STUDY PERBAIKAN FAKTOR DAYA PADA SISTEM RADIAL 20 KV ANALISIS MENGGUNAKAN ETAP
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana ( S-1 ) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh :
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
Study Perbaikan Faktor Daya Pada Sistem Radial 20 Kv Analisis Menggunakan Etap
Disusun Oleh: Farel 080422014
DISETUJUI DAN DISAHKAN OLEH :
PEMBIMBING TUGAS AKHIR
Ir. Syarifuddin Siregar NIP: 19461208 197603 1 002
DIKETAHUI OLEH :
KETUA DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK USU
Ir. Surya Tarmizi Kasim M.Si NIP: 19540531 198601 1 002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur serta hormat kepada Tuhan Yang Maha Esa sumber segala pengetahuan yang telah memberikan hikmat, kekuatan, kebijaksanaan, serta bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir (TA) ini dengan baik dan tepat waktunya.
Tugas Akhir ini di susun sebagai salah satu syarat menyelesaikan program S-1 Jurusan Departemen Teknik Elektro di Universitas Sumatera Utara. Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis telah banyak mendapatkan bantuan baik moril maupun material dari berbagai pihak. Dan pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua Orangtua tercinta atas segala kasih sayang, pengorbanan, dukungan doa dan materi yang telah diberikan.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Rachmad Fauzi ST,MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 5. Bapak R. Sugih Arto Yusuf selaku Dosen Wali penulis.
6. Seluruh Staf dan Karyawan yang bekerja di PT. PLN ranting 50 kota. Payakumbuh SUMBAR.
8. Seluruh Bapak/Ibu Dosen yang telah mengajar dan mendidik penulis selama ini.
9. Seluruh Staf dan Karyawan Departemen Teknik Elektro USU.
10.Teman-teman seperjuangan : Andi Purba Siboro, bobi, Tinsona Saragi, Yesi Florenta Ginting, Eka duma, Okta, Parisro, kak Ertina Barus, Pesal, seluruh teman-teman sekelas yang memberikan masukan dan semangat kepada penulis.
11.Buat kekasih tercinta Irna hafsari terima kasih atas support, doa dan materil yang telah diberikan selama ini.
Penulis tetap menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum begitu sempurna baik dari segi materi, pengolahan maupun penyajian. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun selalu penulis harapkan. Kiranya Tuhan selalu memberikan karuniaNya kepada kita semua. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dan bagi yang memerlukannya.
Medan, Juli 2011
Hormat Saya,
Farel
DAFTAR ISI
1.3 Tujuan Penulisan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 3
1.5 Metodologi Penulisan ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II ... 6
JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK ... 6
2.1 Umum ... 6
2.2 Sistem Jaringan Distribusi ... 7
2.3 Sistem Distribusi Primer ... 7
2.3.1 Jaringan Radial ... 8
2.3.2 Jaringan Lingkar (Loop) ... 10
2.3.4 Jaringan Hantaran Penghubung (Tie Line) ... 12
2.4 Sistem Distribusi Sekunder ... 13
2.5 Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor Daya ... 14
2.5.1 Faktor daya ... 16
2.5.2 Perbaikan Faktor daya ... 17
2.5.3 Voltage Drop... 19
2.5.4 Keuntungan Perbaikan Faktor Daya dengan Penambahan Kapasitor .. 20
2.5.5 Keandalan dan kelemahan tempat pemasangan kapasitor ... 21
2.5.6 Rating Kapasitor ... 21
BAB III ... 23
SETTING PARAMETER DAN PERALATAN DISTRIBUSI MENGGUNAKAN ETAP 4.0.0.C ... 23
3.1 Umum ... 23
3.2 Metode Aliran Daya Menggunakan ETAP 4.0.0C ... 25
3.3 Prinsip Dasar Pengoperasian ETAP 4.0.0C ... 26
3.4 Setting Parameter Jaringan Dan Peralatan Distribusi ... 28
3.4.1 Bus ... 28
3.4.2 (Transmission Line) Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) ... 29
3.4.3 (Load) Beban ... 30
3.4.4. Trafo (avr) ... 32
3.4.6 Kapasitor ... 34
3.4.7 Circuit Breaker ... 35
ANALISA PEMASANGAN KAPASITOR SHUNT PADA FEEDER
DANGUNG-DANGUNG MENGGUNAKAN ... 37
ETAP POWER STATION 4.0.0 C ... 37
4.1 Umum ... 37
4.2 Load flow report GH limbanang sebelum dipasang kapasitor menggunakan ETAP ... 39
4.3 Perhitungan Menentukan Nilai Kapasitor Bank ... 47
4.4 Load flow report GH limbanang setelah dipasang kapasitor menggunakan ETAP ... 48
BAB V ... 56
KESIMPULAN ... 56
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tiga komponen utama dalam Penyaluran Tenaga Listrik ... 7
Gambar 2.2 Konfigurasi Jaringan Radial ... 9
Gambar 2.3 Konfigurasi Jaringan Loop ... 10
Gambar 2.4 Konfigurasi Jaringan Spindel ... 11
Gambar 2.5 Konfigurasi Jaringan Hantaran Penghubung... 12
Gambar 2.6 Hubungan tegangan menengah ke tegangan rendah ... 13
Gambar 2.7 Segitiga daya ... 15
Gambar 2.8 Komponen daya aktif, daya reaktif dan daya semu ... 16
Gambar 3.1 Flowchart studi aliran daya menggunakan ETAP 4.0.0C ... 22
Gambar 3.2 One-line diagram pada ETAP 4.0.0C... 24
Gambar 3.3 Data Bus pada program ETAP 4.0.0C ... 25
Gambar 3.4 Data jaringan pada program ETAP 4.0.0C ... 26
Gambar 3.5 Data beban pada program ETAP 4.0.0C ... 28
Gambar 3.6 Data Sumber pada program ETAP 4.0.0C ... 30
Gambar 3.7 Data transformator pada program ETAP 4.0.0C ... 30
Gambar 3.8 Data rating transformator pada program ETAP 4.0.0C ... 31
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Sistem 20 Kv dari GI Payakumbuh ke GH Limbanang GH Pangkalan
Lampiran 2 Sistem 20 Kv dari GI Payakumbuh ke GH Limbanang Lampiran 3 Sistem 20 Kv Feeder Dangung-dangung
Abstrak
Abstrak
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
tinggi akan mengakibatkan faktor daya akan menjadi lebih rendah. Faktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu.
Secara teoritis, jika seluruh beban daya yang dipasok oleh perusahaan listrik memiliki faktor daya satu, maka daya maksimum yang ditransfer setara dengan kapasitas sistem pendistribusian. Sehingga, dengan beban yang terinduksi dan jika faktor daya berkisar dari 0,2 hingga 0,5, maka kapasitas jaringan distribusi listrik menjadi tertekan. Jadi, daya reaktif (VAR) harus serendah mungkin untuk keluaran kW yang sama dalam meminimalkan kebutuhan daya total (VA).
1. 2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan, yaitu :
1. Bagaimana memperkecil daya reaktif pada sistem distibusi radial 20 Kv 2. Bagaimana menentukan besar kapasitor untuk memperbaiki faktor daya
sistem distribusi radial 20 Kv
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Untuk memenuhi persyaratan kelulusan Sarjana di Departemen Teknik Elektro Program Sarjana Ekstension Universitas Sumatera Utara.
memperbaiki tengangan bisa dengan banyak cara, salah satunya adalah dengan memperbaiki faktor daya.
1.4 Batasan Masalah
Agar pembahasan lebih terarah, maka pada Tugas Akhir ini pembahasan dibatasi sebagai berikut :
1. Pengaruh pemasangan kapasitor Bank pada saluran distribusi radial 20 Kv. 2. Sistem analisa dan simulasi dengan menggunakan software ETAP Power
station 4.0.0 C
3. Menghitung besarnya nilai kapasitas kapasitor pada sisi penerima.
4. Menentukan besarnya perubahan faktor daya pada saluran distribusi setelah di pasang kapasitor.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan oleh penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah :
1. Studi Literatur , yaitu membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik Tugas Akhir yang terdiri dari buku-buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau dari perpustakaan dan internet.
1.6 Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, uraian dan isi secara ringkas adalah sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan Tugas Akhir ini.
BAB II : Jaringan Distribusi Tenaga Listrik
Pada bab ini membahas mengenai saluran transmisi, klasifikasi saluran transmisi, parameter-parameter saluran transmisi dan aliran daya pada saluran transmisi.
BAB III Setting Parameter Jaringan Dan Peralatan Distribusi Menggunakan Etap 4.0.0c
Pada bab ini berisi penjelasan dasar dalam menggunakan program ETAP Power Station 4.0.0 C
BAB IV : Analisa pemasangan kapasitor shunt pada feeder Dangung-dangung Menggunakan Etap Power station 4.0.0 C
BAB V : Kesimpulan Dan Saran
BAB II
JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK
2.1 Umum
2.2 Sistem Jaringan Distribusi
Ada tiga bagian penting dalam proses penyaluran tenaga listrik, yaitu: Pembangkitan, Penyaluran (transmisi) dan distribusi seperti pada gambar berikut :
Gambar 2.1 Tiga komponen utama dalam Penyaluran Tenaga Listrik
Tegangan sistem distribusi dapat dikelompokan menjadi 2 bagian besar, yaitu distribusi primer (20kV) dan distribusi sekunder (380/220V). Jaringan distribusi 20kV sering disebut Sistem Distribusi Tegangan Menengah dan jaringan distribusi 380/220V sering disebut jaringan distribusi sekunder atau disebut Jaringan Tegangan Rendah 380/220V.
2.3 Sistem Distribusi Primer
tenaga listrik adalah bagian dari suatu proses sistem tenaga listrik yang secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga tahap yaitu:
1. Proses produksi di pusat-pusat pembangkit tenaga listrik (PLTA, PLTG, PLTU).
2. Proses penyaluran daya/transmisi dengan tegangan tinggi (30, 70, 150, 500 KV) dari pusat-pusat pembangkit ke gardu-gardu induk.
3. Proses pendistribusian tenaga listrik dengan tegangan menengah/melalui jaringan Distribusi primer (misal 11 atau 20 Kv) dan tegangan rendah/jaringan distribusi sekunder ( 240, 440 Volt)
Jaringan distribusi adalah semua bagian dari suatu sistem yang menunjang pendistribusian tenaga listrik yang berasal dari gardu-gardu induk. Sedangkan komponen-komponen jaringan distribusi adalah Jaringan Distribusi Primer (suatu jaringan dengan sistem 20 Kv), Gardu Distribusi (suatu sistem dengan peralatan utama trafo untuk menurunkan tegangan), jaringan Distribusi sekunder (suatu jaringan dengan sistem tegangan 240V, 400V). Klasifikasikan Jaringan distribusi primer menurut strukturnya sebagai berikut jaringan radial, jaringan lingkar, jaringan spindel, jaringan tie line.
2.3.1 Jaringan Radial
Gambar 2.2 Konfigurasi Jaringan Radial
Dalam feeder tersebut dipasang gardu-gardu distribusi untuk konsumen. Gardu distribusi adalah tempat dimana trafo untuk konsumen dipasang. Bisa dalam bangunan beton atau diletakan diatas tiang. Keuntungan dari sistem ini adalah sistem ini tidak rumit dan lebih murah dibanding dengan sistem yang lain. Namun keandalan sistem ini lebih rendah dibanding dengan sistem lainnya. Kurangnya keandalan disebabkan karena hanya terdapat satu jalur utama yang menyuplai gardu distribusi, sehingga apabila jalur utama tersebut mengalami gangguan, maka seluruh gardu akan ikut padam.
Jaringan radial ini mempunyai beberapa keunggulan diantaranya adalah : 1. Pengontrolan tegangan lebih murah
2. Sedikit biaya pembuatan
3. Gangguan lebih mudah diketahui
2.3.2 Jaringan Lingkar (Loop)
Pada Jaringan Tegangan Menengah Struktur Lingkaran (Loop) seperti Gambar 3. dimungkinkan pemasokannya dari beberapa gardu induk, sehingga dengan demikian tingkat keandalannya relatif lebih baik.
Gambar 2.3 Konfigurasi Jaringan Loop 2.3.3 Jaringan Spindel
Gambar 2.4 Konfigurasi Jaringan Spindel
Pada sebuah spindel biasanya terdiri dari beberapa feeder aktif dan sebuah feeder cadangan (express) yang akan dihubungkan melalui gardu hubung. Pola
Spindel biasanya digunakan pada jaringan tegangan menengah (JTM) yang menggunakan kabel tanah/saluran kabel tanah tegangan menengah.
2.3.4 Jaringan Hantaran Penghubung (Tie Line)
Sistem distribusi Tie Line seperti Gambar 2.5 digunakan untuk pelanggan penting yang tidak boleh padam (Bandar Udara, Rumah Sakit, dan lainlain).
Gambar 2.5 Konfigurasi Jaringan Hantaran Penghubung
2.4 Sistem Distribusi Sekunder
Sistem distribusi sekunder seperti pada Gambar 2.6. merupakan salah satu bagian dalam sistem distribusi, yaitu mulai dari gardu trafo sampai pada pemakai akhir atau konsumen.
Gambar 2. 6 Hubungan tegangan menengah ke tegangan rendah dan konsumen
langsung dengan konsumen, maka kualitas listrik selayaknya harus sangat diperhatikan. Jatuh tegangan pada sistem distribusi mencakup jatuh tegangan pada:
1. Tegangan Menengah (TM) 2. Transformator Distribusi 3. Jaringan Tegangan Rendah 4. Sambungan Rumah
5. Instalasi Rumah.
Jatuh tegangan adalah perbedaan tegangan antara tegangan kirim dan tegangan terima karena adanya impedansi pada penghantar. Maka pemilihan penghantar (penampang penghantar) untuk tegangan menengah harus diperhatikan.
2.5 Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor Daya
Untuk rangkaian listrik AC, bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoida, besarnya daya setiap saat tidak sama. Maka daya yang merupakan daya rata-rata diukur dengan satuan Watt, Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat diukur dengan kwh meter dan juga merupakan daya nyata atau daya aktif (daya poros, daya yang sebenarnya) yang digunakan oleh beban untuk melakukan tugas tertentu. Segita daya ditunjukkan pada Gambar 2.7
Gambar 2.7 Segita daya
Sedangkan daya semu dinyatakan dengan satuan Volt-Ampere (disingkat, VA), menyatakan kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada peralatan generator dan transformator. Pada suatu instalasi, khususnya di pabrik/industri juga terdapat beban tertentu seperti motor listrik, yang memerlukan bentuk lain dari daya, yaitu daya reaktif (VAR) untuk membuat medan magnet atau dengan kata lain daya reaktif adalah daya yang terpakai sebagai energi pembangkitan flux magnetik sehingga timbul magnetisasi dan daya ini dikembalikan ke sistem karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri, sehingga daya ini sebenarnya merupakan beban (kebutuhan) pada suatu sistem tenaga listrik. Komponen daya aktif, daya reaktif dan daya semu dapat ditunjukkan pada Gambar 2.8
S = I2Z
Q = I2XL
Gambar 2.8 Komponen daya aktif, daya reaktif dan daya semu
���= √��2+ ����2 ; �� = ���cosф ������� =���sinф …... (2.4)
2.5.1 Faktor daya
Faktor daya atau faktor kerja adalah perbandingan antara daya aktif (watt) dengan daya semu/daya total (VA), atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya semu/daya total (lihat gambar 2.8). Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai hasilnya faktor daya akan menjadi lebih rendah. Nilai faktor daya tidak mungkin lebih besar dari satu. Nilai maksimum faktor daya adalah 1.
Secara teoritis, jika seluruh beban daya yang dipasok oleh perusahaan listrik memiliki faktor daya satu, daya maksimum yang ditransfer setara dengan kapasitas sistem pendistribusian. Sehingga, dengan beban yang terinduksi dan jika faktor daya berkisar dari 0,2 hingga 0,3. Kapasitas jaringan distribusi listrik menjadi tertekan. Jadi, daya reaktif (kVAR) harus serendah mungkin untuk keluaran kW yang sama dalam rangka meminimalkan kebutuhan daya total (kVA).
Faktor daya itu dapat didefinisikan sebagai berikut:
• Cosinus dari sudut lead atau lag
• Perbandingan antara resistansi dan impedansi atau �
��
KW
KVA KVAR
Faktor daya sebelum diperbaiki:
Faktor daya yang diinginkan:
Faktor daya cos�2 = �����
Kvar kapasitor yang di butuhkan untuk memperbaiki faktor daya dari cos Φ1 ke
cos Φ2 adalah:
= (����1− ����2) ………..(2.11)
=�� (tan�1− tan�2) ………...(2.12)
2.5.2 Perbaikan Faktor daya
karena kapasitor akan mensuplai daya reaktif ke beban. Ini dapat dilihat pada
Gambar 2.7 (a) Perbaikan faktor daya (b) Rangkaian ekivalen dari saluran (c) Diagram vektor tanpa kapasitor (d) diagram vektor dengan kapasitor shunt
2.5.3 Voltage Drop
Drop Tegangan pada feeder atau jaringan yang pendek dapat di cari dengan persamaan
Gambar 2.9 Efek dari kapasitor shunt pada drop tegangan
Keterangan:
O – A : Tegangan saat berbeban
O – B : Tegangan saat pengiriman tanpa kapasitor O – C : Tegangan saat pengiriman dengan kapasitor
Jika kapasitor di tempatkan pada ujung saluran maka drop tegangan menjadi
����������� ∶ ��� + ��� − ���………(2.14)
2.5.4 Keuntungan Perbaikan Faktor Daya dengan Penambahan Kapasitor Keuntungan perbaikan faktor daya melalui pemasangan kapasitor adalah: Bagi perusahaan:
• Diperlukan hanya sekali investasi untuk pembelian dan pemasangan kapasitor
dan tidak ada biaya terus menerus.
• Mengurangi biaya listrik bagi perusahaan sebab:
o Daya reaktif (kVAR) tidak lagi dipasok oleh perusahaan, sehingga kebutuhan total (kVA) berkurang
o Nilai denda yang dibayar jika beroperasi pada faktor daya rendah dapat dihindarkan.
• Tingkat tegangan pada beban akhir meningkat sehingga meningkatkan kinerja
motor.
Bagi pemasok listrik
• Komponen reaktif pada jaringan dan arus total pada sistem ujung akhir
berkurang
• Kehilangan daya I2R dalam sistem berkurang karena penurunan arus
• Kemampuan kapasitas jaringan distribusi listrik meningkat, mengurangi
2.5.5 Keuntungan dan kerugian pemasangan kapasitor pada feeder dan pada gardu induk
Berikut ini keuntungan dan kerugian pemasangan kapasitor pada feeder atau pada gardu induk.
Keuntungan pemasangan kapasitor pada feeder • Mengurangi rugi jaringan
• Mengurangi drop tegangan sepanjang feeder
• Biaya murah
Kerugian pemasangan kapasitor pada feeder
• Lebih sulit untuk di control
• Ukuran dan penempatan sangat di utamakan
Keuntungan pemasangan kapasitor pada gardu induk
• Pengontrolan sangat bagus
• Penempatan bagus jika vars leading di butuhkan pada pendukung system
tegangan yang drop
Kerugian pemasangan kapasitor pada gardu induk
• Tidak mengurangi rugi jaringan
• Tidak mengurangi drop tegangan sepanjang feeder
2.5.6 Rating Kapasitor
Rating unit kapasitor dari 50 kVAR sampai lebih 500 kVAR tersedia; pada
Tabel 2.2 menunjukkan rating kapasitor yang umum. Rating kVAR Sebuah kapasitor
adalah kVAR pada rating tegangan. Kapasitor bank Tiga-phasa dimaksud jumlah kVAR
ketiga phasa. Distribusi kapasitor bank pada feeder biasanya memiliki satu atau dua atau
(lebih jarang) tiga unit per phasa. Banyak kapasitor bank hanya punya satu unit kapasitor
per phasa.
Tabel 2.2 Rating Kapasitor yang umum
BAB III
SETTING PARAMETER JARINGAN DAN PERALATAN
DISTRIBUSI PADA ETAP 4.0.0C
3.1 Umum
ETAP 4.0.0C (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 4.0.0C merupakan salah satu produk OTI yang dikeluarkan pada Tahun 2000. Tujuan program ETAP 4.0.0C dibuat adalah untuk memperoleh perhitungan dan analisis sistem tenaga pada sistem yang besar menggunakan komputer.
Sistim 20 Kv Cabang payakumbuh ranting 50 kota ini dapat di lihat pada gambar 3.1. pada gambar ini terlihat terdapat 3 buah feeder. Yaitu feeder suliki, feeder dangung-dangung dan feeder anding, dari gardu induk ke gardu hubung limbanang terdapat sebuah express feeder sepanjang 30 kms.
Gambar 3.1 Single line diagram sistem 20 Kv Cabang Payakumbuh
3.2 Diagram blok penggunaan ETAP 4.0.0C
Pada Gambar 3.2 merupakan Flowchart penggunaan ETAP 4.0.0C pada Sistem distribusi 20 KV PT. PLN (PERSERO) Cab. Payakumbuh Ranting Lima Puluh Kota menggunakan program ETAP 4.0.0C.
Gambar 3.2 Flowchart penggunaan ETAP 4.0.0C
Menggunakan ETAP 4.0.0C, dimana proses pertama dimulai hingga keluaran program. Proses Flowchart penggunaan ETAP 4.0.0C sesuai Gambar 3.1 adalah:
1. Membuat one-line diagram sistem yang akan dibahas, dalam tulisan ini adalah Sistem distribusi 20 KV PT. PLN (PERSERO) Cab. Payakumbuh Ranting Lima Puluh Kota.
2. Data power grid, lumped load, kapasitor, transmisi, pengaman, dan bus dapat dimasukan ke dalam program setelah one-line diagram dibuat.
3. Menentukan sebuah power grid, setelah data, transmisi, pengaman, lumpe load, CB dan bus dimasukan.
4. Masukan data studi kasus yang ditinjau.
5. Jalankan program ETAP 4.0.0C dengan memilih icon load flow analysis pada toolbar. Program tidak jalan (error) apabila terdapat kesalahan, data yang
kurang, dan power grid 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.
3.3 Prinsip Dasar Pengoperasian ETAP 4.0.0C
Berikut ini prinsip langkah kerja di dalam ETAP 4.0.0C: 1. Menginstal software ETAP 4.0.0C.
2. Mengklik icon ETAP 4.0.0C Power station.
3. Mengisi ID Project dan LOG ON User dan Access Level. 4. Menyeting pada Tab Project informasi
5. Membuat one-line diagram dimulai dari supply berupa :
a. Power Grid Gardu Induk (GI), bus sebagai titik pengukuran & penghubung antar peralatan, konduktor (transmission line).
b. Beban trafo distribusi atau model beban LUMPED (feeder), PLTD + trafo pembangkit.
Gambar 3.3 One-line diagram pada ETAP 4.0.0C
6. Melakukan setting ID, rating dan pembebanan komponen
7. Memasukkan ke Mode Simulasi Aliran Daya, dengan menekan Tombol Load Flow Analysis sehingga tampilan toolbar editing berubah menjadi
Toolbar Simulasi LF
8. Menekan tombol ‘Run Load Flow’, setelah dilakukan maka jika tidak ada error pada one-line diagram maka akan ditampilkan aliran daya (P, Q, S, I,
3.4 Setting Parameter Jaringan Dan Peralatan Distribusi
3.4.1 Bus
Bus pada one-line diagram ETAP 4.0.0C tidak hanya berarti fisik rel, tetapi lebih diperluas lagi untuk keperluan pengukuran atau hasil simulasi dan meletakkan atau menghubungkan peralatan-peralatan. Cukup lakukan setting ID dan Nominal kV, biasanya 20 kV, kecuali pada primer trafo pembangkit di PLTD disesuaikan dengan tegangan nominal keluaran generator.
3.4.2 (Transmission Line) Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) PLN biasanya ber-konfigurasi horizontal, dengan spacing antar phasa 80cm. Karakteristik dan impedansi berdasarkan luas penampang SUTM, sebagai berikut:
Tabel 3.1 Data-data transmisi pada jaringan distribusi
35mm2 A3C
Resistansi dc = 0.831 ohm/km GMR = 0.095 inch
Resistansi dc = 0.4155 ohm/km GMR = 0.135 inch
Resistansi dc = 0.1939 ohm/km GMR = 0.206 inch
Dia = 0.544 inch
Z1 = 0.2162 + j0.3305 ohm/km Z0 = 0.363 + j1.618 ohm/km
Langkah-langkah memasukkan data-data transmisi pada ETAP 4.0.0C :
1. Membuat master setting untuk setiap ukuran penampang SUTM yang ada (misal 35, 70, 150, 240mm2), untuk SUTM dengan luas penampang yang sama . Tinggal dicopy-paste kemudian cukup diganti ID dan kms.
2. Mengisi ID (Misalnya : SUTM1)
3. Mengisi panjang jaringan atau Length dalam kms
4. Memilih konfigurasi “Horizontal” dan isi Spacing antar konduktor 80cm 5. Meng klik Characteristics dan isi Jumlah Konduktor per Phasa (1), Tipe
material (Alumunium), Resistansi, GMR dan Diameter (lihat pada Tabel 3.1).
6. Grounding tidak diisi, karena di SUTM tidak ada ground wire.
7. Mengisi impedansi untuk arus urutan positif dan urutan nol (Z1 & Z0 lihat pada tabel 3.1).
8. Reliability – default ETAP 4.0.0C.
3.4.3 (Load) Beban
Pada ETAP 4.0.0C Beban terbagi 3 bagian, yaitu sebagai berikut :
1. Beban Static / Impedance Constant (selain motor) 2. Beban Motor / Power Constant (motor)
3. Beban Lumped / kombinasi beban static & motor
a. Pada beban yang mensuplai industri : static 20% motor 80% b. Pada beban di perkotaan / kantoran : static 50% motor 50% c. Pada beban di pedesaan : static 80% motor 20%
Gambar 3.6 Data beban pada program ETAP 4.0.0C
Langkah-langkah memasukkan data Load atau beban pada ETAP 4.0.0C:
1. Mengisi ID
2. Memilih satuan kVA, isi kVA beban dan persen PF (cos phi). 3. Mengeset bar persentase komposisi beban static dan motor.
4. Short-circuit – default ETAP 4.0.0C, kecuali rubah koneksi ke Y dan tipe pentanahan Solid.
3.4.4. Trafo (avr)
Trafo pada simulasi jaringan distribusi biasanya untuk Trafo Pembangkit dan model AVR (autotrafo) berupa 2-Winding Transformer.
Gambar 3.7 Data transformator pada program ETAP 4.0.0C
Setting biasanya berupa ID dan rating beban trafo dan beban max dalam
kVA. Apabila data bisa diambil dari nameplate trafo yang bersangkutan maka tinggal memasukan ke dalam field pada diaglog box Transformer Editor. Apabila data isian tidak diketahui maka bisa digunakan Typical Data dengan mengklik tombolnya.
Rating : Sesuai nameplate Impedance : Sesuai nameplate X/R : Typical data
Connection : Δ-Y (sesuai nameplate) Ground Sec : Solid
Tap, harmonic & reliability – default ETAP 4.0.0C
Tabel 3.2 Data-data AVR pada jaringan distribusi
TP1 – STRAKSTORM
1500KVA; 20/6.3KV; 43.3/137.5A Imp. = 9.1%; ONAN; Isc = 0.48KA
315KVA; 3ph; 50Hz; 20/0.4KV; 11.64/577A
Imp. 4%
Tap. (5) 21, 20.5, 20, 19.5, 19KV per 0.4KV
TP4 – TRAFINDO
800KVA; 3ph; 50Hz; 20/0.38KV; 23.09/1215A
Imp. 4.5%
Tap. (5) 21, 20.5, 20, 19.5, 19KV per 0.4KV
TP5 – TRAFINDO
3.4.6 Kapasitor
Pada PLN Cabang Payakumbuh kapasitor Bank sedang menjadi trend solusi untuk mengeliminasi losses AVR dan meng-OFF-kan PLTD. Kapasitor Bank adalah peralatan di jaringan yang berfungsi untuk :
a. Koreksi faktor daya, dimana daya reaktif yang diserap beban/jaringan akan disupply oleh kapasitor, tidak lagi dari sumber, sehingga arus dan kVA yang ditarik dari jaringan menjadi lebih kecil. Hal ini berarti drop tegangan jaringan akan lebih kecil dan kapasitas peralatan & jaringan lebih aman.
b. Menaikkan tegangan, jaringan yang kapasitif akan menaikan tegangan di sisi ujung, efek ini sama halnya dengan jaringan Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) atau Saluran Udara Tegangan Extra Tinggi (SUTET) yang bersifat kapasitif sehingga tegangan di ujung biasa lebih tinggi daripada di pangkal.
Rating kapasitor di pasaran dinyatakan perphasa, contoh misalnya 3x300 kVAR. Sedangkang tampilan aliran daya di ETAP 4.0.0C dinyatakan per daya 3 phasa, sehingga misalnya apabila kita ingin mengkompensasi daya reaktif di simulasi ETAP 4.0.0C yang ditampilkan dalam format pengukuran :
S = 2300 + j1100 kVA (2300 kW + 1100 kVAR) Maka kapasitor yang ideal untuk dipasang adalah :
Gambar 3.9 Data kapasitor pada program ETAP 4.0.0C Langkah-langkah memasukkan data kapasitor pada ETAP:
1. Mengisi ID dan set connection 3 phasa.
2. Mengeset rating tegangan 20kV, kVAR/Bank 400 (bila butuh kompensasi 3x400kVAR), jumlah bank 3, dan Max kV 24.
3. Secara otomatis kalkulator ETAP 4.0.0C akan menghitung kVAR, A, uF dan ohm.
3.4.7 Circuit Breaker
CB - merupakan model untuk VCB/OCB GI-GH dan recloser LVCB - merupakan model low voltage CB pada keluaran generator Fuse - model FCO
BAB IV
ANALISA PEMASANGAN KAPASITOR SHUNT PADA
FEEDER DANGUNG-DANGUNG MENGGUNAKAN
ETAP POWER STATION 4.0.0 C
4.1 Umum
PT. PLN (Persero) Cabang Payakumbuh Ranting 50 Kota mempunyai jaringan tegangan menengah sepanjang 496,42 kms dan jaringan tegangan rendah sepanjang 775,98 kms serta gardu distribusi sebanyak 236 buah.
PT. PLN (Persero) Cabang Payakumbuh Ranting 50 Kota mempunyai dua buah GH (Gardu Hubung) yaitu, GH Limbanang dan GH Pangkalan, yang mendapat suplai dari GI (Gardu Induk) Payakumbuh dan GI Koto Panjang, jaringan yang terlalu jauh antara GI Payakumbuh dengan Feeder dangung-dangung menyebabkan terjadinya penurunan tegangan yang diterima di GH. Limbanang, sistem ini dapat di lihat pada lampiran 1.
GH Limbanang mempunyai tiga outgoing yaitu, Feeder Dangung-dangung, feeder Suliki, dan Feeder Anding Diantara tiga feeder outgoing GH Limbanang, feeder dangung-dangung mempunyai panjang jaringan, sepanjang 65 kms sehingga timbul penurunan tegangan sampai 18,2 kV. Untuk lebih jelasnya melihat gambaran tentang sistem ini dapat di lihat pada lampiran 2.
kontribusi terhadap perbaikan tegangan. Dengan adanya pemasangan kapasitor shunt di feeder Dangung-dangung diharapkan akan memperbaiki tegangan di feeder tersebut. Feeder dangung-dangung tersebut dapat di lihat di lampiran 3.
Untuk menentukan nilai kapasitor yang di pakai pada feeder dangung-dangung bisa dilihat dari data load flow report yang di lihat pada lembaran berikut, di sana terlihat nilai cos phi yang turun pada feeder dangung-dangung tersebut. Pada data load flow didapati cos phi yang turun pada bus limbanang dengan cos phi mula-mula sebesar 0.848 dengan daya 3280.
Pemasangan kapasitor pada feeder dangung-dangung dikarenakan pada feeder dangung-dangung ini terdapat banyak beban yang drop pada saluran ini.
4.2 Load flow report GH limbanang sebelum dipasang kapasitor menggunakan ETAP
4.3 Perhitungan Menentukan Nilai Kapasitor Bank
Untuk menentukan nilai kapasitor bank yang di pakai, maka dapat menggunakan perhitungan-perhitungan sebagai berikut:
1. Pada Feeder Dangung-dangung Bus Limbanang %PF mula-mula = 84.8 %.
%PF yang diinginkan = 99.9 %.
Berdasarkan hasil Load Flow (sebelum dipasang kapasitor) didapatkan
Maka :
PF mula-mula : PF akhir :
Cos φ1 = 0.848 Cos φ2 = 0.999
φ1 = Cos-1 0.848 φ2 = Cos-1 0.999
Q1 = P x Tan φ1 Q2 = P x Tan φ2
= 3280 x Tan (Cos-1 0.848) = 3280 x Tan (Cos-1 0.999)
= 3280 x Tan 32.0050 = 3280 x Tan 2.5630
= 2049.96 kVAR = 146.82 kVAR
QC = Q1 – Q2
= 2049.96 – 146.82
= 1903.14 kVAR
BAB V
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan dan perhitungan pada bab sebelumnya maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Pemasangan kapasitor ditempatkan pada feeder dangung-dangung di karenakan pada feeder tersebut terdapat banyak beban dan dengan saluran transmisi yang lebih panjang yang mengakibatkan drop tegangan pada beban penerima.
DAFTAR PUSTAKA
1. Abdul Kadir, Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik, Penerbit Universitas Indonesia. 2000
2. B.L Theraja. A.K Theraja, A Text Book Of Electrical Technology vol 1 3. C. A Worth, Power Capacitor Handbook, London, Butterworth & Co
(publishers) Ltd, 1984
4. Central Station Engineers of the Westing House Electric Corporation, Electrical Transmision and Distribution Reference Book. Pennsylvania. Westing House Electric Corparation. 1964
5. J. Duncan Glover, POWER SYSTEM Analisis and Design,
6. Nengah Sudja, Sistem Distribusi, Jakarta, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, 1978.
7. Richard E. Brown, Electric Power Distribution Reliability Secon Edition. New York, CRC Press Taylor & Francis group LLC. 2009
8. T.A Short, Electric Power Distribution Hand Book, USA, CRC Press LLC, 2004
9. Turan Gonen, Electric Power Distribution System Engineering, New York, Mc Grawhill. 1986
