nama : gedhe arjana permana putra nrp : 2210105016

DOSEN PEMBIMBING :
Prof. Ir Ontoseno Penangsang, M.Sc.Phd
Dr. Ardyono Priyadi, ST.M.Eng
NAMA :
GEDHE ARJANA PERMANA PUTRA
NRP :
2210105016
1. PENDAHULUAN
2. TEORI PENUNJANG
3. PEMODELAN SISTEM
4. ANALISA DAN SIMULASI
5. PENUTUP
2
1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan listrik dimasyarakat semakin
meningkat, dan hal itu juga harus diikuti
tersedianya pasokan listrik yang cukup. Selain
tersedianya pembangkitan yang cukup, apakah
kesetabilan
sistem
(transient)
juga
mempengaruhi operasi normal sistem atau tidak.
Disamping itu pula sifat beban non-linear yang
lebih berkontribusi terhadap fluktuasi sistem.
1.2 Tujuan
1. Mengetahui pengaruh beban non-linear.
2. Mengamati dampak perubahan speed rotor
generator terhadap sistem.
3. Mengamati dampak perubahan respon
tegangan dan arus terhadap sistem.
1.3 Perumusan Masalah
Perbedaan respon antara penggunaan beban
linear dengan non-linear baik sebelum short
circuit maupun sesudah short circuit pada sistem
tenaga listrik dengan mempertimbangkan
perubahan respon tegangan, arus, dan speed rotor
generator.
1.4 Batasan Masalah
1. Dalam tugas akhir ini, desain dilakukan melalui
pemodelan
dan
simulasi
sistem
dengan
menggunakan software yaitu MATLAB Simulink
7.10.0 (R2010a).
2. Model sistem tenaga listrik yang digunakan untuk
simulasi adalah sistem 9 bus 3 mesin IEEE, yang
dipopulerkan oleh Fouad and Anderson.
3. Analisis sistem pada tugas akhir ini adalah analisis
sistem dalam kondisi transient.
2. Teori Penunjang
2.1 Stabilitas Sistem Tenaga Listrik
Keseimbangan daya antara kebutuhan beban dengan
pembangkitan generator merupakan salah satu ukuran
kestabilan operasi sistem tenaga listrik. Jika hal ini tidak
dilakukan maka akan menyebabkan keseimbangan daya
dalam sistem terganggu dan efisiensi pengoperasian
sistem menurun menyebabkan kinerja sistem
memburuk.
Secara umum permasalahan stabilitas sistem tenaga listrik
terkait dengan kestabilan sudut rotor (Rotor Angle Stability) dan
kestabilan tegangan (Voltage Stability). Klasifikasi ini berdasarkan
rentang waktu dan mekanisme terjadinya ketidakstabilan.
Gambar 2.1 Skema Stabilitas Sistem Tenaga Listrik
2.2 Karakteristik Beban Linear
Beban linear tidak mempengaruhi karakteristik
pada tegangan, arus, frekuensi, dan bentuk
gelombang, artinya bentuk tidak berubah.
Gambar 2.2 Rangkaian Pengganti Beban
Linear
Gambar 2.3 Bentuk Gelombang Tegangan
dan Arus Beban Linear
2.3 Karakteristik Beban Non-Linear
Bentuk gelombang arus maupun tegangan
keluarannya tidak sama dengan gelombang
masukannya. Mengambil arus dalam bentuk nonsinusoidal.
Gambar 2.4 Rangkaian Pengganti
Beban Non-Linear
Gambar 2.5 Bentuk Gelombang Tegangan
dan Arus Beban Non-Linear
3. Pemodelan
SiStem
3.1 Konfigurasi Sistem
Sistem yang digunakan adalah sistem 9 bus 3 mesin
IEEE, yang dipopulerkan oleh Fouad dan Anderson. Pemodelan
sistem untuk simulasi menggunakan MATLAB Simulink 7.10.0
(R2010a).
Sistem kelistrikan terdiri dari 3 buah generator (192
MVA/18-230 kV, 128 MVA/13.8-230 kV, 247.5 MVA/16.5-230
kV) yang dibebani dua jenis beban yang berbeda yaitu beban
non-linear dan beban linear.
SC : 0,01-0,08 s
CB Open : 0,085 s
CB Close : 0,2 s
Gambar 3.1 Pemodelan Sistem 9 Bus 3 Mesin IEEE
Beban Non
Linear
Gambar 3.2 Pemodelan Sistem 9 Bus 3 Mesin IEEE Menggunakan MATLAB SIMULINK
Beban Non-Linear
Beban
Linear
Gambar 3.3 Pemodelan Sistem 9 Bus 3 Mesin IEEE Menggunakan MATLAB SIMULINK
Beban Linear
3.2 Pemodelan Beban Non-Linear
Beban jenis non-linear yang digunakan disini adalah hasil pemodelan dari
persamaan ‘load transient response’ yang terdapat pada IEEE TRANSACTIONS ON
POWER SISTEMS, VOL. 25, NO. 2, MAY 2010, dengan judul ‘Power Electronic
Transient Load Model for Use in Stability of Electric Power Grids’, menggunakan
MATLAB Simulink 7.10.0 (R2010a). Dimana parameter yang ada sesuai dengan
referensi.
Load transient response equations[1] [2] :
Keterangan :
P
: Daya input (W)
τpf
: Post fault time constant (s)
Tpf
: Fault cleared time (s)
E1
: Capacitive energy dissipated (pu)
Gambar 3.4 Rangkaian Beban Non-Linear Menggunakan MATLAB
Simulink 7.10.0 (R2010a)
4. AnAlisA dan
SimulaSi
4.1 Respon Tegangan dan Arus Beban NonLinear Sebelum Short-Circuit Pada Bus 9
Nilai puncak tegangan
steady adalah 185 kV.
Respon tegangan ini
mengalami penurunan
1,5 % dari nominal.
Dan nilai puncak arus
steady adalah 2348 A.
Gambar 4.1 (a) Respon Tegangan, (b) Respon Arus
4.2 Respon Tegangan dan Arus Beban Linear
Sebelum Short-Circuit Pada Bus 9
Nilai puncak tegangan
steady adalah 185 kV.
Respon tegangan ini
mengalami penurunan
1,5 % dari nominal.
Dan nilai puncak arus
steady adalah 2348 A.
Gambar 4.2 (a) Respon Tegangan, (b) Respon Arus
4.3 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA
Beban Non-Linear Sebelum Short-Circuit
Gambar 4.3 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear
Sebelum Short Circuit
penurunan speed terbesar sebanyak
0.0014 pu (0.14 % dari respon speed
steady-nya) pada saat t = 0.2 sekon,
kondisi steady (1 pu = 3600 rpm) pada
saat t = 0,6 sekon.
4.4 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA
Beban Linear Sebelum Short-Circuit
Gambar 4.4 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Linear
Sebelum Short Circuit
penurunan speed terbesar sebanyak
0.0014 pu (0.14 % dari respon speed
steady-nya) pada saat t = 0.2 sekon,
kondisi steady (1 pu = 3600 rpm) pada
saat t = 0,6 sekon.
4.5 Respon Tegangan dan Arus Beban NonLinear Setelah Short-Circuit Pada Bus 9
Gambar 4.5 (a) Respon Tegangan, (b) Respon Arus
Short circuit di-set 0,01-0,08 s. Saat
terjadi short circuit tegangan mencapai 20
kV (89,34%) dari nominal, CB1 open t =
0,085 s tegangan mencapai 320 kV (70,4%)
dari nominal, CB1 reclosing t = 0,2 s
tegangan mencapai 205 kV ( 9,2 %) dari
nominal.
Saat short circuit arus sebesar 2350 A,
CB1 open arus sebesar 2500 A, CB1
reclosing arus sebesar 2348A (steady).
4.6 Respon Tegangan dan Arus Beban Linear
Setelah Short-Circuit Pada Bus 9
Gambar 4.6 (a) Respon Tegangan, (b) Respon Arus
Short circuit di-set 0,01-0,08 s. Saat terjadi
short circuit tegangan mencapai 20 kV (89,34%)
dari nominal, CB1 open t = 0,085 s tegangan
mencapai 285 kV (51,7%) dari nominal, CB1
reclosing t = 0,2 s tegangan mencapai 185 kV (
1,5 %) dari nominal.
Saat short circuit arus sebesar 2300 A, CB1
open arus sebesar 1200 A, CB1 reclosing arus
sebesar 2348 A (steady).
4.7 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA
Beban Non-Linear Setelah Short-Circuit
Gambar 4.7 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear
Setelah Short Circuit
penurunan speed terbesar sebanyak
0.0012 pu (0.12 % dari respon speed
steady-nya) pada saat t = 0.1 sekon,
mengalami kenaikan 0,0002 pu (0.02 %
dari respon speed steady-nya) saat t = 0,4
s, steady (1 pu = 3600 rpm) saat t = 0,7 s.
4.8 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA
Beban Linear Setelah Short-Circuit
Gambar 4.8 Respon Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Non-Linear
Setelah Short Circuit
penurunan speed terbesar sebanyak
0.0018 pu (0.18 % dari respon speed
steady-nya) pada saat t = 0.03 sekon,
mengalami kenaikan 0,0003 pu (0.03 %
dari respon speed steady-nya) saat t = 0,2
s, steady (1 pu = 3600 rpm) saat t = 0,3 s.
4.9 Perbandingan Tegangan dan Arus Pada Bus 9
Serta Speed Rotor Generator 192 MVA Beban Linear
dan Non-Linear
Gambar 4.9 Tegangan Bus 9 Beban Linear
dan Non-Linear
Gambar 4.10 Arus Bus 9 Beban Linear dan
Non-Linear
Gambar 4.11 Speed Rotor Gen 192 MVA
Beban Linear dan Non-Linear
5. PenutuP
5.1 Kesimpulan
1. Terhadap speed rotor generator penerapan beban non-linear
lebih buruk dibandingkan dengan beban linear, dimana
beban non-linear memiliki osilasi lebih banyak, tidak
beraturan, lebih lama steady (selisih waktu ± 0,4 s).
2. Terjadi perbedaan signifikan tegangan dan arus sebelum dan
sesudah gangguan (terjadi perbedaan 7,8 s) antara beban
linear dengan non-linear. Ini dikarenakan terjadi
ketimpangan antara daya input (prime mover) dengan daya
output (beban).
3. Sebelum terjadi gangguan tidak terlihat ada perbedaan
respon. Hal ini karena input > output (pembangkitan = 567,5
MVA, beban = 315 MVA).
TERIMAKSIH