Penyeimbang Beban Tiga Fasa Tiga Kawat Dengan Static Var Compensator (SVC) Tipe Thyristor Controlled Reactor Fixed Capacitor (TCR-FC)

Penyeimbang Beban Tiga Fasa Tiga Kawat Dengan Static Var Compensator (SVC) Tipe

Thyristor Controlled Reactor – Fixed Capacitor (TCR-FC)

Dimas Mulyo Widyo Saputro. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT. Dr. Dedet Candra Riawan, ST. M.Eng Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya

Abstrak : Pembebana industri yang berubah-ubah menyebabkan ketidakseimbangan arus pada sistem distribusi. Akibat adanya ketidakseimbangan tersebut mengakibatkan munculnya arus urutan positif, arus urutan negatif, dan arus urutan nol. Agar dapat dicapai keseimbangan pada sistem, maka harga arus urutan negatif dan arus urutan nol harus dikurangi sampai dengan standar minimum ketidakseimbangan. Pada tugas akhir ini dijelaskan bagaimana cara mereduksi besar arus urutan negatif dengan memanfaatkan Static Var Compensator tipe

Thyristor Controlled Reactor – Fixed Capacitor. Metode SVC yang digunakan yaitu menggunakan metode analisis daya, sehingga perhitungan yang dilakukan lebih sederhana. Hasil simulasi diketahui bahwa presentase ketidakseimbangan sebesar 10,3% dapat dikurangi menjadi 1,01% dan kompensasi arus urutan negatif dari 1,9 A menjadi 0,2A. Keuntungan dari kompensator tersebut yaitu memiliki sudut penyalaan yang dapat diatur mengikuti perubahan beban.

Kata kunci: Ketidakseimbangan,static Var compensator, TCR-FC.

I. PENDAHULUAN

Pembebanan pada industri selalu berubah-ubah, hal ini mengakibatkan ketidakseimbangan pada sistem distribusi. Sistem yang tak seimbang akan mengakibatkan efek yang merugikan pada mesin-mesin industri. Oleh karena itu diperlukan usaha untuk menyeimbangkan sistem tersebut. Pada beban tak seimbang terdapat 3 macam arus yaitu : arus urutan nol, arus urutan negatif dan arus urutan positif. Ketidakseimbangan merupakan perbandingan arus urutan nol atau negative dengan arus urutan positif.

Penggunaan Static Var Compensator (SVC) dapat dimanfaatkan untuk mengkompesasi beban yang tak seimbang pada beban yang tak seimbang pada sistem distribusi. Hal ini dapat dilakukan dengan mengatur variable reaktansi yang terdapat pada kompensator. Pengaturan ini dapat dicapai dengan pengoperasian Thyristor Controlled compensator pada sudut konduksi tertentu. Dengan sudut konduksi yang asimetri pada thyristor, maka didapat reaktansi hubungan delta yang asimetri pula. SVC dapat menyerap atau menghasilkan daya reaktif untuk menyeimbangkan sistem distribusi dan mengurangi presentasi ketidakseimbangan yang timbul pada sistem distribusi.

II. DASAR TEORI 2.1 Daya

Rangkaian Daya listrik fasa tunggal didefinisikan sebagai perubahan energi terhadap waktu dalam bentuk tegangan dan arus. Satuan daya listrik adalah Volt Ampere. Daya yang diserap oleh suatu beban adalah drop tegangan (Volt) pada beban tersebut dikalikan dengan arus (Ampere) yang mengalir melalui beban tersebut.

sehingga diperoleh daya sesaat adalah:

)

cos(

cos











V

I

t

t

s

_{maks maks} (2.1) Sudut  dalam persamaan diatas adalah positif untuk arus lagging terhadap tegangan dan negatif untuk arus yang leading terhadap tegangan. Dengan

2

maks

maks

I

V

_dapat

diganti dengan perkalian [Van.Ian] atau [V].[I].

2.2 Sistem Tak Seimbang

Suatu sistem tak seimbang yang terdiri dari n fasor-fasor yang berhubungan dapat diuraikan menjadi n sistem-sistem fasor-fasor seimbang yang disebut komponen-komponen simetri fasor aslinya. N buah fasor-fasor pada setiap himpunan komponen-komponennya adalah sama panjang dan sudut-sudut diantara fasor-fasor yang bersebelahan dalam himpunan itu sama besarnya.

2.2.1 Komponen Simetri

Karena pergeseran fasa komponen-komponen simetri pada tegangan dan arus dalam suatu sistem tenaga, maka untuk memudahkan dipakai operator untuk menunjukkan perputaran sebesar 120o_{. Operator ini sering} disebut sebagai operator a dimana operator ini menimbulkan suatu perputaran sebesar 1200 _{dengan arah} yang berlawanan dengan perputaran arah jarum jam. Operator semacam ini merupakan suatu bilangan kompleks dengan besar satu dengan suatu sudut sebesar 120o _{dan didefinisikan sebagai:}

a = 1120o ₌ j2/3

e = -0,5 + 0,886

Dengan memasukkan nilai operator a, maka persamaan dapat ditulis

Va = Va0 + Va1 + Va2 (2.2) Vb = Va0 + a2_{Va1 + aVa2 (2.3)} Vc = Va0 + aVa1 + a2_{Va2 (2.4)}

2.2.2 Derajat Ketidakseimbangan

Dalam sistem tiga fasa derajat ketidakseimbangan didefinisikan sebagai perbandingan antara komponen urutan negatif dengan komponen urutan positif dari fasor-fasor yang tidak seimbang. Dirumuskan sebagai :

% 100   equence PosoitiveS quence NegativeSe Unbalance

2.3 Thyristor-controlled Reactor (TCR)

Gambar 2.1 Thyristor Control Reactor [1] Rangkaian dasar TCR ini ditunjukkan pada gambar 2.1. Thyristor (T1,T2) yang terhubung anti pararel ini bekerja seperti bidirectional switch dimana thyristor T1 akan berkonduksi pada setengah gelombang positif dan thyristor T2 akan berkonduksi pada setengah gelombang negatif. Untuk pengaturan sudut penyalaan () mulai dari 90 sampai 180. Pada sudut penyalaan 90 menyebabkan thyristor akan konduksi secara penuh. Dan pada sudut penyalaan 180 thyristor tidak berkonduksi atau dalam kondisi blocked mode. Konduksi secara parsial diperoleh dengan sudut penyalaan diantara 900 _{dan 180}0_{. Sudut} penyalaan diantara 00 _{dan 90}0 _{tidak diijinkan karena akan} menghasilkan arus tak simetri dengan adanya komponen DC.

III. STATIC VAR COMPENSATOR PENYEIMBANG BEBAN MENGGUNAKAN

METODE ANALISIS DAYA

3.1 Hubungan Antara Daya Aktif Dan Reaktif Yang Mengalir Setiap Fasa Ke Sebuah Beban Tiga Fasa.

Gambar 3.1 merupakan rangkaian beban 3 fasa yang disambungkan dengan kawat tiga fasa dengan tegangan yang seimbang. Jika tegangan 𝑉 𝑅 dipilih sebagai

phasor referensi, sehingga 𝑉 𝑅= 𝑉∠00, 𝑉 𝑆= 𝑉∠ − 1200,

𝑉 𝑇= 𝑉∠1200, dan 0 = 𝐼 𝑅∗+𝐼 𝑆∗+ 𝐼 𝑇∗ = 𝑃𝑅 + 𝑗𝒬𝑅 𝑉∠00 + 𝑃𝑆 + 𝑗𝒬𝑆 𝑉∠−1200 + 𝑃𝑇 + 𝑗𝒬𝑇 𝑉∠1200 (3.1)

Gambar 3.1. Daya yang mengalir ke beban tiga fasa tiga kawat [3].

Dari persamaan diatas adalah hubungan antara daya yang mengalir setiap fasa. Apapun koneksi dari beban tiga fasa dengan tegangan yang seimbang dan beban yang seimbang, maka daya harus sesuai dengan persamaan (3.3), yaitu

𝒬𝑅= 𝒬𝑆= 𝒬𝑇 (3.3)

Dan daya aktifnya yaitu

PR = PS= PT (3.4)

Jadi jika 𝒬2 adalah daya reaktif yang mengalir ke

set yang terbentuk oleh kompensator dan beban, sehingga setiap fasa mengalir 𝒬 = 𝒬2/3. Jadi persamaan factor

daya yang baru yaitu:

Cos

𝜑

2

=

3𝑃 (3𝑃)2_+(3𝒬)2

=

𝑃

𝑃2_+𝒬2 (3.5) Jika 𝒬2= 0 telah tercapai, maka power factor

akan menjadi unity.

3.2 Daya Reaktif Yang Dialirkan Oleh Setiap Fasa ke Tiga Kawat Beban Reaktif Murni Yang Dihubungkan Secara Delta.

Daya j𝒬𝑅𝑆, j𝒬𝑆𝑇, 𝑑𝑎𝑛 j𝒬𝑇𝑅, yang diserap oleh

beban raktif mono-fasa yang merupakan hubungan delta seperti pada gambar 3.2. Hal ini sangat berguna untuk mencari hubungan antara daya beban tersebut dan daya kompleks yang mengalir setiap fasa, yaitu sesuai rumus :

𝑆 𝑅 = 𝑃𝑅+ 𝑗𝒬𝑅, 𝑆 𝑆= 𝑃𝑆 + 𝑗𝒬𝑆, 𝑑𝑎𝑛 𝑆 𝑇 = 𝑃𝑇 + 𝑗𝒬𝑇. (3.6)

Dilihat dari 𝐼 𝑅∗ = 𝐼 1∗− 𝐼 3∗, maka didapatkan

𝐼

𝑅∗

=

𝑃𝑅 + 𝑗𝒬𝑅 𝑉∠00

=

𝑗 𝒬𝑅𝑆 3𝑉∠300

−

𝑗 𝒬𝑇𝑅 3𝑉∠1500

=

𝒬𝑅𝑆−𝒬𝑇𝑅 2 3𝑉

+

𝑗

3(𝒬𝑅𝑆+𝒬𝑇𝑅) 2 3𝑉

(3.7)

Membandingkan dari anggota kedua dan keempat sehingga didapatkan :

𝒬

𝑅

=

𝒬𝑅𝑆+𝒬𝑇𝑅 2 (3.8)

𝒬

𝑆

=

𝒬_𝑆𝑇+𝒬_𝑅𝑆 2 (3.9)

𝒬

𝑇

=

𝒬𝑇𝑅+𝒬𝑆𝑇 2 (3.10) Daya reaktif yang dialirkan oleh setiap fasa dapat

diperbaiki sesuai yang diinginkan dengan menggunakan 3 daya reaktif, yaitu pada persamaan (3.8), (3.9), dan (3.10) [3]. Akan tetapi untuk mendapatkan nilai daya reaktif yang equal pada setiap fasa tidak mungkin bisa berlangsung secara instan, untuk mendapatkan hasil yang diinginkan maka perlu ada jedah waktu untuk memperoleh kondisi tersebut.

Gambar 3.2 Menentukan nilai dari 𝒬𝑅𝑆, 𝒬𝑆𝑇, 𝒬𝑆𝑇[3]

3.3 Reaktansi Kompensasi

Gambar 3.3 menunjukkan sebuah sistem beban tiga fasa tiga kawat yang tidak seimbang.

𝒬𝑅1, 𝒬𝑆1,𝑑𝑎𝑛 𝒬𝑇1 adalah daya reaktif yang dialirkan oleh

setiap fasa ke beban, jadi daya reaktif yang diserap oleh beban adalah 𝒬1= 𝒬𝑅1+ 𝒬𝑆1 + 𝒬𝑇1 [7]. Sebuah

reaktansi kompensator dikoneksikan dengan hubungan delta yang bertujuan untuk menyeimbangkan arus fasa. Agar bisa melakukan hal tersebut, cukup dengan membuat daya reaktif yang dialirkan oleh setiap fasa ke grup beban kompensator sama, seperti yang dijelaskan sebelumnya. Jadi dapat dikatakan jika 𝒬2 adalah daya reaktif yang

dialirkan ke beban kompensator grup, maka setiap fasa harus mengalir 𝒬2/3.

Daya reaktif dari kompensator 𝒬𝑅𝑆,𝐶 𝒬𝑆𝑇,𝐶 𝑑𝑎𝑛 𝒬𝑇𝑅𝐶

yang membuat daya reaktif yang dialirkan oleh setiap fasa ke sistem beban kompensator sama dengan 𝒬2/3. Daya

yang dialirkan ke sistem beban kompensator oleh setiap fasa adalah penjumlahan dari daya yang mengalir ke beban oleh setiap fasa dan daya yang mengalir ke kompensator. Dari persamaan dari (3.8), (3.9), dan (3.10), maka didapatkan persamaan :

𝒬2 3 = 𝒬𝑅1+ 𝒬_𝑅𝑆𝐶 +𝒬_𝑇𝑅𝐶 2 𝒬2 3 = 𝒬𝑆1+ 𝒬_𝑆𝑇𝐶 +𝒬_𝑅𝑆𝐶 2 𝒬2 3 = 𝒬𝑇1+ 𝒬_𝑇𝑅𝐶 +𝒬_𝑆𝑇𝐶 2 (3.11)

Maka persamaan untuk daya reaktif kompensator :

𝒬𝑅𝑆𝐶 = 𝒬₂ 3 + 𝒬𝑇1− 𝒬𝑅1 − 𝒬𝑆1 𝒬𝑆𝑇𝐶 = 𝒬₂ 3 + 𝒬𝑅1− 𝒬𝑆1 − 𝒬𝑇1 𝒬𝑇𝑅𝐶 = 𝒬2 3 + 𝒬𝑆1− 𝒬𝑇1 − 𝒬𝑅1 (3.12)

Daya reaktif kompensator pada persamaan (3.12) yang digunakan untuk menyeimbangkan sistem beban tiga fasa. Daya reaktif yang diserap sekarang adalah 𝒬2. Jika

nilai dari 𝒬2 = 0, maka persamaan daya dari reaktansi

kompensator menjadi :

𝒬𝑅𝑆𝐶 = 𝒬𝑇1− 𝒬𝑅1 − 𝒬𝑆1

𝒬𝑆𝑇𝐶 =𝒬𝑅1− 𝒬𝑆1 − 𝒬𝑇1

𝒬𝑇𝑅𝐶 = 𝒬𝑆1− 𝒬𝑇1 − 𝒬𝑅1 (3.13)

Pada kondisi inilah sistem menjadi seimbang sehingga rugi-rugi daya minimum. Pada pesamaan sebelumnya terdapat algoritma yang sangat mudah untuk menentukan harga reaktansi dari kompensator. Daya reaktif yang dialirkan kebeban oleh setiap fasa dapat diukur menggunakan pemasangan 3 Var meter yang ditunjukkan pada gambar 3.3 [4].

Gambar 3.3 Pemasangan SVC pada sistem tiga fasa [4] Telah diketahui bahwa 3𝑉 adalah nilai tegangan

antara fasa beban, jadi nilai reaktansi dari kompensator adalah : 𝑋𝑅𝑆𝐶 = 3𝑉2 𝒬_𝑅𝑆𝐶 , 𝑋𝑆𝑇 𝐶 ₌3𝑉2 𝒬_𝑆𝑇𝐶 , 𝑋𝑇𝑅 𝐶 ₌3𝑉2 𝒬_𝑇𝑅𝐶 (3.14)

Dan nilai susceptansi dari kompensator yaitu :

𝐵𝑅𝑆𝐶 = − 𝒬_𝑅𝑆𝐶 3𝑉2, 𝐵𝑆𝑇𝐶 = − 𝒬_𝑆𝑇𝐶 3𝑉2, 𝐵𝑇𝑅𝐶 = − 𝒬_𝑇𝑅𝐶 3𝑉2 (3.15)

Jika daya reaktif menunjukkan nilai positif, maka reaktansi adalah bersifat induktif, jika daya reaktif menunjukkan nilai negatif, maka reaktansi adalah bersifat kapasitif.

3.4 Disain TCR-FC

Nilai suspectansi SVC, 𝐵𝑆𝑉𝐶𝐶 dapat diperoleh

melalui persamaan (3.15), sedangkan untuk memperoleh nilai suspectansi TCR, maka digunakan rumus :

𝐵(𝜎)𝐶𝑇𝐶𝑅= 𝐵𝑆𝑉𝐶𝐶 - 𝐵𝐹𝐶𝐶 (3.16)

Dimana 𝜎 adalah sudut konduksi dari TCR dan 𝐵𝐹𝐶𝐶 adalah

suspectansi dari fixed capacitor setiap fasa dari SVC. Hubungan antara sudut konduksi dan nilai suspectansi yaitu :

𝐵(𝜎)𝐶𝑇𝐶𝑅 = 𝜎 −sin 𝜎

𝜋 𝑋𝐿 (3.17)

Dimana XL adalah nilai reaktansi dari TCR reaktor. Persamaan (3.17) diketahui dari persamaan (3.16). Untuk sudut penyalaan α menggunakan persamaan :

𝛼 = 𝜋 − 𝜎

2 (3.18)

Dari persamaan (3.17) dan (3.18) maka didapatkan :

𝐵(𝛼)𝑇𝐶𝑅𝐶 =

2 𝜋−𝛼 − sin 2 (π− 𝛼)

𝜋 𝑋𝐿 (3.19)

IV. SIMULASI DAN ANALISA

4.1 Pemodelan Single Line Diagram Beban Tak Seimbang

Simulasi Tugas Akhir dengan judul “Penyeimbang beban tiga fasa tiga kawat dengan Static Var Compensator (SVC) Tipe Thyristor Controlled Resistor – Fixed Capacitor (TCR-FC)” dilakukan dengan menggunakan software MATLAB - SIMULINK. Sistem yang digunakan adalah sistem distribusi 3 fasa. Pada simulasi tugas akhir ini menggunakan metode yang berbeda dari metode SVC yang biasa digunakan. Metode yang digunakan yaitu menggunakan metode analisis daya, yang sudah dijelaskan secara terperinci pada bab 3. Skema rangkaiannya adalah sebagai berikut :

4.2 Simulasi Kondisi Beban Tak Seimbang

Gambar 4.1 Diagram sistem distribusi tiga fasa 3tiga kawat [8] Pada simulasi ini, dimodelkan bahwa beban mendapatkan sumber tegangan jala-jala sebesar 20 KV, dan beban terhubung bintang. Sedangkan untuk SVC dipasang secara delta bersama fixed capacitor dan SVC

dipasang pada sisi sekunder trafo. Berikut adalah data dari beban tak seimbang :

Tabel 4.1 Konfigurasi Beban

Fasa R Fasa S Fasa T

Tegangan (V) 11547 11547 11547 Frekuensi (Hz) 50 50 50 Daya Aktif (KW) 200 300 150 Daya Reaktif (KVar) 100 20 8

Untuk membuktikan bahwa sistem distribusi tidak seimbang, maka data beban pada tabel 4.1 akan disimulasikan untuk mengetahui nilai arus pada sistem distribusi. Simulasi ini akan ditunjukkan pada gambar 4.1 dimana gambar tersebut menunjukkan keadaan tidak seimbang dan tanpa kompensator. Berikut gambar simulasi yang menggunakan software Simulink Matlab 2010 :

Gambar 4.2 Rangkaian Simulasi beban tak seimbang tanpa kompensator

Dari hasil simulasi pada gambar 4.2 maka diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 4.2 Data Simulasi Sebelum Diberi Kompensator

Fasa R Fasa S Fasa T

Arus (A) 20,28∠ − 8,6 19,52∠ − 138 16∠109

Daya Aktif

(KW) 233 214 194

Daya Reaktif

(KVar) 33.2 67,17 34

Dari rangkaian seperti gambar 4.2 diatas maka didapatkan hasil simulasi untuk arus sumber yang ditunjukkan pada gambar 4.3 :

Gambar 4.3 Gelombang arus sumber sebelum dikompensasi

Diketahui bahwa arus pada sistem distribusi tidak seimbang, dengan demikian dapat diketahui pula harga arus urutan positif (I1), arus urutan negatif (I2) dan arus urutan nol (I0) yaitu:

I0 = 1 3𝑥 20,28∠ − 8,6 0_{+ 19,35∠−138}0₊ 16,99∠109.60 = 0,0124∠137,0650 _A I1 = 1 3𝑥 20,28∠ − 8,6 0_{+ 19,35∠−18}0_{+ 16,99∠349.6}0 = 18,825∠−12,3720 _A I2 = 1 3𝑥 20,28∠ − 8,6 0_{+ 19,35∠102}0_{+ 16,99∠229,6}0 = 1,94∠30,50 _A

Untuk memperoleh nilai presentasi ketidakseimbangan, maka dilakukan perhitungan secara manual dengan rumusan :

%ketidakseimbangan =𝐼2

𝐼₁

𝑥100%

Dari rumusan di atas diperoleh harga % ketidak seimbangan sebesar :

%ketidakseimbangan = 1,94

18,825

𝑥100%

= 10,3%

Pada beban hasil simulasi untuk beban yang tak seimbang harga urutan nol sangat kecil mendekati nol. Tetapi pada sistem yang tidak seimbang tersebut masih ditemukan adanya harga arus urutan negatif yang besar dengan presentasi ketidak seimbangan sebesar 10,3% sedangkan standar presentase ketidak seimbangan arus tidak boleh melebihi dari 5%. Oleh karena itu diperlukan perlengkapan tambahan untuk mengeliminasi arus urutan negatif tersebut dengan menyuntikkan tambahan arus pada tiap fasanya.

4.3 Simulasi Sistem menggunakan SVC type TCR-FC.

Dalam tugas akhir ini digunakan SVC tipe TCR-FC untuk penyeimbang beban, yang berarti mengurangi nilai arus urutan negatif yang muncul pada sistem yang tak seimbang.

Nilai sispectansi pada maing-masing SVC tipe TCR-FC diperoleh berdasarkan arus yang mengalir pada tiap fasa sistem yang tidak seimbang. Hal ini dikarenakan dengan adanya SVC tipe TCR-FC yang terhubung paralel dengan sistem beban yang tak seimbang tersebut diharapkan dapat disuntikkan besar arus tertentu pada setiap fasa dapat diatur dengan efisien. Hal ini dikarenakan terdapatnya thyristor pada suspectansi induktif tiap fasa TCR-FC yang dapat diatur sudut penyalaannya yang menyebabkan nilai suspectansi dari komponen induktif TCR-FC bersifat variable tergantung perubahan beban.

4.3.1 Disain SVC tipe TCR-FC

Telah diketahui bahwa SVC dipasang secara paralel dengan beban, SVC diaharapkan bisa menyeimbangkan arus pada sistem distribusi, yaitu dengan mengurangi harga arus urutan negatif yang muncul pada pada sistem yang tak seimbang. Untuk kompensasi SVC pada simulasi ini kapasitas kompensasinya dibatasi yaitu 45 Kvar, sehingga nilai dari Induktansinya yaitu 1,806 H dan nilai Capasitansinya 3,69x10-6 _F.

Disain utama dari SVC yaitu menentukan harga dari suspectansi setiap fasa. Harga suspectansi diperoleh berdasarkan besarnya jumlah daya reaktif yang mengalir pada setiap fase, tentunya daya reaktif tersebut diperoleh dari arus yang mengalir pada setiap fasa yang tidak seimbang. Harga suspectansi ini dugunakan oleh SVC sebagai kontrol penyulutan sudut SVC, dengan demikian besar arus yang disuntikan setiap fasa dapat diatur secara efisien.

Setelah melakukan simulasi sistem beban tak seimbang yang menggunakan SVC, maka didapatkan harga suspectansi dari setiap fase yaitu :

𝐵𝑅𝑆𝐶 = 5,36𝑥10−4

𝐵𝑆𝑇𝐶 = 5,75𝑥10−4

𝐵𝑇𝑅𝐶 = −1,11𝑥10−4

Karena harga suspectansi kapasitif tiap fasa bersifat tetap (fixed) maka harga suspectansi induktif yaitu :

𝐵(𝑇𝐶𝑅)𝑅𝑆𝐶 = 5,36𝑥10−4+ 1,16𝑥10−3 = 1,696𝑥10−3

𝐵(𝑇𝐶𝑅)𝑆𝑇𝐶 = 5,75𝑥10−4+ 1,16𝑥10−3 = 1,735𝑥10−3

𝐵(𝑇𝐶𝑅)𝑇𝑅𝐶 = − 1,11𝑥10−4+ 1,16𝑥10−3= 1,049𝑥10−3

Setelah mendapatkan harga suspectansi induktif tiap fasa maka besar sudut penyalaan dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut :

𝐵(𝛼)𝐶𝑇𝐶𝑅=

2 𝜋−𝛼 − sin 2 (π− 𝛼) 𝜋 𝑋𝐿

Maka harga sudut penyalaan tiap fasa TCR – FC adalah αRS = 125,70

𝛼ST = 124,20

αTR = 178,40

Gambar 4.4 Rangkaian SVC tipe TCR-FC

Dalam Tugas Akhir ini akan dianalisa besarnya arus urutan negatif setelah pemasangan SVC tipe TCR-FC. Adanya besarnya arus yang mengalir pada setiap fasa SVC tipe TCR-FC tergantung pula pada besarnya sudut penyalaan pada thyristor yang terdapat pada komponen induktif TCR-FC. Pada tugas akhir ini digunakan power analisis untuk menentukan hasil dari suspectansi sehingga bisa mengontrol sistem menjadi seimbang.

Gambar 4.5 Rangkaian Simulasi beban tak seimbang menggunakan kompensator

Berdasarkan hasil simulasi dengan menggunakan SVC tipe TCR-FC pada sistem yang tidak seimbang maka diperoleh data-data sebagai berikut :

Tabel 4.3 Data Simulasi Setelah Diberi Kompensator

Fasa R Fasa S Fasa T

Arus (A) 19,35∠ − 13,9 19,52∠ − 133 19.71∠106.1 Daya Aktif (KW) 218 220 222 Daya Reaktif (KVar) 52.1 50 52 Faktor Daya 0,973 0,973 0,976

Dari rangkaian seperti gambar 4.5 diatas maka didapatkan hasil simulasi untuk arus sumber yang ditunjukkan pada gambar 4.6 :

Gambar 4.6 Gelombang arus sumber Setelah dikompensasi

Berdasarkan data arus perfasa dari hasil simulasi pada tabel diatas, maka dapat diperoleh nilai arus urutan positif (I1), arus urutan negatif (I2) dan arus urutan nol (I0) sebagai berikut :

I0 =1

3x 19,35∠ − 13,9

= 4x103_∠68.70 _A I1 = 1 3x 19,35∠ − 13,9 0_{+ 19,52∠−13}0_{+ 19, ∠346.1}0 = 19,53∠−13,60 _A I2 = 1 3x 19,35∠ − 13,9 0_{+ 19,52∠107}0_{+ 16,99∠226}0 = 0.2∠−165,470 _A

Dan presentase ketidakseimbangan setelah kompensasi menggunakan SVC tipe TCR-FC yaitu

%ketidakseimbangan = 0,2

19,53

𝑥100%

= 1,02%

Berdasarkan data-data yang diperoleh dari hasil simulasi dengan menggunakan SVC tipe TCR-FC didapatkan bahwa nilai arus urutan nol sangat kecil mendekati nol dan nilai arus urutan negatif untuk konfigurasi beban yang tidak seimbang berkurang yang semula sebesar 1,9 𝐴, setelah dikompensasi menggunakan

SVC tipe TCR-FC menjadi 1,02A.

Besar prosentase ketidakseimbangan juga mengalami penurunan yang semula bernilai 10,3% menjadi 1,01%. Sehingga sistem dengan konfigurasi beban yang disimulasikan tersebut telah memenuhi standar minimum ketidak seimbangan arus yaitu sebesar 5%.

V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan

Pembebanan yang berubah-ubah akan menimbulkan ketidakseimbangan yang mengakibatkan munculnya arus urutan positif, arus urutan negatif, dan arus urutan nol.

Saat kondisi tak seimbang muncul arus urutan negatif sebesar 1,94 A menjadi 0,2 A setelah kompensasi.

Static Var Compensator (SVC) tipe TCR-FC memiliki kemampuan untuk mengurangi besar arus urutan negatif pada saat kondisi tak seimbang persentase ketakseimbangan arus sebesar 10,3% menjadi 1,02% setelah kompensasi.

Keunggulan dari SVC tipe TCR-FC pada Tugas akhir ini yaitu memiliki sudut penyalaan yang dapat diatur mengikuti perubahan beban. Serta metode yang digunakan yaitu metode analisis sistem tenaga, sehingga dalam perhitungannya lebih mudah.

5.2 Saran

Penggunaan metode switching seperti yang diterapkan pada operasi SVC ini tentu akan menyebabkan efek harmonisa yang dapat mengganggu sistem. Apabila pembaca ingin membahas mengenai SVC, perlu dianalisa juga efek da perencanaan filternya. Perlu juga diperhatikan penyesuaian dengan kebutuhan daya reaktif yang akan dikompensasi, karena akan mempengaruhi dalam pemodelan disain dari SVC.

DAFTAR PUSTAKA

[1] N.G. Hingorani, L. Gyugyi, “Understanding FACTS: Concepts andTechnology of Flexible AC Transmission Systems”. IEEE, New York. 2000.

[2] K. R. Padiyar, A. M. Kulkarni, “Flexible AC transmission systems”, Sat/hand, Vol. 22, Part 6, pp. 781-796. 1997

[3] F.R Quintela, J.M.G. Arevalo, R.V Redondo, “Power Analisis of Static vAr Compensators”, J Electric Power System Reaserch, 30, pp. 36-382. 2008

[4] F.R Quintela, J.M.G. Arevalo, R.V Redondo, “Four Wire Three-phase Load Balancing with Static Var Compensators”, J Electric Power System Reaserch. 2011

[5] R. Bachtiar Andy, “Penggunaan SVC pada Sistem Tidak Seimbang”, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. 2006

[6] Waskita Ketut, “Perencanaan Dan Simulasi

Voltage Source Inverter Untuk

Mengkompensasi Komponen Dc Pada Jaringan Distribusi Tiga Fasa Empat Kawat”, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. 2004 [7] F. Redondo Quintela, N. Redondo Melchor,

“Multi-terminal Network Power

Measurement”, Int. J. Elect. Enging. Educ, pp. 148-161. 2002

[8] Mokhtari M, Golshannavaz, Nazarpour, Farsadi M, “Control of an SVC for the Load Balancing and Power Factor Correction with a new Algorithm based on the Power Analisis”, Urmia University, Urmia, Iran. 2010

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Penulis lahir di Sidoarjo pada tanggal 19 Juni 1988 dengan nama Dimas Mulyo Widyo Saputro. Riwayat pendidikan yang pernah ditempuh adalah SD Negeri Gelam I Candi Sidoarjo, SLTP Negeri 1 Sidoarjo dan SMA Negeri 1 Gedangan Sidoarjo. Setelah lulus dari SMA pada tahun 2006, penulis kuliah di D3 PENS - ITS Jurusan Teknik Elektro Industri (2006-2009). Setelah itu melanjutkan ke S1 Lintas Jalur di Jurusan Teknik Elektro (FTI-ITS) dengan NRP 2209.106.003. Di Jurusan Teknik Elektro, penulis mengambil bidang studi Teknik Sistem Tenaga.