analisa sistem tenaga bab 1

Ainur Rofq Nansur

Jurusan Teknik Elektro Industri

PENS-ITS

Daftar Pustaka

1. “Element of power system analysis”, W.D. Stevenson

2. “Electrical power system, design and analysis”, MOH. E. EL-Hawary

3. “Power System Analysis “, C.A. Gross, Second Edition

4. “Analisis Sistem Tenaga Listrik”, Sulasno. Ir, Edisi kedua

5. Power System Analysis”,Hadi Saadat, 2011

MATERI KULIAH AST

KONSEP-KONSEP DASAR LISTRIK

Daya listrik, aliran daya, sistem 3 phasa, hubungan  , Y.

PANJANG SALURAN TRANSMISI TENAGA LISTRIK Saluran Transmisi Pendek

Saluran Transmisi Menengah Saluran Transmisi Panjang

REPRESENTASI SISTEM TENAGA LISTRIK Komponen-komponen sistem tenaga listrik Diagram segaris Sistem Tenaga Listrik

diagram impedansi/reaktansi Saluran tenaga listrk besaran persatuan.

MODEL RANGKAIAN Matrik [Y Bus],

MATERI KULIAH AST

METODE PENYELESAIAN ALIRAN DAYA

Metode gauss-seidel

Metode newton-rhapson Metode Fast de couplep

 KESTABILAN SISTEM TIGA FASA

Pada bab ini disampaikan uraian pokok bahasan mengenai sifat atau karakteristik komponen-komponen pada system tenaga listrik serta hubungan satu komponen dengan komponen lainnya dalam jaringan tenaga listrik.

Didalam analisis sistemm tenaga listrik terdapat beberapa masalah utama, yaitu aliran beban, hubug singkat dan stabilitas termasuk pengaman.

Dalam bahasan aliran beban, beban dan impedansi saluran harus digambarkan, sedang impedansi dan hubungan netral serta pemutus daya dan rele tidak diperlukan.

Tetapi pada bahasan hubung singkat dan stabilitas untuk pengaman maka pemutus daya dan rele harus ditunjukkan, sedangkan beban diabaikan.

Representasi tenaga listrik dengan mengabaikan hal-hal tersebut adalah ditujukan untuk memudahkan perhitungan. Oleh Karena itu perhitungan dengan pemakaian menghilangkan hal-hal yang diabaikan adalah kurang teliti. Perhitungan yang lebih teliti diperoleh dengan melibatkan semua parameter, jadi tidak ada hal yang diabaikan; dan ini hanya dilakukan dengan computer.

Pendahuluan

SISTEM TENAGA LISTRIK 

Sistem yang membangkitkan, mengatur, menyalurkan / membagi, dan akhirnya yang memakai tenaga listrik.

Bagian utama sistem tenaga listrik 1.Pembangkit

2.Gardu Induk Pembangkit

3.Saluran transmisi

4.Gardu Induk Transmisi

5.Saluran Distribusi

6.Gardu Distribusi

Pembangkitan Tenaga Listrik

Suatu bagian sistem pembangkit tenaga listrik terdiri dari :

a) Generator Sinkron Tiga Phasa. b) Penguat (exciter).

c) Sistem pengatur tegangan (voltage

regulator) yang sering dipergunakan adalah Automatic Voltage Regulator (AVR).

d) Sistem penggerak utama ( prime

mover) beserta mekanisme governor sebagai pengaturan frekuensi.

e) Tegangan yang dibangkitkan :

13.8-24 kV

Suatu bagian sistem pembangkit tenaga listrik terdiri dari :

a) Generator Sinkron Tiga Phasa. b) Penguat (exciter).

c) Sistem pengatur tegangan (voltage

regulator) yang sering dipergunakan adalah Automatic Voltage Regulator (AVR).

d) Sistem penggerak utama ( prime

mover) beserta mekanisme governor sebagai pengaturan frekuensi.

e) Tegangan yang dibangkitkan :

Gardu Induk

Gardu induk adalah suatu instalasi yang terdiri dari peralatan listrik yang berfungsi untuk :

1. Menaikkan tegangan dari

pembangkit ke saluran transmisi

2. Pengukuran, pengawasan

operasi serta pengaturan, pengamanan dari sistem tenaga listrik.

3. Mengatur penyaluran daya ke

gardu induk distribusi melalui saluran transmisi .

Gardu induk adalah suatu instalasi yang terdiri dari peralatan listrik yang berfungsi untuk :

1. Menaikkan tegangan dari

pembangkit ke saluran transmisi

2. Pengukuran, pengawasan

operasi serta pengaturan, pengamanan dari sistem tenaga listrik.

3. Mengatur penyaluran daya ke

PENGERTIAN UMUM GARDU INDUK

FUNGSI GARDU INDUK

1.  Mentransformasikan daya listrik :

·  Dari tegangan ekstra tinggi ke tegangan tinggi (500KV/150 KV)

·  Dari tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah (150 KV/70 KV) ·  Dari tegangan tinggi ke tegangan menengah (150 KV/20 KV, 70 KV/20 KV)

·  Dengan Frequensi tetap (di Indonesia 50 Hz)

2. Untuk pengukuran, pengawasan oprasi serta pengaman dari system tenaga listrik

3. Pengaturan pelayanan beban ke gardu induk-gardu induk lain melalui tegangan tinggi dan ke gardu distribusi-gardu distribusi, setelah melalui proses penurunan tegangan melalui penyulang-penyulang (feeder-feeder) tegangan menengah yang ada di gardu induk.

KOMPONEN GARDU INDUK

 Switch yard (switchgear) :  transformator daya

 Neutral grounding resistance

(ngr) :

 circuit breaker (cb) :

 Disconnecting switch (ds) :  Lightning arrester (la) :

 current transformator (ct) :  Potential transformator (pt)   transformator pemakaian

sendiri (tps) :

 Rel busbar :

 Gedung kontrol (control building) :

 Panel kontrol :  Panel proteksi :

 Sumber dc gardu induk :  panel ac/dc gardu induk :

 Cubicle 20 kv (hv cell 20 kv) :

 Sistem proteksi :  Komponen listrik

penunjang :

Saluran Transmisi

Sistem Saluran Transmisi tegangan tinggi dan extra tinggi dapat terdiri dari :

a) Trafo penaik tegangan, b) trafo penurun tegangan

c) Saluran transmisi sistem tiga

phasa,

d) peralatan relai pengaman

e) pemutus rangkaian, kapasitor

statis dan reactor parallel.

f) Tegangan : 34.5 sampai 765 Kv

g) Transformator pengatur daya aktif

dan reaktif

Sistem Saluran Transmisi tegangan tinggi dan extra tinggi dapat terdiri dari :

a) Trafo penaik tegangan, b) trafo penurun tegangan

c) Saluran transmisi sistem tiga

phasa,

d) peralatan relai pengaman

e) pemutus rangkaian, kapasitor

statis dan reactor parallel.

f) Tegangan : 34.5 sampai 765 Kv

g) Transformator pengatur daya aktif

Gardu Induk Distribusi

Gardu induk distribusi harus memenuhi

persyaratan sebagai berikut



Operasi,yaitu dalam segi perawatan dan

perbaikan mudah



Flexsibel



Konstruksi sederhana dan Kuat



Memiliki tingkat keandalan dan daya

guna yang tinggi

Gardu Induk Distribusi

Fungsi utama dari gardu induk :

 Untuk mengatur aliran daya listrik

dari saluran transmisi ke saluran saluran distribusi yang kemudian didistribusikan ke Gardu distribusi

 Sebagai tempat control

 Sebagai pengaman operasi system  Sebagai tempat untuk

Gardu induk distribusi

Perlengkapan Gardu Induk

 Lightning Arrester  /   LA

 Transformator instrument atau

Transformator ukur

 Transformator Tegangan Transformator Arus.  Transformator Bantu (Auxilliary

Transformator).

 Sakelar Pemisah (PMS) atau Disconnecting

Switch (DS).

 Sakelar Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit

Breaker (CB).

 Sakelar Pentanahan atau Earthing Switch.  Peralatan SCADA dan Telekomunikasi

 Rele Proteksi dan Papan Alarm

(Announciator).

Saluran Distribusi

 Dari saluran

transmisi, tegangan diturunkan lagi

menjadi 20 kV dengantransformator

penurun tegangan pada gardu induk

distribusi, kemudian dengan

sistem tegangan tersebut penyaluran tenaga listrik dilakukan oleh saluran

distribusi primer. Dari saluran distribusi

primer inilah gardu-gardu

distribusi mengambiltegangan untuk

diturunkan tegangannya dengan trafo

distribusi menjadi sistem tegangan

rendah, yaitu 220/380 Volt. Selanjutnya

disalurkan oleh saluran distribusi

sekunder ke konsumen-konsumen. Dengan

ini jelas bahwa sistem

distribusimerupakan bagian yang penting

Saluran Distribusi

Sistem Distribusi merupakan bagian

Saluran Distribusi

ruang lingkup Jaringan Distribusi adalah:

a. SUTM, terdiri dari : Tiang dan peralatan kelengkapannya, konduktor dan peralatan perlengkapannya, serta peralatan pengaman dan pemutus.  b. SKTM, terdiri dari : Kabel tanah, indoor dan outdoor termination dan lain-lain.

c. Gardu trafo, terdiri dari :

Transformator, tiang, pondasi tiang, rangka tempat trafo, LV panel, pipa-pipa pelindung, Arrester, kabel-kabel, transformer band, peralatan grounding,dan lain-lain. 

d. SUTR dan SKTR, terdiri dari: sama

Gardu Distribusi

Pada Gardu distribusi Sistem tenaga listrik terdiri dari

a) SUTM 20 KV b) Fuse Cut Of

c) Transformator daya step down tiga phasa

hubungan  -Y 20kV/380V

d) Pengaman Utama dan Jurusan e) PHB (panel hubung bagi)

f) Lighting Aresster (LA) g) Fuse Utama

h) Fuse Jurusan

i) Feeder-feeder yang menghubungkan

bermacam-macam beban (Konsumen)

Saluran System Tenaga

Listrik

Beban (Load)

Beban Berdasarkan Jenisnya : Beban linier

Beban Non linier

Beban Berdasarkan sifatnya Beban besifat Unity

Beban besifat induktif

Beban besifat induktif murni Beban besifat kapasitif

Beban besifat kapasitif murni Beban Berdasarkan sifatnya Beban Statis

Beban Linear

 Dalam sistem tenaga listrik dikenal dua jenis beban

Gelombang Tegangan dan Arus

dengan Beban Linear

V, I

t Tegangan

Beban Linier

terlihat pada gambar di bawah ini.

Beban Linier

Pada saat beban seimbang, maka nilai arus

pada setiap fasa sama dan beda sudut fasa

satu sama lain 120

0

. Pada keadaan beban

seimbang seperti ini dapat dikatakan bahwa

beban merupakan beban linear, sehingga arus

di kawat netral sama dengan nol.

I

R

+ I

S

+ I

T

= I

N

= 0

V

R

= V

0

0

ے

V

S

= V

0

120

ے

Beban Non Linear

 Beban non linear ialah beban yang menarik

Gelombang Tegangan dan Arus dengan Beban Non Linear

Tegangan

Arus beban non linear

Beban Non Linear



Apabila beban bersifat tidak linear maka

arus

fasa

mengandung

komponen

harmonisa, sehingga arus di kawat

netral tidak sama dengan nol meskipun

dalam keadaan beban seimbang.



I

R

+ I

S

+ I

T

≠ 0



Berikut ini beberapa contoh beban non

Jenis – jenis beban non linear

 Beban non linear dibagi menjadi 3 kelompok

(seperti yang di tunjukkan pada gambar diatas yaitu :

 Peralatan ferromagnetik, contohnya : transformator,

ballast, motor induksi dan lain-lain.

 Paralatan yang menggunakan busur api listrik

(arcing devices), contohnya ; lampu fuoresens, televisi, monitor dan lain-lain.

 Peralatan konverter elektronik (electronic