ANALISIS SISTEM TENAGA
Analisis Gangguan
Dr. Muhammad Nurdin
Ir. Nanang Hariyanto, MSc
Departemen Teknik Elektro ITB
Pendahuluan
• Sistem tenaga listrik pasti mengalami gangguan dengan arus
yang besar
• Alat proteksi arus lebih ( CB+O/C
relay,
fuse) harus dapat
mengisolasi lokasi hubung singkat agar kerusakan komponen
minimal
• Perhitungan arus hubung singkat diperlukan untuk :
– memperoleh perkiraan arus hubung singkat maksimum
mencek/memilih kapasitas
CB,
fuse,
bus… & rating
dan setting alat proteksi & koordinasi proteksi arus lebih
– memperoleh perkiraan arus h/s minimum menetap
mencek sensitivitas alat proteksi
– evaluasi aliran arus h/s dan profil tegangan selama h/s
Sumber
Arus
Hubung
Singkat
Arus (pada frekuensi daya) yang mengalir selama gangguan
hubung singkat berasal dari mesin-mesin berputar.
Kapasitor daya dapat mengeluarkan arus transien yang besar tapi
dalam waktu singkat (pd. f >> f daya).
4 kategori mesin berputar :
• Generator sinkron
• Motor sinkron dan
synchronous
condenser
• Mesin induksi

Electric
utility
system(untuk sistem distribusi : gardu induk)
Besar arus h/s dari setiap mesin berputar dibatasi oleh impedansi
mesin (= f(t)) dan impedansi antara mesin tsb dan gangguan
Generator
sinkron
Z= R + jX
Fasa
E
Netral
E=
driving
voltage
X : Xd” ( direct
axis
sub-transient
reactance)
Xd’ ( direct
axis
transient
reactance)
Xd ( direct
axis
steady
state
reactance)
Generator
sinkron
(lanjutan)
Besar reaktansi generator sinkron berubah bila generator
merasakan adanya gangguan hubung singkat :
• Xd” = reaktansi sub-transien, menentukan arus pd.
1st
cycle
pada (frekuensi 50 Hz atau 60 Hz) dari awal gangguan ;
setelah ~ 0,1 det. reaktansi naik menjadi :
• Xd’ = reaktansi transien, menentukan arus beberapa
cycles
dari awal gangguan ; setelah 0,5 – 2 det kemudian
reaktansi naik menjadi :
• Xd = reaktansi sinkron menentukan arus setelah tercapai
keadaan tunak
Arus hubung singkat :
I=
E/Z
dengan
Z= impedansi total antara teg.
dalam generator dengan gangguan
Motor
sinkron
&
Synchronous condenser
• Motor sinkron mensuplai arus hubung singkat seperti halnya
generator sinkron
• Bila gangguan menyebabkan tegangan sistem turun motor
mengalami penurunan suplai daya untuk memutar beban. Pada
saat yang sama teg. dalam motor menyebabkan mengalirnya
arus ke arah lokasi gangguan. Inersia motor dan beban berlaku
sebagai penggerak mula, bila eksitasi motor konstan, motor
akan berfungsi sebagai generator mensuplai arus gangguan.
• Reaktansi motor sinkron berubah dari : Xd” Xd’ Xd
• Arus h/s dihitung dengan menggunakan sirkit ekivalen
generator sinkron
Synchronous
condenser
berperan seperti motor sinkron (tanpa
beban)
Mesin
Induksi
Motor Induksi
• Motor Induksi rotor sangkar berkontribusi pada arus hubung
singkat hanya dalam beberapa
cyclessaja, kemudian hilang.
Reaktansi motor induksi yang digunakan untuk menghitung arus
h/s adalah Xd” yang besarnya mendekati
locked-rotor
reactance.
• Motor induksi rotor belitan yang ujung belitan rotornya
dihubung singkat berlaku seperti MI rotor belitan. Bila belitan
rotornya dihubungkan dengan tahanan luar, konstanta waktu
h/s nya kecil sehingga kontribusinya dapat diabaikan.
Generator Induksi
• Pada perhitungan arus h/s = motor induksi.
Tipe
Gangguan
Hubung
singkat
• Hubung singkat tiga-fasa (simetris)
• Hubung singkat fasa ke fasa ( line-to-line)
• Hubung singkat fasa-fasa-tanah
• Hubung singkat fasa ke tanah
Metoda
Perhitungan
• Untuk gangguan hubung singkat tiga-fasa (simetris) sistem tigafasa
didekati dengan sirkit ekivalen fasa tunggal (fasa-netral).
Dalam hal ini perlu diperhatikan batasan berikut :
– Komponen-komponen sistem simetris (didesain simetris)
– Pembebanan sistem (dapat dianggap) seimbang dan simetris.
• Untuk gangguan hubung singkat tak-simetris, diperlukan
transformasi komponen simetris (komponen-komponen urutan
positif, negatif dan nol).
• Perhitungan dilakukan dalam sistem per-unit
• Menggunakan teorema Thevenin dan Superposisi
Impedansi
komponen
sistem
Untuk
perhitungan
hubung
singkat
½
cycle
Interrupting
3

5
cycles
30
cycles
Generator sinkron Xd” , R Xd” , R Xd’ atau Xd , R
Motor sinkron,
Synchronous
condenser
Xd” , R Xd” , R  H/s maksimum :
Xd’ , R
 H/s minimum :
diabaikan
Mesin induksi
(rotor sangkar)
Xd” , R Xd” , R —
Electric
utility
system
Xs , Rs Xs , Rs Xs , Rs
Beban statis X , R X , R X , R
Algoritma
Perhitungan
Arus
Hubung
Singkat
• Siapkan diagram-diagram sistem
• Kumpulkan dan konversikan data impedansi ke
sistem pu
• Hitung impedansi ekivalen (ekivalensi seri, paralel
dan transformasi Y – )
• Hitung arus hubung singkat

First
cycle
short
circuit
current
duties

Interrupting
short
circuit
current
duties

30
cycles
minimum
short
circuit
currents
Perhitungan
Arus
Hubung
Singkat
First
cycle
short
circuit
current
duties:
Arus h/s simetris
I
sc
sym= (Epu / Zpu) . Ibase
~ (Epu / Xpu) . Ibase
Arus h/s total (asimetris) maks. Isc tot = Isc sym + Idc
= k Isc sym Ibase
k : faktor pengali= 1,6 (ANSI/IEEE C37.010-1979)
= 1,55 (ANSI/IEEE C37.41-1981)
Perhitungan
Arus
Hubung
Singkat
(lanjutan)
Interrupting
short
circuit
current
duties
Arus h/s simetris = k (Epu / Xpu) . Ibase
Arus h/s total = k Isc sym Ibase
k : faktor pengali
(fungsi X/R dilihat dari di titik gangguan
dan kecepatan CB)
Perhitungan
Arus
Hubung
Singkat
(lanjutan)
30
cycles
minimum
short
circuit
currents
Arus h/s = Arus h/s simetris
= (Epu / Xpu) . Ibase

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s