studi aliran daya sistem 115 kv pt. chevron pacific indonesia - USU-IR
advertisement
STUDI ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana ( S-1 ) pada Departeman Teknik Elektro Oleh FERY JUSMEDY NIM : 030402038 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 STUDI ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA Oleh: FERY JUSMEDY MARBUN 030402038 Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana ( S-1 ) pada Departeman Teknik Elektro Disetujui oleh: Pembimbing, Ir. Syahrawardi Nip.131 273 469 Diketahui oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Prof. DR. Ir. Usman Baafai Nip.130 365 319 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 ABSTRAK Studi aliran daya pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia meliputi wilayah mulai dari Dumai, Duri, Minas, hingga Rumbai yang dikelola oleh PT. Chevron Pacific Indonesia. ETAP 4.0 (Elctrical Transient Analyzer Program) merupakan program yang dapat menampilkan secara GUI (Graphical User Interface) dengan jumlah bus unlimited. Salah satu kegunaan ETAP 4.0 adalah untuk studi aliran daya. Data yang dibutuhkan ETAP 4.0 untuk studi aliran daya pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia adalah one-line diagram, nominal KV, dan rating generator, bus, transformator, transmisi, dan pengaman. Metode pendekatan aliran daya yang digunakan adalah metode iterasi Gauss-Seidel dengan faktor ketelitian 0,000001 dan faktor percepatan 1,6. Permasalahan aliran daya yang ditinjau adalah sistem dalam keadaan normal. Hasil studi aliran daya untuk sistem dalam keadaan normal adalah tegangan bus paling rendah di bus Balam, losses tertinggi pada saluran CGN dengan KBJ_230B. Daya nyata yang disalurkan paling besar yaitu di transmisi CGN-KBJ_230A, dan daya reaktif yang disalurkan paling besar yaitu di transmisi Cogen ke NDRI_115A dan NDRI_13,8. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur bagi Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya dengan kasih dan karunia-Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Studi Aliran Daya Sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia”. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Penulis juga menyadari bahwa selama kuliah dan penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan baik materi, moral, dan spiritual dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada : 1. Teristimewa orang tua penulis Djulinder Marbun dan Suryani Siburian serta saudara-saudara penulis yaitu : Kak Destty, Hasky, Sasbio, dan Wasthy yang selalu mendoakan dan mendukung penulis dalam segala keadaan. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai dan Bapak Ir. Hasdari Helmi, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Syahrawardi, selaku dosen pembimbing atas segala bimbingan, arahan, dan motivasi kepada penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. 4. Bapak Ir. Syarifuddin Siregar yang telah membantu penulis menyediakan buku-buku sebagai referensi dalam penulisan Tugas Akhir ini. 5. Bapak Ir. M. Natsir Amin, sebagai dosen wali yang telah banyak membantu penulis selama kuliah. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 6. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah mendidik penulis menuju jenjang Sarjana. 7. Bapak Kastoni Sitanggang atas kesempatan yang diberikan, Bang Ravmon Polinsar, Bang Arifian, Bapak Radpanji, Bapak Simamora, Bapak Guntur, dan para staf pegawai Departemen Power Generation And Transmission (PG&T) PT. Chevron Pacific Indonesia yang telah memberikan bantuan data dan informasi tentang studi aliran daya sistem 115 KV PT. CPI dan bimbingan yang sangat berarti bagi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah membantu penulis dalam urusan administrasi, dan terutama bagi Bang Martin yang telah banyak membantu penulis. 9. Bang Winter Marbun dan Bang Hasiholan Marbun yang memberi dukungan baik materi dan doa bagi penulis. 10. R. Benget MH atas bantuan baik materi, semangat, doa dan segalanya yang telah diberikan kepada penulis serta menjadi teman terbaik dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 11. Weldi VOS (my Broww for ever), Julpina W, Dewi Situmorang, Nanda M, Hedbien karena telah menjadi teman terbaik selama kuliah dan selalu memberi penulis semangat, bantuan materi, doa, dan makna persahabatan yang sesungguhnya. 12. Wiswa N, Juanda T, Dodi Situmeang, Brian, Ganda, Boby, Enopati, Elrijon, Benny, Paniel, Marlen, Hans, Riko, Tiffani, Dewi Gede, Nora, dan semua kawan angkatan 2003 yang tidak dapat disebutkan satu per satu, yang selalu siap menjadi teman bagi penulis dalam segala hal. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 13. Susi S, dan Vina yang memberi doa dan dukungan bagi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca untuk kesempurnaan tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap penulisan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, November 2007 Fery Jusmedy Marbun Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 DAFTAR ISI Abstrak i Kata Pengantar ii Daftar Isi iv Daftar Gambar v Daftar Tabel vi BAB I Pendahuluan 1 I.1 Latar Belakang 1 I.2 Tujuan Penulisan 2 I.3 Batasan Masalah 2 I.4 Metodologi Penulisan 3 I.5 Sistematika Penulisan 4 BAB II Landasan Teori Studi Aliran Daya 6 II.1 Umum 6 II.2 Representasi Sistem Tenaga Listrik 7 II.2.1 Diagram Segaris 7 II.2.2 Diagram Impedansi Dan Diagram Reaktansi 9 II.2.3 Representasi Generator Sinkron 11 II.2.4 Representasi Transformator 11 II.2.5 Representasi Saluran Transmisi 11 II.2.6 Representasi Beban-beban 12 II.3 Matriks Admitansi Bus 13 II.4 Persamaan Aliran Daya 16 II.5 Klasifikasi Bus 21 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 II.6 Tanda P Dan Q 23 II.7 Metode Aliran Daya Iterasi Gauss-Seidel 23 BAB III Metode Aliran Daya Sistem 115 KV PT. CPI Dengan ETAP 4.0 28 III.1 Umum 28 III.2 Metode Aliran Daya Menggunakan ETAP 4.0 29 III.3 Prosedur Menggunakan ETAP 4.0 30 III.4 Data Load Flow 33 III.4.1 Data Pembangkit 34 III.4.2 Data Transformator 35 III.4.3 Data Transmisi 36 III.4.4 Data Bus 37 III.4.5 Data Beban 38 III.4.6 Data Pengaman 39 III.4.7 Data Load Flow Study Case 39 BAB IV Hasil Studi Aliran Daya Sistem 115 KV PT. CPI IV.1 Hasil Perhitungan Nilai Tegangan dan Sudut Beban 41 41 Saat Sistem Normal IV.2 Hasil Perhitungan Daya Aktif Dan Reaktif 43 Saat Sistem Normal IV.3 Hasil Perhitungan Daya Aktif Dan Reaktif Pada 49 Cabang (Transmisi dan Transformator) Saat Sistem Normal IV.4 Hasil Perhitungan Losses dan Voltage Drop Saat Sistem Normal Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 52 BAB V Kesimpulan Dan Saran 57 V.1 Kesimpulan 57 V.2 Saran 58 Daftar Pustaka Lampiran Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 59 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram Segaris Sistem Tenaga Listrik Sederhana 6 Gambar 2.2 Diagram Segaris Suatu Sistem Listrik 9 Gambar 2.3 Diagram Impedansi dari diagram segaris gambar 2.2 9 Gambar 2.4 Diagram reaktansi yang disesuaikan dari gambar 2.3 10 Gambar 2.5 Diagram Impedansi Dari Suatu Sistem Tenaga 13 Gambar 2.6 Diagram Admitansi Dari Sistem Tenaga Pada gambar 2.5 13 Gambar 2.7 One-line diagram sistem 2 bus 16 Gambar 2.8 Diagram impedansi sistem 2 bus 17 Gambar 2.9 Bus power dengan transmisi model untuk sistem 2 bus 17 Gambar 2.10 Aliran arus pada rangkaian ekivalen 18 Gambar 2.11 Sistem n-bus 19 Gambar 2.12 Model transmisi untuk sistem n-bus 20 Gambar 2.13 Ilustrasi aliran pada line dengan sistem 2 bus 26 Gambar 3.1 Flowchart studi aliran daya menggunakan ETAP 4.0 29 Gambar 3.2 Tampilan pertama ETAP 4.0 31 Gambar 3.3 Tampilan create new project file 31 Gambar 3.4 Tampilan user information ETAP 4.0 32 Gambar 3.5 Tampilan utama program ETAP 4.0 32 Gambar 3.6 One-line diagram dalam ETAP 4.0 33 Gambar 3.7 Tampilan data generator pada program ETAP 4.0 34 Gambar 3.8 Tampilan data transformator pada ETAP 4.0 35 Gambar 3.9 Tampilan data transmisi pada ETAP 4.0 36 Gambar 3.10 Tampilan data bus pada program ETAP 4.0 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 37 Gambar 3.11 Tampilan data lumped load pada program ETAP 4.0 38 Gambar 3.12 Tampilan data load flow study case 40 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Klasifikasi Bus Pada Sistem Tenaga 22 Tabel 4.1 Tegangan dan sudut beban saat sistem normal 41 Tabel 4.2 Daya aktif dan reaktif saat sistem normal 44 Tabel 4.3 Aliran daya aktif dan reaktif pada cabang saat sistem normal 49 Tabel 4.4 Losses dan voltage drop saat sistem normal 53 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Sistem ketenagalistrikan terus mengalami perkembangan, mulai dari menggunakan satu mesin hingga banyak mesin (multi-mesin). Perkembangan ini dikarenakan permintaan kebutuhan energi listrik semakin meningkat sehingga diperlukan pembangkit energi listrik yang mempunyai kapasitas yang besar. Adapun daya yang dihasilkan oleh sistem pembangkit energi listrik ini disalurkan melalui sistem interkoneksi. Salah satu analisis yang dapat dilakukan pada sistem interkoneksi saat keadaan mantap (steady state) adalah studi aliran daya. Metode penyelesaian aliran daya adalah Gauss-seidel, Newton-raphson, dan Fast Decoupled. Informasi-informasi yang diperoleh dari studi aliran daya adalah arah aliran daya, tegangan bus, daya aktif dan daya reaktif. Hasil studi aliran daya dapat digunakan untuk mengetahui besar rugi transmisi, alokasi daya reaktif, kemampuan sistem untuk memenuhi pertumbuhan beban dan penambahan suplai pembangkit. Sistem pembangkitan PT. Chevron Pacific Indonesia merupakan sistem pembangkit tenaga listrik yang melayani daerah mulai dari Duri, Dumai, Minas, dan Rumbai melalui sistem interkoneksi. Perhitungan aliran daya secara manual untuk sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia sangat rumit sehingga sebaiknya dilakukan dengan menggunakan program komputer. ETAP 4.0 (Electrical Transient Analyzer Program) merupakan salah satu program komputer yang digunakan untuk perhitungan studi aliran daya pada sistem tenaga listrik. Program ETAP 4.0 dapat digunakan untuk sistem tenaga Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 listrik yang besar dan memerlukan perhitungan yang sangat kompleks. Oleh karena itu, ETAP 4.0 digunakan untuk studi aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia. I.2 Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan ini adalah untuk : 1. Mengetahui dan memahami penggunaan ETAP 4.0 untuk aliran daya pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia. 2. Mengetahui tegangan, daya nyata, dan daya reaktif pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia. 3. Mengetahui tegangan kritis pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia. 4. Mengetahui losses (rugi-rugi) pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia. 5. Mengetahui aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia pada kondisi beban terpasang (kondisi normal). I.3 Batasan Masalah Untuk mendapatkan hasil pembahasan terarah, maka penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah : 1. Studi aliran daya pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia ini dengan menggunakan software ETAP 4.0. 2. Studi aliran daya menggunakan metoda iterasi Gauss-Seidel dengan faktor ketelitian 0,000001 dan faktor percepatan 1,6. 3. Data peralatan yang tidak diperoleh dari PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan konstanta ETAP 4.0. 4. LTC (load Tap Changer) dari transformator tidak digunakan (diabaikan). Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 5. Impedansi dari saluran dan transformator disisi 13,8 KV diabaikan. 6. Impedansi dari transformator yang terhubung ke generator pembangkit diabaikan. 7. Studi aliran daya dilakukan pada kondisi beban terpasang (kondisi normal). 8. Beban merupakan beban ter-lump, yang diasumsikan bahwa beban tersebut terhubung ke rel (bus) 115 KV. 9. Optimasi operasi pembangkit tenaga listrik diabaikan. I.4 Metodologi Penulisan Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Studi Literatur Yaitu dengan mempelajari buku referensi, buku manual, artikel dari media cetak dan internet, dan bahan kuliah yang mendukung dan berkaitan dengan topik tugas akhir ini. 2. Studi Bimbingan Berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Jurusan Teknik Elektro USU mengenai masalah-masalah yang timbul selama penulisan Tugas Akhir berlangsung. 3. Diskusi dan tanya jawab Yaitu dengan mengadakan diskusi dan tanya jawab dengan staf dan karyawan PT. CPI serta dengan rekan-rekan mahasiswa yang memahami masalah yang berhubungan dengan analisis aliran daya. 4. Menggunakan Program (software) ETAP 4.0. 5. Data : data-data yang diambil adalah parameter-parameter yang dibutuhkan untuk menggunakan program ETAP 4.0. Adapun data-data yang dibutuhkan adalah parameter-parameter pada peralatan tenaga listrik Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 seperti : generator, transformator, transmisi, bus, dan sebagainya. Data-data ini diambil pada PT. Chevron Pacific Indonesia di Duri. I.5 Sistematika Penulisan Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Bagian ini berisikan latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI STUDI ALIRAN DAYA Bab ini memberikan penjelasan mengenai teori-teori dasar yang diperlukan dalam tugas akhir ini. Diantaranya dijelaskan mengenai representasi sistem tenaga listrik, matriks admitansi bus, persamaan aliran daya, klasifikasi bus, tanda P dan Q, dan metode aliran daya. Metode aliran daya yang dijelaskan adalah metode iterasi Gauss-seidel. BAB III METODE ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT. CPI DENGAN ETAP 4.0 Bab ini menceritakan tentang metode aliran daya menggunakan ETAP 4.0 dalam bentuk flowchart, prosedur menggunakan ETAP 4.0, data aliran daya yang digunakan yaitu : pembangkit, transformator, transmisi, bus, beban, pengaman, dan load flow case study. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 BAB IV HASIL STUDI ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT. CPI DENGAN ETAP 4.0 Bab ini berisi tentang hasil studi aliran daya sistem 115 KV PT. CPI dengan menggunakan program ETAP 4.0 (output ETAP 4.0) pada saat sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia pada keadaan normal. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bagian ini berisikan beberapa kesimpulan dan saran dari penulisan tugas akhir ini. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 BAB II LANDASAN TEORI STUDI ALIRAN DAYA II.1 Umum Gambar 2.1 dibawah ini menunjukkan diagram segaris suatu sistem tenaga listrik yang sederhana. Gambar ini menunjukkan bahwa sistem tenaga listrik terdiri atas lima sub-sistem utama, yaitu: pusat pembangkit, transmisi, gardu induk, jaringan distribusi, dan beban. Gambar 2.1. Diagram Segaris Sistem Tenaga Listrik Sederhana Pada pusat pembangkit terdapat generator dan tranformator penaik tegangan (step-up transformer). Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanis yang dihasilkan pada poros turbin menjadi energi listrik. Lalu melalui transformator penaik tegangan energi listrik ini kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusat-pusat beban. Tegangan ini dinaikkan dengan maksud untuk mengurangi jumlah arus yang mengalir pada saluran transmisi. Dengan demikian saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus yang rendah dan berarti akan mengurangi rugi-rugi daya transmisi. Ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan tersebut akan kembali diturunkan melalui transformator penurun tegangan (step-down transformer) yang terdapat pada gardu induk distribusi menjadi tegangan menengah maupun Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 tegangan rendah yang kemudian akan disalurkan melalui saluran distribusi menuju pusat-pusat beban. II.2 Representasi Sistem Tenaga Listrik Sebelum studi aliran daya ini dilakukan sistem yang dianalisa harus terlebih dahulu direpresentasikan dengan suatu diagram pengganti. II.2.1 Diagram Segaris Suatu sistem tiga fasa yang simetris selalu dipecahkan per satu fasa dengan menggambarkan diagram segaris atau single line diagram. Maksud diagram segaris itu adalah untuk memberikan semua informasi yang perlu dan dalam bentuk yang sesuai dengan sistem itu. Diagram segaris itu berbeda-beda sesuai dengan studi yang akan dilakukan. Persoalan-persoalan pokok dalam sistem tenaga adalah : aliran daya, operasi ekonomik, hubung singkat, kestabilan peralihan, pengaturan-pengaturan daya aktif dan frekuensi dan pengaturan daya reaktif dan tegangan serta pelepasan beban. Dilihat dari batasan waktu, persoalan-persoalan diatas dapat dikelompokkan dalam tiga kelompok keadaan yaitu : keadaan mantap, keadaan peralihan, dan keadaan subperalihan. Pada studi aliran daya dan operesi ekonomik yang dibutuhkan adalah besaranbesaran dalam keadaan mantap, pada studi kestabilan peralihan dibutuhkan besaranbesaran dalam keadaan peralihan dan pada studi hubung singkat dibutuhkan besaranbesaran dalam keadaan sub-peralihan. Pada studi pengaturan dan pelepasan beban besaran-besaran yang dibutuhkan tergantung dari keadaan yang diinginkan, mantap atau peralihan. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Oleh karena itu, representasi sistem tenaga listrik itu digambarkan sesuai dengan studi-studi yang akan dilakukan, dan banyaknya keterangan yang dimasukkan dalam diagram tergantung pada maksud diagram tersebut dibuat. Misalnya dalam studi aliran daya beban-beban dan tahanan-tahanan harus digambarkan, tempat pemutus tenaga dan rele tidak penting, jadi tidak perlu digambarkan, juga impedansi hubungan netral ke tanah tidak perlu digambarkan. Dalam studi hubung singkat, tempat dan spesifikasi dari pemutus tenaga dan rele harus diberikan, sedangkan tahanan biasanya dapat diabaikan. Demikian juga beban statik dapat diabaikan. Pengabaian ini dilakukan untuk menyederhanakan perhitungan, tetapi bila perhitungan dilakukan dengan komputer digital pengabaian ini tidak perlu, dengan demikian diperoleh hasil yang lebih teliti. Representasi sistem untuk studi kestabilan peralihan hampir sama dengan representasi sistem untuk studi hubung singkat. Pada studi peralihan digunakan reaktansi peralihan sedangkan pada studi hubung singkat digunakan reaktansi subperalihan. Gambar 2.2 adalah diagram segaris suatu sistem tenaga yang sangat sederhana. Dua generator, yang satu ditanahkan melalui sebuah reaktor dan yang satu lagi melalui sebuah resistor, dihubungkan kesebuah rel dan melalui sebuah transformator panaik tegangan ke saluran transmisi. Sebuah generator yang lain, yang ditanahkan melalui sebuah reaktor, dihubungkan ke sebuah rel dan melalui sebuah transformator pada ujung yang lain dari saluran transmisi itu. Sebuah beban dihubungkan ke masingmasing rel. Pada diagram itu keterangan mengenai beban, rating generator, transformator, dan reaktansi bermacam-macam komponen rangkaian sering juga diberikan. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Gambar 2.2. Diagram Segaris Suatu Sistem Listrik II.2.2 Diagram Impedansi dan Diagram Reaktansi Untuk dapat menghitung kinerja suatu sistem dalam keadaan berbeban atau terjadinya suatu gangguan, diagram segaris digunakan untuk menggambar rangkaian ekivalen fasa tunggal dari sistem. Gambar 2.3 menggabungkan rangkaian-rangkaian ekivalen dari berbagai komponen yang diperlihatkan pada Gambar 2.2 untuk membentuk diagram impedansi sistem. Jika diinginkan untuk melakukan studi beban, beban tertinggal A dan B digantikan dengan resistansi dan reaktansi induktif dalam hubungan seri. Diagram impedansi tidak memasukkan impedansi pembatas arus yang ditunjukkan pada diagram segaris diantara netral generator dan tanah karena dalam keadaan seimbang tidak ada arus yang mengalir dalam tanah dan netral generator berada pada potensial yang sama dengan netral sistem. Karena arus magnet suatu transformator biasanya diabaikan dalam rangkaian ekivalen transformator. Gambar 2.3 Diagram Impedansi dari diagram segaris gambar 2.2 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Seperti telah disebutkan terdahulu, resistansi sering diabaikan dalam perhitungan gangguan, juga dalam program komputer digital. Tentu saja pengabaian resistansi akan menimbulkan sedikit kesalahan, tetapi hasilnya masih dapat diterima karena reaktansi induktif suatu sistem jauh lebih besar dari resistansinya. Resistansi dan reaktansi induktif tidak dijumlahkan secara langsung, dan impedansi tidak akan jauh berbeda dengan resistansi induktif jika resistansinya kecil. Beban-beban yang tidak menyangkut mesin-mesin yang berputar sangat kecil pengaruhnya terhadap arus saluran total pada waktu terjadi gangguan oleh karena itu biasanya diabaikan. Tetapi beban yang berupa motor serempak selalu dimasukkan dalam perhitungan gangguan karena e.m.f yang dibangkitkan besar sumbangannya pada arus hubung singkat. Diagram itu harus memperhitungkan motor induksi sebagai sebuah e.m.f yang dibangkitkan dalam hubungan seri dengan suatu reaktansi induktif jika diagram tersebut dimaksudkan untuk menentukan arus yang timbul segera sesudah terjadinya gangguan. Motor induksi diabaikan dalam perhitungan arus beberapa periode setelah terjadinya gangguan karena arus yang diberikan oleh sebuah motor induksi hilang dengan cepat setelah motor tersebut dihubung singkat. Jika ingin menyederhanakan perhitungan arus gangguan dengan mengabaikan semua beban statis, semua resistansi, arus magnet masing-masing transformator, dan kapasitansi saluran transmisi, diagram impedansi itu menjadi diagram reaktansi seperti ditunjukkan gambar 2.4. Penyederhanaan ini hanya berlaku untuk perhitunganperhitungan gangguan dan tidak berlaku untuk studi aliran daya, yang merupakan pokok permasalahan tugas akhir ini. Gambar 2.4 Diagram reaktansi yang disesuaikan dari gambar 2.3 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 II.2.3 Representasi Generator Sinkron Generator sinkron biasanya dihubungkan langsung pada rel atau sering juga melalui transformator daya. Karena tujuan dari analisa ini adalah untuk mengetahui besar tegangan rel dan aliran daya, maka generator sinkron direpresentasikan sebagai suatu sumber daya, dan tegangan yang diperoleh dari analisa ini adalah tegangan rel dimana generator itu terhubung. II.2.4 Representasi Transformator Transformator direpresentasikan sebagai reaktansi X saja dengan mengabaikan sirkuit eksitasi dari transformator itu. II.2.5 Representasi Saluran Transmisi Untuk keperluan analisa dan perhitungan maka diagram pengganti biasanya dibagi dalam 3 kelas, yaitu: 1. Saluran pendek (<80 km) 2. Saluran menengah (80-250 km) 3. Saluran Panjang (>250 km) Sebenarnya klasifikasi di atas sangat kabur dan sangat relatif. Klasifikasi saluran transmisi harus didasarkan atas besar kecilnya kapasitansi ke tanah. Jadi bila kapasitansi ke tanahnya kecil, dengan demikian arus bocor ke tanah kecil terhadap arus beban, maka dalam hali ini kapasitansi ke tanah dapat diabaikan, dan dinamakan saluran pendek. Tetapi bila kapasitansi ke tanah sudah mulai besar sehingga tidak dapat diabaikan, tetapi belum begitu besar sekali sehingga masih dapat dianggap seperti kapasitansi terpusat (lumped capacitance), dan ini dinamakan saluran menengah. Bila kapasitansi itu besar sekali sehingga tidak mungkin lagi dianggap Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 sebagai kapasitansi terpusat, dan harus dianggap terbagi rata sepanjang saluran, maka dalam hal ini dinamakan saluran panjang. Diatas telah disebutkan bahwa klasifikasi berdasarkan panjang kawat sangat kabur. Seperti diketahui semakin tinggi tegangan operasi maka kemungkinan timbulnya korona akan sangat besar. Korona ini akan memperbesar kapasitansi, dengan demikian memperbesar arus bocor. Jadi ada kalanya walaupun panjang saluran hanya 50 km, misalnya, bila tegangan kerja sangat tinggi (Tegangan Ekstra Tinggi, EHV, apalagi Tegangan Ultra Tinggi, UHV) maka kapasitansi relatif besar sehingga tidak mungkin lagi diabaikan walaupun panjang saluran hanya 50 km. Jadi untuk memperoleh hasil yang teliti, sebelum menggambarkan diagram pengganti saluran transmisi, lebih baik bila dihitung terlebih dahulu kapasitansi termasuk korona. Dalam prakteknya klasifikasi saluran transmisi menurut panjangnya seperti tertera di atas sudah memadai. II.2.6 Representasi Beban-beban Beban-beban dapat dibagi dalam dua golongan, yaitu: beban statik dan beban berputar; motor sinkron atau motor asinkron. Beban statik dan beban berputar biasanya direpresentasikan sebagai impedansi konstan Z atau sebagai daya konstan P dan Q, tergantung dari alat hitung yang digunakan. Perhitungan dengan tangan atau Network Analyzer dengan impedansi konstan, sedang bila dihitung dengan komputer digital direpresentasikan dengan daya P dan Q konstan. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 II.3 Matriks Admitansi Bus Untuk memperoleh persamaan tegangan simpul (node-voltage equations), dengan memperhatikan gambar 2.5 dimana besarnya impedansi dinyatakan dalam per unit pada base (dasar) MVA tertentu dan untuk memudahkan perhitungan maka tahanan diabaikan. Karena untuk memperoleh persamaan tegangan itu didasarkan pada hukum arus Kirchhoff maka besaran-besaran impedansi dirubah menjadi besaran-besaran admitansi dengan menggunakan persamaan berikut: y ij 1 z ij 1 rih jxij Gambar 2.5 Diagram Impedansi Dari Suatu Sistem Tenaga Gambar 2.6 Diagram Admitansi Dari Sistem Tenaga Pada gambar 2.5 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Rangkaian pada gambar 2.5 telah digambar ulang pada gambar 2.6 menjadi besaran admitansi dan pengubahan menjadi sumber-sumber arus. Simpul 0 (biasanya dianggap tanah) diambil sebagai referensi. Dengan menggunakan hukum arus Kirchhoff pada simpul 1 sampai simpul 4 menghasilkan: I 1 y10V1 y12 V1 V2 y13 V1 V3 I2 y 20V2 y12 V2 V1 y23 V2 V3 0 y 23 V3 V2 0 y 34 V4 V3 y13 V3 V1 y34 V3 V4 Dengan menyusun persamaan di atas, maka: I1 y10 y12 y13 V1 I2 y12V1 y20 0 y13V1 y23V2 0 y 34V3 y34V4 y12 V2 y12 y13 y23 V2 y23 y13 V3 y23 V3 y34 V3 y34 V4 Dimana: Y11 y10 y12 y13 Y 22 y 20 y12 y 23 Y33 y13 y 23 y34 Y 44 y 34 Y12 Y21 y12 Y13 Y31 y13 Y 23 Y32 y 23 Y34 Y43 y 34 Persamaan node menjadi I 1 Y 11V 1 Y12V 2 Y13V 3 Y14V4 I 2 Y 21V 1 Y 22V 2 Y 23V3 Y24V4 I 3 Y 31V 1 Y 32V 2 Y33V3 Y34V4 I 4 Y 41V 1 Y 42V 2 Y 43V3 Y44V4 Pada rangkaian di atas, karena tidak hubungan antara bus 1 dan bus 4, maka Y14 = Y41 = 0; dan dengan demikian maka Y24 = Y42 = 0. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Dengan mengembangkan persamaan di atas untuk sistem dengan n-bus, maka persamaan tegangan simpul dalam bentuk matriks adalah: I1 Y 11 Y 12 ... Y1i ... Y1n V1 I2 Y 21 Y 22 ... Y 2i ... Y2 n V2 . . . . . . . . . . . . . . . . Y i1 Y i 2 ... Y ii ... Yin . Vi . Ii . . . . . . . . . . . . In Y n1 Y n 2 ... Y ni ... Ynn Vn Atau I bus Ybus Vbus dimana Ibus adalah besaran vektor dari arus bus yang diinjeksikan. Arus akan positif saat mengalir menuju bus, dan negatif bila mengalir keluar dari bus. Vbus adalah besaran vektor dari tegangan bus yang diukur dari simpul referens. Ybus dikenal dengan matriks admitansi bus. Komponen diagonal dari tiap simpul adalah jumlah dari admitansi-admitansi yang terhubung padanya. Ini dikenal dengan admitansi sendiri atau driving point admittance, yaitu: n Yii yij j i j 0 Kompone diagonal mati (off-diagonal element) sama dengan negatif dari admitansi antara simpul-simpul. Ini dikenal dengan admitansi bersama yaitu: Yij Y ji y ij Jika arus bus diketahui, maka besar tegangan bus ke-n dapat diperoleh dengan: 1 Vbus Ybus I bus Dengan demikian matriks admitansi rangkaian pada gambar 2.6 diperoleh: Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 j8,50 Y bus j 2,50 j 5,00 0 j 2,50 j8,75 j 5,00 0 j 5,00 j 5,00 0 0 j 22,50 j12,50 j12,50 j12,50 II.4 Persamaan Aliran Daya Persamaan aliran daya secara sederhana dapat dilihat pada gambar 2.7 sistem yang memiliki 2 bus. Setiap bus memiliki sebuah generator dan beban, walaupun pada kenyataannya tidak semua bus memiliki generator. Transmisi menghubungkan antara bus 1 dan bus 2. Pada setiap bus memiliki 6 besaran elektris yang terdiri dari : PD, PG, Q D, QG, V, dan d. S G1 PG1 V1 jQG1 S G 2 PG 2 jQG 2 V2 1 S D1 PD1 jQD1 S D 2 PD 2 2 jQD 2 Gambar 2.7 One-line diagram sistem 2 bus Pada gambar 2.7 dapat dihasilkan persamaan persamaan aliran daya dengan menggunakan diagram impedansi. Pada gambar 2.8 merupakan diagram impedansi dimana generator sinkron direpresentasikan sebagai sumber yang memiliki reaktansi dan transmisi model p (phi). Beban diasumsikan memiliki impedansi konstan dan daya konstan pada diagram impedansi. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 ZS ^ ^ I G1 I1 ^ ^ V1 I D1 jX S RS ^ ^ ^ I2 I G2 ^ V2 I D2 jX G1 jX G 2 jB 2 jB 2 ^ ^ E1 E2 Gambar 2.8 Diagram impedansi sistem 2 bus Besar daya pada bus1 dan bus 2 adalah: S 1 S G1 S D1 PG1 PD1 S 2 S G2 S D2 PG 2 PD 2 j QG1 QG 2 (2-1) j QG 2 QD 2 (2-2) Gambar 2.9 merupakan penyederhanaan dari gambar 2.8 menjadi daya bus (bus power) untuk masing-masing bus. yS ^ V1 ^ RS I1 S1 1 ZS ^ V2 ^ jX S yp I2 yp Gambar 2.9 Bus power dengan transmisi model S2 untuk sistem 2 bus Besar arus yang diinjeksikan pada bus 1 dan bus 2: ^ ^ ^ I 1 I G1 I D1 ^ ^ (2-3) ^ I 2 I G2 I D2 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 (2-4) Semua besaran adalah diasumsikan dalam sistem per-unit, sehingga: ^ ^ ^ S1 V I 1 P1 jQ 1 P1 P2 jQ2 P2 ^ ^ I1 I1 jQ1 ^ V I1 ^ ^ ^ S2 V I 1 jQ2 ^ ^ I1 ' V1 RS ^ (2-6) V I2 yS " (2-5) 1 ZS ^ I2 jX S ^ " ^ V2 I2 ^ I2 ' Gambar 2.10 Aliran arus pada rangkaian ekivalen Aliran arus dapat dilihat pada gambar 2.10, dimana arus pada bus 1 adalah: ^ ^ ^ I I 1 ' I 1" ^ ^ ^ I1 V1 yp ^ I1 ^ V1 V2 y s ^ ^ yp ys V 1 ^ ^ ^ y s V2 I Y11 V 1 Y12 V 2 (2-7) (2-8) Dimana : Y 11 adalah jumlah admitansi terhubung pada bus 1 = yp + ys (2-9) Y 12 adalah admitansi negatif antara bus 1 dengan bus 2 = -ys (2-10) Untuk aliran arus pada bus 2 adalah : ^ ^ ^ I 2 I 2 ' I 2" ^ ^ I 2 V 2 .y P ^ V2 ^ V1 y S Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 ^ ^ I2 ^ yS V 1 ^ ^ yP yS V 2 (2-11) ^ I 1 Y 21 V 1 Y22 V2 (2-12) Dimana : Y 22 adalah jumlah admitansi terhubung pada bus 2 = yP + yS (2-13) Y 21 adalah admitansi negative antara bus 2 dengan bus 1 = -yS = Y12 (2-14) Dari persamaan (2-8) dan (2-12) dapat dihasilkan persamaan dalam bentuk matrik, yaitu: ^ I1 Y11 Y12 V1 I2 Y21 Y22 ^ (2-15) V2 Notasi matriks dari persamaan (2-15) adalah : I bus YbusVbus (2-16) Persamaan (2.5) hingga (2-16) yang diberikan untuk sistem 2 bus dapat dijadikan sebagai dasar untuk penyelesaian persamaan aliran daya sistem n-bus. Gambar 2.11 menunjukkan sistem dengan jumlah n-bus dimana bus 1 terhubung dengan bus lainnya.Gambar 2.12 menunjukkan model transmisi untuk sistem n-bus. ^ I1 Gambar 2.11 Sistem n-bus Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 ^ I1 Gambar 2.12 Model transmisi untuk sistem n-bus Persamaan yang dihasilkan dari gambar 2.12 adalah : ^ I ^ 1 ^ V 1y V 1y P12 ^ P13 ^ ... V 1 y 2 P1n ^ I1 ^ V 1 V 2 y S 12 ^ yP12 yP13 ... yP1n yS12 ^ ^ V 1 V 3 y S 13 ... yS 13 ... ySn V n ^ yS 12 V 2 ^ V1 V n y S 1n ^ y S13 V3 ... ^ y Sn Vn .........(2-17) ^ ^ ^ ^ ^ I1 Y11 V1 Y12 V 2 Y13 V 3 ... Y1n V n (2-18) Dimana : Y 11 y P12 y P13 ... y P1n y S 12 y S 13 ... y S1n (2-19) = jumlah semua admitansi yang dihubungkan dengan bus 1 Y 12 ^ y S 12 ; Y13 n I1 y S 13 ;Y1n y S 1n (2-20) ^ Yij V j (2-21) j 1 Persamaan (2-21) dapat disubstitusikan ke Persamaan (2-5) menjadi persamaan (2-22), yaitu : Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 ^ n ^ ^ P1 jQ 1 V I 1 V 1 Y1 j V (2-22) j j 1 n ^ P1 jQ 1 V 1 ^ Y ij V j i 1,2,...., n (2-23) j 1 Persamaan (2-23) merupakan representasi persamaan aliran daya yang nonlinear. Untuk sistem n-bus, seperti persamaan (2-15) dapat dihasilkan persamaan (2-24), yaitu: ^ I1 ^ I2 . . ^ In Y11 Y12 ... Y1n Y 21 Y 22 ... Y2 n . . ... . . . ... . . . ... . Y n1 Y n 2 ... Ynn ^ V1 ^ V2 . . (2-24) . ^ Vn Notasi matriks dari persamaan (2-24) adalah: I bus YbusVbus (2-25) Dimana: Y 11 Y12 ... Y1n Y 21 Y 22 ...Y 2 n Y bus . . ... . matriks bus admi tan si (2-26) . . ... . Y n1 Y n 2 ... Y nn II.5 Klasifikasi Bus Jenis bus pada sistem tenaga, yaitu 1. Load bus (bus beban) Setiap bus yang tidak memiliki generator disebut dengan load bus. Pada bus ini daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) diketahui sehingga sering juga disebut bus PQ. Daya aktif dan reaktif yang disuplai ke dalam sistem tenaga adalah mempunyai Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 nilai positif, sementara daya aktif dan reaktif yang dikonsumsi bernilai negatif. Besaran yang dapat dihitung pada bus ini adalah V dan d. 2. Generator bus (bus generator) Generator bus dapat disebut dengan voltage controlled bus karena tegangan pada bus dibuat selalu konstan. Setiap bus generator dimana memiliki daya megawatt yang dapat diatur melalui prime mover (penggerak mula) dan besaran tegangan yang dapat diatur melalui arus eksitasi generator sehingga bus ini sering juga disebut dengan PV bus. Besaran yang dapat dihitung dari bus ini adalah Q dan d. 3. Slack bus Slack bus sering juga disebut dengan Swing bus atau rel berayun. Adapun besaran yang diketahui dari bus ini adalah tegangan (V) dan sudut beban(d). Suatu sistem tenaga biasanya didesign memiliki bus ini yang dijadikan referensi yaitu besaran d = 00. Besaran yang dapat dihitung dari bus ini adalah daya aktif dan reaktif. Secara singkat klasifikasi bus dalam sistem tenaga terdapat pada tabel 2.1 yaitu besaran yang dapat diketahui dan tidak dapat diketahui pada bus tersebut. Tabel 2.1 Klasifikasi Bus Pada Sistem Tenaga Tipe Bus Besaran yang Diketahui Besaran Yang Tidak Diketahui Slack [V] = 1.0 ; = 00 P, Q Generator P, [V] Q, P, Q [V], (PV Bus) Load (PQ Bus) Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 II.6 Tanda P dan Q Salah satu yang harus diingat dalam analisa aliran daya adalah tanda daya nyata (P) dan daya reaktif (Q). Daya reaktif lagging adalah daya reaktif positif menunjukkan arusnya bersifat induktif dan daya reaktif leading adalah daya negatif menunjukkan arusnya bersifat kapasitif dan arus bus positif adalah arus yang arahnya menuju bus. Dikarenakan aliran arus generator menuju bus dan aliran arus beban meninggalkan bus, sehingga tanda daya adalah positif untuk bus generator dan negatif untuk bus beban. Oleh karena itu, dapat mengikuti ketentuan yang telah dibuat, yaitu: 1. P dan Q dengan bus beban bersifat induktif (bus beban dengan faktor daya lagging) adalah kedua nilai negative ( S P jQ ). 2. P dan Q dengan bus beban bersifat kapasitif (bus beban dengan faktor daya leading) adalah negative dan positif berturut-turut S P Q . 3. P dan Q bus generator bersifat induktif (bus dengan generator sedang beroperasi pada faktor daya lagging) adalah kedua bernilai positif S P jQ . 4. P dan Q bus generator bersifat kapasitif (bus dengan generator sedang beroperasi faktro daya leading). 5. Daya reaktif dari peralatan kompensasi kapasitif shunt dilokasi bus adalah positif. II.7 Metode Aliran Daya Iterasi Gauss-Seidel Persamaan aliran daya (2-23) yang telah dituliskan sebelumnya, yaitu: ^ n P1 jQ 1 V 1 ^ Y ij V j i 1,2,...., n j 1 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 ^ n ^ ^ P1 jQ 1 V i Y ii V i ^ Vi Yij V (2-27) j j 1, j i ^ n ^ V i Y ii V Pi i jQ i ^ ^ V i Yij V (2-28) j j 1, j i Pi ^ Y ii V i n jQ i ^ Yij V j ^ (2-29) j 1, j i Vi Sehingga persamaan (2-29) menjadi: Pi n jQi ^ Vi ^ Vi j 1, j i Vi ^ ^ Yij V j (2-30) Yii 1 Y ii Pi n jQ i ^ ^ Yij V j (2-31) j 1, j i Vi Dari persamaan (2-27) juga didapatkan: ^ ^ n Pi Re V i Y ii V i ^ ^ (2-32) Vi Yij V j j 1, j i ^ Qi ^ Im ag Vi Yii Vi n ^ ^ (2-33) Vi Yij V j j 1, j i Langkah-langkah perhitungan algoritma dengan menggunakan metode Gauss-Seidel adalah sebagai berikut: 1. Perhitungan matriks admitansi bus (Y bus) dalam per unit. 2. Tentukan bus referensi (slack bus) untuk besaran tegangan dan sudut phasa yang tidak diketahui, yaitu: 0 [V] = 1.0, d = 0 ^ 3.b Untuk bus beban (load bus), tentukan V i dari persamaan Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 (2-31) ^ V k 1 i Pi 1 Y ii ^ ^ k n jQ i Yij V j k j 1, j i Vi Dimana k = jumlah iterasi. ^ Untuk bus generator (voltage controlled), menentukan V i dengan menggunakan persamaan (2-33) dan (2-31) secara bersama. Sehingga besar daya reaktif yang diketahui terlebih dahulu, yaitu: Qi ^ k 1 k Im ag V i ^ (k ) Vi ^ (k ) n Yii Yij V j j 1, j i ^ Kemudian setelah itu, hitung V i dengan: ^ V k 1 i Pi 1 Y ii ^ ^ k n jQ i Yij V j k j 1, j i Vi ^ Bagaimanapun, Vi telah ditetapkan untuk bus generator. Sehingga, ^ k 1 Vi k 1 Vi , spec i ,calc . 3.b Untuk konvergensi yang cepat, menggunakan faktor akselerasi untuk bus beban ^ V k 1 i , acc V i ,acc k Vi k Vi ,acc k (2-34) Dimana a = faktor akselerasi 4. Konvergensi besaran nilai ^ k 1 Re Vi ^ k Re Vi Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 (2-35) Hal ini adalah perbedaan nilai absolut bagian nyata tegangan dengan hasil iterasi yang berturut-turut harus lebih kecil dari nilai toleransi e. Biasanya = 10 -4 , dan juga ^ k 1 Im V i ^ k (2-36) Im Vi Hal ini adalah nilai absolut bagian imaginer tegangan yang dihasilkan iterasi secara berturut seharusnya lebih kecil dari nilai toleransi e. Apabila perbedaannya lebih besar dari toleransi maka kembali ke langkah 3, dan apabila perbedaan lebih kecil dari toleransinya maka hasil solusinya sudah konvergensi dan lanjutkan langkah 6. 5. Menentukan daya P G dan QG dari persamaan (2-23) 6. Menentukan aliran arus pada jaringan. Bus i ^ ^ Vi V ^ Bus j j Is ^ I ij ^ ^ I pi I pj ypi ^ I ji ypj Gambar 2.13 Ilustrasi aliran pada line dengan sistem 2 bus Perhitungan besaran arus pada jaringan (line) merupakan langkah terakhir dari perhitungan aliran daya setelah diketahui hasil perhitungan tegangan pada masing-masing bus. Ilustrasi perhitungan arus jaringan dapat dilihar ^ dari gambar 2.13 yang merupakan sistem dengan 2 bus. Arus jaringan I ij , pada bus i didefenisikan sebagai positif karena mengalir dari i menuju j. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 ^ I ^ ij I ^ S I ^ pi ^ ^ Vi V j V i y pi (2-37) ys Sehingga besaran daya S ij dan Sji bernilai positif pada bus i dan j secara berturut-turut. ^ ^ S ij P ij Q ij V i I ^ S ji ^ ^ P ji Q ji V j I ^ ^ Vi Vi ij ^ ji V Vj ^ j ys 2 Vi y pi ^ V j Vi y s V 2 j y pj (2-38) (2-39) Rugi-rugi daya pada jaringan (i-j) adalah penjumlahan bilangan yang telah dihitung pada persamaan (2-38) dan (2-39). S Lij S ij S ji Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 (2-40) BAB III METODE ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT.CPI DENGAN ETAP 4.0 III.1 Umum ETAP (Electrical Transient Analyzer Program) merupakan suatu program yang menampilkan secara GUI (Graphical User Interface) tentang analisis sistem tenaga. Program ETAP dibuat oleh perusahaan Operation Technology, Inc (OTI) dari tahun 1995. ETAP versi 4.0 merupakan salah satu produk OTI yang dikeluarkan pada tahun 2000. Tujuan program ETAP 4.0 dibuat adalah untuk memperoleh perhitungan dan analisis sistem tenaga pada sistem yang besar menggunakan komputer. Program ETAP 4.0 dapat digunakan untuk studi aliran daya pada sistem yang besar dengan jumlah bus yang unlimited. Sistem 115 KV PT.Chevron Pacific Indonesia (CPI) merupakan sistem yang cukup besar dan memiliki sekitar 34 bus, oleh karena itu program ETAP 4.0 dapat digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 III.2 Metode Aliran Daya Menggunakan ETAP 4.0 Pada gambar 3.1 merupakan flowchart metode aliran daya sehingga dapat dijelaskan metode aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan program ETAP 4.0. Mulai Buat One-Line Diagram Masukan Data: Generator(KV, MW, MVAR) Transformator(KV, MVA, Z, X/R) Transmisi(panjang, R, X, Y) Pengaman(rating dari library) Bus(KV, %V, angle, LDF) Tidak Tentukan Swing Bus Masukan data Studi Kasus: Metode, Max. Iterasi, Precision, loading category, Charger loading, Load Diversity factor, initial Condition, update. Tidak Run Program Ya Output Load Flow Selesai Gambar 3.1 Flowchart studi aliran daya menggunakan ETAP 4.0 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Gambar 3.1 merupakan diagram alir (flowchart) studi aliran daya menggunakan ETAP 4.0, dimana proses pertama dimulai hingga keluaran program. Proses metode aliran daya sesuai gambar 3.1 adalah: 1. Membuat one-line diagram sistem yang akan dibahas, dalam tulisan ini adalah sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia. 2. Data generator, transformator, transmisi, pengaman, dan bus dapat dimasukan ke dalam program setelah one-line diagram dibuat. 3. Menentukan sebuah atau beberapa swing generator, setelah data generator, transformator, transmisi, pengaman, dan bus dimasukan. 4. Masukan data studi kasus yang ditinjau. 5. Jalankan program ETAP 4.0 dengan memilih icon load flow analysis pada toolbar. Program tidak jalan (error) apabila terdapat kesalahan, data yang kurang, dan swing generator sehingga data dapat dimasukan kembali. 6. Keluaran studi aliran daya dapat diketahui setelah program dapat dijalankan. Untuk melihat hasil keluaran aliran daya di load flow report manager yang terdapat di toolbar sebelah kanan program. III.3 Prosedur Menggunakan ETAP 4.0 Membuat one-line diagram sistem pembangkitan seperti langkah-langkah di bawah ini. 1. Jalankan program ETAP 4.0. Program ETAP 4.0 dapat digunakan setelah diinstall kedalam komputer, setelah itu program dapat digunakan dengan cara mengklik program ETAP. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Setelah program dijalankan maka akan tampak tampilan seperti gambar 3.2 yang merupakan tampilan pertama program ETAP 4.0. Gambar 3.2 Tampilan pertama ETAP 4.0 2. Membuat studi kasus yang baru Untuk membuat studi kasus yang baru maka pada gambar 3.2 klik file new project akan muncul seperti gambar 3.3, setelah itu tulis name project, dan pilih unit system dan required password sesuai dengan kebutuhan. Gambar 3.3 Tampilan create new project file Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Setelah pada gambar 3.3 diklik ok maka akan tampil seperti gambar 3.4. Gambar 3.4 Tampilan user information ETAP 4.0 Masukan user name full name description password ok sesuai dengan kebutuhan maka akan tampil gambar 3.5. 3. Membuat one-line diagram Gambar 3.5 Tampilan utama program ETAP 4.0 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Pada gambar 3.5 terdapat ruang untuk menggambar one-line diagram dengan menggunakan template yang terdapat pada toolbar terletak di sebelah kanan. Oneline diagram yang telah dibuat sperti pada gambar 3.6 di bawah ini. Gambar 3.6 One-line diagram dalam ETAP 4.0 One-line diagram sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia yang lengkap dapat dilihat pada lampiran 1. III.4 Data Load Flow Sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia dapat dilihat pada one-line diagram PT.CPI. Data dimasukan setelah one-line diagram sistem 115 KV PT. CPI direpresentasikan ke dalam program ETAP 4.0. Data yang dibutuhkan adalah data pada generator, bus, transmisi, transformator, pengaman, dan beban sistem 115 KV PT. CPI. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 III.4.1 Data Pembangkit Generator Data generator yang dibutuhkan untuk analisis aliran daya adalah: ID Generator Generator type (turbo, hydro w/o damping) Operating mode (Swing, Voltage Control, dan Mvar Control) Rated KV %V dan Angle untuk swing mode of operation %V, MW loading, dan Mvar limits (Qmax dan Qmin) untuk Voltage Control mode of operation MW dan Mvar loading untuk Mvar control mode of operation. Data generator yang digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia terdapat pada lampiran 2. Tampilan gambar data program ETAP 4.0 dapat dilihat pada gambar 3.7 di bawah ini. Gambar 3.7 Tampilan data generator pada program ETAP 4.0 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Gambar 3.7 merupakan data generator CGN-G1 pada Nort duri Switchyard. Kapasitas generatornya adalah 120 MW. Pada gambar terlihat data Var limits, effisiensi, dan kutub dan kecepatan generator. III.4.2 Data Transformator Data transformator yang dibutuhkan untuk analisis aliran daya dengan program ETAP 4.0 adalah: ID transformator Rated KV di sisi primer dan sekunder Rated MW Impedansi (%Z dan X/R) Fixed tap (% tap) Data transformator yang digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia terdapat pada lampiran 3. Tampilan data transformator pada program ETAP 4.0 terdapat pada gambar 3.8 di bawah ini. Gambar 3.8 Tampilan data transformator pada ETAP 4.0 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Gambar 3.8 merupakan transformator pada gardu induk Cogen. Kapasitas daya dari transformator ini adalah 150 MVA dengan tegangan primer 230 KV dan sekunder adalah 13,8 KV. Pada gambar terlihat impedansi positif dan nol dari transformator. III.4.3 Data Transmisi Data saluran transmisi dalam program ETAP 4.0 seperti pada gambar 3.9 di bawah ini. Data saluran transmisi untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan program ETAP 4.0 terdapat pada lampiran 4. Tampilan data transmisi dalam program ETAP 4.0 seperti pada gambar 3.9 di bawah ini. Gambar 3.9 Tampilan data transmisi pada ETAP 4.0 Gambar 3.9 merupakan data transmisi saluran antara Cogen dengan Kotabatak Junction 230A. Pada gambar terlihat besar impedansi dengan R sebesar 6.49751, X sebesar 37.1605, dan Y sebesar 0.0002112 dalam ohm/mile. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 III.4.4 Data Bus Data bus yang dibutuhkan untuk analisis aliran daya menggunakan program ETAP 4.0 adalah: ID bus Nominal KV %V dan Angle (bila initial condition digunakan untuk bus voltages) Load Diversity Factor (bila loading option menggunakan diversity factor) Data bus yang digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan program ETAP 4.0 terdapat pada lampiran 5. Tampilan data bus pada program ETAP 4.0 seperti pada gambar 3.10 di bawah ini. Gambar 3.10 Tampilan data bus pada program ETAP 4.0 Gambar 3.10 merupakan bus pada PLTG Cogen dengan tegangan kerja 230 KV. Pada gambar terlihat initial voltage sebesar 100% dengan sudut 0, load diversity sebesar 100% (set default). Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 III.4.5 Data Beban Data beban sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia yang digunakan adalah data beban 391 MW. Ada 2 jenis beban dalam program ETAP 4.0 yaitu: static load dan lumped load. Static load merupakan beban yang dominan adalah beban rumah tangga (statis), sedangkan lumped load merupakan beban yang diminan adalah industri. Pada analisi aliran daya ini beban dianggap ter-lump dan dianggap terhubung pada rel 115 kV. Lumped Load Data beban lumped load yang dibutuhkan untuk analisis aliran daya menggunakan ETAP 4.0 adalah: Load ID Rated KV, MVA, power factor, dan % motor load Loading category ID dan % Loading Data yang digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan program ETAP 4.0 terdapat pada lampiran 6. Tampilan data lumped load pada program ETAP 4.0 seperti pada gambar 3.11 di bawah ini. Gambar 3.11 Tampilan data lumped load pada program ETAP 4.0 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Gambar 3.11 merupakan beban Petapahan sebesar 2,562 MVA. Pada gambar terlihat faktor daya sebesar 85%, arus 12.86 Ampere, % persen beban static load sebesar 5%, dan loading category sebesar 100%. III.4.6 Data Pengaman Data pengaman (high voltage circuit breaker) yang digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia berdasarkan data yang ada pada library ETAP 4.0, dimana standar yang digunakan adalah ANSI. Data pengaman diambil berdasarkan besar tegangan yang terdapat pada library. III.4.7 Data Load Flow Study Case Load flow study case (LFSC) merupakan masalah yang ditinjau untuk studi aliran daya. LFSC meliputi metode aliran daya, loading category, load diversity factor, charger loading, dan initial condition. LFSC yang digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia seperti pada gambar 3.12 adalah: 1. Metode aliran daya : Accelerated Gauss-Seidel Maximum iteration : 5000 Precision (ketepatan) : 0,000001 2. Loading category : Design 3. Loading diversity factor : None 4. Charger loading : Loading Category 5. Initial condition : Use bus voltages Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Gambar 3.12 Tampilan data load flow study case Gambar 3.12 merupakan tampilan data LFSC yang digunakan untuk analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 BAB IV HASIL STUDI ALIRAN DAYA SISTEM 115 KV PT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA IV.1 Hasil Perhitungan Nilai Tegangan dan Sudut Beban Saat Sistem Normal Tinjauan aliran daya pada saat sistem keadaan normal adalah pada saat beban 400,824 MW dan seluruh pembangkit yang ada beroperasi (terkecuali generator DG T2 yang sudah tidak beroperasi lagi). Hasil nilai tegangan dan sudut beban dari analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan ETAP 4.0 pada saar sistem normal terdapat pada tabel 4.1 di bawah ini. Tabel 4.1 Tegangan dan sudut beban saat sistem normal Hasil Perhitungan Tegangan Bus Nama Bus Sudut Beban (KV) % Tegangan Tegangan (KV) 3D 115 94,49 108,661 -11,3 4B 115 94,91 109,142 -11,1 4D 115 94,47 108,643 -11,4 5B 115 94,64 108,837 -11,3 6D 115 94,21 108,346 -11,8 6DN 115 94,29 108,434 -11,7 8C 115 94,05 108,160 -12,0 8D 115 93,92 108,007 -12,1 Balam 115 85,29 98,089 -15,4 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Bangko 115 85,90 98,790 -15,0 Batang 115 91,40 105,109 -12,0 Bekasap Main 115 94,84 109,071 -10,3 Beruk b 115 88,08 101,289 -15,4 Bus-43 115 95,18 109,459 -10,1 Central Duri 115 95,68 110,033 -9,8 Duri 115 95,24 109,524 -10,2 KBJ 115 95,60 109,940 -10,5 KBJ_13.8A 13,8 95,33 13,156 -10,9 KBJ_13.8B 13,8 95,33 13,156 -10,9 Kota Batak 115 94,05 108,159 -11,4 Libo 115 95,43 109,741 -10,6 Menggala 115 86,78 99,795 -14,5 Minas 115 94,35 108,503 -11,9 MNS-BG8 13,8 95,71 13,208 -9,1 MNS-BG10 13,8 95,49 13,178 -9,8 MNS-BG11 13,8 95,08 13,122 -10,0 NDRI_13.8 13,8 96,77 13,354 -9,3 NDRI_115A 115 97,27 111,862 -8,6 NDRI_115B 115 97,24 111,824 -8,7 Nella 115 85,60 98,445 -15,2 Pedada 115 86,92 99,961 -16,1 Pematang Mai 115 95,05 109,306 -10,2 Petapahan 115 93,82 107,898 -11,5 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Pinang 115 85,49 98,312 -15,3 Pungut 115 95,39 109,700 -10,3 Pusaka 115 87,02 100,068 -16,0 Rokan 115 94,98 109,228 -10,2 Sintong 115 87,06 100,117 -14,3 Suram 115 93,75 107,814 -11,6 Zamrud 115 86,70 99,709 -16,1 CDRI-BG1 13,8 102.38 14,128 -5,3 CDRI-BG2 13,8 102,34 14,123 -4,8 CDRI-BG3 13,8 102,42 14,134 -5,4 CDRI-BG4 13,8 102,45 14,138 -5,4 CGN-BG1 13,8 105,00 14,490 0,0 CGN-BG2 13,8 105,00 14,490 0,0 CGN-BG3 13,8 105,00 14,490 0,0 Cogen 230 235,463 235,463 -3,2 MNS-BG4 13,8 102,26 14,112 -7,9 IV.2 Hasil Perhitungan Daya Aktif dan Reaktif Saat Sistem Normal Hasil perhitungan arah dan besar aliran daya aktif dan reaktif pada setiap saluran dari analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan ETAP 4.0 saat sistem normal terdapat pada tabel 4.2 di bawah ini. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Tabel 4.2 Daya aktif dan reaktif saat sistem normal Saluran Aliran Daya Arus Dari Bus Ke Bus Daya Aktif Daya Reaktif % PF (Ampere) (Rel) (Rel) (MW) (MVAR) 3D 4D 12.21 -3.33 -96.5 67 3D KBJ -33.58 -9.92 95.9 186 4B 5B 29.36 5.77 98.1 158 4B KBJ -47.04 -16.73 94.2 264 4D 3D -12.20 3.23 -96.7 64 4D 6DN 36.85 1.04 100.0 195 4D KBJ -42.76 -15.49 94.0 241 5B 4B -29.30 -5.78 98.1 158 5B 6D 29.51 5.54 98.3 159 5B Minas 18.26 -0.92 -99.9 96 5B KBJ -45.19 -15.39 94.7 253 6D 5B -29.41 -5.54 98.3 159 6D Minas 5.74 -9.13 -58.3 57 6DN 4D -36.79 -0.99 100.0 195 6DN Minas 16.77 -11.42 -82.7 108 8C Minas -20.06 -12.43 85.0 125 8D Minas -30.86 -19.13 85.0 194 Balam Nella -4.98 -3.08 85.0 34 Bangko Sintong -21.38 -11.76 87.6 142 Bangko Nella 6.64 2.62 93.0 41 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Batang Central Duri -32.72 -18.69 86.8 206 Batang Sintong 31.45 17.9 86.9 198 Bekasap Main Duri -11.21 -6.95 85.0 69 Beruk Minas -24.55 -13.08 88.3 158 Beruk Pusaka 7.52 3.16 92.2 46 Beruk Zamrud 13.05 7.45 86.8 85 Bus-43 Central Duri -12.00 -6.8 87.0 72 Pematang Bus-43 Main 7.58 4.53 85.8 46 Bus-43 Rokan 4.43 2.27 89.0 26 CDRI-BG1 Central Duri 15.30 12.6 77.2 809 CDRI-BG2 Central Duri 16.70 12.6 79.8 855 CDRI-BG3 Central Duri 14.70 12.6 75.9 790 CDRI-BG4 Central Duri 14.90 12.6 76.4 796 Central Duri Batang 33.52 19.51 86.4 203 Central Duri Bus-43 12.03 6.43 88.2 71 Central Duri Duri 18.31 6.52 94.2 101 Central Duri Duri 18.31 6.52 94.2 101 Central Duri NDRI_115B -81.33 -34.07 92.2 462 Central Duri CDRI-BG1 -15.19 -10.60 82.0 97 Central Duri CDRI-BG2 -16.58 -10.37 84.8 102 Central Duri CDRI-BG3 -14.60 -10.68 80.7 94 Central Duri CDRI-BG4 -14.79 -10.64 81.2 95 CGN-BG1 Cogen 90.81 41.70 90.9 3981 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 CGN-BG2 Cogen 90.81 41.70 90.9 3981 CGN-BG3 Cogen 90.81 41.70 90.9 3981 Cogen KBJ_230 97.63 38.90 92.9 257 Cogen KBJ_230 88.12 19.38 97.7 221 Cogen CGN-BG1 -90.66 -35.66 93.1 238 Cogen CGN-BG2 -90.66 -35.66 93.1 238 Cogen CGN-BG3 -90.66 -35.66 93.1 238 86.24 48.70 87.1 242 NDRI_115A & Cogen NDRI_13.8 Bekasap Duri Main 11.24 6.65 86.0 68 Duri Central Duri -18.26 -6.73 93.8 102 Duri Central Duri -18.26 -6.73 93.8 102 Duri KBJ 1.62 -3.43 -42.8 19 Duri Pungut 2.34 -2.98 -61.8 19 KBJ Duri -1.62 1.42 -75.2 11 KBJ 3D 33.82 10.06 95.8 185 KBJ 4B 47.21 16.89 94.2 263 KBJ 4D 43.00 15.59 94.0 240 KBJ 5B 45.41 15.55 94.6 252 KBJ Kota Batak 13.35 5.84 91.6 76 KBJ Libo 2.17 0.25 99.3 11 KBJ Pungut -0.98 1.81 -47.5 10 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 KBJ_13.8B KBJ & KBJ_230 -91.18 -33.71 93.8 510 -91.18 -33.71 93.8 510 0.00 0.00 0.0 0 KBJ_13.8A KBJ & KBJ_230 KBJ_230 & KBJ_13.8A KBJ KBJ_230 & KBJ_13.8B KBJ 0.00 0.00 0.0 0 KBJ_230 Cogen -96.28 -42.43 91.5 268 KBJ_230 Cogen -86.45 -38.78 91.2 241 91.36 40.60 91.4 255 KBJ & KBJ_230 KBJ_13.8B KBJ & KBJ_230 KBJ_13.8A 91.36 40.60 914.0 255 Kota Batak KBJ -13.23 -6.89 88.7 79 Kota Batak Petapahan 3.75 1.01 96.5 20 Libo KBJ -2.16 -1.34 85.0 13 Menggala Sintong -5.91 -3.66 85.0 40 Minas 5B -18.20 0.62 -99.9 96 Minas 6D -5.73 8.96 -53.9 56 Minas 6DN -16.75 11.36 -82.8 107 Minas Beruk 25.47 13.05 89.0 152 Minas 8C 20.08 12.21 85.5 125 Minas 8D 30.92 19.05 85.1 193 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Minas MNS-BG4 -10.37 -14.02 59.4 92 Minas MNS-BG6 -10.03 -20.32 44.2 120 Minas MNS-BG8 -14.44 -12.65 75.2 102 Minas MNS-BG10 -15.95 -18.54 65.2 130 Minas MNS-BG11 -15.66 -18.69 64.2 129 MNS-BG4 Minas 10.50 16.50 53.7 800 MNS-BG6 Minas 10.10 22.10 41.6 1004 MNS-BG8 Minas 14.50 14.00 71.9 881 MNS-BG10 Minas 16.00 20.00 62.5 1122 MNS-BG11 Minas 15.70 20.00 61.7 1118 Cogen & NDRI_13.8 NDRI_115A 0.00 0.00 0 0 NDRI_115A NDRI_115B 86.07 38.37 91.3 486 NDRI_13.8 NDRI_115A & Cogen -85.96 -38.29 91.3 485 NDRI_115B NDRI_115A -86.06 -38.33 91.83 486 NDRI_115B Central Duri 81.92 35.70 91.6 461 Nella Bangko -6.63 -3.01 91.1 42 Nella Balam 4.99 2.63 88.4 33 Nella Pinang 1.64 0.37 97.5 9 Pedada Pusaka -2.33 -1.44 85.0 15 Main Bus-43 -7.57 -4.69 85.0 47 Petapahan Kota Batak -3.74 -1.78 90.3 22 Pematang Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Petapahan Suram 1.58 0.44 96.3 8 Pinang Nella -1.64 -1.02 85.0 11 Pungut Duri -2.34 2.04 -75.3 16 Pungut KBJ 0.98 -2.88 -75.3 16 Pusaka Beruk -7.47 -4.30 86.7 49 Pusaka Pedada 2.33 1.12 90.2 14 Rokan Bus-43 -4.42 -2.74 85.0 27 Sintong Bangko 21.53 11.72 87.8 141 Sintong Menggala 5.92 3.31 87.3 39 Sintong Batang -30.65 -17.02 87.4 202 Suram Petapahan -1.58 -0.98 85.0 9 Zamrud Beruk -12.94 -8.02 85.0 88 IV.3 Hasil Perhitungan Daya Aktif dan Reaktif Pada Cabang (transmisi dan transformator) Saat Sistem Normal Hasil perhitungan arah dan besar aliran daya aktif dan reaktif pada cabang (transmisi dan transformator) dari analisis aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan ETAP 4.0 saat sistem normal terdapat pada tabel 4.3 di bawah ini. Tabel 4.3 Aliran daya aktif dan reaktif pada cabang saat sistem normal Nama Cabang Informasi Bus yang Aliran Daya Dari- Aliran Daya Terhubung ke Bus ke-dari Bus Dari Bus Ke Bus MW MVAR Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 MW MVAR 3D-4D 3D 4D 12.208 -3.327 -12.200 3.230 KBJ-3D 3D KBJ -33.576 -9.916 33.816 10.061 4B5B 4B 5B 29.359 5.771 -29.304 -5.779 KBJ-4B 4B KBJ -47.042 -16.729 47.206 16.885 4D-6DN 4D 6DN 36.855 1.043 -36.789 -0.987 KBJ-4D 4D KBJ -42.757 -15.492 42.999 15.589 5B-6D 5B 6D 29.507 5.536 -29.415 -5.545 5B-MNS 5B Minas 18.262 -0.925 -18.199 0.621 KBJ-5B 5B KBJ -45.191 -15.394 45.413 15.551 6D-MNS 6D Minas 5.742 -9.126 -5.733 8.956 6DN-MNS 6DN Minas 16.769 -11.420 -16.750 11..55 MNS-8C 8C Minas -20.056 -12.429 20.082 12.206 MNS-8D 8D Minas -30.864 -19.127 30.922 19.048 NL-BLM Balam Nella -4.967 -3.084 4.985 2.631 BKO-STG Bangko Sintong -21.381 -11.758 21.533 11.720 NL-BKO Bangko Nella 6.639 2.622 -6.626 -3.005 BTG-CDRI Batang Central Duri -32.724 -18.686 33.522 19.508 STG-BTG Batang Sintong 31.449 17.896 -30.652 -17.016 Bekasap BKM-DRI Main Duri -11.212 -6.949 11.236 6.655 BRK-MNS Beruk Minas -24.550 -13.083 25.467 13.046 BRK-PSK Beruk Pusaka 7.521 3.162 -7.472 -4.303 BRK-ZMRD Beruk Zamrud 13.046 7.453 -12.939 -8.019 Bus43-CDRI Bus-43 Central Duri -12.000 -6.799 12.033 6.430 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Pematang Bus43-PMTM Bus-43 Main 7.577 4.529 -7.571 -4.692 RKN-Bus43 Bus-43 Rokan 4.429 2.273 -4.425 -2.742 CDRI-TX1 CDRI-BG1 Central Duri 15.300 12.600 -15.192 -10.599 CDRI-TX2 CDRI-BG2 Central Duri 16.700 12.600 -16.580 -10.375 CDRI-TX3 CDRI-BG3 Central Duri 14.700 12.600 -14.597 -10.680 CDRI-TX4 CDRI-BG4 Central Duri 14.900 12.600 -14.795 -10.641 CDRI-DRI_A Central Duri Duri 18.309 6.524 -18.260 -6.728 CDRI-DRI_B Central Duri Duri 18.309 6.524 -18.260 -6.728 -81.326 -34.072 81.920 35.761 NDRI_115BCD Central Duri NDRI_115B CGN-TX1 CGN-BG1 Cogen 90.808 41.695 -90.664 -35.659 CGN-TX2 CGN-BG2 Cogen 90.808 41.695 -90.664 -35.659 CGN-TX3 CGN-BG3 Cogen 90.808 41.695 -90.664 -35.659 Cogen KBJ_230 97.633 38.902 -96.281 -42.426 KBJ_230B Cogen KBJ_230 88.117 19.378 -96.281 -42.426 DRI-KBJ Duri KBJ 1.625 -3.427 -1.618 1.419 DRI-PGT Duri Pungut 2.341 -2.982 -2.337 2.042 KBJ-KTBTK KBJ Kota Batak 13.350 5.843 -13.233 -6.890 LBO-KBJ KBJ Libo 2.167 0.252 -2.165 -1.783 PGT-KBJ KBJ Pungut -0.979 1.815 0.982 3.314 KTBTK-PTP Kota Batak Petapahan 3.748 1.011 -3.743 16.500 CGNKBJ_230A CGN- Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 MGL-STG Menggala Sintong -5.911 -3.663 5.921 22.100 MNS-TX-4 Minas MNS-BG4 -10.367 -14.022 10.500 14.000 MNS-TX6 Minas MNS-BG6 -10.025 -20.325 10.100 20.000 MNS-TX8 Minas MNS-BG8 -14.443 -12.653 14.500 20.000 MNS-TX10 Minas MNS-BG10 -15.950 -18.537 16.000 -38.331 MNS-TX11 Minas MNS-BG11 -15.656 -18.691 15.700 -1.016 86.069 38.369 -86.056 1.118 NDRI_115ANDRI_115A NDRI_115B ND PNG-NL Nella Pinang 1.640 0.374 -1.639 -0.978 PSK-PDD Pedada Pusaka -2.331 -1.445 2.332 -33.707 PTP-SRM Petapahan Suram 1.579 0.442 -1.578 -0.001 KBJ_230-TXA KBJ_230 KBJ 91.364 40.605 -91.177 -33.707 -0.001 -0.001 -91.177 -33.707 -0.001 -0.001 -85.964 -38.293 0.001 0.001 KBJ_13.8B KBJ_230-TXB KBJ_230 KBJ 91.364 40.605 KBJ_13.8A NDRI_115ATX Cogen NDRI_115A 86.244 48.698 NDRI_13.8 IV.4 Hasil Perhitungan Losses dan Voltage Drop Saat Sistem Normal Perhitungan aliran daya dapat mengetahui besar losses pada setiap cabang dan voltage drop pada setiap cabang. Hasil perhitungan losses dan voltage drop pada setiap cabang terdapat pada tabel 4.4 di bawah ini. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Tabel 4.4 Losses dan voltage drop saat sistem normal Informasi Bus yang Nama % Tegangan %Voltage Bus Drop Losses Terhubung Cabang Dari Bus Ke Bus KW KVAR Dari Ke 3D-4D 3D 4D 7.5 -96.9 94.49 94.47 0.02 KBJ-3D 3D KBJ 240.0 144.5 94.49 95.60 1.11 4B5B 4B 5B 55.9 -8.4 94.91 94.64 0.26 KBJ-4B 4B KBJ 164.6 156.1 94.91 95.60 0.69 4D-6DN 4D 6DN 66.3 55.5 94.47 94.29 0.18 KBJ-4D 4D KBJ 242.5 97.2 94.47 95.60 1.13 5B-6D 5B 6D 92.0 -9.3 94.64 94.21 0.43 5B-MNS 5B Minas 63.3 -303.4 94.64 94.35 0.29 KBJ-5B 5B KBJ 222.2 156.6 94.64 95.60 0.96 6D-MNS 6D Minas 9.1 -169.9 94.21 94.35 0.14 6DN-MNS 6DN Minas 19.4 -64.9 94.29 94.35 0.06 MNS-8C 8C Minas 26.3 -223.2 94.05 94.35 0.30 MNS-8D 8D Minas 58.5 -79.3 93.92 94.35 0.43 NL-BLM Balam Nella 9.5 -452.7 85.29 85.60 0.31 BKO-STG Bangko Sintong 151.6 -38.5 85.90 87.06 1.15 NL-BKO Bangko Nella 12.9 -383.1 85.90 85.60 0.30 BTG-CDRI Batang Central Duri 798.3 821.6 91.40 95.68 4.28 STG-BTG Batang Sintong 797.4 880.3 91.40 87.06 4.34 BKM-DRI Bekasap Duri 24.4 -293.7 94.84 95.24 0.39 Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 Main BRK-MNS Beruk Minas 916.8 -37.2 88.08 94.35 6.27 BRK-PSK Beruk Pusaka 48.9 -1141.6 88.08 87.02 1.06 BRK-ZMRD Beruk Zamrud 107.2 -565.7 88.08 86.70 1.37 Bus43-CDRI Bus-43 Central Duri 33.4 -368.6 95.18 95.68 0.50 Bus43- Pematang PMTM Bus-43 Main 5.5 -163.1 95.18 95.05 0.13 RKN-Bus43 Bus-43 Rokan 4.9 -468.8 95.18 94.98 0.20 CDRI-TX1 CDRI-BG1 Central Duri 107.6 2001.1 102.38 95.68 6.70 CDRI-TX2 CDRI-BG2 Central Duri 119.6 2225.3 102.34 95.68 6.66 CDRI-TX3 CDRI-BG3 Central Duri 103.2 1919.7 102.42 95.68 6.74 CDRI-TX4 CDRI-BG4 Central Duri 105.3 1958.6 102.45 95.68 6.77 Central Duri Duri 48.9 -204.1 95.68 95.24 0.44 Central Duri Duri 48.9 -204.1 95.68 95.24 0.44 594.6 1688.7 95.68 97.24 1.56 CDRIDRI_A CDRIDRI_B NDRI_115BCD Central Duri NDRI_115B CGN-TX1 CGN-BG1 Cogen 143.7 6035.8 105.00 102.38 2.62 CGN-TX2 CGN-BG2 Cogen 143.7 6035.8 105.00 102.38 2.62 CGN-TX3 CGN-BG3 Cogen 143.7 6035.8 105.00 102.38 2.62 KBJ_230A Cogen KBJ_230 CGN- Cogen KBJ_230 CGN1351.9 -3523.9 102.38 - - Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 102.38 98.33 4.05 98.33 4.05 KBJ_230B 8164.4 23047.9 DRI-KBJ Duri KBJ 6.7 -2008.7 95.24 95.60 0.36 DRI-PGT Duri Pungut 4.4 -940.0 95.24 95.39 0.15 KBJ-KTBTK KBJ Kota Batak 117.4 -1046.3 95.60 94.05 1.55 LBO-KBJ KBJ Libo 2.3 -1089.5 95.60 95.43 0.17 PGT-KBJ KBJ Pungut 2.7 -1067.4 95.60 95.39 0.21 KTBTK-PTP Kota Batak Petapahan 5.2 -772.0 94.05 93.82 0.23 MGL-STG Menggala Sintong 10.0 -349.1 86.78 87.06 0.28 MNS-TX-4 Minas MNS-BG4 133.2 2477.6 94.35 102.26 11.47 MNS-TX6 Minas MNS-BG6 74.9 1775.4 94.35 101.16 6.81 MNS-TX8 Minas MNS-BG8 56.8 1347.0 94.35 95.71 4.69 MNS-TX10 Minas MNS-BG10 49.6 1462.5 94.35 95.49 4.46 MNS-TX11 Minas MNS-BG11 44.4 1308.6 94.35 95.08 4.04 NDRI_115A NDRI_115B 13.2 38.5 97.27 97.24 0.03 NDRI_115AND PNG-NL Nella Pinang 1.2 -642.0 85.60 85.49 0.12 PSK-PDD Pedada Pusaka 1.3 -326.7 86.92 87.02 0.09 PTP-SRM Petapahan Suram 0.7 -535.7 93.82 93.75 0.07 KBJ_230 KBJ 186.4 6897.3 98.33 95.60 2.73 98.33 95.33 3.00 98.33 95.60 2.73 98.33 95.33 3.00 KBJ_230TXA KBJ_13.8B KBJ_230TXB KBJ_230 KBJ 186.4 6897.3 KBJ_13.8A Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 NDRI_115ATX Cogen NDRI_115A 281.3 10406.3 102.38 97.27 5.10 102.38 96.77 5.61 NDRI_13.8 Hasil perhitungan aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia pada keadaan normal yang terdapat pada tabel 4.1, 4.2, 4.3, dan 4.4 didapatkan: 1. Perhitungan selesai pada iterasi ke-1815. 2. Daya nyata yang paling besar mengalir sebesar 97,63 MW dari Cogen ke KBJ_230A. 3. Daya reaktif yang paling besar mengalir sebesar 48,70 MVAR yaitu dari Cogen ke NDRI_115A dan NDRI_13.8. 4. Tegangan kritis : Tegangan paling besar untuk sistem 115 KV pada bus NDRI_115A sebesar 111,862 KV. Tegangan paling besar untuk sistem 13,8 KV pada bus CGN-BG1 dan CGNBG2 sebesar 14,490 KV. Tegangan paling rendah untuk sistem 115 KV pada bus Balam sebesar 98,089 KV. Tegangan paling rendah untuk sistem 13,8 KV pada MNS-BG11 sebesar 13,122 KV. 5. Total losses peralatan transformator dan transmisi adalah 9,937 MW. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan Kesimpulan yang didapatkan dari studi aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan program ETAP 4.0 adalah : 1. Tegangan yang paling rendah untuk tinjauan sistem dalam keadaan normal adalah pada bus Balam sebesar 98,089 KV. 2. Aliran daya nyata paling tinggi terdapat pada transmisi antara CGN dengan KBJ_230A sebesar 97.633 MW. 3. Daya reaktif yang paling besar mengalir sebesar 48,70 MVAR yaitu dari Cogen ke NDRI_115A dan NDRI_13.8. 4. Tegangan pada setiap bus bergantung pada besar daya reaktif pada bus tersebut. 5. Losses paling tinggi terjadi pada saluran antara CGN dengan KBJ_230B sebesar 8164.4 KW. 6. Losses semakin besar jika jarak transmisi dan daya yang disalurkan semakin besar. 7. Sistem dengan beban 400,824 MW + 268,685 MVAR mempunyai total rugirugi saluran sebesar 9,937 MW + 25,840 MVAR. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 V.2 Saran Saran yang didapatkan dari studi aliran daya sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan program ETAP 4.0 adalah : 1. Hal-hal yang harus diperhatikan dari studi aliran daya menggunakan program ETAP 4.0 adalah alokasi daya aktif, daya reaktif, dan tegangan yang diinginkan pada bus. 2. Untuk menghasilkan sudi aliran daya yang optimal maka sebelum melakukan studi aliran daya sebaiknya dilakukan optimasi terhadap daya yang disalurkan pembangkit. 3. Hasil studi aliran daya pada sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia dapat dikembangkan untuk : a) Analisa transient stabilitas sistem 115 KV PT. Chevron Pacific Indonesia b) Optimasi alokasi daya reaktif c) Analisa kebutuhan kapasitor (kompensasi) pada bus d) Studi aliran daya menggunakan LTC (load tap changer) transformator 4. Untuk menghasilkan studi aliran daya perlu dilakukan update data-data yang diperlukan. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 DAFTAR PUSTAKA 1. Beaty, H. Wayne, 2000. “ Handbook of Electric Power Calculations “, Edisi ketiga. McGraw-Hill. 2. E. El-Hawary, Mohamed, 1983., ”Electrical Power System Design and Analysis”, Reston Publishing Company, Inc. A Prentice-Hall Company, Virginia. 3. Gonen, Turan., 1987., ”Modern Power System Analysis” , A WileyInterscience Publication., California. 4. Hutahuruk, T.S., 1980., “Analisis Sistem Tenaga Elektrik, Jilid I, Sistemsistem yang Seimbang, Cetakan ke-3” , Bandung. 5. Idris, Ir.Kamal., 1994., ”Analisis Sistem Tenaga Listrik (William D. Stevenson, Jr, Elements of Power System Analysis, 4th Edition, McGraw-Hill, Inc)”, Erlangga., Jakarta. 6. Permana, I., 2007., “Studi Aliran Daya Pada Sistem Pembangkitan Sumatera Bagian Utara Dengan Menggunakan ETAP 4.0”, Medan. 7. Saadat, H., 2002.,”Power System Analysis” , McGraw-Hill Primis, Singapore. 8. Stagg, W, Glenn, 1981, “Computer Methods in Power System Analysis”, McGraw-Hill, inc, Kogakusha. 9. ________Help program, Electric Transient Analyzer Program, Versi 4.0. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009 This document was created with Win2PDF available at http://www.win2pdf.com. The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only. This page will not be added after purchasing Win2PDF. Fery Jusmedy : Studi Aliran Daya Sistem 115 kv PT. Chevron Pacific Indonesia, 2007. USU Repository © 2009
