STUDI PERBANDINGAN METODE PENGURANGAN ARUS INRUSH PADA TRANSFORMATOR DAYA 500 KV GITET KRIAN

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6

1

STUDI PERBANDINGAN METODE PENGURANGAN ARUS INRUSH PADA TRANSFORMATOR DAYA 500 KV GITET KRIAN Mokhamad Firmansyah, IGN Satriyadi Hernanda, ST., MT.1), dan Dr. Ir. Soedibyo, M.MT.2) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected]), [email protected]) Abstrak—Fenomena arus inrush pada transformator adalah suatu nilai arus besarnya beberapa kali lipat dari arus nominal yang terjadi saat energisasi transformator. Jika proses ini terjadi secara terus-menerus maka akan mengurangi usia dari transformator karena arus yang besar tersebut mempengaruhi kualitas belitan dan isolasi serta dapat mempengaruhi kinerja rele proteksi yang digunakan pada transformator. Maka dari itu, perlu adanya metode yang dapat mengurangi besar arus inrush. Beberapa metode yang dapat digunakan mengurangi arus inrush transformator antara lain, sequential phase energization (SPE), menggunakan kapasitor, pre-insertion resistor, dan auxiliary load. Dalam tugas akhir ini membahas metode-metode tersebut sebagai perbandingan pengurangan arus inrush pada transformator 500 kV. Perangkat lunak ATP digunakan untuk mensimulasikan metode-metode tersebut. Membandingkan hasil simulasi keempat metode tersebut didapatkan bahwa metode SPE memiliki kemampuan paling baik untuk mengurangi arus inrush pada transformator 500 kV sebesar 87,84 % untuk puncak positif dan 94,94 % untuk puncak negatif. Sedangkan metode auxiliary load memiliki kemampuan paling kecil untuk mengurangi arus inrush yaitu sebesar 12,94 % untuk puncak positif dan 43,97 % untuk puncak negatif. Kata Kunci— inrush, transformator.

T

primer transformator agar flux sisa mengalir pada kapasitor tersebut[4]. Cara lain adalah metode pre-insertion resistor dengan menambahkan tahanan seri pada sisi primer transformator dihubungkan hanya beberapa mili detik sesaat sebelum proses energisasi kemudian resistor tersebut dibuka. Pemilihan resistansi yang tepat dapat mengurangi arus inrush dengan baik[5]. Dan yang terakhir menggunakan metode auxiliary load dipasang pada sisi primer transformator. Proses energisasi auxiliary load dilakukan sesaat sebelum energisasi transformator agar arus inrush berkurang[6]. II. ARUS INRUSH Jika kumparan primer trafo tanpa beban maupun dengan beban tiba-tiba dihubungkan dengan sumber tegangan, maka akan mengalir arus transien beberapa detik sebelum steady state. Arus inilah yang biasa disebut arus inrush. Besar amplitudo arus inrush bisa mencapai 8-10 kali arus beban penuh. Besar amplitudo arus inrush tergantung dari magnitudo tegangan sumber, fluks sisa didalam inti, dan impedansi dari rangkaian pada saat trafo dihubungkan dengan sumber. Ketika trafo diputus dari sumber tegangan, arus eksitasi mengikuti kurva histerisis mencapai nilai nol, sedangkan nilai kerapatan fluks tidak bernilai nol pada titik +B r seperti pada Gambar 1. Untuk kerapatan fluks sisa +B r , arus inrush maksimum akan muncul ketika trafo diberi tegangan.

I. PENDAHULUAN

RANSFORMATOR merupakan salah satu peralatan listrik yang penting dalam penyaluran tenaga listrik. Salah satu fenomena pada transformator yang tidak diinginkan adalah tingginya arus inrush yang dapat mengurangi umur dari transformator. Ketika transformator dihubungkan dengan tegangan arus bolak-balik maka akan ada arus besar melebihi arus nominal yang melewati belitan yang disebut arus inrush. Arus ini dapat mengurangi umur dari transformator karena arus yang tinggi melewati belitan. dan terganggunya kinerja dari rele arus lebih. Oleh karena itu, diperlukan solusi untuk mengurangi arus inrush tersebut. Banyak teknik yang digunakan untuk mengurangi arus inrush, seperti sequential phase energization (SPE), menggunakan kapasitor, pre-insertion resistor, dan auxiliary load. Prinsip penggunaan metode sequential phase energization (SPE) yaitu menutup CB tiap fasa secara berurutan. Energisasi yang tepat dengan cara ini dapat mengurangi arus inrush. Namun, arus inrush akan jadi lebih kecil jika resistansi tahanan netral dalam kisaran tertentu[2]. Ketika tegangan yang menyuplai transformator diputus maka di dalam belitan masih ada flux sisa yang biasa disebut residual flux, dan saat energisasi transformator diberi tegangan maka residual flux tadi yang akan menjadikan arus inrush lebih besar. Untuk menghilangkan residual flux maka dilakukan dengan cara menambahkan kapasitor pada sisi

Gambar 1. Kurva Histerisis.

Gambar 2. Kurva Magnetisasi Fluks dan Arus Inrush[4].

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6 Arus inrush terjadi tergantung beberapa faktor, namun yang menjadi faktor utama adalah fluks sisa (residual flux) pada inti. Kemudian fluks yang teredam dimana φ offset yang menuju nilai nol juga dapat mempengaruhi secara signifikan dari waktu arus inrush yang transien ini menuju ke kondisi steady state. Ketika φ offset mencapai nilai nol, fenomena transien inrush akan berhenti hingga kondisi steady state arus magnetisasi mengalir[4]. Pada Gambar 2 menunjukkan penurunan bentuk arus inrush dari kurva fluksi dan kurva magnetisasi yang nonlinear. III. METODE PENGURANGAN ARUS INRUSH A. Metode Sequential Phase Energization (SPE) Prinsip metode SPE adalah energisasi tiap fasa trafo secara berselang dan menggunakan tahanan netral yang dapat mengurangi arus inrush seperti Gambar 3. Berdasarkan fakta bahwa arus inrush selalu tak seimbang antara ketiga fasa, tahanan netral dapat memberikan pengaruh terhadap pengurangan arus inrush. Hal ini merupakan dasar dari ide metode ini. Ide tersebut adalah melakukan energisasi berselang dari setiap fasa trafo[14]. Pengaturan penutupan CB dengan mempertimbangkan nilai fluks sisa dapat digunakan untuk berbagai konfigurasi belitan trafo. Arus inrush berkurang jika energisasi dilakukan pada waktu yang tepat. Jadi waktu penutupan CB yang optimal t o tiap fasa dapat ditentukan dari persamaan (1) [17]. Dimana φ R adalah fluks sisa dan φ N adalah fluks normal maksimum. 1 −𝜑𝜑 𝑡𝑡𝑜𝑜 = �cos −1 � 𝑅𝑅 �� (1) 𝜔𝜔

𝜑𝜑 𝑁𝑁

Untuk menentukan R N tahanan pentanahan dari titik bintang yang optimal dapat menggunakan persamaan berikut[15]: (2) 𝑅𝑅𝑁𝑁−𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ≈ 0,085𝑋𝑋𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜

2 durasi penyisipan resistor yang dapat digunakan terhadap berbagai karakteristik saturasi trafo, dan kondisi fluks sisa[5]. Metode ini sangat diunggulkan dibandingkan dengan metode SPE karena tidak terlalu memerlukan kepresisian waktu untuk pengaturan penutupan CB. Agar dapat mengurangi arus inrush pada trafo, maka resistor disambungkan antara sumber tegangan dengan sisi primer trafo dalam waktu beberapa mili detik sebelum akhirnya CB utama menutup. Cara ini bermaksud untuk menambah impedansi saluran di sisi primer trafo[19]. Dalam prakteknya resistor dalam metode pre-insertion resistor biasanya sudah ada didalam CB. D. Metode Auxiliary Load Sama seperti metode menggunakan kapasitor, metode ini terbilang baru dibanding dengan metode pre-insertion resistor dan Sequential Phase Energization dan tidak banyak peneliti yang melakukan pengembangan lebih lanjut. Ini terlihat dari hasil pengurangan arus inrush yang tidak terlalu signifikan dibanding dengan yang lainnya. Cara kerja hampir sama dengan menggunakan kapasitor, namun beban tambahan ini akan dilepas dari sisi primer trafo sesaat setelah trafo dienergisasi atau dalam kondisi arus inrush sudah mulai berkurang[6]. IV. SIMULASI DAN ANALISA Pensimulasian trafo yang terletak di GITET Krian adalah trafo yang mempunyai rating 500 MVA 500/150 kV yang biasa disebut dengan IBT (Inter Bus Transformator). Untuk pemodelan dalam tugas akhir ini digunakan salah satu yaitu IBT 2 seperti Gambar 4.

Gambar 3. Skema Dasar Sequential Phase Energization[3].

B. Metode Menggunakan Kapasitor Metode menggunakan kapasitor merupakan metode yang belum banyak dibahas oleh para peneliti, karena metode ini masih terbilang baru dibandingkan dengan metode preinsertion resistor dan Sequential Phase Energization. Tidak seperti pre-insertion resistor, metode ini hanya beroperasi selama trafo dalam periode terisolasi dari sumber tegangan. Kapasitor digunakan ketika trafo sedang terisolasi dari jaringan listrik dan dihubungkan ke salah satu sisi kumparan trafo[6]. Idealnya, dipasang pada kumparan sisi tegangan tinggi karena untuk pengurangan arus magnetisasi pada kumparan tersebut. Prinsip kerja dari metode ini adalah berdasarkan teori bahwa fluks akan mengalir menuju kapasitor, sehingga ada yang menyebut dengan istilah crearing residual flux. C. Metode Pre-insertion Resistor Metode pre-insertion resistor adalah metode pengurangan arus inrush yang sudah lama ditemukan. Prinsip dari metode ini adalah pengaturan nilai resistor yang digunakan dan

Gambar 4. Diagram Garis Tunggal Trafo IBT 2.

A. Simulasi Tanpa Metode Reduksi

Gambar 5. Pemodelan Trafo Tanpa Metode Pengurangan Arus Inrush.

Pemodelan trafo menggunakan suatu komponen trafo jenis XFMR, dimana komponen non linear magnetisasi sudah termasuk (including) di dalam jenis trafo XFMR. Trafo dimodelkan dalam kondisi tidak berbeban tanpa

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6

3

menggunakan metode pengurangan arus inrush seperti pada Gambar 5. Hasil simulasi model rangkaian energisasi trafo tanpa beban adalah berupa arus inrush pada sisi primer trafo seperti ditunjukkan pada Gambar 6.

B. Metode Sequential Phase Energization (SPE) Hal yang menjadi pokok dari metode ini adalah waktu penutupan tiap fasa yang berbeda dan besar nilai tahanan pentanahan dari titik bintang R N yang optimal.

4000 (A) 3000

2000

1000

0

-1000

-2000

-3000 0.70

0.74

0.78

(f ile Inrush500_Firman_v 3.pl4; x-v ar t) c:CBA

-H_BUSA

0.82 c:CBB

-H_BUSB

0.86 c:CBC

(s)

0.90

-H_BUSC

Gambar 6. Arus Inrush Tanpa Beban Ketiga Fasa

Gambar 10. Pemodelan Trafo dengan Metode Sequential Phase Energization. Tabel 1. Data Tes Tanpa Beban Trafo 500 kV di GITET Krian. TEGANGAN EKSITASI ARUS TANPA RUGI TANPA BEBAN (A) BEBAN (KW) (KV) (%)

Jika gambar gelombang arus inrush tanpa beban pada sisi primer trafo ditampilkan terpisah tiap fasa saat energisasi, maka bisa dilihat pada Gambar 7 sampai 9.

100

71,5080

1,44024

74,25

4000 (A) 3100

2200

1300

400

-500 0.70

0.73

0.76

(f ile Inrush500_Firman_v 3.pl4; x-v ar t) c:CBA

0.79

0.82

(s)

0.85

-H_BUSA

Gambar 7. Arus Inrush pada Fasa 1. 100 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 0.70

0.73

0.76

(f ile Inrush500_Firman_v 3.pl4; x-v ar t) c:CBB

0.79

0.82

0.85

-H_BUSB

Gambar 8. Arus Inrush pada Fasa 2. 500 (A) 0

-500

-1000

-1500

-2000

-2500 0.70

0.73

(f ile Inrush500_Firman_v 3.pl4; x-v ar t) c:CBC

0.76

0.79

0.82

(s)

0.85

-H_BUSC

Gambar 9. Arus Inrush pada Fasa 3.

Berdasarkan hasil simulasi, nilai puncak arus inrush yang terjadi pada fasa 1, 2, dan 3 berturut-turut sebesar 3607,8 A, -636,53 A, dan -2358,4 A, nilai tersebut berbeda tiap fasanya karena besar fluks yang sinusoidal saat penutupan CB tiap fasa juga berbeda. Nilai arus nominal primer trafo sebesar 577,35 A dan jika nilai puncak arus inrush dibandingkan dengan arus nominal primer trafo, maka dapat dikatakan bahwa arus inrush yang terjadi sebesar 6,2 ≈ 6 kali lipat dari arus nominal trafo. Besar arus inrush yang terjadi diakibatkan dari pengaruh adanya fluks sisa (residual flux) di dalam inti trafo.

Nilai impedansi hubung terbuka adalah sebagai berikut : 𝑉𝑉 71508 = = 49644,5 Ω 𝑍𝑍𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 𝐼𝐼𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 1,44024 Untuk nilai resistansi dan reaktansi hubung terbuka : 𝑃𝑃𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 74250 𝑅𝑅𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 2 = = 11931,79 Ω 3𝐼𝐼𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 3(1,44024)2 2 2 𝑋𝑋𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = �𝑍𝑍𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 − 𝑅𝑅𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 48189,3 Ω

Sehingga didapatkan R N yang optimal : 𝑅𝑅𝑁𝑁−𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 0,085𝑋𝑋𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 0,085𝑥𝑥48189,3 = 4096,01 Ω Jika sudah didapatkan nilai tahanan R N , maka berikutnya menghitung waktu breaker tiap fasa menutup yang optimal merujuk ke (1). Fasa 1 : 1 −𝜑𝜑𝑅𝑅 �� 𝑡𝑡𝑜𝑜 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 1 = �cos −1 � 𝜑𝜑𝑁𝑁 𝜔𝜔 1 −(−1957,9) 𝑡𝑡𝑜𝑜 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 1 = �cos −1 � �� = 0,418 𝑠𝑠 2𝜋𝜋50 −2970,2 Fasa 2 : 1 −𝜑𝜑𝑅𝑅 �� 𝑡𝑡𝑜𝑜 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 2 = �cos −1 � 𝜑𝜑𝑁𝑁 𝜔𝜔 1 −(2285,5) 𝑡𝑡𝑜𝑜 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 2 = �cos −1 � �� = 0,447 𝑠𝑠 2𝜋𝜋50 2968,79 Fasa 3 : 1 −𝜑𝜑𝑅𝑅 �� 𝑡𝑡𝑜𝑜 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 3 = �cos −1 � 𝜑𝜑𝑁𝑁 𝜔𝜔 1 −(1618,5) 𝑡𝑡𝑜𝑜 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 3 = �cos −1 � �� = 0,392 𝑠𝑠 2𝜋𝜋50 2969,64 450

(A)

375 300 225 150

75 0 -75 -150 0.35

0.39

0.43

(f ile inrush500_f irman_v 3_reduction.pl4; x-v ar t) c:CBA

0.47 -H_BUSA

c:CBB

0.51 -H_BUSB

c:CBC

(s)

0.55

-H_BUSC

Gambar 11. Arus Inrush Ketiga Fasa Menggunakan Metode Sequential Phase Energization.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6

4

Hasil simulasi model rangkaian energisasi trafo menggunakan metode Sequential Phase Energization seperti ditunjukkan pada Gambar 11 di atas. Hasil simulasi menunjukkan bahwa besar arus inrush pada fasa 1, 2, dan 3 berturut-turut sebesar 263,53 A, 176,29 A, 438,87 A. Saat energisasi pertama yaitu pada fasa 3 dengan kondisi breaker fasa 1 dan 2 masih terbuka, maka arus dari sumber mengalir melalui kumparan primer dan tahanan pentanahan dari titik bintang sehingga besar arus berkurang karena nilai resistansi bertambah besar. Saat energisasi pada fasa 1 dengan kondisi breaker fasa 3 sudah menutup dan fasa 2 terbuka, terlihat arus fasa 3 yang sudah dienergisasi terjadi lonjakan arus disaat yang sama fasa 1 menutup. Hal ini dikarenakan arus dari fasa 1 juga melewati kumparan fasa 3. Saat fasa 2 fasa terakhir dienergisasi, terlihat gelombang arus fasa 1 dan fasa 3 mengalami lonjakan saat energisasi fasa 2 dilakukan, hal ini karena arus dari fasa 2 juga melewati kumparan fasa 1 dan 3.

selama trafo tidak diberi tegangan atau dalam keadaan tidak bekerja. Pemilihan nilai kapasitor ditentukan dengan cara trial and error. Adapun batas nilai kapasitor antara 0,1 hingga 1 μF dengan selisih 0,1 μF seperti Tabel 2. Terlihat nilai kapasitor 0,8 μF dapat mengurangi amlitudo arus inrush lebih besar, sehingga nilai ini dijadikan parameter untuk pemodelan. Hasil simulasi menunjukkan bahwa besar arus inrush pada fasa 1, 2, dan 3 berturut-turut sebesar 1216,8 A, 257,35 A, dan -243,28 A. Jika hasil ini dibandingkan dengan hasil simulasi energisasi trafo tanpa menggunakan metode, maka persentase pengurangan arus inrush dengan menggunakan metode ini tiap fasa berturut-turut sebesar 66,27 %, 59,57 %, dan 89,68 %. Pengurangan nilai arus inrush ini dikarenakan fluks sisa pada trafo dialirkan ke kapasitor, sehingga saat energisasi trafo fluks sisa sudah berkurang dari keadaan normalnya. D. Metode Pre-insertion Resistor

C. Metode Menggunakan Kapasitor

Gambar 14. Pemodelan Trafo dengan Metode Pre-insertion Resistor. Gambar 12. Pemodelan Trafo dengan Metode Menggunakan Kapasitor.

Tabel 3. Pengaruh Nilai Resistor Terhadap Amplitudo Arus.

Tabel 2. Pengaruh Nilai Kapasitor Terhadap Amplitudo Arus. No.

Nilai C (μF)

1

No.

Nilai R (Ohm)

1

Amplitudo Puncak Pertama Maks (A)

Min (A)

0,1

4115,2

-2651,5

2

0,2

2450,8

-1627,1

3

0,3

2376,4

-1754,5

4

0,4

2798,2

-1676,9

5

0,5

2462,8

-1666,9

6

0,6

2174,4

-1094,2

700

7

0,7

2056,1

-1179,4

500

8

0,8

1216,8

-257,35

300

9

0,9

2384,5

-1360,2

100

10

1

3731,4

-1711,4

-100

Amplitudo Puncak Pertama Maks (A)

Min (A)

400

771.42

-466.35

2

410

756.48

-455.62

3

420

742.14

-445.42

4

430

728.15

-435.58

5

440

714.72

-426.56

6

450

701.72

-417.58

(A)

-300

1400 (A)

-500 0.70

1100

0.74

0.78

(f ile Inrush500_Firman_v 3_pre-insertR.pl4; x-v ar t) c:CBA c:CBC -H_BUSC

0.82 -H_BUSA

0.86 c:CBB

(s)

0.90

-H_BUSB

Gambar 15. Arus Inrush Tanpa Beban Ketiga Fasa Metode Pre-insertion Resistor.

800

500

200

-100

-400 0.70

0.74

0.78

(f ile inrush500_f irman_v 3_c.pl4; x-v ar t) c:CBA

-H_BUSA

0.82 c:CBB

-H_BUSB

0.86 c:CBC

(s)

0.90

-H_BUSC

Gambar 13. Arus Inrush Tanpa Beban Ketiga Fasa Metode Menggunakan Kapasitor.

Pada metode ini kapasitor ditambahkan pada sisi primer trafo yang terhubung fasa ke pentanahan seperti Gambar 12. Kapasitor ini akan dihubungkan dengan trafo sisi primer

Pada metode ini resistor ditambahkan pada saluran sisi primer trafo yang terhubung parallel dengan CB utama. Adapun batas nilai resistor yang dipilih antara 400 Ω hingga 450 Ω dengan selisih 10 Ω seperti Tabel 3 dan dipilih resistansi 450 Ω untuk mensimulasikan metode ini. Sumber tegangan yang menyuplai trafo akan melewati resistor dalam waktu 12 ms, setelah waktu ini resistor akan dilepas dan CB utama menutup sebagai penghubung sumber tegangan dengan trafo seperti pada Gambar 14.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6

5

Hasil simulasi menunjukkan bahwa besar arus inrush pada fasa 1 sebesar -460,94 A yang terlihat pada Gambar 15. Jika hasil ini dibandingkan dengan hasil simulasi energisasi trafo tanpa menggunakan metode yang sebesar 3607,8 A, maka persentase pengurangan arus inrush dengan menggunakan metode ini sebesar 87,22 %. Sedangkan arus inrush pada fasa 2 sebesar 697,27 A. Dan untuk arus inrush pada fasa 3 sebesar -357,98 A. Jika hasil ini dibandingkan dengan hasil simulasi energisasi trafo tanpa menggunakan metode yang sebesar -2358,4 A, maka persentase pengurangan arus inrush dengan menggunakan metode ini sebesar 84,82 %. Metode pre-insertion resistor ini dapat mengurangi nilai puncak arus inrush karena ada tambahan nilai impedansi saat awal energisasi trafo. E. Metode Auxiliary Load Pada metode ini beban berupa resistor ditambahkan pada saluran sisi primer trafo yang terhubung parallel dengan saluran utama, tepatnya sebelum CB utama seperti Gambar 16.

Beban disuplai tegangan beberapa mili detik sebelum trafo dinyalakan, dimana beban tambahan ini diberi tegangan selama 0,1 detik setelah itu dilepas dari sistem. Nilai resistor antara 100 Ω hingga 550 Ω dengan selisih 50 Ω ditunjukkan pada Tabel 4 dan yang bernilai 100 Ω mampu mengurangi inrush lebih baik. Arus inrush pada fasa 1 sebesar 3141,1 A yang terlihat pada Gambar 17. Jika hasil ini dibandingkan dengan hasil simulasi energisasi trafo tanpa menggunakan metode yang sebesar 3607,8 A, maka persentase pengurangan arus inrush dengan menggunakan metode ini hanya sebesar 12,94 %. Sedangkan arus inrush pada fasa 2 sebesar -924,3 A. Untuk arus inrush pada fasa 3 sebesar -1321,3 A. Jika hasil ini dibandingkan dengan hasil simulasi energisasi trafo tanpa menggunakan metode yang sebesar -2358,4 A, maka persentase pengurangan a rus inrush dengan menggunakan metode ini sebesar 43,97 %. Adanya tambahan beban ini dapat merubah konfigurasi impedansi antara impedansi trafo dan beban yang ditambahkan sehingga arus yang mengalir akan terbagi berdasarkan impedansi saluran. F. Analisa Perbandingan Hasil Simulasi Hasil masing-masing metode dapat dibuat perbandingan dalam bentuk tabel seperti Tabel 5 di bawah. Dalam penerapan metode di lapangan, untuk metode pre-insertion resistor bisa menggunakan CB yang sudah terdapat komponen resistor di dalamnya, ketersediaan CB semacam ini sudah ada pabrikan yang memproduksinya. Tabel 5 Perbandingan Metode Pengurangan Arus Inrush.

Gambar 16. Pemodelan Trafo dengan Metode Auxiliary Load.

Nilai Arus Puncak (peak)

Tabel 4. Pengaruh Nilai Beban Resistor Terhadap Amplitudo Arus.

No

Metode

Amplitudo Puncak Pertama

Arus Puncak Positif (A)

Persentase Reduksi Arus (%)

Arus Puncak Negatif (A)

Persentase Reduksi Arus (%)

3607,8

-

-2358,4

-

438,87

87,84

-119,35

94,94

697,27

80,67

-460,94

80,46

No.

Nilai R (Ohm)

Maks (A)

Min (A)

1

100

3141,1

-1321,3

2

150

3334,5

-1684,1

3

200

3418,8

-1855,9

4

250

3465,1

-1960,2

5

300

3494,1

-2029,8

3

6

350

3513,6

-2078,2

4

Kapasitor

1216,8

66,27

-257,35

89,09

5

Auxiliary Load

3141,1

12,94

-1321,3

43,97

7

400

3527,9

-2115,2

8

450

3538,8

-2142,5

9

500

3546,3

-2165,7

10

550

3553,6

-2184,1

1

2

3500 (A) 2500

1500

500

-500

-1500 0.70

0.74

0.78

(f ile inrush500_f irman_v 3_aux_load.pl4; x-v ar t) c:CBA

0.82 -H_BUSA

c:CBB

0.86 -H_BUSB

c:CBC

(s)

0.90

-H_BUSC

Gambar 17. Arus Inrush Tanpa Beban Ketiga Fasa Metode Auxiliary Load.

Normal (tanpa metode) Sequential Phase Energization (SPE) Pre-insertion Resistor

Fluks sisa dalam inti trafo menjadikannya salah satu peranan penting pada besarnya magnnitudo arus inrush, hal ini yang menjadi perhatian dari munculnya beberapa metode pengurangan arus inrush. Tabel 5 m enunjukkan bahwa metode sequential phase energization memiliki persentase mengurangi arus inrush cukup baik dibanding dengan metode yang lain, yaitu untuk arus inrush puncak positif sebesar 87,84 % dan untuk arus inrush puncak negatif sebesar 94,94 % serta metode auxiliary load yang tidak banyak mengurangi arus inrush trafo. Hal ini dikarenakan metode sequential phase energization dalam prinsipnya memperhitungkan impedansi saat energisasi tiap fasa yang dibuktikan dengan pemilihan tahanan pentanahan dari titik bintang yang optimal serta memperhitungkan besar fluks sisa dalam inti trafo yang dibuktikan dalam perhitungan penentuan waktu penutupan circuit breaker. Persentase terbaik urutan kedua adalah metode pre-insertion resistor yang dapat mengurangi arus inrush puncak positif sebesar 80,67 % dan 80,46 % untuk puncak negatif. Hasil tersebut

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) 1-6

6

hampir mendekati performa persentase metode sequential phase energization. [13]

V. KESIMPULAN Energisasi trafo 500 kV GITET Krian tanpa menggunakan metode pengurangan arus inrush mempunyai arus inrush maksimum sebesar 3607,8 A, -636,53 A, dan 2358,4 A berturut-turut untuk fasa 1, 2, dan 3, nilai tersebut berbeda tiap fasanya karena besar magnitudo fluks saat penutupan CB tiap fasa juga berbeda. Berdasarkan perbandingan hasil dari metode, metode sequential phase energization merupakan metode yang terbaik dari segi hasil pengurangan arus inrush yaitu dapat mengurangi arus inrush sebesar 87,84 % untuk arus puncak positif dan 94,94 % untuk arus puncak negatif. Metode auxiliary load merupakan metode yang memiliki persentase terkecil untuk mengurangi arus inrush yaitu sebesar 12,94 % untuk arus puncak positif dan 43,97 % untuk arus puncak negatif.

[14]

DAFTAR PUSTAKA

[18]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8] [9] [10] [11]

[12]

Suheta, Titiek, Minimalisasi Arus Inrush Pada Transformator Daya 20 kV. Seminar Nasional Teknoin, Yogyakarta. 2010. Wilfanur, Gilang, Studi Pengurangan Arus Inrush Akibat Energizing pada Transformator Daya Gardu Induk Krian 500 kV Menggunakan Metode Squential Phase Energization (SPE), ITS, Surabaya. 2010. Cui,Yu., Abdulsalam, Sami G., Chen, Shiuming., dan Xu, Wilsun, A Sequential Phase Energization Technique for Transformer Inrush Current Reduction – Part I : Simulation and Experimental Results. IEEE Transactions on Power Delivery 20, 2:943-949. 2005. Ebner, Andreas. Transient Transformer Inrush Currents due to Closing Time- and Residual Flux MeasurementDeviations if Controlled Switching is used. Zurich. Hu, Jingxuan., Bisewski, Bruno., Maki, Dudley., dan Marz, M.B. Mitigation of Voltage Drop Using PreInsertion Resistor during Large Transformer Energization in a Weak System: Simulation and Field Verification. IPST2011. Delft. 2011. Rahnavard, R., Valizadeh, M., S harifian, A.A.B., dan Hosseini, S.H. Analitical Analysis of Transformer Inrush Current and Some New Techniques for Its Reduction. Fitzgerald A. E, Kingsley Charles, Jr, dan Umans D. Stephen, Electrical Machinery,McGraw-Hill. Tokyo. 1961. Niedle, Michael, Teknologi Instalasi Listrik, Erlangga, Jakarta. 1991. Soebagio, Transformator, ITS Press, Surabaya, 2012. Siskind, Charles S., Electrical Machines, McGraw-Hill. Tokyo. 1982. Cazacu, E., Ionita , V., dan Petrescu L., An Improved Method for the Inrush Current Evaluation in Single Phase Power Transformers, International Sysposium on Advanced Topics in Electrical Engineering. Romania. 2013. Kasztenny, Bogdan, dan Kulidjian, Ara, An Improved Transformer Inrush Restraint Algorithm Increases Security While Maintaining Fault Response

[15]

[16]

[17]

[19]

Performance, Annual Conference for Protective Relay Engineers. Ontario. Brunke, John H., dan Frohlich, Klaus J., Elimination of Transformer Inrush Currents by Controlled Switcing Part I – Theoretical Consideration, Washington. Abdulsalam, Sami G., dan Xu, Wilsun, Analytical Study of Transformer Inrush Current Transient and Its Applications, International Conference on Power Systems Transients. Montreal. 2005. Xu, Wilsun, Abdulsalam, Sami G., Cui, Yu, dan Liu, Xian, A Sequential Phase Energization Technique for Transformer Inrush Current Reduction – Part II : Theoretical Analysis and Design Guide, IEEE. Edmonton. 2005. H. M. D ommel, EMTP Theory Book, 2nd edition. Vancouver, Microtran Power System Analysis Corporation. 1996. Brunke, John H., dan Frohlich, Klaus J., Elimination of Transformer Inrush Currents by Controlled Switcing Part II – Application dan Performance Considerations, Washington. Prikler, Laszlo, dan Kristian, Hans Hoidalen, ATPDraw Version 5.6 for Windows 9x/NT/2000/XP/Vista User’s Manual, Norway. 2009. Lizarry, M.F., dan Velez, T.E. Mitigation of Back to Back Capacitor Switching Transients on Distribution Circuit, San Juan. BIOGRAFI

Mokhamad Firmansyah lahir di Malang, 10 J anuari 1988. Menempuh pendidikan di SDN Sepande Sidoarjo tahun (1994-2000), SLTPN 3 Candi Sidoarjo tahun (2000-2003), dan SMAN 4 S idoarjo tahun (2003-2006). Setelah lulus sekolah, penulis melanjutkan kuliah ke Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENSITS) Program Studi D3 Elektro Industri tahun (2006-2009). Pada tahun kelulusan 2009 penulis langsung bekerja di PT. Infineon Technologies di Batam Kepulauan Riau sebuah perusahaan PMA di bidang semiconductor, kemudian di tahun 2012 be rpindah kerja ke PT. Siantar Top, Tbk di Sidoarjo di tahun (2012-2013). Pada tahun 2012, penulis melanjutkan studi di Program Lintas Jalur Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya Jurusan Teknik Elektro bidang studi Teknik Sistem Tenaga. Penulis dapat dihubungi melalui email [email protected].