📌 Skenario Simulasi
Model sistem kelistrikan gedung perkantoran terpadu menggunakan trafo 20/0.4 kV, 1000 kVA, ONAN. Simulasi dilakukan dengan 4 variasi skenario:
Skenar io
Komposisi Beban Linear
Komposisi Beban Non- Linear
1 100% 0%
2 70% 30%
3 50% 50%
4 30% 70%
⚡ 1. Load Flow Analysis Parameter Skenari
o 1
Skenari o 2
Skenari o 3
Skenari o 4
Daya Beban (kW) 800 800 800 800
Daya Reaktif
(kVAR) 200 210 220 250
Daya Semu (kVA) 824.6 829.2 834.1 866.0 Tegangan Sekunder
(%) 99.5 99.3 99.0 98.7
Faktor Daya (PF) 0.97 0.96 0.95 0.92
📌 2. Harmonic Analysis Parameter Skenari
o 1
Skenari o 2
Skenari o 3
Skenario 4
THD Arus (THDi) (%) <1% 12.5% 21.3% 29.7%
Parameter Skenari o 1
Skenari o 2
Skenari o 3
Skenario 4
THD Tegangan
(THDv) (%) <1% 3.2% 5.1% 7.6%
Dominan Harmonik - 5th, 7th 3rd, 5th 3rd, 5th, 7th
Catatan: Nilai THD di atas mengacu pada standar IEEE 519-2014 (maksimum THDv <5% untuk tegangan <1 kV).
📌 3. Efisiensi dan Rugi-Rugi Trafo Parameter Skenari
o 1
Skenari o 2
Skenari o 3
Skenari o 4 Efisiensi Trafo (%) 98.6 97.9 96.7 95.2 Rugi-Rugi (kW) 11.4 16.7 27.0 42.6 Rugi-Rugi
Harmonik (%) - 31% 45% 58%
🌡 4. Estimasi Kenaikan Suhu Trafo
Menggunakan pendekatan standar IEEE C57.110-2008:
Parameter Skenari
o 1
Skenari o 2
Skenari o 3
Skenari o 4
Suhu Operasi Normal (°C) 70 73 78 84
Kenaikan suhu akibat
harmonisa 0 +3°C +8°C +14°C
Total Suhu Operasi Trafo
(°C) 70 76 86 94
📌 Grafik Ilustrasi
1. Grafik Efisiensi vs Komposisi Beban Non-Linear 2. Grafik THDi vs Skenario
📌 Kesimpulan Sementara (Berdasarkan Simulasi)
Semakin besar proporsi beban non-linear, THDi meningkat signifikan, melebihi batas IEEE.
Efisiensi trafo menurun karena meningkatnya rugi harmonik.
Suhu operasi trafo cenderung meningkat, yang dapat memperpendek umur trafo jika tidak dikompensasi.
Sistem membutuhkan filter harmonik atau penyesuaian kapasitas trafo bila dominasi beban non-linear tinggi.
PERANCANGAN SISTEM PENELITIAN 1. Tujuan Perancangan
Merancang sistem instalasi kelistrikan gedung perkantoran terpadu berbasis simulasi untuk mengevaluasi pengaruh beban non-linear terhadap efisiensi dan suhu trafo distribusi 20 kV menggunakan software ETAP.
2. Spesifikasi Umum Sistem
Tegangan Primer Trafo: 20 kV (3 ph)
Tegangan Sekunder Trafo: 400 V (3 ph)
Kapasitas Trafo: 1000 kVA (ONAN)
Frekuensi Sistem: 50 Hz
Topologi Sistem: Radial
Jenis Beban: Gabungan beban linear dan non-linear
3. Komponen Utama Sistem (Input dalam ETAP)
Komponen Spesifikasi Keterangan Trafo
Distribusi
20/0.4 kV, 1000 kVA, Z% = 6%,
ONAN Sesuai standar PLN
Bus 20 kV 3 ph, sumber utility Sebagai titik masuk daya
Panel LV 400 V Distribusi ke berbagai
beban Beban Linear Motor induksi, lampu TL,
pompa
Tidak menghasilkan harmonisa
Beban Non-
Linear UPS, komputer, inverter, LED Menghasilkan harmonisa Grounding Sistem pentanahan TN-S Standar instalasi
perkantoran
4. Variasi Skenario Simulasi Beban
Dilakukan dengan 4 skenario variasi komposisi beban non-linear:
Skenar io
Beban Linear
Beban Non- Linear
1 100% 0%
2 70% 30%
3 50% 50%
4 30% 70%
5. Langkah-Langkah Perancangan Sistem di ETAP a. Membuat Single Line Diagram (SLD)
Menggambarkan jaringan dari sumber 20 kV hingga ke beban 400 V.
Menyertakan trafo, panel, bus, dan semua beban.
Konfigurasi grounding sistem dimasukkan sesuai standar TN-S.
b. Input Parameter Komponen
Data impedansi trafo, kapasitas beban, karakteristik harmonik beban non-linear dimasukkan.
Faktor daya masing-masing beban disesuaikan (PF linear ~0.9–1.0, non-linear ~0.7–0.9).
c. Menambahkan Spektrum Harmonik
Beban non-linear dikonfigurasi menghasilkan harmonik dominan (3rd, 5th, 7th).
Spektrum sesuai referensi IEC 61000-3-2 atau database ETAP.
d. Set Up Simulasi
Load Flow Analysis untuk daya dan tegangan
Harmonic Load Flow untuk analisa THD
Losses Evaluation untuk efisiensi trafo
(Opsional) Thermal Estimation untuk suhu trafo menggunakan perhitungan manual atau ETAP Thermal.
6. Parameter Output yang Diamati Parameter Deskripsi
Efisiensi Trafo (%) Perbandingan output-input daya THD Arus (THDi) Distorsi harmonik arus
THD Tegangan
(THDv) Distorsi harmonik tegangan Rugi-rugi Daya (kW) Total losses trafo
Estimasi Suhu Operasi (°C)
Kenaikan suhu akibat harmonik (manual atau software)
7. Dokumentasi Visual
Gambar Single Line Diagram (ETAP)
Tabel input parameter
Grafik hasil simulasi: Efisiensi vs Beban Non-Linear, THDi vs Skenario, Suhu Trafo vs Skenario
Berikut adalah alur diagram perancangan sistem untuk penelitian berjudul:
📌 Alur Diagram Perancangan Sistem
"Pengaruh Beban Non Linear pada Sistem Instalasi Kelistrikan Gedung Perkantoran Terpadu terhadap Efisiensi dan Suhu Trafo Distribusi 20 kV dengan Simulasi Software ETAP"
📌 Diagram Alir (Teks Linear) mathematica
SalinEdit
┌──────────────────────────────┐
│ 1. Identifikasi Masalah │
└────────────┬────────────────┘
↓
┌──────────────────────────────┐
│ 2. Tujuan & Rumusan Masalah │
└────────────┬────────────────┘
↓
┌──────────────────────────────┐
│ 3. Pengumpulan Data Sistem │
│ - Trafo 20/0.4 kV │
│ - Jenis Beban │
│ - SLD Gedung │
↓
┌──────────────────────────────┐
│ 4. Perancangan SLD di ETAP │
└────────────┬────────────────┘
↓
┌──────────────────────────────┐
│ 5. Input Parameter Komponen │
│ - Trafo │
│ - Panel LV │
│ - Beban Linear/Non-Linear│
└────────────┬────────────────┘
↓
┌──────────────────────────────┐
│ 6. Variasi Beban Non-Linear │
│ - Skenario 0%, 30%, 50%, 70% │
└────────────┬────────────────┘
↓
┌──────────────────────────────┐
│ 7. Simulasi di ETAP │
│ - Load Flow │
│ - Harmonic Analysis │
│ - Efficiency │
│ - Suhu Trafo (manual/software) │
└────────────┬────────────────┘
┌──────────────────────────────┐
│ 8. Analisis Hasil Simulasi │
└────────────┬────────────────┘
↓
┌──────────────────────────────┐
│ 9. Evaluasi Efisiensi & Suhu │
└────────────┬────────────────┘
↓
┌──────────────────────────────┐
│ 10. Kesimpulan & Rekomendasi │
└──────────────────────────────┘
📌 Keterangan Visual
Gunakan kotak dengan sudut membulat.
Gunakan warna biru muda dan abu-abu untuk kesan profesional.
Tambahkan panah antar langkah.
Gunakan ikon kecil jika perlu (transformator, komputer, ETAP, suhu, grafik efisiensi).
