BAB II TEORI ALIRAN DAYA

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "BAB II TEORI ALIRAN DAYA"

Suharto Hartanto
7 tahun lalu
Tontonan:

1 BAB II TEORI ALIRAN DAYA 2.1 UMUM Perhtungan alran daya merupakan suatu alat bantu yang sangat pentng untuk mengetahu konds operas sstem. Perhtungan alran daya pada tegangan, arus dan faktor daya d berbaga smpul suatu jarngan lstrk dlakukan pada keadaan operas normal. Hasl perhtungan alran daya n kemudan dgunakan untuk mensmulas konds gangguan yang besar, stabltas transen maupun analsa kontgens yatu analsa keadaan dmana sebagan komponen sstem tdak terhubung ke sstem dengan bak. Perhtungan alran daya membutuhkan nformas ramalan kebutuhan beban d setap ttk pelayanan, rencana operas pusat pembangkt dan rencana operas fasltas transms. Dar nformas d atas dapat dsusun persaman alran daya dar satu Gardu Induk (G.I.) ke G.I. lannya. 2.2 KONSEP PERHITUNGAN ALIRAN DAYA Perhtungan alran daya pada dasarnya adalah menghtung besaran tegangan V dan sudut fasa tegangan δ pada setap G.I. pada konds tunak dan ketga fasa sembang. Hasl perhtungan n dgunakan untuk menghtung besar alran daya aktf P dan daya reaktf Q d setap peralatan transms, besarnya daya aktf P dan daya reaktf Q yang harus dbangktkan setap pusat pembangkt serta jumlah rug-rug d sstem. Pada setap bus G.I. ada 4 (empat) varabel operas yang terkat, yatu daya aktf P, daya reaktf Q, besaran tegangan V dan sudut fasa tegangan δ. Supaya persamaan alran daya dapat dhtung 2 (dua) dar 4 (empat) varabel d atas harus dketahu untuk setap G.I., sedangkan 2 (dua) varabel lannya dhtung Setap G.I. dalam sstem tenaga lstrk dkelompokkan menjad 3 (tga) tpe G.I., yatu: 1. G.I. bus beban: Varabel yang dketahu adalah daya aktf P, daya reaktf Q. Kemudan akan dhtung besaran tegangan V dan sudut fasa tegangan δ dsetap G.I. 4

2 2. G.I. bus pembangkt: Varabel yang dketahu adalah daya aktf P dan besaran tegangan V, sedangkan daya reaktf Q dan sudut fasa tegangan δ merupakan hasl perhtungan. 3. G.I. bus penyanggah (G.I. swng): Varabel yang dketahu adalah besaran tegangan V dan sudut fasa tegangan δ yang merupakan sudut acuan. Sedangkan daya aktf P dan daya reaktf Q yang harus dkompensas merupakan hasl perhtungan Persamaan Alran Daya Sstem tenaga lstrk tdak hanya terdr dar dua bus, melankan terdr dar beberapa bus yang akan dnterkoneks satu sama lan. Daya lstrk yang dnjekskan oleh generator kepada salah satu bus, bukan hanya dapat dserap oleh beban bus tersebut, melankan dapat juga dserap oleh beban d bus yang lan. Kelebhan daya pada bus akan dkrmkan melalu saluran transms ke bus-bus lan yang kekurangan daya. Dagram satu gars G.I. tpe bus dar suatu sstem tenaga lstrk terdapat pada gambar 2.1.[1] Gambar 2.1. Dagram satu gars GI tpe bus dar sstem tenaga Arus pada G.I. adalah : I = V n n y y V dmana j...(2.1) j = 0 j j = j j 5

3 Persamaan daya pada GI adalah: atau P jq = V I * I +...(2.2) P jq V * =...(2.3) Dengan mensubsttus persamaan (2.3) ke persamaan (2.1) dperoleh: P * V j Q n n = V y j y j V j j = 0 j = dmana j...(2.4) Dar persamaan d atas tampak bahwa persamaan alran daya bersfat tdak lner dan harus dselesakan dengan metode numerk teratf Metode Newton-Raphson [2] Kecepatan relatf dar bermacam-macam metode analss alran beban sukar dpastkan karena n akan berubah dar komputer yang satu ke komputer yang lan. Perlu dketahu keefektfan suatu teknk merupakan fungs kecepatatan konvergens, lama waktu tap teras dan kepekaannya terhadap parameterparameter rangkaan. Salah satu metoda untuk menghtung alran daya yang terjad adalah metode Newton-Raphson. Metode Newton-Raphson memlk perhtungan lebh bak untuk sstem tenaga yang lebh besar dan tdak lner, karena lebh efsen dan prakts. Jumlah teras yang dbutuhkan sedkt untuk memperoleh pemecahan berdasarkan ukuran sstem. Metode n lebh dsuka karena konvergensnya jauh lebh cepat dan persamaan alran dayanya drumuskan dalam bentuk polar. Dalam bentuk matrks admtans, persamaan (2.1) dapat dtuls menjad: = n I Y j = 1 j V j Atau dalam bentuk polar menjad: n I = Y V j j j + = j θ δ 1 j Daya kompleks d G.I. adalah: P j Q...(2.5) = V δ...(2.6) n Y V j j j + = j θ δ 1 j...(2.7) 6

4 Daya aktf d G.I. adalah: n P = Y V j cos θ + δ δ = j j j j Y...(2.8) 1 j Daya reaktf d G.I. adalah: n Q = Y V j Y j sn θ + δ δ = j j j 1 j...(2.9) Untuk setap G.I. beban akan dbentuk sepasang persamaan P dan Q sedangkan untuk G.I. pembangkt akan dbentuk satu persamaan P. Dengan memasukkan nla taksran besaran tegangan V dan sudut fasa tegangan δ d setap G.I. dan memperluas persamaan (2.8) dan persamaan (2.9) ke dalam deret Taylor sampa orde pertama maka dperoleh persamaan: Δ P Δ = J1 J 2 δ Δ...(2.10) Q J J Δ V 3 4 Dmana J 1, J 2, J 3 dan J 4 adalah matrks Jakob dengan elemen sebaga berkut: [ ] J m P = Q δ P V Q V δ...(2.11) Secara sngkat prosedur perhtungan alran daya metode teratf Newton- Raphson durakan sebaga berkut: [3] 7

5 Mula Tegangan-tegangan dset ke tegangan ( ) - Htung semua ΔP & ΔQ smpan ΔPmaks & Δqmaks - Htung matrks Jacob ΔPmaks ε ΔQmaks ε Ya Htung alran-alran dsaluran, rug-rug ketdak sesuaan dsb Tdak Car Δ E & Δθ menggunakan nvers matrks Jacob Cetak hasl Selesa Perbaharu (update) tegangan bus θ α = θ α 1+ Δθ α α 1 E = E + Δ E Lakukan untuk semua : = 1...N acuan ε = Tolerans ketdaksesuaan bus yang dspesfkas Gambar 2.2. Dagram alr program komputer alran daya metode Newton-Raphson 8

6 Sesudah perhtungan mencapa tngkat konvergens yang dtetapkan (konvergen), dar besaran tegangan V dan sudut fasa tegangan setap G.I. yang dperoleh. Selanjutnya dlakukan perhtungan alran daya d setap fasltas transms, besaran daya aktf P dan daya reaktf Q yang harus dbangktkan oleh setap pembangkt serta rug-rug d sstem transms TEGANGAN SISTEM Dalam penyedaan tenaga lstrk bag para pelanggan, tegangan yang konstan sepert halnya frekwens yang konstan, merupakan salah satu syarat utama yang harus dpenuh.oleh karena masalah pengaturan tegangan merupakan masalah operas sstem tenaga lstrk yang perlu mendapat penanganan sendr. Pengaturan tegangan erat katannya dengan pengaturan daya reaktf dalam sstem tenaga lstrk. Sstem tenaga lstrk terdr dar banyak G.I dan Pusat Pembangkt Tenaga Lstrk. Dalam setap G.I maupun Pusat Pembangkt Tenaga Lstrk terdapat bus. Tegangan dar bus d G.I dan tegangan d bus Pusat Pembangkt Tenaga Lstrk, membentuk profl tegangan sstem. Tegangan pada setap bagan sstem tenaga lstrk tdak sama, sehngga pengaturan tegangannya lebh sult. Tegangan pada suatu sstem tenaga lstrk dpengaruh oleh:[4] 1. Arus penguat generator 2. Daya reaktf beban 3. Daya reaktf yang ddapat dalam sstem (selan generator), msalnya dar kondensator dan dar reaktor. 4. Poss tap tranformator Pengaturan Tegangan Meskpun kelangsungan catu daya dapat dandalkan, dana yang dbutuhkan terseda dan pekerjaan dlakukan secara ekonoms, tetap tdak mungkn untuk mempertahankan tegangan tetap pada sstem dstrbus, karena tegangan jatuh akan terjad d semua bagan sstem dan akan berubah dengan adanya perubahan beban. Ukuran penghantar, karakterstk transformator dan kebasaan konsumen adalah hal yang harus dperhtungkan. Secara sngkat kualtas tegangan tergantung pada dua hal: 9

7 1. Kelangsungan pelayanan 2. Pengaturan tegangan sstem Perubahan tegangan pada sstem tenaga lstrk sepert penurunan tegangan dar hasl stud dan smulas pada pembangkt dan beban, member dampak adanya perubahan arus sstem, rug-rug sstem dan faktor daya. Untuk tu dperlukan pengatur tegangan. Untuk melakukan pengaturan tegangan pada sstem tenaga lstrk, dtentukan oleh dua faktor, yatu : 1. Besarnya daya reaktf yang harus dsedakan 2. Tempat atau bus penyedaan daya reaktf harus tepat Mengatur tegangan pada suatu bus dalam sstem tenaga lstrk akan lebh muda apabla d bus tersebut ada sumber daya reaktf yang bsa datur. Dalam sstem tenaga lstrk ada dua varabel yang dapat datur secara bebas, yatu daya nyata (MW) dan daya reaktf (MVAR) yang merupakan varabel pengatur (control varabel). Pengaturan tegangan dapat dlakukan dengan : [5] 1. Penyetelan arus penguat generator 2. Pemasangan kompensator shunt. Kompensator shunt n akan menyerap daya reaktf yang berlebhan untuk mengurang tngkat tegangan bus apabla beban rendah (sebaga nduktor), dan mengalrkan daya reaktf (MVAR) untuk menakan tegangan pada konds beban yang tngg (sebaga kapastor). 3. Penyetelan tngkat tegangan sub-transms pada ttk-ttk pencatuan 4. Gunakan transformator dengan pemndahan tap otomats untuk jarngjarng sub-staton 5. Tambahkan saluran pencatu atau dstrbus tambahan 6. Besarkan ukuran penghantar dar saluran pencatu yang ada 7. Atur kembal sstem yang ada, pndah-pndahkan beban 8. Beban-beban antar fasa dbuat sembang 9. Ubah sstem satu fasa menjad tga fasa 10. Bla memungknkan buat loop tertutup 11. Tambah kapastas transformator dstrbus 12. Ubah peletakan tap pada transformator dstrbus 13. Tambah kompensas tegangan jatuh saluran, yatu kapastor-kapastor ser 10

8 14. Pasang pengatur tegangan 15. Tngkatkan tegangan dstrbus 16. Pasang kapastor paralel, dengan swtch atau tanpa swtch 17. Pasang kapastor ser D lan phak, beban dalam sstem mengambl daya aktf dan daya reaktf dar sstem. Beban tdak bsa datur karena tergantung kepada kebutuhan banyak pelanggan yang mempergunakan tenaga lstrk dar sstem. Secara pengetahuan kontrol, beban merupakan varabel pengganggu (dstrurbxce varabel) Ada tga syarat utama untuk pengaturan tegangan secara umum:[6] 1. Tegangan tdak boleh nak-turun sangat besar atau berkedp 2. Tegangan harus mendekat tngkat optmum tertentu 3. Penyebaran tegangan tdak boleh lebh atau kurang dar batas yang sudah dtentukan 11

dokumen-dokumen yang mirip

SIMULASI OPTIMASI ALIRAN DAYA SISTEM TENAGA LISTRIK SEBAGAI PENDEKATAN EFISIENSI BIAYA OPERASI

SIMULASI OPTIMASI ALIRAN DAYA SISTEM TENAGA LISTRIK SEBAGAI PENDEKATAN EFISIENSI BIAYA OPERASI ISSN: 1693-6930 167 SIMULASI OPTIMASI ALIRAN DAA SISTEM TENAGA LISTRIK SEBAGAI PENDEKATAN EFISIENSI BIAA OPERASI Subyanto Teknk Elektro Fakultas Teknk Unverstas Neger Semarang Gedung E6 Lt. Kampus Sekaran