Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit

8/16/2019 Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit

1/51

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada era industrialisasi saat ini kebutuhan energy listrik merupakan factor yang sangat

penting bagi bidang perindustrian dimana peningkatan kebutuhannya seiring dengan

perkembangan industry tersebutbaik industry dalam skala kecil maupun industry dalam skala

besar!Dalam hal ini banyak pihak"pihak yang telah berupaya untuk meningkatkan penyediaan

energy listriksalah satunya adalah pemerintahdimana pemerintah telah membangun beberapa

unit pembangkit baru dan meningkatkan optimasi dari pembangkit"pembangkit yang sudah ada!

Dalam suatu industry yang besar pada proses produksinya sebagian besar #mayoritas$

beban yang digunakan adalah beban"beban yang sifatnya induktif seperti motor trafo A% lampu

&L dan lain"lain! Pada penggunaan beban induktif ini masalahnya yang sering ter'adi adalah

pada nilai factor daya yang rendah karena beban induktif ini mengakibatkan daya reaktif

men'adi nail sehingga konsumsi daya #()A$ men'adi meningkat!

Untuk meningkatkan kualitas system kelistrikan dengan beban yang sama maka

dibutuhkan suatu usaha untuk meningkatkan nilai factor daya %os * dengan tu'uan

meningkatkan efisiensi sehingga akan memberikan keuntungan"keuntungan misalnya

penambahan kapasitas daya listrik akibat berkurangnya rugi"rugi meningkatnya masa pakai

peralatan listrik dsb! Peningkatan factor daya pada umumnya adalah menggunakan kapasitor

sebagai kompensatornya karena kapasitor merupakan komponen yang paling ekonomis serta

mudah dalam pemasangan! &ap changer adalah alat perubahan perbandingan transformasi untuk

mendapatkan tegangan operasi sekunder yang lebih baik # diinginkan $ dari tegangan

'aringan+primer yang berubah"ubah tap changer yang hanya bisa beroperasi untuk memindahkan

tap transformator dalam keadaan transformator tidak berbeban disebut dengan , off load tapchanger - dan hanya dapat dioperasikan secara manual tap changer yang dapat beroperasi untuk

memindahkan tap transformator dalam keadaan transformator berbeban disebut dengan , on load

tap changer - dan dapat dioperasikan secara manual dan otomatis transformator # trafo $ suatu

alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energy listrik dari satu atau lebih rangkaian

1


2/51

listrik ke rangkaian listrik yang lainnya melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan

prinsip induksi elektromagnetik!

Pada sekripsi ini akan dibahas metode untuk menyelesaikan masalah perbaikan factor daya

dengan menggunakan software ETAP Power Station! Hasil yang dicapai diharapkan dapat

mencapai kepuasan dan menun'ukkan penampilan yang terbaik!

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan hal diatas maka timbul sebuah pokok permasalahan yaitu bagaimana memecahkan

masalah perbaikan factor daya dengan penempatan kapasitor agar factor daya tidak berada

diba.ah batas operasi yang ditetapkan dan memperkecil rugi"rugi daya! /ehubungan dengan hal

tersebut maka sekripsi ini diberi 'udul 0

ANALISA PENGATURAN TAP TRAFO AN !APASITOR UNTU! PERBAI!AN

ALIRAN A"A REA!TIF ENGAN MENGGUNA!AN SOFTWARE ETAP POWER

STATION PAA PLTU PAITON UNIT #

1.$. Tu%uan

(emecahkan masalah perbaikan factor daya dengan penempatan kapasitor untuk meningkatkan

factor daya pada PL&U PAI&1N UNI& 2 dan mengurangi rugi"rugi daya dan rugi"rugi tegangan

dengan menggunakan software ETAP Power Station.

2


3/51

1.&. Batasan Masalah

Agar permasalahan mengarah sesuai dengan tu'uan yang telah ditetapkan maka permasalahan

dalam sekripsi ini dapat dibatasi pada hal"hal sebagai berikut 0

3! Analisa perhitungan menggunakan program E&AP Po.er /tation!

4! Permasalahan yang dibahas adalah perbaikan aliran daya reaktif &ap &rafo dan kapasitor

di PL&U PAI&1N UNI& 2!5! Analisa dilakukan dengan menganggap bah.a system dalam keadaan normal!

6! Analisa dilakukan hanya sebatas pengka'ian beban yang telah ada!

1.'. Met()e Penel*t*an

(etode yang digunakan dalam penyusunan sekripsi ini adalah 0

3! /tudi Literatur yaitu ka'ian pustaka untuk mempela'ari teori"teori yang terkait melalui

literatur yang ada yang berhubungan dengan permasalahan!4! Pengumpulan Data

Bentuk data yang digunakan 0

• Data kuantitatif yaitu data yang dapat dihitung atau data yang berbentuk angka"

angka!• Data kualitatif yaitu data yang berbentuk diagram dalam hal ini single line

diagram penyulang!5! Pemodelan

/etelah mendapatkan data maka disimulasikan dalam software ETAP Power Station!

6! Analisa Data(enganalisis data yang diperoleh dengan mempergunakan software ETAP !

7! 8esimpulan

(enarik kesimpulan dari hasil analisa data!

1.+. S*stemat*ka Penul*san

/istematika dari pembahasan di dalam sekripsi ini adalah sebagai berikut 0

3


4/51

BAB I , PENA-ULUAN

Berisi tentang latar belakang tu'uan perumusan masalah metode penelitian

yang digunakanserta sistematika penulisan!

BAB II , SISTEM ISTRIBUSI TENAGA LISTRI!

Disini akan membahas tentang masalah system 'aringan distribusi daya dalam

system tenaga listrik &ap &rafo dan 8apasitor daya!

BAB III , METOE PENELITIAN

Pada bab ini akan dibahas masalah factor daya perbaikan factor

dayapengurangan rugi"rugi daya perbaikan tegangan dan metode aliran daya

Ne.ton 9hapson!

BAB I , -ASIL AN ANALISA -ASIL

Pada bab ini berisi data dan analisa hasil simulasi dari E&AP Po.er /tation!

BAB , PENUTUP

(erupakan bab terakhir yang memuat intisari dari hasil pembahasan yang

berisikan kesimpulan dan saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan

untuk pengembangan penulisan selan'utnya!

1./. Rele0ans*

Dengan adanya perbaikan kapasitor pada &ap &rafo diharapkan akan memberikan solusi kepada

PL&U PAI&1N UNI& 2 yaitu factor daya yang bagus atau tidak berada diba.ah pada batas yang

dii'inkan oleh PLN dan daya yang disuplay dari generator dapat mencukupi kebutuhan

4


5/51

operasional di perusahaan dan di perumahan karena rugi"rugi dayanya sudah diperkecil dengan

perbaikan dan penempatan kapasitor yang tepat!

BAB II

SISTEM ISTRIBUSI TENAGA LISTRI!

2.1. S*stem *str*us* Tenaga Elektr*k

5


6/51

/ystem tenaga listrik merupakan suatu system terpadu yang terbentuk oleh hubungan"hubungan

peralatan dan komponen"komponen listrik! /istem tenaga listrik ini mempunyai peranan utama

untuk menyalurkan energy listrik yang dibangkitkan oleh generator dari pembangkit ke

konsumen yang membutuhkan energy listrik!

:ambar 4!3! ;aringan Distribusi &egangan (enengah # ;&( $ ;aringan Distribusi &egangan

9endah # ;&9 $ dan /ambungan 9umah ke pelanggan!

;aringan setelah keluar dari :!I! biasanya disebut 'aringan distribusi! /etelah tenaga listrik

disalurkan melalui 'aringan distribusi primer maka kemudian tenaga listrik diturunkan

tegangannya dalam gardu"gardu distribusi men'adi tegangan menengah dan tegangan rendah

kemudian disalurkan ke industry"industri rumah"rumah atau pelanggan #konsumen$!

Dalam pendistribusian tenaga listrik ke konsumen tegangan yang digunakan ber


7/51

3! /istem distribusi primer atau ;&( # ;aringan &egangan (enengah $!

4! /istem distribusi sekunder atau ;&9 # ;aringan &egangan 9endah $!

Pengklasifikasian system distribusi tenaga listrik men'adi dua ini berdasarkan tingkat tegangan

distribusinya!

2.1.1. S*stem *str*us* Pr*mer 3ar*ngan Tegangan Menengah 4

&ingkat tegangan yang digunakan pada system distribusi primer adalah meliputi tegangan 4= k)

oleh karena itu system distribusi ini sering disebut dengan system distribusi tegangan menengah!

2.1.2. S*stem *str*us* Sekun)er 3ar*ngan Tegangan Ren)ah 4

&ingkat tegangan yang digunakan pada system distribusi sekunder adalah tegangan rendah yaitu

34?+44= )olt atau 44=+5>= )olt oleh karena itu system distribusi ini sering disebut dengan

system distribusi tegangan rendah!

/ystem 'aringan yang digunakan untuk menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik tersebut

dapat menggunakan system satu fasa dengan dua ka.at maupun system tiga fasa dengan empatka.at!

2.2. Struktur 3ar*ngan *str*us* Tenaga L*str*k 526

Ada beberapa bentuk 'aringan yang umum dipergunakan untuk menyalurkan dan

mendistribusikan tenaga listrik yaitu 0

3! /ystem 'aringan distribusi radial!4! /ystem 'aringan distribusi rangkaian tertutup # loop$!

5! /ystem 'aringan distribusi mesh!

7


8/51

2.2.1. S*stem 3ar*ngan *str*us* Ra)*al

Bentuk 'aringan ini merupakan bentuk dasar yang paling banyak digunakan dan yang paling

sederhana! /istem ini dikatakan radial karena dari kenyataan bah.a 'aringan ini ditarik secara

radial dari gardu induk ke pusat"pusat beban atau konsumen yang dilayaninya! /istem ini terdiri

dari saluran utama # main feeder $ dan saluran cabang # lateral $ seperti pada gambar 4!4!

:ambar 4!4! /istem Distribusi 9adial

Pelayanan tenaga listrik untuk suatu daerah beban tertentu dilaksanakan dengan memasangtransformator disembarang titik pada 'aringan yang sedekat mungkin dengan daerah beban yang

dilayani!

Untuk daerah beban yang menyimpang 'auh dari saluran utama maupun saluran cabang maka

akan ditarik lagi saluran tambahan yang dicabangkan pada saluran tersebut!

8elemahan yang dimiliki oleh system radial adalah 'atuh tegangan yang cukup besar dan bila

ter'adi gangguan pada system akan mengakibatkan 'atuhnya sebagian atau bahkan keseluruhan

beban system!

2.2.2. S*stem 3ar*ngan *str*us* Tertutu7 L((7 4

8


9/51

/ystem ini disebut dengan 'aringan distribusi loop karena saluran primer yang menyalurkan daya

sepan'ang daerah beban yang dilayani membentuk suatu rangkaian loop seperti terlihat pada

gambar 4!5!

:ambar 4!5! /istem ;aringan Distribusi Loop

2.2.$. S*stem 3ar*ngan *str*us* Mesh

;aringan Distribusi (esh merupakan 'aringan yang strukturnya komplek dimana kelangsungan penyaluran dan pelayanannya diutamakan! /truktur 'aringan ini umumnya digunakan pada

'aringan tegangan rendah yang kepadatan bebannya cukup tinggi!

9


10/51

:ambar 4!6! /istem ;aringan Distribusi (esh

2.$. a8a alam S*stem Tenaga

Dalam system tenaga listrik pembangkit"pembangkit tenaga listrik harus mampu menyediakan

tenaga listrik kepada pelanggan sesuai dengan permintaan beban listrik yang ada dan hal yang

harus diperhatikan adalah system yang tetap # konstan $! Dalam hal ini tegangan dan frekuensi

harus tetap konstan karena berhubungan dengan daya!

Daya listrik yang dibangkitkan dikenal dengan istilah 0

2.$.1. a8a N8ata Real P(9er 4

Daya nyata dinyatakan dalam persamaan 0

P @|V |

| I |

cos *#4!3$

10


11/51

Daya nyata untuk beban 5 fasa seimbang 0

P @ √ 3 |V jala− jala| | I jala− jala| %os φ #4!4$

2.$.2. a8a Reakt*: Rea;t*0e P(9er 4

Daya reaktif adalah daya yang timbul karena adanya pembentukan medan magnet pada beban"

beban induktif # 8)A9 $!

Daya reaktif dinyatakan dalam persamaan 0

@|V |

| I |

sin * #4!5$

Daya reaktif untuk 5 fasa seimbang 0

@ √ 3 |V jala− jala| | I jala− jala| sin φ !!#4!6$

2.$.$. a8a Semu A77arent P(9er 4

Daya semu dinyatakan dalam persamaan 0

/ @ |V | | I | #4!7$

Daya semu untuk beban 5 fasa seimbang 0

/ @ √ 3 |V | | I | !#4!C$

11


12/51

2.&. !a7as*t(r a8a

/ecara sederhana kapasitor terdiri dari dua plat logam yang dipisahkan oleh suatu bahan

dielektrik dan kapasitor ini mempunyai sifat menyimpan muatan listrik! Pada beberapa tahun lalu

kebanyakkan kapasitor terbuat dari dua buah plat aluminium murni yang dipisahkan oleh tiga

atau lebih lapisan kertas yang dilapisi oleh bahan kimia! 8apasitor daya telah mengalami

perkembangan yang begitu cepat selama 5= tahun terakhir! 8arena bahan dielektrik yang

digunakan lebih efisien serta teknologi pembuatan kapasitor lebih baik!

2.&.1. !a7as*t(r Ser* )an !a7as*t(r Shunt

ungsi utama dari pemakaian kapasitor seri atau kapasitor shunt dalam system tenaga adalah

untuk membangkitkan daya reaktif untuk memperbaiki factor daya dan tegangan sehingga

meningkatkan kapasitas system dan mengurangi rugi daya 'aringan!

a. !a7as*t(r ser*

8apasitor seri adalah kapasitor yang dihubungkan seri dengan impedansi saluran yang

bersangkutan pemakaiannya amat dibatasi pada saluran distribusi karena peralatan

pengamannya cukup rumit! ;adi secara umum dikatakan biaya untuk pemasangan

kapasitor seri lebih mahal dari pada biaya pemasangan kapasitor shunt # parallel $!

. !a7as*t(r shunt 7arallel 4

8apasitor shunt adalah kapasitor yang dihubungkan parallel dengan saluran dan secara

intensif digunakan pada saluran distribusi! 8apasitor shunt mencatu daya reaktif atau arus

yang menentang komponen arus beban induktif!Dengan dipasangnya kapasitor shunt pada 'aringan distribusi akan dapat memperbaiki

profil tegangan memperbaiki factor daya dan menaikkan kapasitas system serta dapat

mengurangi rugi"rugi saluran!

2.&.2. Pemasangan !a7as*t(r Shunt

12


13/51

8apasitor shunt adalah kapasitor yang dihubungkan pararel dengan saluran dan secara intensif

digunakan pada system distribusi! 8apasitor shunt mencatu daya reaktif atau arus yang

menentang komponen arus beban induktif! Dengan dipasangnya kapasitor shunt pada 'aringan

distribusi akan dapat memperbaiki profil tegangan memperbaiki factor daya dan menaikkan

kapasitas system serta dapat mengurangi rugi"rugi saluran!

Ada dua cara dalam pemakaian kapasitor shunt 0

" 8apasitor tetap!

" 8apasitor saklar!

a. !a7as*t(r Teta7

Adalah kapasitor untuk kompensasi daya reaktif yang kapasitasnya tetap dan selalu

terpasang di 'aringan! Penggunaan kapasitor 'enis ini harus memperhatikan kenaikantegangan yang ter'adi pada saat beban ringan agar tidak melebihi batas tegangan yang

ditetapkan!

. !a7as*t(r Saklar

Adalah kapasitor untuk kompensasi daya reaktif yang dapat di hubungkan dan dilepaskan

dari 'aringan dan dapat diatur besar kapasitasnya sesuai dengan kondisi beban!

2.+. S*stem Per


14/51

Untuk data 3 fasa

Arus dasar

Id =

kVA dasar1 fasa

kVA dasar L− N #4!>$

Impedansi dasar

d @(kV dasar L− N )2 X 1000

kVA dasar1 fasa

#4!2$

@(kV dasar L− N )2

MVA dasar 1 fasa !!!#4!3=$

Dalam persamaan di atas nilai"nilai besaran diberikan untuk rangkaian satu fasa! ;adi

tegangannya adalah tegangan antar fasa dengan tanah dan daya setiap fasa! /etelah besaran"

besaran dasar ditentukan maka besaran"besaran itu dinormalisasikan terhadap besaran dasar!

Dengan demikian impedansi per"satuan didefinisikan sebagai berikut 0

@impedansi sebenarnyaZ (Ω)

impedansi dasar Zd !!

#4!33$

2./. Pengert*an Tentang Ta7 Tra:(

&ap %hanger adalah salah satu bagian utama dari &rafo &enaga yang berfungsi untuk melayani

pengaturan tegangan trafo tersebut dengan cara memilih+merubah ratio tegangan perubahan

ratio # perbandingan transformasi $ antara kumparan primer dan sekunder untuk mendapatkan

tegangan operasi disisi sekunder sesuai dengan yang diinginkan kualitas # besarnya $ tegangan

pelayanan disisi sekunder dapat berubah karena tegangan 'aringan+system yang berubah"ubah

14


15/51

akibat dari pembebanan ataupun saat kondisi system pada perubahan ratio yang diatur oleh tap

changer adalah perubahan dengan range kecil antara F 3=G " 37G dari tegangan dasar trafo

tersebut!

Perbandingan besar tegangan antara sisi primer terhadap tegangan sisi sekunder adalah

berbanding lurus dengan 'umlah belitan pada masing"masing kumparan # E primer + Esekunder @

N primer + Nsekunder $ bila tegangan disisi primer berubah sedangkan tegangan disisi sekunder yang

diinginkan akan tetap maka untuk mendapatkan tegangan disisi sekunder yang konstan harus

melakukan penambahan atau mengurangi 'umlah belitan disisi primer! Untuk mendapatkan range

yang lebih luas didalam pengaturan tegangan pada kumparan utama trafo biasanya ditambahkan

kumparan bantu # tap .inding $ yang dihubungkan dengan tap selector pada 1L&%!

Pada umumnya &ap %hanger dihubungkan dengan kumparan sisi primer dengan pertimbangan

sebagai berikut 0

3! Lebih mudah cara penyambungan karena kumparan primer terletak pada belitan paling

luar!4! Arus disisi primer lebih kecil daripada disisi sekunder tu'uannya untuk memperkecil

resiko bila men'adi los kontak dengan arus yang lebih kecil dapat dipergunakan

ukuran+'enis konduktor yang kecil pula!

Ditin'au dari sisi pengoperasiannya 'enis tap changer ada dua macam yaitu &ap changer yang

hanya dapat beroperasi untuk memindahkan tap dalam posisi transformator tidak beroperasi

# tidak bertegangan $ disebut dengan , 1ff Load &ap %hanger -+ deenergied tap changer yang

hanya dapat dioperasikan secara manual! Biasanya dioperasikan dengan cara diputar untuk

memilih posisi &ap pada &rafo &( tombol pengaturnya dibagian atas deksel trafo diantara

Bushing Primer dan /ekunder!

/edangakan &ap %hanger yang dapat beroperasi untuk memindahkan &ap &ransformator dalam

keadaan berbeban disebut dengan , 1n Load &ap %hanger - atau disebut 'uga dengan 1L&%

yang pengoperasiannya dapat secara manual maupun elektris+motor rise!

15


16/51

&ransformator yang terpasang di gardu induk pada umumnya menggunakan &ap %hanger yang

dapat dioperasikan dalam keadaan &rafo berbeban # 1L&% $ yang dipasang disisi Primer

berfungsi untuk melanyani pengaturan tegangan keluar dari &rafo Dengan cara

memilih+merubah ratio tegangan tanpa harus melakukan pemadaman!

/edangakan &ransformator penaik tegangan # step up $ diunit pembangkit atau pada &rafo

kapasitas kecil # &rafo &( $ pada umumnya menggunakan &ap %hanger yang digunakan oleh

1ff Load &ap %hanger bila akan dilakukan perubahan &rafo harus dipadamkan terlebih dahulu

# tanpa beban $!

2./.1. !(nstruks* )an !(m7(nen )ar* OLT=

&ap %hanger &rafo tenaga ditempatkan dalam tabung+%ompartment direndam dalam minyak

yang ditetapkan terpisah dari tangki utama # (ain"tank $ karena &rafo dalam pengoperasian

1L&% ter'adi s.itching ketika kontak"kontak didalam 1L&% berpindah posisi sehingga kualitas

minyak cepat menurun terutama .arnanya cepat kotor dan ber.arna hitam # karbon dioksida $

oleh karena itu minyak di &ap %hanger ditempatkan terpisah dari minyak &rafo di dalam tangki

utama! Penempatan 1L&% dirancang sedekat mungkin dengan belitan+kumparan di dalam &rafo

untuk memperpendek pemakaian konduktor yang dipakai untuk menghubungkan &ap %hanger

dengan belitan!

8omponen+bagian"bagian dari 1L&% 0

3! &ap %hanger Head!

4! Di


17/51

" lenes+katup"katup minyak yang menghubungkan 1L&% dengan 8onser


18/51

C! pada 8onser


19/51

didalam tangki 1L&% ABB semua perlengkapan di 1L&% ABB di'adikan satu unit termasuk

(otor system penggerak oleh sebab itu 1L&% ABB &ype U dapat dipakai pada banyak macam

&rafo tenaga!

5! 1L&% UNI1N

Prinsip ker'a dari 1L&% UNI1N mengacu kepada prinsip D9!;ansen yaitu dengan menggunakan

/elector dan Di


20/51

-ASIL ANALISA AN PARAMETER

$.1. Fakt(r a8a

$.1.1. Pengert*an Fakt(r a8a

Pada sebagian besar peralatan yang mengandung dua unsur atau 'enis beban yaitu beban resistif

dan beban reaktif! Dalam ter'adinya hal ini maka akan membutuhkan pula suatu komponen arus

yang disebut arus Ir # arus beban resistif $ dan arus I # arus beban reaktif $ kedua komponen

arus tersebut adalah 0

3! Arus beban resistif adalah arus yang dikon


21/51

Hubungan ini dapat digambarkan sebagai berikut ini 0

Dengan factor daya @

!

√ !2+"2 !!#5!4$

P @ daya nyata # kK $

@ ) ! I ! cos * !!!#5!5$

@ daya reaktif # 8


22/51

(enurunnya factor daya berarti mengecilnya perbandingan antara daya nyata dengan daya semu

atau berarti semakin membesarnya kebutuhan beban dan daya aktif!

8arena pada saluran terdapat resistansi 9 dan reaktansi maka rugi daya # ! L $ dirumuskan

sebagai berikut ini 0

! L @ I 2

9

@

φ

I cos¿¿¿¿

9 F

φ

I sin ¿¿¿¿

9 !#5!C$

Dimana 0 I # adalah arus aktif

I X adalah arus reaktif

$.1.2. Fakt(r a8a > Lea)*ng ?

Apabila arus mendahului tegangan maka factor daya itu dikatakan leading! actor daya leading

ini ter'adi apabila beban kapasitif seperti kapasitor generator sinkron dan motor sinkron!

$.1.$. Fakt(r a8a > Lagg*ng ?

Apabila arus tertinggal dari tegangan maka factor daya itu dikatakan lagging! actor daya

lagging ini ter'adi apabila beban induktif seperti motor induksi # A% $ dan transformator!

$.2. Sumer a8a Reakt*: Untuk Pera*kan Fakt(r a8a

Perbaikan factor daya pada umumnya adalah penambahan komponen sebagai pembangkit daya

reaktif yang memungkinkan mensuplai kebutuhan k)A9 pada beban"beban induktif! Untuk

merencanakan suatu system dalam memperbaiki factor daya dapat dipergunakan suatu konsep

yaitu kompensator ideal dimana system ini dapat dihubungkan pada titik penyambungan secara

parallel dengan beban dan memenuhi tiga fungsi utama yaitu 0

3! (emperbaiki factor daya mendekati nilai satu!

22


23/51

4! (engurangi atau mengeliminasi regulasi tegangan!

5! (enyeimbangkan arus beban dan tegangan fasa!

Untuk memenuhi kebutuhan daya reaktif yang efektif dan efisien maka perlu dilakukan

pemilihan sumber daya reaktif! &erdapat beberapa komponen"komponen atau peralatan yang

menghasilkan daya reaaktif yaitu kondensor sinkron kapasitor seri dan kapasitor shunt!

$.$. Pengurangan Rug* a8a engan !a7as*t(r Shunt

9ugi"rugi saluran perfasa dari saluran 5 fasa seimbang dengan beban terpusat seperti pada

gambar 5!5 adalah I 2

# 9"' $ atau dapat dibedakan men'adi 0

" 9ugi daya aktif

# I 2

9$ @ # I94 F I

4 $ 9 !!#5!?$

" 9ugi daya reaktif

#I4$ @ # I9 4 F I

4 $ !!!#5!>$

Dimana 0 I9 adalah komponen arus aktif

I adalah komponen arus reaktif

9ugi daya # I49 $ dapat dibagi men'adi dua komponen yaitu komponen arus aktif dan komponen

arus reaktif! Pada rugi daya karena komponen arus aktif tidak akan mempengaruhi penempatan

kapasitor pada saluran hal ini dapat di'elaskan sebagai berikut 0

Diasumsikan bah.a rugi daya #I49$ disebabkan oleh arus saluran # lagging $ I yang mengalir

pada resistansi 9 sehingga 0

I49 @ # I cos * $49 F # I sin * $49 !#5!2$

/etelah dipasang kapasitor dengan arus Ic didapat arus saluran baru I3 dan rugi daya I49 sebagai

berikut ini 0

I49 @ # I cos * $49 F # I sin * $49 #5!3=$

23


24/51

/ehingga pengurangan rugi daya sebagai akibat pemasangan kapasitor didapat 0

$ pls @ I49 M ;349

@ # I cos * $49 F # I sin * $49 M # I cos * $49 F # I sin * " Ic $49

@ 4 # I sin * $ Ic9 M Ic49 #5!33$

(aka hanya komponen arus reaktif # I sin%

$ sa'a yang berpengaruh terhadap pengurangan

rugi daya I49 akibat pemasangan kapasitor shunt pada saluran distribusi! Pengurangan rugi daya

saluran 5 fasa adalah 0

$ pls @ 59 #4# I sin * $ Ic M Ic4 $ Katt !!#5!34$

$.&. Pera*kan Tegangan

Pemakaian kapasitor shunt dalam system tenaga listrik selain untuk perbaikan factor daya 'uga

bertu'uan menaikkan tegangan! Dan secara


25/51

Dengan menambahkan kapasitor daya reaktif komponen akan berkurang gambar 5!?

menun'ukkan perbaikan factor daya pada system kapasitor mensuplay daya reaktif ke beban!

%os *3 @

!

1

!!#5!37$

Bila suatu kapasitor c k)A9 dipasang pada beban factor daya dapat diperbaiki dari %os % 3

men'adi %os%

4 dimana 0

%os * 4 @

!

2

@

!

√ ( !2+" 2)

@

"1−"' ¿2

¿ !

2+¿√ ¿ !¿

!#5!3C$

/ehingga daya semu dan daya reaktif berkurang dari / 3 # k)A $ ke /4 # k)A $ dan dari 3 # k)A9

$ ke 4 # k)A9 $ sehingga kapasitas beban akan meningkat! Dengan demikian dapat diambil

kesimpulan bah.a persentase pengurangan rugi daya 'aringan dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut ini 0

G 9ugi daya @ 3== ( (akt)r daya mula−mula (cosφ1)

(akt)r daya baru (cosφ2) ) !#5!3?$

G Pengurangan rugi daya

25


26/51

@ 3==1−(

(akt)r dayamula−mula (cosφ1 ) (akt)r daya baru (cosφ2 )

¿2)

¿ !#5!3>$

$.'.1. Perh*tungan Pengaruh Pera*kan Fakt(r a8a

Pen'umlahan secara


27/51

$.'.2. Penentuan Rat*ng !a7as*t(r Untuk Pera*kan Fakt(r a8a Bean

Dari hubungan fasor diagram daya aktif dan reaktif dapat ditulis beberapa persamaan matematis

sebagai berikut ini 0

%os * @ Daya aktif

Daya semu @(kW )(kVA) !!!#5!44$

/in * @ Daya reaktif

Daya semu @(kVA# )(kVA) #5!45$

&an * @ Daya reaktif

Dayaaktif @(kVA# )(kW ) !#5!46$

8arena komponen daya aktif biasanya konstan dan daya semu serta komponen daya reaktif

berubah sesuai dengan factor daya maka persamaan yang dinyatakan dalam komponen daya

aktif yang paling tepat digunakan!

Persamaan ini dapat ditulis sebagai berikut ini 0

Daya reaktif pada factor daya mula"mula @ Daya aktif &an * 3

@ # kK $ &an * 3 !!#5!47$

Daya reaktif pada factor daya baru @ Daya aktif &an * 4

@ # kK $ &an * 4 !!#5!4C$

Dengan * 3 @ sudut dari factor daya mula"mula

* 4 @ sudut dari factor daya yang telah diperbaiki

9ating kapasitor yang dibutuhkan perbaikan factor daya sebagai berikut 0

Daya reaktif # k)A9 $ @ daya aktif # &an * 3 M * 4 $

@ # 8. $ # &an * 3 M * 4 $ #5!4?$

27


28/51

Untuk penyederhanaan # &an * 3 M &an * 4 $ sering ditulis$ &an yang merupakan suatu factor

pengali untuk menentukan daya reaktif!

Daya reaktif # k)A9 $ @ Daya aktif $

&an

@ # kK $ $ &an #5!4>$

$.+. Anal*sa Al*ran a8a

/ebelum melakukan optimasi terlebih dahulu dilakukan suatu proses analisa aliran daya pada

kapasitor untuk mengetahui kondisi suatu system!

$.+.1. Tu%uan

&u'uan analisa aliran daya dan kapasitor pada sekripsi ini adalah 0

3! Untuk mengetahui profil tegangan pada setiap bus dari system 'aringan!

4! Untuk mengetahui besarnya daya yang mengalir pada setiap cabang disaluran dari

struktur 'aringan!

5! Untuk mengetahui besar rugi"rugi daya reaktif dan daya aktif pada setiap cabang dari

saluran distribusi!

$.+.2. Met()e Ne9t(n Re7hs(n

/ecara matematis persamaan aliran daya Ne.ton 9aphson dapat diselesaikan dengan

menggunakan koordinat rectangular atau koordinat polar dalam pembahasan sekripsi ini

menggunakan bentuk polar!

Hubungan antara arus simpul IP dengan tegangan simpul ) pada suatu 'aringan dengan n simpul

dapat dituliskan sebagai berikut ini 0

IP @ ∑+=1

n

, p+ )P !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#5!42$

In'eksi daya pada simpul p adalah 0

/P @ P p M ' p )pO! I p !!!#5!5=$

28


29/51

@ ) pO ∑+=1

n

, p+ ) p !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#5!53$

Dalam penyelesaian aliran daya dengan Ne.ton 9aphson bentuk persamaan aliran daya yang

dipilih adalah polar dimana tegangan dinyatakan dalam bentuk polarsebagai berikut ini 0

)pO @ |V p| e"' ᵟ p

) @ |V +| e ' ᵟ

PO @ |V p+| e "' ᶿ p

(aka persamaan #5!54$ dapat ditulis sebagai berikut ini 0

Pp M 'p @ ∑+=1

n

|V pV + , p+| e M'# ᵟ p M ᵟ F ᶿ p$ !!#5!54$

Dengan memisahkan bagian riil dan bagian ima'iner maka dapat diperoleh 0

Pp @ ∑+=1n

|V

p

V +

, p+| cos #

&p M

&+ F

%p+$ !!!#5!55$

p @ ∑+=1

n

|V pV + , p+| sin # &p M &+ F %p+ $ !!#5!56$

Dengan menggunakan persamaan #5!56$ dan persamaan #5!57$ untuk n buah simpul dalam

system didapat 4n persamaan sedangkan disetiap simpul ada 6


30/51

Pada simpul ini 'umlah netto daya nyata dan daya reaktif P p dan p diketahui

sedangkan yang dicari adalah |Vp| dan sudutnya & ! Untuk itu besarnya beban

PBp ditentukan berdasarkan perkiraan beban sedangkan daya yang dibangkitkan P:p

dan :p ditentukan besarnya! /elan'utnya

P p @ PBp M Pp dan p @ Bp M Bp!/impul beban # P $ yang murni mempunyai nilai P:p @ = dan :p @ =!

b! /impul P) atau simpul :enerator atau simpul yang dayanya dapat diatur 0 Pada

simpul ini nilai P dan |V | diketahui sedangkan yang dicari adalah nilai dan

& -

c! /impul 9eferensi # /lack Bus $

Bedanya dengan kedua macam simpul yang terdahulu adalah bah.a pada simpul ini

daya nyata maupun daya reaktif tidak ditentukan! Dilain pihak yang ditentukan

adalah besarnya tegangan |V 1| dan sudutnya & p yang biasanya ditentukan @ =

sehingga merupakan sudut referensi bagi ketegangan dan system! Pada umumnya

dalam analisis aliran daya hanya sebuah simpul referensi!

/impul referensi ini diperlukan karena nilai P p dan p untuk setiap simpul tidak

ditentukan terlebih dahulu! Nilai P dan total dari system ini dapat dihitung setelah

aliran tidak dapat ditentukan terlebih dahulu! Nilai P dan total dari system ini dapatdihitung setelah aliran daya antara simpul dihitung kemudian rugi"rugi pada saluran

dihitung! 9ugi"rugi pada saluran ini mempunyai nilai daya nyata Pr dan daya reaktif

r hal ini selan'utnya harus diperhitungkan dengan daya nyata dan daya reaktif yang

dibangkitkan pada simpul referensi dengan persamaan sebagai berikut ini 0

P3 @ . PBp F Pr M P Gp ( p

/1 ) ………………………………………

(3.35)

3 @ P Bp + Pr – P Qp ( p/ 1 ) ……………………………………...

(3.36)

Indeks 3 # p @ 3 $ adalah indeks bagi simpul referensi!

30


31/51

Berdasarkan uraian diaas unuk s!se" !an# erdiri dari n $ua% si"pu&' 2n

aria$&e e&a% dikea%ui' sedan#kan 2n aria$&e !an# &ain %arus diari. *nuk

"enari 2n aria$&e ini dipakai persa"aan (3.33) dan persa"aan (3.36)

unuk seiap si"pu& se%in##a didapa 2n persa"aan !an# "erupakan s!ara

unuk "enari 2n aria$&e erse$u. a& !an# "erupakan s!ara unuk

"enari 2n aria$&e erse$u ia&a% ,

-a&a" "ede /en ap%sn' aria$&earia$e& !an# %arus diari

di"isa&kan du&u ni&ain!a' adi unuk seiap si"pu& ada dua aria$&e !an#

dikea%ui dan dua aria$&e !an# di"isa&kan' keua&i unuk si"pu& reerensi

!an# akan di%iun# erak%ir. e"udian di#unakan persa"aan (3.33) dan

persa"aan (3.34) unuk "en#%iun# ni&ai P dan ni&ai Q pada seiap si"pu&.

Pada seiap si"pu& P Q' ni&ai P dan ni&ai Q dikea%ui dan ni&ai !an# dikea%ui

ini&a% !an# di$andin#kan den#an ni&ai %asi& per%iun#an di aas. pa$i&a

se&isi% anara ni&ai !an# dikea%ui dan %asi& per%iun#an di aas &e$i% kei&

dari pada suau ni&ai !an# dike%endaki' "aka ni&ai aria$&e !an# di"isa&kan

erse$u di aas dapa dian##ap $enar. pa$i&a se&isi% erse$u &e$i% $esar

dari ni&ai !an# dike%endaki' "aka %arus di&akukan prses ierasi sa"pai

se&isi% erse$u "enapai ni&ai !an# dike%endaki. *nuk si"pu& P !an#

idak di$andin#kan %an!a se&isi% da!a aki $ P saa' karena da!a reaki Q

!an# dikea%ui' idak dienukan' akan "erupakan %asi& dari per%iun#an.

*nuk si"pu& reerensi (&ak Bus) di%iun# erak%ir seperi !an# e&a%

die&askan. edan#kan 0 ada&a% suau an#ka !an# dienukan $erdasarkan

kee&iian !an# diin#inkan.

$.+.$. Alg(r*tma Perh*tungan Al*ran a8a )engan Met()e Ne9t(n Re7hs(n

-a&a" per%iun#an a&iran da!a den#an "ede /en ep%sn' &an#ka%

&an#ka%n!a ada&a% se$a#ai $eriku ini ,

. e$e$asanke$e$asan !an# dikea%ui ,

31


32/51


33/51

$.+.&. Fl(9;hart Al*ran a8a Ne9t(n Ra7hs(n

&dak

a

33

(ulai

BEN&U8 AD(I&AN/I BU/

(I/AL8AN &E:AN:AN BU/

#=$ /

I&E9A/I @ =

HI&UN: 8 @ 8 F 3

HI&UN: DAA BU/

# Pk dan k $ HI&UN: &E:AN:AN

BU/ ) pk

F 3 ) pk F D) p

HI&UN: PE9UBAHAN DAA DPk dan D k

PE9I8/A

PE9UBAHAN

&E:AN:ANHI&UN: PE9UBAHAN DAA

# (ak DPk dan (ak Dk $

HI&UN: ELE(EN

;A%1BIANPE9I8/A 81N)E9:EN/I

# (ak DPk J /$ #(ak Dk J

/$HI&UN: A9U/ BU/

#=$ @ /

HI&UN: ALI9AN DAA

DAN DAA /LA%8 BU/

#/p dan /p$

D/3


34/51


35/51

3.8. Flowchart Pemecahan Masalah


36/51

BAB I

ANALISA PENGATURAN TAP TRAFO AN !APASITOR UNTU! PERBAI!AN

ALIRAN A"A REA!TIF ENGAN MENGGUNA!AN SOFTWARE ETAP POWER

STATION PAA PLTU PAITON UNIT #

&.1. S*ngle L*ne PLTU PAITON PROBOLINGGO UNIT #

Analisa yang dilakukan dengan penempatan kapasitor yaitu secara terdistribusi dan

terpusat untuk bisa menaikkan factor daya yang diinginkan selain itu untuk perubahan

penempatan kapasitor harus 'uga dilakukan dengan penambahan kapasitas kapasitor untuk

menghasilkan nilai factor daya yang lebih di PL&U PAI&1N unit 2 salah satu cara yang

ditempuh adalah dengan cara penempatan atau menambahkan besaran kapasitas kapasitor!

E&AP Po.er /tation merupakan program untuk menganalisis kondisi transien suatu system

kelistrikan! Dengan menggunakan soft.ere E&AP single line diagram bisa dimodelkan baik

itu sebagai po.er grid trafo breaker saluran dan beban #baik sebagai beban statis dan

dinamis$!

36


37/51

:ambar 6!3! /ingle Line PL&U PAI&1N UNI& 2

37


38/51

:ambar 6!3!4! /ingle line PL&U PAI&1N Unit 2 menggunakan E&AP Po.er /tation

38


39/51

39


40/51

40


41/51

41


42/51

42


43/51

43


44/51

44


45/51

&.$. S(lus* Pera*kan Fakt(r a8a )engan menggunakan ETAP P(9er Stat*(n /.@.@

E&AP Po.er /tation ?!=!= merupakan program untuk menganalisa kondisi transien suatu system

kelistrikan! E&AP Po.er /tation memungkinkan antar muka secara grafis dan komputasi yang

sempurna dan secara langsung kita dapat menggambar single line diagram! Program ini didesain

berdasarkan tiga konsep yaitu 0

• 1perasi Nyata /ecara )irtual # )irtual 9eality 1peration $

Pengoperasian program mirip dengan pengoperasian listrik secara nyata! /eperti ketika

menutup atau membuka %B membuat suatu elemen keluar dari rangkaian mengganti

status operasi motor dan lain sebagainya! E&AP Po.er /tation memiliki konsep"konsep

baru dalam menentukan koordinasi peralatan pengaman secara langsung dari single line

diagram!

• Data :abungan &otal # &otal Integration of Data $

E&AP Po.er /tation menggabungkan konsep elektrik logika mekanik dan fisik dari

suatu elemen system dalam database yang sama! /ebagai contoh 0 sebuah kabel tidak

hanya terdiri dari data sifat"sifat listrik dan dimensi fisik tetapi 'uga informasi yang

45


46/51

mengindikasikan 'alur yang dilalui! :abungan data"data ini menentukan konsistensi

system secara keseluruhan dan menghindarkan dari pemasukan data yang berulang"ulang

untuk elemen yang sama!

• 8esederhanaan Dalam (emasukkan Data

E&AP Po.er /tation menggunakan data lengkap dan setiap peralatan listrik yang kadanghanya membutuhkan sama 'enis pemasukan data! Data editor dapat mempercepat proses

memasukkan data dengan membutuhkan data minimum!

/tandar yang digunakan E&AP Po.er /tation


47/51

cara mengatasi permasalahan factor daya ini memiliki kelebihan masing"masing! ;ika

menggunakan kapasitor biaya relatiC men'adi =2= membutuhkan kapasitor dengan kapasitas daya

sebesar 5==k)ar! /erta menyebabkan daya reaktif menurun dari C7C2 (7 ()A men'adi 35=55 ()A!

5serta mampu menurunkan rugi"rugi daya sebesar ===6 (K!

7!4! /aran

;ika ingin dilakukan perluasan 'aringan yang kemungkinan akan ter'adi penambahan beban

dalam 'umlah besar maka perlu terlebih dahulu dilakukan analisa load flo. agar system dapat

tetap dipertahankan dalam kondisi stabil penyaluran daya aktif dan daya reaktif yang optimal

dan factor daya yang baik!

47


48/51

Daftar Pustaka

R3S :rainger ;ohn ; Killiam D! /te , AC–DC Power System Analysis-! /hort 9un Press Ltd!England!

R5S 9ichardson Do


49/51

49


50/51

50


51/51

Analisa Pengaturan Tap Trafo Dan Kapasit

Documents