DOSEN PEMBIMBING : Prof. Ir Ontoseno Penangsang, M.Sc.Phd Dr. Ardyono Priyadi, ST.M.Eng
NAMA : GEDHE ARJANA PERMANA PUTRA NRP : 2210105016
2
1. PENDAHULUAN
2. TEORI PENUNJANG
3. PEMODELAN SISTEM
4. ANALISA DAN SIMULASI
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan listrik dimasyarakat semakin
meningkat, dan hal itu juga harus diikuti tersedianya pasokan listrik yang cukup. Selain tersedianya pembangkitan yang cukup, apakah
kesetabilan sistem (transient) juga
mempengaruhi operasi normal sistem atau tidak. Disamping itu pula sifat beban non-linear yang lebih berkontribusi terhadap fluktuasi sistem.
1.2 Tujuan
1. Mengetahui pengaruh beban non-linear.
2. Mengamati dampak perubahan speed rotor generator terhadap sistem.
3. Mengamati dampak perubahan respon
1.3 Perumusan Masalah
Perbedaan respon antara penggunaan beban
linear dengan non-linear baik sebelum short circuit maupun sesudah short circuit pada sistem
tenaga listrik dengan mempertimbangkan
perubahan respon tegangan, arus, dan speed rotor generator.
1.4 Batasan Masalah
1. Dalam tugas akhir ini, desain dilakukan melalui pemodelan dan simulasi sistem dengan menggunakan software yaitu MATLAB Simulink 7.10.0 (R2010a).
2. Model sistem tenaga listrik yang digunakan untuk simulasi adalah sistem 9 bus 3 mesin IEEE, yang dipopulerkan oleh Fouad and Anderson.
3. Analisis sistem pada tugas akhir ini adalah analisis sistem dalam kondisi transient.
2.1 Stabilitas Sistem Tenaga Listrik
Keseimbangan daya antara kebutuhan beban dengan pembangkitan generator merupakan salah satu ukuran kestabilan operasi sistem tenaga listrik. Jika hal ini tidak dilakukan maka akan menyebabkan keseimbangan daya dalam sistem terganggu dan efisiensi pengoperasian sistem menurun menyebabkan kinerja sistem memburuk.
Secara umum permasalahan stabilitas sistem tenaga listrik terkait dengan kestabilan sudut rotor (Rotor Angle Stability) dan kestabilan tegangan (Voltage Stability). Klasifikasi ini berdasarkan rentang waktu dan mekanisme terjadinya ketidakstabilan.
2.2 Karakteristik Beban Linear
Beban linear tidak mempengaruhi karakteristik pada tegangan, arus, frekuensi, dan bentuk gelombang, artinya bentuk tidak berubah.
Gambar 2.2 Rangkaian Pengganti Beban
Linear
Gambar 2.3 Bentuk Gelombang Tegangan
2.3 Karakteristik Beban Non-Linear
Bentuk gelombang arus maupun tegangan
keluarannya tidak sama dengan gelombang masukannya. Mengambil arus dalam bentuk non-sinusoidal.
Gambar 2.4 Rangkaian Pengganti
Beban Non-Linear
Gambar 2.5 Bentuk Gelombang Tegangan
3. Pemodelan
SiStem
3.1 Konfigurasi Sistem
Sistem yang digunakan adalah sistem 9 bus 3 mesin IEEE, yang dipopulerkan oleh Fouad dan Anderson. Pemodelan sistem untuk simulasi menggunakan MATLAB Simulink 7.10.0 (R2010a).
Sistem kelistrikan terdiri dari 3 buah generator (192 MVA/18-230 kV, 128 MVA/13.8-230 kV, 247.5 MVA/16.5-230 kV) yang dibebani dua jenis beban yang berbeda yaitu beban
Gambar 3.1 Pemodelan Sistem 9 Bus 3 Mesin IEEE
SC : 0,01-0,08 s CB Open : 0,085 s CB Close : 0,2 s
Gambar 3.2 Pemodelan Sistem 9 Bus 3 Mesin IEEE Menggunakan MATLAB SIMULINK
Beban Non-Linear
Beban Non Linear
Gambar 3.3 Pemodelan Sistem 9 Bus 3 Mesin IEEE Menggunakan MATLAB SIMULINK
Beban Linear
Beban Linear
3.2 Pemodelan Beban Non-Linear
Beban jenis non-linear yang digunakan disini adalah hasil pemodelan dari persamaan ‘load transient response’ yang terdapat pada IEEE TRANSACTIONS ON
POWER SISTEMS, VOL. 25, NO. 2, MAY 2010, dengan judul ‘Power Electronic Transient Load Model for Use in Stability of Electric Power Grids’, menggunakan
MATLAB Simulink 7.10.0 (R2010a). Dimana parameter yang ada sesuai dengan referensi.
Keterangan :
P : Daya input (W)
τpf : Post fault time constant (s) Tpf : Fault cleared time (s)
Gambar 3.4 Rangkaian Beban Non-Linear Menggunakan MATLAB
4. AnAlisA dan
SimulaSi
4.1 Respon Tegangan dan Arus Beban Non-Linear Sebelum Short-Circuit Pada Bus 9
Gambar 4.1 (a) Respon Tegangan, (b) Respon Arus
Nilai puncak tegangan
steady adalah 185 kV.
Respon tegangan ini mengalami penurunan 1,5 % dari nominal. Dan nilai puncak arus
4.2 Respon Tegangan dan Arus Beban Linear Sebelum Short-Circuit Pada Bus 9
Gambar 4.2 (a) Respon Tegangan, (b) Respon Arus
Nilai puncak tegangan
steady adalah 185 kV.
Respon tegangan ini mengalami penurunan 1,5 % dari nominal. Dan nilai puncak arus
4.3 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear Sebelum Short-Circuit
Gambar 4.3 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear
Sebelum Short Circuit
penurunan speed terbesar sebanyak 0.0014 pu (0.14 % dari respon speed
steady-nya) pada saat t = 0.2 sekon,
kondisi steady (1 pu = 3600 rpm) pada saat t = 0,6 sekon.
4.4 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Linear Sebelum Short-Circuit
Gambar 4.4 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Linear
Sebelum Short Circuit
penurunan speed terbesar sebanyak 0.0014 pu (0.14 % dari respon speed
steady-nya) pada saat t = 0.2 sekon,
kondisi steady (1 pu = 3600 rpm) pada saat t = 0,6 sekon.
4.5 Respon Tegangan dan Arus Beban Non-Linear Setelah Short-Circuit Pada Bus 9
Short circuit di-set 0,01-0,08 s. Saat
terjadi short circuit tegangan mencapai 20
kV (89,34%) dari nominal, CB1 open t =
0,085 s tegangan mencapai 320 kV (70,4%)
dari nominal, CB1 reclosing t = 0,2 s
tegangan mencapai 205 kV ( 9,2 %) dari
nominal.
Saat short circuit arus sebesar 2350 A,
CB1 open arus sebesar 2500 A, CB1
4.6 Respon Tegangan dan Arus Beban Linear Setelah Short-Circuit Pada Bus 9
Short circuit di-set 0,01-0,08 s. Saat terjadi short circuit tegangan mencapai 20 kV (89,34%)
dari nominal, CB1 open t = 0,085 s tegangan mencapai 285 kV (51,7%) dari nominal, CB1
reclosing t = 0,2 s tegangan mencapai 185 kV (
1,5 %) dari nominal.
Saat short circuit arus sebesar 2300 A, CB1
open arus sebesar 1200 A, CB1 reclosing arus
4.7 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear Setelah Short-Circuit
Gambar 4.7 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear
Setelah Short Circuit
penurunan speed terbesar sebanyak 0.0012 pu (0.12 % dari respon speed
steady-nya) pada saat t = 0.1 sekon,
mengalami kenaikan 0,0002 pu (0.02 % dari respon speed steady-nya) saat t = 0,4 s, steady (1 pu = 3600 rpm) saat t = 0,7 s.
4.8 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Linear Setelah Short-Circuit
Gambar 4.8 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear
Setelah Short Circuit
penurunan speed terbesar sebanyak 0.0018 pu (0.18 % dari respon speed
steady-nya) pada saat t = 0.03 sekon,
mengalami kenaikan 0,0003 pu (0.03 % dari respon speed steady-nya) saat t = 0,2 s, steady (1 pu = 3600 rpm) saat t = 0,3 s.
4.9 Perbandingan Tegangan dan Arus Pada Bus 9 Serta Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Linear
dan Non-Linear
Gambar 4.9 Tegangan Bus 9 Beban Linear dan Non-Linear
Gambar 4.10 Arus Bus 9 Beban Linear dan Non-Linear
Gambar 4.11 Speed Rotor Gen 192 MVA Beban Linear dan Non-Linear
5.1 Kesimpulan
1. Terhadap speed rotor generator penerapan beban non-linear lebih buruk dibandingkan dengan beban linear, dimana beban non-linear memiliki osilasi lebih banyak, tidak beraturan, lebih lama steady (selisih waktu ± 0,4 s).
2. Terjadi perbedaan signifikan tegangan dan arus sebelum dan sesudah gangguan (terjadi perbedaan 7,8 s) antara beban
linear dengan non-linear. Ini dikarenakan terjadi ketimpangan antara daya input (prime mover) dengan daya
output (beban).
3. Sebelum terjadi gangguan tidak terlihat ada perbedaan respon. Hal ini karena input > output (pembangkitan = 567,5 MVA, beban = 315 MVA).
