ANALISA SISTEM TENAGA Materi Kuliah 1. PendahuluanSTL secara umum 2. Konsep Dasar STL Sistem searah, sistem bolak-balik, rangkaian daya dan sistem 1 fasa / 3 fasa 3. Representasi STL Pembangkit, transmisi, distribusi dan beban 4. Studi Aliran Daya Matrik impedansi, metode aliraan daya 5. Analis Ganggaun Komponen simetri, gangguan simetri & unsimetri EVALUASI 1. Tugas = 30 % 2. Ujian Tengah Semester (UTS) = 30 % 3. UjianAkhir Semester (UAS) = 40 % [1].C.A. Cross, Power System Analysis [2].Hadi Saadat, Power System Analysis, Mc.Graw-Hill, 2nd, New york, 2002 [3]J.C. Das, Power System Analysis Short Circuit, Load Flow and Harmonics ,Marcel Dekker Inc., 2002 [4]. Nagrath, PowerSystem Analysis {5]National Transmisi Grid Study, US. Departement of Energy, 2002 ]6]Moh.E. El. Hawary , ElectricPowerSystem, Design and Analysis [7]P.Kundur, Power Syatem Stability and Control, MC.Graw-Hill, New York, 1994 [8]W.D. Stevensen, Power System Analysis [9] ..................Network Protection & Automation Guaide [10]Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya DAFTAR PUSTAKA PENDAHULUAN 1. Perencanaan/Pengembangan 2. Operasidan Optimasi Sistem 2. Proteksi Sistem 3. Stabilitas& Keandalan Sistem Rangkaian Listrik Trans. Dist.TL,Mesin Listrik Komputer ANALISA SISTEM TENAGA Matematika/ Matriks 1. Peta Analisa Sistem Tenaga Listrik 2. Proses produksi hingga ke konsumen PUSAT PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK SALURAN TRANSMISI GARDU INDUK INDUSTRI BESAR TRAFO DISTRIBUSI JARINGAN TEGANGAN MENENGAH 20 KV INDUSTRI SEDANG INDUSTRI KECIL RUMAH TANGGA JARINGAN TEGANGAN RENDAH 220 V PJU INDUSTRI SEDANG 3. Single line diagram Busbar Generator Transformer Line Circuitbreaker Disconnector/Isolator Surge arrester Current transformer Potential transformer Connection point 3 wdgs also common Line with impedance Interrupts fault current For visible interruption Overvoltage protection 4.Efisiensi aliran daya listrik 5. Penomena Sistem tenaga listrik Gangguan hubung singkat atau gangguan yang lain Operasi sistem otomatis Peningkatan panas sistem (Over load) Stabilitas tegangan Stabilitas frekuensi Perencanaan produksi energi listrik 1. Perencanaan Sistem 2. Aliran daya listrik 3. Gangguan 4. Operasi sistem 5. Stabilitas Economy Safety Reliability Environment KONSEP DASARSTL Ef+-Er+-+-Xar lXaRIaXstVGambar.1 :Rangkaian pengganti Generator 1 fasa A1. Sistem satu fasa ar a arX jI E =ar f rE E E + =(a) (b) Gambar.2 : Rangkaian pengganti dari Gambar.1 (a) Rangkaian pengganti Generator (b)Diagram vektor Rs jXs I Vt Ef Ef Vt I | o I Rs I Xs s f tX jI R I E V s . . =( )s a a f tjX R I E V + =XS = Xar + Xl Ra = tahanan belitan stator reactance leakagearmature to duereactionarmature to dueload no at generatedl a ar a f tX jI X jI IR E V a + + =|= u = sudut fasa| = + I laging terhadap Vt | = - I leading terhadap Vt Beban induktip dan kapasitip ) cos( 2 ) (cos 2 ) (u ee ==t I t it V t v) ( ) ( ) ( t i t v t p =) 2 sin( sin ) 2 cos 1 ( cos ) ( t VI t VI t p e u e u + + =Daya Reel P = V.I. cos u(positip) Daya reaktip Q = V.I. Sinu (negatip = kapasitip & positip = induktip) Daya rata-rata S = VI Tegangan (V), Arus (I)dan Daya (P) Atau Dengan : S = P + jQ S = VI cosu + j VI sinu S = VI (cosu + j sinu) S = VI eju S = VIZu I = IZ-udan V = VZ0o) S = VI* Since S=(P2 + Q2) Daya Komplek VZ0 IZ-u u SPCos = uSegitiga Daya Aliran daya aktip Jika I.cos u sefasa dengan V daya listrik dibangkitkan (Generator) dan mengalir menuju sistem, arus keluar dari Gen = I = positip ,P = Re (V.I*)= positip Jika I.cos u beda fasa180o terhadap V daya listrik diserap (Motor) dan mengalir menuju terminal positip terhadap motor ,arus keluar I = neg. P = Re (V.I*)= Negatip Aliran daya reaktip Jika daya reaktip = I2.XL = positip induktansi menyerap daya reaktip (arus I terbelakang 90o tethadap V Q = Im (V.I*)= Positip Jika daya reaktip = I2.XL = negatip sumberakan menerima daya reaktip dari kapasitor(arus V terbelakang 90o tethadap I ) Q = Im (V.I*)= Negatip A2. Sistem tiga fasa Sistem Tegangan / arus 3 fasa , seimbang Sistem dinyatakan seimbang, jika : Amplitudo sama Beda fasa 120oArus ia lag terhadap va dengan sudut Urutan fasa abc (arus/tegangan) Fasor tegangan/arus Urutan Fasa:abc Seimbang : Ia+ Ib+ Ic = 0 No return current Losses reduced No return conductor Hubungan 3 fasa:bintang / delta Hubungan arus dan tegangan(Y-Y) Sumber = Beban IL = Ip VL = 3 Vp Hubungan delta-delta (A-A) op bcI I 120 Z =op caI I 120 Z =op abI I 0 Z =bIo30op bcI I 120 Z =op caI I 120 Z =op abI I 0 Z =aIo30Sumber Beban VL = Vp IL = 3 Ip One Line Diagram (Diagram segaris) 1. Rangkaian Daya 3 fasa ptotal(t)= pa(t)+ pb(t)+ pc(t) Daya 3 fasa = Jum Daya tiap Fasa ptotal(t)=constant, if : voltages and currents balanced cos need not be zero Constant ptotal(t) => constant torque p p pp p pSin I V QCos I V P3333==L LI VQ P S3 2 2=+ =REPRESENTASISTL A. Model Generator Serempak Ef+-Er+-+-Xar lXaRIaXstVar a arX jI E =ar f rE E E + =Ear l a r tX jI E V = reactance leakagearmature to duereactionarmature to dueload no at generatedl a ar a f tX jI X jI E V =s a f tX jI E V =( )s a a f tjX R I E V + =XS = Xar + Xl Ra = tahanan belitan stator Dengan : B. Transformator daya B1. Trafo Dua Belitan N1 N2 Laminated iron core Primary winding Secondary winding I1m V1 abcabchwgmax 1m1 1N f 44 . 4dtdN V | =| =max 2m2 2N f 44 . 4dtdN V | =| =a = V1/V2 = N1/N2 Re jXe Isc sec Isc Vsc HV LV Equivalent circuit parameters The short circuit test gives the current Isc, the supply voltage Vsc and the power loss Psc. The equivalent circuit shows that the series impedance can be calculated from this data. The series impedance calculation is: Ze = Vsc / Isc andRe = Psc / Isc2

Therefore, the equivalent reactance is: 2e2e eR Z X =B.2.TRAFO TIGA BELITAN Y-Y connection VLP / VLS = a Very rarely used due to stability problems Y-A connection VLP / VLS =\3 a(phase shifts exist) A-Y connection VLP / VLS = a/\3 (phase shifts exist) A-A connection VLP / VLS = a No problems with unbalanced loads/phase shift RL B 2 G 2 B 2 G 2 C.Saluran transmisi C1. Model Saluran transmisi VS VR IS IR +-RZ+-RVSVX = eLISIRC2. Saluran transmisi pendek ( < 80 km) VR = VS I,Z V1 = VS dan VR = V2 Jika :C3.Saluran transmisi menengah( 80 sd 240 km) +-R X = eL+-RV VISSIRcY2cY2Y =X1c= e CcZ[A][B] [D] [C] D. Model Beban Beban terdiri dari : motor induksi, pemanas dan peneranganmotor serempak. Representasi beban dengan daya tetap : Daya aktip (MW) dan daya reaktip (VAR) mempunyai harga tetap Representasi beban dengan arus tetap Representasi beban dengan impedansi tetap Impedansi Admitansi ( ) | u Z == IVjQ PI*( ) u Z = V V|.|

\|=PQ1tan |dan jQ PVIVZ= =22VjQ PVIY= =E. Sistem per unit (pu) E1. Terdapat empat besaran dalam sistem tenaga listrik, yaitu : E2.Definisi sistem per unit (pu) : pu = besarannyata / besaran dasar misal : V(pu) = Vac/ Vb( Vac = Vactualdan nVb = Vbase) Dalam perhitungan pu, keempat besaran STL adalah besaran satu fasa (fasa-netral) I(ARUS - AMPERE) V (TEGANGAN - VOLT) S (DAYA - VOLTAMPERE) Z (IMPEDANSI - OHM) B baseactualpuIIAmps IAmps II = =) () (B baseactualpuVVVolts VVolts VV = =) () (B baseactualpuSSVA SVA SS = =) () (B baseactualpuZZohm Zohm ZZ = =) () (E3.Berikut besaran dalam pu untuk ke empat besara STL : E4. Dengan menggunakan data satu fasa : E5.Dengan menggunakan data tiga faasa : baseLNbaseBKVKVAI| 1=( )( )||12121000basebaseLNbasebaseLNBMVAKVKVAKVZ==baseLLbaseBKVKVAI33|=( )( )||32321000basebaseLLbasebaseLLBMVAKVKVAKVZ==E6.Mengubah besaran dasar (base) dari besaran persatuan ((

((

=BoBnBnBoo nKVAKVAKVKVpu Z pu Z2) ( ) (Zn= IMPEDANSI (p.u) DENGAN BASE BARU Zo= IMPEDANSI (p.u) DENGAN BASE LAMA KVBn= TEGANGAN BASE (KV) BARU KVBo= TEGANGAN BASE (KV) LAMA KVABn= DAYA BASE (KVA) BARU KVABo= DAYA BASE (KVA) LAMA E7.Menentukan basevalue (besaran dasar) KV - baseKV- baseKV - Base MVA base E8.Model sistem pu pada transformator tiga fasa : Z12 : IMPEDANSI BOCOR DIUKUR PADA PRIMER DENGANSEKUNDER SHORT DAN TERSIER OPEN. Z13 : IMPEDANSI BOCOR DIUKUR PADA PRIMER DENGANTERSIER SHORT DAN SEKUNDER OPEN. Z23 : IMPEDANSI BOCOR DIUKUR PADA SEKUNDER DENGAN TERSIER SHORT DAN PRIMER OPEN. 3 2 233 1 132 1 12Z Z ZZ Z ZZ Z Z+ =+ =+ =| || || |13 23 12 323 13 12 223 13 12 1212121Z Z Z ZZ Z Z ZZ Z Z Z + = + = + =