Pengenalan Program ETAP ( Electrical Transient and Analysis Program )

E T A P (Electrical Transient Analysis Program) PowerStation adalah software untuk power system yang bekerja berdasarkan plant (project). Setiap plant harus menyediakan modelling peralatan dan alat – alat pendukung yang berhubungan dengan analisa yang akan dilakukan. Misalnya generator, data motor, data kabel dll. Sebuah plant terdiri dari sub-sistem kelistrikan yang membutuhkan sekumpulan komponen elektris yang khusus dan saling berhubungan. Dalam PowerStation, setiap plant harus menyediakan data base untuk keperluan itu

ETAP PowerStation dapat melakukan penggambaran single line diagram secara grafis dan mengadakan beberapa analisa/studi yakni Load Flow (aliran daya), Short Circuit (hubung singkat), motor starting, harmonisa, transient stability, protective device coordination, dan cable derating.

ETAP PowerStation juga menyediakan fasilitas Library yang akan mempermudah desain suatu sistem kelistrikan. Library ini dapat diedit atau dapat ditambahkan dengan informasi peralatan bila perlu.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam bekerja dengan ETAP PowerStation adalah :

1.      One Line Diagram, menunjukkan hubungan antar komponen/peralatan listrik sehingga membentuk suatu sistem kelistrikan.

2.      Library, informasi mengenai semua peralatan yang akan dipakai dalam sistem kelistrikan. Data elektris maupun mekanis dari peralatan yang detail/lengkap dapaty mempermudah dan memperbaiki hasil simulasi/analisa.

3.      Standar yang dipakai, biasanya mengacu pada standar IEC atau ANSI, frekuensi sistem dan metode – metode yang dipakai.

4.      Study Case, berisikan parameter – parameter yang berhubungan dengan metode studi yang akan dilakukan dan format hasil analisa.

Di bawah ini merupakan gambar dari perangkat ETAP

Berikut ini merupakan beberapa elemen yang digunakan dalam single line diagram

Generator
Merupakan suatu mesin listrik yang berfungsi untuk membangkitkan listrik.

Transformator
Merupakan peralatan yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan dengan rasio tertentu sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan

Standar ANSI

Standar IEC

Pemutus Rangkaian (Circuit Breaker)

Merupakan peralatan yang berfungsi untuk untuk melindungi sebuah rangkaian listrik dari kerusakan yang disebabkan oleh kelebihan beban atau hubungan pendek.

Circuit Breaker High Voltage dan Low Voltage

Beban
Terdapat 2 beban dalam ETAP, yaitu Static Load dan Lumped Load

Static Load

 Lumped Load

               

Dari sekian analisa yang dapat dilakukan menggunakan ETAP, terdapat tiga analisa yang akan dibahas kali ini. Analisa tersebut yaitu Load Flow Analysis (Analisa Aliran Daya), Short Circuit Analysis (Analisa Hubung Singkat), dan Motor Acceleration Analysis.

Analisa Hubung Singkat

Hubung singkat pada saluran transmisi dan distribusi adalah suatu keadaan dimana terjadi pertemuan antara fasa dengan fasa atau fasa dengan tanah tanpa melalui tahanan guna. Tahanan guna di sini adalah tahanan yang sengaja dipasang (resistansi, Impedansi, capasitansi) untuk mendapatkan guna (faedah) dari pemasangannya. Tahanan guna meliputi seluruh peralatan-peralatan yang memerlukan listrik dalam pemanfaatannya.

Gangguan hubung singkat dapat dibagi menjadi 2 yaitu :

·         Gangguan Hubung singkat simetris

·         Gangguan hubung singkat tidak simetris

Gangguan hubung singkat simetris didefenisikan sebagai gangguan yang melibatkan ketiga fasa, sehingga tidak mempengaruhi keseimbangan dari phasor arus dan tegangan. Sedangkan gangguan tidak simetris merupakan gangguan yang melibatkan sebagian dari fasa, baik itu satu fasa ke tanah, dua fasa antar saluran, maupun dua fasa ke tanah.

Saat gangguan terjadi, arus yang mengalir pada saluran transmisi yang menuju pusat gangguan sangat besar, sehingga akan mempengaruhi kestabilan dari keseluruhan system, untuk itu perlatan proteksi diharapkan mampu mendeteksi dan kemudian mengisolasi rangkaian yang mengalami gangguan terhadap rangkaian yang masih normal, karenanya diperlukan suatu analisis terhadap parameter-parameter yang berlaku pada system tenaga listrik jika gangguan hubung singkat tersebut terjadi.

Tujuan utama dari analisa tersebut adalah untuk memprediksi arus gangguan terbesar yang dapat terjadi sehingga dapat digunakan sebagai referensi dalam menentukan kapasitas Circuit breaker yang akan digunakan, serta prediksi arus hubung singkat terkecil yang akan digunakan sebagai acuan dalam menerapkan settingan relay proteksi.

Pada system yang terdiri dari beberapa bus, perhitungan arus gangguan dapat dilakukan dengan cara manual, tapi jika system terdiri dari banyak bus, maka perhitungan dengan cara manual sulit dilakukan dan dikhawatirkan dapat terjadi kesalahan dalam perhitungannya.

Gangguan 3 fasa, kemungkinan terjadinya adalah dari sebab putusnya salah satu kawat fasa yang letaknya paling atas pada transmisi/ distribusi dengan konfigurasi kawat antar fasanya disusun secara vertikal. Kemungkinan terjadinya memang sangat kecil, tetapi dalam analisanya tetap harus diperhitungkan.
Kemungkinanan lain adalah akibat pohon yang cukup tinggi berayun sewaktu tertiup angin kencang sehingga menyentuh ketiga kawat fasa transmisi atau distribusi.

Gangguan 2 fasa, kemungkinan terjadinya bisa disebabkan oleh putusnya kawat fasa tengah pada transmisi/ distribusi dengan konfigurasi tersusun vertikal.
Kemungkinan lain adalah dari sebab rusaknya isolator di transmisi/ distribusi sekaligu dua fasa. Gangguan seperti ini biasanya menjadi gangguan dua fasa ketanah. Atau bisa juga akibat back flashover antara tiang dan dua kawat fasa sekaligus sewaktu tiang transmisi/ distribusi yang mempunyai tahanan kaki tiang yang tinggi tersambar petir, dan lain-lain.

Gangguan satu fasa ketanah, kemungkinan terjadinya adalah akibat back flashover antara tiang ke salah satu kawat fasa transmisi/ distribusi sesaat setelah tiang tersambar petir yang besar, walaupun tahanan kaki tiangnya cukup rendah.
Bisa juga gangguan satu fasa ketanah terjadi sewaktu salah satu kawat fasa transmisi/ distribusi tersentuh pohon yamg cukup tinggi, dan lain-lain.

Sesungguhnya hampir setiap macam gangguan hubung singkat ( 3 fasa, 2 fasa atau satu fasa ketanah ) melalui suatu nilai tahanan gangguan yang terbentuk oleh arcing (RARC). Tetapi dalam analisa hubung singkat selalu perhitungan arus gangguan hubung singkat dengan menganggap tahanan gangguan = 0 (nol) untuk memudahkan perhitungan, karena kesulitan untuk menentukan besarnya RARC yang setepatnya. Oleh sebab itulah dalam penyetelan-penyetelan Relai proteksi atau karakteristik Relai proteksi yang dibuat oleh suatu fabrik selalu memperhitungkan agar dapat menampung RARC terbesar yang mungkin terjadi untuk masing-masing macam gangguan. (Ry)

Analisa Aliran Daya

Studi aliran daya adalah studi yang dilakukan untuk mendapatkan informasi mengenai aliran daya atau tegangan sistem dalam kondisi operasi tunak. Informasi ini sangat dibutuhkan guna mengevaluai unjuk kerja sistem tenaga dan menganalisis kondisi pembangkitan maupun pembebanan. Analisis ini juga memerlukan informasi aliran daya dalam kondisi normal maupun darurat.

Masalah aliran daya mencakup perhitungan aliran dan tegangan sistem pada terminal tertentu atau bus tertentu. Representasi fasa tunggal selalu dilakukan karena sistem dianggap seimbang. Di dalam studi aliran daya, bus-bus dibagi dalam 3 macam, yaitu :

1.    Slack bus atau swing bus atau bus referensi

2.    Voltage controlled bus atau bus generator

3.    Load bus atau bus beban

Pada tiap-tiap bus terdapat 4 besaran, yaitu :

1.      Daya real atau daya aktif (P)

2.      Daya reaktif (Q)

3.      Harga saklar tegangan (V)

4.      Sudut fasa tegangan (phi)

Pada tiap-tiap bus hanya ada 2 macam besaran yang ditentukan sedangkan dua besaran yang lain merupakan hasil akhir dari perhitungan. Besaran-besaran yang ditentukan itu adalah :

1.        Slack bus ; harga saklar (V) dan sudut fasanya (phi)

2.        Voltage controlled bus ; daya real (P) dan harga saklar tegangan (V)

3.        Load bus ; daya real (P) dan daya reaktif (Q)

Slack bus berfungsi untuk menyuplai kekurangan daya real (P) dan daya reaktif (Q) pada sistem.