STABILITAS TRANSIENT SISTEM TENAGA LISTRIK


STUDI STABILITAS TRANSIENT SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN METODE KRITERIA LUAS SAMA MENGGUNAKAN MATLAB 
SKRIPSI (S1)
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
PRODI TEKNIK TENAGA LISTRIK

ABSTRAK

Listrik adalah bentuk energi sekunder yang paling praktis penggunaanya oleh manusia, Kebutuhan listrik di masyarakat semakin meningkat seiring dengan meningkatnya pemanfaatan tenaga listrik. Sistem tenaga listrik yang baik adalah sistem tenaga yang dapat melayani beban secara kontinyu tegangan dan frekwensi yang konstan, fluktuasi tegangan dan frekuensi yang terjadi harus berada pada batas toleransi yang diizinkan agar peralatan listrik konsumen dapat bekerja dengan baik dan aman. Oleh karena itu diperlukan suatu analisis sistem tenaga listrik untuk menentukan apakah sistem tersebut stabil atau tidak jika terjadi gangguan. Stabilitas transient didasarkan pada kondisi kestabilan ayunan pertama (first swing) dengan periode waktu penyelidikan pada detik pertama terjadi gangguan.
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menentukan kestabilan suatu sistem tenaga listrik apabila mengalami gangguan adalah metode kriteria luas sama. Walaupun metode ini tidak dapat dipergunakan untuk sstem multimesin namun sangatlah membantu untuk memahami faktor-faktor dasar yang mempengaruhi stabilitas transient sistem tenaga listrik. Kondisi peralihan dari sistem tenaga listrik pada saat gangguan dilukiskan secara matematis melalui persamaan diferensial. Salah satu metode numerik yang dapat digunakan untuk menyelasaikan persamaan diferensial tersebut adalah Metode Runge Kutta Orde-4. Teknik analisa data dilakukan dengan melakukan simulasi perhitungan dengan menggunakan matlab.
Dengan menggunakan model sistem tenaga listrik yang terdiri dari sebuah mesin dan 1 bus infinite dengan saluran transmisi ganda dimana gannguan tiga fasa terjadi pada salah satu saluran maka dengan metode kriteria luas sama menggunakan matlab bahwa dari sistem tenaga listrik tersebut didapatkan nilai sudut kerja awal 20,32310, sudut pemutus kritis 101,12630, sudut ayunan maksimum 151,4740, dan waktu pemutusan kritis 0,25 detik Dari hasil studi penelitian yang dilakukan disarankan menseting breaker terbuka dengan sudut clearing (Clearing Angle) lebih kecil atau sama dengan sudut kritis karena pada saat terjadi gangguan pada sistem tenaga listrik yang mendadak dan besar akan didapatkan kestabilan sistem kembali normal masih ada.

Key Word : Stabilitas Transient, Sistem Tenaga Listrik, Metode Kriteria Luas Sama, sudut pemutus kritis, waktu pemutus kritis.

jika anda ingin memilikicontoh skripsinya lengkap dlm format(M.word)silahkanhub.08563056386(eko)(SMS aja)anda hanya mengganti ongkos pengetikan 100rb/judul, pembayaran melalui transfer antar BANK

DAFTAR ISI
No. Halaman
1. Cover i
2. Halaman Judul ii
3. Halaman Persetujuan iii
4. Halaman Pengesahan iv
5. Kata Pengantar v
6. Abstrak vi
7. Daftar Isi : vii
8. Daftar Gambar ix
9. Daftar Tabel xi
10. Daftar Grafik xii
11. Daftar Lampiran xiii
BAB I Pendahuluan 1
A. Latar Belakang Masalah 1
Listrik adalah bentuk energi sekunder yang paling praktis penggunaanya oleh manusia, dimana listrik dihasilkan dari proses konversi energi sumber primer seperti batubara, minyak bumi, gas, panas bumi, potensial air dan energi angin.
Kebutuhan listrik di masyarakat semakin meningkat seiring dengan meningkatnya pemanfaatan tenaga listrik pada peralatan-peralatan rumah tangga, kantor dan sebagainya, sehingga pasokan listrik harus ditambah yakni dengan pembangunan pembangkit listrik baru.
Selain tersedianya pembangkitan yang cukup, hal lain yang juga harus ditentukan adalah apakah kondisi transient jika terjadi gangguan akan mengganggu operasi normal sistem atau tidak. Hal ini akan berhubungan dengan kualitas listrik yang sampai ke konsumen berupa kestabilan frekuensi dan tegangan.
Sistem tenaga listrik yang baik adalah sistem tenaga yang dapat melayani beban secara kontinyu tegangan dan frekuensi yang konstan. Fluktuasi tegangan dan frekuensi yang terjadi harus berada pada batas toleransi yang diizinkan agar peralatan listrik konsumen dapat bekerja dengan baik dan aman. Kondisi sistem yang benar-benar mantap sebenarnya tidak pernah ada. Perubahan beban selalu terjadi dalam sistem. Penyesuaian oleh pembangkit akan dilakukan melalui gevernor dari penggerak mula dan eksitasi generator.
Perubahan kondisi sistem yang seketika, biasanya terjadi akibat adanya gangguan hubung singkat pada sistem tenaga listrik, dan pelepasan atau penambahan beban yang benar secara tiba-tiba. Akibat adanya perubahan kondisi kerja dari sistem ini, maka keadaan sistem akan berubah dari keadaan lama ke keadaan baru. Periode singkat di antara kedua keadaan tersebut disebut periode paralihan atau transient. Oleh karena itu diperlukan suatu analisis sistem tenaga listrik untuk menentukan apakah sistem tersebut stabil atau tidak, jika terjadi gangguan. Stabilitas transient didasarkan pada kondisi kestabilan ayunan pertama (first swing) dengan periode waktu penyelidikan pada detik pertama terjadi gangguan.
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menentukan kestabilan suatu sistem tenaga listrik apabila mengalami gangguan adalah metode kriteria luas sama. Walaupun metode ini tidak dapat dipergunakan untuk sistem multimesin namun sangatlah membantu untuk memahami faktor-faktor dasar yang mempengaruhi stabilitas transient sistem tenaga listrik.
Metode kriteria luas sama (Equal Area Criterion, EAC) merupakan contoh metode langsung untuk memperoleh waktu pemutusan kritis (Critical Clearing time), yang mana hanya terbatas untuk satu mesin saja dengan bus infinite (Singgle Machine Infinite Bus, SMIB). Kurva ayunan merupakan alat elevasi suatu kestabilan sistem yang digunakan kestabilan-kestabilan transient sistem tenaga lisrik.
Alat bantu dalam studi analisa sistem tenaga listrik adalah komputer, karena peranan komputer dalam Analisis Sistem Tenaga mempunyai keuntungan diantaranya fleksibel (dapat digunakan untuk menganalisis hampir semua persoalan), teliti, cepat dan ekonomis. Software komputer yang digunakan adalah Matlab, karena Matlab merupakan bahasa canggih untuk komputasi teknik. Dan Matlab merupakan integrasi dari komputasi, visualisasi dan pemrograman dalam suatu lingkungan yang mudah digunakan, karena permasalahan dan pemecahannya dinyatakan dalam notasi matematika biasa.
B. Rumusan Masalah 3
C. Tujuan Penelitian 3
D. Manfaat Penelitian 4
E. Asumsi dan Batasan Masalah 4
BAB II Kajian Pustaka 6
A. Stabilitas Dalam Sistem Tenaga Listrik 6
Dalam keadaan operasi yang stabil dari sistem tenaga listrik terdapat keseimbangan antara daya input mekanis pada prime mover dengan daya output listrik (beban listrik) pada sistem.
Dalam keadaan ini semua generator berputar pada kecepatan sinkron. Hal ini terjadi bila setiap kenaikan dan penurunan beban harus diikuti dengan perubahan daya input mekanis pada prime mover dari generator-generator.
Bila daya input mekanis tidak cepat mengikuti dengan perubahan beban dan rugi-rugi sistem maka kecepatan rotor generator (frekuensi sistem) dan tegangan akan menyimpang dari keadaan normal terutama jika terjadi gangguan, maka sesaat terjadi perbedaan yang besar antara daya input mekanis dan daya output listrik dari generator. Kelebihan daya mekanis terhadap daya listrik mengakibatkan percepatan pada putaran rotor generator atau sebaliknya, bila gangguan tersebut tidak dihilangkan segera maka percepatan (acceleration) dan perlambatan (deceleration) putaran rotor generator akan mengakibatkan hilangnya sinkronisasi dalam sistem.
Stabilitas sistem tenaga listrik adalah suatu kemampuan sistem tenaga listrik atau bagian komponennya untuk mempertahankan sinkronisasi dan keseimbangan dalam sistem. Batas stabilitas sistem adalah daya-daya maksimum yang mengalir melalui suatu titik dalam sistem tanpa menyebabkan hilangnya stabilitas. Berdasarkan sifat gangguan masalah stabilitas sistem tenaga listrik dibedakan atas:
1. Stabilitas tetap (steady state).
2. Stabilitas peralihan (transient).
3. Stabilitas sub peralihan (dinamis).
Stabilitas steady state adalah kemampuan suatu sistem tenaga listrik mempertahankan sinkronisasi antara mesin-mesin dalam sistem setelah mengalami gangguan kecil (fluktuasi beban).
Stabilitas transient adalah kemampuan suatu sistem tenaga listrik mempertahankan sinkronisasi setelah mengalami gangguan besar yang bersifat mendadak sekitar satu ayunan (swing) pertama dengan asumsi bahwa pengatur tegangan otomatis belum bekerja.
Stabilitas dinamis adalah bila setelah ayunan pertama (periode stabilitas transient) sistem mampu mempertahankan sinkronisasi sampai sistem dalam keadaan seimbang yang baru (stabilitas transient bila AVR dan governor bekerja cepat dan diperhitungkan dalam analisis).
Pengertian hilangnya sinkronisasi adalah ketidakseimbangan antara daya pembangkit dengan beban menimbulkan suatu keadaan transient yang menyebabkan rotor dari mesin sinkron berayun karena adanya torsi yang mengakibatkan percepatan atau perlambatan pada rotor tersebut. Ini terjadi bila torsi tersebut cukup besar, maka salah satu atau lebih dari mesin sinkron tersebut akan kehilangan sinkronisasinya, misalnya terjadi ketidakseimbangan yang disebabkan adanya daya pembangkit yang berlebihan, maka sebagian besar dari energi yang berlebihan akan diubah menjadi energi kinetik yang mengakibatkan percepatan sudut rotor bertambah besar, walaupun kecepatan rotor bertambah besar, tidak berarti bahwa sinkronisasi dari mesin tersebut akan hilang, faktor yang menentukan adalah perbedaan sudut rotor atau daya tersebut diukur terhadap referensi putaran sinkronisasi.

B. Dinamika Rotor dan Persamaan Ayunan 9
C. Pemodelan Mesin Serempak untuk studi kestabilan 16
D. Menentukan Stabilitas Transien dengan Metode
Kriteria Luas Sama 19
E. Aplikasi pada Gangguan Tiga Fasa 22
F. Penyelesaian Numerik Persamaan Diferensial Nonlinear 26
BAB III Metode Penelitian 32
A. Jenis/Pendekatan Penelitian 31
B. Sumber Data dan Data Penelitian 31
C. Teknik Analisis Data 31
BAB IV Hasil dan Pembahasan Penelitian 37
A. Model dan Penulisan Data 37
B. Menghitung Reaktansi Saluran 38
C. Pengujian dan Analisa Program 41
BAB V Simpulan dan Saran 49
A. Simpulan 49
B. Saran 50
12. Daftar Pustaka 51
Stevenson, W.D. 1996. Analisis Sistem Tenaga Listrik. Kamal Idris, Penterjemah. Jakarta: Erlangga.
Gross, C.A. 1979. Power System Analysis. New York. John Wiley & Sons.
Wrahatnolo, Tri. Diktat Mata Kuliah Analisa Sistem Tenaga Listrik II. Surabaya.
Cekdin, Cekmas. 2006. Sistem Tenaga Listrik. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Hanselman, D., dan B. Littlefield, 2000. Matlab Bahasa Komputasi Teknis. Yogyakarta : Penerbit Andi.
Sugiharto, Aris.2006. Pemrograman GUI dengan Matlab. Yogyakarta : Penerbit Andi.
Scheid, Francis. 1992. Analisis Numerik Teori dan Soal-Soal. Pantur Silaban Ph.D, Penterjemah. Jakarta: Erlangga.
Darmawan, Agung. 2002. Studi Stabilitas Transient Sistem Tenaga Listrik Menggunakan Kriteria Luas Sama. Skripsi tidak diterbitkan. Surabaya: JPTE FT Unesa.
--------- .2006. Panduan Penulisan dan Penilaian Skripsi. Surabaya : Unesa University Press.

13. LAMPIRAN 52
DAFTAR GAMBAR

No. Gambar Halaman
2.1. Diagram faktor-faktor utama dalam masalah kestabilan ……. 8
2.2. Representasi suatu rotor mesin yang membandingkan arah
perputaran serta momen putar mekanis dan elektris untuk
(a)generator dan (b) motor. …….. 10
2.3. Sebuah generator dihubungkan ke infinite bus ……. 16
2.4. Rangkaian ekivalen satu mesin terhubung ke infinite bus ……. 17
2.5. Kurva sudut daya ……. 18
2.6. Kriteria luas sama pada perubahan beban mendadak ……. 21
2.7. Sistem satu mesin terhubung ke infinite bus, gangguan tiga
fasa pada F ……. 23
2.8. Kriteria Luas sama untuk gangguan tiga fasa pada ujung kirim…… 23
2.9. Kriteria Luas Sama untuk mencari sudut pemutus kritis akibat
gangguan tiga fasa ……. 24
2.10. Sistem satu mesin terhubung ke infinite bus, gangguan tiga
fasa pada F …….. 25
2.11. Kriteria Luas sama untuk sudut pemutus kritis akibat gangguan
tiga fasa yang jauh dari ujung kirim …….. 26
2.12. (a) analisa ayunan pertama untuk contoh sistem stabil,
(b) analisa ayunan pertama untuk contoh sistem tidak stabil …….. 27
3.1. (a) Flowchart program …….. 32
(b) Flowchart program …….. 33
4.1. Model Sistem yang digunakan dalam studi stabilitas
Transient ......... 37
4.2. Diagram Reaktansi Saluran Sebelum Terjadi Gangguan ......... 38

4.3. Diagram reaktansi selama gangguan semua semua saluran ditanahkan
dan dihubung Y untuk mencari impedansi pengganti ......... 39
4.4. Diagram reaktansi ketika saluran telah dihubung bintang ......... 40
4.5. Diagram reaktansi setelah ditransformasikan Y-Δ ......... 40
4.6. Diagram reaktansi setelah terjadi gangguan B1 dan B2 terbuka ....... 41
4.7. Kriteria Luas Sama untuk menentukan sudut pemutus kritis ......... 42
DAFTAR TABEL

No. Tabel Halaman
4.1. Parameter-parameter penelitian …… 38
4.2. Nilai delta dan omega pada pemutusan 0.5 detik ........ 43
4.3. Nilai delta dan omega pada pemutusan 0.25 detik ........ 45
4.4. Nilai delta dan omega pada pemutusan 0.26 detik ........ 47
DAFTAR GRAFIK

No. Grafik Halaman
4.1. Hubungan waktu dan Delta pada pemutusan 0.5 Detik ........ 44
4.2. Hubungan waktu dan Delta pada pemutusan 0.25 Detik …… 46
4.3. Hubungan waktu dan Delta pada pemutusan 0.26 Detik …… 48
DAFTAR LAMPIRAN

Halaman
1. Listing Program ........ 52
2. Output Program

jika anda ingin memilikicontoh skripsinya lengkap dlm format(M.word)silahkanhub.08563056386(eko)(SMS aja)anda hanya mengganti ongkos pengetikan 100rb/judul, pembayaran melalui transfer antar BANK

Pak Eko
Jl.KH.Agussalim V
Pamekasan-JATIM 69314
Hp.08563056386
Pengiriman :
1. Melalui Email Anda