REPRESENTASI SISTEM TENAGA LISTRIK REPRE

(1)

REPRESENTASI SISTEM TENAGA LISTRIK

1.

1. KomKompoponen Snen Sististem Tem Tenenaga Laga Lististrikrik

Suatu sistem tenaga listrik merupakan interkoneksi 3 bagian utama, yaitu :

• _{Sistem pembangkitan}

- Sistem penggerak mula ( prime mover )

- Mekanisme governor

- Mesin serempak

- Sistem penguat (exciter )

- Sistem pengatur tegangan (voltage regulation)

Pengaruh reaksi jangkar dan fluks boor merupakan reaktans sinkron!

"ahanan setiap fasa dari belitan jangkar yang terhubung seri dengan reaktans

dapat diabaikan!

• _{Sistem penyaluran}

- Salura transmisi

- Saluran distribusi

- "rafo daya

- "rafo distribusi

- Peralatan pengaman

- #onpensasi daya reaktif (#apasitor, reaktor, dll)

Menurut panjangnya, saluran transmisi dapat digolongkan menjadi tiga, yaitu :

- Saluran transmisi pendek (short line) yaitu yang panjangnya $ %& km (di ba'ah & mil)!

- Saluran transmisi menengah (medium line) yaitu yang panjangnya antara %& km  *+& km (&  & mil)!

- Saluran transmisi panjang (long line) yaitu yang panjangnya  *+& km (& mil keatas)!

Parameter-parameter saluran transmisi antara lain : tahanan (resistans),

reaktans, kapasitans dan konduktans yang tersebar di sepanjang saluran!

.ntuk saluran pendek dan menengah, parameter-parameter direpresentasikan

(2)

• _/eban

0alam penganalisaan tidak diberikan seara detail, tetapi digambarkan

sebagai suatu impedans tetap yang menyerap daya dari sistem tenaga listrik!

.ntuk merepresentasikan suatu beban (P-j1), harus diketahui variasi daya

aktif (P) dan daya reaktif (1) terhadap variasi teganga nnya! Pada suatu bus,

suatu beban mungkin terdiri dari :

- Motor-motor induksi : &  2& 

- Penerangan dan pemanasan : *&  3& 

- Motor-motor sinkron :   & 

0alam menganalisa sistem tenaga listrik, ada 3 ara untuk merepresentasikan

beban :

a! 4epresentasi beban dengan daya tetap

0alam hal ini daya aktif maupun daya reaktif dianggap konstan! 5ni

digunakan untuk perhitungan aliran daya!

b! 4epresentasi beban dengan arus tetap 0alam hal ini arus dihitung sebagai:

(

θ

−

φ

)

∠

=

−

=

I

V jQ P I _*

dengan :

6 7 6∠θ

7 tan-_{adalah sudut daya (}_{power factor angle}₎

/esar arus dijaga konstan!

! 4epresentasi beban dengan impedans tetap

0aya yang diserap oleh beban dikonversikan kedalam bentuk impedans

seri atau paralel! 5ni biasanya digunakan pada studi stabilitas sistem

tenaga listrik! 8ika P dan 1 beban diketahui dan tetap, impedans dihitung

dengan :

jQ P

V I V Z

−

=

2

atau

2 V

(3)

.ntu menganalisa permasalahan, komponen-komponen tersebut di atas

diberikan dalam bentuk rangkaian ekivalennya! 4angkaian ekivalen yang

digunakan adalah rangkaian ekivalen satu fasa! 0alam penggambarannya

dianggap bah'a sistem tiap fasa dalam keadaan seimbang pada kondisi operasi

normal!

2.

2. DiDiagagraram Sm Satatu Gu Gararisis

0iagram sistem tenaga listrik yang sederhana ini sering disebut diagram

satu garis (one line diagram)! 0engan suatu garis tunggal dan lambang standar,

diagram ini menunjukkan saluran transmisi dan peralatan-peralatan yang

berhubungan dari suatu sistem tenaga listrik!

9ambar ! ontoh diagram satu garis suatu sistem tenaga listrik

3.

3. DiagDiagram ram ImpeImpeans ans an an iagiagram ram reakreaktanstans

0iagram impedans dan reaktans yang digambarkan kadang-kadang

disebut juga diagram urutan positif ( positive sequence diagram) karena diagram

tersebut menunjukkan impedansi terhadap arus seimbang dalam suatu sistem

(4)

+ +

+ E1

+

E2 E3+

Rel netral

9ambar *! ontoh diagram impedansi dari gambar !

9ambar 3! ontoh diagram reaktansi dari gambar *!

!.

!. KuKuanantititatas s PePer r "n"nitit

0efinisi nilai per unit untuk suatu kuantitas adalah perbandingan kuantitas

tersebut terhadap nilai dasarnya yang dinyatakan dalam desimal! Perbandingan

(ratio) dalam persentase adalah && kali nilai per unit! Metode per unit memiliki

kelebihan dibandingkan dengan nilai langsung atau dengan persentase! #alau

dengan nilai langsung nilai yang harus digunakan dalam perhitungan sangat

besar, tetapi kalau dengan perunit nilainya yang digunakan relatif keil! #alau

(5)

mendapatkan hasil dalam persentase, tetapi kalau dalam per unit hasilnya tetap

per unit dan bisa dipakai terus dalam perhitungan dan hasil akhir!

/esaran per unit didefinisikan sebagai berikut :

sama

4umus-rumus di ba'ah ini memberikan hubungan untuk berbagai besaran :

b b

b

_tegangan

_dasar

_kV

kVA

dasar Z

Impedans

=

(3)

Substitusikan pers () ke (3), diperoleh :

(

)

dasar Z

Impedans

=

(.ntuk  Phasa) (+)

dasar Z

Impedans

Setelah besaran-besaran dasar telah ditentukan, maka besaran-besaran

itu dinormalisasikan terhadap besaran dasar! 0engan demikian impedans per unit

dari rangkaian didefinisikan :

(!m"

dasar Z

Impedans

Substitusi pers (;) ke (2), diperoleh

(6)

2

kV"

dasar

(tegangan

3 kVA

dasar

daya

φ

in pu Z Z =

(.ntuk 3 Phasa) (%)

Merubah Dasar Satuan ke Dasar yang lain.

Pada pers (%) dan (<) besaran per unit berbanding lurus dengan daya

dasar k6= dan berbanding terbalik dengan tegangan dasar k6 k'adrat! .ntuk

mengubah suatu dasar ke dasar yang lain dari besaran pu adalah :

2

(baru" (gi#en"

(gi#en" (baru" pu(g i# en"

pu(baru"

dasar

tegangan

kV

dasar

tegangan

kVA

dasar

daya

kVA

dasar

daya

Z

_













×

=

Z

(<)

Perubahan nilai dasar ini diperlukan karena semua impedans peralatan

dalam besaran pu harus mempunyai nilai dasar yang sama, sedangkan impedans peralatan dalam pu (persen) yang diberikan adalah rating dari masing-masing

peralatan itu dan bukan nilai untuk perhitungan!

ontoh soal :

Sebuah generator tiga fasa *& k6, 3&& M6= mempunyai reaktans sub-peralihan

sebesar *&! 9enerator itu menatu beberapa motor serempak melalui saluran

transmisi sepanjang ;+ km (+& mil) dengan transformator pada kedua ujungnya,

seperti diperlihatkan pada diagram satu garis pada gambar +! Seluruh motor

memiliki rating 3,* k6, dilukiskan sebagai dua buah motor ekivalen M dan M*!

>etral dari M_{ditanahkan melalaui reaktans! M}*_{tidak ditanahkan! Masukan} nominal untuk M 7 *&& M6= dan M* 7 && M6=! #edua motor itu memiliki ?@ 7

*&! "rafo " 3 fasa memiliki rating 3& M6=, *3&k6A*&k6 dengan reaktans

boor &! "* terdiri dari 3 buah trafo  fasa dengan rating && M6=,

*2k6A3,*k6 dengan reaktans boor &! 4eaktans seri saluran transmisi &,

(7)

Beban $%t%r 1

9ambar +! 0iagram segaris untuk ontoh di atas

0itanya :

! 9ambar diagram impedans, diagram reaktans

*! 8ika M_{masukannya *& MC dan M}*_{;& MC pada tegangan 3,* k6, dan} kedua motor bekerja dengan faktor daya , ari tegangan pada terminal

generator!

Penyelesaian :

Untuk soal 1

4ating tiga fasa transformator "* adalah : 3× && 7 3&& M6=

Perbandingan tegangan antar salurannya adalah :

kV

2 &

13 '

22

2 &

13 '

12)

3

×

=

Suatu dasar dari 3&& M6=, *& k6 pada rangkaian generator memerlukan dasar

3&& M6= di semua bagian sistem dan dasar-dasar tegangan sebagai berikut :

Pada saluran transmisi : *3& k6 (karena " memiliki rating *3&A*& k6)

Pada rangkaian motor :

kV

*

&

13 22

2 &

13 23

=

0asar-dasar ini diperlihatkan pada saluran transmisi pada diagram satu garis!

4eaktans transformator yang diubah ke dasar yang semestinya adalah :

*+)

&



3+

3

1 &



,

1

X

=

×

=

T

(8)

+ (&(*) (&1*1 (&(.1

(&2

(&2)/ (&/.(

+ +

Eg

Em1 Em2

.1+

5mpedans dasar saluran transmisi adalah :

(

)

Ω

=

1)0

&

3 3

23

2

4eaktans saluran :

1*1+

#edua motor menyerap %& MC, atau

0

(9)

6×_{5 7 &,; pu}

0an karena



Pada 9enerator :

6 7 &,<;∠_&&_{D &,;*23}_∠_&&_{(& D j&,&< D & D j&,% D & D j&,&%2)}

"egangan terminal generator adalah :

&,<%*3×_{*& 7 <,; k6!}

ontoh lain :

0ari diagram segaris pada gambar , tentukan impedans (reaktans) dalam

besaran per unit (pu)

0i mana diketahui rating Peralatan :

- 9 7 !&&& k6= E ;,; k6 E F@ 7 &,; Bhm

- 9* 7 &!&&& k6= E ;,; k6 E F@ 7 ,3& Bhm

- 93 7 3&!&&& k6= E 3,% k6 E F@ 7 &,+* Bhm

- " dan "* masing "rafo 3 phasa yang terdiri dari 3 buah trafo  phasa &!&&& k6= E 3,% k6line->− 3%, k6line-> E 4eaktans (?) 7 +,* Bhm

- 4eaktans transmisi (") ? 7 2,+ Bhm

(10)

! Menghitung reaktans dalam pu

a! Memilih daya dasar (k6=b), dimana k6=b ini berlaku untuk semua bagian

sistem, biasanya dipilih rating peralatan yang terbesar! 0aya dasar terbesar

berada pada 93 7 3&!&&& k6=, terpilih sebagai daya dasar!

b! Memilih tegangan dasar pada salah satu bagian dari sistem yang dipisahkan

oleh transformator, kemudian menentukan tegangan dasar pada bagian lain sesuai dengan perbandingan tegangan antara saluran (line to netral)