BAB IV PENGGUNAAN PENGUBAH SADAPAN BERBEBAN TERHADAP PERBAIKAN TEGANGAN JARINGAN 20 KV. 4.1 Perhitungan Jatuh Tegangan di Jaringan 20 kv

39

BAB IV PENGGUNAAN PENGUBAH SADAPAN BERBEBAN TERHADAP PERBAIKAN TEGANGAN JARINGAN 20 KV

4.1

Perhitungan Jatuh Tegangan di Jaringan 20 kV Untuk mencari jatuh tegangan di delapan penyulang di gunakan

persamaan 3.2 (

V)% =

S x l (r cosɸ + x sinɸ)

.........

4.1

.....................

4.2

........................................................

4.3

x 100 %

Vf2

Dimana nilai I, S dan l dapat dilihat pada tabel 4.4 dan 4.5. Dimana :

r = tahanan per fasa, dalam ohm/km x = reaktansi per fasa, dalam ohm/km Vf = tegangan fasa, dalam kV

(

V)% =

I x l (r cosɸ + x sinɸ) Vf

x 100 %

Dimana (r cosɸ + x sinɸ) k= (

Vf V%)= I x l x k

x 100 %

http://digilib.mercubuana.ac.id/

40

Diketahui cos ɸ dalam perhitungan ini didapat dari data transformator pada sub bab 3.1, dimana Cos ɸ = 0,89 = cos-1 0,89

sinɸ

= 0,456

V

= 20 kV

X

= 2. .

= 27,13o L

= 0,414 mH/km

= 2.3,14.50.0,414.10-3 = 0,13 ohm/km (r cosɸ + x sinɸ) k =

Va

x 100 %

....................

4.4

(0,2060 x 0,89) + (0,13 x 0,456) k1 =

20.000

x 100 %

= 0,0012 %

Berikut skema gambaran untuk penyulang

GI Vkirim

a

l r1 = 0,2060 ohm/km x1 = 0,13 ohm/km


Penyulang x Vterima

c

41

4.2

Jatuh Tegangan Pada Penyulang 

Beban Tertinggi Siang ( Pukul 06.00 – 17.00) 1. (

V%)PN1

=Ixlxk = 75 x 5,1 x 0,0012% = 0,5 %

Selanjutnya untuk perhitungan jatuh tegangan masing-masing penylang sama dengan perhitungan pada penyulang N1.



Beban Tertinggi Malam (Pukul 18.00 – 05.00) 1. (

V%)PN1

=Ixlxk = 75 x 5,1 x 0,0012% = 0,5 %




Beban Terendah Siang ( Pukul 06.00 – 17.00) 1. (

V%)PN1

=Ixlxk = 30 x 5,1 x 0,0012% = 0,18 %



42



Beban Tertinggi Malam (Pukul 18.00 – 05.00) 1. (

V%)PN1

=Ixlxk = 30 x 5,1 x 0,0012% = 0,18 %

Selanjutnya untuk perhitungan jatuh tegangan masing-masing penylang sama dengan perhitungan pada penyulang N1. Agar lebih jelas, nilai jatuh tegangan untuk masing-masing penyulang dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 4.1. Nilai Jatuh Tegangan Pada Tiap Penyulang Menurut Hasil Perhitungan Beban Tertinggi Penyulang

Beban Terendah

Siang

Malam

Siang

Malam

Jatuh

Jatuh

Jatuh

Jatuh

Tegangan

Tegangan

Tegangan

Tegangan

(%)

(%)

(%)

(%)

N1

0,5%

0,5%

0,18 %

0,18 %

N2

2,13%

1,9%

1,134%

1,18%

N3

2,084%

1,44%

0,92%

0,92%

N4

0,504%

0,525%

0,252%

0,252%

N5

0,344%

0,39%

0,172%

0,197%

N6

2,06%

1,9%

0,59%

0,74%

N7

1,02%

1,295%

0,37%

0,55%

N8

0,32%

0,286%

0,018%

0,018%


43

4.3

Simulasi ETAP Power Station Untuk melakukan sebuah analisa, harus terlebih dahulu membuat diagram

satu garis Gardu Induk pada program ETAP Power Station. Kemudian memasukkan data-data pada tiap-tiap komponen listrik. Setelah semua data dimasukkan maka program dapat dijalankan sesuai dengan jenis analisa yang dikehendaki. Analisa jatuh tegangan menggunakan aliran beban untuk mengetahui besarnya tegangan kirim dari keluaran transformator dan tegangan terima pada ujung penyulang pada sistem kelistrikan yang disimulasikan oleh diagram satu garis. Karena dengan menggunkan aliran beban, maka kita dapat melihat tegangan yang ada pada sistem kelistrikan tersebut mengalami perubahan.

Gambar 4.1. Gambar Diagram Satu Garis Gardu Induk


44

Analisa aliran beban pada program ETAP Power Station ini menghitung tegangan-tegangan pada bus, faktor daya, arus, dan seluruh aliran daya pada sistem. Data yang digunakan untuk analisa aliran daya diantaranya adalah data sumber daya (power gird), spesifikasi transformator daya, spesifikasi penghantar, spesifikasi busbar, beban puncak dan beban terendah pada siang dan malam hari. Sedangkan data yang lain sebagian besar sudah di atur secara typical saat kita memilih standart yang kita gunakan.

Gambar 4.1.a. Winding Transformer Editor


45

Gambar 4.1.b. Cable Editor

Gambar 4.1.c. Static Load Editor


46

Setelah semua data telah terpenuhi, maka program baru dapat dijalankan dengan melakukan left single click pada icon load flow analisys klik icon run load flow

kemudian

maka akan didapatkan simulasi yang ditunjukkan

dengan huruf berwarna merah seperti gambar berikut

Gambar 4.2. Gambar Analisa Aliran Daya Setelah melakukan running load flow, maka dapat dilihat busbar memiliki wara yang berbeda, berikut keterangannya : 

Jika bus berwarna merah artinya level tegangan dalam kondisi kritis



Jika bus berwarna ping artinya level tegangan masih dalam batas marginal


47



Jika bus berwarna hitam artinya level tegangan bus itu bagus (sesuai standar)

Atau juga dapat melakukan click Alert

, maka akan terlihat keterangan sbb:

Gambar 4.3. Load Flow Analisys Alert View Sealain itu juga dapat dilihat hasil laporannya dengan melakukan click pada Report Manager. Berikut merupakan bentuk tampilan laporan dari report manager

Gambar 4.4. Gambar Tampilan Report Manager Losess Analisys


48

Hasil report manager dapat menunjukan nilai jatuh tegangan pada masing-masing penyulang. Dari hasil simulasi nilai jatuh tegangan untuk masing-masing penyulang pada beban yang berbeda adalah : Tabel 4.2. Nilai Jatuh Tegangan Pada Tiap Penyulang Menurut Hasil Simulasi ETAP Beban Tertinggi Penyulang

Beban Terendah

Siang

Malam

Siang

Malam

Jatuh

Jatuh

Jatuh

Jatuh

Tegangan

Tegangan (%)

Tegangan (%)

Tegangan (%)

(%) N1

0,65%

0,65%

0,33 %

0,33 %

N2

2,95%

2,76%

1,59%

1,66%

N3

2,88%

2,50%

1,27%

1,27%

N4

0,72%

0,735%

0,36%

0,36%

N5

0,48%

0,55%

0,24%

0,28%

N6

2,85%

2,66%

0,84%

1,05%

N7

1,42%

1,79%

0,53%

0,79%

N8

0,45%

0,40%

0,02%

0,02%


49

Dari hasil perhitungan dan simulasi ETAP diatas maka dapat diambil kesimpulan : a. Besarnya jatuh tegangan pada gardu distribusi berbeda-beda, hal ini disebabkan oleh jarak penyulang dan beban yang tidak sama pada tiaptiap penyulang. b. Melalui data hasil jatuh tegangan dapat diketahui bahwa besar jatuh tegangan antara hasil perhitungan dan simulasi ETAP berbeda nilainya, hal tersebut disebabkan karena tidak semua parameter dapat diinput manual, sedangkan pada perhitungan aktual semua parameter dapat ikut dihitung. 4.4

Pengolahan Data Alat Pengatur Otomatis Pengubah Sadapan Perlu diketahui bahwa alat pengatur tegangan otomatis hanya menganalisa

dan mengatur tegangan pada rel 20 kV. Berdasarkan papan nama di alat pengatur tegangan otomatis maka didapatkan data sebagai berikut : 

Vsetting

= 102 Volt



Waktu tunda

= 110 sekon



Vnominal

= 100 Volt



Toleransi

= ±1.5 %

Berdasarkan data diatas maka didapatkan Tegangan Referensi = = = 20.4 kV


50

Dengan toleransi tegangan adalah Toleransi = ± 1.5 % maka ± 1.5 % x 20400 V = ± 306 Volt Toleransi =

306 V

= 20400 V + 306 V = 20706 V( Tegangan Batas Atas ) = 20400 V – 306 V = 20094 V( Tegangan Batas Bawah ) Sehingga dapat digambarkan sebagai berikut :

Batas toleransi maksimum

.V k m a la d n a g n a g e T

20,706 kV. + 306 V Rel 20-kV. disetel 102%

20,40 kV.

- 306 V 20,094 kV. Batas toleransi minimum

Waktu Gambar 4.5. Penyetelan rel 20 kV. dan toleransinya pada Trafo Tenaga 60 MVA, 150/20 kV pada GI. Ngawi 4.5

Perhitungan Posisi Sadapan Sesuai dengan data transformator yang didapat maka perhitungan posisi

sadapan pada saat transformator tidak berbeban adalah : 

Kapasitas transformator

: 60 MVA



Tegangan

: 150/20 kV


51



Tengangan langkah : 1.5% x 150000 V = 2250 V

Tegangan nominal sisi primer 150 kV, diambil sebagai kVdasar. Sehingga pada posisi tap 8 dengan tegangan 150 kV sadapannya, dengan tegangan sisi sekunder 20 kV dan tegangan step pada sadapan adalah 1.5% atau 0.015 pu dengan range +11,5% sampai -15% dari tegangan nominal. Jadi untuk posisi tap 7 sadapan nya adalah 

Tegangan sadapan = Tegangan nominal + Tegangan Langkah (kelipatan) 1.0 pu + 0.015 pu = 1.015 pu atau 150000 V + 2250 V = 152250 V Sehingga tegangan pada sisi 20 KV nya adalah

(

)

(

)

Selanjutnya untuk perhitungan tap 6 sampai dengan tap 1 sama dengan perhitungan tap 7. setiap kenaikan tap

Tegangan langkah berlaku kelipatan pada

(toleransi kenaikan hingga +10,5% tegangan

nominal).


52

Dan untuk posisi tap 9 sadapannya adalah 

Tegangan sadapan = Tegangan nominal –Tegangan Langkah (kelipatan) 1.0 pu – 0.015 pu = 0.985 pu atau 150000 V – 2250 V = 147750 V (

)

Selanjutnya untuk perhitungan tap 10 sampai dengn tap 18 sama dengan perhitungan tap 9. Tegangan langkah berlaku kelipatan setiap penurunan tap

(toleransi penurunan hingga -15% tegangan nominal).

Hasil perhitungan tersebut dapat dilihat dalam table 4.3 sebagai berikut : Table 4.3 Posisi Sadapan Sebelum Berbeban POSISI

SADAPAN

SADAPAN

OUTPUT

SADAPAN

(pu)

(V)

SEKUNDER

1

1.105

165750

18099,55

2

1.090

163500

18348,62

3

1.075

161250

18604,65

4

1.060

159000

18867,92

5

1.045

156750

19138,76

6

1.030

154500

19417.47

7

1.015

152250

8

1.000

150000

9

0.985

147750


20000

53

10

0.970

145500

20618,56

11

0.955

143250

20942,40

12

0.940

141000

21276,59

13

0.925

138750

21621,62

14

0.910

136500

21978,02

15

0.895

134250

22346,37

16

0.880

132000

22727,27

17

0.865

129750

23121,39

18

0.850

127500

23529,41

Tabel ini merupakan dasar untuk menentukan tap atau sadapan dan besarnya tegangan pada sisi 20 kV pada saat transformator dalam keadaan berbeban. Untuk mengetahui besar sadapan pada saat berbeban kita ambil arus beban puncak Agustus 2015 di GI Ngawi sebesar 9.7 MVA, sehingga I = (

√ )

. Dengan besar jatuh tegangan nya sebagai berikut :

Berdasarkan data teknis diketahui besarnya rugi-rugi tembaga = 115 kW Prosentase terhadap daya nominalnya

=

= Sehingga didapat

R= 0.19% Z= 12.29 %


0.19 %/phasa

54

X=√ =√ Impedansi dalam Ohm di sisi 20 kV

(

)

Sehingga impedansi dilihat dari sisi sekunder 20 KV R20 = 0.19 % x 6.6667 Ω = 0.013 Ω/phasa Z20 = 12.29 % x 6.6667 Ω = j0.8334 Ω/phasa X20 = 12.29 % x 6.6667 Ω = 0.8334 Ω/phasa 0,013 

j 0 ,8334 

I2 V’1

V2

Gambar-4.6 Rangkaian ekivalen transformator yang diacu ke sisi sekunder 20- kV Sehingga besar jatuh tegangan pada sisi sekunder adalah : (

)

(

)

√

dan tegangannya menjadi = 20000 V – (0,95% x 20000 V) = 19810 V


55

Setelah diketahui nilai jatuh tegangan, sadapannya bisa dihitung dengan menggunakan persamaan Sadapan (pu) = 1– Sadapan (pu) = 1 –0.0095 = 0.990 pu Hasil perhitungan di atas kemudian disesuaikan dengan nilai pada sadapan pada table 4.7 dan selanjutnya disesuaikan dengan batas toleransi

.Maka

besar sadapan yang dilihat pada perhitungan diatas = 0.990 pu berada pada tap 9 dengan tegangan output tanpa beban sebesar 20304,57 V, maka tegangan 20 kV dengan arus 280 A adalah : ................................................ 4.6

Tegangan yang dihasilkan oleh tap 9 sudah memenuhi batas toleransi, tetapi untuk memksimalkan tegangan yang sampai maka posisi tap dinaikkan satu tap lagi menjadi tap 10 dengan tegangan output 20 kV tanpa beban sebesar 20618,56 V, maka tegangan 20 kV dengan arus 280 A adalah :

Karena tegangan yang dihasilkan sudah memenuhi batas toleransi dan ideal sesuai standart untuk tegangan terimanya maka pada arus beban 280 A berada pada posisi tap 10 dengan tegangan keluaran trafo pada sisi sekunder sebesar 20412 V.


56

4.6

Perhitungan Posisi Sadapan menggunakan Software ETAP Untuk dapat mengetahui posisi sadapan dengan menggunakan simulasi

software ETAP kita ubah besarnya tap pada Winding Transformator Editor kemudian pilih Tap dan isi pada kolom sec untuk persentase Tap. Kenaikan tap pada transformator di GI Ngawi adalah sebesar 1,5% tiap tapnya. Percobaan pertama kita isi persentase tap sebesar 1,5% seperti pada gambar berikut:

Gambar 4.7. Winding Transformer Editor Tap 9 Kemudian click maka program baru dapat dijalankan dengan melakukan left single click pada icon load flow analisys

flow

kemudian klik icon run load

maka akan didapatkan simulasi yang ditunjukkan dengan huruf

berwarna merah seperti gambar berikut


57

Gambar 4.8. Gambar Analisa Aliran Daya pada Tap 9 Dari hasil simulasi diketahui bahwa tegangan keluaran dari trafo meningkat, tetapi tegangan yang sampai ke konsumen atau beban sudah sesuai dengan batas toleransi tetapi masih belum mencapai tegangan ideal dengan di tunjukkan bus berwarna merah, untuk itu kita naikkan tap menjadi 3% maka hasil simulasi dapat kita lihat pada gambar berikut ini :


58

Gambar 4.9. Winding Transformer Editor Tap 10

Gambar 4.10. Gambar Analisa Aliran Daya Tap 10


59

Dari gambar di atas menunjukkan tegangan keluaran transformator di sisi sekunder meningkat begitu juga untuk tegangan pada ujung terima. Selain itu busbar menunjukkan warna hitam artinya tegangan sudah sesuai dengan batas nominal. Maka sesuai dengan hasil simulasi software ETAP 4.0, kenaikan tap trafo pada saat tegangan puncak di GI Ngawi adalah sebesar 2 tap yaitu pada tap 10 dengan tegangan keluaran sebesar 20618 V. Dari hasil perhitungan dan simulasi ETAP diatas maka dapat diambil kesimpulan : a. Berdasarkan hasil perhitungan dan simulasi ETAP diketahui bahwa untuk mendapatkan tegangan keluaran ideal posisi tap transformator dinaikkan 2 tingkat dari posisi normal yaitu pada tap 10. b. Diketahui terdapat perbedaan besar tegangan keluaran transformator berdasarkan hasil perhitungan dan simulasi ETAP, hal tersebut disebabkan karena pada simulasi ETAP besar tegangan keluaran diambil dari tegangan keluaran pada tap 10, sedangkan pada hasil perhitungan besar tegangan keluaran merupakan nilai tegangan minimum ideal pada saat beban puncak untuk mendapatkan tegangan terima yg masih berada dalam batas toleransi.


BAB IV PENGGUNAAN PENGUBAH SADAPAN BERBEBAN TERHADAP PERBAIKAN TEGANGAN JARINGAN 20 KV. 4.1 Perhitungan Jatuh Tegangan di Jaringan 20 kv

Recommend Documents