BAB III ANALISA HUBUNG SINGKAT DAN MOTOR STARTING DENGAN
MENGGUNAKAN ETAP POWER STATION 4.0
3.1 Umum
ETAP Power Station 4.0 Electrical Transient Analyzer Program merupakan suatu program yang menampilkan secara GUI Graphical User Interface tentang
analisis sistem tenaga. Program ETAP Power Station 4.0 dibuat oleh perusahaan Operation Technology, Inc OTI dari tahun 1995. ETAP Power Station versi 4.0
merupakan salah satu produk OTI yang dikeluarkan pada tahun 2000. Tujuan program ETAP Power Station 4.0 dibuat adalah untuk memperoleh perhitungan dan
analisis sistem tenaga pada sistem yang besar dengan jumlah bus yang unlimited dengan menggunakan komputer. Salah satunya adalah untuk perhitungan arus
hubung singkat dan motor starting. Sistem kelistrikan Sun Plaza Medan merupakan sistem yang cukup besar, oleh karena itu program ETAP Power Station 4.0 dapat
digunakan untuk perhitungan arus hubung singkat dan motor starting Sun Plaza Medan.
3.2 Metode Analisa Hubung Singkat dan Motor Starting dengan ETAP Power Station 4.0
3.2.1 Metode Analisa Hubung Singkat
Gambar 3.1 merupakan flowchart analisa hubung singkat, sehingga dapat dijelaskan metode analisa hubung singkat pada sistem kelistrikan Sun Plaza Medan
dengan menggunakan program ETAP Power Station 4.0 adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1 Flowchart analisa hubung singkat menggunakan ETAP 4.0
1. Membuat one-line diagram sistem yang akan dibahas, dalam tugas akhir ini
adalah sistem kelistrikan Sun Plaza Medan. 2.
Data generator, transformator, kabel, motor induksi, dan bus dapat dimasukan ke dalam program setelah one-line diagram dibuat.
3. Menentukan bus yang mengalami gangguan Fault.
Mulai Buat One-Line
Diagram Masukan Data:
Power Grid MVA
SC
GeneratorKV, MW, MVAR TransformatorKV, MVA, Z, XR
Induction Motor KW,KV,PF,XR Cable panjang, R, X, Y
BusKV, V
Tentukan Bus Fault
Run Program
Output Report Selesai
Tentukan Standart Perhitungan Hubung Singkat :
ANSI atau IEC Tidak
Error
Ya
Universitas Sumatera Utara
4. Tentukan standard perhitungan hubung singkat, dalam tugas akhir ini adalah
standard ANSIIEEE. 5.
Jalankan program ETAP Power Station 4.0 dengan memilih icon short circuit analysis pada toolbar. Program tidak jalan error apabila terdapat kesalahan
dalam one line diagram atau data yang kurang, sehingga data harus diperiksa dan dimasukan kembali.
6. Short circuit analysis report dapat diperoleh setelah program dapat
dijalankan. Untuk memperoleh hasil perhitungan hubung singkat, pilih icon short circuit report manager yang terdapat di toolbar sebelah kanan program.
3.2.2 Metode Analisa Motor Starting
Gambar 3.2 merupakan flowchart analisa motor starting sehingga dapat dijelaskan metode analisa motor starting pada sistem kelistrikan Sun Plaza Medan
dengan menggunakan program ETAP Power Station 4.0 adalah sebagai berikut : 1.
Membuat one-line diagram sistem yang akan dibahas, dalam tulisan ini adalah sistem kelistrikan Sun Plaza Medan.
2. Data generator, transformator, kabel, motor induksi, dan bus dapat dimasukan
ke dalam program setelah one-line diagram dibuat. 3.
Tentukan simulation time step, plot time step dan total simulation time. 4.
Jalankan program ETAP Power Station 4.0 dengan memilih icon motor starting analysis pada toolbar kemudian memilih icon run dynamic motor
starting. Program tidak jalan error apabila terdapat kesalahan dalam one line diagram atau data yang kurang, sehingga data harus diperiksa dan
dimasukan kembali.
Universitas Sumatera Utara
5. Motor starting analysis report dan plot dapat diperoleh setelah program dapat
dijalankan. Untuk memperoleh hasil perhitungan hubung singkat, pilih icon short circuit report manager dan motor starting plots yang terdapat di toolbar
sebelah kanan program.
Gambar 3.2 Flowchart analisa motor starting menggunakan ETAP 4.0
Mulai Buat One-Line
Diagram Masukan Data:
Power Grid MVA
SC
GeneratorKV, MW, MVAR TransformatorKV, MVA, Z, XR
Induction Motor KW,KV,PF,XR Cable panjang, R, X, Y
BusKV, V
Run Program
Output Report Selesai
Tentukan simulation time
step, plot time step dan total simulation time
Tidak
Ya
Universitas Sumatera Utara
3.3 Prosedur Menggunakan ETAP Power Station 4.0
Membuat one-line diagram sistem pembangkitan seperti langkah-langkah di bawah ini :
1. Jalankan program ETAP Power Station 4.0.
Program ETAP Power Station 4.0 dapat digunakan setelah diinstall kedalam komputer, setelah itu program dapat digunakan dengan cara mengklik program
ETAP Power Station 4.0. Setelah program dijalankan maka akan tampak tampilan seperti gambar 3.3 yang merupakan tampilan pertama program ETAP Power Station
4.0.
Gambar 3.3 Tampilan pertama ETAP Power Station 4.0 2. Membuat studi kasus yang baru
Untuk membuat studi kasus yang baru maka pada gambar 3.3 klik file → new
project akan muncul seperti gambar 3.4, setelah itu tulis name project, dan pilih unit system dan required password sesuai dengan kebutuhan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Tampilan create new project file
Setelah pada gambar 3.4 diklik → ok maka akan tampil seperti gambar 3.5.
Gambar 3.5 Tampilan user information ETAP Power Station 4.0
Masukan user name → full name → description → password → ok sesuai dengan
kebutuhan maka akan tampil Gambar 3.6.
3. Membuat one-line diagram
Pada gambar 3.6 terdapat ruang untuk menggambar one-line diagram dengan menggunakan template yang terdapat pada toolbar terletak di sebelah kanan. One-
line diagram yang telah dibuat seperti pada gambar 3.7 di bawah ini.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6 Tampilan utama program ETAP Power Station 4.0
Gambar 3.7 One-line diagram dalam ETAP Power Station 4.0
Universitas Sumatera Utara
4. Input Data
Adapun data – data yang diperlukan untuk analisa Tugas Akhir ini baik untuk perhitungan secara manual maupun dengan menggunakan software ETAP Power
Station 4.0 antara lain : 1.
Data Utility Meliputi daya hubung singkat yang memungkinkan dari sistem PLN P
SC
available.
Gambar 3.8 Rating Page Power Grid
2. Data Transformator
Data yang diperlukan untuk analisa meliputi : 1
Identifikasi yaitu identitas transformator 2
Rating kVAMVA, max kVAMVA 3
Rating kV primer serta kV sekunder 4
Z dan XR 5
Hubungan belitan
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.9a kiri Info Page Transformator – kanan Rating Page Transformator
Gambar 3.9b Tap Page Transformator
3. Data Bus
Data yang dibutuhkan untuk analisa meliputi : 1
ID Bus berupa nomor atau nama bus dari sistem. 2
Nominal kV adalah tegangan nominal pada bus. 3
V dan sudut angle yaitu tegangan pengenal bus sebelum ada gangguan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.10 Bus Editor
4. Data Branch
Data branch saluran yang dimasukkan ke dalam branch editor meliputi data transmision line, kabel, reaktor, dan impedansi. Data yang dibutuhkan dalam
analisa meliputi : 1
Nilai dan besaran, toleransi, temperature dari branch Z, R, X atau XR 2
Panjang dan satuan dari kabel transmisi 3
Base kV dan base kVAMVA saluran
Gambar 3.11 kiri Info Page Cable – kanan Impedance Page Cable
5. Data Synchronous Generator
Data Synchronous Generator generator sinkron yang dibutuhkan dalam analisa meliputi :
Universitas Sumatera Utara
1 Identitas Generator rated kW, kV, PF, poles, dsb
2 Reaktansi transient Xd’, Reaktansi sub transient Xd” dan XR ratio
3 Mode Operasi Swing, Voltage Control atau Mvar Control
a. V dan sudut untuk mode Swing
b. V, MW Loading, dan Mvar Limit Qmax dan Qmin untuk operasi
mode Voltage Control c.
Pembebanan MW dan Mvar untuk mode Mvar Control
Gambar 3.12 kiri Info Page Generator – kanan Rating Page Generator
6. Data Motor Induksi
Data yang diperlukan untuk analisa meliputi : 1
Rating kWHP dan kV 2
Reaktansi transient Xd’, Reaktansi sub transient Xd” dan XR ratio 3
Power factor dan efisiensi pada pembebanan 100, 75 dan 50 4
loading yaitu persen pembebanan pada motor 5
Data kabel peralatan
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.13 kiri Info Page Motor – kanan Name Plate Page Motor
7. Data Static Load dan Lump Load
Data yang diperlukan untuk analisa meliputi : 1
Identifikasi beban yaitu identitas nama beban 2
Rating kVAMVA dan kV 3
Power factor 4
Data kabel peralatan
Gambar 3.14 kiri Info Page Static Load – kanan Loading Page Static Load
5. Toolbar
Adapun toolbar short circuit analysis ada dua macam, yaitu standard ANSI dan IEC. Dalam tugas akhir ini, standard yang dipakai adalah standard ANSI.
Berikut ini adalah toolbar untuk standard ANSI :
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan untuk motor starting analysis, toolbar yang ada adalah sebagai berikut :
Short circuit Display Options: untuk mengatur hasil short circuit yang ditampilkan sesuai dengan peralatan yang operasi.
Short circuit Report Manager: untuk menampilkan hasil short circuit Halt Current Calculation: untuk menghentikan proses running short circuit
Get Online Data: untuk menyalin data online jika computer interkoneksi dengan menggunakan PSMS online feature
Get Archived Data: untuk menyalin data online jika computer terinterkoneksi. 3–Phase Fault Device Duty : untuk menganalisa gangguan 3 phasa sesuai
dengan sistem. 3-Phase Faults - 30 Cycle Network : untuk menganalisa gangguan 3 phasa pada
system dengan waktu 30 cycle.
LG, LL, LLG, 3-Phase Faults - ½ Cycle: untuk menganalisa gangguan satu phasa ke tanah , antar phasa, dua phasa ke tanah dan 3 phasa selama ½ cycle
LG, LL, LLG, 3-Phase Faults - 1.5 to 4 Cycle: untuk menganalisa gangguan satu phasa ke tanah , antar phasa, dua phasa ke tanah dan 3 phasa antara 1,5
sampai 4 cycle
LG, LL, LLG, 3-Phase Faults - 30 Cycle: untuk menganalisa gangguan satu phasa ke tanah , antar phasa, dua phasa ke tanah dan 3 phasa selama 30 cycle
Save Fault kA for PowerPlot: untuk studi lebih lanjut dengan program powerplot yang berhubungan dengan koordinasi.
Dynamic Motor Acceleration : untuk simulasi starting motor secara dinamis Static Motor Acceleration : untuk simulasi starting motor secara statis
Motor Acceleration Plots : untuk menghasilkan output grafik analisa Motor Acceleration Display Options: untuk mengatur hasil analisa motor
starting yang ditampilkan sesuai dengan peralatan yang operasi.
Universitas Sumatera Utara
6. Memberi gangguan pada bus
Untuk dapat melakukan analisa hubung singkat ini maka pada bus yang akan dianalisa harus diberi gangguan dengan cara pada bus yang diinginkan ada gangguan
di klik kanan setelah itu pilih option fault, jika ingin mengembalikan seperti semula pilih option don’t fault lihat gambar 3.15.
Gambar 3.15 Page Gangguan pada Bus
7. Motor Starting Input
Parameter – parameter yang diperlukan antara lain : 1
Transisi Beban ETAP memungkinkan input 15 kali peristiwa untuk mensimulasikan proses
transisi beban dari peristiwa 1 sampai ke peristiwa 15. Dan setiap peristiwa dapat
gangguan normalisasi
Motor Acceleration Report Manager: untuk menampilkan hasil analisa
Halt Current Calculation: untuk menghentikan proses simulasi
Universitas Sumatera Utara
diinput semua kemungkinan proses transisi beban yang tidak terbatas baik untuk beban yang distart secara tunggal Action by Load maupun sejumlah beban motor
yang dijalankan secara bersamaan Action by Starting Category secara berturut – turut.
Masing – masing peristiwa dimulai pada waktu yang telah disetting input dan harus terjadi secara berurutan kronologis artinya peristiwa keempat harus
terjadi setelah peristiwa ketiga. ETAP akan mengabaikan peristiwa yang terjadi di luar urutan waktu peristiwa, sehingga kita harus menginput total waktu simulasi pada
halaman Info di task Motor Starting Study Case. Jika suatu motor telah dijalankan di peristiwa sebelumnya, maka ETAP akan
mengabaikan jika ada perintah starting motor yang sama pada peristiwa berikutnya. Begitu juga jika kita memberi perintah untuk mematikan switch off motor yang
sudah dimatikan sebelumnya maka ETAP juga akan mengabaikannya.
Gambar 3.16 Motor Starting Study Case Editor
Universitas Sumatera Utara
2 Iterasi maksimum
Adalah nilai iterasi maksimum bagi ETAP untuk menyelesaikan persamaan studi aliran daya. Nilai ini menjadi batasan jika solusi studi aliran daya tidak bertemu
setelah tingkat iterasi yang sudah kita tentukan. Karena metode motor starting baik secara dinamis maupun statis menggunakan persamaan Newton – Raphson maka ini
diselesaikan dalam 2 atau 3 tingkat iterasi. ETAP merekomendasikan untuk memilih nilai minimumnya adalah 5 tingkat iterasi. Jika solusinya juga belum dapat
ditemukan, maka kita sebaiknya menambah angka ini. 3
Solution Precision Persamaan studi aliran daya yang digunakan adalah dengan cara iterasi.
Solution Precision adalah nilai tingkat ketelitian terhadap kesalahan yang diizinkan dalam perhitungan. Ketika kesalahan perhitungan pada MW atau MVAR motor pada
setiap bus telah dibawah tingkat ketelitian yang diizinkan, maka ETAP akan menghentikan perhitungan studi aliran daya dan melaporkan hasil perhitungan yang
telah diselesaikan. Sebaiknya tingkat ketelitian yang dipakai adalah 0,001, namun jika perhitungan belum juga dapat diselesaikan maka nilai ini dapat ditingkatkan
menjadi 0,005 atau nilai diatasnya. 4
Simulation Time Step Simulation Time Step adalah interval waktu simulasi dalam perhitungan
analisa motor starting. Nilai yang direkomendasikan untuk Simulation Time Step adalah 0,001 detik.
5 Plot Time Step
Plot Time Step adalah interval waktu diagram yaitu nilai intensitas seberapa sering ETAP harus mencatat hasil simulasi dalam sebuah diagram. Sebagai contoh
Universitas Sumatera Utara
jika ditentukan 20 step, maka ETAP akan mencatat setiap 20 kali interval waktu simulasi Simulation Time Step. Misalnya, jika interval waktu simulasi adalah 0,001
detik maka interval waktu dalam diagram akan menjadi setiap 0,02 detik. Semakin kecil angka ini, maka akan memberikan hasil grafik yang lebih halus teliti akurat.
Jika kita menentukan interval waktu simulasi Simulation Time Step adalah 0,001 detik dan interval waktu diagram Plot Time Step adalah 10 dalam waktu total Total
Simulation Time 20 detik maka ETAP akan mencatat sebanyak 2000 titik.
6 Total Simulation Time
Total Simulation Time adalah jumlah keseluruhan waktu yang kita inginkan untuk menjalankan simulasi dalam satuan detik. Sebagai contoh :
T1 = 0,00 keadaan awal
T2 = 0,10 start motor M10 pada bus 10 dan menghidupkan beban statis
stat 2 pada bus 20 T3 = 0,60
matikan motor M10 pada bus 10 dan jalankan motor M1 pada bus 6
Jika total waktu simulasi yang ditentukan adalah 2 detik, maka ETAP akan menjalankan simulasi sesuai dengan perintah – perintah yang telah diberikan pada
waktu yang telah ditentukan. Dan simulasi akan terus berjalan hingga 2 detik, kemudian hasil laporan dan grafiknya dapat diperoleh dalam report.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.17 Motor Starting Study Case Editor Info Page
8. Data Hasil Simulasi
Hasil dari short circuit dapat diketahui melalui Short circuit Report Manager dimana data keluaran yang dapat diketahui meliputi :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.18 kiri atas Complete Page – kanan atas Input Page
kiri bawah Result Page – kanan bawah Summary Page SC Report Manager
ETAP juga memberikan grafik hasil simulasi motor. Grafik yang diberikan adalah grafik arus, slip, tegangan terminal, kVA dan kVAR terhadap waktu.
Gambar 3.19 Motor Starting Plot Selection
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.20 Motor Starting Study Case Curve
3.4 Data Kelistrikan Sun Plaza Medan
Kategori