jurnal reaktor shunt (nabas)

7/24/2019 Jurnal Reaktor Shunt (nabas)

1/6

PROSEDING SEMINAR TUGAS AKHIR (2012) 1-6

1

Permodelan Transient Reaktor Shuntpada Sistem Transmisi500 kV Akibat dari Gangguan Fasa ke Tanah

Wisnu Pribadi, I Made Yulistya Negara, I Gusti Ngurah Satriyadi H.Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: [email protected] ; [email protected]

Abstrak Pada transmisi tegangan tinggi akan munculadanya line charging, yaitu tegangan pada sisi terima akan

lebih besar dari tegangan pada sisi kirim. Untuk

mengatasi permasalahan seperti itu maka diperlukan

pemasangan reaktor shunt yang berfungsi untuk

menyuplai daya reaktif induktif untuk mengurangi line

charging yang terjadi. Pada saat terjadi gangguan auto

reclouser bekerja untuk memadamkan arus gangguan,

akan tetapi selama proses pemadaman, arus gangguan

akan disuplai dengan arus kapasitansi sehingga muncullah

secondary arc. Reaktor netral bersifat induktif yangdigunakan untuk memadamkan secondary arc. Dalam

tugas akhir ini dilakukan simulasi gangguan satu fasa ke

tanah, dua fasa ke tanah dan tiga fasa ke tanah terhadap

saluran transmisi 500 kv dengan menggunakan perangkat

lunak EMTP/ATP. Pada simulasi gangguan satu fasa ke

tanahsecondary arcmengalami penurunan yaitu dari 70 A

menjadi 24 A setelah dipasang reaktor netral. Pada

simulasi gangguan dua fasa ke tanah secondary arc

sebelum di pasang reaktor netral adalah 90 A menjadi 34

A setelah di pasang reaktor netral. Pada gangguan tiga

fasa ke tanah secondary arc sebelum di pasang reaktor

netral adalah 72 A menurun hingga 61 A setelah di pasang

reaktor netral.

Kata Kunci Reaktor shunt , ATP/EMTP, Secondary

Arc,Reaktor Netral.

I. PENDAHULUAN

EAKTOR SHUNTadalah salah satu alat yang digunakan

untuk mengurangi line charging yang disebabkan oleh

transmisi yang jauh. Pada saat terjadi gangguan pada saluran

transmisi auto reclouser akan bekerja untuk mematikan arus

gangguan. pada saat itu arus yang sudah padam akan kembali

muncul karena disupply oleh arus kapasitif yang tersisa karena

kompensasi arus induktif yang diberikan oleh reaktor shunt

bernilai lebih kecil sehingga secondary arc akan muncul.Untuk mengurangi arus kapasitif tersebut maka dipasanglah

reaktor netral. Pemasangan reaktor netral bertujuan untuk

mengurangi secondary arc sehingga memudahkan auto

reclouser bekerja. Reaktor netral dipasang di bawah

pemasangan reaktor shunt. [3]

II. REAKTORSHUNTDANREAKTORNETRAL

A. Pemasangan Reaktor Shunt[1]

Reaktor shunt dirancang untuk terhubung ke salurantransmisi untuk mengatur tegangan saluran dengan caramenyerap daya kapasitif. Dalam keadaan normal reaktor shuntmengkompensasi daya reaktif antara 60% dan 75 %[1]. Dalamtugas akhir ini akan dijelaskan efek dari pemasangan reaktorshunt terhadap parameter beban dan saluran. Reaktor shunt

dipasang pada sisi penerima.Pada gambar 1 dijelaskan pengaruh dari kapasitansi,

pemasangan reaktor shunt.

Gambar 1. Rangkaian pengganti saluran transmisi setelah dipasang reaktor

shunt

Dari gambar tersebut maka besar dari Lp (reaktor shunt)dirumuskan seperti di bawah ini: = 12 . .(+3) (1)Dimana: : Reaktor shuntk : Kostanta : Kapasitansiantar kabel fasa : Kapasitansi kabel fasa ke tanahB. Pemasangan Reaktor Netral[1]

Pemasangan reaktor netral berfungsi untuk mengurangi arus

kapasitif yang yang ada pada saluran transmisi. Reaktor netral

bersifat induktif yang bertujuan untuk mengurangi arus

kapasitif tersebut.

Gambar 2 merupakan rangkaian pengganti transmisi setelah

di pasang reaktor netral.

R


2/6


2

Gambar 2. Rangkaian pengganti saluran setelah dipasang reaktor netral

Besar dari dapat ditentukan dengan menggunakan rumusdibawah ini:

= 13 . .(0).1(0).1 12. . (2)Dimana0 = 0 Sehingga persamaan

menjadi:

= 13 . .0 0 (3)Dimana:K : 0.6 dan 0.8 : Reaktor netral : Reaktor shunt0 : Pada tabel di bawah ini dijelaskan nilai-nilai yang digunakanuntuk mencari besar dari [3]:

Tabel 1Konsatanta perbadingan dan , besar 0dan k 0 = 0.3 0 = 0.45

k = 0.6 0.33 1k = 0.8 0.2 0.43

III. ANALISAHASILSIMULASI

A. Perhitungan Nilai dari Reaktor Shunt dan Reaktor

Netral

Sebelum dilakukan simulasi terlebih dahulu, diperlukanperhitungan nilai dari reaktor shuntdan reaktor netral terlebihdahulu. Dalam perhitungan ini perlu untuk mengetahui nilaidari kapasitansi antar kabel fasa dan kapasitansi antara kabelfasa dengan tanah.

Gambar 3. Rangkaian pengganti kapasitansi dan reaktor shunt

Menghitung kapasitansi saluran:

Jarak antar fasa adalah 16 m, maka Dab= 16 m, Dbc= 16 m,dan Dca= 32 m.

Deq= 16 16 323 Deq= 20.16 m.Tinggi kawat fasa adalah 70 m.Sehingga Ha= 70 m, Hb= 70 m, dan Hc= 70 m.

Heq= 70 70 703 Heq= 70 m.

Mencari GMD. =. 11 +2

42

= 20.16 11 + 20.1624 7 02

= 19.75Mencari GMR.

= [

.

.

1]1

= 2.

= 45 1022.

4

= 0.3182Sehingga GMR adalah

= [ 4 0.16395 0.318241]14 = 0.381Sehingga nilai dari adalah

= 0.0388

log

= 0.0388log

19.730.381

= 0.0226 F mile = 3.53FUntuk menghitung kapasitansi saluran kabel ke tanah

maka perlu menggunakan metode muatan bayangan. Hal inikan di jelaskan pada gambar 4 di bawah ini.

1 2 3

H1 H2 H3Permukaan bumi

H23H31 H12

1 2 3Gambar 4. Metode muatan bayangan


3/6


3

= 20ln ln(12 23 31

3

1 2 33 )

1= 70 m, 2= 70 m, dan 3= 70 m12= 140.9 m, 23=140.9 m, dan 31= 143.6 mMaka nilai dari adalah.

=

20ln ln(12 23 31

3

1 2 33 )

= 2 8.854 1012ln

19.750.16395

ln(140.9 140.9 143.63 7 0 7 0 7 03 )

= 1.36 1011 Besar dari reaktor shunt adalah:

= 12.k(CE + 3.CC)

=

1

2..f.k(CE + 3.CC)

= 12 50 0,6 (1.36 1011 + 3. (3.53 106) = 351.57

Untuk mencari reaktor netral maka perlu dilihatdengan gambar 4.3 di bawah ini.

Gambar 5. Rangkaian pengganti kapasitansi dengan reaktor shuntdan reaktornetral

Besar dari reaktor netral adalah:

=1

3. .

0

k 0 = 13

.351.57. 0.33

0.6 0.33 = 143.22 H

Setelah dilakukan perhitungan di atas nilai dari reaktorshunt dan reaktor netral digunakan sebagai data dalamsimulasi dengan menggunakan ATP/EMTP. Setelah itu dilihat

perhitungan dan perbedaan antara dipasang reaktor netraldengan tidak di pasang reaktor netral.

B. Pemodelan dengan Menggunakan EMTP /ATP

Dalam simulasi kali ini kita menggunakan fasilitasATPDraw dari software EMTP untuk memodelkan danmensimulasikan pengaruh switching terhadap reaktor shunt500 kV. Sumber yang digunakan merupakan sumber arusbolak-balik (AC) dengan tegangan rms line-line (VL-Lrms) 500kV. Frekuensi yang digunakan adalah 50 Hz. Untuk sumber,digunakan Single Phase Programmable Voltage Source.Circuit Breaker berfungsi sebagai pemutus daya. Padasimulasi ini digunakan Breaker yang memiliki pengaturanwaktu eksternal, yang diatur dengan Timer. saluran transmisiyang digunakan memiliki komponen utama berupa komponenresistif, kapasitif dan induktif. Untuk simulasi ini, panjangsaluran diasumsikan 251.1 km. dapat terlihat pada Gambar 8.

Reaktorshunt dihubungkan dengan saluran transmisi padagardu induk, diasumsikan diletakkan sebelum transformatordaya.

C. Kondisi Sistem Tanpa Reaktor Shunt

Pada simulasi dibawah ini dilakukan saluran transmisitanpa menggunakan reaktor shunt. Maka akan terlihat bahwategangan pada sisi terima akan lebih besar dari sisi kirim.

Gambar 6. Pemodelan Sistem Transmisi 3-fasa 500 kV menggunakanATP/EMTP dalam kondisi berbeban tanpa reaktor shunt

Pada simulasi ini saluran transmisi 500 kV tidak memakaireaktor shunt yang digunakan untuk kompensasi adanya linecharging. Simulasi ini digunakan untuk melihat adanya linechargingyang terjadi pada saluran transmisi ini.

Gambar 7. Plot tegangan sistem tanpa reaktor Shunt

Keterangan:Gelombang warna merah menunjukan BUS AGelombang warna hijau menunjukan BUS B

Pada keadaan sistem tanpa reaktor shunt , tegangan sumber

adalah 500 kV dengan frekuensi 50 Hz. Dari plot gambar 4.2dapat dilihat pengaruh adanya line charging pada transmisisehingga nilai tegangan pada sisi terima lebih besar dari padasisi kirim. Disini terlihat bahwa efek feranti yang timbul padasaluran ungaran menuju krian tidak terlalu besar yaitu hanyasekitar 17,78 kV. Tetapi meskipun efek feranti ini kecil jugaperlu d kompesasikan di gardu induk krian agar kualitassistem terjaga.


4/6


4

= cos (1.2x 103.. ) = 500cos(1.2x 103.50.251) = 517,78 D. Kondisi Sistem dengan Reaktor Shunt

Gambar 8. Pemodelan Sistem Transmisi 3-fasa 500 kV menggunakanATP/EMTP dalam kondisi berbeban dengan reaktor shunt

Setelah melakukan simulasi sistem tanpa reaktor shunt dandidapat bahwa tegangan sisi kirim lebih kecil dari padategangan sisi terima. Pada simulasi kedua ini sistem ditambahdengan reaktor shunt. Hasil dari simulasi adalah sebagaiberikut.

Gambar 9.Plot tegangan sistem dengan reaktor shunt

Keterangan:Gelombang warna merah menunjukan BUS AGelombang warna hijau menunjukan BUS B

Pada keadaan sistem dengan reaktor shunt , tegangansumber adalah 500 kV dengan frekuensi 50 Hz. Dari plotgambar 4.5 dapat dilihat pengaruh adanya daya reaktif yang

dihasilkan oleh reaktor shunt sehingga daya pada sisi terimameniliki nilai lebih rendah apabila dibandingkan dengan dayapada sisi kirim.

E. Gangguan Satu Fasa ke tanah dengan Munculnya

Secondary Arc

Pada simulasi ini digambarkan bahwa sistem transmisimengalami gangguan satu fasa ke tanah. Simulasi dapat dilihatpada gambar di bawah ini:

Gambar 10. Pemodelan Sistem Transmisi 3-fasa 500 kV menggunakanATP/EMTP dalam kondisi gangguan satu fasa ke tanah.

Hasil dari simulasi gangguan satu fasa ke tanah di atasmenunjukan adanya secondary arckarena adanya pemasanganreaktor shunt. Hasil dari simulasi di atas dapat dilihat padagambar di bawah:

Gambar 11. Arus secondary arcdengan reaktor shunt

Nilai dari secondary arcadalah 70 AGangguan satu fasa ke tanah pada simulasi diatas

merupakan gangguan paling banyak yang dialami pada sistemtransmisi. Gangguan satu fasa ke tanah tersebut jugamempengaruhi kerja dari Single Pole Auto Reclosing (SPAR)karena munculnya secondary arc. Pada t= 0.1 sistem transmisimengalami gangguan satu fasa ke tanah. Pada t= 0.2muncullah secondary arc.

F. Pemasangan Reaktor Netral Sebagai Kopensasi dari

Secondary Arc

Pada simulasi ini dilakukan penambahan reaktor netralsebagai kompensasi dari adanya secondary arc yang munculkarena pemasangan reaktor shunt. Similasi dapat dilihat padagambar di bawah ini:

Gambar 12. Pemodelan Sistem Transmisi 3-fasa 500 kV menggunakanATP/EMTP dengan menambahkan reaktor netral.

Hasil dari simulasi gangguan satu fasa ke tanah di atasmenunjukan adanya penurunan besar dari secondary arckarena adanya pemasangan reaktor shunt dan penambahan

reaktor netral. Hasil dari simulasi di atas dapat dilihat padagambar di bawah:

Gambar 13. Arus secondary arcdengan reaktor shunt dan reaktor netral

Nilai dari secondary arcadalah 24 ADari hasil simulasi di atas dapat dapat terlihat hasil dari

pemasangan reaktor netral. Secondary arc memiliki nilai yanglebih kecil setelah dipasang reaktor netral. Pada t= 0.1 sistentransmisi mengalami gangguan satu fasa ke tanah, pada t= 0.2muncul adanya secondary arcsetelah itu akan perlahan-lahanakan stabil.


5/6


5

G. Gangguan Dua Fasa ke tanah dengan munculnya

Secondary Arc

Pada simulasi ini digambarkan bahwa sistem transmisimengalami gangguan dua fasa ke tanah. Pada t= 0.1 terjadigangguan dua fasa ketanah. Selanjutnya bisa dilihat dari gabardi bawah ini:

Gambar 14. Pemodelan Sistem Transmisi 3-fasa 500 kV menggunakanATP/EMTP dalam kondisi gangguan dua fasa ke tanah.

Hasil dari simulasi gangguan dua fasa ke tanah di atasmenunjukan adanya secondary arckarena adanya pemasanganreaktor shunt. Hasil dari simulasi di atas dapat dilihat padagambar di bawah:


Nilai dari secondary arcadalah 100 APada simulasi gangguan dua fasa ke tanah di atas dapat

dilihat pada t= 0.1 sistem transmisi mengalami gangguan.Pada t= 0.2 timbullah secondary arc. Pada saat t= 0.3secondary arcmuali stabil kembali.

H. Pemasangan Reaktor Netral pada Gangguan Dua Fasa

ke Tanah

Pada simulasi ini digambarkan bahwa sistem transmisimengalami gangguan dua fasa ke tanah. Pada t= 0.1 terjadigangguan dua fasa ketanah. Stelah dilihat hasil dari simulasigangguan dua fasa ketanah di atas muncullah secondary arcmaka pada simulasi ini dipasanglah reaktor netral yangdigunakan untuk mengurangi nilai dari secondary arc.Selanjutnya bisa dilihat dari gambar di bawah ini

Gambar 16. Pemodelan Sistem Transmisi 3-fasa 500 kV menggunakanATP/EMTP dalam kondisi gangguan dua fasa ke tanah dengan penambahanreaktor netral.

Hasil dari simulasi gangguan dua fasa ke tanah di atasmenunjukan adanya penurunan besar dari secondary arckarena adanya pemasangan reaktor shunt dan penambahanreaktor netral. Hasil dari simulasi di atas dapat dilihat padagambar di bawah:


Nilai dari secondary arcadalah 34 APada gambar 15 dan 17 terlihat perbandingan besarnya

secondary arc sebelum dan sesudah di pasang reaktor netral.Pada simulasi stelah dipasang reaktor netral secondary arcterlihat menurun karena adanya reaktor netral yang telahdipasang. Reaktor netral tersebut bersifat reaktif sehinggamengurangi besar dari secondary arc yang timbul setelahgangguan. hal ini disebabkan karena reaktor netral akanmengurangi kapasitansi pada fasa yang terkena gangguansehingga secondary arcyang terjadi akan lebih kecil setelahdipasang reaktor netral.

I. Gangguan Tiga Fasa ke Tanah dengan munculnya

Secondary Arc

Pada simulasi ini digambarkan bahwa sistem transmisimengalami gangguan tiga fasa ke tanah. Pada t= 0.1 terjadigangguan tiga fasa ketanah. Selanjutnya bisa dilihat dari gabardi bawah ini:

Gambar 18. Pemodelan Sistem Transmisi 3-fasa 500 kV menggunakanATP/EMTP dalam kondisi gangguan tiga fasa ke tanah

Hasil dari simulasi gangguan tiga fasa ke tanah di atasmenunjukan adanya secondary arckarena adanya pemasanganreaktor shunt. Hasil dari simulasi di atas dapat dilihat padagambar di bawah:


Nilai dari secondary arcadalah 72 APada simulasi gangguan tiga fasa ke tanah di atas dapat

dilihat pada t= 0.1 sistem transmisi mengalami gangguan.Pada t= 0.2 timbullah secondary arc. Pada saat t= 0.3secondary arcmulai stabil kembali.


6/6


6

J. Pemasangan Reaktor Netral pada Gangguan Tiga Fasa

ke Tanah

Pada simulasi ini digambarkan bahwa sistem transmisimengalami gangguan tiga fasa ke tanah. Pada t= 0.1 terjadigangguan tiga fasa ketanah. Selanjutnya bisa dilihat dari gabardi bawah ini:

Gambar 20. Pemodelan Sistem Transmisi 3-fasa 500 kV menggunakanATP/EMTP dalam kondisi gangguan dua fasa ke tanah dengan penambahan

reaktor netral.

Hasil dari simulasi gangguan tiga fasa ke tanah di atasmenunjukan adanya penurunan besar dari secondary arckarena adanya pemasangan reaktor shunt dan penambahanreaktor netral. Hasil dari simulasi di atas dapat dilihat padagambar di bawah:


Nilai dari secondary arcadalah 61Pada gambar 19 dan 21 terlihat perbandingan besarnya

secondary arc sebelum dan sesudah di pasang reaktor netral.Pada simulasi stelah dipasang reaktor netral secondary arcberbeda hanya kecil sekali.

Dibawah ini adalah hasil dari simulasi mengenaipemasangan reaktor netral:

Tabel 1Perbandingan nilai secondary arcsebelum dan sesudah di pasang

reaktor netral

Jenis Gangguan Besar Secondary ArctanpaReaktor Netral

Besar SecondaryArcdengan Reaktor

Netral

1 fasa ke tanah 70 A 24 A2 fasa ke tanah 100 A 34 A3 fasa ke tanah 72 A 61 A

IV. KESIMPULAN

1. Pada saluran transmisi 500 kV GITET Ungaran menujuGITET Krian terjadi line chargingpada sisi terima yaitu

pada GITET Krian yaitu sebesar 517,78 kV. Setelah dilakukan pemasangan reaktor shunt maka besar teganganterima adalah 494,64 kV.

2. Pada gangguan satu fasa ke tanah besar secondary arcsebelum dipasang reaktor netral sebesar 70 A. Setelahdipasang reaktor netral nilai dari secondary arc adalahsebesar 24 A. Terdapat penurunan besar dari secondaryarc.

3. Pada gangguan satu fasa ke tanah besar secondary arcsebelum dipasang reaktor netral sebesar 100 A. Setelahdipasang reaktor netral nilai dari secondary arc adalah

sebesar 34 A. Terdapat penurunan besar dari secondaryarc.

4. Pada gangguan satu fasa ke tanah besar secondary arcsebelum dipasang reaktor netral sebesar 72 A. Setelahdipasang reaktor netral nilai dari secondary arc adalahsebesar 61 A. Terdapat penurunan besar dari secondaryarc.

DAFTAR PUSTAKA[1] Ramold, M., Idarraga, G., dan Jger, J., Transient shunt reactor

dimensioning for bulk power transmission systems during normal andfaulty network conditions, International Conference on Power SystemTechnology, 2006.

[2] IEEE Power System Relaying Committee Working Group, Singlephase tripping and auto reclosing of transmission lines IEEEcommittee report, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 7, No.1, pp. 182-192, Jan. 1989

[3] E. W. Kimbark, Suppression of Ground-Fault Arcs on Single-Pole-Switched EHV Lines by Shunt Reactors, IEEE Transactions on PowerApparatus and Systems, vol PAS-83, pp. 285-290, March/April 1964

[4] J. A. Filho, P.C. Fernandez, E. H. Rose, A DAjuz and A. Castanheira,Brazilian Successful Experience in the Usage of Current LimitingReactors for Short-Circuit Limitation, paper 206, Cigre session inTokyo,2005.

[5] Wahyudi, R, Ir. Transmisi Tenaga Listrik, Diktat Kuliah JurusanTeknik Elektro, FTI ITS, 2010.

[6]

Hutauruk, T.S., Gelombang Berjalan dan Proteksi Surja, Jakarta,Erlangga, 1989.

[7] M. V. Escudero, M. Redfern, Effects of Transmission LineConstruction on Resonance in Shunt Compensated EHV Lines,International Conference on Power Systems Transients (IPST05) inMontreal, Canada on June 19-23, 2005, Paper No. IPST05-109

[8] Kadir, Abdul, Transmisi Tenaga Listrik, UI-Press, Jakarta, 1998.[9] Arismunandar, A., 1984, Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik, Jilid

III, Gardu Induk, Pradnya Paramita, Jakarta.[10]

Aslimeri dkk., 2008, Teknik Transmisi Tenaga Listrik, Jilid II,Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan,Jakarta.Arismunandar,A., Teknik Tegangan Tinggi Suplemen,Ghalia-Indonesia,Jakarta,1983.

[11]

Zoran G., Birger H., Fahrudin M., Oktober 2003. HV Shunt ReactorSecrets for Protection Engineers, presented at 30thWestern Protective

Relaying Conference, Washington.

jurnal reaktor shunt (nabas)

Documents