BAB III LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB III LANDASAN TEORI 3.1 Deskripsi Proyek Proyek pengembangan pembangunan fasilitas permanen menggantikan fasilitas sementara untuk memproduksikan minyak dan gas dari 6 sumur Cluster-A, 1 sumur Cluster-A3, 1 sumur Cluster C, dan sumur-sumur dari Cluster B, D dan F dengan kapasitas pengolahan BLPD dan 42 MMSCFD gas. Pada fase ini juga akan dipersiapkan tie-in future line untuk unit proses operasi dan unit utilitas yang dapat mengakomodasi kebutuhan operasi produksi proyek kedepannya. Gas tekanan tinggi (outlet HP Gas Scrubber) yang dihasilkan akan dikirim ke manifold gas melalui 10 trunkline gas sepanjang 8 km. Sedangkan, gas tekanan menengah (outlet MP Gas Scrubber) diumpankan masuk ke Gas Compressor, dimana tekanan gas dinaikkan dari ± 200 psig menjadi psig untuk selanjutnya dikirim melalui trunkline gas. Sementara itu, minyak juga akan dikirim ke SP PDT melalui 6 trunkline oil sepanjang 8 km, air terproduksi (produced water) akan dikirim dan kondensat yang dihasilkan dari Chiller Package akan ditampung di Condensate Tank. Gas tekanan menengah dan tekanan rendah akan digunakan sebagai bahan bakar gas engine, blanketing dan pilot gas. 17

2 3.2 Load Flow Analysis Analisa aliran daya (Load Flow Analysis) dilakukan untuk mengetahui besarnya tegangan bus, faktor daya dari cabang, arus dan aliran daya yang terjadi pada saluran dalam sistem. ETAP Power Station Load Flow Analysis adalah program simulasi untuk tujuan analisa aliran daya. Sistem yang dapat dianalisa adalah sistem radial maupun loop. Studi Aliran Daya (Load Flow Study) Studi aliran daya adalah studi yang memberikan analisis aliran daya pada suatu sistem tenaga listrik yang bertujuan untuk: 1. Memeriksa tegangan dan pengaturan tegangan. 2. Memeriksa semua peralatan (transformator dan saluran distribusi) apakah mampu untuk mengalirkan daya yang diinginkan. 3. Memperoleh kondisi awal (eksisting) untuk memperoleh studi studi: operasi ekonomis, hubung singkat, stabilitas dan perencanaan pengembangan sistem. Load Flow Analysis Untuk memulai load flow analysis maka single line diagram (SLD) sistem tenaga listrik digambarkan terlebih dahulu dengan memperhatikan komponen AC dan DC serta peralatan yang digunakan. Study Case Editor Load flow study case editor berisi variabel variabel kontrol untuk penyelesaian analisa aliran daya dan beberapa pilihan format laporan atau hasil output software. Data yang diperlukan untuk Load Flow: 1. Data Bus Data yang dibutuhkan untuk perhitungan aliran daya meliputi: a. ID Bus berupa nomor atau nama bus dari sistem b. Nominal kv adalah tegangan nominal pada bus c. %V dan sudut (angle) jika initial codition di set pada use bus voltage 18

3 2. Data Branch Data branch (saluran) dimasukkan ke dalam branch editor, yaitu transformator, transmision line, kabel, reaktor, dan impedansi editor. Data yang dibutuhkan dalam aliran daya meliputi: a. Nilai dan satuan cabang Z, R, X atau X/R, toleransi, dan temperatur jika tersedia b. Panjang dan satuan dari kabel transmisi c. Rating transformator dalam kv dank VA/MVA, tap, dan setingan LTC d. Base impedansi dalam kv dan base kva/mva 3. Data Generator Sinkron Generator sinkron yang dibutuhkan dalam aliran daya meliputi: a. Mode Operasi (Swing, Voltage Control atau Mvar Control), b. Rating kv c. %V, dan sudut untuk mode operasi dari swing d. %V, beban dalam MW, dan batas MVAR (Qmin dan Qmax) untuk mode operasi Voltage Control e. Pembebanan MW dan Mvar untuk mode operasi Mvar control 4. Data Motor Induksi Data yang diperlukan untuk analisa aliran daya meliputi: a. Rating kw/hp dan kv b. Power faktor dan efisiensi pada pembebanan 100%, 75% dan 50 % 19

4 c. % loading yaitu persen pembebanan pada motor d. Data kabel motor jika ada 5. Data untuk Beban Statis (Static Load) Data yang diperlukan untuk analisa aliran daya meliputi: a. Rating kva/mva dan kv b. Power Faktor c. % pembebanan dan ID untuk kategori pembebanan d. Data kabel dari peralatan 6. Data Data Transformator Data yang diperlukan untuk analisa aliran daya meliputi: a. Identifikasi yaitu identitas transformatorpower factor b. Rating kva/mva, max kva/mva c. Rating kv primer serta kv sekunder d. % Z, dan X/R e. Hubungan belitan Kriteria Desain Load Flow Studi dari Load Flow dibuat pada kondisi operasi normal pada konfigurasi sistem. Perhitungan load flow menghasilkan: a. Power Flow dan Power faktor b. Bus Voltage & Bus Loading d. Tap Transformator e. Losses f. Branch flows dan voltage drops g. Konsumsi daya beban 20

5 Analisa aliran daya merupakan suatu analisa aliran daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) dari suatu sistem pembangkit (sisi pengirim) melalui suatu saliran transmisi hingga sampai ke beban (sisi penerima). Idealnya, daya yang dikirim akan sama dengan daya yang diterimadi beban adalah sama. Namun pada kenyataannya, daya yang dikirim di sisi pengirim tidak sama dengan daya yang diterima di sisi beban. Hal ini disebabkan beberapa hal: 1. Impedansi di saluran transmisi. Impedansi di saluran transmisi dapat terjadi karena berbagai hal dan sudah mencakup resultan antara hambatan resistif, induktif dan kapasitif. Hal ini yang menyebabkan rugi-rugi daya karena terkonversi atau terbuang menjadi energi lain dalam transfer energi. 2. Tipe beban yang tersambung jalur. Ada 3 tipe beban, yaitu resistif, induktif, dan kapasitif. Resultan antara besaran hambatan kapasitif dan induktif akan mempengaruhi PF sehingga mempengaruhi perbandingan antara besarnya daya yang ditransfer dengan yang diterima. Pada analisa aliran daya ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik aliran daya yang berupa pengaruh dari variasi beban dan rugirugi transmisi pada aliran daya dan juga mengetahui adanya tegangan jatuh (drop voltage) pada sisi beban. 3.3 Drop Voltage Tegangan jatuh secara umum adalah tegangan yang digunakan pada beban. Tegangan jatuh ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui tahanan kawat. Tegangan jatuh V pada penghantar semakin besar jika arus I di dalam penghantar semakin besar dan jika tahanan penghantar Rl semakin besar pula. Tegangan jatuh merupakan penanggung jawab terjadinya kerugian pada penghantar karena dapat menurunkan tegangan pada beban. Akibatnya hingga berada di bawah tegangan nominal yang dibutuhkan. Atas dasar hal tersebut maka tegangan jatuh yang diijinkan untuk instalasi arus kuat hingga V yang ditetapkan dalam persen dari tegangan kerjanya. 21

6 Toleransi tegangan pelayanan yang diijinkan Sesuai dengan standar tengangan yang ditentukan oleh PLN (SPLN), perancangan jaringan dibuat agar jatuh tegangan di ujung diterima 10%. Tegangan jatuh pada jaringan disebabkan adanya rugi tegangan akibat hambatan listrik (R) dan reaktansi (X). Jatuh tegangan phasor Vd pada suatu penghantar yang mempunyai impedansi (Z) dan membawa arus (I) dapat dijabarkan dengan rumus: Vd=I.Z 1 Dalam pembahasan ini yang dimaksudkan dengan jatuh tegangan ( V) adalah selisih antara tegangan kirim (Vk) dengan tegangan terima (VT), maka jatuh tegangan dapat didefinisikan adalah: V = (Vk) (VT)...2 Karena adanya resistansi pada penghantar maka tegangan yang diterima konsumen (Vr) akan lebih kecil dari tegangan kirim (Vs), sehingga tegangan jatuh (Vdrop) merupakan selisih antara tegangan pada pangkal pengiriman (sending end) dan tegangan pada ujung penerimaan (receiving end) tenaga listrik. Untuk menghitung jatuh tegangan, diperhitungkan reaktansinya, maupun faktor dayanya yang tidak sama dengan satu, maka berikut ini akan diuraikan cara perhitunganya. Dalam penyederhanaan perhitungan, diasumsikan beban bebannya merupakan beban fasa tiga yang seimbang dan faktor dayanya (Cos φ) antara 0, 6 s/d 0, 85. Tegangan dapat dihitung berdasarkan rumus pendekatan hubungan sebagai berikut: ( V) = I (R. cos φ + X. sin φ) L 3 Dimana: I = Arus beban (Ampere) R = Tahanan rangkaian (Ohm) X = Reaktansi rangkaian (Ohm) 22

7 3.4 Tentang ETAP ETAP (Electric Transient and Analysis Program) merupakan suatu perangkat lunak yang mendukung sistem tenaga listrik. Perangkat ini mampu bekerja dalam keadaan offline untuk simulasi tenaga listrik, online untuk pengelolaan data real-time atau digunakan untuk mengendalikan sistem secara real-time. Fitur yang terdapat di dalamnya pun bermacam-macam antara lain fitur yang digunakan untuk menganalisa pembangkitan tenaga listrik, sistem transmisi maupun sistem distribusi tenaga listrik. ETAP ini awalnya dibuat dan dikembangkan untuk meningkatkan kualitas keamanan fasilitas nuklir di Amerika Serikat yang selanjutnya dikembangkan menjadi sistem monitor manajemen energi secara real time, simulasi, kontrol, dan optimasi sistem tenaga listrik, (Awaluddin, 2007). ETAP dapat digunakan untuk membuat proyek sistem tenaga listrik dalam bentuk diagram satu garis (one line diagram) dan jalur sistem pentanahan untuk berbagai bentuk analisis, antara lain: aliran daya, hubung singkat, starting motor, trancient stability, koordinasi relay proteksi dan sistem harmonisasi. Proyek sistem tenaga listrik memiliki masing-masing elemen rangkaian yang dapat diedit langsung dari diagram satu garis dan atau jalur sistem pentanahan. Untuk kemudahan hasil perhitungan analisis dapat ditampilkan pada diagram satu garis. ETAP memungkinkan anda untuk bekerja secara langsung dengan tampilan gambar single line diagram/diagram satu garis. Program ini dirancang sesuai dengan tiga konsep utama: 1. Virtual Reality Operasi Sistem operasional yang ada pada program sangat mirip dengan sistem operasi pada kondisi nyatanya. Misalnya, ketika Anda membuka atau menutup sebuah sirkuit breaker, menempatkan suatu elemen pada sistem, mengubah status operasi suatu motor, dan untuk kondisi de-energized pada suatu elemen dan sub-elemen sistem ditunjukkan pada gambar single line diagram dengan warna abu-abu. 23

8 2. Total Integration Data ETAP menggabungkan informasi sistem elektrikal, sistem logika, sistem mekanik, dan data fisik dari suatu elemen yang dimasukkan dalam sistem database yang sama. Misalnya, untuk elemen subuah kabel, tidak hanya berisikan data kelistrikan dan tentang dimensi fisik nya, tapi juga memberikan informasi melalui raceways yang di lewati oleh kabel tersebut. Dengan demikian, data untuk satu kabel dapat digunakan untuk dalam menganalisa aliran beban (load flow analysis) dan analisa hubung singkat (short-circuit analysis) yang membutuhkan parameter listrik dan parameter koneksi serta perhitungan ampacity derating suatu kabel yang memerlukan data fisik routing. 3. Simplicity in Data Entry ETAP memiliki data yang detail untuk setiap elemen yang digunakan. Dengan menggunakan editor data, dapat mempercepat proses entri data suatu elemen. Data-data yang ada pada program ini telah dimasukkan sesuai dengan data-data yang ada di lapangan untuk berbagai jenis analisa atau desain. ETAP dapat melakukan penggambaran single line diagram secara grafis dan mengadakan beberapa analisa/studi yakni Load Flow (aliran daya), Short Circuit (hubung singkat), motor starting, harmonisa, transient stability, protective device coordination, dan cable derating. ETAP juga menyediakan fasilitas Library yang akan mempermudah desain suatu sistem kelistrikan. Library ini dapat diedit atau dapat ditambahkan dengan informasi peralatan bila perlu. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam bekerja dengan ETAP adalah: 1. One Line Diagram, menunjukkan hubungan antar komponen/peralatan listrik sehingga membentuk suatu sistem kelistrikan. 2. Library, informasi mengenai semua peralatan yang akan dipakai dalam sistem kelistrikan. Data elektris maupun mekanis dari peralatan yang detail/lengkap dapat mempermudah dan memperbaiki hasil simulasi/analisa. 24

9 3. Standar yang dipakai, biasanya mengacu pada standar IEC atau ANSII, frekuensi sistem dan metode metode yang dipakai. 4. Study Case, berisikan parameter parameter yang berhubungan dengan metode studi yang akan dilakukan dan format hasil analisa. Dengan ETAP dapat dilakukan beberapa analisa pada sistem kelistrikan yang telah digambarkan dalam single line diagram. Studi-studi tersebut antara lain: Load Flow Analysis (LF), Short Circuit Analysis (SC), Motor Starting Analysis (MS), Transient Stability Analysis (TS),Cable Ampacity Derating Analysis (CD) & Power Plot Interface. Gambar 3.1 ETAP 25