Rabu, 05 Februari 2020

ANALISIS DROP TEGANGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP | FS

Diposting oleh Fitriani Sultan di 21.17

ANALISIS DROP TEGANGAN PADA JARINGAN TEGANGAN RENDAH MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dengan perkembangan sistem tenaga, perusahaan pemasok daya yang lebih profesional, operasi dan manajemen jaringan listrik tegangan menengah telah meningkat terus menerus. Tetapi pengembangan jaringan listrik bertegangan rendah terkadang tidak dapat memenuhi kebutuhan pengguna. Masalah tegangan rendah masih ada di beberapa daerah jaringan distribusi tegangan rendah dan masih cukup menonjol di beberapa daerah. Ini juga akan menyebabkan kehilangan sirkuit dari jalur distribusi daya, yang kadang-kadang beberapa kali kehilangan dalam distribusi beban [9]. Kehilangan listrik di jaringan distribusi merupakan indikator kinerja yang mencirikan kondisi sistem pengukuran listrik dan aktivitas dari utilitas penjualan energi [3]. Tegangan listrik yang lebih (over voltage) atau tegangan listrik yang kurang (under voltage) atau yang tidak stabil akan menyebabkan pelayanan terhadap beban terganggu, beban tidak dapat bekerja secara optimal bahkan dapat menyebabkan kerusakan pada beban listrik dan pada akhirnya akan merugikan para pelanggan/konsumen listrik. Penurunan tegangan pada saluran yang disebabkan oleh beban yang terdistribusi secara merata sama dengan yang disebabkan oleh beban terkonsentrasi sebesar setengah dari yang terletak di ujung penerima [1].

Menurut para ahli internasional, kerugian listrik relatif selama transmisi dan distribusi di jaringan listrik sebagian besar negara dapat dianggap memuaskan jika tidak melebihi 4-5%. Kerugian listrik sebesar 10% dapat dianggap sebagai maksimum yang diizinkan dalam hal fisika transmisi listrik melalui jaringan [3]. Pada jaringan distribusi listrik harus memasok kebutuhan pelanggan pada tegangan dalam rentang yang memungkinkan operasi yang efisien dan peralatan ekonomis. Variasi tegangan yang diijinkan biasanya didefinisikan dalam peraturan. Variasi tegangan merupakan kendala utama dalam jaringan listrik yang lemah dan manajemen tegangan diterapkan untuk mengkompensasi penurunan tegangan impedansi dari jaringan distribusi melalui peningkatan faktor daya beban [7]. Untuk itu perusahaan penyedia tenaga listrik dalam hal ini PT. PLN yang tentunya melayani kebutuhan listrik dalam skala besar khususnya di negara Indonesia, harus selalu memperhatikan kualitas tegangan pada sistem tenaga listriknya. Penelitian ini menggunakan bantuan software Electrical Transient Analysis Program untuk simulasikan drop tegangan jaringan distribusi yang ada dan mengambil beberapa rumus untuk menghitung drop tegangan di sistem jaringan distribusi [5].

B. Rumusan Masalah

Merujuk Mengingat masalah gangguan yang bersangkutan dengan jatuh tegangan berdasarkan panjang penghantar pada jaringan trgangan rendah ke konsumen, maka perlu rumusan masalah yang kemudian dibahas dalam proposal tugas ini. Adapun rumusan tersebut ialah :

1. Bagaimana menghitung jatuh tegangan pada jaringan tegangan rendah dan simulasi dengan menggunakan software ETAP.

2. Bagaimana cara mengatasi masalah drop tegangan pada jaringan tegangan rendah ?

C. Tujuan Penulisan

1. Menghitung dan simulasi jatuh tegangan menggunakan software ETAP.

2. Untuk mengetahui cara mengatasi masalah drop tegangan pada jaringan tegangan rendah.

D. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat penelitian ini ialah:

1. Menambah pengetahuan terkait pemanfaatan software ETAP 12.6 untuk menganalisa drop tegangan pada jaringan distribusi tegangan rendah.

2. Peneliti mengetahui hasil dari analisa drop tegangan dengan simulasi software ETAP 12.6.

3. Hasil analisa digunakan sebagai acuan jika terjadi kesalahan pada saat analisa pada komponen kelistrikan dan dapat diimplementasikan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Sistem Distribusi

sistem tenaga listrik terdiri dari berbagai elemen: stasiun pembangkit, gardu induk, sistem transmisi, sistem distribusi, dan beban. Sektor Distribusi membutuhkan sistem ekonomis untuk menyediakan energi listrik pada hadiah yang sesuai dan pada penurunan tegangan minimum untuk mengurangi regulasi tegangan. Jadi, kita memerlukan cara ekonomis untuk menyediakan energi listrik oleh Dewan Listrik Negara untuk berbagai konsumen pada penurunan tegangan minimum dan mengurangi regulasi tegangan. Energi tak terlihat yang membentuk aliran elektron pada sirkuit tertutup untuk melakukan pekerjaan disebut listrik. [7].

Tenaga listrik disalurkan melalui distribusi primer, kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah, kemudian disalurkan melalui Jaringan Tegangan Rendah untuk selanjutnya disalurkan ke rumah-rumah pelanggan melalui sambungan rumah.

Gambar 2.1. Jaringan Distribusi

Dalam pendistribusian tenaga listrik ke konsumen, tegangan yang digunakan bervariasi tergantung dari jenis konsumen yang membutuhkan. Untuk konsumen industri biasanya digunakan tegangan menengah 20kV sedangkan untuk konsumen perumahan digunakan tegangan rendah 220/380 V. Dengan demikian maka sistem distribusi tenaga listrik dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian sistem yaitu :

1. Sistem Distribusi Primer

Tingkat tegangan yang digunakan pada sistem distribusi primer adalah meliputi tegangan menengah 20kV, oleh karena itu sistem distribusi ini sering disebut dengan sistem distribusi tegangan menengah.

2. Sistem Distribusi Sekunder

Tingkat tegangan yang digunakan pada sistem distribusi sekunder adalah tegangan rendah 220/380 volt, oleh karena itu sistem distribusi ini sering disebut dengan sistem distribusi tegangan rendah. Biasanya peralatan listrik yang dirancang untuk beroperasi dalam kisaran sempit tegangan sekitar tegangan pemanfaatan standar. standar utilitas biasanya didasarkan pada penyediaan layanan pelanggan tegangan masuk dalam 5% dari tegangan nominal (120 volt untuk Amerika Utara) [10]. Sistem jaringan yang digunakan untuk menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik tersebut dapat menggunakan sistem safu fasa dengan dua kawat maupun sistem tiga fasa dengan empat kawat.

B. Tegangan Jatuh (Voltage Drop)

Jatuh tegangan merupakan besarnya tegangan yang hilang pada suatu penghantar. Penurunan tegangan merupakan indikator utama kualitas daya dan memiliki pengaruh signifikan pada rezim kerja normal peralatan listrik, terutama motor. Oleh karena itu, dalam sistem distribusi (DS), perhatian khusus pada kualitas daya dan batasan penurunan tegangan telah diberikan [2].

Besarnya batas atas dan bawah ditentukan oleh kebijaksanaan perusahaan kelistrikan. Perhitungan jatuh tegangan praktis pada batas-batas tertentu dengan hanya menghitung besarnya tahanan masih dapat dipertimbangkan, namun pada sistem jaringan khususnya pada sistem tegangan menengah masalah induktansi dan kapasitansinya diperhitungkan karena nilainya cukup berarti. Tegangan jatuh secara umum adalah tegangan yang digunakan pada beban. Penurunan tegangan yang berlebihan dapat menghasilkan pengurangan umur peralatan, keandalan, dan kinerja. Penurunan tegangan pada jaringan listrik pada dasarnya tergantung pada dua parameter, ini adalah impedansi jaringan dan arus yang mengalir melalui jaringan. Oleh karena itu peningkatan baik impedansi atau arus akan menyebabkan peningkatan tegangan yang sesuai [4]. Tegangan jatuh pada jaringan disebabkan adanya rugi tegangan akibat hambatan listrik (R) dan reaktansi (X). Jatuh tegangan V_c pada suatu penghantar yang mempunyai impedansi (Z_c) dan nilai arus beban (I_l) dapat dirumuskan [8] :

V_c = I_l.Z_c

Dengan demikian, penurunan tegangan, IZ, pada jaringan adalah [6]:

IZ = ( Vs ) – (Vr )

Karena adanya resistansi pada penghantar maka tegangan yang diterima konsumen (Vr) akan lebih kecil dari tegangan kirim (Vs), sehingga tegangan jatuh (V drop) merupakan selisih antara tegangan pada pangkal pengiriman (sending end) dan tegangan pada ujung penerimaan (receiving end) tenaga listrik. Tegangan jatuh relatip dinamakan regulasi tegangan VR (voltage regulation) didefinisikan sebagai rasio tegangan tanpa beban dikurangi tegangan beban penuh dinyatakan dalam nilai absolut dari tegangan [5] [6]:

dimana :

Vs = tegangan pada pangkal pengiriman

Vr = tegangan pada ujung penerimaan

Dalam penyederhanaan perhitungan, diasumsikan beban–bebannya merupakan beban tiga fasa yang seimbang dan faktor dayanya (Cos φ) antara 0,6 s/d 0,85. Jatuh tegangan dapat dihitung berdasarkan rumus pendekatan hubungan sebagai berikut :

∆V = I ( R . cos φ + X . sin φ ) L

Dimana :

I = Arus beban ( Ampere )

R = Tahanan rangkaian ( Ohm )

X = Reaktansi rangkaian ( Ohm )

L = Panjang penghantar (m)

C. Perhitungan Arus Beban Penuh Trafo

Daya transformator bila ditinjau dari sisi tegangan tinggi (primer) dapat dirumuskan sebagai berikut:

dimana:

S = Daya transformator (kVA)

V = Tegangan sisi primer transformator (kV)

I = Arus jala-jala (A)

Sehingga untuk menghitung arus beban penuh (full load), dapat menggunakan rumus :

Dimana :

I_FL = Arus beban penuh (A)

S = Daya transformator (kVA)

V = Tegangan sisi sekunder transformator (kV)

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Jenis Penelitian

Penelitian yang diusulkan merupakan penelitian yang bersifat eksperimental dan analisis sehingga dapat dilakukan dengan metode studi pustaka (Library Research), metode pengumpulan data lapangan (Field Research), perancangan sistem dan analisis.

B. Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan pada bulan Oktober – Januari 2020 di PT. PLN ULP Masamba.

C. Metode Penelitian

Adapun Metodologi penyusunan makalah ini yaitu:

1. Pengumpulan data dan literatur

2. Persiapan Alat, Software, dan bahan

3. Pembuatan formula di program ETAP

4. Penyusunan Makalah

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian

Data saluran yang digunakan dalam analisa drop tegangan pada jaringan distribusi tegangan rendah adalah data tegangan bus, tegangan beban, panjang jaringan, jenis kabel dan juga kapasitas trafo.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Charles W. Brice, “Voltage-drop calculations and power-flow studies for rural electric distribution lines,” IEEE Transactions On Industry Applications, vol. 28, pp. 774-781, July 1992.

[2] I. Vujosevic, E. Spahic, and D. Rakocevic, “One Method for the Estimation of Voltage Drop in Distribution Systems,” IEEExplore.ieee.org, 2005. pp. 566-569. Available: https://ieeexplore.ieee.org/document/1043301

[3] Myasoedova L. A., Myasoedov Y. V., Podgurskaya I. G., “Electricity losses in urban distribution networks and their management,” International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon), IEEExplore.ieee.org, 2018. pp. 1-5. Available: https://ieeexplore.ieee.org/document/8602720.

[4] Osahenvemwen, O.A and Omorogiuwa, “Parametric Modeling of Voltage Drop in Power Distribution Networks,” International Journal of Technical Research and Applications, vol. 3, pp. 356-359, May-June 2015.

[5] Reza Indra Satrio, and Subiyanto, “Reduction technique of drop voltage and power losses to improve power quality using ETAP power station simulation model,” Engineering International Conference (EIC), pp. 1-12, 2017.

[6] Soloman Nunoo, Joesph C. Attachie and Franklin N. Duah, “An Investigation into the Causes and Effects of Voltage drops on 11KV Feeder”, Canadian Journal of Electrical and Electronics Engineering, Vol. 3, January 2012.

[7] Ritula Thakur and Puneet Chawla, “voltage drop calculations & design of urban distribution feeders,” International Journal of Research in Engineering and Technology, vol. 4, pp. 43-53, October 2015.

[8] Thomas A. Kommers, “Voltage Drop Calculations for Electrically Short Insulated Conductors,” IEEE Transactions On Industry Applications, vol. 17, pp. 597-605, November 1981.

[9] Yang guang, He tao, “Circuit loss analysis and Application Development of three-phase unbalanced load of low voltage distribution network,” China International Conference on Electricity Distribution, pp. 1-4, September 2010.

[10] Vinit Gupta and Anil Pahwa, “A voltage drop-based approach to include cold load pickup in design of distribution systems,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 19, pp. 957–963, May 2004.

Sumber Ilmu

Blog Archive

About Me

Followers