Referensi Mengenai Studi Sistim Daya Tenaga Listrik

Referensi Mengenai Studi Sistim Daya Tenaga Listrik - Berikut ada beberapa referensi yang dapat digunakan dalam mempelajari dan analisa Sistim Daya Tenaga Lsitrik,  , sbb :

Referensi untuk Breaker Ratings dan ANSI SC Calculation Method

1. IEEE Std C37.010-1999, IEEE Application Guide for AC High-Voltage Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current Basis 

Referensi untuk  Studi Koordinasi Relay

1. IEEE Std C37.91-2000, IEEE Guide for Protective Relay Applications to Power Transformers
2. IEEE Std C37.95-2002, IEEE Guide for Protective Relaying of Utility-Customer Interconnections
3. IEEE Std C37.96-2000, IEEE Guide for AC Motor Protection
4. IEEE Std C37.91-2000, IEEE Guide for Protective Relay Applications to Power System Buses
5. IEEE Std C37.99-2000, IEEE Guide for the Protection of Shunt Capacitor Banks
6. IEEE Std C37.101-1983, IEEE Guide for Generator Ground Protection
7. IEEE Std C37.102-1995, IEEE Guide for AC Generator Protection
8. IEEE Std C37.108-2002, IEEE Guide for the Protection of Network Transformers
9. IEEE Std C37.109-1988, IEEE Guide for the Protection of Shunt Reactors
10. IEEE Std C37.110-1996, IEEE Guide for the Application of Current Transformers Used for Protective Relaying Purposes
11. IEEE Std C37.112-1996, IEEE Standard Inverse-Time Characteristic Equations for Overcurrent Relays
12. IEEE Std C37.113-1999, IEEE Guide for Protective Relay Applications to Transmission Lines
13. IEEE Std C57.12.59-2001, IEEE Guide for Dry-Type Transformer Through-Fault Current Duration
14. IEEE Std C57.109-1993, IEEE Guide for Liquid-Immersed Transformer Through-Fault Current Duration
15. IEEE Std 620-1996, IEEE Guide for the Presentation of Thermal Limit Curves for Squirrel Cage Induction Machines

Referensi untuk Pemilihan Peralatan :

1. UL 67 – January 12, 2000, Panelboards
2. UL 489 – March 22, 2000, Molded-Case Circuit Breakers, Molded-Case Switches, and Circuit Breaker Enclosures
3. UL 845 – May 17, 2000, Motor Control Centers
4. UL 891 – December 23, 1998, Dead-Front Switchboards
5. UL 1066 – May 30, 1997, Low-Voltage AC and DC Power Circuit Breakers used in Enclosures
6. UL 1558 – February 25, 1999, Metal-Enclosed Low-Voltage Power Circuit Breaker Switchgear
7. IEEE Std 1015-1993, IEEE Recommended Practice for Applying Low-Voltage Circuit Breakers Used in Industrial and Commercial Power Systems (IEEE Blue Book)

Referensi untuk Studi Arc-Flash

1. IEEE Std 1584-2002, IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations
2. NFPA 70E, Standard for Electrical Safety in the Workplace, National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 2004

Referensi untuk Basic Engineering

1. IEEE Std 141-1993, IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants (IEEE Red Book)
2. IEEE Std 242-2001, IEEE Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems (IEEE Buff Book)
3. IEEE Std 399-1997, IEEE Recommended Practice for Industrial and Commercial Power Systems Analysis (IEEE Brown Book)
4. NFPA 70, National Electrical Code, National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 2005
5. Electrical Transmission and Distribution Reference Book, ABB Power T&D Company, Inc., Raleigh, North Carolina, 1997
6. Protective Relaying Theory and Applications, Marcel Dekker, Inc., New York, 2004
7. Anderson, P.M., Analysis of Faulted Power Systems, IEEE Press, 1995
8. St. Pierre, C., A Practical Guide to Short-Circuit Calculations, Electric Power Consultants, LLC, Schenectady, New York, 2001

Read more »

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) III

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) III - Sebagai kelanjutan dari Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) II, berikut adalah cara cepat untuk mendapatkan besarnya nilai arus gangguan pada sistim yang dihitung dengan mengetahui ketahanan arus hubungan singkat (short circuit) pada suatu jaringan tenaga listrik yang biasanya ditulis dalam satuan MVA . Penggunaan Metode ini untuk pengukuran gangguan pada sistim jaringan akan lebih cepat dan sederhana dibandingkan dengan menggunakan sistem PU (per unit) atau metode ohmic. Pada metode ini kita tidak perlu menggunakan konversi ke Basis MVA atau khawatir tentang tingkat tegangan seperti yang ditemui pada metode perkuliahan Analisa Sistim Tenaga (AST).

Arus Gangguan Pada Sistim Jaringan  Tenaga Listrik
Metode sederhana yang kita gunakan ini sangat berguna untuk mendapatkan perkiraan nilai arus gangguan yang mungkin dapat timbul pada sebuah sistim jaringan tengaga listrik. Elemen-elemen yang kita gunakan akan dikonversi kenilai MVA dan kemudian parameter didalam rangkaian sistim jaringan dikonversi ke nilai input (primer) atau nilai masukan. Untuk lebih jelasnya diapat dilihat melaui contoh perhitungan dibawah ini :

Bila diketahui ketahanan suatu jaringan primer (Utilitas) pada sisi primer Transformator adalah MVAsc = 500MVA. Data Transformator yang terpasang dijaringan tersebut adalah sbb :

       Transformer data

       13,8KV - 480Y/277V

       1000KVA Transformer Z = 5,75 %

     
Maka nilai MVA dari transformator tersebut adalah :

       1000KVA / 1000 = 1 MVA

       MVA Nilai = 1MVA / ZPU = 1MVA / 0,0575 = 17,39 MVA

Dengan kapasitas ketahanan transformator adalah 17,39 MVA maka besarnya gangguan arus yang dapat timbul pada jaringan adalah sbb :

      1 / Utilitas MVA + 1 / Trans MVA = 1 / MVAsc

      1/500 + 1 / 17,39 = 1 / MVAsc

      0,002 + 0,06 = 1 / MVAsc

      MVAsc = 1 / ( 0,002 + 0,06 )

      MVAsc = 16,129

Bearnya arus yang dapat timbul disisi sekunder akibat gangguan pada jaringan  adalah :
      FC 480V = MVAsc / ( 1,73 x 0,48 )

      FC 480V = 16,129 / 0,8304

      FC 480V = 19,423KA

      FC 480V = 19.423 A

Bila ingin mengetahui data yang lebih akurat, peralatan yang terpasang seperti kabel dan panjangnya dapat ditambahkan kedalam perhitungan dengan menggunakkan perhitungan seperti diatas dengna rumus sebagai berikut :
      Kabel MVA Nilai MVAsc = KV2 / kabel Z. 

Data Z (Impedansi) kabel dapat diambilkan ari nilai X & R kabel yang biasanya terdapat dalam data sheet kabel tersebut.

Kesimpulan

Kesimpulan dari metode sederhana ini adalah bahwa kita perlu mengetahui nilai arus gangguan yang dapat timbul dalam sebuah istem untuk memduahkan dalam pemilihan dan pemansangan peralatan Proteksi (Over Current Protective Devices - OCPD) secara lebih cepat sehingga tidak terjadi pemasangan atau penggunaan peralatan yang under rate. Analisis dan perhitungan yang lebih akurat dengan menggunakan software dan komputer serta teori perlu dilakukan untuk mengetahui lebih ditail besarnya arus gangguan tersebut. Metode sederhana ini hanya berguna untuk perkiraan awal dan hitungan kasar (perhitungan awal) secara cepat.

Read more »

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) II

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) II - Sebagai lanjutan dari Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) I , yang membahas mengenai maksimum arus pada saat terjadinya short circuit (hubungan singkat) pada trafo, pada postingan ini kita akan mencoba metrode sederhana tersebut untuk analisis besarnya arus yang dapat timbul pada generator apa terjadi gangguan short circuit (hubungan singkat). Sebelum kita menganilisa besarnya arus gangguna karena hubungan singkat (short circuit) pada generator, kita perlu mengetahui data (parameter) referensi generator seperti sebagai berikut :

Tipe Mesin Listrik	X'' Subtransient
Salient Pole Generator 12 Pole	0,16
Salient Pole Generator 6 Pole	0,21
Motor Induksi diatas 600 V	0,17
Motor Induksi dibawah 600 V	0,25

Arus Gangguan Pada Generator

Arus gangguan yang dapat timbul karena hubungan singkat (short circuit) pada Generator  berbeda dengan arus gangguan pada transformator. Kita akan mengetahui perbedaan tersebut melalui contoh perhitungan dibawah ini :
Misalkan data sebuah generator : 1000KVA; 800kW; 0,8 % PF; 480V; 1.202 FLA; Sailent 12 pole

          KVA = KW / PF

          KVA = 800 / .8

          KVA = 1000

          FLA = KVA / 1,732 x L - L Volts

          FLA = 1000 / 1,732 x 0,48

          FLA = 1.202

(Dari dalam tabel, untuk generator Sailent 12 pole, nilai subtransient X" adalah 0,16)

          FC = FLA / X "

          FC = 1202 / 0.16

          FC = 7.513 A

*, FLA = Full Load Ampere ; FC = Full Current

Jadi, arus gangguan dari Generator 1000KVA jauh lebih kecil dari transformator 1000KVA, Arus gangguan Generator =  7513 A sedangkan pada Transformator = 20903 A. Perbedaan ini disebabkan nilai impedansi pada transformator dan nilai-nilai reaktansi Generator adalah sangat berbeda. Transformer 5,75 % sedangkan Generator 16%.
Proses metode sederhana ini dapat dilakukan pada perhitungan arus ganggunan motor listrik.

Lanjut untuk metode sederhana pada pada sistim jaringan :
Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) III

Read more »

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) I

Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) - Analisia  Short Circuit Current (Arus Hubungan Singkat) bertujuan untuk menentukan besarnya arus hubungan pendek yang dapat timbul pada suatu sistim tenaga listrik, sehingga mampu memberikan aksi terhadap  perbandingan besarnya arus yang lewat pada suatu sistim dengan rating ketahanan peralatan didalam sistim tersebut melalui suatu alat proteksi arus lebih (Over Current Protection Device) sehingga terhindar dari arus yang dapat merusaknya .

Hubungan Singkat (Short Circuit) dapat menyebabkan kerusakan serius pada komponen dan peralatan dalam sistim distribusi daya. Perhitungan dan analisa yang mendalam perlu dilakukan untuk mengetahui kemungkinan besarnya arus hubungan singkat yang dapat timbul pada sebuah sistim distribusi sehingga dapat dilakukan pencegahan melalui pengaturan setting pada alat proteksi arus lebih dan juga pemilihan peralatan atau komponen listrik yang akan digunakan dengan menyesuaikan rating ketahanannya terhadap arus hubugnan singkat disesuaikan dengan hasil analisa dan perhitungan Arus Hubungan Singkat.

Dalam melaksanakan metode sederhana ini, ada beberapa data yang diperlukan untuk menghitung arus hubungan singkat dan biasanya data-data tersebut terdapat pada nameplate peralatan ataupun dokumen yang menyertai peralatan tersebut.

• Nilai Impedansi Transformator Tiga Phasa, untuk perhitungan arus lebih pada transformator
  
• Nilai reaktansi motor induksi dan motor sinkron, untuk perhitungan arus lebih pada motor induksi dan motor sinkron
• Nilai MVA jaringan, untuk perhitungan  hubungan singkat pada sistim distribusi.

Berdsarkan jumlah kutub (pole) pada motor sinkron dan tegangan pada motor induksi, nilai reaktansi untuk tiap-tiap peralatan tersebut adalah :

Tipe Mesin Listrik	X'' Subtransient
Salient Pole Generator 12 Pole	0,16
Salient Pole Generator 12 Pole	0,21
Motor Induksi diatas 600 V	0,17
Motor Induksi dibawah 600 V	0,25

Perhitungan sederhana untuk menentukan besarnya arus hubungan singkat tersebut adalah sbb :

- Arus Hubungan Singkat Pada Transformator

Setiap transformator memiliki nilai impedansi dalam "%" yang tertera pada papan nama (name plate) transformator tersebut. Nilai itu adalah nilai hasil pengujian transformotor tersebut saat setelah diproduksi.

Sekilas mengenai cara menentukan nilai impedansi transforamtor
Proses pengujiannya secara garis besar adalah sebagai berikut : sebuah voltmeter terhubung ke sisi primer transformator dan pada sisi sekunder terminal  3 -Phase digabung (hubungsingkat antar ketiga phas) dan sebuah ampere meter dipasang pada sisi sekunder untuk membaca nilai arus yang mengalir pada saat terjadinya hubungan singkat tersebut.

Kemudian tegangan disisi primer dinaikan secara bertahap sampai arus beban penuh pada sisi sekunder tercapai (terbaca pada ampere meter).

Jadi, apabila pada name plate tertulis data sebagai berkut :
13,8KV 1000KVA - 480Y/277V dengan impedansi 5,75%

Arus Beban Penuh transformator (FLA - Full Load Ampere) pada sisi sekunder adalah :
     FLA = KVA / 1,73 x L - L (sekunder)KV

     FLA = 1000 / 1,732 x 0,48

     FLA = 1202,85 A

Pada saat arus disisi sekunder telah mencapai arus beban penuh (1202 A), dilakukan pencatatan nilai tegangan pada sisi primer. Dalam hal ini, misalkan nilai tegangan yang terbaca disisi primer saat arus disisi sekunder telah mencapai arus beban penuh adalah sebesar 793,5 V.
Sehingga persentase nilai impedansi transformator tersebut adalah :
         Z = 793,5 / 13800 = 0,0575
Sehingga % impedansi menjadi :

     % Z = 0.0575 x 100 = 5,75 %

Kembali ke pokok masalah mengenai gangguan pada transfrmator, gangguan tiga phasa pada sisi sekunder transformator maka besarnya arus gangguan maksimum yang dapat mengalir melalui trafo menjadi :

     100 / 5,75 kali FLA tranformator , atau
     17,39 x 1202 = 20.903 A

Perhitungan cepat ini dapat membantu dalam menentukan arus gangguan pada sisi sekunder transformator untuk tujuan pemilihan alat proteksi arus lebih yang tepat. Disamping itu, dengna mengetahui besarnya arus gangguan pada transformator, kita bisa menentukan berapa besar ketahanan KA peralatan Main Switch (circuit Breaker) yang harus dipasang. Dalam hal ini, peralatan main switch yang harus dipasang harus yang memiliki ketahanan arus yang lebih besar dari 21.000 A.

Lanjut untuk metode sederhana pada motor induksi dan motor sinkron dan jaringan :
Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) II

Read more »

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.

Read more »