S T U D I A L I R A N D A Y A S I S T E M K V P T. C H E V R O N P A C I F I C I N D O N E S I A

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


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.


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.


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.


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


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


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


52

BAB V Kesimpulan Dan Saran

57

V.1 Kesimpulan

57

V.2 Saran

58

Daftar Pustaka Lampiran


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


37

Gambar 3.11 Tampilan data lumped load pada program ETAP 4.0

38

Gambar 3.12 Tampilan data load flow study case

40


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


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


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).


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


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.


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.


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


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.


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.


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


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


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


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.


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


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.


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:


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.


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


(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


^

^

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


^

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 :


^

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


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)


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


^

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


(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


(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.


^

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


(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.


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


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.


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


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


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.


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


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


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.


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).


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


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


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.


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


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


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.


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


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


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


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


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


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


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


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-


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.


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


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 -

-


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


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.


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.


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.


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.


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.


S T U D I A L I R A N D A Y A S I S T E M K V P T. C H E V R O N P A C I F I C I N D O N E S I A

Recommend Documents