BAB IV ANALISA DATA

BAB IV
ANALISA DATA
4.1 ETAP (Electrical Transient Analyzer Program)
ETAP merupakan program analisa grafik transient kelistrikan yang dapat
dijalankan dengan menggunakan program Microsoft® Windows® 2000, XP,
Vista, 7, dan 8. ETAP merupakan alat analisa yang komprehensif untuk
desain dan testing power sistem. Program ETAP dibuat oleh perusahaan
Operation Technology, Inc (OTI) dari tahun 1983. ETAP versi 12.6.0
merupalean salah satu produk OTI. Tujuan program ETAP 12.6.0 dibuat
adalah untuk memperoleh perhitungan dan analisis sistem tenaga pada sistem
yang besar menggunakan komputer.
ETAP mempunyai kemampuan untuk menghitung analisa:
Load Flow Analysis
Short Circuil Analysis
Harmonic Analysis
Transient Stability Analysis
Relay Coordination
Oplimal Power Flow Analysis
36
http://digilib.mercubuana.ac.id/
37
Reliabilily Analysis
DC Load Flow Analysis
DC Short Circuit Analysis
Battery Sizing
Cable Raceways
Ground Grid
ETAP memungkinkan penggunanya dengan mudah untuk membuat dan
mengedit Single Line Diagram (SLD), sistem kabel bawah tanah, sistem kabel
tiga dimensi, dan grounding grid tiga dimensi. Program ini didesain dengan
tiga konsep utama, yaitu :
1. Operasi Nyata Secara Virtual (Virtual Reality Operation)
Pengoperasian program ini menyerupai dan mendekati system kelistrikan
yang ada pada kenyataan. Seperti ketika menutup dan atau membuka CB,
menempatkan elemen yang rusak, mengganti status operasi motor dan lain
sebagainya.
ETAP versi. 12.6.0 memasukan konsep-konsep baru untuk menentukan
koordinasi peralatan pengaman secara langsung dari single line diagram.
2. Data Gabungan Total (Total Integration Data)
ETAP menggabungkan pemikiran elektrik,mekanika, dan yang berkaitan
dengan Iistrik dari unsur yang terdapat pada system dalam database yang
sarna. Sebagai contoh: sebuah kabel, tidak hanya terdiri dari data peralatan
Iistrik dan dimensi fisik, tetapi juga informasi yang mengindikasikan jalur
yang dilalui. Gabungan data-data ini menyediakan konsistensi system secara
keseluruhan dan menghapus data yang sama untuk elemen yang sama.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
38
3. Kesederhanaan dalam memasukkan data (Simplicity in Data Entry)
ETAP membuat alur dari data terperinci untuk setiap peralatan kelistrikan
yang kadang hanya membutuhkan satu jenis pemasukan data. Data editor
dapat mempercepat proses pemasukan data dengan permintaan data minimum
untuk pembelajaran tertentu. Untuk mencapai tujuan ini, ETAP telah
membangun struktur editor properti dengan cara yang paling logis untuk
memasukkan data untuk berbagai jenis analisis atau desain.
Single line diagram ETAP terdiri dari sejumlah fitur yang membantu
dalam membangun jaringan yang kompleks dan banyak. Sebagai contoh :
masing – masing elemen dapat memiliki orientasi, ukuran dan simbol yang
ditampilkan (IEC atau ANSI) yang berbeda – beda. Pada single line diagram
juga dapat ditempatkan peralatan proteksi yang jamak antara cabang sirkit dan
bus.
Hal yang perlu dilakukan selanjutnya adalah memasukkan data – data
peralatan seperti power grid, trafo, bus, kabel, motor induksi dan lain – lain.
Semakin tepat data sesuai spesifikasi peralatan dan kondisi aktualnya, maka
hasil simulasi juga mendekati falid.
4.1.1
Data Power Grid
Data power grid yang dibutuhkan untuk analisa aliran daya dan arus
hubung singkat adalah :
x
ID Power Grid
x
Mode operasi (swing, kontrol tegangan, kontrol Mvar, atau kontrol
PF)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
39
x
Nominal kV
x
%V dan sudut untuk mode swing
x
3 fasa MVAsc dan X/R rasio
Untuk arus hubung singkat tidak seimbang, dibutuhkan juga data :
x
Tipe grounding dan parameternya
x
1 fasa MVAsc dan X/R
Data yang diterima penulis pada proyek ini adalah :
x
Rating kV (Un)
= 20kV
x
Fault Level (Sf)
= 500 MVA
x
X/R rasio
=5
Berikut adalah tampilan memasukkan parameter power grid pada ETAP.
Gambar 4. 1. Inputan data rating Power Grid pada ETAP
http://digilib.mercubuana.ac.id/
40
Gambar 4. 2. Inputan data Short Circuit Power Grid ETAP
4.1.2
Data Transformer
Data transformer yang dibutuhkan untuk analisa aliran daya dan arus
hubung singkat dengan ETAP 12.6 adalah :
x
ID transformer
x
Transformer rating kV dan MVA
x
Tegangan kV di sisi primer dan sekunder
x
Impedansi (%Z dan X/R)
x
Fixed tap (%tap)
Data transformer yang diterima penulis pada proyek ini adalah :
x
Tegangan primer
= 20 kV
x
Tegangan sekunder
= 0,4 kV
x
Power rating (St)
= 1600 kVA
x
Impedansi (Z)
=5%
http://digilib.mercubuana.ac.id/
41
x
X/R rasio
= 3,87
Berikut adalah tampilan element editor untuk memasukkan parameter
transformer.
Gambar 4. 3. Inputan data rating Trafo TR-01
Gambar 4. 4. Inputan data impedansi Trafo TR-01
http://digilib.mercubuana.ac.id/
42
4.1.3
Data Bus
Data bus yang dibutuhkan untuk analisa aliran daya dan arus hubung
singkat dengan ETAP 12.6 adalah :
x
ID bus
x
Nominal kV
x
%V (bila pilihan tegangan pra gangguan digunakan)
x
Tipe (seperti MCC, switchgear, dll) dan rating cabang
x
Load Diversity Factor (bila loading option menggunakan diversity
factor)
Gambar 4. 5. Inputan data bus info pada ETAP
http://digilib.mercubuana.ac.id/
43
4.1.4
Data Motor Induksi
Pada proyek pembangunan fasilitas penanganan batubara tahap 4 ini
digunakan beberapa rating motor tegangan rendah yang berbeda – beda yang
diantaranya adalah 160 kW, 110 kW, dan 315 kW.
Data motor induksi yang dibutuhkan untuk analisa aliran daya dan arus
hubung singkat dengan ETAP 12.6 adalah :
x
ID motor induksi
x
Rating kW/hp dan kV
x
%LRC, Locked Rotor PF
Untuk arus hubung singkat tidak seimbang, dibutuhkan juga data :
x
Tipe grounding dan parameternya
x
X0 (impedansi komponen urutan nol)
x
X2 (impedansi komponen urutan negatif)
Gambar 4. 6. Inputan data nameplate motor induksi pada ETAP
http://digilib.mercubuana.ac.id/
44
Gambar 4. 7. Inputan data impedansi motor induksi pada ETAP
4.1.5
Data Beban Statis
Data beban statis yang dibutuhkan untuk analisa aliran daya dengan ETAP
12.6 adalah :
x
ID beban statis
x
Rating kVA/MVA dan kV
x
Faktor daya
x
%loading untuk kategori beban yang diinginkan
http://digilib.mercubuana.ac.id/
45
Gambar 4. 8. Inputan data loading beban statis pada ETAP
4.2 Hasil Analisa Aliran Daya (Load Flow Analysis)
Sebelum memasuki simulasi analisa hubung singkat (Short Circuit
Analysis), ada baiknya kita mengetahui analisis aliran dayanya (Load Flow
Analysis) terlebih dahulu, Analisa aliran daya (Load Flow Analysis)
merupakan analisa yang digunakan untuk mengetahui total kebutuhan beban
yang harus disupply dalam kondisi pembebanan normal maupun kondisi
pembebanan puncak (peak load) serta mengetahui kapasitas energi listrik
yang dibutuhkan. Selain itu load flow analysis digunakan untuk mengetahui
drop tegangan yang terjadi pada tiap – tiap bus baik dalam kondisi normal
maupun peak load.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
46
Berikut merupakan hasil analisa aliran daya yang dilakukan untuk
mengetahui kemampuan sistem apakah telah memenuhi kebutuhan dari
masing – masing beban.
Gambar 4. 9. Running load flow analysis pada ETAP
Dari gambar terlihat beberapa data seperti daya, arus, dan faktor daya yang
mengalir dari gardu hubung, masuk ke bus MV Switchgear, kemudian
mengalir ke trafo dan terus berlanjut sampai ke beban. Dari hasil simulasi
analisa aliran daya ditemukan drop tegangan di beberapa bus, namun hal ini
masih dalam batas toleransi.
Sebagai contoh pada bus LV MCC terjadi drop voltage sebesar 95,92 %.
Maka tegangan saat ini adalah :
ܸ ൌ ͶͲͲ‫Ͳݔ‬ǡͻͷ
ܸ ൌ ͵ͺ͵ǡ͸ͺ
Drop tegangan yang terjadi adalah :
ܸௗ ൌ ͶͲͲ െ ͵ͺ͵ǡ͸ͺ
ܸௗ ൌ ͳ͸ǡ͵ʹܸ
http://digilib.mercubuana.ac.id/
47
Pada tabel 4.1 dapat terlihat presentase penurunan tegangan pada masing –
masing bus, dimana bus LV MCC merupakan bus yang paling tinggi
mengalami drop voltage.
Tabel 4. 1. Drop voltage pada bus
Bus ID
Nominal
kV
Voltage
%
kW
Loading
Amp
Loading
LV MCC
0,4
95,92
763
1238
MDB-01
0,4
97,72
132
230
MDB-02
0,4
96,28
7,76
13,69
MV SWITCHGEAR
20
100
904
28,72
Selain dapat melihat drop voltage pada sistem, load flow analysis juga
dapat digunakan untuk menganalisa sejauh mana kapasitas trafo yang sudah
digunakan oleh sistem. Pada tabel 4.2 dapat dilihat daya yang diberikan oleh
masing – masing trafo.
Tabel 4. 2. Hasil simulasi penggunaan transformer
ID
Type
kW Flow
kvar Flow
Amp Flow
% Loading
TR-01
Transf. 2W
769
331
24,16
67
TR-02
Transf. 2W
135
85,425
4,601
72,4
TR-03
Transf. 2W
7,852
4,92
13,69
59
Dari simulasi tersebut juga terlihat bahwa kapasitas trafo masih sangat
mencukupi bahkan jika dikemudian hari ingin menambah beban dimana
%loading saat ini masih <80%.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
48
4.3 Hasil Analisa arus hubung singkat (Short Circuit Analysis)
Analisa hubung singkat dilakukan untuk mengetahui besar arus hubung
singkat yang dapat terjadi pada sistem kelistrikan yang akan dibangun pada
proyek fasilitas penanganan batubara untuk memastikan peralatan dan sistem
proteksi yang akan digunakan sesuai dan dapat menahan gangguan yang akan
terjadi.
Simulasi arus hubung singkat dilakukan pada bus MV-Switchgear, bus LV
MCC, bus MDB-01 dan MDB-02. Pada ketiga bus ini akan diketahui besar
gangguan tiga fasa simetris (I”k) dan arus gangguan puncak (Ip).
Untuk melakukan analisa hubung singkat dengan mengunakan standar IEC
maka harus diatur terlebih dahulu pada Short Circuit Study Case. Kemudian
setelah dilakukan running maka arus hubung singkat akan muncul pada
masing – masing bus.
Gambar 4. 10. Pemilihan standard perhitungan pada Study Case Editor ETAP
http://digilib.mercubuana.ac.id/
49
Gambar 4. 11. Running short circuit analysis pada ETAP
Pada single line diagram (gambar 4.11) terlihat arus hubung singkat
kontribusi dari masing – masing jalur dari power grid ke bus MV-Switchgear,
dari transformer TR-01 ke bus MV-Switchgear dan ke bus LV MCC,
kemudian dari masing – masing motor induksi dan beban statis ke bus LV
MCC.
Tabel 4. 3. Hasil simulasi short circuit analysis
Bus
Short Circuit Current (kA)
kV
I”k
Ip
Ik
LV MCC
0,4
61,7
128,8
48,869
MDB-01
0,4
10,018
16,372
10,016
MDB-02
0,4
0,921
1,438
0,921
MV SWITCHGEAR
20
14,646
32,245
14,434
ID
http://digilib.mercubuana.ac.id/
50
Setelah meninjau hasil simulasi pada Gambar 4.11 dan tabel 4.3 diatas,
dapat diketahui bahwa pada bus LV MCC arus hubung singkat 3 fasa
simetrisnya (I”k) adalah 61,7 kA dan arus hubung singkat puncaknya (Ip)
adalah 128,8 kA. Untuk bus MDB-01 arus hubung singkat 3 fasa simetrisnya
(I”k) adalah 10,018 kA dan arus hubung singkat maksimumnya (Ip) adalah
16,372 kA. Untuk MDB-02 arus hubung singkat 3 fasa simetrisnya (I”k)
adalah 0,921 kA dan arus hubung singkat maksimumnya (Ip) adalah 1,438
kA. Sementara untuk MV-Switchgear arus hubung singkat simetrisnya (I”k)
adalah 14,646 kA dan arus hubung singkat puncaknya (Ip) adalah 32,242 kA.
http://digilib.mercubuana.ac.id/