hubung singkat full sistem
Post on 25-Feb-2018
244 Views
Preview:
TRANSCRIPT
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 1/16
http://direktorilistrik.blogspot.com/2013/10/metode-sederhana-menghitung-
arus.html
Metode Sederhana Menghitung Arus Hubungan Singkat (Short Circuit) -
Analisia Short Circuit Current (Arus ubungan Singkat! bertu"uan untuk menentukan besarn#a arus hubungan pendek #ang dapat timbul pada suatu sistim
tenaga listrik$ sehingga mampu memberikan aksi terhadap perbandingan besarn#a
arus #ang le%at pada suatu sistim dengan rating ketahanan peralatan didalam
sistim tersebut melalui suatu alat proteksi arus lebih (&'er Current rotection
)e'ice! sehingga terhindar dari arus #ang dapat merusakn#a .
ubungan Singkat (Short Circuit! dapat men#ebabkan kerusakan serius pada
komponen dan peralatan dalam sistim distribusi da#a. erhitungan dan analisa
#ang mendalam perlu dilakukan untuk mengetahui kemungkinan besarn#a arus
hubungan singkat #ang dapat timbul pada sebuah sistim distribusi sehingga dapat
dilakukan pencegahan melalui pengaturan setting pada alat proteksi arus lebih dan
"uga pemilihan peralatan atau komponen listrik #ang akan digunakan denganmen#esuaikan rating ketahanann#a terhadap arus hubugnan singkat disesuaikan
dengan hasil analisa dan perhitungan Arus ubungan Singkat.
)alam melaksanakan metode sederhana ini$ ada beberapa data #ang diperlukan
untuk menghitung arus hubungan singkat dan biasan#a data-data tersebut terdapat
pada nameplate peralatan ataupun dokumen #ang men#ertai peralatan tersebut.
• *ilai +mpedansi ,ransormator ,iga hasa$ untuk perhitungan arus lebih
pada transormator
• *ilai reaktansi motor induksi dan motor sinkron$ untuk perhitungan arus
lebih pada motor induksi dan motor sinkron
• *ilai A "aringan$ untuk perhitungan hubungan singkat pada sistim
distribusi.
erdsarkan "umlah kutub (pole! pada motor sinkron dan tegangan pada motor
induksi$ nilai reaktansi untuk tiap-tiap peralatan tersebut adalah :
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 2/16
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
erhitungan sederhana untuk menentukan besarn#a arus hubungan singkat
tersebut adalah sbb :
- Arus Hubungan Singkat Pada Transformator
Setiap transormator memiliki nilai impedansi dalam #ang tertera pada papan
nama (name plate! transormator tersebut. *ilai itu adalah nilai hasil pengu"iantransormotor 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.
emudian tegangan disisi primer dinaikan secara bertahap sampai arus beban
penuh pada sisi sekunder tercapai (terbaca pada ampere meter). !adi" apabila pada name plate tertulis data sebagai berkut :
#3"$% #&&&%' - $&*+,,% dengan impedansi ",
'rus /eban Penuh transformator (01' - 0ull 1oad 'mpere) pada sisi sekunder
adalah :
01' 2 %' * #",3 1 - 1 (sekunder)%
01' 2 #&&& * #",3+ &"$
01' 2 #+&+"$ '
Pada saat arus disisi sekunder telah mencapai arus beban penuh (#+&+ ')"
dilakukan pencatatan nilai tegangan pada sisi primer. 4alam hal ini" misalkan
nilai tegangan yang terbaca disisi primer saat arus disisi sekunder telah
mencapai arus beban penuh adalah sebesar ,53" %.
Sehingga persentase nilai impedansi transformator tersebut adalah :
6 2 ,53" * #3$&& 2 &"&,
Sehingga impedansi menjadi :
6 2 &.&, #&& 2 ",
embali ke pokok masalah mengenai gangguan pada transrmator$ gangguan tiga
phasa pada sisi sekunder transormator maka besarn#a arus gangguan maksimum
#ang dapat mengalir melalui trao men"adi :
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 3/16
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 4/16
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 #ang dapat timbul karena hubungan singkat (short circuit! pada
;enerator berbeda dengan arus gangguan pada transormator. ita akan
mengetahui perbedaan tersebut melalui contoh perhitungan diba%ah ini :isalkan data sebuah generator : 1000A< =00k>< 0$= 6< ?=0< 1.202 67A<
Sailent 12 pole
A > / 6
A =00 / .=
A 1000
67A A / 1$532 9 7 - 7 olts
67A 1000 / 1$532 9 0$?=
67A 1.202
()ari dalam tabel$ untuk generator Sailent 12 pole$ nilai subtransient @ adalah
0$1!
6C 67A / @
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 5/16
6C 1202 / 0.1
6C 5.413 A
B$ 67A 6ull 7oad Ampere < 6C 6ull Current
adi$ arus gangguan dari ;enerator 1000A "auh lebih kecil dari transormator
1000A$ Arus gangguan ;enerator 5413 A sedangkan pada ,ransormator 20803 A. erbedaan ini disebabkan nilai impedansi pada transormator dan nilai-
nilai reaktansi ;enerator adalah sangat berbeda. ,ransormer 4$54 sedangkan
;enerator 1.
roses metode sederhana ini dapat dilakukan pada perhitungan arus ganggunan
motor listrik.
7an"ut untuk metode sederhana pada pada sistim "aringan :
etode Sederhana enghitung Arus ubungan Singkat (Short Circuit! +++
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 M#A ! $enggunaan Metode ini untuk pengukuran gangguan
pada sistim jaringan akan lebih cepat dan sederhana dibandingkan
dengan menggunakan sistem $% (per unit) atau metode ohmic! $ada
metode ini kita tidak perlu menggunakan kon&ersi ke 'asis M#A atau
khaatir tentang tingkat tegangan seperti yang ditemui pada metode
perkuliahan Analisa Sistim enaga (AS)!
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 6/16
Arus Gangguan Pada Sistim Jaringan Tenaga istrik
etode sederhana #ang kita gunakan ini sangat berguna untuk mendapatkan
perkiraan nilai arus gangguan #ang mungkin dapat timbul pada sebuah sistim
"aringan tengaga listrik. Dlemen-elemen #ang kita gunakan akan dikon'ersi
kenilai A dan kemudian parameter didalam rangkaian sistim "aringandikon'ersi ke nilai input (primer! atau nilai masukan. Entuk lebih "elasn#a diapat
dilihat melaui contoh perhitungan diba%ah ini :
ila diketahui ketahanan suatu "aringan primer (Etilitas! pada sisi primer
,ransormator adalah Asc 400A. )ata ,ransormator #ang terpasang
di"aringan tersebut adalah sbb :
,ransormer data
13$= - ?=0F/255
1000A ,ransormer G 4$54
aka nilai A dari transormator tersebut adalah : 1000A / 1000 1 A
A *ilai 1A / GE 1A / 0$0454 15$38 A
)engan kapasitas ketahanan transormator adalah 15$38 A maka besarn#a
gangguan arus #ang dapat timbul pada "aringan adalah sbb :
1 / Etilitas A H 1 / ,rans A 1 / Asc
1/400 H 1 / 15$38 1 / Asc
0$002 H 0$0 1 / Asc
Asc 1 / ( 0$002 H 0$0 !
Asc 1$128
earn#a arus #ang dapat timbul disisi sekunder akibat gangguan pada "aringanadalah :
6C ?=0 Asc / ( 1$53 9 0$?= !
6C ?=0 1$128 / 0$=30?
6C ?=0 18$?23A
6C ?=0 18.?23 A
ila ingin mengetahui data #ang lebih akurat$ peralatan #ang terpasang seperti
kabel dan pan"angn#a dapat ditambahkan kedalam perhitungan dengan
menggunakkan perhitungan seperti diatas dengna rumus sebagai berikut :
abel A *ilai Asc 2 / kabel G.
)ata G (+mpedansi! kabel dapat diambilkan ari nilai @ I J kabel #ang biasan#a
terdapat dalam data sheet kabel tersebut.
!esim"u#an
esimpulan dari metode sederhana ini adalah bah%a kita perlu mengetahui nilai
arus gangguan #ang dapat timbul dalam sebuah istem untuk memduahkan dalam
pemilihan dan pemansangan peralatan roteksi (&'er Current rotecti'e )e'ices -
&C)! secara lebih cepat sehingga tidak ter"adi pemasangan atau penggunaan
peralatan #ang under rate. Analisis dan perhitungan #ang lebih akurat dengan
menggunakan sot%are dan komputer serta teori perlu dilakukan untuk
mengetahui lebih ditail besarn#a arus gangguan tersebut. etode sederhana ini
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 7/16
han#a berguna untuk perkiraan a%al dan hitungan kasar (perhitungan a%al! secara
cepat.
Contoh $erhitungan dan Analisa Short Circuit
Setelah pan"ang lebar kita membahas cara menganalisa dan menghitung short
circuit current (arus hubungan singkat ! pada sebuah lokasi disuatu "aringan
tegangan listrik$ sebagai penutup pembahasan analisa short circuit curent (arus
hubungan singkat! tersebut$ pada postingan ini akan diberikan contoh
penerapann#a.
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 8/16
ada gambar disamping terdapat sebuah "aringan radial sederhana #ang terdiri
dari : 1 buah generator (;1!$ 3 buah motor (1$ 2 dan 3!$ 1 buah
transormator (,@1!$ tahanan kabel (C1$ C2 dan C3! dan 2 buah bus dengan
tegangan 11 k dan ?14 .
)ata #ang dikumpulkan dari peralatan - peralatan #ang terpasang di "aringan
tersebut adalah sbb :
$%ui"ment Parameters
Generator G& S g1 2?.140 kA
V g1 11.000
X d ” 0$244 pu
Cos φ 0$=4 pu
Generator Cab#e
C&
7ength 30m
SiKe 2 parallel circuits o 3 9 1C 9 400
mm2
(J 0$040 LMkm$ @ 0$0885 LMkm!
Motor M& P m1 400 k>
V m1 11.000
I LRC 200$5 A
I LRC / I FLC $4 pu
Cos φ m 0$=4 pu
Cos φ s 0$30 pu
Motor Cab#e C' ength 140m
Sie 3C 9 D 34 mm2
( 0$= LMkm$ * 0$114 LMkm!
Transformer T*& S tr1 2$400 kA
V t1 11.000 V t2 ?14
I LRC 200$5 A
uk 0$024 pu
P kt 18.000 >
t p 0
Transformer
Cab#e C+
ength 100m
Sie 3C 9 D 84 mm2
( 0$2?5 LMkm$ * 0$0883 LMkm!
Motor M' P m1 80 k>
V m1 ?14
I LRC 1.215$3 A
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 9/16
I LRC / I FLC 5 pu
Cos φ m 0$= pu
Cos φ s 0$30 pu
Motor M+ P m1 140 k>
V m1 ?14 I LRC 1.484$= A
I LRC / I FLC .4 pu
Cos φ m 0$=4 pu
Cos φ s 0$30 pu
- Menghitung besarn,a Im"edansi "era#atan
)engan menggunakan persamaan #ang telah kita bahas sebelumn#a $ dari data
peralatan seperti tabel diatas didapat nilai impedansi peralatan seperti tabel berikut
ini
$%ui"ment esistance
(.)
eactance
(.)
*
Generator G& 0.0=52 1.2380
Generator Cab#e C& 0.000548 0.001?8
&&k/ Motor M& 8.?83= 30.1==4
Motor Cab#e C' 0.1002 0.01524
Transformer T*& (Primar, Side) 0.35=? 3.002
Transformer Cab#e C+ 0.02?5 0.00883
0&1/ Motor M' 0.04 0.20=
0&1/ Motor M+ 0.0?40 0.1?32
- Menghitung Im"edansi eferensi
ila kita menghitung kondisi kegagalan melalui sisi tegangan 11 k$ maka seluruh
impedansi peralatan #ang terpasang harus meru"uk kesisi tegangan 11 k. ada
contoh ini$ impedansi peralatan #ang akan diru"uk kesisi tegangan tinggi adalah
motor 2 dan 3 karena pada "aringan tersebut han#a 2 buah motor itu sa"a #ang
menggunakan tegangan ?14 . Sehingga impedansi kedua peralatan tersebut #ang
sebelumn#a berdasarkan tegangan ?14 diganti men"adi 11 k.
Jatio trao ,@1 #ang merupakan trao step do%n dari 11k ke ?14 didapat
sbb :
n 2 (0&1 3 (& 4 56)) 7 &&555
n 2 585+99+
Entuk menghitung impedansi reerensi $ digunakan persamaan diba%ah ini :
: 2 7 n'
*: 2 * 7 n'
Sehingga untuk nilai impedansi kedua motor didapat nilai impedansi baru seperti
pada tabel diba%ah ini :
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 10/16
$%ui"ment esistance
(.)
eactance
(.)
*
esistance
(.)
;
eactance
(.)
*;
0&1/ Motor
M' 0.04 0.20=
?.0842 1?.4534
0&1/ Motor
M+0.0?40 0.1?32
31.?2 100.2=?
- Menentukan Persamaan untuk <iagram The=enin
Seperti #ang telah di"elaskan pada pembahasan mengenai enghitung Short
Circuit +mpedansi eralatan +++$ dari gambar rangkaian "aringan diatas $ maka
persaman the'enin #ang dihasilkan adalah sbb :
>k 2 ?>G& 4 >C&@ ?>M& 4 >C'@ ?>C+ 4 >T*& 4 (>M' >M+) @
>k 0$0=1= H j 1.1431
- Arus hubungan sinkat ba#ans tiga "hasa (Ba#anced Three Phase Short
Circuit Current)
a. Arus inisial hubungan singkat tiga phasa simeteris (S#mmetrical +nitial Short
Circuit Current! adalah :
I "k = c V n / ( √ 3 Z k
I "k = !#$%& k'
b. uncak Arus hubungan Singkat (eak Short Circuit Current! adalah :
I p = ) √ 2Ιk
I p = 1!2&1* k'
erhitungan arus hubungan singkat (short circuit calculation! diatas merupakan
komponen dasar dari sot%are untuk po%er s#stim anal#sis seperti D,A$ ,>atau )lgSilent dll. )engan menggunakan sot%are tersebut akan lebih
memudahkan melaukan analisa pada sebuah "aringan namun perhitungan manual
sering digunakan unuk sebagai bahan pembanding.
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 11/16
Menghitung Short Circuit Impedansi $eralatan
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 12/16
Menghitung Short Circuit Impedansi $eralatan II
Sebagai kelan"utan artikel enghitung Short Circuit +mpedansi eralatan$ kali ini
kita lan"utkan untuk peralatan lainn#a$ #aitu :& !abe#
Entuk nilai impedansi kabel$ biasan#a telah dilampirkan pada dokumen pabrik
masing-masing dalam satuan &hms per kilometer. *ilai tersebut mesti dikon'ersi
men"adi ohms per pan"ang kabel #ang terpasang$ dengan perhitungan sbb :
Rc = R + Lc / 1000
Ξχ = Ξ Λχ / 1000
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 13/16
Menghitung Short Circuit Impedansi $eralatan III
*anjutan dari Menghitung Short Circuit Impedansi $eralatan II ,
setelah kita menghitung nilai impedansi beberapa peralatanyang terpasang pada sebuah jaringan yang akan dianalisa
ketahanan hubungan singkatnya (short circuit), tahap
selanjutnya adalah menentukan nilai impedansi reerensi yang
nantinya akan digunakan pada rangkaian eki&alen satu phasa!
$enetapan reerensi ini diperlukan karena adanya perbedaan
le&el tegangan pada masing-masing peralatan yang terpasang
pada jaringan tersebut, seperti nilai impedansi peralatan yang
dikon&ersikan terhadap nilai teganan yang dihitung (sisi
tegangan tinggi atau rendah), sbb "
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 14/16
- asio be#itan sebuah transformator da"at dihitung dengan rumus sbb
n = V t2 ( & , t p / V t &<imana
n Jasio belitan transormator
V t2 ,egangan nominal transormator pada sisi sekunder pada suatu tapV t1 ,egangan nominal transormator pada sisi primer
t p ,ap Setting (!
)engan menggunakan rasio belitan transormator$ nilai impedansi (resistansi dan
reaktansi! dapat dihitung terhadap sisi tegangan tinggi (! maupun sisi tegangan
rendah (7! berdasarkan persamaan sbb :
Z -V = Z LV / n2
<imana
Z -V *ilai +mpedansi terhadap sisi tegangan tinggi (!$ Ω
Z LV *ilai +mpedansi terhadap sisi tegangan rendah (7!$ Ω n Jasio belitan transormator (pu!
)engan persamaan diatas$ nilai impedansi terhadap 7 adalah sebagai berikut :
Z LV = Z -V + n2
Menghitung Short Circuit Impedansi $eralatan I#
Menentukan Persamaan <iagram The=enin "ada Sistim
)ari lan"utan artikel mengenai enhitung Short Circuit +mpedansi eralatan +++$
pada sistim #ang akan kita hitung ketahanann#a terhadap arus hubungan singkat
(short circuit! harus dimodelkan kedalam bentuk persamaan sederhana dengan
menggunakan ersamaan )iagram ,he'enin. ada model diagram the'enin iniakan menun"ukan sumber tegangan dan nilai impedansi #ang terhubung pada
"aringan$ #ang merupakan gambaran dari peralatan #ang terpasang berikut dengan
impedansi beban pada sistim "aringan tersebut baik terpasang secara seri maupun
paralel.
+alam menggunakan persamaan the&enin ini, rumus dasar mengenai
perhitungan impedansi parallel, seri dan bilangan comple akan sering
digunakan! Sedangkan untuk analsisa unbalanced short circuit
(hubungan singkat tidak seimbang) seperti hubungan satu phasa
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 15/16
ketanah, model persamaan diagram the&enin dibuat untuk ketiga
kondisi, yaitu urutan posit, urutan negati&e dan urutan nol ( Z k(1), Z k(2)
dan Z k(0) )
Setelah rangkaian disederhanakan dengan menggunakan persamaanthe&enin, langkah berikutnya adalah menghitung besarnya arus
hubungan singkat yang seimbang untuk rangkaian phasa (balanced
three phase short circuit currents)!%ntuk perhitungan short circuit
ini dilakukan pada setiap tingkatan pada sebuah siklus short circuit,
yaitu "
- Initial Short Circuit Current
- $eak Short Circuit Current
- Symmetrical 'reaking Current
- +C Short Circuit Component
%ntuk setiap tingkatan short circuit tersebut, akan kita bahas
pada artikel beriktunya!
Menghitung Short Circuit Impedansi $eralatan #
Sebagai kelanjutan dari postingan .Menghitung Short Circuit
Impedansi $eralatan I#., kali ini kita akan melanjutkan ketahapan
menghitung besarnya arus hubungan singkat yang seimbang
untuk rangkaian phasa (balanced three phase short circuit
currents)! %ntuk perhitungan short circuit ini dilakukan padasetiap tingkatan pada sebuah siklus short circuit, yaitu "
- Initial Short Circuit Current
- $eak Short Circuit Current
- Symmetrical 'reaking Current
- +C Short Circuit Component
en"elasan perhitungan untuk setiap tingkatan adalah sbb :
- Initia# Short Circuit Current
Entuk menghitng arus pada tahap innitial s#metrical short circuit$ digunakan
persamaan dengan standar +DC 0808$ sbb : I nk = c V n / ( √ 3 Z k
)imana$
I nk = arus pada tahap innitial s#metrical hubungan singkat (short circuit! $ A
c aktor tegangan untuk le'el tegangan ma9imum pada "aringan tersebut (1.04
untuk tegangan N 1k dan 1.1 untuk tegangan O 1 k!
Vn ,egangan nominal pada sistim "aringan tersebut (!
Zk *ilai impedansi pada urutan posti hubungan singkat.
- Peak Short Circuit Current8
7/25/2019 Hubung Singkat Full Sistem
http://slidepdf.com/reader/full/hubung-singkat-full-sistem 16/16
Sederhanan#a pada perhitungan eak Short Circuit Current$ kita han#a
memperhatikan pada ratio (perbandingan! @/J. erhitungan rasio @/J dapat
dilakukan pada titik lokasi kegagalan dengan menggunakan rumus sbb :
X/R = X k / Rk
era%al dari perhitungan rasio diatas$ arus puncak hubungan singkat (eak ShortCircuit current! dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sbb :
I p = ) √ 2Ι k $ untuk "aringan terbuka
I p = 1.1! ) √ 2Ι k $ untuk "aringan tertutup
)imana$
I p = eak Short Circuit Current $ A
Ιk = +nitial S#mmetrical Short Circuit Current $ A
aktor konstanta$ = 1.2 , .#% 0 (3/(X/R
- S,mmeterica# Breaking Current8
S#mmeterical reaking Current$ merupakan arus hubungan singkat #ang ter"adi
pada saat circuit breaker membuka.
I = Ιk "
)imana$
I = S#mmeterical reaking Current $ A
Ιk = +nitial S#mmetrical Short Circuit Current $
)ari perhitungan diatas$ kita telah men#elesaikan analisa perhitungan short circuit(arus hubungan singkat! pada sebuah "aringan.
Entuk contoh penerapann#a$ akan kita bahas pada artikel berikutn#a.
top related