analisis fenomena ferroresonance pada capacitive … · perlindungan lebih adalah transformator....

7
1 Analisis Fenomena Ferroresonance pada Capacitive Voltage Transformer (CVT) Akibat Pelepasan Beban Secara Mendadak Putu Wegadiputra Wiratha, I Made Yulistya Negara, IGN Satriyadi Hernanda Jurusan Teknik Elektro FTI - ITS Abstrak - Ferroresonance atau dikenal juga dengan sebutan resonansi non-linier merupakan suatu fenomena kelistrikan yang sangat kompleks. Kemunculan ferroresonance pada suatu sistem kelistrikan dengan memodelkan suatu kondisi abnormal switching yaitu membuka satu atau dua fasa pemutus daya pada transformator daya yang pada kasus ini dilakukan pada tranformator wye- wye 150KV/20KV dan Capacitive Voltage Transformer (CVT) Perangkat lunak yang digunakan pada simulasi adalah yaitu MATLAB 7.6.0 untuk mendapatkan plot tegangan dan arus keluaran yang dihasilkan. Dari hasil plot tegangan primer, tegangan sekunder, arus primer dan arus sekunder, akan menunjukkan suatu gejala khusus yang mengindikasikan kemunculan ferroresonance dengan mengubah waktu switching, pelepasan beban pada CVT, dan 2 phasa yang terbuka. Dari hasil simulasi, didapat kenaikan tegangan puncaknya hingga mencapai 730 KV untuk transformator daya dan 1229 kV untuk sisi primer pada CVT. Sedangkan untuk arus puncaknya, mencapai 539 A untuk transformator daya dan 229 A untuk transformator pada CVT. Didapatkan juga harmonisa pada CVT sampai mencapai 375,27% Kata Kunci - Ferroresonance, CVT, tegangan lebih, arus lebih I. PENDAHULUAN RANSFORMATOR adalah salah satu mesin listrik yang berperan dalam penyaluran daya sistem arus bolak-balik (AC). Kinerja dan keandalannya sangat berperan besar. Banyak faktor yang mempengaruhi kinerja transformator. Salah satunya adalah fenomena ferroresonance pada transformator. Ferroresonance atau dikenal juga dengan sebutan resonansi non-linier merupakan suatu fenomena kelistrikan yang sangat kompleks. Ferroresonance fenomena resonansi non-linier yang dapat mempengaruhi jaringan listrik. Tingkat tegangan lebih atau arus lebih yang terjadi dapat berbahaya bagi peralatan listrik. Hal ini perlu diperhatikan dalam penyaluran tenaga listrik. Dalam sistem transmisi alat yang paling penting dan perlu perlindungan lebih adalah transformator. [1] II. FERRORESONANCE A. Pengertian Ferroresonance Ferroresonance merupakan situasi resonansi dengan ketidaklinieran induktansi, dimana reaktansi induktif tidak hanya bergantung pada frekuensi tetapi juga pada kerapatan fluks magnetik dari inti besi (contoh : inti besi transformator). Secara teori, induktansi yang tidak linier mengakibatkan timbulnya dua reaktansi induktif (pada zona linier dan zona saturasi) menurut situasi pada kurva saturasi atau kejenuhan, dan disebut dengan histerisis magnetik. Penyebab utama dari fenomena ini adalah munculnya lebih dari satu respon steady state yang stabil pada parameter jaringan yang sama. Gejala transient, lightning overvoltage, pengisian tanaga transformator atau beban, kemunculan atau penghilangan gangguan, memungkinkan sebagai penyebab ferroresonance. Responnya dapat berubah secara tiba-tiba dari respon steady state normal (sinusoidal pada frekuensi yang sama sebagai sumber) ke respon steady state ferroresonance yang ditandai dengan level harminonisa dan overvoltage yang tinggi, yang dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan listrik. [2] B. Rangkaian Dasar Ferroresonance [2] Pemahaman dari osilasi bebas dari rangkaian dasar ferroresonan mengilustrasikan perilaku yang spesifik. Rugi-rugi diabaikan dan kurva magnetisasi sederhana dari kumparan inti besi dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2. Gambar 1. Rangkaian Ferroresonance Sederhana [2] Gambar 2. Karakteristik (i) [2] T

Upload: vukhanh

Post on 10-Jun-2018

217 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Analisis Fenomena Ferroresonance pada Capacitive … · perlindungan lebih adalah transformator. [1] Gambar 2 II. ... digunakan adalah transformator satu fasa yang memiliki nilai

1

Analisis Fenomena Ferroresonance pada Capacitive

Voltage Transformer (CVT) Akibat Pelepasan Beban

Secara Mendadak

Putu Wegadiputra Wiratha, I Made Yulistya Negara, IGN Satriyadi Hernanda Jurusan Teknik Elektro FTI - ITS

Abstrak - Ferroresonance atau dikenal juga dengan

sebutan resonansi non-linier merupakan suatu

fenomena kelistrikan yang sangat kompleks.

Kemunculan ferroresonance pada suatu sistem

kelistrikan dengan memodelkan suatu kondisi

abnormal switching yaitu membuka satu atau dua

fasa pemutus daya pada transformator daya yang

pada kasus ini dilakukan pada tranformator wye-

wye 150KV/20KV dan Capacitive Voltage

Transformer (CVT) Perangkat lunak yang

digunakan pada simulasi adalah yaitu MATLAB

7.6.0 untuk mendapatkan plot tegangan dan arus

keluaran yang dihasilkan. Dari hasil plot tegangan

primer, tegangan sekunder, arus primer dan arus

sekunder, akan menunjukkan suatu gejala khusus

yang mengindikasikan kemunculan ferroresonance

dengan mengubah waktu switching, pelepasan

beban pada CVT, dan 2 phasa yang terbuka. Dari

hasil simulasi, didapat kenaikan tegangan

puncaknya hingga mencapai 730 KV untuk

transformator daya dan 1229 kV untuk sisi primer

pada CVT. Sedangkan untuk arus puncaknya,

mencapai 539 A untuk transformator daya dan 229

A untuk transformator pada CVT. Didapatkan

juga harmonisa pada CVT sampai mencapai

375,27%

Kata Kunci - Ferroresonance, CVT, tegangan lebih, arus

lebih

I. PENDAHULUAN

RANSFORMATOR adalah salah satu mesin

listrik yang berperan dalam penyaluran daya

sistem arus bolak-balik (AC). Kinerja dan

keandalannya sangat berperan besar. Banyak faktor

yang mempengaruhi kinerja transformator. Salah

satunya adalah fenomena ferroresonance pada

transformator. Ferroresonance atau dikenal juga

dengan sebutan resonansi non-linier merupakan suatu

fenomena kelistrikan yang sangat kompleks.

Ferroresonance fenomena resonansi non-linier yang

dapat mempengaruhi jaringan listrik. Tingkat

tegangan lebih atau arus lebih yang terjadi dapat

berbahaya bagi peralatan listrik. Hal ini perlu

diperhatikan dalam penyaluran tenaga listrik. Dalam

sistem transmisi alat yang paling penting dan perlu

perlindungan lebih adalah transformator. [1]

II. FERRORESONANCE

A. Pengertian Ferroresonance

Ferroresonance merupakan situasi resonansi

dengan ketidaklinieran induktansi, dimana reaktansi

induktif tidak hanya bergantung pada frekuensi tetapi

juga pada kerapatan fluks magnetik dari inti besi

(contoh : inti besi transformator). Secara teori,

induktansi yang tidak linier mengakibatkan timbulnya

dua reaktansi induktif (pada zona linier dan zona

saturasi) menurut situasi pada kurva saturasi atau

kejenuhan, dan disebut dengan histerisis magnetik.

Penyebab utama dari fenomena ini adalah

munculnya lebih dari satu respon steady state yang

stabil pada parameter jaringan yang sama. Gejala

transient, lightning overvoltage, pengisian tanaga

transformator atau beban, kemunculan atau

penghilangan gangguan, memungkinkan sebagai

penyebab ferroresonance. Responnya dapat berubah

secara tiba-tiba dari respon steady state normal

(sinusoidal pada frekuensi yang sama sebagai sumber)

ke respon steady state ferroresonance yang ditandai

dengan level harminonisa dan overvoltage yang tinggi,

yang dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan

listrik. [2]

B. Rangkaian Dasar Ferroresonance [2]

Pemahaman dari osilasi bebas dari rangkaian

dasar ferroresonan mengilustrasikan perilaku yang

spesifik. Rugi-rugi diabaikan dan kurva magnetisasi

sederhana dari kumparan inti besi dapat dilihat pada

Gambar 1 dan Gambar 2.

Gambar 1. Rangkaian Ferroresonance Sederhana [2]

Gambar 2. Karakteristik 𝛟 (i) [2]

T

Page 2: Analisis Fenomena Ferroresonance pada Capacitive … · perlindungan lebih adalah transformator. [1] Gambar 2 II. ... digunakan adalah transformator satu fasa yang memiliki nilai

2

Korespondensi bentuk gelombang (lihat

Gambar 3) merupakan tipikal dari ferroresonance

periodik. Secara umum, tegangan pada kapasitansi

terminal diasumsikan sama dengan V0

Gambar 3. Osilasi bebas dari rangkaian ferroresonance seri [2]

III. CAPACITIVE VOLTAGE TRANSFORMER (CVT)

C2

C1

L

Step Down

Transformer

Line Voltage

Gambar 4. Komponen Utama CVT

Kapasitor kopling memiliki fungsi sebagai

pembagi tegangan untuk menurunkan tegangan

saluran ke level tegangan intermediet, biasanya 5

sampai 15 kV. Compensating reactor membatalkan

reaktansi dari kapasitor kopling pada frekuensi sistem.

Proses ini mencegah pergeseran fasa antara tegangan

primer dan tegangan sekunder pada frekuensi sistem.

Kemudian, tegangan diturunkan lagi dari level

intermediet ke level tegangan nominal rele tegangan,

biasanya 115/√3 Volt.

Compensating reactor dan transformator step-

down memiliki inti besi. Disamping mengakibatkan

terjadinya rugi-rugi inti besi, copmpensating reactor

dan transformator step-down dapat menghasilkan

ferroresonance akibat dari sifat non-linier pada inti

besi tersebut.

IV. ANALISIS HASIL SIMULASI

A. Simulasi Ferroresonance

Dampak ferroresonance dianalisis berdasarkan

pada hasil simulasi yang telah dilakukan. Permodelan

yang digunakan adalah permodelan sistem transmisi

pada gardu induk yang dihubungkan dengan

Capacitive Voltage Transformer (CVT) di gardu

induknya pada saluran transmisi. Permodelan yang

digunakan dapat terlihat seperti Gambar 4.1 berikut

ini.

Saluran

Transmisi

Circuit

Breaker

Transformator

Daya

CVT

Gambar 5. Rangkaian pada simulasi

Sumber yang digunakan merupakan sumber

arus bolak-balik (AC) dengan tegangan rms line-line

(VL-Lrms) 150 kV, 50 Hz. Untuk sumber, digunakan

Three Phase Programmable Voltage Source. Circuit

Breaker berfungsi sebagai pemutus daya dan switch

pada proses switching. Saluran transmisi yang

digunakan diasumsikan memiliki panjang saluran 50

km. Resistansi saluran 0,01273 Ohm/km, induktasi

saluran memiliki nilai 0,9337 mH/km, dan kapasitansi

saluran sebesar 12,74 nF/km.

Pada CVT, digunakan nilai kapasitor pembagi

yang diambil dari referensi yang ada. Nilai kapasitor

tersebut adalah 14611 pF dan 118100 pF [4]. Selain

itu, terdapat compensating reactor sebesar 56 H sesuai

dengan referensi yang ada [4]. Transformator yang

digunakan adalah transformator satu fasa yang

memiliki nilai saturasi tertentu dengan perbandingan

tegangan 15kV pada sisi primer, dan 115 Volt pada

sisi sekunder.

B. Analisis Hasil Simulasi

B.1 Keadaan Normal

Pada keadaan normal, tegangan puncak yang

terukur dari sumber sebesar 122,47 kV. Hal ini dapat

terlihat dari persamaan 4.1, dimana 150 kV

merupakan VL-Lrms, sedangkan tegangan yang terukur

adalah tegangan puncak line-netral (VL-Npeak). Berikut

ini merupakan rumus VL-Nrms.

𝑉𝐿−𝑁𝑟𝑚𝑠 = 𝑉𝐿−𝐿𝑟𝑚𝑠

3 (1)

Dari persamaan 1 didapatkan hasil debesar 86,6 kV.

Kemudian, untuk mendapatkan tegangan puncak yang

terukur :

𝑉𝐿−𝑁𝑝𝑒𝑎𝑘 = 2𝑉𝐿−𝑁𝑟𝑚𝑠 (2)

Dari persamaan 2 didapatkan hasil sebesar

122,47 kV, sesuai dengan hasil pengukuran dari

tegangan sumber. Gambar 4.2 menunjukkan plot hasil

simulasi tegangan sumber dalam keadaan normal.

Page 3: Analisis Fenomena Ferroresonance pada Capacitive … · perlindungan lebih adalah transformator. [1] Gambar 2 II. ... digunakan adalah transformator satu fasa yang memiliki nilai

3

Gambar 6. Plot tegangan sumber pada kondisi normal

Untuk tegangan pada sis primer transformator

daya, didapatkan hasil pengukuran sebesar 121,67 kV.

Terdapat rugi-rugi saluran transmisi sebesar 0,8 kVolt.

Untuk tegangan sisi sekunder transformator

daya didapatkan hasil pengukuran sebesar 15,95 kV.

Pada pengukuran CVT, didapatkan tegangan

input pada CVT, yaitu tegangan hasil pembagian

kapasitor, sebesar 13,57 kV. Nilai ini dapat dihitung

dari persamaan berikut.

𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝐶1

𝐶1+𝐶2 × 𝑉 (3)

Jika nilai pada simulasi diatas dimasukkan

dalam persamaan 3, maka :

𝑉𝑜𝑢𝑡 =14611

14611 + 118100 × 121,67𝑘𝑉 = 13,39 𝑘𝑉

Dalam kondisi normal, ketika terjadi gangguan,

breaker akan terbuka secara bersamaan.

Gambar 7. Tegangan Primer Transformator Daya saat ketiga

breaker trip bersamaan

Gambar 8. Tegangan primer CVT saat ketiga breaker trip

bersamaan

Untuk keadaan arus pada kondisi normal, dapat

terlihat pada gambar berikut ini.

Gambar 9. Arus sisi primer transformator daya pada pemutusan

normal

Gambar 10. Arus Primer CVT pada pemutusan normal

Untuk Arus pada sisi primer transformator

daya, didapatkan arus puncak sebesar 319 Ampere.

Sedangkan pada sisi sekunder transformator daya,

tercatat arus puncak sebesar 2,39 kA. Untuk arus pada

CVT, terdapat gejala transient untuk waktu yang

singkat, dengan besar arus puncak 0,022 Ampere pada

sisi primer CVT dan 2,49 A pada sisi sekunder CVT.

B.2. Ferroresonance Akibat Satu Fasa Terbuka

B.2.1 Analisis Tegangan Lebih

Untuk memunculkan ferroresonance, salah

satu fasa diasumsikan terbuka tanpa ada gangguan.

Gambar 11. Tegangan primer transformator daya ketika satu fasa

terbuka

Tegangan pada fasa yang terbuka dapat

melonjak sangat tinggi. Tegangan lebih yang terjadi

pada sistem ini terukur dengan puncak hingga

mencapai 500 kV.

Gambar 12. Tegangan primer CVT ketika satu fasa terbuka

Page 4: Analisis Fenomena Ferroresonance pada Capacitive … · perlindungan lebih adalah transformator. [1] Gambar 2 II. ... digunakan adalah transformator satu fasa yang memiliki nilai

4

Gambar 12 menunjukkan respon tegangan pada

sisi primer CVT. Tegangan yang seharusnya hanya

mencapai sekitar 15 kV melonjak naik hingga

mencapai 393,46 kV.

TABEL I

PERBANDINGAN WAKTU SWITCING DENGAN TEGANGAN PUNCAK

MASING-MASING TRANSFORMATOR

Waktu Switching

Tegangan Puncak

Transformator Daya

Tegangan Puncak

Transformator pada CVT

Primer

(kV)

Sekunder

(kV)

Primer

(kV)

Sekunder

(kV)

0,1 500,56 41,157 393,46 3,01

0,1025 571,94 46,835 154,98 1,18

0,105 610,71 50,476 283,19 1,8

0,1075 451,21 35,38 751,31 5,73

0,11 499,5 40,125 132,76 1,02

0,1125 541,18 43,39 352 2,7

0,115 520,9 42,31 392,18 3

0,1175 520,36 42,64 578,7 4,43

0,12 536,62 43,43 823,32 6,24

B.2.2 Analisis Arus Lebih

Gejala ferroresonance juga dapat menimbulkan

munculnya arus lebih.

Gambar 14. Kondisi arus pada sisi primer transformator

daya ketika satu fasa terbuka

Gambar 14 memperlihatkan kondisi arus lebih

yang diakibatkan ferroresonance. Terlihat jelas arus

lebih yang terjadi sangat tinggi dan jauh diatas arus

normal. Arus puncak yang terjadi mencapai 294 A

pada sisi sekunder transformator daya. Gelombang

arus setelah terjadinya switching juga tidak stabil.

Gambar 15. Kondisi arus pada sisi primer CVT ketika satu

fasa terbuka

Pada gambar 15, kondisi arus yang ditunjukkan

menandakan adaya arus lebih yang terjadi. Lonjakan

arus sangat tinggi, terutama pada fasa yang terlepas.

Arus lebih yang terjadi juga cukup lama, sehingga

dapat merusak peralatan ukur yang digunakan. Arus

puncak yang terjadi mencapai 11,93 A.

TABEL II

VARIASI WAKTU SWITCHING TERHADAP ARUS PUNCAK

Waktu

Switching (detik)

Arus Puncak

Transformator Daya

Arus Puncak

Transformator pada CVT

Primer

(A)

Sekunder

(A)

Primer

(A)

Sekunder

(A)

0,1 294 0,1029 11,93 72,93

0,1025 339 0,1171 3,53 28,73

0,105 344,81 0,126 7,58 44,15

0,1075 250,72 0,088 26,99 138,66

0,11 275,9 0,1 3,49 24,6

0,1125 311,7 0,108 11,57 65,24

0,115 363,6 0,105 12,86 72,69

0,1175 341,26 0,106 20,43 107,2

0,12 306 0,108 31,8 151

B.3 Kondisi Dua Fasa Terbuka

B.3.1 Analisis Tegangan Lebih

Ferroresonance juga dapat terjadi akibat dua

buah fasa yang terbuka. Sementara itu, fasa yang

terakhir masih tersambung dengan beban.

Gambar 16. Tegangan lebih pada sisi primer transformator daya

akibat 2 fasa terlepas

Gambar 16 merupakan plot hasil respon

tegangan ketika kedua fasa A dan fasa B dilepas.

Dapat terlihat gejala tegangan lebih yang cukup

signifikan, bukan hanya pada tegangan fasa A,

melainkan juga pada tegangan fasa B yang terkena

gangguan. Tegangan puncak yang terjadi mencapai

730 kV.

Gambar 17. Tegangan lebih pada sisi primer CVT akibat 2 fasa

terlepas

Page 5: Analisis Fenomena Ferroresonance pada Capacitive … · perlindungan lebih adalah transformator. [1] Gambar 2 II. ... digunakan adalah transformator satu fasa yang memiliki nilai

5

Gambar 17 memperlihatkan tegangan pada sisi

primer CVT. Terlihat adanya gejala tegangan lebih

yang sangat tinggi. Tegangan puncak yang terjadi

mencapai 1229,3 kV. Padahal, level tegangan pada

kondisi normal hanya sekitar 15 kV.

TABEL III

PERBANDINGAN SELISIH DUA FASA TERBUKA TERHADAP

TEGANGAN PUNCAK

Waktu Switching

(detik)

Tegangan Puncak

Transformator Daya

Tegangan Puncak Transformator pada

CVT

Fasa

1 Fasa 2 Primer

(kV)

Sekunder

(kV)

Primer

(kV)

Sekunder

(kV)

0,1 0,1 730 55,4 1129,3 9

0,1 0,1025 665 46,4 453,21 3,47

0,1 0,105 722,18 59 1034,7 7,67

0,1 0,1075 579,23 62,4 1332,9 9,49

0,1 0,11 718,29 65,85 511,25 3,9

0,1 0,1125 713,39 57,17 1332,7 9,46

0,1 0,115 670,24 49,82 1196,7 8,6

0,1 0,1175 682,18 59,46 1220 8,9

0,1 0,12 661,51 55,88 1070 7,9

B.2.2 Analisis Arus Lebih

Untuk analisis arus lebih, digunakan

pembebanan 1000 Watt pada sisi sekunder

transformator daya, dan beban resistif sebesar 320

Watt pada sisi sekunder CVT.

Gambar 18. Kondisi arus pada sisi primer transformator daya pada saat 2 fasa lepas bersamaan

Arus puncak yang terukur mencapai 468,4 A.

Terlihat bahwa 2 fasa yang terlepas mengalami arus

lebih yang dominan.

Gambar 19. Kondisi arus pada sisi primer CVT pada saat 2 fasa

lepas bersamaan

Terlihat gejala arus lebih yang terjadi. Arus

puncak yang terjadi mencapai 52,7 Ampere.

TABEL IV

PERBANDINGAN SELISIH DUA FASA TERBUKA TERHADAP ARUS

PUNCAK

Waktu Switching

(detik)

Arus Puncak

Transformator Daya

Arus Puncak Transformator pada

CVT

Fasa 1

Fasa 2 Primer (A)

Sekunder (A)

Primer (A)

Sekunder (A)

0,1 0,1 468,4 0,138 52,7 217,86

0,1 0,1025 490 0,116 15,4 84

0,1 0,105 481,36 0,147 40,2 185,55

0,1 0,1075 494,75 0,156 59,48 229,58

0,1 0,11 493,4 0,164 16,86 94,77

0,1 0,1125 466 0,143 61,3 229

0,1 0,115 457,2 0,124 51,04 208,3

0,1 0,1175 539,8 0,149 50,51 214,58

0,1 0,12 463,1 0,14 41,7 190,42

B.3 Analisis Harmonisa Tegangan dan Arus CVT

Pada fasa A, tegangan dan arus, baik sisi

sekunder maupun sisi primer memiliki THD sebesar

0,12%. THD yang terjadi cukup kecil karena sistem

masih dalam kondisi normal tanpa gangguan. Pada

fasa B terjadi THD sebesar 0,6% dan pada fasa C

sebesar 0,07%.

THD yang dihasilkan sebesar 375,27%. Hal ini

menunjukkan adanya harmonisa yang sangat tinggi,

dan jika dibandingkan dengan pada keadaan normal,

THD naik dengan besar yang sangat signifikan.

Hasil harmonisa yang didapatkan menunjukkan

ferroresonance tipe Chaotic. Untuk CVT pada fasa

yang tidak terganggu, pada tegangan sisi primer,

tegangan sisi sekunder, dan arus sisi sekunder, nilai

THD yang terjadi sama besar pada masing-masing

fasa, yaitu 4,18% pada fasa B dan 3,7% pada fasa C.

Sementara itu, pada arus primer, THD yang terjadi

mencapai 4,08% pada fasa B dan 3,61% pada fasa C.

TABEL V

PERBANDINGAN WAKTU SWITCHING DENGAN THD PADA CVT

Waktu

Switching (detik)

THD pada sisi

Primer (%)

Tegangan Arus

0,1 295,44 18,34

0,1025 281,24 38,3

0,105 167,59 32,68

0,1075 27,1 2,6

0,11 60,86 19,84

0,1125 78,8 12,02

0,115 68 8,96

0,1175 40,08 4,65

0,12 28,48 3,16

Page 6: Analisis Fenomena Ferroresonance pada Capacitive … · perlindungan lebih adalah transformator. [1] Gambar 2 II. ... digunakan adalah transformator satu fasa yang memiliki nilai

6

B.4 Ferroresonance Akibat Pelepasan Beban pada

CVT

Ferroresonance pada CVT dapat terjadi

apabila beban yang terhubung pada sisi sekunder CVT

terlepas. Beban pada CVT biasanya berupa beban alat

ukur yang dihubungkan ke sisi sekunder CVT. Karena

terhubung pada sisi tegangan tinggi, CVT memerlukan

kapasitas daya yang cukup besar.

Gambar 20. Respon tegangan sisi sekunder transformator pada CVT

pada saat pelepasan beban CVT

Tegangan sisi sekunder transformator pada

CVT ini memiliki tegangan puncak sebesar 883 V.

THD yang terjadi mencapai 24,18%.

Gambar 21. Respon arus sisi primer transformator pada CVT pada saat pelepasan beban CVT

Gelombang respon arus yang terjadi lebih

terlihat teratur, menandakan jenis ferroresonance yang

terjadi merupakan ferroresonance mode fundamental.

Arus puncak yang terjadi mencapai 2,78 Ampere.

THD yang terjadi hanya sebesar 5,5. Hal ini

menunjukkan gelombang mendekati gelombang

aslinya. Artinya, ferroresonance yang terjadi

merupakan model fundamental

TABEL VI PERBANDINGAN PEMBEBANAN PADA SISI SEKUNDER

TRANSFORMATOR DI CVT DENGAN TEGANGAN DAN ARUS PUNCAK

CVT

Beban Tegangan Primer

(kV)

Tegangan Sekunder

(V)

Arus Primer

(A)

100% 115 883 2,78

90% 130 997 3,12

80% 88,8 681 1,7

70% 124,6 956 2,9

60% 100 769 2,3

50% 87 668 2,1

40% 115 887 2,8

30% 124 952 3

20% 48 372 1,21

10% 144 887 2,8

B.5 Pengaruh Peningkatan Nilai Kapasitansi CVT

pada Tegangan Lebih dan Arus Lebih

Nilai kapasitansi yang digunakan pada awalnya

adalah 14611 pF dan 118100 pF. Nilai kapasitansi ini

akan diperbesar sampai menjadi 14611 nF dan 118100

nF. Hasil yang didapatkan dapat terlihat pada gambar

berikut.

Gambar 22. Respon tegangan primer transformator daya dengan

peningkatan nilai kapasitansi CVT

Terlihat bahwa gejala tegangan lebih akibat

ferroresonance berkurang meskipun ketidakstabilan

gelombang tetap terjadi. Pada sisi primer

transformator daya, tegangan puncak yang terjadi

mencapai 232,5 kV. Jauh lebih kecil dibandingkan

dengan menggunakan kapasitansi pada orde pF.

Tegangan lebih yang terjadi jauh lebih

menurun jika dibandingkan dengan pemakaian

kapasitansi dengan orde pF. Tegangan puncak yang

terjadi pada sisi sekunder transformator pada CVT

hanya mencapai 235,9 Volt. Jauh lebih kecil

dibandingkan dengan simulasi menggunakan kapasitor

orde pF yang mencapai 2,49 kVolt.

V. KESIMPULAN

1. Pada kasus terlepasnya satu fasa, tegangan lebih

yang terjadi mencapai 610,71 kV pada sisi

primer transformator daya. Pada sisi sekunder

transformator daya, terjadi tegangan lebih

dengan tegangan puncak tertinggi mencapai

50,48 kV. Tegangan lebih pada sisi primer

transformator di CVT mencapai 823,32 kV dan

Page 7: Analisis Fenomena Ferroresonance pada Capacitive … · perlindungan lebih adalah transformator. [1] Gambar 2 II. ... digunakan adalah transformator satu fasa yang memiliki nilai

7

pada sisi sekunder transformator di CVT

mencapai 6,42 Volt. Waktu switching dapat

mempengaruhi perbedaan nilai tegangan puncak,

namun tidak memberikan pola tertentu.

2. Arus puncak yang terjadi mencapai 363,6 A pada

sisi primer transformator daya, 0,126 A pada sisi

sekunder transformator daya, 31,8 A pada sisi

primer transformator pada CVT, serta 138,6 A

pada sisi sekunder transformator pada CVT.

Variasi waktu switching menghasilkan arus lebih

yang berbeda-beda, dengan pola yang tidak

tertentu.

3. Pada kasus terlepasnya dua fasa pada sistem,

tegangan yang dicapai sampai pada 730 kV pada

sisi primer transformator daya, 65,85 kV pada

sisi sekunder transformator daya, 1332,9 kV

pada sisi primer transformator di CVT, dan 9,49

kV pada sisi sekunder transformator di CVT.

Sementara itu, variasi waktu switching tidak

memberikan pola tertentu pada tegangan puncak

yang terjadi pada sistem.

4. Arus lebih yang terjadi pada terlepasnya dua

fasa, pada sisi primer transformator daya,

terdapat arus lebih sebesar 539 A, pada sisi

sekunder transformator daya arus puncak

mencapai 0,164 A, pada sisi primer

transformator di CVT terdapat arus puncak

mencapai 61,3 A, dan pada sisi sekunder

transformator di CVT terdapat arus mencapai

229,58 A.

5. Ketika terjadi ferrroresonance pada CVT saluran

yang terlepas, dihasilkan THD hingga mencapai

295,44% untuk tegangan sekunder, 375,72%

untuk tegangan sisi primer, 18,34% untuk arus

sisi primer, serta 375,27% untuk arus sisi

sekunder. Pada waktu swiching yang bervariasi,

THD yang terjadi tidak memilki pola tertentu.

6. Ferroresonance pada CVT juga dapat terjadi

akibat beban pada sisi sekunder CVT yang

dilepas. Tegangan pada sisi sekunder yang

terjadi mencapai 883 V dan pada sisi primer

mencapai 115 kV. Harmonisa yang terjadi pada

tegangan mencapai 26%. Untuk arus lebih yang

terjadi pada sisi primer transformator pada CVT,

dihasilkan arus lebih yang mencapai 2,78 A

dengan harmonisa mencapai 5,5%.

7. Nilai kapasitansi yang dinaikkan dapat

mengurangi pengaruh tegangan lebih pada

sistem. Pada awalnya, kapasitor yang digunakan

pada level pF. Ketika dinaikkan hingga menjadi

level nF, tegangan lebih yang dihasilkan turun

hingga mencapai tegangan puncak pada sisi

primer transformator daya mencapai 232,5 kV,

pada sisi primer transformator pada CVT

mencapai 30,79 kV, dan sisi sekunder

transformator CVT mencapai 235,9 V. Terjadi

penurunan yang cukup signifikan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Pratama, Rangga Tito A, “Analisis Tegangan Lebih dan Arus

Lebih Ferroresonance pada Transformator 150kV/20kV

Konfigurasi Wye-Wye Menggunakan Matlab”, Bidang Studi

Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro Fakultas

Teknologi Industri, ITS, Surabaya, 2011

2. Ferraci, P., “Ferroresonance”, Group Schneider: Cahier no

190, pp. 1-28, Maret, 1998

3. Tobing, Bonggas L., “Peralatan Tegangan Tinggi”, PT

Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, Bab. 6 dan Bab. 7, 2003

4. Sanaye-Pasand, M., Rezaei-Zare, A., Mohseni, H., Farhangi,

Sh., Iravani, R.,“Comparison of Performance of Various Ferroresonance Suppressing Methods in Inductive and

Capacitive Voltage Transformers”, IEEE, 2006

5. Hou, Daqing, Robert, Jeff, “Capacitive Voltage Transformer : Transient Overreach Concern and Solution on Distance Relaying”, Schweitzer Engineering Laboratories, Inc.,

Pullman WA, USA, 1995

BIOGRAFI PENULIS

Putu Wegadiputra Wiratha lahir di

Denpasar pada tanggal 28 Agustus

1989. Anak pertama dari pasangan

Putu Wiratha dan Yuniwati

Wiratha. Mendapatkan pendidikan

di TK Catur Asrama Jember pada

tahun 1993 - 1995, kemudian

melanjutkan ke SD No. 4

Pemecutan pada tahun 1995 -

2001, Setelah lulus melanjutkan

pendidikannya ke SMP Negeri 1 Denpasar pada tahun

2001 - 2004, pendidikan SMA ditempuh pada tahun

2004 - 2007 di SMA Negeri I Denpasar, setelah lulus

melanjutkan pendidikannya di Institut Teknologi

Sepuluh Nopember Surabaya Jurusan Teknik Elektro

Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga tahun 2007 -

sekarang. Penulis aktif di dalam Himpunan

Mahasiswa Teknik Elektro (Himatektro) ITS sebagai

Staf sie Riset Departemen Riset dan Teknologi

periode 2009/2010, dan Sekretaris IEE Expo 2010.

Saat ini penulis aktif sebagai Asisten Laboratorium

Tegangan Tinggi di Jurusan Teknik Elektro FTI ITS.