2.3. Voltage Sag

2.3.1. Gambaran Umum

Voltage sag atau yang sering juga disebut

sebagai voltage dip merupakan suatu fenomena

penurunan tegangan rms dari nilai nominalnya yang

terjadi dalam waktu yang singkat, sekitar 10 ms

sampai beberapa detik. IEC 61000-4-30

mendefinisikan voltage sag (dip) sebagai penurunan

besar tegangan sementara pada titik di bawah nilai

threshold-nya. Sedangkan berdasarkan IEEE Standard

1159-1995, voltage sag merupakan variasi tegangan

rms dengan besar antara 10% sampai 90% dari

tegangan nominal dan berlangsung selama 0,5 siklus

sampai satu menit. Gambar berikut menunjukkan

gelombang tegangan saat terjadi voltage sag dengan

besar 0,3 pu dan berlangsung selama 0,3 detik.

Gambar 4. Contoh Bentuk Gelombang Saat Terjadi

Voltage sag

2.3.2 Akibat voltage sag

Secara umum, akibat yang ditimbulkan akibat adanya

voltage sag yaitu:

Motor tiba-tiba berhenti

Peralatan digital ter-reset menyebabkan hilangnya

data

Kerusakan / kegagalan peralatan

Produksi terhenti

Produk harus dikerjakan ulang

Pengaruh pada kualitas produk

Pengaruh pada konsumen seperti keterlambatan

pengiriman dan hilangnya penjualan

Biaya tambahan untuk investigasi masalah.

2.3.1. Penyebab voltage sag

Sebagian besar penyebab terjadinya voltage sag

adalah :

Arus hubung singkat yang terjadi baik di dalam

fasilitas industri itu sendiri maupun yang terjadi

dalam sistem penyaluran tenaga listrik. Short-

circuit fault menyebabkan tegangan menurun

dan hampir bernilai nol pada titik terjadinya

Adanya penyalaan motor besar

2.3.2. Mitigasi Voltage Sag

Ada tiga teknik memitigasi voltage sag yaitu

1. Mengurangi jumlah terjadinya gangguan

Membatasi jumlah terjadinya gangguan

merupakan cara yang efektif, tidak hanya untuk

mengurangi terjadinya voltage sag, tapi juga

mengurangi frekuensi terjadinya short and long

interruption.

2. Mencegah terjadinya gangguan

Langkah yang dapat dilakukan untuk mencegah

terjadinya fault dapat berupa kebijakan

pemangkasan pohon, penambahan arrester petir,

maupun penambahan pengaman terhadap binatang.

Fault yang terjadi karena petir dapat dikurangi

dengan menurunkan resistansi tanah pada kaki tiang

transmisi pada saluran transmisi overhead, atau

dapat juga dilakukan dengan memasang kawat

pelindung tambahan yang ditempatkan sedemikian

rupa sehingga kawat tersebut menjadi lebih

mungkin tersambar oleh petir daripada kawat

fasanya.

3. Mengurangi terjadinya gangguan

Langkah lain yang dapat dipertimbangkan untuk

mengurangi jumlah fault tiap tahunnya antara lain

dapat dicapai dengan menggantikan saluran

transmisi overhead dengan kabel bawah tanah, yang

tidak begitu terpengaruh akan adanya kondisi cuaca

yang buruk. Fault lebih sering terjadi pada saluran

transmisi overhead daripada kabel bawah tanah,

akan tetapi dalam hal waktu perbaikan yang

dikarenakan oleh fault, kabel bawah tanah

membutuhkan waktu perbaikan yang lebih lama.

2.4. Voltage swell

2.4.1 Gambaran umum

Voltage swell merupakan suatu fenomena

kenaikan tegangan rms dari nilai nominalnya yang

terjadi dalam waktu yang singkat, sekitar 10 ms

sampai beberapa detik. IEC 61000-4-30

mendefinisikan voltage swell sebagai kenaikan besar

tegangan sementara pada titik diatas nilai threshold-

nya. Sedangkan berdasarkan IEEE Standard 1159-

1995, voltage swell merupakan variasi tegangan rms

dengan besar antara 110% sampai 180% dari

tegangan nominal dan berlangsung selama 0,5 siklus

sampai satu menit. Gambar berikut menunjukkan

gelombang tegangan saat terjadi voltage swell

dengan besar 1.2 pu dan berlangsung selama 0,12

detik.

Gambar 5. Contoh Bentuk Gelombang Saat Terjadi

Voltage swell

2.4.2 Akibat voltage swell

Secara umum, akibat yang ditimbulkan akibat

adanya voltage swell yaitu:

Motor tiba-tiba berhenti

Peralatan digital ter-reset menyebabkan hilangnya

data

Kerusakan / kegagalan peralatan

Produksi terhenti

Produk harus dikerjakan ulang

Pengaruh pada kualitas produk

Pengaruh pada konsumen seperti keterlambatan

pengiriman dan hilangnya penjualan

Biaya tambahan untuk investigasi masalah.

2.4.1. Teknik Mitigas

1. Pengunaan Dynamic Voltage Restorer (DVR)

DVR merupakan alat yang menggunakan

teknologi elektronika daya khususnya teknologi

inverter dan dikonfigurasikan sebagai pengendali

tegangan yang dihubungkan secara seri. DVR dapat

dioperasikan dengan sebuah kapasitor yang relatif

kecil untuk meng-exchange daya reaktif atau dapat

mensuplai daya aktif ke beban dengan menggunakan

energy storage. Capacitor bank yang besar, flywheel,

dan baterai dapat digunakan sebagai media

penyimpanan energi.

DVR, yang diletakkan diantara suplai dan beban

kritis, telah terbukti menunjukkan unjuk kerja yang

sangat baik untuk pada mitigasi voltage swell atau

swell.

Gambar 6. Skematik DVR

2. Penggunaan Distribution Static Synchronous

Compensator (D-STATCOM)

Bila metode DVR menginjeksikan tegangan yang

hilang, maka D-STATCOM menginjeksikan arus untuk

mengkompensasi variasi tegangan beban. D-

STATCOM terdiri dari kapasitor DC, modul inverter

tiga fasa menggunakan IGBT atau tiristor, filter AC,

coupling transformer dan strategi pengendali. D-

STATCOM jarang digunakan untuk memitigasi adanya

voltage swell, dan lebih sering digunakan sebagai

power factor correction, voltage flicker mitigation,dan

active filtering

Gambar 7. Skema D-STATCOM

3. Penggunaan Unified Power Flow Controller

(UPFC)

UPFC merupakan kombinasi kompensator seri dan

kompensator paralel dengan adanya DC-link energy

storage capacitor. UPFC dapat mengendalikan daya aktif

dan daya reaktif. Oleh karena itu, UPFC dapat

memaksimalkan kapabilitas saluran dan mengurangi

power loss pada sistem.

Gambar 8. Skematik UPFC

4. Penggunaan Solid State Transfer Switch (SSTS)

SSTS dapat dengan sangat efektif digunakan

untuk melindungi beban dari adanya voltage swell,

swell dan gangguan lainnya. SSTS memastikan suplai

daya yang kontinu dan berkualitas tinggi pada beban

yang sensitif dengan mentransfer beban, dalam skala

waktu milidetik, dari bus yang terkena gangguan ke

bus lain yang masih sehat. Konfigurasi dasar alat ini

terdiri dari dua three phase solid state switch, satu

switch terletak pada main feeder dan yang lainnya

pada backup feeder. Konfigurasi ini dapat dilihat pada

gambar berikut:

Gambar 9. Skematik SSTS sebagai Custom Power Device

2.5. Variasi Frekuensi Tenaga (Power Frekuency

Variations)

2.5.1. Gambaran Umum

Frekuensi merupakan salah satu parameter

yang menentukan keandalan dan kualitas listrik.

Frekuensi adalah jumlah siklus arus bolak – balik (AC)

per detik. Beberapa negara, termasuk Indonesia

menggunakan frekuensi listrik standar sebesar 50 Hz.

Frekuensi listrik ditentukan oleh kecepatan perputaran

dari turbin sebagai penggerak mula. Sebagaimana

kita tahu, frekuensi nominal yang keluar dari

pembangkit hanya ada dua, yaitu frekuensi 50 Hz

atau frekuensi 60 Hz.

Variasi frekuensi merupakan kejadian ketidakstabilan

frekuensi, dimana frekuensi berubah – ubah alias tidak

stabil. Di Indonesia, aturan mengenai batasan fluktuasi

frekuensi diatur dalam regulasi SNI 04-1922-2002 yang

menyatakan bahwa frekuensi standard dari sumber listrik

adalah 50 + 1% Hz. Perusahaan listrik harus

mengusahakan agar frekuensi sekonstan mungkin, pada

umumnya perusahaan listrik dapat mengusahakan agar

variasi frekuensi hanya plus 1% dan minus 1% atau plus

0.5 Hz dan minus 0.5 Hz pada frekuensi 50 Hz. Batas yang

ketat ini dipersyaratkan karena adanya peralatan

pengguna yang sangat peka perubahan frekuensi

Gambar 10. Ilustrasi Variasi Frekuensi

2.5.2. Pengaruh Variasi Frekuensi

Berikut ini pengaruh variasi frekuensi antara lain :

1. Dapat menyebabkan hilangnya data pada suatu PC,

sistem menjadi crash dan rusaknya peralatan.

Peralatan – peralatan seperti PC sangat rentan

terhadap gangguan ini. Akibat yang paling fatal

adalah peralatan tiba–tiba shut down, akibatnya

banyak data yang hilang, sistem menjadicrash dan

akhirnya peralatan rusak.

2. Bertambahnya atau berkurangnya kecepatan putar

suatu motor. Jika tiba – tiba kita menemukan motor

berputar lebih cepat atau lebih lambat dari

seharusnya, maka ini adalah indikasi terjadinya

frequency variation.

3. Berubahnya putaran motor induksi. Misalkan motor

induksi tersebut digunakan untuk mengoperasikan

mesin tenun, maka mesin tenun akan beroperasi

dengan kecepatan yang berubah pula. Perubahan

kecepatan ini akan merubah pula kualitas

tenunannya.

4. Banyak peralatan listrik lainnya yang akan berubah

unjuk kerjanya bila frekuensi berubah, antara lain:

meja putar (turn table), pabrik kertas, dll.

2.5.1. Mitigasi Variasi Frekuensi

Penggunaan LFC (Load Frekuensi Control)

LFC adalah sebuah sistem yang digunakan untuk

menjaga fluktuasi frekuensi yang ditimbulkan oleh

perubahan beban. Penerapan LFC bertujuan untuk

menjaga Pemodelan pengendalian. Variasi frekuensi

sistem dalam pembagian beban yang harus dipikul

oleh sebuah generator. Untuk mengetahui

performansi LFC perlu diketahui terlebih dahulu

berbagai komponen dalam sistem tenaga yang

berhubungan dengan pengendalian frekuensi yaitu,

governor, turbin, generator, dan sistem beban, dan

pengendali PID (Proposional Integral Differential)

yang berfungsi sebagai komponen pengatur

proporsional untuk mengurangi kesalahan frekuensi

yang terjadi selama kondisi operasi.

LFC memiliki objektifitas yang harus dicapai

dalam pengoperasian sistem tenaga, terutama untuk

menjaga frekuensi sistem dalam pembagian beban

yang telah dijadwalkan. Salah satu tujuan dasar dari

pengaturan frekuensi dalam operasi sistem tenaga

listrik yaitu memperkecil penyimpangan frekuensi

akibat perubahan beban secara tiba-tiba agar tetap

menuju nilai yang dikehendaki setiap saat.