 45.41 15.55 94.6 252

KBJ Kota Batak 13.35 5.84 91.6 76

KBJ Libo 2.17 0.25 99.3 11

(59)

KBJ

KBJ_13.8B

& KBJ_230 -91.18 -33.71 93.8 510

KBJ

KBJ_13.8A

& KBJ_230 -91.18 -33.71 93.8 510

KBJ_13.8A

KBJ_230 &

KBJ 0.00 0.00 0.0 0

KBJ_13.8B

KBJ_230 &

KBJ 0.00 0.00 0.0 0

KBJ_230 Cogen -96.28 -42.43 91.5 268

KBJ_230 Cogen -86.45 -38.78 91.2 241

KBJ_230

KBJ &

KBJ_13.8B 91.36 40.60 91.4 255

KBJ_230

KBJ &

KBJ_13.8A 91.36 40.60 914.0 255

Kota Batak KBJ -13.23 -6.89 88.7 79

Kota Batak Petapahan 3.75 1.01 96.5 20

Libo KBJ -2.16 -1.34 85.0 13

Menggala Sintong -5.91 -3.66 85.0 40

Minas 5B -18.20 0.62 -99.9 96

Minas 6D -5.73 8.96 -53.9 56

Minas 6DN -16.75 11.36 -82.8 107

Minas Beruk 25.47 13.05 89.0 152

Minas 8C 20.08 12.21 85.5 125

(60)

Minas MNS-BG4 -10.37 -14.02 59.4 92

Minas MNS-BG6 -10.03 -20.32 44.2 120

Minas MNS-BG8 -14.44 -12.65 75.2 102

Minas MNS-BG10 -15.95 -18.54 65.2 130

Minas MNS-BG11 -15.66 -18.69 64.2 129

MNS-BG4 Minas 10.50 16.50 53.7 800

MNS-BG6 Minas 10.10 22.10 41.6 1004

MNS-BG8 Minas 14.50 14.00 71.9 881

MNS-BG10 Minas 16.00 20.00 62.5 1122

MNS-BG11 Minas 15.70 20.00 61.7 1118

NDRI_13.8

Cogen &

NDRI_115A 0.00 0.00 0 0

NDRI_115A NDRI_115B 86.07 38.37 91.3 486

NDRI_115A

NDRI_13.8

& Cogen -85.96 -38.29 91.3 485

NDRI_115B NDRI_115A -86.06 -38.33 91.83 486

NDRI_115B Central Duri 81.92 35.70 91.6 461

Nella Bangko -6.63 -3.01 91.1 42

Nella Balam 4.99 2.63 88.4 33

Nella Pinang 1.64 0.37 97.5 9

Pedada Pusaka -2.33 -1.44 85.0 15

Pematang

Main Bus-43 -7.57 -4.69 85.0 47

(61)

Petapahan Suram 1.58 0.44 96.3 8

Pinang Nella -1.64 -1.02 85.0 11

Pungut Duri -2.34 2.04 -75.3 16

Pungut KBJ 0.98 -2.88 -75.3 16

Pusaka Beruk -7.47 -4.30 86.7 49

Pusaka Pedada 2.33 1.12 90.2 14

Rokan Bus-43 -4.42 -2.74 85.0 27

Sintong Bangko 21.53 11.72 87.8 141

Sintong Menggala 5.92 3.31 87.3 39

Sintong Batang -30.65 -17.02 87.4 202

Suram Petapahan -1.58 -0.98 85.0 9

Zamrud Beruk -12.94 -8.02 85.0 88

IV.3 Hasil Perhitungan Daya Aktif dan Reaktif Pada Cabang (transmisi dan transformator) Saat Sistem Normal

Hasil perhitungan arah dan besar aliran daya aktif dan reaktif pada cabang

(transmisi dan transformator) dari analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron

Pacific Indonesia menggunakan ETAP 4.0 saat sistem normal terdapat pada tabel 4.3

di bawah ini.

Tabel 4.3 Aliran daya aktif dan reaktif pada cabang saat sistem normal

Informasi Bus yang Terhubung

Aliran Daya Dari-ke Bus

Aliran Daya ke-dari Bus Nama Cabang

(62)

3D-4D 3D 4D 12.208 -3.327 -12.200 3.230

KBJ-3D 3D KBJ -33.576 -9.916 33.816 10.061

4B5B 4B 5B 29.359 5.771 -29.304 -5.779

KBJ-4B 4B KBJ -47.042 -16.729 47.206 16.885

4D-6DN 4D 6DN 36.855 1.043 -36.789 -0.987

KBJ-4D 4D KBJ -42.757 -15.492 42.999 15.589

5B-6D 5B 6D 29.507 5.536 -29.415 -5.545

5B-MNS 5B Minas 18.262 -0.925 -18.199 0.621

KBJ-5B 5B KBJ -45.191 -15.394 45.413 15.551

6D-MNS 6D Minas 5.742 -9.126 -5.733 8.956

6DN-MNS 6DN Minas 16.769 -11.420 -16.750 11..55

MNS-8C 8C Minas -20.056 -12.429 20.082 12.206

MNS-8D 8D Minas -30.864 -19.127 30.922 19.048

NL-BLM Balam Nella -4.967 -3.084 4.985 2.631

BKO-STG Bangko Sintong -21.381 -11.758 21.533 11.720

NL-BKO Bangko Nella 6.639 2.622 -6.626 -3.005

BTG-CDRI Batang Central Duri -32.724 -18.686 33.522 19.508

STG-BTG Batang Sintong 31.449 17.896 -30.652 -17.016

BKM-DRI

Bekasap

Main Duri -11.212 -6.949 11.236 6.655

BRK-MNS Beruk Minas -24.550 -13.083 25.467 13.046

BRK-PSK Beruk Pusaka 7.521 3.162 -7.472 -4.303

BRK-ZMRD Beruk Zamrud 13.046 7.453 -12.939 -8.019

(63)

Bus43-PMTM Bus-43

Pematang

Main 7.577 4.529 -7.571 -4.692

RKN-Bus43 Bus-43 Rokan 4.429 2.273 -4.425 -2.742

CDRI-TX1 CDRI-BG1 Central Duri 15.300 12.600 -15.192 -10.599

CDRI-DRI_A Central Duri Duri 18.309 6.524 -18.260 -6.728

CDRI-DRI_B Central Duri Duri 18.309 6.524 -18.260 -6.728

NDRI_115B-CD Central Duri NDRI_115B -81.326 -34.072 81.920 35.761

CGN-TX1 CGN-BG1 Cogen 90.808 41.695 -90.664 -35.659

CGN-KBJ_230A Cogen KBJ_230 97.633 38.902 -96.281 -42.426

CGN-KBJ_230B Cogen KBJ_230 88.117 19.378 -96.281 -42.426

DRI-KBJ Duri KBJ 1.625 -3.427 -1.618 1.419

DRI-PGT Duri Pungut 2.341 -2.982 -2.337 2.042

KBJ-KTBTK KBJ Kota Batak 13.350 5.843 -13.233 -6.890

LBO-KBJ KBJ Libo 2.167 0.252 -2.165 -1.783

PGT-KBJ KBJ Pungut -0.979 1.815 0.982 3.314

(64)

MGL-STG Menggala Sintong -5.911 -3.663 5.921 22.100

MNS-TX-4 Minas MNS-BG4 -10.367 -14.022 10.500 14.000

MNS-TX6 Minas MNS-BG6 -10.025 -20.325 10.100 20.000

MNS-TX8 Minas MNS-BG8 -14.443 -12.653 14.500 20.000

MNS-TX10 Minas MNS-BG10 -15.950 -18.537 16.000 -38.331

MNS-TX11 Minas MNS-BG11 -15.656 -18.691 15.700 -1.016

NDRI_115A-ND NDRI_115A NDRI_115B 86.069 38.369 -86.056 1.118

PNG-NL Nella Pinang 1.640 0.374 -1.639 -0.978

PSK-PDD Pedada Pusaka -2.331 -1.445 2.332 -33.707

PTP-SRM Petapahan Suram 1.579 0.442 -1.578 -0.001

KBJ_230-TXA KBJ_230 KBJ 91.364 40.605 -91.177 -33.707

KBJ_13.8B -0.001 -0.001

KBJ_230-TXB KBJ_230 KBJ 91.364 40.605 -91.177 -33.707

KBJ_13.8A -0.001 -0.001

NDRI_115A-TX Cogen NDRI_115A 86.244 48.698 -85.964 -38.293

NDRI_13.8 0.001 0.001

IV.4 Hasil Perhitungan Losses dan Voltage Drop Saat Sistem Normal

Perhitungan aliran daya dapat mengetahui besar losses pada setiap cabang dan

voltage drop pada setiap cabang. Hasil perhitungan losses dan voltage drop pada

(65)

Tabel 4.4 Losses dan voltage drop saat sistem normal

Informasi Bus yang Terhubung

Losses

% Tegangan Bus

%Voltage Drop Nama

Cabang

Dari Bus Ke Bus KW KVAR Dari Ke

3D-4D 3D 4D 7.5 -96.9 94.49 94.47 0.02

KBJ-3D 3D KBJ 240.0 144.5 94.49 95.60 1.11

4B5B 4B 5B 55.9 -8.4 94.91 94.64 0.26

KBJ-4B 4B KBJ 164.6 156.1 94.91 95.60 0.69

4D-6DN 4D 6DN 66.3 55.5 94.47 94.29 0.18

KBJ-4D 4D KBJ 242.5 97.2 94.47 95.60 1.13

5B-6D 5B 6D 92.0 -9.3 94.64 94.21 0.43

5B-MNS 5B Minas 63.3 -303.4 94.64 94.35 0.29

KBJ-5B 5B KBJ 222.2 156.6 94.64 95.60 0.96

6D-MNS 6D Minas 9.1 -169.9 94.21 94.35 0.14

6DN-MNS 6DN Minas 19.4 -64.9 94.29 94.35 0.06

MNS-8C 8C Minas 26.3 -223.2 94.05 94.35 0.30

MNS-8D 8D Minas 58.5 -79.3 93.92 94.35 0.43

NL-BLM Balam Nella 9.5 -452.7 85.29 85.60 0.31

BKO-STG Bangko Sintong 151.6 -38.5 85.90 87.06 1.15

NL-BKO Bangko Nella 12.9 -383.1 85.90 85.60 0.30

BTG-CDRI Batang Central Duri 798.3 821.6 91.40 95.68 4.28

STG-BTG Batang Sintong 797.4 880.3 91.40 87.06 4.34

(66)

Main

BRK-MNS Beruk Minas 916.8 -37.2 88.08 94.35 6.27

BRK-PSK Beruk Pusaka 48.9 -1141.6 88.08 87.02 1.06

BRK-ZMRD Beruk Zamrud 107.2 -565.7 88.08 86.70 1.37

Bus43-CDRI Bus-43 Central Duri 33.4 -368.6 95.18 95.68 0.50

Bus43-PMTM Bus-43

Pematang

Main 5.5 -163.1 95.18 95.05 0.13

RKN-Bus43 Bus-43 Rokan 4.9 -468.8 95.18 94.98 0.20

CDRI-TX1 CDRI-BG1 Central Duri 107.6 2001.1 102.38 95.68 6.70

CDRI-DRI_A Central Duri Duri 48.9 -204.1 95.68 95.24 0.44

CDRI-DRI_B Central Duri Duri 48.9 -204.1 95.68 95.24 0.44

NDRI_115B-CD Central Duri NDRI_115B 594.6 1688.7 95.68 97.24 1.56

CGN-TX1 CGN-BG1 Cogen 143.7 6035.8 105.00 102.38 2.62

CGN-KBJ_230A Cogen KBJ_230 1351.9 -3523.9 102.38 98.33 4.05

(67)

KBJ_230B 8164.4 23047.9

DRI-KBJ Duri KBJ 6.7 -2008.7 95.24 95.60 0.36

DRI-PGT Duri Pungut 4.4 -940.0 95.24 95.39 0.15

KBJ-KTBTK KBJ Kota Batak 117.4 -1046.3 95.60 94.05 1.55

LBO-KBJ KBJ Libo 2.3 -1089.5 95.60 95.43 0.17

PGT-KBJ KBJ Pungut 2.7 -1067.4 95.60 95.39 0.21

KTBTK-PTP Kota Batak Petapahan 5.2 -772.0 94.05 93.82 0.23

MGL-STG Menggala Sintong 10.0 -349.1 86.78 87.06 0.28

MNS-TX-4 Minas MNS-BG4 133.2 2477.6 94.35 102.26 11.47

MNS-TX6 Minas MNS-BG6 74.9 1775.4 94.35 101.16 6.81

NDRI_115A-ND NDRI_115A NDRI_115B 13.2 38.5 97.27 97.24 0.03

PNG-NL Nella Pinang 1.2 -642.0 85.60 85.49 0.12

PSK-PDD Pedada Pusaka 1.3 -326.7 86.92 87.02 0.09

PTP-SRM Petapahan Suram 0.7 -535.7 93.82 93.75 0.07

KBJ_230-TXA KBJ_230 KBJ 186.4 6897.3 98.33 95.60 2.73

KBJ_13.8B 98.33 95.33 3.00

KBJ_230-TXB KBJ_230 KBJ 186.4 6897.3 98.33 95.60 2.73

(68)

NDRI_115A-TX Cogen NDRI_115A 281.3 10406.3 102.38 97.27 5.10

NDRI_13.8 102.38 96.77 5.61

Hasil perhitungan aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia

pada keadaan normal yang terdapat pada tabel 4.1, 4.2, 4.3, dan 4.4 didapatkan:

1. Perhitungan selesai pada iterasi ke-1815.

2. Daya nyata yang paling besar mengalir sebesar 97,63 MW dari Cogen ke

KBJ_230A.

3. Daya reaktif yang paling besar mengalir sebesar 48,70 MVAR yaitu dari

Cogen ke NDRI_115A dan NDRI_13.8.

4. Tegangan kritis :

Tegangan paling besar untuk sistem 115 KV pada bus NDRI_115A sebesar

111,862 KV.

Tegangan paling besar untuk sistem 13,8 KV pada bus BG1 dan

CGN-BG2 sebesar 14,490 KV.

Tegangan paling rendah untuk sistem 115 KV pada bus Balam sebesar 98,089

KV.

Tegangan paling rendah untuk sistem 13,8 KV pada MNS-BG11 sebesar

13,122 KV.

(69)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang didapatkan dari studi aliran daya sistem 115 KV PT.

Chevron Pacific Indonesia menggunakan program ETAP 4.0 adalah :

1. Tegangan yang paling rendah untuk tinjauan sistem dalam keadaan normal

adalah pada bus Balam sebesar 98,089 KV.

2. Aliran daya nyata paling tinggi terdapat pada transmisi antara CGN dengan

KBJ_230A sebesar 97.633 MW.

3. Daya reaktif yang paling besar mengalir sebesar 48,70 MVAR yaitu dari

Cogen ke NDRI_115A dan NDRI_13.8.

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

tersebut.

5. Losses paling tinggi terjadi pada saluran antara CGN dengan KBJ_230B

sebesar 8164.4 KW.

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

besar.

7. Sistem dengan beban 400,824 MW + 268,685 MVAR mempunyai total