2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Saluran Transmisi Secara umum saluran ransmisi disebu dengan suau sisem enaga lisrik yang menyalurkan arus yang mencapai rausan kilomeer. Energi lisrik dibawa oleh kondukor melalui saluran ransmisi dari pusa-pusa pembangki enaga lisrik kepada pemakai enaga lisrik. Tegangan pada saluran ransmisi ini disalurkan melalui kawa penghanar yang diopang oleh menara aau iang peyangga yang inggi yang erbua dari campuran baja yang disesuaikan dengan posisi aau daerah dengan jarak erenu. Saluran ransmisi di zaman modern sekarang ini bukan hanya digunakan unuk menyalurkan enaga lisrik eapi juga dapa digunakan unuk saluran ransmisi komunikasi seperi PLC (Power Line Carrier) dan daa isyara. Teapi kemampuan ransmisi dari sau saluran dengan egangan erenu idak dapa dieapkan dengan pasi karena kemampuan ini masih erganung lagi pada baasan-baasan ermal dari penghanar, jauh egangan yang diperbolehkan. Pada umumnya saluran ransmisi dalam penggunaannya dapa dibagi dua : a. Saluran hanaran udara b. Saluran hanaran bawah anah Pemilihan penggunaan saluran ransmisi erganung kepada suau daerah yang akan dipasang. Biasanya unuk daerah yang penduduknya agak jarang dengan jarak yang cukup panjang digunakan saluran hanaran udara egangan inggi dan unuk perumbuhan penduduknya yang cukup pada maka daerah ersebu lebih cocok digunakan saluran hanaran bawah anah. Selain iu saluran 4 Universias Sumaera Uara

2 ransmisi juga memiliki jenis yang berbeda-beda berdasarkan sirkinya yaiu saluran ransmisi sirki unggal dan sirki ganda. Pada saluran ransmisi erdapa beberapa komponen uama yaiu menara ransmisi, isolaor isolaor, kawa penghanar, dan kawa anah. Pada paragraf selanjunya akan dijelaskan mengenai komponen-komponen ersebu. Pada suau Sisem Tenaga Lisrik, energi lisrik yang dibangkikan dari pusa pembangki lisrik diransmisikan ke pusa-pusa pengaur beban melalui suau saluran ransmisi, saluran ransmisi ersebu dapa berupa saluran udara aau saluran bawah anah, namun pada umumnya berupa saluran udara. Energi lisrik yang disalurkan lewa saluran ransmisi udara pada umumnya menggunakan kawa elanjang sehingga mengandalkan udara sebagai media isolasi anara kawa penghanar ersebu dengan benda sekelilingnya, dan unuk menyanggah/merenang kawa penghanar dengan keinggian dan jarak yang aman bagi manusia dan lingkungan sekiarnya, kawa-kawa penghanar ersebu dipasang pada suau konsruksi bangunan yang kokoh, yang biasa disebu menara/ower. Komponen selanjunya adalah isolaor. Isolaor merupakan bagian pening dalam sisem ransmisi energi lisrik. Beberapa persyaraan pening yang harus dimiliki suau isolaor adalah: 1) Isolaor harus mempunyai kekuaan mekanik yang inggi. 2) Memiliki kekuaan dielekrik yang inggi. 3) Mempunyai nilai resisivias yang inggi unuk memperkecil arus bocor yang erjadi. 5 Universias Sumaera Uara

3 4) Tidak mudah keropos dan ahan erhadap masuknya gas-gas aaupun cairan-cairan ke dalam bahan isolaor. 5) Tidak dipengaruhi oleh perubahan suhu. Selain menara ransmisi ada juga kawa penghanar dan kawa anah. Kawa penghanar berfungsi unuk mengalirkan arus lisrik dari suau empa ke empa lain. Jenis kawa penghanar yang bisa digunakan pada saluran ransmisi adalah embaga dengan kondukivias 100% (Cu 100%) aau aluminium dengan kondukivias 61% (Al 61%). Kawa penghanar embaga memikili beberapa kelebihan dibandingkan dengan kawa penghanar karena kondukivias dan kua ariknya lebih inggi. Teapi kelemahannya ialah, unuk besar ahanan yang sama, embaga lebih bera dari aluminium, dan juga lebih mahal. Oleh karena iu kawa aluminium elah mengganikan kawa embaga [5]. Kawa anah juga disebu dengan kawa pelindung (shield wires) gunanya unuk melindungi kawa-kawa penghanar aau kawa fasa erhadap sambaran peir. Jadi kawa anah ini dipasang diaas kawa fasa. Sebagian kawa anah umumnya dipakai kawa baja (seel wires). Berdasarkan panjang salurannya, saluran ransmisi dapa dibedakan menjadi iga bagian, yaiu saluran ransmisi pendek (kurang dari 80 km), saluran ransmisi menengah (anara 80 km sampai 240 km), dan saluran ransmisi panjang (lebih dari 240 km) [6] Saluran Transmsis Pendek Pada saluran ransmsis pendek arus kirim sama dengan arus erima, sedangkan s dan R adalah egangan erhadap neral pada ujung pengirim dan ujung penerima. Persamaannyan adalah sebagai beriku [6] : 6 Universias Sumaera Uara

4 I s = I R (2.1) S = R + I R Z (2.2) Dimana Z adalah zl yaiu impedansi seri keseluruhan saluran. Pengaruh perubahan fakor daya beban erhadap regulasi egangan (volage regulaion) saluran adalah paling mudah dimengeri unuk saluran pendek. Regulasi egangan pada saluran ransmisi adalah kenaikan egangan pada ujung penerima, dinyaakan dalam persenase egangan beban penuh jika bebban penuh dengan fakor daya erenu dilepaskan sedangkan egangan pada ujung pengirim dibua eap. Dalam benuk persamaan : R.NL Persen Regulasi = x 100 (2.3) Saluran Transmisi Menengah Pada saluran ransmisi menengah admiansi shun yang biasanya merupakan kapasiansi murni dimasukkan kedalam perhiungan. Unuk mendapakan suau rumus unuk S kia liha bahwa arus dalam kapasiansi pada ujung penerima adalah R Y/2 dan arus dari cabang seri adalah I R + R Y/2[6] : S = Z + (2.4) S = + (2.5) A = D = + 1 (2.6) B = Z C = Y (2.7) 7 Universias Sumaera Uara

5 Konsana ABCD ini kadang-kadang dinamakan konsana rangkaian umum saluran ransmisi ersebu. Pada umumnya konsana ersebu merupakan bilangan kompleks. A dan D adalah anpa dimensi dan keduanya akan sama bila salurannya diliha dari kedua ujungnya juga sama. Dimensi B dan C beruru-uru adalah ohm dan mho. Konsana ersebu berlaku unuk jaringan empa erminal linieer, pasif, dan bilaeral yang mempunyai dua pasang erminal. Persen Regulasi = x 100 (2.8) Konsana ABCD idak erlalu banyak digunakan. Konsana ersebu dikenalkan di sini karena dapa menyederhanakan pekerjaan dengan persamaan ersebu Saluran Transmisi Panjang Unuk penyelesaian yang elii dari seiap saluran ransmisi dan perhiungan yang panjangnya lebih dari 150 mil. Misalkan, penyelesaian unuk bila didifrensialkan dua kali erhadap x harus menghasilkan yz. Ini berari bahwa penyelesaian enulah berbenuk eksponensial. Karena iu kia misalkan bahwa penyelesaian persamaan adalah [6] : = A 1 eksp ( ) + A 2 eksp ( - (2.9) Pengganian Z C = dan penyelesaian A 1 memberikan A 1 = dan A 2 = (2.10) Dengan memisalkan γ = maka diperoleh, = (2.11) 8 Universias Sumaera Uara

6 I = (2.12) Dimana Z C = dan disebu impedansi karakerisik saluran, dan γ = yang disebu konsana rambaan. Persamaan di aas memberikan nilai-nilai rms dari dan I dengan sudu-sudu fasanya pada seiap iik pada saluran sebagai fungsi jarak x dari ujung penerima ke iik ersebu, asal saja R, I R dan parameer saluran dikeahui Parameer Saluran Transmisi Suau saluran ransmisi daya lisrik mempunyai empa parameer yang memengaruhi kemampuannya unuk menyalurkan daya lisrik dari pusa pembangki ke pusa beban. Keempa parameer ersebu adalahresisansi (R), indukansi (L), kapasiansi (C), dan kondukansi (G) [7]. Kapasiansi imbul dianara kawa penghanar yang berupa muaan pada kawa penghanar persauan beda poensial dianarakedua kawa penghanar ersebu. Resisansi dan indukansi secara meraa erdisribusi sepanjang saluran ransmisi dalam benuk impedansi seri. Kondukansi dan kapasiansi imbul anara kawa penghanar pada saluran ransmisi sau fasa aau dari kawa penghanar ke neral pada saluran ransmisi iga fasa membenuk admiansi paralel. Kondukansi anar kawa penghanar aau anara kawa penghanar dengan anah menyebabkan adanya arus bocor pada isolaor melalui iang ransmisi dan melalui isolasi pada kabel. Karena kebocoran pada isolaor saluran sanga kecil, kondukansi anar penghanar dapa diabaikan Resisansi Nilai resisansi saluran ransmisi dipengaruhi oleh resiivias kondukor dan emperaur kondukor. Resisansi (R) dari sebuah penghanar sebanding 9 Universias Sumaera Uara

7 dengan panjang kondukor(l) dan berbanding erbalik dengan luas penampangnya (A), sesuai dengan Persamaan (2.1) [7]: (2.13) Dimana: : Resisansi (Ω) : Resisivias penghanar (Ω.m) : Panjang penghanar (m) A : Luas penampang (m 2 ) Indukansi Indukansi dari sau kumparan aau kondukor adalah sama dengan jumlah fluksi lingkup yang melingkupi kumparan aau kondukor dibagi dengan arus yang mengalir pada kumparan aau kondukor ersebu, sesuai dengan Persamaan (2.14): (2.14) Dimana: : Indukansi (Henry) : Fluks gandeng (Wb) : Arus (A) Penghanar-penghanar pada saluran iga fasa dapa membenuk beberapa jenis susunan, dianaranya susunan verikal, horizonal, maupun dela. Conoh susunan dela diunjukkan pada Gambar 2.1 beriku: 10 Universias Sumaera Uara

8 Gambar 2.1 Penghanar-Penghanar Saluran Tiga FasaSingle Circui Jarak pemisah anara penghanar (1,2, dan 3) pada Gambar 2.1 di aas, dimisalkan dalam D 12, D 23, dand 31. Indukansi perfasa unuk saluran iga fasa diunjukkan oleh Persamaan (2.15) [7]: (2.15) Dimana:, merupakan jarak raa-raa geomeris dari keiga jarak penghanar aau disebu juga GMD (Geomeric Mean Disance),dan merupakan jari-jari raa-raa geomeris penghanar aau disebu juga GMR (Geomeric Mean Radius). Baik maupun harus dinyaakan dalam sauan yang sama, biasanya dalam sauan kaki (f) Kapasiansi Kapasiansi saluran ransmisi erjadi akiba beda poensial anara penghanar (kondukor). Kapasiansi menyebabkan penghanar ersebu bermuaan seperi yang erjadi pada pla kapaisor bila erjadi beda poensial dianaranya. Unuk saluran daya yang panjangnya kurang dari 80 km (50 mil), pengaruh kapasiansinya kecil dan biasanya dapa diabaikan. Unuk saluransaluran yang lebih panjang dengan egangan yang lebih inggi, kapasisansinya menjadi berambah pening. 11 Universias Sumaera Uara

9 Kapasiansi anara dua penghanar pada saluran dua kawa didefinisikan sebagai muaan pada penghanar iu per uni beda poensial di anara keduanya. Kapasiansi per sauan panjang saluran diunjukkan pada Persamaan (2.16): (2.16) Dimana: : Kapasiansi (F/m) : Muaan pada saluran (Coulomb/meer) : Beda poensial anara kedua penghanar (ol) Saluran ransmisi menengah maupun panjang panjang dapa dianggap erdiri dari susunan banyaknya kapasiansi dan indukansi yang erdisribusikan di sepanjang garis penghanar. Efek Ferrani erjadi keika arus yang diserap oleh kapasiansi disepanjang saluran ransmisi lebih besar dari arus yang diserap oleh beban disisi penerima. Arus pengisian kapasior sebagai efek kapasiansi disepanjang saluran ransmisi ersebu menimbulkan drop egangan (egangan jauh) pada seiap phasa disepanjang saluran ransmisi. Dikarenakan disepanjang saluran ransmisi menengah maupun panjang juga erdiri dari banyaknya indukif maka drop egangan ersebu erus berambah sampai diujung beban (sisi penerima). Hal inilah yang menyebabkan egangan disisi penerima menjadi lebih besar dari egangan disisi penerima aau yang dikenal dengan Efek Ferrani. Unuk mengaasi kenaikan egangan akiba efekferrani ini dipasang ala kompensasi berupa reakorshun. Pemasangan reakor shun ini akan menyerapkelebihan daya reakif yang diimbulkan saluran pada saabeban ringan. 12 Universias Sumaera Uara

10 Pada saa beban penuh reakor shun idakboleh dipasang karena kelebihan daya reakif saluran akandiserap oleh beban yang umumnya bersifa indukif Kapasiansi Saluran Tiga Fasa Berdasarkan susunan penghanar pada Gambar 2.1, maka kapasiansi perfasa unuk saluran iga fasa dapa dihiung menggunakan Persamaan (2.17) [7]: (2.17) Dimana :, merupakan jarak raa-raa geomeris dari keiga jarak penghanar aau disebu juga GMD (Geomeric Mean Disance), dan merupakan jari-jari penghanar dimana dalam persamaan unuk kapasiansi adalah jari-jari luar yang sebenarnya dari penghanar (, dan bukannya GMR penghanar seperi pada rumus indukansi. Baik maupun harus dinyaakan dalam sauan yang sama, biasanya dalam sauan kaki (f) Penghanar Berkas unuk Perhiungan Kapasiansi Unuk perhiungan kapasiansi saluran, dimisalkan bahwa adalah GMR penghanar berkas unuk perhiungan kapasiansi (unuk membedakannya dengan yang digunakan dalam perhiungan indukansi), dan adalah GMR masing-masing penghanar yang membenuk berkas, jika d merupakan jarak pemisah anar berkas, maka didapakan [8]: Unuk berkas dua-penghanar: (2.18) 13 Universias Sumaera Uara

11 Unuk berkas iga-penghanar: (2.19) Unuk berkas empa-penghanar: (2.20) 2.2 Saluran Transmisi AC dan DC Saluran Transmisi AC Arus bolak-balik adalah arus lisrik dimana besarnya dan arah arusnya berubah-ubah secara bolak-balik. Benuk gelombang dari lisrik arus bolak-balik adalah berbenuk gelombang sinusoidal.arus adalah jumlah muaan lisrik yang mengalir melewai suau iik dalam waku erenu. Yang menggerakkan arus adalah gaya gerak lisrik disebu egangan. Jika arusnya bolak-balik, maka egangan juga harus bolak balik, polariasnya berubah pada siklus eraur. Gambar 2.2 beriku ini adalah benuk gelombang egangan sinusoidal bolak balik. Gambar 2.2Gelombang sinusoidal egangan bolak-balik Sesuai dengan fungsi, kebuuhan dan egangan kerjanya maka saluran ransmisi dapa diklasifikasikan dalam beberapa macam yaiu berdasarkan panjang saluran dan berdasarkan egangan. 14 Universias Sumaera Uara

12 Sedangkan menuru jenis egangannya saluran ransmisi juga dapa dibedakan yaiu : saluran ransmisi yang beregangan 69 k sampai 230 k dinamakan saluran ransmisi High olage (H), yang beregangan 230 k sampai 765 k dinamakan saluran ransmisi Exra High olage (EH), yang beregangan di aas 765 k dinamakan saluran ransmisi Ulra High olage (UH) [7] Saluran Transmisi DC Arus Searah (Direc Curren aau DC) adalah aliran elekron dari suau iik yang energi poensialnya inggi ke iik yang lebih rendah. Pada umumnya sumber arus lisrik searah adalah baerai seperi aki dan elemen vola dan juga panel surya. Selain dari aki sumber arus searah didapa juga melalui arus bolak balik yang yang dirubah menjadi arus searah yaiu dengan menggunakan penyearah (Recifier). Sisem ransmisi HDC dan eknologi yang erkai dengan fleksibiliasarus bolak balik saa ini erus maju karena sanga memungkinkan unuk dikomersialkan. HDC adalah eknologi yang pening, didukung oleh sisem enagamodern dimana banyak kasus yang deregulasi pada beberapa negara [4]. Namun idak seperi sisem HAC, jarinagan HDC idak dioperasikan secara independen eapi dikombinasi dengan sisem HAC karena HDC biasanya memerlukan sumber egangan dari grid uama unuk beroperasi.sisem HDC diambah dengan sisem konrolnya menjadi solusi yang menarik dan menjadi pelengkap bagi sisem ransmisi HAC [3]. 15 Universias Sumaera Uara

13 Transmisi lisrik sisem DC mempunyai beberapa keunggulan jika dibandingkan dengan ransmisi AC, dianaranya [9] : 1. Unuk menghubungkan sisem-sisem besar melalui jaringan-jaringan berkapasias kecil. Sebagai conoh kia ambil Briain-France cross channel link dimana erdapa sediki saja perbedaan frekuensi anara kedua sisem besar ersebu akan menimbulkan masalah serius bagi konrol ransfer daya pada link berkapasias kecil. Sehingga penyaluran dengan menggunakan arus searah merupakan solusi unuk menghindari perbedaan frekuensi yang mungkin erjadi. 2. Kerugian korona pada saluran ransmisi DC yang beroperasi pada suau egangan sama dengan harga puncak egangan AC ekivalen jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan ransmisi egangan inggi AC. Hal ini pening bukan saja karena unuk mengurangi kehilangan daya yang diimbulkan oleh perisiwa korona ersebu, eapi juga karena inerferensi yang diimbulkan pada saluran radio maupun elevisi pada umumnya. Unuk analisis aliran daya diperlukan operasi sasiun konverer dalam keadaan unak, sehingga membuuhkan beberapa asumsi. ariabel-variabel yang erdapa pada komponen saluran ransmisi HDC 1. Tegangan phasa ke phasa pada bus sisem AC. 2. Tegangan AC phasa ke phasa pada sisi sekunder Trafo konverer. 3. Arus bolak-balik pada sisi sekunder rafo konverer. 4. Sudu penyalaan dan sudu pemadaman. 5. Rasio ap rafo 6. Tegangan dan Arus searah pada saluran ransmisi DC [2]. 16 Universias Sumaera Uara

14 Dalam perbandingan ransmisi arus searah (dc) dan ransmisi arus bolak-balik (ac) ada beberapa hal yang selalu digunakan sebagai bahan perimbangan : 1. Nilai keekonomian dalam penyaluran lisrik. 2. Unjuk kerja eknis (echnical performance) dan keandalan (reabiliy) Nilai Keekonomian Penyaluran Energi Lisrik 1. Nilai Invesasi Awal (Iniial Cos) 2. Biaya Operasi (lifeime operaional cos) Biaya Invesasi Awal (Iniial Cos) 1. Penggunaan kelas peralaan lisrik yang lebih rendah pada penggunaan egangan yang sama. Tegangan DC maksimum lebih rendah dari egangan AC maksimum sehingga memberikan dampak posiif. 2. Transmisi DC menggunakan anah sebagai kondukor, ransmisi DC sirkui unggal hanya membuuhkan sau kondukor. Biaya Operasional (lifeime operaional cos) Biaya operasional dari ransmisi lisrik dari biaya anggaran unuk operaor (pegawai), sera biaya pemeliharaan dan rugi-rugi (losses) komponen lisrik. Gambar (2.3) dibawah ini menunjukkan perbandingan biaya ransmisi lisrik sisem AC dan DC. 17 Universias Sumaera Uara

15 Gambar 2.3 perbandingan biaya ransmisi lisrik sisem AC dan DC. Pada penyaluran daya lisrik jarak pendek, ransmisi lisrik sisem AC lebih ekonomis dibandingkan dengan sisem DC. Tiik break even biasanya dicapai pada penyaluran daya lisrik dengan jarak di aas 500 km unuk ransmisi penghanar udara (overheadlines) dan km unuk penyaluran daya lisrik dengan menggunakan kabel bawah lau. Parameer ini berganung pada jumlah daya lisrik yang disalurkan, semakin besar daya lisrik maka iik break even dicapai pada jarak penyaluran daya lisrik yang lebih pendek [1]. 2.3 Sudi Aliran Daya Sudi aliran daya dibuuhkan unuk menenukan kondisi operasi sisem enaga dalam keadaan manap, melalui pemecahan persamaan aliran daya pada jaringan. Tujuan uama sudi aliran daya adalah unuk menenukan magniudo egangan, sudu egangan, aliran daya akif dan daya reakif pada saluran, sera rugi-rugi ransmisi yang muncul dalam sisem enaga. Hasil sudi aliran daya dapa dijadikan pedoman dalam perencanaan, pengoperasian sisem, penjadwalan ekonomis sisem pembangki, 18 Universias Sumaera Uara

16 dan juga dibuuhkan dalam banyak analisis seperi sabilias ransien dan sudi koningensi [10] Konsep Perhiungan Aliran Daya Perhiungan aliran daya pada umumnya adalah menghiung besar egangan dan sudu fasa seiap bus pada kondisi unak dan keiga fasa seimbang. Hasil perhiungan ini digunakan unuk menghiung besar aliran daya akif dan daya reakif yang mengalir pada jaringan, besarnya daya akif dan daya reakif yang harus dibangkikan pada seiap pusa pembangki, sera jumlah rugi-rugi di sisem. Pada seiap bus ada 4 variabel operasi yang erkai, yaiu daya akif, daya reakif, besar dan drop egangan. Supaya persamaan aliran daya dapa dihiung, 2 dari 4 variabel di aas harus dikeahui unuk seiap bus, sedangkan 2 variabel lainnya dihiung. Seiap bus dalam sisem enaga lisrik dikelompokkan menjadi 3 ipe bus, yaiu [11] : 1. Bus beban: Bus yang idak erhubung ke generaor eapi erhubung hanya ke beban disebu bus-beban (load bus). ariabel yang dikeahui adalah daya akif dan daya reakif. Kemudian akan dihiung besaran egangan dan sudu fasa egangan di seiap bus. 2. Bus generaor: ariabel yang dikeahui adalah daya akif dan besaran egangan. Sedangkan daya reakif dan sudu fasa egangan merupakan hasil perhiungan. Bus generaor adalah bus dimana generaor dihubungkan melalui ransformaor. Daya yang masuk dari generaor ke bus-generaor ke-i (bus nomer i) adalah 19 Universias Sumaera Uara

17 S Gi = P Gi + jq Gi (2.21) Dari bus ke-i ini mengalir daya ke dua jurusan yang perama adalah aliran daya langsung ke beban yang erhubung ke bus ini dan yang kedua adalah aliran daya menuju saluran ransmisi. Daya yang langsung menuju beban adalah S Bi = P Bi + jq Bi(2.22) dan daya yang menuju saluran ransmisi menjadi S i = P i + jq i = S Gi S Bi (2.23) 3. Bus referensi (Swing bus): ariabel yang dikeahui adalah besaran egangan dan sudu fasa egangan yang merupakan sudu acuan. Sedangkan daya akif dan daya reakif yang harus dikompensasi merupakan hasil perhiungan. Tabel 2.1 beriku ini akan menunjukkan nilai-nilai yang dikeahui dan nilai yang dihiung pada keiga bus diaas. Tabel 2.1Tipe Bus Dalam Sisem Tenaga Lisrik Tipe bus Nilai yang dikeahui Nilai yang dihiung Bus beban P, Q, δ Bus generaor P, Q, δ Bus referensi, δ P, Q 20 Universias Sumaera Uara

18 2.3.2 Arah Aliran Daya Sudi aliran daya adalah sudi yang dilakukan unuk mendapakan informasi mengenai parameer-parameer yang erdapa pada berbagai iik di dalam suau sisem enaga lisrik, saa sisem ersebu dalam keadaan operasi unak (seady sae), baik pada saa sisem sedang berjalan maupun yang diharapkan erjadi pada masa yang akan daang. Informasi ini sanga dibuuhkan guna mengevaluasi kinerja sisem enaga dan menganalisis kondisi pembangkian maupun pembebanan[2]. Hubungan anara P, Q, dan egangan rel, aau egangan yang dibangkikan E, sehubungan dengan anda P dan Q adalah pening dalam pembahasan aliran daya dalam suau sisem. Masalahnya menyangku arah aliran daya, yaiu apakah daya dibangkikan aau diserap jika egangan dan arus sudah dieapkan. Gambar (2.4) dibawah ini menunjukkan represenasi rangkaian dari sebuah emf dan anda palriasnya + E - G Gambar 2.4 Represenasi rangkaian dari sebuah emf dan anda palriasnya Gambar di aas menunjukkan sebuah generaor, karena arus posiif mengalir keluar dari erminal yang diandai posiif. Teapi erminal ini bisa menjadi negaif pada waku arus mengalir keluar darinya. Pendekaan yang baik unuk memahami persoalan ini ialah dengan menguraikan fasor I ke dalam komponen yang sejajar dengan fasor E dan komponen yang berbeda fas 90 0 dengan E. Hasil perkalian E dan besarnya komponen I yang sejajar dengan sumbu E adalah P. Hasil perkalian E dan besarnya komponen I yang berbeda 21 Universias Sumaera Uara

19 fasa dengan 90 0 dengan E adalag Q. Jika komponen I yang sejajar dengan sumbu E mempunyai fasa yang sama dengan E, dayanya adalah daya yang dibangkikan dan dicau kedalam sisem, karena komponen arus ini selalu mengalir keluar dari erminal beranda posiif jika erminal iu bebar-benar sedang posiif ( dan menuju ke erminal ersebu pada saa erminal sedang negaif). P yaiu bagian yang nyaa dari EI* adalah posiif. Jika komponen arus yang sejajar dengan sumbu E negaif ( berbeda fasa 180 o dengan E), maka dayanya diserap dan keadaan ini adalah keadaan unuk moor. P yaiu bagian yang nyaa dari EI* adalah negaif. Daya raa-raa yang diserap hanya akan erjadi jika komponen fasor I yang sejajar dengan sumbu fasor E sama fasanya dengan E sehingga komponen arus ini akan selalu searah dengan jauh poensial. Dalam kasus ini P bagian yang nyaa dari EI* adalah posiif. P yang negaif dalam kasus ini menunjukkan daya yang dibangkikan. Daya reakif yang posiif sama dengan I 2 X disuplai kepada indukor karena indukor menarik Q yang posiif. I eringgal 90 o dari E, dan Q yaiu bagian khayal dari EI* adalah posiif.tabel 2.2 beriku ini akan menunjukkan Perkiraan Keadaan Generaor Tabel 2.2Perkiraan Keadaan Generaor Daya Akif dan Reakif Keerangan P+ Emf mensuplai daya P- Emf menyerap daya Q+ Emf mensuplai daya reakif Q- Emf menyerap daya reakif 22 Universias Sumaera Uara

20 Persamaan Aliran Daya AC Sisem enaga lisrik idak hanya erdiri dari 2 bus, melainkan erdiri dari beberapa bus yang akan diinerkoneksikan sau sama lain. Daya lisrik yang diinjeksikan oleh generaor kepada salah sau bus, bukan hanya dapa diserap oleh beban bus ersebu, melainkan juga dapa diserap oleh beban di bus yang lain. Kelebihan daya pada bus akan dikirimkan melalui saluran ransmisi ke bus-bus lain yang kekurangan daya. Diagram sau garis beberapa bus dari suau sisem enaga diperlihakan pada Gambar 2.5 Gambar 2.5Diagram Sau Garis dari N-bus Dalam Suau Sisem Tenaga Arus pada bus I dapa diulis: (2.24) Kemudian, definisikan:j 23 Universias Sumaera Uara

21 Dalam benuk mariks admiansi dapa dinyaakan menjadi: (2.25) Sehingga I i pada persamaan (2.26) dapa diulis menjadi: (2.26) Aau dapa diulis: (2.6) Hubungan daya real dan daya reakif yang disuplai ke sisem pada saluran bus per-uni adalah : Persamaan daya pada bus I adalah: ; dimana adalah conjugae pada bus i (2.27) Dengan melakukan subsiusi Persamaan (2.6) ke Persamaan (2.27) maka diperoleh: 24 Universias Sumaera Uara

22 (2.28) Dari Persamaan (2.28) erliha bahwa persamaan aliran daya bersifa idak linier dan harus diselesaikan dengan meode numeric Persamaan aliran daya DC Saluran ransmisi DC dapa diklasifikasi menjadi 3 menuru DC link: 1. Monopolar link 2. Bipolar link 3. Homopolar link Monopolar linkadalah sisem dc-linkyang menggunakan sau kondukor dengan arus balik melalui anah aau airlau. Sau kondukor pada monopolarlinkmengalirkan egangan dengan polarias posiif aau polarias negaif. Monopolar linksering digunakan unuk ransmisi saluran bawah lau karena jarang erjadi kerusakan pada kondukor yang eranam permanen di bawah lau. Hal ini menyebabkan idak menggunakan dua kondukor seperi bipolar linkaau homopolar linkyang berujuan apabila sau kondukor mengalami gangguan kondukor yang lain masih bisa beroperasi. Diliha dari segi ekonomis monopolar linklebih murah bila dibandingkan dengan sisem bipolar link dan homopolar linkkarena menggunakan sau kondukor dan memerlukan dua konverer. Bipolar linkadalahsisem dc-linkyang menggunakan dua kondukor yangmengalirkanegangandengan polariasposiif dan polarias negaif. Seiaperminal pada sisem bipolar linkmemiliki dua konverer yang erhubungseri dan idak ada arus ke anah. Namun,bila salah sau kondukor 25 Universias Sumaera Uara

23 mengalamigangguan maka kondukor yang lain beroperasi dengan arus balik melalui anah. Hal ini menjadi kelebihan dari sisem bipolar linkyang mampu beroperasi dengan arus balik melalui anah apabila salah sau kondukor mengalami gangguan. Diliha dari sisi ekonomis sisem bipolar linklebih mahal daripada sisem monopolar link karena menggunakan dua kondukor dan 4 konverer. Homopolar linkadalahsisem dc-linkyang menggunakan dua aau lebih kondukor yang mengalirkan egangan dengan polarias sejenis yaiu polarias posiif aau polarias negaif.seiap erminal pada sisem homopolar link memiliki dua konverer yang erhubung seri dengan arus kembali dari masing-masing erminal melalui anah. Jika salah sau kondukor mengalami gangguan, maka erminal yang lain dapa beroperasi dengan arus kembali melalui anah. Diliha dari sisi ekonomis sisem homopolar linklebih mahal daripada sisem monopolar linkkarena menggunakan dua aau lebih kondukor dan konverer. DC-Linkmerupakan suau rangkaianelekronika daya yang digunakan unukmenyalurkan daya. Rangkaian ini erdiridari 2 buah konvereryaiu recifier daninverer.recifieradalah sebuah konverer yang berfungsi unuk mengubah egangan bolak-balik menjadi egangan searah. Recifierpada sisem ini menggunakan dua buah reciferenam pulsa yang erhubung seri membenuk recifier dua belas pulsa dengan rangkaian.pada recifierini digunakan hyrisorkarena waku konduksinya dapa dikonrol, sehingga besar egangan keluaran recifierdapa diaur besarnya melalui sudu picu (α) yang diberikan. Beriku adalah persaan unuk egangan recifier [12;13] : 26 Universias Sumaera Uara

24 (2.29) Rangkaian invering sama seperi recifierdengan pemasangan hyrisor erbalik dengan rangesudu picu α2 anara aau menggunakan γ = 180 -α 2 sehingga sudu γ anara 0 90.Konverer ini menerima daya dan berfungsi sebagai inverer (inverion). Beriku adalah persamaan unuk egangan inverer [13] : Beriku ini adalah diagram skemaik pemodelan dc-link : Gambar 2.2Diagram skemaik pemodelan komponen saluran ransmisi HDC ariabel yang diperlukanunuk dc-link adalah, E φ,α,γ, T, d, I d. 1. : Tegangan phasa ke phasa pada bus AC 2. E φ : Tegangan AC phasa ke phasa pada sisi sekunder Trafo konverer 3. α, γ : Sudu penyalaan dan susu pemadaman 4. T : Rasio Tap rafo 5. d, I d : Tegangan dan Arus searah pada saluran ransmisi DC Pada peneliian ini, Saion konverer dimodelkan sebagai suau beban sisem enaga AC. Pada sudi aliran daya konvensional, suau bus beban akan 27 Universias Sumaera Uara

25 mempunyai daya akif dan daya reakif yang eap, sedangkan unuk bus konverer, daya akif dan reakif berganung pada besarnya magniude egangan AC aau dengan kaa lain Acive and Reacive Power Dependen o he AC olage. Besarnya nilai egangan diambil dari nilai egangan sisem AC erbaru, pada busbar konverer. Besarnya masing-masing variabel di aas dapa dienukan dengan persamaan-persamaan yang elah ada yaiu [2]: = + R. I dr di dc d (2.31) P = I Aau dr dr d (2.32) Beriku adalah persamaan aliran daya DC dengan mehode Newon Rapshon. ddkk = (KK1TTkk ii cos kk XXcckkIIddkk )(ssggnn)kk (2.33) Unuk arus AC pada rafo inverer dengan konverer saion k, dapa diulis hubungannya adalah : Ii = Ti Idk (2.34) jika arus AC adalah kali arus DC, maka Iac = Idc (2.35) Perhiungan ubuk DC adalah IIddkk = [GG]ddkk (2.36) ariabel PPii (ddcc) dan QQii (ddcc) dihiung dengan PPii (ddcc) = PPddkk (2.37) 28 Universias Sumaera Uara

26 PPii (ddcc) = (ssggnn)kkkk1 ii IIddkk cos Φkk (2.38) QQii (ddcc) = (ssggnn)kkkk1 ii IIddkk sin Φkk (2.39) PPddkk=ddkkIIddkk (2.40) QQddkk=0 (2.41) Aliran daya akif dan reakif dari bus dihubungkan ke konverer saion, nilai k adalah : PPii (ddcc) = KK1 ii Σkk=1 (ssggnn)kkttkkiiddkk cos Φkk (2.42) QQii (ddcc) = KK1 ii Σ nnkk=1 TTkkIIddkk sin Φkk (2.43) Perhiungan ini dengan penambahan baru dari P d dan Q d bisa diulis dengan : PPsscch PPccaall (AACC) PPccaall (DDCC) = 0 (2.44) QQsscch QQccaall (AACC) QQccaall (DDCC) = 0 (2.45) Dimana, PPsscch adalah beban sisem AC pada bus bar PPccaall (AACC) adalah penambahan daya pada erminal bus bar sebagai variabel AC PPccaall (DDCC) adalah penambahan daya pada erminal bus bar sebagai variabel DC PPsscch(DDCC) = RR(, UUddcc ) QQsscch(DDCC) = RR(, UUddcc ) = 0 (2.46) = 0 (2.47) 29 Universias Sumaera Uara

27 Persamaan Aliran Daya HAC/HDC Solusi unuk aliran daya AC/DC bisa di klasifikasiakan ke dalam dua meode yaiu Unified mehod dan Sequenial mehod. Pada meode Unified AC dan DC diselesaiakn bersama. Implemenasi simpel dari pendekaan ini adalah unuk menyelesaikan perhiungan aljabar nonlinier. Gambar (2.5) beriku ini menunjukkan singel line diagram dari HAC/HDC : Gambar 2.3Singel line diagram dari HAC/HDC Unuk perhiungan ini juga digunakan meode Newon-Rapshon. Perhiungan meode Newon Rapshon bisa diuliskan sebagai beriku. ΔPPii (, δδ, UUddcc ) = PPii,sscch PPii,ccaall (, δδ) PPii,ccaall (, UUddcc ) = (PPGGii PPDDii ) PPii,ccaall (, δδ) PPii,ccaall (, UUddcc ) (2.48) ΔQQii (, δδ, UUddcc ) = QQii,sscch QQii,ccaall (, δδ) QQii,ccaall (, UUddcc ) 30 Universias Sumaera Uara

28 = (QQGGii QQDDii ) QQii,ccaall (, δδ) QQii,ccaall (, UUddcc ) (2.49) ariabel daya akif dan reakif dihiung dengan : Unuk sisem AC PPii,ccaall(, δδ) = ii 2GGiiii + Σ NN =1 YYiinnnnii cos(iinn + δδnn δδii ) (2.50) QQii,ccaall(, δδ) = ii 2BBiiii Σnn=1 YYiinnnnii sin(iinn + δδnn δδii ) (2.51) Unuk sisem DC PPii,ccaall (, UUddcc ) = KK1 ii Σkk=1 (ssggnn)kkttkkiiddkk cos Φkk (2.52) QQii,ccaall (, UUddcc ) = KK1 ii Σ kk=1 TTkkIIddkk sin Φkk (2.53) Unuk menyeimbangkan daya pada bus yang erhubung pada converer dilakukan dengan perhiungan beriku. ΔPPii (, δδ, UUddcc ) = PPii,sscch PPii,ccaall (, δδ) PPii,ccaall (, UUddcc ) = 0 = (PPGGii PPDDii ) ii 2GGiiii Σ nn=1,nn ii YYiinnnnii cos(iinn + δδnn δδii) KK1 ii Σ kk=1 (ssggnn)kkttkkiiddkk cos Φkk = 0 (2.54) ΔQQii (, δδ, UUddcc ) = QQii,sscch QQii,ccaall (, δδ) QQii,ccaall (, UUddcc ) = 0 = (QQGGii QQDDii) + ii 2BBiiii + Σnn=1,nn ii YYiinnnnii sin(iinn + δδnn δδii ) KK1 ii Σkk=1 TTkkIIddkk sin Φkk = 0 (2.55) Perhiungan Newon Rapshon unuk analisis aliran daya HAC/HDC dapa dihiung dengan persamaan mariks dibawah ini. 31 Universias Sumaera Uara

29 32 = (2.56) Dimana J adalah jacobian yang dapa diuliskan sebagai beriku: [ ] = X R R R R R X Q Q Q Q Q X Q Q Q Q Q X P P P P P X P P P P P J Unuk mendapakan nilai yang baru dari variabel sisem unuk ierasi K kia bisa menggunakan langkah : K X = 1 K J K R Q Q P P +1 K X = K R + K X Langkah selanjunya adalah unuk mengulang perhiungan ariable [14]. Universias Sumaera Uara