BAB I

Tugas Pendahuluan

Jelaskan perbedaan karakteristik motor sinkron dengan generator sinkron!

Jawab:

Motor Induksi

Secara sistematis, prinsip kerja motor induksi tiga phasa dapat diuraikan sebagai berikut1. Apabila sumber tegangan tiga phasa dipasang pada kumparan stator akan timbul medan putar dengan kecepatan ns = 120f/p.2. Medan putar stator tersebut memotong batang konduktor pada rotor.3. Kumparan rotor timbul tegangan induksi (ggl) sebesar:E = 4,44 f.N.m (untuk satu phasa)4. Adanya arus (I) di dalam medan magnet menimbulkan gaya (F) pada rotor.5. Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (S) yang dinyatakan dengan S = (ns nr)/ns x 100%6. Bila nr = ns, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak akan mengalir pada kumparan jangkar rotor, dengan demikian tidak dihasilkan kopel. Kopel motor akan ditimbulkan apabila nr lebih kecil dari ns. Berikut adalah kurva karakteristik motor induksi.

Motor Sinkron

Beberapa sifat penting motor sinkron

Putarannya tetap / konstan

Tidak dapat start sendiri

Dapat bekerja pada power faktor yang berbeda-beda tergantung pada besar kecilnya arus eksitasi yang diberikan

Cara Kerja Motor Sinkron

Bila kumparan stator 3 phasa dari mesin mendapat tegangan 3 phasa, maka akan timbul medan resultan yang berputar dengan kecepatan sinkron Ns=(120f/p).

Rotor mendapat eksitasi dc jadi magnet yang akan dapat saling tarik menarik dengan medan putar stator. Jadi rotor akan ikut berputar dengan kecepatan sinkron.

Starting Motor Sinkron:

1. Mengurangi kecepatan medan magnet stator pada nilai yang rendah sehingga rotor dapat mengikuti dan menguncinya pada setengah siklus putaran medan magnet. Hal ini dapat dilakukan dengan mengurangi frekuensi tegangan yang diterapkan.

2. Menggunakan penggerak mula eksternal untuk mengakselarasikan motor sinkron hingga mencapai kecepatan sinkron, kemudian penggerak mula dimatikan (dilepaskan).

3. Menggunakan kumparan peredam (damper windings).

4. Semakin berat beban, rotor akan diperlambat beberapa derajat, sudutnya semakin besar. Akan tetapi putarannya tetap sinkron. Berikut adalah kurva karakteristik motor sinkron.

Metode Gauss Seidel dengan Newton Rapson

1. Accelerated Gauss-Seidel Method

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

2. Newton Raphson Method

Cepat dalam perhitungan tetapi membutuhkan banyak nilai masukan dan parameter. First Order Derivative digunakan untuk mempercepat perhitungan.

Jumlah iterasi untuk mencapai konvergen, metode Gauss-Seidel (29 Iterasi untuk jaringan 5 Bus 7 Saluran) lebih banyak dibandingkan metode Newton Raphson (3 Iterasi untuk jaringan 5 Bus 7 Saluran). Ini membuktikan bahwa metode Newton Raphson mempunyai kurva iterasi yang lebih baik daripada metode Gauss Seidel.

Untuk masalah rugi-rugi daya saluran pada kedua metode hasilnya hampir mendekati sama berarti ketelitian untuk perhitungan rugi-rugi daya hamper sama ketelitiannya.

Operasi matematik metode Newton Raphson lebih sulit bila dibandingkan dengan metode Gauss-Seidel dikarenakan metode Newton Raphson ada pembentukan matrik Jacobian, begitu pula dengan penyusunan program komputernya, secara relative metode Newton Raphson memerlukan waktu lebih lama.

Metode Newton Raphson lebih sesuai untuk menghitung aliran beban pada sistem dengan jumlah yang besar, dan kurang sesuai untuk sistem kecil, sedang metode Gauss-Seidel bersifat sebaliknya.

Fungsi Load Flow pada Sistem Kelistrikan Industri:

Jawab:

Analisa Load Flow adalah untuk mengetahui besarnya tegangan bus, faktor daya dari cabang, arus dan aliran daya yang terjadi pada saluran dalam sistem. Studi aliran daya adalah studi yang memberikan analsis 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.

Sebutkan dan Jelaskan tipe-tipe bus:

Jawab:

Ada 3 tipe bus:

1. Load bus (PQ bus), cirinya adalah terhubung dengan beban PQ dari beban diketahui dan tetap, yang dihitung adalah (V) dan sudut fasa.

2. Swing/slack bus (P dan V bus). Bus terhubung dengan generator P dan |V| tetap. Daya yang dihitung adalah daya aktif dan reaktif. Berfungsi untuk mencatu rugi-rugi daya dari beban yang tidak dapat dicatu dari generator lain.

3. Generator bus merupakan bus yang terhubung dengan generator P dan |V| diketahui dan tetap yang dihitung adalah daya aktif dan sudut fasa dari generator.

Jelaskan Prinsip kerja governor:Jawab:Untuk melakukan fungsinya governor mengukur frekwensi dengan cara mengukur ecepatan putar poros generator karena frekwensi yang dihasilkan generator sebanding engan kecepatan putar poros generator. Apabila frekwensi turun ditandai dengan pengurangan putaran kecepatan dari generator yang disensor oleh pilot velve. Pada pilot velve memberi input kepada bola-bola berputar karena kecepatan putar dari generator berkurang putaranya maka kecepatan putar pada bola-bola berputar juga berkurang kecepatan sudutnya, sehingga menyebabkan pegas menguncup menimbulkan gaya sentrifugal berkurang yang selanjutnya akan menyebabkan turunya titik A dan titik B.

Oleh karenanya frekwensi yang dibangkitkan sama dengan yang digunakan oleh konsumen, dan frekwensi akan berkurang apabila kebutuhan daya yang digunakan oleh konsumen lebih besar dari yang dibangkitkan. Maka unit pembangkit (Governor) berfungsi sebagai menjaga putaran pada generator agar berada dalam frekwensi 50 Hertz, terhadap adanya variasi beban atau gangguan pada sistem

CARA KERJA GOVERNOR

Governor memiliki setting point yaitu putaran governor ditentukan berdasarkan kebutuhan daya listrik sistem pada saat itu. Governor akan menyesuaikan nilai output daya mekanik turbin supaya sesuai dengan daya listrik dan frekwensi yang dibutuhkan oleh sistem pada saat terjadinya penambahan beban atau gangguan pada sistem. Governor akan menentukan setting point yang baru sesuai dengan actual beban sehingga dengan pengaturan putaran ini diharapkan frekwensi listrik generator tetap berada didalam acceptable range dan generator tidak mengalami out of synchronization. Bola-bola berputar pada pegas akan menguncup (gaya sentralfugal berkurang) apabila terjadinya penurunan frekwensi yang menyebabkan titik A dan titik B turun. Turunnya B titik B menyebabkan torak pengarah tekanan minyak memberikan tekanan menggerakan katup utama terangkat keatas untuk memberi tambahan uap bertekanan ke turbin.

Apa kegunaan generator saat disetting mode:

Swing Voltage Control MVAR ControlJawab: Swing

Generator berperan dalam menyuplai daya aktif (P) dan reaktif (Q) yang besarnya menyesuaikan besar daya pada beban yang disuplai generator.

Voltage control

Generator didesain/disetting beroperasi secara tetap. Digunakan untuk menjaga agar daya output yang dihasilkan oleh generator tetap sesuai setting jumlah daya pengoperasian.

Mvar Control

Generator didesain/disetting dengan mengutamakan suplai daya reaktif lebih banyak. Jika sistem kurang daya reaktif (Mvar) maka akan terjadi ketidakseimbangan akan terjadi leading/lagging. Oleh karena itu, generator disetting demikian. Saat terjadi undervoltage atau overvoltage pada suatu bus, apakah dapat mengubah nilai arus hubung singkat pada bus tersebut? Jelaskan!

Jawab:

Benar, nilai arus hubung singkat akan berubah jika terjadi over atau undervoltage pada suatu bus. Mengenai Standar kenaikan dan penurunan tegangan dengan standar PLN dan standar IEEE adalah sebagai berikut:

IEEE ( 5 %)

95 % < V < 105 % PLN (- 10 % / 5 %)

90 % < V < 105 %

Dengan sebuah contoh perhitungan sebagai berikut:

Isc = MVA / 3 KVb, jika nilai tegangan tersebut sangat besar (overvoltage) maka arus hubung singkat pada bus tersebut pun akan kecil. Jika sebaliknya, maka nilai arus akan sangat besar.

Diketahui:

MVAb = 200 MVA

KVb= 20 KV

Pada keadaan normal (100%):

Isc = MVA / 3 KVb

= 200 MVA / 3 . 20 KV

= 5773.5 A

Pada keadaan undervoltage (90%):

Isc = MVA / 3 KVb

= 200 MVA / 3 . 20 KV . 0.9

= 6415 A

Pada keadaan overvoltage (105%):

Isc = MVA / 3 KVb

= 200 MVA / 3 . 20 KV . 1.05

= 5498.5 A

Adapun cara memperbaiki under atau overvoltage pada bus tertentu yaitu:

1. Dengan mengubah tap changer pada trafo di mana dengan melakukan tap pada sisi tegangan tinggi (dengan alasan karena arus nominal pada trafo sisi tegangan tinggi lebih rendah daripada sisi tegangan rendah) agar tegangan pada bus yang tersambung pada trafo tersebut dapat normal.

2. Untuk mengatasi undervoltage bisa kita tambahkan kapasitor bank, yang mana dipasang paralel dalam satu bus dengan beban agar tegangan pada bus sebelum penempatan kapasitor bank tersebut dapat normal.--Halaman ini sengaja dikosongkan--