Contoh Perhitungan dan Analisa Short Circuit

Lanjutan dari Menghitung Short Circuit Impedansi Peralatan V

Setelah panjang lebar kita membahas cara menganalisa dan menghitung short circuit current (arus hubungan singkat ) pada sebuah lokasi disuatu jaringan tegangan listrik, sebagai penutup pembahasan analisa short circuit curent (arus hubungan singkat) tersebut, pada postingan ini akan diberikan contoh penerapannya.

Pada gambar disamping terdapat sebuah jaringan radial sederhana  yang terdiri dari : 1 buah generator (G1), 3 buah motor (M1, M2 dan M3), 1 buah transformator (TX1), tahanan kabel (C1, C2 dan C3) dan 2 buah bus dengan tegangan 11 kV dan 415 V.

Data yang dikumpulkan dari peralatan - peralatan yang terpasang di jaringan tersebut adalah sbb :

Equipment	Parameters
Generator G1	Sg1  =  24.150 kVA Vg1  =  11.000 V Xd”   =  0,255 pu Cos    =  0,85 pu
Generator Cable C1	Length  =  30m Size  =  2 parallel circuits of 3 x 1C x 500 mm2 (R  =  0,0506 Ω\km, X  =  0,0997 Ω\km)
Motor M1	Pm1  =  500 kW Vm1  =  11.000 V ILRC  =  200,7 A ILRC / IFLC  =  6,5 pu Cos m  =  0,85 pu Cos s   =  0,30 pu
Motor Cable C2	Length  =  150m Size  =  3C x E  35 mm2 (R  =  0,668 Ω\km, X  =  0,115 Ω\km)
Transformer TX1	Str1  =  2,500 kVA Vt1  =  11.000 V Vt2  =  415 V ILRC  =  200,7 A uk  =  0,0625 pu Pkt  =  19.000 W tp   =  0%
Transformer Cable C3	Length  =  100m Size  =  3C x E  95 mm2 (R  =  0,247 Ω\km, X  =  0,0993 Ω\km)
Motor M2	Pm1  =  90 kW Vm1  =  415 V ILRC  =  1.217,3 A ILRC / IFLC  =  7 pu Cos m  =  0,8 pu Cos s   =  0,30 pu
Motor M3	Pm1  =  150 kW Vm1  =  415 V ILRC  =  1.595,8 A ILRC / IFLC  =  6.5 pu Cos m  =  0,85 pu Cos s   =  0,30 pu

-  Menghitung besarnya Impedansi peralatan

Dengan menggunakan persamaan yang telah kita bahas sebelumnya , dari data peralatan seperti tabel diatas didapat nilai impedansi peralatan seperti tabel berikut ini :

Equipment	Resistance (Ω) R	Reactance (Ω) X
Generator G1	0.08672	1.2390
Generator Cable C1	0.000759	0.001496
11kV Motor M1	9.4938	30.1885
Motor Cable C2	0.1002	0.01725
Transformer TX1 (Primary Side)	0.36784	3.0026
Transformer Cable C3	0.0247	0.00993
415V Motor M2	0.0656	0.2086
415V Motor M3	0.0450	0.1432

- Menghitung Impedansi Referensi

Bila kita menghitung kondisi kegagalan melalui sisi tegangan 11 kV, maka seluruh impedansi peralatan yang terpasang harus merujuk kesisi tegangan 11 kV. Pada contoh ini, impedansi peralatan yang akan dirujuk kesisi tegangan tinggi adalah motor M2 dan M3 karena pada jaringan tersebut hanya 2 buah motor itu saja yang menggunakan tegangan 415 V. Sehingga impedansi kedua peralatan tersebut yang sebelumnya berdasarkan tegangan 415 V diganti menjadi 11 kV.

Ratio trafo TX1 yang merupakan trafo step down dari 11kV ke 415 V didapat sbb :

n = (415 x (1 + 0%)) / 11000

n = 0,03773

Untuk menghitung impedansi referensi , digunakan persamaan dibawah ini :

R'  =  R  /  n²

X'  =  X /  n²

Sehingga untuk nilai impedansi kedua motor didapat nilai impedansi baru seperti pada tabel dibawah ini :

Equipment	Resistance (Ω) R	Reactance (Ω) X	Resistance (Ω) R’	Reactance (Ω) X’
415V Motor M2	0.0656	0.2086	46.0952	146.5735
415V Motor M3	0.0450	0.1432	31.6462	100.6284

- Menentukan Persamaan untuk Diagram Thevenin

Seperti yang telah dijelaskan pada pembahasan mengenai Menghitung Short Circuit Impedansi Peralatan III, dari gambar rangkaian jaringan diatas , maka persaman thevenin yang dihasilkan adalah sbb : 

Z_k = [Z_G1 + Z_C1] || [Z_M1 + Z_C2] || [Z_C3 + Z_TX1 + (Z_M2 || Z_M3) ]

Z_k = 0,08618 +  j 1.16531

- Arus hubungan sinkat balans tiga phasa (Balanced Three Phase Short Circuit Current)

 a. Arus inisial hubungan singkat tiga phasa simeteris (Symmetrical Initial Short Circuit Current) adalah :

I^"_k = c V_n  / ( 3 Z_k )

I^"_k = 5,9786 kA

b. Puncak Arus hubungan Singkat (Peak Short Circuit Current) adalah :

I_p = K x  2I_k"

I_p = 15,2614 kA

Perhitungan arus hubungan singkat (short circuit calculation) diatas merupakan komponen dasar dari software untuk power systim analysis seperti ETAP, PTW  atau DlgSilent dll. Dengan menggunakan software tersebut akan lebih memudahkan melaukan analisa pada sebuah jaringan  namun perhitungan manual sering digunakan unuk sebagai bahan pembanding.