Pengaruh Efek Ferranti ( F err anti Ef fect ) Pada Saluran Transmisi EHV 500 kV fect Pengaruh Efek Ferranti (F err anti Ef fect fe ct ) Pada Saluran Transmisi 500 kV
Lalu Arya Repatmaja Lalu Arya Repatmaja Yohanes Sabrian Yohanes Sabriant
2213105054 2213105054 2213105078 2213105078
Pendahuluan Penyaluran tenaga listrik dalam jumlah besar akan a kan lebih effisien apabila digunakan tegangan ekstra tinggi dalam penyaluran daya transmisinya. Agar rugi-rugi daya pada saluran transmisi dapat ditekan seminimum mungkin, maka digunakan tegangan tinggi dalam penyaluran dayanya. Semakin panjang jarak antar saluran transmisi dan semakin besar daya yang disalurkan menyebabkan timbulnya pengaruh line charging , dimana sepanjang saluran bersifat kapasitif. Akibat dari daya reaktif yang berlebihan sepanjang saluran, dapat menimbulkan efek ferranti ( ferranti ferranti effect ) berupa kenaikan tegangan pada ujung sisi terima dari saluran transmisi. Untuk mengatasi efek ferranti ( ferranti ferranti effect ) dipasang sebuah alat kompensasi berupa reaktor shunt. Pemasangan Pemasangan reaktor shunt ini nantinya nantinya akan menyerap kelebihan daya reaktif akibat pengaruh line charging sepanjang sepanjang saluran. Sistem Ketenagalistrikan Struktur tenaga listrik atau sistem tenaga listrik sangat besar dan kompleks karena terdiri atas komponen peralatan atau mesin listrik seperti generator, transformator, beban dan alat-alat pengaman dan pengaturan yang saling dihubungkan membentuk suatu sistem yang digunakan untuk membangkitkan, menyalurkan, dan menggunakan energi listrik.
Secara umum sistem tenaga listrik dapat dikelompokkan atas 3 bagian utama yaitu: 1. Sistem Pembangkitan Pusat pembangkit tenaga listrik (electric power station) biasanya terletak jauh dari pusat-pusat beban dimana energi listrik digunakan. 2. Sistem Transmisi Energi listrik yang dibangkitkan dari pembangkit listrik yang jauh disalurkan melalui kawat-kawat atau saluran transmisi menuju gardu induk (GI). 3. Sistem Distribusi Energi listrik dari gardu-gardu induk akan a kan disalurkan oleh sistem distribusi sampai kepada konsumen.
1
Gambar 1. Sistem Tenaga Listrik
Ketiga bagian utama (pembangkitan, transmisi, dan distribusi) tersebut menjadi bagian penting dan saling mendukung untuk mencapai tujuan utama sistem tenaga listrik yaitu pembangkitan energi listrik dan penyaluran energi listrik hingga konsumen. Dalam penyaluran daya listrik dengan kapasitas besar, diperlukan saluran transmisi. Pengklasifikasian saluran transmisi berdasarkan panjang salurannya dijabarkan sebagai berikut [1] : 1. Saluran Transmisi Pendek ( ≤ 50 Miles). 2. Saluran Transmisi Menengah ( 50 < l < 150 Miles). 3. Saluran Transmisi Panjang (≥ 150 Miles). Pada saluran transmisi pendek, saluran hanya terdiri dari muatan R dan L, tetapi pada saluran transmisi menengah dan panjang selain bermuatan R dan L tetapi saluran juga dipengaruhi oleh C (kapasitif) akibat pengaruh line charging sepanjang saluran. Pengaruh kapasitansi yang berlebihan pada saluran transmisi menengah tentu saja dapat menimbulkan efek negatif. Salah satunya timbul gejala dimana tegangan pada sisi terima pada saluran transmisi lebih tinggi dibangdingkan dengan sisi kirim. Efek Ferranti ( F erranti Ef fect ) Beserta Pengaruhnya Secara umum arus listrik mengalir dari beda potensial tinggi ke beda potensial rendah. Dikarenakan adanya drop tegangan sepanjang jalur transmisi akibat impedansi (Z) penghantar maka tegangan pada sisi terima selalu lebih rendah dibandingkan dengan tegangan disisi kirim. Untuk mengurangi rugi- rugi tegangan sepanja ng saluran transmisi maka digunakan tegangan extra tinggi dalam penyaluran dayanya. Semakin panjang jarak antar saluran transmisi dan semakin besar daya yang disalurkan menyebabkan saluran akan kelebihan muatan kapasitif akibat adanya line charging . Timbulnya line charging sepanjang saluran digambarkan seperti pada Gambar.2. Saluran transmisi menengah maupun panjang panjang dapat dianggap terdiri dari susunan banyaknya kapasitansi dan induktansi di sepanjang saluran. Tetapi fenomena yang terjadi pada saluran transmisi menengah dan panjang, ketika sistem beroperasi dengan beban rendah maupun tanpa beban maka muncul gejala dimana tegangan pada sisi terima lebih tinggi dibandingkan dengan tegangan sisi kirim. Gejala ini dikarenakan akibat efek ferranti (ferranti effect ) pada saluran transmisi.
2
a
G1 C
b
G2 C
C
c
G3 C
C
C
Gambar 2. Timbulnya Line Charging Sepanjang Saluran Gejala efek ferranti ( ferranti effect) disebabkan karena pengaruh kapasitansi pada saluran transmisi akibat line charging . Sifat kapasitansi saluran ini menimbulkan daya reaktif yang berlebihan yang pada akhirnya akan menyebabkan kenaikan tegangan pada sisi terima dari saluran. Semakinpanjang saluran maka semakin besar efek ferranti ( ferranti effect ) yang timbul dan tegangan di sisi terima akan semakin besar. Cara Meminimalkan Efek Ferranti Untuk meminimalkan efek ferranti ( ferranti effect ) pada saluran transmisi maka digunakan sebuah kompensasi daya reaktif berupa reaktor shunt. Reaktor shunt dipasang untuk terhubung ke saluran transmisi yang berguna dalam mengatur tegangan saluran dengan cara menyerap daya reaktif. Rangkaian pengganti setelah dipasang reaktor shunt digambarkan seperti Gambar.3. G1 C
G2 C
C
G3 L1
L2
L3
C
C
C
Gambar 3. Rangkaian Pengganti Saluran Transmisi Setelah Dipasang Reaktor Shunt
Dalam keadaan normal, reaktor shunt mampu mengkompensasi daya reaktif sekitar 60-75% [2]. Besarnya steady state pada sisi terima dari saluran transmisi panjang dirumuskan sebagai berikut :
=
, − . .
Dimana : Vr : Tegangan Sisi Terima (kV) Vs : Tegangan Sisi Kirim (kV)
3
f L
: frekuensi (Hz) : panjang saluran (Km)
Kesimpulan 1. Gejala efek feranti ( ferranti effect ) ini timbul akibat saluran kelebihan muatan kapasitif akibat line charging . Selain itu juga, pembebanan sistem yang kurang optimal dapat meningkatkan gejala efek ferranti ini. Jika sistem dibebani optimal maka, adanya line charging dapat mengkompensasi kekurangan daya reaktif yang akan disuplai ke sistem. 2. Pemasangan Reaktor shunt yang terhubung ke saluran transmisi berguna untuk mengatur tegangan saluran dengan cara menyerap daya reaktif. Daftar Pustaka [1] Wahyudi, R, Ir. “Tr ansmisi Tenaga L istri k ”, Diktat Kuliah Jurusan Teknik Elektro, FTI ITS, 2014. [2] Ramold, M., Idarraga, G., dan Jäger, J., “Transient shunt reactor dimensioning for bulk power transmission systems during normal and faulty network conditions”, , 2006. I nternati onal Conference on Power System T echnol ogy [3] Pribadi Wisnu, “Permodelan Transient Reaktor Shunt pada Sistem Transmisi 500 kV Akibat dari Gangguan Fasa ke Tanah”, Prosidin g Semi nar Tu gas Ak hi r ,ITS Surabaya,2012.
4