ANALISIS ARUS INRUSH SAAT SWITCHING KAPASITOR BANK DI GARDU INDUK (GI) MANISREJO MADIUN

dokumen-dokumen yang mirip
BAB III. PERANCANGAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA (COS φ) DAN PERHITUNGAN KOMPENSASI DAYA REAKTIF

BAB IV ANALISA PERANCANGAN INSTALASI DAN EFEK EKONOMIS YANG DIDAPAT

Pemasangan Kapasitor Bank untuk Perbaikan Faktor Daya

PENGARUH CAPACITOR BANK SWITCHING TERHADAP KUALITAS DAYA EFFECT OF CAPACITOR BANK SWITCHING ON POWER QUALITY

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

JURNAL IPTEKS TERAPAN Research of Applied Science and Education V8.i4 ( ) Perbaikan Jatuh Tegangan Dengan Pemasangan Automatic Voltage Regulator

STUDI PEMASANGAN KAPASITOR BANK UNTUK PERBAIKAN FAKTOR DAYA PT. ASIAN PROFILE INDOSTEEL

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. induk agar keandalan sistem daya terpenuhi untuk pengoperasian alat-alat.

Analisis Transien dan Penggunaan Metode Synchronous Closing Breaker Untuk Mengurangi Efek Transien Capacitor Bank Switching

ANALISA PEMASANGAN KOMPENSATOR REAKTOR SHUNT DALAM PERBAIKAN TEGANGAN SALURAN UDARA TEGANGAN EKSTRA TINGGI (SUTET)-500kV ANTARA TASIKMALAYA DEPOK

DASAR TEORI. Kata kunci: Kabel Single core, Kabel Three core, Rugi Daya, Transmisi. I. PENDAHULUAN

Abstrak. Kata kunci: kualitas daya, kapasitor bank, ETAP 1. Pendahuluan. 2. Kualitas Daya Listrik

Analisis Pengaruh Penambahan Unit Pembangkit Baru terhadap Arus Gangguan ke Tanah pada Gardu Induk Grati

SIMULASI DAN ANALISIS TRANSIEN CAPACITOR BANK SWITCHING TERHADAP KUALITAS DAYA LISTRIK DI PT HOLCIM INDONESIA,TBK PLANT CC#2 CILACAP

SIMULASI PEMASANGAN FILTER HARMONISA PADA SISTEM TENAGA LISTRIK MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP

BAB III PERENCANAAN INSTALASI SISTEM TENAGA LISTRIK

BAB II LANDASAN TEORI ANALISA HUBUNG SINGKAT DAN MOTOR STARTING

I Wayan Rinas. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Bali, *

Penentuan Kapasitas dan Lokasi Optimal Penempatan Kapasitor Bank Pada Penyulang Rijali Ambon Menggunakan Sistem Fuzzy

BAB II LANDASAN TEORI

ABSTRAK. Kata kunci : Arus Transien, Ketahanan Transformator, Jenis Beban. ABSTRACT. Keywords : Transient Current, Transformer withstand, load type.

Rancang Bangun Rangkaian AC to DC Full Converter Tiga Fasa dengan Harmonisa Rendah

STUDI PENGARUH PEMASANGAN STATIC VAR COMPENSATOR TERHADAP PROFIL TEGANGAN PADA PENYULANG NEUHEN

BAB III CAPACITOR BANK. Daya Semu (S, VA, Volt Ampere) Daya Aktif (P, W, Watt) Daya Reaktif (Q, VAR, Volt Ampere Reactive)

PENGESAHAN PUBLIKASI HASIL PENELITIAN SKRIPSI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BRAWIJAYA

Pemodelan dan Analisis Fault Current Limiter Sebagai Pembatas Arus Hubung Singkat Pada GI Sengkaling Malang

BAB II LANDASAN TEORI. melakukan kerja atau usaha. Daya memiliki satuan Watt, yang merupakan

ANALISIS HARMONIK DAN PERANCANGAN SINGLE TUNED FILTER PADA SISTEM DISTRIBUSI STANDAR IEEE 18 BUS DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP POWER STATION 4.

STUDI PENGATURAN TEGANGAN PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV YANG TERHUBUNG DENGAN DISTRIBUTED GENERATION (STUDI KASUS: PENYULANG TR 5 GI TARUTUNG)

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

STUDI PEMASANGAN KAPASITOR BANK UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR DAYA DALAM RANGKA MENEKAN BIAYA OPERASIONAL PADA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV

1. Prof.Dr.Ir.Adi Soeprijanto,MT 2. Dr.Eng.Rony Seto Wibowo,ST.,MT

NASKAH PUBLIKASI PERANCANGAN HIGH PASS DAMPED FILTER PADA SISTEM DISTRIBUSI STANDAR IEEE 9 BUS DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP POWER STATION 7.

ANALISIS PEHITUNGAN RUGI-RUGI DAYA PADA GARDU INDUK PLTU 2 SUMUT PANGKALAN SUSU DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM SIMULASI ELECTRICAL TRANSIENT ANALYZER

RANCANG BANGUN MODUL POWER FACTOR CONTROL UNIT

BAB IV ANALISIS DATA

DAYA ELEKTRIK ARUS BOLAK-BALIK (AC)

ANALISA GANGGUAN PADA ELECTRIC ARC FURNACE (EAF) AKIBAT ARUS INRUSH TRANSFORMATOR & RESONANSI FILTER HARMONISA PABRIK PELEBURAN BAJA PT.

Perbaikan Jatuh Tegangan Dengan Pemasangan Automatic Voltage Regulator

Desain Filter Pasif Pada Sistem Kelistrikan Industri Guna Mengurangi Distorsi Harmonisa

ANALISIS SISTEM TENAGA. Analisis Gangguan

PENYEMPURNAAN DESAIN FILTER HARMONISA MENGGUNAKAN KAPASITOR EKSISTING PADA PABRIK SODA KAUSTIK DI SERANG - BANTEN

BAB II JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

ANALISIS KEBUTUHAN CAPACITOR BANK BESERTA IMPLEMENTASINYA UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR DAYA LISTRIK DI POLITEKNIK KOTA MALANG

PEMASANGAN KAPASITOR BANK UNTUK PERBAIKAN FAKTOR DAYA PADA PANEL UTAMA LISTRIK GEDUNG FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS IBN KHALDUN BOGOR

ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT TIGA FASE PADA SISTEM DISTRIBUSI STANDAR IEEE 13 BUS

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Strategi Interkoneksi Suplai Daya 2 Pembangkit di PT Ajinomoto Indonesia, Mojokerto Factory

NASKAH PUBLIKASI ANALISIS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT TIGA FASE LINE TO GROUND

ANALISIS HARMONIK DAN PERANCANGAN HIGH PASS DAMPED FILTER

BAB II JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK. karena terdiri atas komponen peralatan atau mesin listrik seperti generator,

Analisis Switching Capacitor Bank Tegangan Tinggi terhadap Kinerja Pemutus Tenaga

atau pengaman pada pelanggan.

ANALISIS HUBUNG SINGKAT 3 FASA PADA SISTEM DISTRIBUSI STANDAR IEEE 18 BUS DENGAN ADANYA PEMASANGAN DISTRIBUTED GENERATION (DG)

PENINGKATAN KUALITAS DAYA LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN BANK KAPASITOR DAN FILTER PADA KAJI STATION PT. MEDCO E&P

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Sistem Catu Daya Listrik dan Distribusi Daya

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) 2014ISSN: X Yogyakarta,15 November 2014

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. Beban non linier pada peralatan rumah tangga umumnya merupakan peralatan

PERENCANAAN SISTEM PENGETANAHAN PERALATAN UNTUK UNIT PEMBANGKIT BARU DI PT. INDONESIA POWER GRATI JURNAL

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Pembangkit Harmonisa Beban Listrik Rumah Tangga. Secara umum jenis beban non linear fasa-tunggal untuk peralatan rumah

BAB III TEORI DASAR DAN DATA

Arus Bolak Balik. Arus Bolak Balik. Agus Suroso Fisika Teoretik Energi Tinggi dan Instrumentasi, Institut Teknologi Bandung

BAB 3 METODE PENELITIAN. Serdang. Dalam memenuhi kebutuhan daya listrik industri tersebut menggunakan

ANALISIS ARUS TRANSIEN PADA SISI PRIMER TRANSFORMATOR TERHADAP PELEPASAN BEBAN MENGGUNAKAN SIMULASI EMTP

Analisis Pemasangan Kapasitior Daya

BAB 2 DASAR TEORI. Gambar 2.1 Rangkaian seri RLC

INDUKSI EM DAN HUKUM FARADAY; RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK

ANALISA KEDIP TEGANGAN PADA SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK 20 KV AKIBAT HUBUNG SINGKAT PADA PENYULANG PEDAN 1 KLATEN

BAB IV ANALISA POTENSI UPAYA PENGHEMATAN ENERGI LISTRIK PADA GEDUNG AUTO 2000 CABANG JUANDA (JAKARTA)

STUDI ALIRAN DAYA PADA SISTEM KELISTRIKAN SUMATERA BAGIAN UTARA (SUMBAGUT) 150 kv DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE POWERWORLD VERSI 17

Analisa Stabilitas Transien dan Koordinasi Proteksi pada PT. Linde Indonesia Gresik Akibat Penambahan Beban Kompresor 4 x 300 kw

KOORDINASI PROTEKSI ARESTER PCB DAN DIODA ZENER DENGAN ELEMEN DEKOPLING PADA PERALATAN LISTRIK JURNAL SKRIPSI

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1 (Sept. 2012) ISSN: B-97

Muh Nasir Malik, Analisis Loses Jaringan Distribusi Primer Penyulang Adhyaksa Makassar

PERBAIKAN REGULASI TEGANGAN

MODUL FISIKA. TEGANGAN DAN ARUS BOLAK-BALIK (AC) DISUSUN OLEH : NENIH, S.Pd SMA ISLAM PB. SOEDIRMAN

Studi Hubung Singkat pada Beban Pemakaian Sendiri Sistem Pembangkitan di PT Indonesia Power UBP Kamojang

OPTIMISASI Minimisasi Rugi-rugi Daya pada Saluran

Jurnal Media Elektro Vol. V No. 2 ISSN: ANALISIS RUGI-RUGI DAYA JARINGAN DISTRIBUSI 20 kv PADA SISTEM PLN KOTA KUPANG

BAB II SALURAN DISTRIBUSI

Kajian Tentang Efektivitas Penggunaan Alat Penghemat Listrik

2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA


Analisis Arus Dan Tegangan Transien Akibat Pelepasan Beban Pada Sisi Primer Transformator Unit 5, Unit 6, dan Unit 7 Suralaya

Studi Analisis dan Mitigasi Harmonisa pada PT. Semen Indonesia Pabrik Aceh

OSILASI ELEKTROMAGNETIK & ARUS BOLAK-BALIK

Kata Kunci Pentanahan, Gardu Induk, Arus Gangguan Ketanah, Tegangan Sentuh, Tegangan Langkah, Tahanan Pengetanahan. I. PENDAHULUAN

PENENTUAN TITIK INTERKONEKSI DISTRIBUTED GENERATION

BAB 1 PENDAHULUAN. tegangan pengirim akibat suatu keadaan pembebanan. Hal ini terjadi diakibatkan

Analisis Gangguan Hubung Singkat untuk Penentuan Breaking Capacity Pada Penyulang Kutai, Ludruk, dan Reog di GIS Gambir Lama

ANALISIS PERBAIKAN FAKTOR DAYA UNTUK. MEMENUHI PENAMBAHAN BEBAN 300 kva TANPA PENAMBAHAN DAYA PLN

Design of Power Factor Corection (PFC) with Metering and Capasitor Bank Control for Dynamic Load

Teknik Tenaga Listrik(FTG2J2)

Dari Gambar 1 tersebut diperoleh bahwa perbandingan daya aktif (kw) dengan daya nyata (kva) dapat didefinisikan sebagai faktor daya (pf) atau cos r.

Metode Penghematan Energi Listrik dengan Pola Pengaturan Pembebanan.

Gambar 3. (a) Diagram fasor arus (b) Diagram fasor tegangan

BAB III KONSEP PERHITUNGAN JATUH TEGANGAN

DAMPAK PEMBERIAN IMPULS ARUS TERHADAP KETAHANAN ARRESTER TEGANGAN RENDAH

BAB I PENDAHULUAN. Transmisi, dan Distribusi. Tenaga listrik disalurkan ke masyarakat melalui jaringan

TUGAS AKHIR ANALISIS STABILITAS TRANSIEN DAN PELEPASAN BEBAN DI PT. WILMAR NABATI GRESIK AKIBAT ADANYA PENGEMBANGAN SISTEM KELISTRIKAN FASE 2

Transkripsi:

ANALISIS ARUS INRUSH SAAT SWITCHING KAPASITOR BANK DI GARDU INDUK (GI) MANISREJO MADIUN Mohamad Adif, Ir. Soemarwanto, MT, Ir. Drs. Moch. Dhofir, MT ¹Mahasiswa Teknik Elektro, ² ³Dosen Teknik Elektro, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya Jalan M.T Haryono No.167 Malang 65145 Indonesia Email : adif1505@gmail.com Abstrak Gardu Induk (GI) Manisrejo Madiun sebagai penyuplai daya ke konsumen. Beban induktif di sisi beban harus memiliki faktor daya tidak kurang dari 0,85 yang telah ditetapkan oleh PLN. Untuk memenuhi persyaratan faktor daya tersebut, maka diperlukan sebuah kompensator daya reaktif yaitu berupa bank kapasitor. Pihak menejemen PLN memutuskan bahwa faktor daya yang diinginkan sebesar 0,85 lagging. Namun bila dua atau lebih susunan kapasitor (capacitor bank) yang diparalel pada suatu bus, back to back switching, dari kapasitor dapat menghasilkan nilai arus inrush, osilasi frekuensi dan lonjakan tegangan yang tinggi, ini dapat membahayakan peralatan listrik serta dapat memperpendek umur kapasitor. Setelah dilakukan analisa menggunakan standart ANSI/IEEE C37.012-2005 bahwa besarnya arus inrush pada susunan kapasitor bank Gardu Induk (GI) Manisrejo Madiun mencapai lebih dari 100 kali arus rms kapasitor yang terpasang sehingga dapat berbahaya. Nilai arus inrush tersebut berada diatas nilai yang diijinkan oleh publikasi IEC 70 sebesar 100 kali arus rms kapasitor (A.S. Pabla, 1989). Sehingga membutuh solusi untuk mereduksi arus inrush tersebut yaitu dengan menggunakan reaktor yang dipasang seri dengan kapasitor bank. Oleh karena itu dalam skripsi ini melakukan analisis arus inrush saat switching kapasitor bank di GI Manisrejo Madiun yang analisisnya dilakukan dengan menggunakan model rangkaian. Kata Kunci: arus inrush, kapasitor bank, faktor daya, switching, reaktor. I. PENDAHULUAN Penyediaan daya reaktif dengan bank kapasitor digunakan untuk mengkompensasi kekurangan daya reaktif pada sistem tenaga listrik. Hasil kompensasi daya reaktif ini juga dapat memperkecil jatuh tegangan atau memperbaiki profil tegangan, selain itu mengurangi rugi-rugi dan meningkatkan faktor daya. Di Gardu Induk (GI) Manisrejo Madiun terdapat 5 kapasitor bank masing-masing mempunyai kapasitas 5 MVAR pada tegangan 20 kv. Pengopersaian kapasitor bank dimasukkan secara bertahap tergantung pada kebutuhan VAR sistem, khususnya saat terjadi beban puncak. Kapasitor bank merupakan komponen penting dalam sistem tenaga listrik, namun penyediaan daya reaktif menggunakan kapasitor bank dapat menimbulkan gejala transien berupa arus inrush yang tinggi, dan osilasi saat switching kapasitor bank ke sistem [1]. Kejadian transien tersebut dapat membahayakan peralatan listrik selain itu juga bisa berdampak pada tegangan. Kejadian switching kapasitor bank dapat menyebabkan tegangan lebih yang dapat mempengaruhi daya [2]. Permasalahan kualitas daya listrik disebabkan oleh fenomena-fenomena elektromagnetik yang terjadi pada sistem tenaga listrik[3]. Gejala elektromagnetik yang menyebabkan permasalahan kualitas daya salah satunya adalah gejala peralihan (transient), yaitu suatu gejala perubahan variabel (tegangan, arus dan lain-lain) yang terjadi selama masa transisi dari keadaan operasi tunak (steady state) menjadi keadaan yang lain [4]. Secara umum kenaikkan tegangan saat operasi switching pada kapasitor bank dapat mencapai beberapa kali nilai tegangan nominal. Gejala perubahan tegangan durasi pendek (Short Duration Variations), yaitu suatu gejala perubahan nilai tegangan dalam waktu yang singkat yaitu kurang dari 1 menit [3]. Peralatan listrik hanya dapat dapat bertahan sebentar bila mendapatkan besar kenaikkan tegangan seperti itu, apabila terjadi berulang kali maka isolasi dari peralatan akan melemah dan kemungkinan terjadinya breakdown. Apabila hal ini terjadi tentu dapat membahayakan peralatan dan operator, tentunya dapat merugikan dari segi teknis dan ekonomis. Atas dasar latar belakang tersebut, dalam skripsi ini akan dianalisis seberapa besar nilai arus inrush, frekuensi, dan tegangan yang terjadi saat switching kapasitor bank. Arus inrush ini dapat direduksi dengan menggunakan reaktor dengan nilai induktansi yang sesuai, dipasang secara seri dengan kapasitor bank. II. TINJAUAN PUSTAKA A. Kapasitor Bank Kapasitor bank adalah satu unit kapasitor yang terhubung sedemikian hingga yang dapat dikendalikan oleh beberapa komponen switch [5]. Bank kapasitor (capacitor banks) adalah peralatan yang digunakan untuk memperbaiki kualitas pasokan energi listrik antara lain memperbaiki mutu tegangan di sisi beban, memperbaiki faktor daya (cos φ) dan mengurangi rugi-rugi. Daya raktif kapasitor (Q c) yang dihasilkan oleh kapasitor adalah: [3] Q c = V 2. 2π.f.C (1) B. Kapasitor Bank sebagai Sumber Daya Reaktif Sumber daya reaktif dan aktif adalah generator, sedangkan kemampuan generator untuk membangkitkan daya reaktif adalah terbatas, maka perlu 1

penambahan daya reaktif dari luar yaitu dengan kapasitor bank. Ukuran kapasitor untuk memperbaiki faktor daya sistem pada titik-titik tertentu dapat dihitung, KVAR kapasitor yang dibutuhkan untuk memperbaiki faktor daya dari cos φ 1(awal) sampai dengan cos φ 2 yang diinginkan dinyatakan KVAR = kw (tan φ 1 tan φ 2 ) (2) Atau KVAR = kw x MF (3) Dengan MF = faktor pengali Nomogram pada Gambar 1 dapat menentukan besar faktor pengali. Dengan bantuan momogram ini faktor pengali dapat ditentukan nilainya. Gambar 3 Transien osilasi karena switching kapasitor bank [6] E. Arus Inrush Arus inrush dapat didefinisikan sebagai besarnya lonjakan arus yang pertama kali muncul pada rangkaian, saat rangkaian terhubung dengan beban. [7] Operasi penutupan dan pembukaan saklar pada suatu rangkaian listrik akan menyebabkan adanya lonjakan tegangan dan arus [8]. Pada suatu rangkaian listrik ketika saklar ditutup maka akan terdapat lonjakan arus yang besar. Lonjakan arus yang terjadi sangat singkat, dalam skala mikrodetik sampai milidetik [9]. Gambar 4 adalah lonjakan arus inilah yang disebut sebagai arus transien dan sering disebut arus inrush dan tegangan transien pada kapasitor tunggal. Gambar 1 Nomogram untuk menghitung faktor pengali untuk menentukan KVAR kapasitor[6] C. Konfigurasi Kapasitor Bank Kapasitor bisa dihubungkan dalam berbagai bentuk seperti bintang ditanahkan, bintang yang tidak ditanahkan, delta dan sebagainya seperti Gambar 2 Gambar 4 Tegangan dan arus inrush pada saat pengisian kapasitor tunggal. [5] Persamaan arus inrush untuk kapasitor bank tunggal dan paralel a. Menghitung arus inrush dan frekuensi pada kondisi pertama (single) [1] i i max = 2 I SC I 1 A (4) f i = f s I sc I 1 khz (5) b. Menghitung arus inrush dan frekuensi pada kondisi berikutnya (back to back)[1]. Gambar 2 Hubungan dasar Capacitor Bank [7] D. Transien Gejala transien merupakan perubahan nilai tegangan atau arus maupun keduanya dalam jangka waktu tertentu dari kondisi tunak (steday state). [1] Penyebabnya adalah dari faktor eksternal atau lingkungan misalnya petir dan dapat juga akibat perlakuan dari sistem itu sendiri atau faktor internal seperti proses switching [2] contoh transien osilasi ditunjukan pada Gambar 3. i i peak= 13556 V ri 1 I 2 f s L EQ (I 1 +I 2 ) 13500 V ri 1 I 2 f s L EQ (I 1 +I 2 ) A (6) f i = 1 2π 2πf sv r (I 1 +I 2 ) 3 x 10 6 L eq I 1 I 2 9,5 f s.v r (I 1 +I 2 ) L eq I 1 I 2 khz (7) c. Tingkat perubahan arus inrush terhadap waktu [1]. di = 2.π.f i.i i dt 10 6 A/µs (8) III. METODELOGI Pengambilan data dilakukan di Gardu Induk Manisrejo Madiun, adapun data yang diperlukan untuk analisis berupa 1. Single line diagram kapasitor bank yang diteliti. Single line diagram kapasitor bank di GI Manisrejo Madiun terlihat pada Gambar 5. 2

1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 24:00:00 Daya Beban (MW) 1250 A 1250 A GCB 1250 A 40 ka 200-400/5 A 10 ka 150/0,11 kv V3 TRAFO BSCU ABB 150/20 kv 50 MVA Ynyn (d11) 12,59% 500 Ω 100/5 A NA2XSY 3x1x800 mm2 500-1000/5 A 150 kv 150 kv IV. PERHITUNGAN DAN ANALISIS A. Pembebanan Sistem Tenaga Listrik Dalam pengoperasian kapasitor bank di GI Manisrejo Madiun dapat dilakukan dengan alat otomatis (Automatic Capacitor Step) atau manual. Peralatan ini digunakan untuk mengatur berapa step/langkah yang diperlukan dalam memperbaiki cos φ, yang tergantung pada kondisi beban tiap harinya sesuai dengan data beban setiap jam selama beroperasi. Dapat digambarkan karakteristik beban harian Gambar 7 20 KV ABB VCB 2500 A 25 ka 400-800/5 A Hubungan Antara Daya Beban Tiap Jam/Hari Grounded Split Wye 5 MVAR 20/0,11 kv V3 Gambar 5 Single line diagram kapasitor bank 2. Dalam menentukan besarnya nilai arus inrush dan frekuensi saat switching kapasitor bank di GI Manisrejo Madiun di perlukan data-data antara lain: a. Tegangan sumber b. Frekuensi sumber c. Kapasitas total kapasitor bank d. Tegangan nominal kapasitor e. Jumlah step f. Hubungan kapasitor bank g. Data pembebanan 3. Pengukuran panjang konduktor bus dengan sumber (l s), panjang konduktor dari switch ke kapasitor bank (l s-c), dan panjang konduktor antar switch dengan kapasitor bank (l s-s) 4. Pola pengoperasian kapasitor bank. Diagram alir dalam menganalisis besarnya arus inrush pada kapasitor bank di GI Manisrejo Madiun yaitu berdasarkan IEEE Std C37.012-2005 ditunjukan pada Gambar 6. Mulai Cari data: - Tegangan sumber (V) - Frekuensi sumber (Hz) - Induktansi sumber (µh) - Reaktansi rangkaian kapasitor bank (ohm) - Induktansi rangkaian kapasitor bank (µh) - Total kapasitansi kapasitor bank (VAR) - Jumlah langkah / step - Pembebanan Hitung arus hubung singkat Hitung arus dasar masing-masing step Kapasitor bank Menghitung induktansi total - induktansi sumber - induktansi bus - induktansi antara switch ke kapasitor 1. Menghitung arus inrush dan frekuensi pada kondisi pertama 2. Menghitung arus inrush dan frekuensi pada kondisi berikutnya 3. Menghitung tegangan saat switching kapasitor I inrush < I rms kapasitor x 100 Ya Selesai Tidak Gambar 6 Diagaram alir penelitian Kapasitas reaktor 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Jam/Hari Gambar 7 Karakteristik beban harian Berdasarkan Gambar 7 dapat disimpulkan beban tertinggi terjadi pada pukul 20.00 WIB dengan daya 35 MW. Berdasarkan data Gambar 7 dapat dihitung besarnya nilai VAR per jam dan kapasitas kapasitor yang dibutuhkan. Misalnya pada pukul 20.00 WIB dan 07.00 WIB, dapat diketahui: Jam 20.00 WIB Beban : 35 MW Cos φ 1 : 0,68 Cos φ 2 : 0,85 (standart PLN) Jadi besar nilai VAR yang diperlukan pada pukul 20.00 WIB dapat dihitung menggunakan faktor pengali yang ada pada Gambar 1 dan persamaan (2) dan (3), maka maka nilai VAR yang diperlukan pada jam 20.00 WIB adalah Q = P (tan φ 1 - tan φ 2)= 15,75 MVAR Karena kapasitas kapasitor setiap stepnya sebesar 5 MVAR, maka nilai yang mendekati 15,75 MVAR adalah diambil 20 MVAR atau dengan memasukan kapasitor sebanyak 4 step secara bertahap. Jam 07.00 WIB Beban : 20 MW Cos φ 1 : 0,75 Cos φ 2 : 0,85 (standart PLN) Jadi besar nilai VAR yang diperlukan pada pukul 07.00 WIB saat beban terendah dapat dihitung menggunakan faktor pengali yang ada pada Gambar 1 dan persamaan (2) dan (3), maka maka nilai VAR yang diperlukan pada jam 07.00 WIB adalah Q = P (tan φ 1 - tan φ 2) = 5 MVAR 3

Karena kapasitas kapasitor setiap stepnya sebesar 5 MVAR, maka nilai yang mendekati 5 MVAR adalah diambil 5 MVAR atau dengan memasukan kapasitor sebanyak 1 step. Untuk kebutuhan KVAR tiap jam ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1 Kebutuhan Daya Reaktif yang Dibutuhkan untuk Memperbaiki Faktor Daya. Pukul (WIB) Cos φ 1 Cos φ 2 Beban (MW) Daya Reaktif (MVAR) Jumlah Step 01:00 0,72 0,85 25 8,25 2 02:00 0,72 0,85 25 8,25 2 03:00 0,72 0,85 24 7,92 2 04:00 0,74 0,85 27 7,56 2 05:00 0,75 0,85 22 5,25 2 06:00 0,75 0,85 22 5,25 2 07:00 0,75 0,85 20 5 1 08:00 0,73 0,85 23 6,9 2 09:00 0,73 0,85 23 6,9 2 10:00 0,75 0,85 22 6,38 2 11:00 0,75 0,85 22 5,5 2 12:00 0,74 0,85 21 5,88 2 13:00 0,72 0,85 24 7,92 2 14:00 0,74 0,85 21 5,88 2 15:00 0,75 0,85 22 5,55 2 16:00 0,73 0,85 23 6,9 2 17:00 0,73 0,85 23 6,9 2 18:00 0,71 0,85 28 10,64 3 19:00 0,70 0,85 30 11,7 3 20:00 0,68 0,85 35 15,75 4 21:00 0,74 0,85 25 8,25 2 22:00 0,73 0,85 23 6,9 2 23:00 0,73 0,85 23 6,9 2 24:00 0,73 0,85 23 6,9 2 Berdasarkan Tabel 1 kebutuhan KVAR terjadi perubahan sesuai beban sistem untuk memperbaik faktor daya terjadi pemasukan kapasitor bank mulai dari step 1 sampai ke step 4. B. Nilai Induktansi Pada Rangkaian Pengganti. Dari gambar single GI Manisrejo Madiun dapat ditentukan nilai induktansi, Menggunakan kabel standart IEC 60502, kabel metal NA2XSY, 3x 1x630 mm 2,12/20 kv. Besar induktansi adalah 0,483.10-3 µh/m, maka didapatkan nilai induktansi pada rangkaian sebagai berikut: L s-c = (l s). (L t) = 90. 0,483.10-3 = 0,043µH L B = (l s-s). (L bus) = 5. 0,75 = 3,75µH L 1, L 2, L 3, L 4, L 5 = (l s-c). (L t) + 5 µh = 2,5. 0,483.10-3 + 5 = 5, 001 µh Dengan : L s-c = Induktansi sumber ke bus (µh) L B = Induktansi bus (µh) L t = Induktansi pada kabel (µh) L 1, L 2, L 3, L 4, L 5 = Induktansi pada antara circuit breaker dengan kapasitor bank (µh) l s = Jarak antara bus dengan sumber (m) l s-s = Jarak antara switch pada kapasitor bank 1 dengan switch pada kapasitor bank 2 (m) l s-c = Jarak antara switch dengan kapasitor bank (m) C. Nilai Arus Inrush dan Frekuensi saat Switching Kapasitor Bank Besar nilai total kapsitor bank adalah 25 MVAR dan masing-masing step adalah 5 MVAR. Dari data-data yang diperoleh dapat dihitung: Arus dasar kapasitor (I c) Idasar = Q c 3V n sin φ = 164,96 A Untuk menentukan nilai arus inrush dan frekuensi dari kapasitor bank yang berjumlah 5 step dengan cara sebagai berikut : 1. Kondisi kesatu (isolated), hanya kapasitor C1 yang bekerja maka arus inrush dihitung. I SC = V ωl s = 2.851.131,04 A I 1 = 1,35. I dasar = 1,35 x 164,96 = 222,69 A Besar nilai arus inrush dihitung I i max = 2 I SC. I 1 = 35.643,7kA Sedangkan frekuensi maksimum dihitung sesuai f i = f s I SC = 0,632 khz I 1 Perhitungan tingkat perubahan arus inrush di dt = 2. π. f i. I i max 10 6 = 141,55 A µs 2. Kondisi kedua (back to back) kapasitor C2 bekerja sementara kapasitor C1 masih kondisi bekerja, maka arus inrush dihitung L C2 = L B1 + L 2 = 8,75µH L eq2 = ( (L 1 + L B1 )L 2 (L 1 + L B1 )+L 2 ) + L B2 + L s c + L s = 16,77 µh Dengan I 1 = I 2 = 222,69 A U r. I 1. I 2 I i = 13500 x f s. L eq. (I 1 + I 2 ) = 695.716A Sedangkan frekuensi maksimum dihitung fi = 9,5 f s. U r. (I 1 + I 2 ) L eq. (I 1. I 2 ) = 216,8 khz Perhitungan tingkat perubahan arus inrush terhadap waktu step 2 yaitu di = 2.π.f i.i i = 960,33 A dt 10 6 µs Besar arus inrush setiap pemasukan kapasitor bank dapat dihat pada Tabel 2. Tabel 2 Hasil Perhitungan Arus Inrush Dan Frekuensi C L eq (µh) I SC (A) I i (A) (khz) (A/µs) C1 22,32 2,85.10 6 35,63.10 3 0,6325 141,55 C2 16,77-6,957.10 5 219,8 960,33 C3 12,75-9.721.10 6 20,69 1,2.10 3 C4 12,01-129,453.10 6 1,649 1,310 3 C5 11,15-1,244.10 10 0,125 9,8.10 3 Sesuai dengan publikasi IEC 70. Arus inrush maksimum yang boleh diijinkan bekerja adalah 100 kali arus rms kapasitor tersebut. (AS Pabla.1989:372). Jika nilai arus inrush lebih dari 100 kali rms kapasitor maka diperlukan peredam untuk arus inrush tersebut. Pada kondisi ke 1 menggunakan arus hubung singkat sumber karena L s sumber nilainya sangat besar dibandingkan f i 4

pada rangkaian (L S-C, L B1, dan L 1) sehingga nilai arus inrush dan frekuensi inrush mendekati arus hubung singkat sumber. Pada kondisi ke 2 sampai ke 5 tidak menggunakan arus hubung singkat karena ada penambahan induktansi rangkaian setiap step. Besar arus inrush maksimum yang boleh bekerja pada masing-masing step kapasitor adalah berdasarkan perhitungan bisa dilihat pada Tabel 3. Tabel 3 Nilai Arus Inrush Maksimum Yang Ijinkan Menurut IEC 70 C Arus rms kapasitor (A) Nilai arus inrush maksimum (A) C1 222,69 22.269 C2 445,38 44.538 C3 668,07 66.807 C4 890,76 89.076 C5 1.113,45 111.345 Tabel 3 menunjukan arus inrush masing-masing step kapasitor bank yang boleh bekerja sebesar 100 kali arus rms kapasitor bank. Arus inrush tertinggi terjadi pada step ke 5 ( kapasitor bank 5) sebesar 111.345 A. Tabel 4 Hasil Perhitungan Tegangan Saat Switching Kapasitor Bank Setiap Step t Tegangan saat switching kapacitor bank (kv) (µs) (C1) C2) (C3) (C4) (C5) 1 24,54 27,98 29,11 33,21 35,4 2 26,23 29,87 32,34 37,01 39,12 3 28,01 32.01 35.27 40,11 42,88 Pemasukan kapasitor bank ke sistem terjadi kenaikan tegangan yang tergantung oleh waktu penutupan switch. Ketika terjadi lonjakan tegangan, jika semakin lama waktu yang diperlukan saat penutupan switch berpengaruh terhadap tegangan transien yang dihasilkan. D. Menentukan Kapasitas Reaktor Untuk Mereduksi Arus Inrush Pada Kapasitor Bank a. Kapasitansi kapasitor Q C = c ω.v n 2= 51,99 µf 1 X c = 2. π. 50.51,99 µ = 61,26Ω Sehingga: X L x100% = 6% X c X L x100% = 6% 61,26 X L = 2πfL 3,6756 = 314 L L = 11705 µh b. Menentukan kapasitas rating reaktor seri dihitung sesuai dalam kvar. Q 3 = 3. (I dasar ) 2 1.X L 1000 = 300,06 kvar Nilai induktansi reaktor seri : 11705 µh Kapasitas reaktor seri : 300,06 kvar Tabel 5 Hasil Perhitungan Arus Inrush Dan Frekuensi Setelah Penambahan Reaktor Seri C L eq (µh) I SC (A) I i (A) (khz) (A/µs) C1 11727,34 5431,26 1.555,30 0,132 1,29 C2 5868,53-37.187,5 11,75 2.744,0 C3 3915,44-55.477,0 14,18 4.111,0 C4 3015,50-71.456,5 17,21 77.22,9 C5 2155,45-90.349,7 18,34 10.405, Dari Tabel 5 arus inrush setelah penambahan reaktor seri, nilai arus inrush untuk setiap step dibawah 100 kali arus rms kapasitor, nilai arus tersebut dibawah nilai yang diijinkan oleh IEC 70. Selain itu juga terjadi penurunan frekuensi saat switching setelah penambahan reaktor seri untuk setiap step. Tabel 6 Hasil Perhitungan Tegangan Saat Switching Kapasitor Bank Setiap Step Setelah Penambahan Reaktor Seri t Tegangan saat switching kapacitor bank (kv) (µs) (C1) (C2) (C3) (C4) (C5) 1 23,41 26,67 27,02 32,18 34,55 2 25,12 27,23 31,32 35,04 36,54 3 26,43 30,16 34,21 37,21 39,21 Setelah penambahan reaktor seri terjadi penurunan tegangan setiap step saat switching kapasitor bank yang tergantung waktu. Semakin besar waktu yang dibutuhkan maka nilai tegangan semakin besar. IV. KESIMPULAN Berdasarkan hasil perhitungan dan analisis yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Dari hasil analisis terlihat bahwa saat switching kapasitor bank terjadi lonjakan arus atau arus inrush dan frekuensi osilasi pada setiap step pemasukan kapasitor bank. Besar arus inrush dan frekuensi untuk setiap step adalah sebagai berikut: Step 1 = 35.634,77 A, 0,63256 khz; Step 2 = 695.716,00 A, 219,8 khz; Step 3 = 9.721.846,50 A, 20,69 khz; Step 4 = 129.453.363,10 A, 1,649 khz, Step 5 = 1,244259.10 10 A, 0,1258 khz. Sesuai dengan publikasi IEC 70, arus transien yang bisa disebut juga arus inrush maksimum yang boleh diijinkan bekerja adalah 100 kali arus rms kapasitor (A.S Pabla,1989;372). Untuk arus inrush pada step ke 1, 2, 3, 4, dan 5 arus inrush lebih dari 100 kali arus rms. Jika arus inrush lebih dari 100 kali arus rms kapasitor maka diperlukan peredam untuk arus inrush tersebut. Besar nilai arus inrush dipengaruhi oleh teagangan, nilai VAR dan induktansi. Pada saat switching kapasitor bank selain terjadi arus inrush yang sangat tinggi juga disertai lonjakan tegangan yang dipengaruhi oleh waktu dan tegangan saat pemasukan kapasitor bank ke sistem. 2. Arus inrush harus direduksi dengan reaktor seri sebesar 11705 µh dengan kapasitas 300,06 kvar yang mampu membatasi arus inrush tersebut. Setelah penambahan reaktor seri arus inrush pada f i 5

Step 1 = 1.555,30A, 0,132 khz; Step 2 = 37.187,54A, 11,75 khz; Step 3 = 55.477,07A, 14,18 khz; Step 4 = 71.456,54A, 17,21 khz; Step 5 = 90.349,75A, 18,34 khz, sehingga nilai arus inrush berada dibawah yang diijinkan oleh IEC 70. DAFTAR PUSTAKA [1] IEEE. 2005. IEEE Application Guide for Capacitance Current Switching for AC High Voltage Circuit Breakers. New York: IEEE. [2] Arieh L, Shenkman. 2005. Transient Analysisof Electric Power Circuits Handbook, Holon, Israel: Springer. [3] Cristophe Preve. 2006. Protection of Electrical Network, Great Britain, United States: ISTE Ltd. [4] Roger C. Dugan, Mark F, MaGranaghan., Surya Santoso., H. Wayne Beaty, 2003. Electrical Power System Quality, USA, McGraw-Hill. [5] T. Longland C, 1984. Power Capacitor Handbook, London, Butterworth & G. Utd [6] A.S.Pablla, 1989. Electrical Power Distribution. New Yowk. McGraw-Hill [7] Alexander Kusko. & Marc T. Thompson. 2007. Power Quality in Electrical System, United States of America, McGraw-Hill Companies. [8] Ramasamy Natarajan, 2005. Power System Capacitors. United States of america. Taylor & Francis Group. [9] Allan, Greenwood. 1991. Electrical Transient in Power System, John Willey and Sons. Inc. 6