Turorial Berguru Listrik - Sistim Pu (Per-Unit)

Sistim PU (Per-Unit) - Merupakan cara penyederhanaan suatu nilai perhitungan yang sangat bermanfaat dalam analisa sistem tenaga listrik, yang melibatkan susukan transmisi, beberapa buah transformator dan generator.  Penyederhanaan perhitungan ini yaitu dengan menyatakan suatu nilai tertentu menyerupai Daya, Tegangan, Arus, Impedansi maupun Admitansi kedalam satuan per-unit yang nantinya kalau diinginkan untuk mengetahui nilai bekerjsama sanggup dirujuk kembali ke nilai referensinya.

Sistem per unit banyak dipakai dalam mengevaluasi  anutan daya, penilaian hubung singkat, motor starting dll.

Bagaimana bekerjsama Sistim PU ini, akan menjai topik bahasan kita pada postingan kali ini.

Kalau dilihat dari penggunaannya, sistim PU tersebut hanyalah merupakan metode atau cara menskalakan suatu nilai parameter listrik terhadap nilai refrensi atau pada metode Sistim PU dikenal dengan istilah base. Sehingga persamaan dasar untuk sistim PU ini adalah  sebagai berikut :

per-unit = actual_value / base_value

Dari persamaan dasar terlihat bahwa :

1. Nilai bekerjsama (actual_value) dibandingkan dengan nilai referensi (base_value) menghasilkan nilai per-unit dari actual_value.
2. Nilai basis (base_value) dan Nilai sebenarnya (actual_value) haruslah merupakan parameter yang sama, sehingga nilai per-unit  yang dihasilkan tidak lagi mempunyai satuan. Dengan kata lain, misalkan nilai per-unit suatu tegangan hanya didapat dari membandingkan  actual_value tegangan dengan base_value tegangan. 
3. Nilai basis (base_value) selalu merupakan bilangan real, sedangkan nilai sebenarnya (actual_value) bisa juga bilangan kompek.

Jumlah per satuan sama dengan jumlah persen. Rasio dalam persen yaitu 100 kali rasio per unit. Misalnya, voltase 70kV pada basis 100kV akan menjadi 70% voltase basis. Ini sama dengan 100 kali nilai per satuan 0,7 yang diturunkan di atas.

Langkah awal dalam menggunakan per-unit pada analisis sistim tenaga listrik yaitu dengan :

1.  Menetapkan nilai basis (base_value) untuk Daya Semu (S) 

S_base = (Power base) basis daya, dalam satuan VA. Pada prinsipnya S_base dapat ditetapkan secara bebas, tetapi dalam praktiknya biasanya dipilih nilai 100 MVA.


2.  Menetapkan nilai basis (base_value) untuk Tegangan (V)

V_base = basis tegangan (V). Sama halnya dengan S_base , V_base juga sanggup ditetapkan secara bebas,  dalam prakteknya V_base  sama dengan nilai nominal tegangan line-to-line (V_L-L) sistim yang akan dinalisa tersebut.

Istilah nominal tegangan line-to-line (V_L-L) berarti nilai teganagan di mana sistem dirancang untuk beroperasi dalam kondisi seimbang normal.


3.  Menetapkan nilai basis (base_value) untuk Arus (I) 

Dengan memakai rumus dasar : S_3ϕ = √3VI , maka dengan rumus yang sama  untuk S_3ϕbase menjadi :

S_3ϕbase = √3V_baseI_base  ,sehingga I_base  didapat :

I_base = S_3ϕbase / √3V_base

Dikarenakan  S_3ϕbase biasanya ditulis dalam satuan kVA atau MVA dan tegangan (V) dalam satuan kilo Volt atau kV , maka I_base menjadi :

I_base = kVA_base / √3kV_{base  ...................} (Ampere)

4.  Menetapkan nilai basis (base_value) untuk Impedansi (Z) 

Untuk nilai basis impedansi Z_base didapat dengan memakai persamaan :

Z_base= V_base / I_base =  (V_base)² / S_base , atau 

Z_base= (kV_base)² x 1000 / kVA_base , atau

Z_base= (kV_base)² / MVA_{base ....................} (Ω)

Setelah keempat kompnen diatas telah kita dapatkan ( S, V, I dan Z ) , untuk mendapat nilai per-unit untuk suatu nilai bekerjsama (actual_value) dengan cara membandingkannya, menyerupai berikut ini :

V = IZ
V / V_base = IZ /  I_base Z_base
V_pu = I_pu Z_pu

Setelah nilai basis didapat untuk setiap parameter diatas, maka nilai Z_pu dapat dihitung dengan memakai persamaan dibawah ini :

Z_pu= Z (Ω) / Z_base  =   (  Z .  MVA_base  ) /  ( kV_base  )²       ................. (Ω)

atau

Z_pu  =  (  Z . kVA_base  ) /  (  1000 . ( kV_base  )²  )  ....................... (Ω)

Dalam penulisannya, sering juga penulisan pu (per-unit) dalam bentuk persentase (%), misalnya pada nilai impedansi transformator  utnu rating MVA yang ditulis dalam bentuk %. Konversinya cukup sederhana, yaitu dengan menyatakan nilai I_pu = 100 % , sehingga mendapat nilai nilai pu (per-unit) untuk  nilai persentase lainnya cukup dengan memakai persamaan sebagai berikut :

pu (per-unit) = nilai persentase/  100

Sehingga persamaan sebelumnya, yaitu : 

Z_pu= Z (Ω) / Z_base  =   ( Z .  MVA_base  ) /  ( kV_base  )²    .................. (Ω)

sanggup ditulis menjadi

% Z_pu= ( Z . 100 . MVA_base  ) /  ( kV_base  )²   

atau kalau persamaanya yaitu :

Z_pu  =  (  Z . kVA_base  ) /  (  1000 . ( kV_base  )²  )  ....................... (Ω)

sanggup ditulis menjadi

%Z_pu  =  (  Z . kVA_base  ) /  (  10 . ( kV_base  )²   ) 

Tak jarang, pada kondisi tertentu dikala memakai sistim pu terutama sekali untuk nilai impedansi (Z) kita perlu mengkonversi nilai pu (per-unit) nya dari memakai nilai basis yang usang ke nilai basis yang gres ,  sehingga konversinya menjadi sebagai berikut :

Z_pu^new  =  Z_pu^old  . ( Z_base^old /   Z_base^new )

Z_pu^new  =  Z_pu^old  . ( kVA_base^new /   kVA_base^old ) . ( kV_base^new  /   kV_base^old  )²

Z_pu^new  =  Z_pu^old  . ( MVA_base^new  /  MVA_base^old )

Kita juga sanggup dengan cepat megnkonversikan dari satu nilai impedansi dalam satuan ohm, ke nilai impedansi lain dalam ohm dengan persamaan berikut :

Z_ohm^new  =  Z_ohm^old  . ( kV_base^new  /  kV_base^old )²

Ok .... mungkin hingga disini dulu penjelasannya mengenai penggunaan sistim pu ini,  wacana teladan penggunaannya akan aku lanjutkan pada postingan selanjutnya... biar bermanfaat... salaaaaaam