ANALISIS ALIRAN DAYA TERHADAP DAYA TAKSEIMBANG

Transkripsi

1 ANALISIS ALIRAN DAYA TERHADA DAYA TAKSEIMBANG Ali Basrah ulungan ) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri adang Jl. rof. Dr. Haka Kapus UN adang 253 Tel: E-ail: alibp@ft.unp.ac.id Abstrak ebahas artikel tentang analisis aliran daya tiga fase tidak seibang, fokus utaanya untuk engetahui besar tegangan, arus dan daya asing-asing fase pada setiap bus dan saluran. Ketidakseibangan siste tiga fase salah satu penyebabnya adalah beban yang tidak seibang. ada kasus ini, ketidakseiban gan siste tiga fase dilakukan dengan ebuat siulasi beban tidak seibang pada siste 4 bus IEEE. Siulasinya dikerjakan enggunakan software EDSA dengan enjalankan unbalanced power flow analysis. Hasil siulasi aliran daya tiga fase tidak seibang enunjukkan perbedaan besar tegangan, arus dan daya pada asing-asing fase. Besarnya ketidakseibangan beban antara 0,99%-2,99% akan enyebabkan ketidakseibangan tegangan pada bus antara 0,0%-,38%. ersentase total asing-asing arus fase a, b dan c seluruh saluran berturut-turut adalah 27.55%, 32.92% dan 39.53%. ersentase daya aktif total asingasing fase a, b and c adalah 32.83%, 33.5% dan 34.02%, sedangkan daya reaktifnya 32.8%, 32.74% dan 34.44% untuk fase a, b dan c berturut-turut. Kata kunci : aliran daya tiga fase, beban tidak seibang Abstrac Discussant article on three-phase power flow analysis is not balanced, its ain focus to find out the voltage, current and power of each phase at each bus and channels. The ibalance of three phase systes one reason is the unbalanced load. In this case, the ibalance of the three-phase syste is done by creating a siulated unbalanced load on the 4 bus IEEE syste. Siulations was done using the software to run EDSA Unbalanced power flow analysis. The siulation results of three-phase power flow out of balance shows the difference of the voltage, current and power in each phase. The aount of load ibalance between 0.99% -2.99% will cause an ibalance in the bus voltage between 0.0% -.38%. ercentage of total current of each phase a, b and c, all channels are respectively 27.55%, 32.92% and 39.53%. ercentage of total active power of each phase a, b and c are 32.83%, 33.5% and 34.02%, while the reactive power 32.8%, 32.74% and 34.44% for phase a, b and c respectively. Key words: three-phase power flow, unbalanced load. endahuluan Aliran daya adalah suatu tool penting dala studi perencanaan, op erasi dan pengaturan operasi siste tenaga. Algoritha aliran daya fase tunggal diasusikan sebagai odel siste tenaga seibang, yaitu paraet er-pareeter asing-asing fase dan intraksi yang terjadi antar fase identik untuk seua fase, pebangkitan tenaga listrik dan kebutuhan akan tenaga listrik di berbaga i tepat terdistribusi elalui asing -asing fase dengan besar yang saa. Analisis aliran daya tiga fas e telah banyak dibahas sebelunya dengan beberapa etode, diantaranya : etode Bus-ipedans, etode Newton-Raphson, etode Fast- Jurnal Teknik Elektro IT, olue., No. ; Januari

2 decoupled, etode Gauss-Seidal, etode Hibrid, etode Bus -aditans dan decouplingcopensation[]. Hal ini disebabkan eningkatnya perhatian terhadap siste tiga fase takseibang. Ada dua kondisi yang eungkinkan siste enjadi tidak seibang [ 2]. Salah satunya adalah jaringan yang tidak si etris yang disebabkan oleh saluran trans isi yang tidak ditransposisi, perbedaan ratio tap asing-asing fase pada transforator tiga fase, atau operasi abnoral akibat lepasnya salah satu fase. Kondisi lainnya adalah ketidak seibangan beban yang diakibatkan oleh ko nsuen. ada akhirnya akan enibulkan ketidakseibangan aliran daya. Analisis siste tiga fase yang seibang lebih sederhana, transforasi koponen sietris akan eisahkan siste tiga fase seibang enjadi 3 siste yang berdiri sendiri, yaitu rangkaian urutan positif, urut an negatif dan urutan nol. Selanjutnya dapat diselesaikan dala bentuk fase tunggal, d igunakan hanya odel urutan positif [3]. Berbeda halnya dengan saluran transisi tiga fase takseibang, yang sa lah satunya disebabkan beban yang tidak seibang. Analisis siste tenaga tiga fase tidak dapat lagi diselesaikan dengan fase tungg al, hal ini disebabkan adanya perbedaan ipedans bersaa antara fase, sehingga arus pada setiap fase akan berbeda dan aliran daya pada asing-asing fase juga berbeda. Ketidakseibangan arus akan enibulkan asalah yang serius, arus urutan negatif dapat enyebabkan pea nasan lebih pada esin-esin listrik sedangkan arus urutan nol dapat enyebabkan gangguan pada operasi relay proteksi. Arus urutan nol yang besar akan enyebabkan pengaruh induktans bersaa antar saluran transisi eningkat [4]. 2. Transforasi Spesifikasi Bus Tiga Fase ke Satu Fase ada studi aliran daya tiga fase bus-bus pada jaringan diklasifikasikan sebagai slack bus, bus dan Q bus, spesifikasi bus tiga fase da pat ditransforasikan enjadi spesifikasi bus fase. Slack bus: ada slack bus, urutan positif nilai (agnitude) tegangan dan sudut adalah ditentukan (specified). () Slack bus bus(oltage controlled Bus): bus adalah bus generator yang ana nilai tegangan total daya aktif tiga fase yang dibangkitkan adalah ditentukan (specified). Bus Bus Jurnal Teknik Elektro IT, olue., No. ; Januari (2) adalah total daya tiga fase, daya aktif tiga fase dapat diartikan seba gai tiga koponen urutan, yaitu urutan positif, negatif dan nol dari tegangan terinal generator dan arus. Q bus (Bus beban): ada beban takseibang, daya specified ditentukan untuk asing-asing fase sebagai S jq a atau batau c (3) 3. Model Mateatis Aliran Daya Tiga Fase Takseibang Model ateatis aliran daya Newton- Raphson tiga fase takseibang berdasarkan koponen urutan dapat ditulisk an sebagai urutan positif [5], yaitu H Q J N L (4) H N adalah atrik Jacobian urutan J L positif Selisih daya urutan positif pada bus i adalah dengan Q Q Q (5)

3 L 4 L 0 G 4 BUS 3 BUS 5 BUS BUS 6 BUS 2 L 9 G 5 G 2 BUS 8 L BUS 2 L8 BUS 7 BUS BUS 4 BUS 3 BUS 9 L7 BUS 0 G 3 L 2 L 3 Cap BUS 4 L Q i _ i_ Q Spesified i _ Load_ i _ Load_ (6) Daya terhitung (calculated) urutan positif pada N bus siste tenaga adalah GRID G N j Y cos( ) Q N j Y sin( ) (7) j _ (8) (2.78) i _ i _ Tegangan urutan negatif dan tegangan urutan nol dapat dihitung dengan persaaan berikut: Y22 I 2 (9) Y (0) 0 0 I0 4. Studi Kasus engujian kasus ini dilakukan dengan ebuat siulasi aliran daya t akseibang yang disebabkan oleh beban tidak seibang. ersentase ketidakseibangan beban asingasing fase seperti pada Tabel. Siulasi dilakukan enggunakan software EDSA dengan enjalankan unbalanced power flow analysis pada siste IEEE 4 bus[6], konfigurasi jaringannya ditunjukkan pada Gbr 3. Tabel. Data beban takseibang Beban (%) No. Naa Fase Fase Fase Bus Beban a b c 2 L L L L L L L L L L L L 5 L 6 Gbr. Konfigurasi jaringan IEEE 4 bus 5. Analisis Aliran Daya Analisis aliran daya dilakukan secara grafik. Gbr. 2 enunjukkan ketidakseibangan tegangan pada setiap bus untuk asing-asing fase. Berdasarkan IEEE std (revisi IEEE std ) [7] bahwa persentase ketidakseibangan paling besar terjadi pada bus 4 yait u.38%, persentase asing-asing fase a, b dan c adalah 00.79%, 00.59%, %. Sedangkan untuk bus fase a, b dan c seibang yaitu 0%, 0 % dan 0%, Gbr 3. KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN ADA SETIA BUS Jurnal Teknik Elektro IT, olue., No. ; Januari KETIDAKSEIMBANGAN(%) Gbr. 2 Ketidakseibangan tegangan setiap bus.38

4 TEGANGANFASE(%) ERSENTASE TEGANGAN MASING-MASING FASE TERHADA TEGANGAN RATA-RATA ARUS(%) ARUS ADA MASING-MASING FASE BEBAN TIDAK SEIMBANG Gbr. 3 Tegangan bus pada asing-asing fase erbedaan arus pada asing -asing fase terjadi pada seua saluran, pe rbedaan yang paling besar yaitu antara bus 4-3. ada bus 4-3 besarnya persentase arus fase a, b dan c yaitu.59%, 35.58% dan 52.83%, arus pada fase a erupakan persentase arus iniu, sedangkan persentase arus aksiunya pada fase c juga antara bus 4-3 sebesar 52.83%.ersentase arus total asing-asing fase a, b dan c adalah 27.55%, 32.92% dan 39.53%. Gbr. 4. Ketidakseibangan daya aktif p ada asing-asing fase identik dengan ketidakseibangan arus asing-asing fase untuk beban tidak seibang. erbedaan daya aktif pada asing-asing fase terjadi pada seua saluran, perbedaan yang paling besar yaitu antara bus 0- yang besarnya berturutturut fase a, b dan c yaitu 7.69%, 26.6% dan.70%. daya aktif pada fase c ini juga erupakan persentase iniu, sedangkan persentase aksiunya pada fa se a juga antara bus 0 -. Daya aktif total asingasing fase a, b and c adalah 32.83%, 33.5% dan 34.02%. Gbr. 5. DAYAAKTIF(%) Gbr. 4 Arus asing-asing fase ERSENTASE DAYA AKTIF ADA MASING-MASING FASE Gbr. 5 Daya aktif asing-asing fase Gbr. 6 enggabarkan daya reak tif pada asing-asing fase untuk beban tidak seibang. Ketidakseibangan daya reaktif asing-asing fase terjadi pada seua saluran dan epunyai persenta se ketidakseibangan yang relatif besar. ersentase ketidakseibangan yang terbesar terjadi antara bus 6 - dan 3-2, yaitu sebesar 5.08%, 23.02% dan 7.8 9% untuk fase a, b dan c antara bus 6 -, antara bus 3-2 adalah 27.34%, 7.0% dan.55% untuk fase a, b dan c. Daya reaktif total 32.8%, % dan 34.44% berturut-turut untuk fase a, b dan c. 6. Kesipulan Besarnya ketidakseibangan tegangan asing-asing fase p ada setiap bus dipengaruhi oleh hubungan bus tersebut Jurnal Teknik Elektro IT, olue., No. ; Januari

5 dengan saluran dan beban. Ketidakseibangan arus dan daya asing-asing fase setiap saluran dipengaruhi hubungan antar bus. ractice for Electric ower Distributi on for Industrial lants (Red Book), New York. Hasil siulasi aliran daya tig a fase tidak seibang enunjukkan perbedaan besar tegangan, arus dan daya pada asing-asing fase. Besarnya ketidakseibangan beban antara 0,99%-2,99% akan enyebabkan ketidakseibangan tegangan pada bus antara 0,0%-,38%. ersentase total asing-asing arus fase a, b dan c seluruh saluran berturutturut adalah 27.55%, 32.92% da n 39.53%. ersentase daya aktif total asing-asing fase a, b and c adalah 32.83%, 33.5% dan 34.02%, sedangkan daya reaktifnya 32.8%, 32.74% dan 34.44% untuk fase a, b dan c berturut-turut. Referensi [] Zhang,.X., Fast Three hase Load Flow Methods, IEEE Transactions on ower Syste, ol., No. 2, , Agustus 996. [2] Lo, K. L dan Zhang, C., De coposed three-phase power-flow solution Using the Sequence coponent Frae IEE rocedings-c, ol. 40, No. 3, 8-88, May 993. [3] Zhong, S. dan Abur, A., Effects of Nontransposed Lines and Unbalanced Loads on State Estiation IEEE, /02, , [4] Birt, K.A., Graffy, J.J., McDo nald, J.D. dan El-Abiad, A.H., Three hase Load Flow rogra IEEE Transactio ns on ower apparatus and siste,ol. AS -95, No., 59-65, 976. [5] Abdel-Akher, M., Nor, K. M. dan Rashid, A. H. A, Iproved Three-phase ower Flow Methods Using Sequence Copone nts IEEE Transactions on ower siste,ol. 20, No. 3, [6] ai, M.A., Coputer Techniques in ower Siste Analysis Tata McGraw -Hill ublishing Copany Liited, New Delh i, 984. [7] IEEE Std (Revision of IEEE Std 4-986), IEEE Standard Recoended Jurnal Teknik Elektro IT, olue., No. ; Januari