Laporan Praktikum

PERCOBAAN 1 PENGENALAN ETAP I. Tujuan Percobaan 1. Mempelajari fungsi ETAP dalam sistem tenaga listrik 2. Mempelajari cara membuat diagram saluran tenaga

listrik

dengan

menggunakan ETAP II. Dasar Teori 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. Analisa tenaga listrik yang dapat dilakukan ETAP antara lain : a. b. c. d. e. f.

Menggambarkan denah beban-beban Mensetting data-data beban dan jaringan Merancang diagram satu garis (One line diagram) Analisa aliran daya Analisa hubung singkat Starting motor induksi, dll. Dalam menganalisa tenaga listrik, suatu diagram saluran tunggal (single line

diagram) merupakan notasi yang disederhanakan untuk sebuah sistem tenaga listrik tiga fasa. Sebagai ganti dari representasi saluran tiga fasa yang terpisah, digunakanlah sebuah konduktor. Hal ini memudahkan dalam pembacaan diagram maupun dalam analisa rangkaian. Elemen elektrik seperti misalnya pemutus rangkaian, transformator, kapasitor, bus bar maupun konduktor lain dapat ditunjukkan dengan menggunakan simbol yang telah distandardisasi untuk diagram saluran tunggal. Elemen pada diagram tidak mewakili ukuran fisik atau lokasi dari peralatan listrik, tetapi merupakan konvensi umum untuk mengatur diagram dengan urutan kiri-ke-kanan yang sama, atas-ke-bawah, sebagai saklar atau peralatan lainnya diwakili. ETAP memiliki 2 macam standar yang digunakan untuk melakukan analisa kelistrikan, ANSI dan IEC. Pada dasarnya perbedaan yang terjadi di antara kedua standar tersebut adalah frekuensi yang digunakan, yang berakibat pada perbedaan LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

1

spesifikasi peralatan yang sesuai dengan frekuensi tersebut. Simbol elemen listrik yang digunakan dalam analisa dengan menggunakan ETAP pun berbeda.

Gambar 1.1 Elemen standar ANSI Beberapa elemen yang digunakan dalam suatu diagram saluran tunggal adalah : a. Generator Merupakan mesin listrik yang berfungsi untuk menghasilkan tenaga listrik.

Gambar 1.2 Simbol Generator di ETAP b. Transformator Berfungsi untuk menaikkan maupun menurunkan tegangan dengan rasio tertentu sesuai dengan kebutuhan sistem tenaga listrik.

Gambar 1.3 Simbol Transformator di ETAP c. Pemutus Rangkaian

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

2

Merupakan sebuah saklar otomatis yang dirancang untuk melindungi sebuah rangkaian listrik dari kerusakan yang disebabkan oleh kelebihan beban atau hubungan pendek. Gambar 1.4 Simbol pemutus rangkaian di ETAP d. Beban Di ETAP terdapat dua macam beban, yaitu beban statis dan beban dinamis.

Gambar 1.5 Simbol beban statis di ETAP III. Prosedur Percobaan A. Membuat One-Line Diagram sederhana 1. Susun rangkaian seperti gambar di bawah ini 2. Untuk cara merangkainya, perhatikan penjelasan dari asisten terlebih dahulu

Gambar 1. Single Line Diagram 3. Masukkan setiap nilai atau rating elemen seperti yang tertera pada gambar. 4. Bila ada parameter elemen yang kurang jelas tanyakan pada asisten. 5. Bila sudah selesai, simpan file ke dalam folder yang lokasinya ditentukan oleh asisten. 6. Tutup program ETAP. B. Membuat Composite Network 1. Buka file ETAP yang telah disimpan sebelumnya. LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

3

2. Hapus atau cut elemen “Network1” pada gambar bagian A. 3. Tambahakan rangkaian elemen seperti gambar di bawah ini.

Gambar 1.7 Single Line Diagram 4. Hubungkan elemen tambahan tersebut ke dalam one-line diagram sebelumnya. 5. Buat composite Networknya untuk rangkaian tambahan tersebut. 6. Bila sudah selesai, praktikan boleh bertanya-tanya atau membuat rangkaian sendiri sambil menunggu praktikan yang lain selesai. C. Membuat one line diagram dan composite network sendiri Tanyakan pada asisten untuk gambar one line diagram yang harus didisain. IV. Tugas dan Pertanyaan 1. Apa yang anda ketahui mengenai ANSI dan IEC! 2. Sebutkan contoh jenis beban dinamis! 3. Apakah yang dimaksud dengan lumped load? 4. Apa yang anda ketahui mengenai swing generator?

LEMBAR PENGAMATAN PERCOBAAN 1 LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

4

Nama Anggota : 1. Syuhud Hendra P 2. Tri Juniarto Kelompok :1 Hari/ Tgl : Selasa/25 April 2017 A. Percobaan 1 Transformator 50 MVA, Load 40 MVA Pengamatan tegangan dan daya pada busbar Komponen Tegangan (kV) Daya keluar busbar (Kw) Busbar (atas) 13,8 32115 & 400 Busbar (bawah) 4,036 & 4,159 32010 & 400 Pengamatan arus dan losses pada trafo dan beban Komponen Arus (A) Transformator 1623,8 & 18,2 Static load 5386,6

Losses (kW) 105,1 & 0 32010

B. Percobaan 2 Transformator 50 MVA, Load 10 MVA Pengamatan tegangan dan daya pada busbar Komponen Tegangan (Kv) Daya keluar Busbar (kW) Busbar (atas) 13,8 8381 & 400 Busbar (bawah) 4,129 & 4,159 8374 & 400 Pengamatan arus dan losses pada trafo dan beban Komponen Arus (kV) Transformator 415,3 & 18,2 Static load 1377,5

Losses (kW) 6,9 & 0 8374

C. Percobaan 3 Transformator 20 MVA, Load 10 MVA Pengamatan tegangan dan daya pada busbar Komponen Tegangan (kV) Daya keluar busbar (kW) Busbar (atas) 13,8 8204 & 400 Busbar (bawah) 4,083 & 4,157 8187 & 400 Pengamatan arus dan losses pada trafo dan beban Komponen Arus (A) Transformator 1362,1 & 60,3 Static load 1362,1

Losses (kW) 16,8 & 0 8187

JAWABAN PERTANYAAN :

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

5

1. International Electrotechnical Commission atau disingkat IEC adalah suatu organisasi standardisasi internasional nirlaba yang menyiapkan dan mempublikasikan standar internasional untuk semua teknologi elektrik, elektronika, dan teknologi lain yang terkait, yang secara kolektif dikenal dengan "elektroteknologi". Standar IEC meliputi berbagai teknologi dari pembangkitan, transmisi, dan distribusi listrik hingga perlengkapan rumah tangga dan perlengkapan kantor, semikonduktor, serat optik, baterai, tenaga surya, nanoteknologi dan tenaga air laut, serta berbagai hal lain. IEC juga mengelola skema penilaian kesesuaian yang menyatakan apakah suatu perangkat, sistem, atau komponen sesuai dengan standar internasional. IEC menerbitkan standar bersama dengan IEEE. Perbedaan antara standar IEC dan ANSI terletak pada standar frekuensi yang digunakan yang mengakibatkan perbedaan spesifikasi peralatan yang digunakan. Jika pada standar IEC nilai frekuensi yang digunakan adalah 50 Hz, sedangkan pada standar ANSI nilai frekuensi yang digunakan adalah 60 HZ. Dan pada simbolya pun dibedakan agar mudah membedakan kedua standar ini. 2. Contoh beban listrik dinamis Transformator, ballast, motor induksi dan lain-lain, lampu fluoresens, televisi, monitor, penyearah (rectifier), charger, ballast elektronik, inverter, UPS, DC-DC Converter, AC to AC Controller. 3. Lumped load biasanya digunakan untuk sebuah feeder yang diasumsikan mempunyai motor dan beban static. Lebih mudahnya, lumped load merupakan gabungan antara beban motor dan beban static. 4. Swing generator adalah sebuah generator dengan mode swing. Generator tersebut akan berusaha memenuhi kekurangan aliran daya pada sistem dimana nilai sudut tegangan terminal generator akan dijaga tetap berada pada nilai operasi tertentu. Salah satu operasi mesin yang beroperasi swing akan dipilih sebagai mesin referensi untuk keseluruhan sistem, sehingga harus ada minimal satu mesin yang terhubung dengan sistem pada diagram satu garis. Selain itu tegangan rating generator swing digunakan sebagai basis tegangan pada bus yang terhubung dengan generator tersebut. ANALISA PERCOBAAN 1 Dari percobaan 1 & 2 tersebut dapat dianalisa bahwa ketika transformator dengan rating daya yang sama, tetapi rating bebannya berbeda maka daya yang keluar pada busbar dan losses dari beban yang besar, nilainya yang terukur akan besar juga. Karena pada beban ini arusnya besar, sehingga pada percobaan ini kita bisa membuktikan rumus daya aktif yaitu P = V.I.Cos Q (Watt) dan losses atau rugi daya dengan rumus I2.R (Watt). Dan pada percobaan 2 & 3 yang mana rating transformatornya berbeda tetapi rating bebannya sama maka transformator yang dibebani mendekati nilai rating daya dari transformator tersebut akan mengalami losses atau rugi daya yang besar.

LAMPIRAN PRAKTIKUM LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

6

PERCOBAAN 2 LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

7

JARINGAN DISTRIBUSI I. Tujuan Praktikum 1. Dapat mengetahui jenis-jenis kabel jaringan dan beban Lumped 2. Mengetahui pengaruh panjang dan jenis kabel jaringan terhadap jatuh tegangan dan rugi daya sistem. 3. Dapat menganalisis perubahan keadaan sistem tenaga listrik akibat adanya perubahan panjang dan jenis kabel jaringan. II. Gambar Sistem

III. Data Percobaan 1. Data 1  Power Grid 150 Kv 

Transformator Step down 150/20 kV; 50 MVA



Lumped Load 10 MVA; pf 85%

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

8



Cable 1 km; 6 mm2; 1 - 3/C



Transformator Step down 20/0.38 kV; 200 kVA



Static Load 10 kVA; pf 100%

2. Data 2  Power Grid 150 Kv 

Transformator Step down 150/20 kV; 50 MVA



Lumped Load 10 MVA; pf 85%



Cable 40 km; 6 mm2; 1 - 3/C



Transformator Step down 20/0.38 kV; 200 kVA



Static Load 10 kVA; pf 100%

3. Data 3  Power Grid 150 Kv 

Transformator Step down 150/20 kV; 50 MVA



Lumped Load 10 MVA; pf 85%



Cable 40 km; 16 mm2; 1 - 3/C



Transformator Step down 20/0.38 kV; 200 kVA

 Static Load 10 kVA; pf 100% Penjelasan: 1. Jenis beban sistem tenaga listrik yang lain adalah Lumped Load, merupakan beban yang banyak mengandung motor listrik, sehingga dapat mempengaruh tegangan sistem ketika start. Spesifikasi yang pokok pada sebuah Lumped Load adalah level tegangan dan kapasitas daya lengkap dengan faktor dayanya. 2. Kabel penghantar, merupakan media untuk menghantarkan arus listrik yang dipakai pada saluran transmisi dan jaringan distribusi. Spesifikasi yang penting pada kabel adalah: bahan, luas penampang, panjang kabel dan tegangan kerjanya. IV. Langkah Percobaan 1. Setting Project standard dengan f = 50 Hz 2. Skema kan kembali gambar pada Unit 1 dengan pengecualian tanpa diberi beban, lalu Busbar 2 di perpanjang dengan cara men ‘drag’ ujung kanan/kiri dari Busbar, setting disesuaikan dengan data percobaan 1, berikut adalah gambar skema :

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

9

3. Klik component cable untuk mendeskripsikannya sebagai jaringan distribusi, lalu sambungkan dengan Busbar 2 seperti gambar dibawah :

4. Klik 2 kali kabel yang sudah terpasang, klik Library, lalu settinglah sesuai dengan data percobaan 1, sehingga nampak seperti gambar dibawah

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

10

Lalu setting panjang jaringan sesuai dengan data percobaan 1 dengan satuan km

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

11

5. Tambahkan Transformator seperti gambar dibawah

6. Seting nilai ratio dan rating trafo setting sesuai dengan data percobaan 1

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

12

7. Tambahkan Busbar setelah transformator untuk menghubungkan beban dengan trafo seperti gambar berikut :

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

13

8. Tambahkan static load lumped load component nampak gambar

komponen dan pada AC sehingga seperti berikut :

9. Setting nilai masingsesuai data

rating dari masing beban percobaan 1

10. lakukan dengan click

load

click , hasil load gambar

flow , lalu run

akan muncul flow seperti dibawah

11. Untuk mengatur hasil tampilan load flow, seperti menampilkan arus, tegangan dalam bentuk Volt, aliran daya dalam bentuk VA, cukup click display option. 12. Klik report manager , untuk mendapatkan data tegangan dan daya bus, lalu akan muncul window seperti dibawah, pilih Summary

13. Catat nilai tegangan dan daya pada masing-masing bus. 14. Lakukan percobaan seperti di atas untuk data percobaan 2 dan data percobaan 3 15. Perhitungan dan analisis meliputi: 

Menghitung turun tegangan dan rugi daya untuk data percobaan 1

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

14



Menghitung turun tegangan dan rugi daya untuk data percobaan 2



Menghitung turun tegangan dan rugi daya untuk data percobaan 3

 Bandingkan nilai tegangan dan rugi daya yang terjadi pada ketiga percobaan tersebut.  Berikan komentar atas hasil analisis tersebut berkaitan dengan pengaruh panjang dan ukuran kabel jaringan terhadap sistem.

LEMBAR PENGAMATAN PERCOBAAN 2 Nama Anggota : 1. Syuhud Hendra P 2. Tri Juniarto Kelompok :1 Hari/ Tgl : Selasa/23 Mei 2017 A. Percobaan 1 Panjang Kabel : 1000 Meter Luas Penampang : 6 mm2 Pengamatan tegangan dan daya pada busbar Komponen Tegangan (kV) Daya pada busbar (kW) Busbar 150 kV 150 8480 Busbar 0,38 kV 0,376 10 Busbar sebelum kabel 19,785 10 Busbar setelah kabel 19,783 10 LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

15

Pengamatan arus dan losses pada komponen Komponen Arus Primer (A) Losses (kW) Trafo 50 MVA 38,8 6,5 Lumped Load 290,6 8464 Cabel 0,3 0 Trafo 200 kVA 0,3 0 Static Load 15 10 B. Percobaan 2 Panjang Kabel : 40 KM Luas Penampang : 6 mm2 Pengamatan tegangan dan daya pada busbar Komponen Tegangan (kV) Daya pada busbar (kW) Busbar 150 kV 150 8480 Busbar 0,38 kV 0,373 10 Busbar sebelum kabel 19,785 10 Busbar setelah kabel 19,668 10 Pengamatan arus dan losses pada komponen Komponen Arus Primer (A) Losses (kW) Trafo 50 MVA 38,8 6,5 Lumped Load 290,6 8464 Cabel 0,3 0,1 Trafo 200 kVA 0,3 0 Static Load 14,9 10 C. Percobaan 3 Panjang Kabel : 40 KM Luas Penampang : 16 mm2 Pengamatan tegangan dan daya pada busbar Komponen Tegangan (kV) Daya pada busbar (kW) Busbar 150 kV 150 8480 Busbar 0,38 kV 0,375 10 Busbar sebelum kabel 0,3 10 Busbar setelah kabel 0,3 10 Pengamatan arus dan losses pada komponen Komponen Arus Primer (A) Losses (kW) Trafo 50 MVA 38,8 6,5 Lumped Load 290,6 8464 Cabel 0,3 0 Trafo 200 kVA 0,3 0 LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

16

Static Load

15

10

ANALISA PRAKTIKUM 2 Dalam mengirimkan/mentransmisikan daya listrik digunakan sebuah konduktor/penghantar yang terbuat dari bahan logam seperti tembaga, aluminium,dll. Ada yang diselubungi oleh sebuah isolator atau disebut kabel dan ada juga yang tidak diselubungi isolator atau disebut kawat. Dengan berbagai macam material penyusun logam maka konduktor/penghantar memiliki karakteristik yang berbeda-beda, diantaranya yaitu daya hantar listrik. Sifat daya hantar listrik material dinyatakan dengan konduktivitas, yaitu kebalikan dari resistivitas atau tahanan jenis penghantar, dimana tahanan jenis penghantar tersebut didefinisikan sebagai:

R= ρ

l A

dimana; A : luas penampang ( m2 ) � : Panjang penghantar ( m) R : tahanan penghantar ( Ώ ) ρ : tahanan jenis penghantar ( Ώ-meter ) Hambatan listrik pada konduktor/penghantar akan semakin besar apabila konduktor/penghantar semakin panjang, dan berkurang jika luas penampangnya semakin besar serta tergantung pada tahanan jenis penghantar/konduktor. Pada percobaan ini, dilakukan 2 simulasi yaitu, pertama dengan pangjang koduktor yang berbeda tetapi luas penampang konduktor sama dan kedua dengan panjang konduktor yang sama tetapi luas penampang berbeda. Pada percobaan pertama terlihat bahwa terjadi losses sebesar 0,1, karena hambatan atau resistansinya bertambah besar akibat panjangnya konduktor. Dan pada percobaan yang kedua terlihat bahwa terjadi penurunan tegangan pada busbar karena luas penampang konduktornya bertambah besar yang mana berakibat mengurangi hambatan atau resistansi. Ini bisa dibuktikan dengan rumus hukum ohm : V = I.R LAMPIRAN PRAKTIKUM 2

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

17

PERCOBAAN 3 ANALISA ALIRAN DAYA (LOAD FLOW ANALYSIS)

I. Tujuan Percobaan

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

18

1. Mempelajari konsep aliran daya dalam sistem tenaga listrik. 2. Menganalisa masalah-masalah airan daya pada sistem tenaga listrik.

II. Dasar Teori Percobaan aliran daya ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik aliran daya yang berupa pengaruh dari variasi beban dan rugi-rugi transmisi pada aliran daya dan juga mempelajari adanya tegangan jatuh di sisi beban . Aliran daya pada suatu sistem tenaga listrik secara garis besar adalah suatu peristiwa daya yang mengalir berupa daya aktif (P) dan daya reaktif (Q) dari suatu sistem pembangkit (sisi pengirim) melalui suatu saluran atau jaringan transmisi hingga sampai ke sisi beban (sisi penerima). Pada kondisi ideal, maka daya yang diberikan oleh sisi pengirim akan sama dengan daya yang diterima beban. Namun pada kondisi real, daya yang dikirim sisi pengirim tidak akan sama dengan yang diterima beban. Hal ini dipengaruhi oleh 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 energy 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 P.F. sehingga mempengaruhi perbandingan antara besarnya daya yang ditransfer dengan yang diterima. Sedangkan untuk melakukan kalkulasi aliran daya, terdapat 3 metode yang biasa digunakan: 1. Accelerated Gauss-Seidel Method LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

19

1. Hanya butuh sedikit nilai masukan, tetapi lambat dalam kecepatan perhitungan.

2. Newton Raphson Method 1. Cepat dalam perhitungan tetapi membutuhkan banyak nilai masukan dan parameter. 2. First Order Derivative digunakan untuk mempercepat perhitungan.

3. Fast Decoupled Method 1. Dua set persamaan iterasi, antara sudut tegangan, daya reaktif dengan magnitude tegangan 2. Cepat dalam perhitungan namun kurang presisi 3. Baik untuk sistem radial dan sistem dengan jalur panjang

III. Peralatan Percobaan 1. Satu Buah PC dengan instalasi ETAP 7.0

IV. Prosedur Percobaan : Percobaan 1 a) Buat one line diagram dengan susunan seperti gambar di bawah ini. PG

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL T1 SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032] Lumped Load

20

b) Isi Rating berdasarkan data a. Power Grid  MVAsc  X/R b. Kabel  Length  Size c. Transformator (T1)  Vp dan Vs  Nilai MVA  Typical X/R d. Beban (Lump Load)  Nilai MVA  % PF % Load

yang telah ditentukan asisten:

Type

c) Pasang HV Circuit Breaker pada one line diagram yang telah diberi rating tersebut! d) Gunakan metode Newton Rhapson! e) Jalankan Loadflow analysis melalui button “Run Load Flow”! f) Catat Aliran daya yang mengalir pada bus, bus angle, Voltage Drop pada line/cable, dan branch losses! (ubah pengaturan tampilan hasil melalui “display option”)

Percobaan 2 a) Kembangkan one line diagram pada percobaan 1 menjadi seperti gambar dibawah ini!

b) Isi Composite network dengan one line diagram di bawah ini LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

21

c) Berikan Rating pada Transformator, Kabel, Motor induksi, Serta Beban-beban yang telah ditentukan oleh asisten! d) Jalankan Load flow analysis seperti pada percobaan 1! e) Catat aliran daya pada one diagram tersebut dan bandingkan hasilnya dengan percobaan 1! V. Pertanyaan 1. Analisa perbandingan aliran daya pada bus 1 dan 3 pada percobaan pertama dengan kedua. 2. Apa yang menyebabkan perbedaan besaran aliran daya pada setiap percabangan? 3. Dari hasil aliran daya yang ditampilkan , apa yang menyebabkan perbedaan bus voltage dan bus angle? 4. Apa yang menyebabkan voltage drop pada sistem? 5. .Melalui tombol “Alert View”, analisa apa yang terjadi pada kondisi critical dan marginal? Mengapa hal tersebut dapat terjadi? Dan apa yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah tersebut?

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

22

LEMBAR PENGAMATAN PERCOBAAN 3 Nama Anggota : 1. Syuhud Hendra P 2. Tri Juniarto Kelompok :1 Hari/ Tgl : Selasa/23 Mei 2017 Percobaan 1 Catat dari hasil report manager, meliputi  Nilai tegangan pada masing-masing bus  Rugi daya pada masing-masing komponen yang ada Perhitungan dan analisis : Setelah dilakukan simulasi dan pengambilan data, maka perlu dilakukan analisis Berkenaan dengan rugi daya dan turun tegangan sistem.  Hitunglah rugi daya yang terjadi pada sistem dengan menghitung selisih antara daya yang dikirim oleh sumber tegangan dengan daya yang diterima beban.  Hitunglah turun tegangan yang terjadi pada sistem dengan menghitung selisih antara tegangan pada bus sumber dengan tegangan pada bus beban.  Berikan penjelasan mengapa terjadi rugi daya dan turun tegangan. DATA PERCOBAAN 1 a. Power Grid  MVAsc  X/R b. Kabel  Length  Size c. Transformator (T1)  Vp dan Vs  Nilai MVA  Typical X/R d. Beban (Lump Load)  Nilai MVA  % PF

= 60 MVA = 10 = 10 KM = 16 mm2 = 150 kV & 20 kV = 60 MVA = 45 = 30 MVA = 85

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

23

 % Load Type = 100 % Motor

DATA PERCOBAAN 2 a. Power Grid  MVAsc  X/R b. Kabel 1  Length  Size c. Kabel 2  Length  Size

= 60 MVA = 10 = 10 KM = 16 mm2 = 10 KM = 16 mm2

d. Transformator (T1)  Vp dan Vs = 150 kV & 20 kV  Nilai MVA = 60 MVA  Typical X/R = 45 e. Transformator (T1)  Vp dan Vs = 150 kV & 20 kV  Nilai MVA = 60 MVA  Typical X/R = 45 f. Beban (Lump Load)  Nilai MVA = 30 MVA  % PF = 85 %  % Load Type = 100 % Motor g. Beban (Static Load)  Nilai MVA = 30 MVA  % PF = 100 % h. Beban (Motor Induksi)  Nilai MVA = 0,35 MVA  % PF = 91,99 %  Nilai kW = 300 kW

A. Percobaan 1 Pengamatan tegangan dan daya pada busbar Komponen Tegangan (kV) Daya pada busbar (kW) Busbar 150 kV 150 26563 Busbar 20 kV 18,701 25500 Pengamatan arus dan losses pada komponen LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

24

Komponen Trafo 60 MVA Cabel

Arus Primer (A) 123,5 123,5

Losses (kW) 47,6 1015,2

B. Percobaan 2 Komponen Busbar 150 kV Busbar 20 kV

Pengamatan tegangan dan daya pada busbar Tegangan (kV) Daya pada busbar (kW) 150 26619 & 29387 18,702 & 19,34 25500 & 322

Pengamatan arus dan losses pada komponen Komponen Arus Primer (A) Losses (kW) Trafo 60 MVA 123,6 & 113,4 47,7 & 40,2 Cabel 123,6 & 113,4 1016,6 & 856,2 JAWABAN PERTANYAAN : 1. Perbandingan aliran daya pada bus 1 dan bus 2 untuk percobaan pertama dan kedua terjadi losses atau rugi daya yang signifikan, mengingat toleransi turun tegangan adalah 5% dari tegangan sistem. 2. Perbedaan besaran aliran daya ini disebabkan oleh panjangnya konduktor/penghantar dan banyaknya komponen yang dilalui sebelum percabangan. 3. Penyebab perbedaan bus voltage dan bus angle adalah jenis beban yang digunakan. Apakah beban itu bersifat induktif, kapasif, atau resistif dan komponen urutan positif, negatif atau nol. 4. Voltage drop disebabkan oleh panjangnya saluran transmisi dan bahan dari konduktor/penghantar yang digunakan. 5. Hal ini terjadi karena kapasitas suplai tenaga listrik yang tidak sesuai dengan beban yang digunakan, dan juga karena peralatan yang digunakan tidak sesuai dengan tegangan atau arus pada sistem. Sehingga untuk mengatasi masalah tersebut perlu disesuaikan antara kapasitas daya dengan beban dan juga menentukan jenis dan juga ukuran dari peralatan.

LAMPIRAN PRAKTIKUM 3

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

25

PERCOBAAN 4 LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

26

SHORT CIRCUIT ANALYSIS

I. Tujuan Percobaan 1. Mempelajari karakteristik arus gangguan 2. Mempelajari simulasi gangguan pada ETAP 7.0 3. Mempelajari manfaat analisa gangguan II. Dasar Teori Pada suatu sistem tenaga listrik tidak dapat dihindari adanya gangguan, walaupun sudah didesain sebaik mungkin. Hal ini dapat disebabkan oleh kerusakan isolasi pada sistem tenaga listrik ataupun gangguan dari luar seperti dahan pohon dan sebagainya yang mengakibatkan terjadinya hubung singkat. Adanya hubung singkat menimbulkan arus lebih yang pada umumnya jauh lebih besar daripada arus pengenal peralatan dan terjadi penurunan tegangan pada sistem tenaga listrik, sehingga bila gangguan tidak segera dihilangkan dapat merusak peralatan dalam sistem tersebut. Besarnya arus hubung singkat yang terjadi sangat diperngaruhi oleh jumlah pembangkit yang masuk pada sistem, letak gangguan dan jenis gangguan. Berdasarkan jenis arus gangguannya, gangguan pada sistem tenaga listrik dibagi menjadi dua bagian yaitu gangguan simetris dan gangguan tak simetris. Yang dimaksud dengan gangguan simetris adalah gangguan yang arus gangguannya seimbang dan sebaliknya gangguan tak simetris adalah gangguan yang arus gangguannya tak seimbang.

III. Prosedur Percobaan a. Rangkaian Percobaan LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

27

Gambar 3.1 Rangkaian Analisa Gangguan

b. Alat 1. 1 buah PC ETAP 7.0 installed

c. Percobaan gangguan tiga fasa dengan tidak ada arus beban 1. Buat rangkaian sesuai dengan gambar 3.1 dengan menggunakan ETAP 7.0 2. Tulis rating generator, circuit breaker dan kabel yang ada pada gambar seperti yang telah disediakan. 3. Buka semua circuit breaker yang mengarah ke beban 4. Amati arus yang mengalir pada rangkaian percobaan dengan menggunakan load flow analysis 5. Kemudian berikan gangguan pada bus dengan menggunakan short 6. 7. 8. 9.

circuit study case. Amati arus gangguan yang terjadi. Catat besarnya arus gangguan. Periksa Short Circuit Analysis View Ulangi percobaan dengan menutup circuit breaker dari gen2.

d. Percobaan gangguan tiga fasa dengan adanya arus beban 1. Buat rangkaian sesuai dengan gambar 3.1 dengan menggunakan ETAP 7.0 2. Tulis rating generator, circuit breaker dan kabel yang ada pada gambar seperti yang telah disediakan. 3. Tutup semua circuit breaker yang mengarah ke beban 4. Amati arus yang mengalir pada rangkaian percobaan dengan menggunakan load flow analysis 5. Kemudian berikan gangguan pada bus dengan menggunakan short circuit study case. 6. Amati arus gangguan yang terjadi. 7. Catat besarnya arus gangguan. 8. Periksa Short Circuit Analysis View LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

28

9. Ulangi percobaan dengan menutup circuit breaker dari gen2. IV. Pertanyaan 1. Bandingkan bagaimana arus yang mengalir pada saat sebelum terjadinya gangguan dengan arus setelah terjadinya gangguan ! Mengapa demikian? 2. Bagaimana keadaan arus gangguan pada saat sistem tanpa beban dan pada saat sistem berbeban? Mengapa demikian? Jelaskan! 3. Bandingkan bagaimana arus yang mengalir pada saat hanya 1 generator yang bekerja dengan ketika 2 generator bekerja! 4. Berilah kesimpulan berkaitan dengan percobaan ini.

LEMBAR PENGAMATAN PERCOBAAN 4 Nama Anggota : 1. Syuhud Hendra P 2. Tri Juniarto Kelompok :1 Hari/ Tgl : Selasa/23 Mei 2017 A. Percobaan 1 Kondisi Sebelum terjadi gangguan Setelah terjadi gangguan Tanpa beban Saat berbeban 1 generator 2 generator

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

Arus yang mengalir 0,9 A & 0,9 A 6,34 A & 1,69 A 0A 1,8 A 8,9 A 4,4 A

29

JAWABAN PERTANYAAN : 1. Pada saat setelah terjadi gangguan arus yang mengalir lebih besar dibandingkan dengan arus sebelum terjadi gangguan, itu disebabkan karena pada saat terjadi gangguan maka seolah-olah sistem terbebani secara penuh. Jadi, arus yang mengalir akan sangat besar 2. Saat terjadi gangguan dan dalam keadaan berbeban maka arus yang mengalir pada bus sebelum beban akan besar dan arus pada bus beban akan kecil. Sedangkan pada saat terjadi gangguan tetapi tidak berbeban maka arus pada bus sebelum beban akan besar dan arus pada bus beban akan bernilai nol. 3. Pada saat 2 generator bekerja semua, maka arus yang mengalir untuk setiap generatornya akan kecil dibandingkan dengan yang hanya 1 generator saja. Karena pada saat hanya 1 generator yang bekerja, beban keseluruhan dipikul oleh generator tersebut. 4. Pada percobaan ini dapat disimpulkan bahwa, ketika terjadi gangguan maka arus yang mengalir akan sangat besar. Ini dikarenakan ketika terjadi gangguan sumber tenaga listrik atau generator akan mendeteksinya sebagai beban yang kapasitasnya sangat besar. Bisa dibuktikan dengan rumus daya : I=P/V Yang mana jika dayanya besar, maka arusnya akan bertambah besar.

LAMPIRAN PRAKTIKUM 4

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

30

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

31

BAB 5 STARTING MOTOR INDUKSI

I. Tujuan Percobaan Mensimulasikan dan menganalisa kondisi dan voltage drop saat starting motor induksi dengan menggunakan perangkat lunak ETAP 7.0.0. II. Dasar Teori Selama periode waktu starting, motor pada sistem akan dianggap sebagai sebuah impedansi kecil yang terhubung dengan sebuah bus. Motor akan mengambil arus yang besar dari sistem, sekitar enam kali arus ratingnya, dan bisa menyebabkan voltage drop pada sistem serta menyebabkan gangguan pada operasi beban yang lain. Torsi percepatan motor bergantung pada tegangan terminal motor, oleh karena itu untuk motor dengan tegangan terrminal yang rendah di beberapa kasus akan menyebabkan starting motor tidak akan mencapai nilai kecepatan ratingnya. Data-data yang diberikan oleh pabrik untuk operasi full load motor biasanya berupa : tegangan line to line (V), arus line (A), output daya P o (kW), power factor cosø (per unit), efisiensi η (per unit atau percent), slip s (per unit atau percent). Dengan memeriksa nilai impedansi motor atau data dari pabrik, dapat kita lihat nilai arus starting bervariasi antara 3,5 kali arus full-load untuk motor tegangan tinggi dan sekitar 7 kali arus full-load untuk tegangan rendah. Selain itu arus starting bisa dihitung dari rangkaian ekivalen dengan menset nilai slip nol. Setelah didapat nilai arus starting maka nilai starting kVA dan PF bisa didapat. Variasi arus starting terhadap kecepatan untuk motor 22 kW dan 200 kW diperlihatkan grafik di bawah ini

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

32

Sebagian besar beban-beban mekanik di industri diklasifikasikan ke dalam 2 grup yaitu : torsi kuadratik versus kecepatan dan torsi konstan versus kecepatan Karakteristik kuadratik ada pada beban seperti pompa sentrifugal, kompressor sentrifugal, kipas, dan lain-lain. Secara umum karakteristiknya ada dua yaitu bagian statik dan bagian dinamik. Bagian statik menghitung torsi inisial yang dibutuhkan saat kecepatan nol dan kecepatan sangat rendah. Sekitar 5 sampai 15 % torsi full-load dibutuhkan untuk menggerakkan batang. Torsi inisial ini biasa disebut stiction. Jika batang mulai berotasi torsi ini berkurang. Saat kecepatannya di atas sekitar 10%, torsi statik bisa diabaikan. Bagian dinamik torsi berhubungan dengan energi yang dibutuhkannya. Karkteristik dinamiknya dapat dirumuskan Tdynamic = KN2

di mana N adalah kecepatan batang

Sebagian besar pompa sentrifugal dan kompressor sentrifugal di start saat kondisi no-load. Artinya mesin membutuhkan energi dan torsi minimum dari motor. Torsi full-speed untuk operasi no-load antara 40% - 0% torsi full-load. LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

33

Untuk beban dengan karakteristik torsi konstan versus kecepatan seperti conveyor, lifting, crushers, dan lain-lain. Dari kecepatan nol ke kecepatan penuh, torsinya tetap konstan. Mesin tipe ini sulit untuk start dan mencapai kecepatan penuhnya. Beban seperti ini biasanya menggunakan motor tipe double cage, yang rotornya mempunyai dua lilitan rotor, satu di luar, satu di dalam dalam satu slot atau slot yang terpisah. Dengan memilih rasio X per R untuk lilitan ini, membuat motor bisa menghasilkan dua torsi untuk slip tertentu. Kombinasi torsi bisa konstan selama periode acceleration. Namun, yang perlu diperhatikan harus dijamin juga bahwa motor memiliki torsi yang cukup untuk mempercepat beban saat tegangan terminalnya jatuh. Terdapat beberapa metode yang digunakan untuk mengurangi arus starting dari suplai. Saat starting, tegangan bus akan turun untuk mencipatkan torsi yang cukup untuk mempercepat beban ke tegangan ratingnya. Waktu starting yang lama harus dihindari. Dengan waktu starting yang lama, misal 20 detik, maka jumlah panas yang dihasilkan di kumparan stator dan batang konduktor rotor harus diperhitungkan. Dengan suhu yang tinggi pada batang bisa menyebabkan kerusakan yang sangat signifikan pada motor tipe enclosure khususnya.

III. Prosedur Percobaan 1 Simulasi percobaan static starting mototr induksi 2.Simulasi percobaan dinamic starting motor induksi IV. Pertanyaan 1. Berikan alasan mengapa motor induksi merupakan jenis motor yang paling digunakan di industri? 2. Jelaskan efek “voltage dips” yang disebabkan oleh starting motor pada sistem! 3. Motor induksi 150 hp, 440 V, dengan kode huruf H, hitunglah arus startingnya! 4. Sebutkan dan jelaskan hal-hal yang mempengaruhi waktu starting motor ! 5. Sebutkan dan jelaskan 5 metode untuk melakukan starting motor induksi!

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

34

LEMBAR PENGAMATAN PERCONBAAN 5 Nama Anggota : 1. Syuhud Hendra P 2. Tri Juniarto Kelompok :1 Hari/ Tgl : Selasa/23 Mei 2017

A. Percobaan 1 Metode Static starting motor induksi Dinamic starting motor induksi

Drop Voltage (V) 4,115 4,008

Grafik tegangan bus saat starting static

Grafik tegangan bus saat starting dinamik

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

35

JAWABAN PERTANYAAN : 1. Motor ini memiliki kelebihan dari segi teknis dan segi ekonomis. Segi teknis, motor ini memiliki daya yang besar, konstruksi yang sederhana, kokoh dan perawatannya yang mudah, sedangkan dari segi ekonomis, motor ini memiliki harga yang murah. 2. menurunkan kualitas listrik yang berpengaruh pada penerangan yang berkedip serta hentakan motor yang mengakibatkan motor cepat rusak. 3. 150 HP = 11.190 Watt, V = 440 V I = P/V = 11.190/440 = 25,43 A 4. Pengurangan tegangan starting tersebut akan membatasi dayas yang diberikan ke motor, namun demikian disis lain pengurangan tegangan ini akan berdampak memperpanjang waktu/ periode starting (waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kecepatan nominalnya). 5. Pengasutan dengan primary resistors (rheostat) Pengasutan dengan auto-transformator Pengasutan bintang - segitiga (Y - Δ) Pengasutan dengan tahanan rotor (rheostat) Soft Starting (VSD)

LAPORAN PRAKTIKUM KOMPUTERISASI STL SYUHUD HENDRA P [ 1403030021] TRI JUNIARTO [1403030032]

36