Analisis dan Proteksi Voltage Sag and Swell akibat Pengoperasian Motor dengan Kapasitas diatas 5000 kW Pada Sistem Kelistrikan P.T Semen Gresik Pabrik Tuban IV
1
Rolandi Tumpal Siregar, Ontoseno Penangsang, Ardyono Priyadi Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Kampus ITS Keputih Sukolilo, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected],
[email protected] Abstrakβ Sebagai upaya untuk terus meningkatkan jumlah produksiontosenop[at]ee.its.ac.id semen, PT Semen Gresik (Persero) Tbk saat ini membangun PT Semen Gresik pabrik Tuban IV.Untuk mendukung hal tersebut, tersedianya kualitas daya listrik yang baik dan kontinu diperlukan ,agar proses produksi terus berjalan tanpa adanya gangguan. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa saat motor induksi berkapasitas besar start, terjadi voltage sag yang melebihi standar IEEE 1159 tahun 2009 recommended practice for monitoring electric power quality. Begitu juga saat terjadi pelepasan motor induksi berkapasitas besar , terjadi voltage swell yang melebihi yang melebihi standar. Oleh sebab itu di butuhkan proteksi untuk mengatasi voltage sag. Cara yang dapat dilakukan adalah dengan membuat urutan pengoperasian starting motor dengan pengubahan nilai tap trafo. Cara lain adalah dengan menggunakan Y-D starter. Hasilnya adalah tegangan pada bus motor induksi dan bus lainnya sudah berada pada level tegangan yang aman. Proteksi yang lainnya adalah dengan rele undervoltage dengan setting 90 % level tegangan dan delay 1detik. Sedangkan untuk proteksi voltage swell adalah dengan reactor. Saat di pasang reactor pada saat terjadi pelepasan motor 344RM01M01 t=25 detik, tegangan bus ER24-834-MV241 106 % dari tegangan normal, saat di pasang reactor pada saat terjadi pelepasan motor 344FN03M01 t=25 detik, tegangan bus ER24-834-MV241 110 % dari tegangan normal, dan saat di pasang reactor pada saat terjadi pelepasan motor 547RM01MO1 t=25 detik, tegangan bus ER27-834-MV271 106 % dari tegangan normal. Proteksi yang lainnya adalah dengan rele overvoltage, dan static VAR compensator. Relay overvoltage diatur dengan 110 % level tegangan dan delay 1 detik.Dan hasil hasil simulasi, SVC mampu mengatur tegangan sistem dengan memberikan daya reaktif sesuai kebutuhan. Satu hal yang harus dilihat adalah masalah penempatan SVC untuk proteksi voltage swell. Kata Kunciβ Starting Motor,Pelepasan beban,Voltage Sag, Voltage Swell, Reactor, Y-D Starter, Relay Undervoltage dan Overvoltage, Reactor, Static VAR Compensator
I. PENDAHULUAN enggunaan motor di dalam suatu pabrik banyak dibutuhkan sebagai penggerak untuk mengaduk campuran semen, bahan baku, penghancuran bahan baku semen, penggilingan bahan baku,dan proses packing semen. Umumnya motor dapat distart langsung ke tegangan jala-jala jika motor tersebut berkapasitas kecil dan tidak terlalu berakibat terhadap kualitas daya listrik. Tetapi jika kapasitas motor besar, maka harus di perhitungkan akibat yang ditimbulkan pada waktu starting. Motor membutuhkan arus lebih tinggi pada saat starting, sehingga menyebabkan tegangan sistem turun yang dapat
P
menggangu operasi peralatan lainnya seperti power converter,VSD (Variable Speed Drive)[1]. Adapun penyebab lain akibat pengoperasian motor berkapasitas besar adalah terjadinya voltage swell yang merupakan peningkatan tegangan rms atau arus pada frekuensi daya untuk jangka waktu dari 0.5 siklus sampai 1 menit. Kenaikan tegangan antara 1,1 dan 1,8 pu. [2]. Voltage swell terjadi akibat pelepasan beban secara tiba-tiba,dan gangguan satu fasa ke tanah. Voltage sag dan swell dapat menyebabkan peralatan sensitif seperti peralatan semikonduktor rusak, ketidakseimbangan arus yang besar, merusak fuse, menyebabkan trip circuit breaker [3]. Kesemuanya itu akan berakibat pada kerusakan pada peralatan pabrik dan kerugian produksi yang dapat merugikan perusahaan. Untuk mengatasi hal tersebut maka dalam tugas akhir ini dilakukan analisa melalui simulasi starting motor berkapasitas besar, simulasi terjadi pelepasan beban secara tiba-tiba. Setelah diketahui akibat dari pengoperasian motor berkapasitas besar, maka dilakukan proteksi akibat pengoperasian motor berkapasitas besar. II.1 VOLTAGE SAG SAAT MOTOR STARTING
Voltage Sag adalah penurunan sesaat nilai rms tegangan pada frekuensi daya antara 0.1 sampai 0.9 pu selama durasi waktu dari 0.5 cycles hingga 1 menit, yang disebabkan oleh ganguan sistem dan starting motor induksi dengan kapasitas besar, kegagalan sistem, switching beban besar. Permasalahan kualitas daya seperti voltage sag dapat terjadi saat motor starting dikarenakan inrush current. Inrush current terjadi karena motor membutuhkan arus 6 sampai 10 kali dari arus nominal untuk menghasilkan torsi awal. Besarnya voltage sag akibat starting motor berkapsitas besar dapat dihitung sesuai persamaan 2.1 dan dari gambar 2.1. ππ Vsag= . πΈβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦ .(2.1) ππ +ππ
Gambar 2.1 Rangkaian Ekivalen Starting Motor [4]
2 Dari persamaan 2.1, dapat ditentukan besarnya tegangan pada bus pcc akibat starting motor. Di mana Zm adalah impedansi motor dan Zs adalah impedansi sumber Perhitungan ini sebenarnya adalah berupa perkiraan, tetapi memiliki hasil yang akurat terhadap fenomena voltage sag. Kurangnya pemahaman mengenai arus inrush menyebabkan kualitas daya menjadi tidak baik dan dapat merusak motor atau mempengaruhi beban sensitif di sekitarnya. Peralatan di pabrik memiliki tingkat sensitivitas yang berbeda terhadap voltage sag. Nilai sensitif suatu peralatan terhadap voltage sag di tentukan oleh tipe dari beban, pengaturan kontrol, dan aplikasinyaKarakteristik umum yang digunakan adalah durasi dan besaran sag. Kelompok ini mencakup perangkat seperti relay undervoltage, kontrol proses, kontrol drive motor,dan banyak jenis mesin otomatis (misalnya, peralatan semikonduktor). II.2 VOLTAGE SWELL SAAT PELEPASAN BEBAN [5] Voltage swell didefinisikan merupakan penambahan pada tegangan (lamanya kurang dan 0.07-0.5 detik) di luar dari toleransi normal peralatan elektronik. Sedangkan oleh IEEE 1159 sebagai kenaikan tingkat tegangan rms 110% 180% dari nominal, pada frekuensi daya untuk durasi Β½ siklus sampai satu 1 menit. Gelombang tegangan ini pada dasarnya adalah kebalikan dari voltage sag. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Gelombang Voltage Swell Voltage Swell disebabkan dari pengurangan beban besar yang mendadak. Voltage swell dapat merusakkan peralatan elektronika seperti komputer dll. Lama dari swell ini tergantung pada sistem proteksinya, yang mana dapat berlangsung selama beberapa detik Selain karena pelepasan beban besar, voltage swell biasanya berhubungan dengan kondisi kesalahan seperti akibat gangguan 1 fase ke tanah. Selain itu, energization kapasitor bank besar juga dapat menyebabkan voltage swell, Masalah yang ditimbulkan dapat menyebabkan panas berlebihan pada peralatan dan menyebabkan pemadaman. Peralatan elektronik, dan peralatan sensitif lainnya rentan terhadap kerusakan akibat voltage swell. II.3 OVERVOLTAGE DAN UNDERVOLTAGE RELAY [6] Kestabilan supplai listrik dalam suatu sistem sangat diperlukan. Adanya gangguan dalam supplai listrik dapat mempengaruhi bahkan merusak suatu sistem rangkaian listrik. Gangguan yang dapat terjadi antara lain adalah adanya under voltage atau over voltage. Salah satu cara untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan menggunakan alat pengaman yaitu relay. Relay ini digunakan untuk mendeteksi adanya under voltage atau over voltage. Output dari relay dapat dihubungkan pada rangkaian pemutus (circuit breaker/CB) untuk memutuskan aliran listrik jika terjadi gangguan. Relay yang dirancang bertujuan untuk mendeteksi adanya under
voltage atau over voltage pada tegangan 3 phasa 220/380 V 50 Hz. Fungsi relay untuk menentukan dengan segera pemutusan / penutupan pelayanan penyaluran setiap elemen sistem tenaga listrik bila mendapatkan gangguan atau kondisi kerja yang abnormal, disamping itu relay harus bisa mengetahui letak dan jenis gangguan, sehingga dari pengaman ini dapat dipakai untuk pedoman perbaikan peralatan yang rusak.Tabel 2.1 adalah contoh datasheet rele tegangan lebih dan tegangan kurang SPAU 121 C. Tabel 2.1 Overvoltage and undervoltage relay SPAU 121 C Over Start Voltage U> 0,8β¦.1,6x Un Voltage Start Time, Present Values 0.1s ,1s, 10s,60s U> Operate time t> at definite 0.05,β¦ .10.0 s time operation characteristic Under Start Voltage U< 0,4β¦.1,2x Un voltage Start Time, Present Values 0.1s or 30 s Stage Operate time at definite 1β¦100 s U< time operation characteristic II.4 REACTOR [7] Reaktor yang digunakan dalam sistem tenaga listrik secara umum dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama: a. reaktor seri untuk pembatasan arus hubung singkat b. reaktor shunt untuk kompensasi reaktif Reactor shunt merupakan sebuah alat untuk kompensasi reaktansi kapasitif. Arus lagging diambil oleh reaktor shunt digunakan untuk mengurangi atau membatalkan arus leading yang diambil oleh shunt reaktansi kapasitif. Dengan demikian, reaktor shunt biasanya digunakan untuk mengkompensasi arus kapasitansi besar pada sistem tenaga listrik. Reaktor shunt dapat langsung terhubung ke busbar (Pos. 1), saluran transmisi (Pos. 2) atau terhubung ke kumparan tersier transformator daya besar (Pos. 3), seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Cara Pemasangan Shunt Reactor II.5. STATIC VAR COMPENSATOR [8] Static Var Compensator (SVC) adalah komponen FACTS (Flexible AC Transmission Systems), yang fungsinya untuk mengatur tegangan pada bus tertentu dengan cara mengontrol besaran reaktansi ekuivalen.Peralatan ini biasanya dipasang pada sistem utilitas atau sistem industri, untuk mengatur tegangan dengan respon yang sangat cepat untuk menyuplai atau mengkonsumsi daya reaktif.Gambar 2.4 merupakan gambar pemasangan static VAR compensator.
3 sag terbesar terjadi pada bus ER27-834-MV271 / bus motor induksi 547RM01MO1 starting. Saat motor distart terjadi drop tegangan 25 % atau terjadi penurunan tegangan 75 % tegangan nominal. Kemudian semakin jauh jarak bus yang lain dari bus motor induksi starting, maka besar voltage sag semakin kecil.
Gambar 2.4 Cara Pemasangan Static VAR Compensator II.6 Y-D STARTER Ada juga cara lain untuk mengatasi arus start motor yang besar yaitu dengan menaikkan tap trafo di bus motor tersebut, menggunakan UPS, ataupun dengan starter Y-D. Pada kesempatan ini, saya akan membahas mengenai starter Y-D untuk mengatasi masalah arus start motor yang besar. Prinsip kerja starter ini adalah bekerja dengan 2 tahap, yaitu: awalnya motor terhubung dengan rangkaian wye (Y), setelah beberapa saat motor melepas rangkaian Y dan beroperasi dengan hubungan delta. III. HASIL SIMULASI DAN ANALISIS
A. Simulasi Starting Motor Induksi Skenario 1 Simulasi dilakukan dengan motor induksi 547RM01MO1 Cement Mill pada bus ER27-834-MV271 dengan sumber PLN 41.724 MVA. Metode starting yang dilakukan adalah direct on line dengan langsung menghubungkan motor ke sumber 3 fase. Untuk menghasilkan torsi, motor induksi membutuhkan arus start yang besar yang mencapai 5-7 kali arus nominal.Hasil simulasi voltage sag motor induksi ini dapat dilihat pada tabel 3.1 dan gambar 3.1 merupakan analisis tegangan bus ER27-834-MV271 motor induksi 547RM01M01. Tabel 3.1 Voltage 547RM01MO1
Bus ER27-834MV271 SUB-XIV824-MV142 SUB-XIV824-MV141 814.MV11 Main bus 1 Tuban IV Bus PLN
sag
Saat
Static
Motor
Kondisi Starting Selama Sebelum (kV) Drop (kV) (%) 6.3 4.91 25
Starting
Sesudah (Kv) 6.3
6.3
4.91
25
6.3
20
17.2
14
19.4
20 150
17 145.5
15 3
19.6 150
150
145.5
3
150
Dari tabel 3.1 didapatkan data bahwa pada bus-bus tersebut terjadi voltage sag pada bus-bus yang di tentukan sebelumnya. Pada tabel 3.1 disimpulkan juga bahawa voltage
Gambar 3.1 Voltage Sag Pada Bus ER27-834-MV271 B. Proteksi Voltage Sag B.1 Dengan Urutan Pengoperasian Motor Dari hasil simulasi berbagai motor induksi berkapasitas besar yang distart secara bersamaan dengan berbagai skenario seperti hasil percobaan di dapatkan bahwa terjadi voltage sag melebihi standar IEEE 1159 tahun 2009 recommended practice for monitoring electric power quality .Maka untuk menjalankan semua motor berkapasitas besar tersebut diperlukan sebuah urutan pengoperasian motor untuk mengurangi efek voltage sag pada sistem dan dengan pengubahan tap trafo yang berada di dekat motor tersebut. Tabel 3.2 menunjukkan urutan pengoperasian motor berdasarkan besarnya voltage sag yang terjadi pada bus motor tersebut Tabel 3.2 Urutan Pengoperasian Motor No Waktu Motor Starting (detik) 1 1 344FN03M01 Raw Mill ID Fan 2 21 344RM01M01 Role Mill Table 3 41 547RM01MO1 Cement Mill Table 4 61 548RM01MO1 Cement Mill Table
Bus ER24-834MV241 ER24-834MV241 ER27-834MV271 ER27-834MV272
Dan menurut IEEE 1159 tentang voltage sag standarnya sebagai berikut: Voltage sag 90% jika di dalam sistem terdapat beban yang paling sensitive terhadap perubahan level tegangan. Pada simulasi urutan pengoperasian motor, tap trafo 824TX131 di primer diubah menjadi -5 % dan di sekunder diubah menjadi 5 %. Dan juga tap trafo 824-TX141 di bagian primer di ubah menjadi -5 %, di bagian sekunder diubah menjadi 5 %. Hal ini dilakukan agar tidak terjadi voltage sag pada bus motor tersebut maupun bus yang lain.Dari hasil urutan pengoperasian motor seperti tabel 3.2, maka di dapatkan hasil dari keseluruhan operasi motor pada bus ER24-834-MV241
4 tidak terjadi voltage sag akibat pengoperasian motor, karena telah dibuat standar pengoperasian motor. Karena dalam sistem terdapat peralatan sensitif maka digunakan standar voltage sag 90 % sehingga pada bus ER24-834-MV241 berada pada level tegangan yang aman. Dan gambar 3.2 menunjukkan hasil simulasi pada bus yang lain.
Gambar 3.2 Hasil Simulasi Tegangan Bus Lain Dengan Urutan Pengoperasian Motor
MV271 ER27-834MV272 SUB-XIV824-MV142 SUB-XIV824-MV141
11
x 0.9
1
25
x 0.9
1
14
x 0.9
1
B.3 Dengan Y- D Starter Dari data motor didapatkan bahwa waktu akselerasi motor adalah 20 detik sehingga diperlukan waktu 20 detik untuk perpindahan dari starter Y ke D dan dalam simulasi pengoperasian motor tap trafo 824-TX141 diubah disisi primer -5 % dan di bagian sekunder 5 %, sedangkan tap trafo 824TX131 disisi primer diubah -5 % dan disisi sekunder 5 % untuk mencegah voltage sag Dan gambar 3.3 hasil simulasi tegangan bus lain dengan starter Y-D berdasarkan urutan pengoperasian motor.
Karena dari hasil simulasi urutan operasi motor sudah berada pada level tegangan yang aman, tetap diperlukan rele undervoltage untuk mencegah hal yang tidak di inginkan. Untuk mengatur setting relay undervoltage, terlebih dahulu harus mengetahui level voltage sag pada bus akibat urutan starting motor berkapasitas besar dengan waktu yang dibutuhkan motor selama akselerasi. B.2 Dengan Undervoltage Relay Dari data plant motor di PT. Semen Gresik bahwa waktu akselarasi motor berkapasitas besar ini adalah 20 detik. Oleh sebab itu, untuk penundaan waktu operasi relay harus lebih lama dari waktu akselarasi motor tersebut kira-kira sampai 25 detik. Setting dari relay dapat diatur dari 1 s sampai 10 s. Jika terjadi voltage sag kurang dari 90% dari tegangan normalnya selama lebih dari 1 detik maka relay akan trip.Relay UV ini dipasang pada bus yang terhubung langsung dengan motor seperti bus pada tabel 3.3. Tabel 3.3 Setting Relay UnderVoltage pada Bus yang Terhubung ke Motor Setting Relay UV Bus % Voltage x Un Delay Sag Time (s) 814.MV11 8 x 0.9 1 Main bus 1 2 x 0.9 1 Tuban IV Bus PLN 2.2 x 0.9 1 ER24-83415 x 0.9 1 MV241 SUB-XIII15 x 0.9 1 824-MV132 SUB-XIII8 x 0.9 1 824-MV131
Bus ER27-834-
% Voltage Sag 25
Setting Relay UV x Un Delay Time (s) x 0.9 1
Gambar 3.3 Hasil Simulasi Tegangan Bus Lain Dengan Starter Y-D Berdasarkan Urutan Pengoperasian Motor C. Simulasi Pelepasan Motor Induksi Studi Kasus 1 Pada studi kasus ini akan dilakukan simulasi pelepasan motor induksi 344RM01M01 pada bus ER24-834-MV241. Dari tabel 3.4 dan gambar 3.4 didapatkan data bahwa pada bus-bus tersebut terjadi voltage swell pada bus-bus yang di tentukan sebelumnya. Pada tabel 3.4 disimpulkan juga bahwa voltage swell terbesar terjadi pada bus ER24-834-MV241 / bus motor induksi 344RM01M01 . Saat motor sementara beroperasi beban penuh dan terjadi pelepasan beban saat t=25 detik, terjadi kenaikan tegangan 16 % atau 116 % tegangan nominal pada bus ER24-834-MV241 . Kemudian semakin jauh jarak bus yang lain dari bus motor induksi, maka besar voltage swell semakin kecil. Tabel 3.4 Voltage swell Pelepasan Motor Saat Motor Induksi 344RM01M01 Beban Penuh Kondisi Pelepasan Selama Bus Sebelum (Kv) Kenaikan Sesudah (Kv) (Kv) (%) ER24-8346.3 7.30 16 6.3 MV241 SUB-XIII6.3 7.30 16 6.3 824-MV132 SUB-XIII20 22 10 20.4 824-MV131 814.MV11 20 22.4 12 20.6
5 Main bus 1 Tuban IV Bus PLN
150
153
2
148.5
150
153
2
148.5
saat start, maka pada proteksi ini digunakan shunt reactor saat motor beroperasi beban penuh. Motor ini mengalami voltage swell sebesar 16 % dari tegangan 6.3 kV saat terjadi pelepasan motor saat beban penuh. Dan gambar 3.5 berikut menunjukkan hasil simulasi proteksi pada bus lainnya dengan shunt reactor. Qbus= 2.6 Mvar Dengan Z= 2 Ξ© X r=
Gambar 3.4 Voltage Swell Pelepasan Motor Pada Bus ER24834-MV241 Saat Motor Induksi 344RM01M01 Beban Penuh
π£ππ’π 2 πππ’π
=
6.3 ππ 2
2.6 ππ£ππ
= 15.26 Ξ©
In=
ππ
3β
3βππ
=
2.6 ππ£ππ 3β6.3 ππ
=
238.27 π΄ dimana: Qbus= Daya reaktif pada bus motor 344RM01M01 (kvar) Z = Impedansi reaktor (Ξ©) Xr = Reaktansi reaktor (Ξ©) In = Rating arus kontinu yang dibatasi oleh reaktor (A)
D. Proteksi Voltage Swell D.1 Dengan Overvoltage Relay Cara pertama yang dilakukan untuk mengatasi hasil tersebut adala dengan menggunakan relay overvoltage. Setting relay overvoltage diatur berdasarkan kemungkinan terjadi voltage swell yang paling besar.Standar toleransi tegangan untuk motor induksi Β± 10% dan frekuensinya Β± 5%. Pada tugas akhir ini saya menggunakan relay overvoltage tipe SPAU 121C. Relay Overvoltage ini dipasang pada bus yang terhubung langsung dengan motor seperti bus pada tabel 3.5. Tabel 3.5 Setting Relay OverVoltage pada Bus yang Terhubung ke Motor Pada Studi Kasus I Setting Relay OV Bus % x Un Delay Voltage Time (s) Swell 814.MV11 12 x 1.1 1 Main bus 1 2 x 1.1 1 Tuban IV Bus PLN 2 x 1.1 1 ER24-83418 x 1.1 1 MV241 SUB-XIII16 x 1.1 1 824-MV132 SUB-XIII10 x 1.1 1 824-MV131 ER27-83416 x 1.1 1 MV271 ER27-83414 x 1.1 1 MV272 SUB-XIV16 x 1.1 1 824-MV142 SUB-XIV10 x 1.1 1 824-MV141 D.2. Proteski Voltage Swell Pada 344RM01M01 dengan Shunt Reactor
Motor
Induksi
Sebelum melakukan pemasangan shunt reactor pada bus motor induksi ini perlu di ketahui parameter seperti daya reaktif 3 fasa, arus nominal, reaktansi dan impedansi shunt reactor.Karena biasanya jarang sekali terjadi pelepasan motor
Gambar 3.5 Voltage Swell Bus Lain Saat terjadi Pelepasan Motor 344RM01M01 dengan Proteksi Shunt Reactor Dari gambar 3.5 dapat disimpulkan bahwa voltage swell sudah berkurang menjadi level yang aman sesuai standar kualitas daya. Berikut ini adalah hasil loadflow sebelum di tambahkan shunt reactor pada bus motor induksi ini: Tegangan : 6.129 kV Arus : 406 A P: 3.4 MW Q: 2.6 Mvar S: 4.3 MVA Cos Ζ : 79.3 % Dan berikut adalah hasil loadflow setelah di tambahkan shunt reactor pada bus motor induksi ini: Tegangan : 6.27 kV Arus : 497.2 A P:3.5 MW Q: 4.1 Mvar S: 4.3 MVA Cos Ζ : 79.3 % D.3. Proteski Voltage Swell Pada Motor Induksi 344RM01M01 dengan SVC Ada juga cara lain untuk mengatasi voltage swell akibat pelepasan motor Static Var Compensator. Static VAR Compensator adalah peralatan sistem tenaga listrik yang dapat digunakan untuk mengatur tegangan pada bus dengan menyerap atau memberikan daya reaktif. Dalam SVC ini, terdapat beberapa komponen seperti induktor dan kapasitor maupun beberapa komponen elektronik switching yang dapat mengatur daya reaktif yang di suplai dan diserap. Ketika tegangan rendah, SVC akan memberikan daya reaktif kapasitif, dan ketika tegangan tinggi, maka SVC akan menyerap daya reaktif melalui komponen induktor. Sebelum melakukan pemasangan SVC pada bus motor induksi ini perlu di ketahui parameter seperti daya reaktif kapasitif, daya reaktif induktif, tegangan maksimum dan
6 minimum yang diizinkan.Karena biasanya jarang sekali terjadi pelepasan motor saat start, maka proteksi ini digunakan dengan SVC saat motor beroperasi beban penuh. Motor ini mengalami voltage swell sebesar 16 % dari tegangan 6.3 kVsaat terjadi pelepasan motor saat beban penuh, sedangkan voltage sag sebesar 21 % dari tegangan 6.3 kV. Gambar 3.6 berikut menunjukkan hasil simulasi proteksi pada bus ER24834-MV241 dengan SVC. Berikut adalah loadflow sebelum di pasang SVC: =3.4 MW Q=2.6 Mvar S=4.3 MVA Cos Ζ=79.3 % 403.9 A 6.16 kV Ic= 0.21 x 403.9 A = 84.81 A Ic=403.9 A- 84.81 A= 319.08 A Qc = β3 Vrated Ic = β3 x 6300 x 319.08 = 3.48 Mvar IL= 0.16 x 403.9 A = 64.62 A IL= 403.9 A + 64.62 A = 468.52 A QL = β3 Vrated IL = β3 x 6300 x 468.52 = 5.11 Mvar Dengan Vmaks = 100 % dan Vmin= 99 % Di mana: Qc=Daya reaktif kapasitif SVC (Mvar) QL=Daya reaktif induktif SVC (Mvar) Vmaks= Tegangan maksimum SVC (%) Vmin= Tegangan minimum SVC (%) IL= Arus induktif SVC (A) IC= Arus kapasitif SVC (A) Vrated= Tegangan nominal sistem (kV)
Gambar 3.6 Voltage Swell Bus ER24-834-MV241 Saat terjadi Pelepasan Motor 344RM01M01 dengan Proteksi Static VAR Compensator
Walaupun tegangan pada bus ER24-834-MV241 sudah baik dengan adanya penambahan proteksi SVC, tetapi dari gambar 4.62 dapat dilihat pada bus lainnya seperti bus ER24834-MV241 ,terdapat voltage sag dengan durasi singkat lebih dari 90 %,maka perlu di tentukan penentuan SVC di bus dengan tepat. Berikut adalah loadflow setelah di pasang SVC: P=3.4 MW Q=2.6 MVAR S=4.3 MVA Cos Ζ=79.3% 414.8 A 5.99 KV IV. KESIMPULAN Pada paper ini ditunjukkan untuk menganalisis dampak dari starting motor dan pelepasan motor berkapasitas besar terhadap voltage sag and swell. Hasil simulasi menunjukkan bahwa saat motor induksi berkapasitas besar starting, terjadi voltage sag 15-26 % dari tegangan normal dan saat terjadi
pelepasan motor berkapasitas besar, terjadi voltage swell 1525 % dari tegangan normal. Karena hasil simulasi tersebut tidak sesuai dengan IEEE 1159 tahun 2009 recommended practice for monitoring electric power quality, sehingga di butuhkan proteksi rele undervoltage, Y-D Starter, atau dengan urutan pengoperasian motor dengan pengubahan tap trafo. Sedangkan untuk proteksi voltage swell dapat menggunakan reactor yang dihubungkan seri antara bus motor dan motor tersebut.Alternatif proteksi adalah dengan SVC untuk mengkompensasi daya reaktif untuk mengatur tegangan pada bus.Dengan mempertimbangkan penempatan SVC pada bus yang akan di kompensasi daya reaktifnya. DAFTAR PUSTAKA [1] P.Boonchiam and N. Mithulananthan,"Understanding of Dynamic Voltage Restorers through MATLAB Simulation,"Thammasat Int. J.Sc.Tech.,Vol.11,No.3, July-Sept 2006. [2] IEEE Std. 1159-1995,"Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality". [3] A.Ghosh and G.Ledwich,"Power Quality Enhancement Using Custom Power Devices,"Kluwer, Academic Publishers,2002. [4] Sumber : Patil P.S.,"Starting Analysis Of Induction Motor A Computer Simulation By Etap PowerStation", International Conference on Emerging Trends in Engineering and Technology (ICETET), 2009 2nd, pp 494-499, 16/18 December 2009. [5] -----------, βPower Quality Basics: Voltage Swellβ
, April, 2011. [6] Engineering Education and Training, βThree-Phase Overvoltage and Undervoltage Relayβ, ABB, 1999 [7] Electricity Training Association, βPower System Protection Vol.3 Applicationβ, The Institution of Electrical Engineers, London UK, 1997 [8] Boudjella Houari, β Modelling And Simulation Of Static Var Compensator (Svc) In Power System Studies By Matlabβ, The Annals Of βDunarea De Josβ University Of Galati Fascicle III Vol.31, No.1, ISSN 1221-454X, 2008 RIWAYAT PENULIS Rolandi Tumpal Siregar dilahirkan di Manado, 19 Desember 1990. Penulis adalah putra pertama dari tiga bersaudara. Penulis memulai jenjang pendidikannya di SD Frater Don Bosco Manado, SMP Frater Don Bosco Manado, serta SMA Negeri 1 Manado hingga lulus tahun 2008. Penulis diterima sebagai mahasiswa S1 Lintas Jalur di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri ITS sejak Agustus 2011. Penulis memilih bidang studi Teknik Sistem Tenaga dan berkonsentrasi pada bidang simulasi sistem tenaga listrik pada Tugas Akhir. Penulis dapat dihubungi di alamat email [email protected].
