Mengenal Infinite Bus

Mengenal Infinite Bus - Pada Jaringan Tenaga Listrik, Infinite Bus merupakan suatu sistem jaringan tenaga listrik yang memiliki tegangan dan frekuensi konstan terlepas dari pengaruh perubahan beban (dinamika beban) yang disuplainya atau yang terkoneksi dengan jaringan tersebut. Dengan demikian, bus infinite haruslah merupakan sistim jaringan dengan daya yang besar sehingga berapapun jumlah daya nyata dan daya reaktif yang disuplainya atau yang bergabung dengannya tidak akan mempengaruhi besarnya tegangan dan frekuensi pada jaringan tersebut , atau dengan kata lain tegangan (voltage) dan frekuensi (frequency) tetap konstan. 




Biasanya untuksuatu sistim jaringan tenaga listrik yang bersifat infinite (bus infinite) akan memiliki lebih dari satu generator atau pembangkit tenaga listrik yang terhubung dan beroperasi secara paralel untuk mengisi bus tersebut. Masing – masing pembangkit tersebut bisa saja berada pada lokasi yang berjauhan. 

Untuk sekumpulan mesin pembangkit yang berada pada lokasi yang sama, dapat dilihat sebagai sebuah mesin pembangkit yang besar. Dan apabila terdapat beberapa lokasi yang terdiri dari beberapa buah pembangkit, dan terhubung pada bus jaringan yang sama dan hanya terpisahkan melalui saluran transmisi dengan reaktansi rendah dapat pula dikelompokan menjadi satu mesin pembangkit yang lebih besar. Dengan bergabungnya beberapa pembangkit tersebut, maka terbentuklah suatu sistim jaringan tenaga listrik yang memiliki kapasitas yang sangat besar. 

Dengan kapasitas sistemnya begitu besar, maka tegangan (voltage) dan frekuensinya akan selalu konstan. Penyambungan ataupun pemutusan satu mesin atau beban pada sistem jaringan tersebut tidak akan mempengaruhi besaran dan fase pada tegangan dan frekuensi. Sistem jaringan akan berperilaku seperti generator besar yang memiliki impedansi internal nol dan inersia rotasi tak terhingga. 


Karakteristik Infinite Bus 
Karakteristik sebuah bus (jaringan tenaga listrik) bisa dikatakan infinite adalah sebagai berikut : 
  • Tegangan pada terminal generator akan selalu konstan ketika beroperasi paralel dan bergabung dengan bus infinite tersebut.
  • Frekuensi akan selalu konstan karena momen inersia rotasi dari total keseluruhan pembangkit yang terhubung pada bus tersebut terlalu besar untuk memungkinkan sebuah mesin yang baru bergabung dengan bus mengubah kecepatan sistem. 
  • Impedansi sinkron dari keseluruhan pembangkit yang terhubung paralel ke bus sangat kecil.


Perilaku mesin pembangkit yang terhubung pada Infinite Bus sangat berbeda dengan operasi sebuah mesin pembangkit yang berdiri sendiri (isolated). 

Dalam operasi yang terisolasi, perubahan besarnya nilai eksitasi akan mengubah besarnya nilai tegangan voltase terminalnya dan faktor daya sistim banyak dipengaruhi oleh beban. Bila pembangkit bekerja secara paralel dengan Infinite Bus , perubahan pada eksitasinya akan mengubah nilai faktor daya mesin namun, perubahan eksitasi tidak akan dapat mengubah besarnya nilai tegangan pada terminal generator. Akan tetap konstan. 

Penjelasan Mengapa Nilai Tegangan dan Frekuensi Pada Infinite Bus Selalu Konstan
Seperti dijelaskan sebelumnya, bus infinite memiliki beberapa buah mesin pembangkit (generator ) yang terhubung paralel dan beropersi pada bus tersebut , seperti paga gambar dibawah ini :

Pembuktian Tegangan Pada Bus Infinite Selalu Konstan, 
Misalkan, sbb : 
  • V adalah besarnya nilai tegangan pada bus infinite 
  • E adalah tegana (induced emf ) pada setiap generator 
  • Zs adalah nilai impedansi synchron dari setiap generator 
  • n adalah jumlah pemangbik yang beroperasi dan terhubung paralel dengan bus infinite 

Rumus dasar untuk tegangan pada terminal generator adalah sbb : 
  • V = E – I.Zs , 

Sehingga apabila sebuah generator beropeasi sendiri (stand alone) , tegangan terminalnya adalah sebesar V yang merupakan hasil pengurangan dari Tegangan emf (E) yang dibangkitkan generator dengan tegangan jatuh pada impedansi generator (Zs) ketika dialiri arus sebesar I, sesuai dengan besarnya daya yang dibangkitkan oleh generator tersebut. 

Sekarang bila generator beroperasi paralel pada sebuah bus infinite maka, rumus tegangan pada terminal stator generator V adalah sebagai berikut : 
  • V = E – I.Zseq 
  • Zseq = Zs / n , 

dimana n adalah jumlah generator yang terhubung dan beroperasi secara paralel untuk mengisi bus infinite tersebut. 
Sebagaimana kita ketahui , nilai Zs masing masing generator biasanya kecil (kecil dari 1). 
Dan ketika jumlah generator yang beroperasi paralel (n) banyak , maka Zseq = Zs/n → 0, nilai Zseq sangat kecil dan mendekati 0, sehingga nilai perkalian I.Zseq juga sangat kecil mendekati 0. 
Oleh karena itu :
  • V = E – 0, sehingga 
  • V = E , makanya tegangan V pada terminal generator akan selalu konstan. 

Pembuktian Frekuensi Pada Bus Infinite Selalu Konstan, 
Nilai Frekuensi pada sebuah generator yang beroperasi sendiri (stand alone) dipengaruhi oleh besarnya gaya inertia (moment inertia) yang disesuaikan dengan besarnya daya yang akan disuplay oleh generator tersebut. Seduai dengan rumus : 
  • Acceleration Alternator = Ta/J 

Dimana :
  • Ta = Acceleration Torsi 
  •  J = Momen Inersia Generator 

Pada saat beroperasi sendiri, accelerating torque sebuah generator harus dijaga agar nilai frekuensi yang dihasilkan generator tidak melebihi batas yang telah ditetapkan misalnya di 50 HZ (+ 2%). 
Pengaturan ini biasanya dilakukan dengan mengatur governor pada mesin pembangkit tersebut.

Ketika beroperasi paralel an terhubung kebus, moment inersia yang mempengaruhi adalah total seluruh moment inersia pembangkit yang terhubung kebus tersebut, sehingga rumus accelerating generator menjadi : 
  • Acceleration Alternator = Ta/(J.n) 

Dimana n adalah jumlah pembangkit yang beroperasi paralel dan terhubung ke bus infinite. 

Semakin banyak pembangkit yang beroperasi paralel maka, nilai acceleration generator akan semakin kecil. Sehingga : 
  • n.J >>>>  (sangat besar)
  • Maka acceleration → 0 (mendekati nilai 0)

Maka dari penjelasan diatas dapat dilihat, jumlah genrator yang dihubungkan secara paralel harus sebesar mungkin untuk mendapatkan tegangan dan frekuensi konstan.

Mengapa Area Switchyard harus pakai batu kerikil

Mengapa Area Switchyard harus pakai batu kerikil ? Jika kita pernah berkunjung kesebuah gardu induk dan memperhatikan area switchyardnya, pastilah terlihat bahwa seluruh permukaan switchyard tersebut ditutupi dengan bebatuan kerikil dengan ukuran kecil. Kenapa harus seperti itu ? Apa tujuannya sehingga permukaan halaman switchyard tersebut mesti ditutupi oleh batu kerikil ? Berikut penjelasan singkat, kenapa dan alasan – alasan penggunaan batu kerikil tersebut.



Bebatuan kerikil tersebut dihamparkan pada area switchyard adalah bertujuan untuk : 
1. Meskipun Gardu Induk dan area switchyard-nya memiliki nilai tahanan pentanahan sangat rendah di kisaran 0,5 sampai 5 ohm, seluruh permukaan tanah juga dilapisi dengan bebatuan kerikil untuk menyediakan lapisan resistansi yang tinggi antara personil yang menginjaknya dengan tanah dibawah kerikil tersebut. Bebatuan kerikil ini berfungsi sebagai isolasi antara kaki personil yang bekerja diareah tersebut terhadap tanah. 

2. Dengan adanya lapisan kerikil pada permukaan switchyard yang menyediakan nilai resistensi yang tinggi tersebut, sehingga ketika terjadi arus gangguan ketanah, arus gangguan akan mengalir lansung ke dalam tanah dan tidak disepanjang area permukaan tanah. Hal ini dapat mengurangi besarnya nilai tegangan pada Touch Potential ataupun Step Potential, yaitu Tegangan Sentuh dan Tegangan Langkah. 

3. Dengan adanya lapisan kerikil pada permukaan tanah genangan minyak yang ditimbulkan pada saat transformator mengalami gangguan (minyak tranfsormator bocor) dapat dicegah.. Dengan adanya bebatuan kerikil ini diharapkan penyebaran api ketika minyak tersebut terbakar dapat dihindari dan tidak menganggu peralatan lain di srea tersebut. 

4. Lapisan kerikil dapat menghambat tumbuhnya rumput dan semak semak pada area switchyard gardu. 

5. Dengan ukuran pada sekitar 20 sampai 25mm, batu kerikil yang digunakan tidak menggangu pergerakan orang dan mobilitas peralatan di halaman gardu (Swtich yard). 6. Fungsi yang paling penting dari lapisan bebatuan kerikil adalah untuk memperkecil ukuran langkah orang yang berjalan diarea tersebut, sehingga juga mengurangi besarnya nilai tegangan langkah (Step Potential).


Dari penjelasan diatas, fungsi utama dari bebatuan kerikil tersebut adalah mengurangi besarnya Touch Potential dan Step Potential. 

Step Potential dan Touch Potential. 

Step Potential atau yang lebih dikenal dengan tegangan langkah adalah tegangan yang timbul antara sepasang kaki dari personil yang berdiri dekat pada objek atau peralatan yang bertegangan yang mengalami gangguan ketanah. Semakin besar jarak antaara kaki seseorang maka semakin tinggi nilai tegangan langkahnya. 


Touch Potensial atau tegangan sentuh adalah tegangan yang timbul antara objek atau peralatan bertegangan yang disentuh oleh sesorang terhadap kakinya ketika terjadi gangguan ketanah. 



Sebagaimana kita ketahui, peralatan digardu induk terutama pada area switchyard pada umunya adalah peralatan bertegangan tinggi. Dan operator maupun personil yang bekerja di gardu Induk, baik melakukan pencatatan maupun pemeliharaan di area switchyard perlu pengamanan terhadap bahaya listrik ketika timbulnya gangguan hubungan singkat ketanah. Dan ancaman yang patut diwaspadai adalah Step Potential dan Touch Potential, karena gangguan tersebut dapat terjadi kapan saja. 

Bebatuan kerikil adalah salah satu cara untuk mencegah personil atau orang di area tersebut dari ancaman bahaya listrik. Dengan demikian, jika kejadian gangguan ketanah pada switchyard, dianjurkan pada personil yang sedang diarea switchyard tersebut untuk tidak terburu-buru lari keluar dari area switchyard. 

Yang sebaiknya dilakukan adalah dengan melangkah pelan-pelan dengan lebar langkah yang kecil untuk keluar dari area switch yard. Karena semakin lebar langkah kaki, maka akan menyebabkan Step Potential semakin tinggi yang mungkin berbahaya bagi keselamatan jiwa.

Jenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding) - Lengkap

Postingan kali ini melengkapi postingan saya terdahulu mengenai Jenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding). Pada postingan tersebut disebutkan bahwa, jenis pentanahan yang digunakan berdasarkan standar IEEE yang menjadi acuan terhadap sistim pentanahan pada suatu instalasi, terdiri dari 5 yaitu : 

Jenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding)

  1. TN-S (Terre Neutral - Separate) 
  2. TN-C-S (Terre Neutral - Combined - Separate) 
  3. TT (Double Terre) 
  4. TN-C (Terre Neutral - Combined) 
  5. IT (Isolated Terre) 

Untuk jenis pentanahan TN-S (Terre Neutral - Separate), TN-C-S (Terre Neutral - Combined - Separate) dan TT (Double Terre) telah kita jelaskan pada postingan tersebut. Kali ini kita akan melanjutkan pembahasan untuk jenis pentanahan TN-C (Terre Neutral - Combined) dan IT (Isolated Terre). Sebelum kita lanjutkan ke pembahasan TN-C (Terre Neutral - Combined) dan IT (Isolated Terre) , sedikit kita ulas mengenai pembagian jenis pentanahan ini. 

Pentanahan (Grouding) atau pembumian (Earthing) adalah penamaan dengan maksud yang sama, pada sistim jaringan tenaga listrik tegangan rendah (LV Low Voltage) memiliki karakteristik yang dapat dilihat pada sisi sekunder dari transformator MV/LV  (Distribusi) dan instalasi pembumian pada sisi peralatan tegangan rendah. Identifikasi jenis sistem pembumian yang diterapkan pada jaringan tenaga listrik tegangan rendah didefinisikan dengan dua huruf, yaitu :

 1. Huruf Pertama, menyatakan koneksi netral transformator, seperti pada gamar dibawah ini :
terre-and-isolated-terre

 Dari gambar diatas terdapat 2 kemungkinan untuk koneksi netral transforamtor ini, yaitu : 

  • Terhubung ke bumi , dilambangkan dengan huruf “T” (Terre)
  • Tidak terhubung dengan bumi (terisolasi), dilambangkan dengan huruf “I” (Isolated)

 2. Huruf Kedua yang menyatakan koneksi frame peralatan dengan bumi, , seperti pada gambar dibawah ini : 
terre-and-Protective-Earthing-Neutral

 Juga terdapat 2 kemungkinan untuk koneksi frame peralatan ini, yaitu : 

  • Terhubung ke bumi , disimbolkan dengan huruf “T” 
  • Terhubung dengan netral instalasi dimana peralatan tersebut terpasang, dilambangkan dengan huruf “N” 

Kombinasi dari kedua huruf ini memberikan tiga sistim konfigurasi pembumian, yaitu : 

  1. Sistim TT: Netral dari transformator dibumikan, dan frame peralatan dibumikan. 
  2. Sistim TN: Netral dari transformator dibumikan, dan frame peralatan dihubungkan kenetral instalasi. 
  3. Sistim IT: Netral dari transformator tidak dibumikan (Isolated), dan frame peralatan dihubungkan kenetral instalasi. 

Sistem TN, seperti dalam IEC 60364 mencakup beberapa sub – system : 

  • Sistem TN-C : Jika N dan konduktor PE terhubung (PEN) 
  • Sistem TN-S : Jika N dan konduktor PE terpisah 
  • Sistem TN-C-S : Gabungan antara TN-C dan TN-S, dalam tingkatan distribusi listrik TN-S diterapkan pada peralatan dibawah peralatan yang menggunakan TN-C, biasanya peralatan setelah power suplay. 
Secara keseluruhan jenis pentanahan ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :
TN-C_TN-S_TT_IT_TN-C_TN-C-S
Sekarang kita kembali kelanjutan postingan Jenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding)


TN-C (Terre Neutral - Combined) 
Pada sistem TN-C, saluran netral dari peralatan distribusi utama (sumber listrik) terhubung lansung dengan saluran netral konsumen dan frame dari peralatan yang terpasang. 
Dengan sistim ini konduktor netral digunakan sebagai konduktor pelindung dan gabungan antara netral dengan pembumian sisi frame peralatan dikenal sebagai konduktor PEN (Prtective Earthing and Neutral)

TN-C_SYSTEM

Sistem ini tidak diizinkan untuk konduktor kurang dari 10 mm2 atau untuk peralatan portabel. Hal ini dikarenakan bila terjadi gangguan maka pada saat yang sama konduktor PEN membawa arus unbalance phasa serta arus harmonisa tingkatan ketiga dan kelipatannya. 

Untuk mengurangi dampak terhadap peralatan dan makhluk hidup disekitar peralatan tersebut, maka pada penerapan sistim TN-C, konduktor PEN harus terhubung kesejumlah batang elektroda untuk pembumian pada instalasi tersebut. 

IT (Isolated Terre) 
Dari huruf pertamanya ( I ) sudah jelas bahwa , pada sistim pembumian dengan jenis IT ini, netral nya isolated (tidak terhubung) dengan bumi. Titik PE tidak terhubung ke saluran netral tetapi lansung dihubungkan ke pembumian. 



Pada penerapannya, titik netral pada sistim IT tidak benar – benar terisolasi dengan bumi, tetapi masih dihubungkan dengan impdedansi Zs yang nilainya sangant tinggi yaitu sekitar 1000 ohm sampai 3000 ohm. Hal ini untuk tujuan membatasi level tegangan over voltage ketika terjadinya ganguan pada sistim tersebut.

IT_SYSTEM_WITH_HIGH_IMPEDANCE

Sistim Pembumian ( System Earthing)

Sistim Pembumian ( System Earthing) -  Pada tegangan medium ataupun tegangan rendah sistem tiga-fasa terdapat tiga buah tegangan fase tunggal yang diukur antara setiap fase dengan titik yang sama yang disebut dengan titik netral atau "netral point". 

Pada keadaan seimbang, setiap fase akan bergeser sebesar 120 ° dengan nilai tegangan per-fase sebesar U / √3. Titik Netral adalah titik pertemuan (simpul) tiga buah belitan. Simpul yang menghubungkan salah satu ujung tiap-tiap belitan tersebut terdapat didalam peralatan, dan pada beberapa peralatan disediakan terminal titik netral sehingga bisa digunakan sebagai bagian dari jaringan distribusi. 

Pada beberapa peratan lain terminal untuk titik netral tidak disediakan sehingga titik netral peralatan tersebut benar-benar terisolasi (isolated) karena tidak bisa diakses. Dikarenakan ada peralatan yang titik netralnya bisa diakses dan ada yang tidak, maka titik netral tersebut ada yang dibumikan dan ada pula yang tidak dibumikan. Dan karena itulah maka sistem pembumian suatu peralatan atau jaringan mengacu kepada ada atau tidaknya hubungan antara titik netral dengan bumi. Dan dikarenakan faktor-faktor tertentu pada jaringan distribusi, titik netral yang yang bisa diakses juga tidak harus dihubungkan ke bumi. 

Untuk titik netral yang dihubungkan ke bumi, hubungannya bisa dilakukan secara langsung dan bisa juga melalui sebuah resistor atau reaktor. Dari hubungan netral dengan bumi, maka sistim pembumian dapat kita bagi atas tiga , yaitu :
  • Solidy ( directly ) Earthed, titik netral lansung dihubungkan ketanah ( bumi )
  • Impedance Earthed, titik netral dihubungkan ketanah ( bumi ) melalui impedansi (resistor atau reactor )
  • Neutral Isolated (Unearthed) , titik netral tidak terhubung ketanah ( bumi ).
Sistem pembumian merupakan bagian yang sangat penting dalam suatu sistim jaringan tenaga listrik. Ketika terjadinya kesalahan isolasi atau terhubungnya phasa dengan bumi, besarnya arus gangguan, tingginya tegangan sentuh ( Touch Voltage ) dan tingginya tegangan lebih ( Over Voltage ) berkaitan erat dengan jenis hubungan titik netral peralatan dengan bumi.

Pada sistim pembumian Solid Eathed, hubungan ini dapat membatasi tingginya tegangan lebih ( Over Voltage ) tetapi ketika terjadinya arus gangguan , maka nilai arus gangguannya akan menjadi sangat besar. 

Di sisi lain, ketika sistim unearthed (isolated earthed) diterapkan, arus gangguan akan lebih kecil ketika terjadi sebuah gangguan. Namun tegangan lebih akan melonjak tinggi. 

Pada beberapa instalasi tenaga listrik, kontinuitas pelayanan energi listrik pada saat terjadi sebuah gangguan insulasi juga dipengaruhi oleh jenis pembumian yang diterapkan pada instalasi tersebut. Ketika terjadi gangguan, kontinuitas pelayanan energi listrik masih terjamin ketika sistim unearthed (Isolaed Earthing) diterapkan pada instalasi tersebut, asalkan keamanan dan keselamatan terhadap peralatan dan orang disekitarnya tetap diperhatikan.


Di sisi lain, bila yang diterapkan adalah solid earthed ataupun low impedansi maka kontinuitas pelayanan penyediaan tenaga listrik akan terganggu. Hal ini disebabkan karena besarnya arus gangguan yang ditimbulkan akan mengoperasikan relay proteksi untuk bekerja.

Pada intinya, sistim pembumian adalah menghubungkan titik netral dengan bumi. Terdapat beberapa cara untuk menghubungkan titik netral tersebut dengan bumi yang disesuaikan dengan kebutuhan dan fungsi dari instalasi tenaga listrik. Berbagai jenis hubungan titik netral dengan bumi adalah sebagai berikut : 

  • Solid Earthed (Direct), titik netral langsung tehubung dengan bumi ( tanah ) 
  • Unearthed atau Isolated atau High Impedance Earthed , dimana titik netreal tidak terhubung dengan bumi 
  • Resistance Earthing (Resistansi Pembumian), titik netral dihubungkan ke bumi melalaui sebuah resistansi
  • Reactance Earthed (Reaktansi pembumian), titik netral dihubungkan ke bumi melalaui sebuah reaktansi
  • Petersen coil Earthed, titik netral dihubungkan ke bumi melalui sebuah gulungan Petersen. 
Adapun gambar dari masing – masing pembumian tersebut seperti dibawah ini :

1. Solid Earthed




2. Unearthed atau Isolated atau High Impedance Earthed



3. Resistance Earthing





4. Reactance Earthed





5. Petersen coil Earthed





Load Shedding ( Pelepasan Beban )


Apa itu Load  Shedding ?
Load Shedding atau pelepasan beban merupakan metode yang dilakukan oleh penyedia layanan suplai energy listrik untuk mengurangi permintaan beban pada sistim pembangkit listrik untuk waktu sementara dengan mematikan distribusi energi listrik atau melakukan pemadaman sementara pada wilayah tertentu. 

Shutdown atau pemadaman yang disengaja dilakukan pada suatu wilayah tertentu dengan tujuan untuk mencegah kegagalan jaringan sistim pembangkit dan distribusi energy listrik secara keseluruhan.

Kapan Load Shedding Terjadi ?
Load shedding menjadi perlu ketika permintaan kebutuhan listrik pada jaringan wilayah tertentu lebih besar dari kapasitas pasokan listrik yang tersedia. Sehingga pada sisi penyedia suplai layanan energi listrik sangatlah penting untuk menjaga permintaan kebutuhan lstrik berada di bawah kapasitas pasokan. Yang berarti permintaan kebutuhan listrik harus selalu dibawah kapasitas pembangkit yang dapat beroperasi pada saat tersebut. 

Untuk hal tersebut, prognosa kebutuhan beban perlu dilakukan dalam hubungannya dengan sejumlah kriteria lain yang akan mempengaruhi proyeksi beban per jam dan menyeimbangkan permintaan dengan kapasitas pasokan yang tersedia. 

Fungsi ini dilakukan oleh Pusat Pengendalian Beban yang memonitor dinamika permintaan kebutuhan listrik dan ketersediaan pasokan listrik dari pembangkit secara kontiniyu selama 24 jam setiap harinya. Untuk menjaga keseimbangan permintaan dan ketersediaan pasokan listrik, aspek aspek lain yang dapat mempengaruhi permintaan dan pasokan tersebut, seperti kegiatan pemeliharaan baik pada distribusi maupun pada pembangkitan, pelanggan industri besar, kegiatan nasional dan berbagai aspek lainnya yang berpotensi menggangu kestabilan sistim mesti jadi perhatian. 

Load Shedding merupakan pilihan terakhir yang harus dilakukan ketika semua upaya lain untuk menyeimbangkan pasokan dan permintaan gagal, sehingga dapat mencegah shutdown nya seluruh jaringan yang untuk pemulihannya (recovery) akan membutuhkan waktu yang lebih lama. 


Tahapan Load Sheding
Dikarenakan tindakan Load shedding adalah respon mendesak untuk keadaan darurat, maka informasi kepada konsumen akan dilakukannya pemadaman tidak bisa dilakukan. Biasanya Load Shedding dibagi atas beberapa tahap yang akan beroperasi ketika tahapan dibawahnya mengalami kegagalan. Secara umum Load Shedding dibagi menjadi 4 tahap, yaitu : 

  1. Tahap I : Pemadaman untuk sebagian besar perumahan dan beban komersil lainnya, seperti mall, industry kecil, perkantoran dll 
  2. Tahap II : Meliputi Tahap I dan pedamana beban Industri besar 
  3. Tahap III : Meliputi Tahap I, II dan pemadaman seluruh pemakaian pada wilayah tertentu. Pengecualian pada sumber daya strategis nasional, seperti ; pagnkalan militer, pusat pemerintahaan dan lain sebagainya. 
  4. Islands : Merupakan tahap terakhir, dimana jaringan yang sebelumnya terinterkoneksi dipecah menjadi bagian bagian kecil ( pulau – pulau ), sehingga pembangkit yang masih beroperasi hanya melayani wilayah tempat lokasi pembangkit tersebut. 

Untuk sistim yang terintegrasi, load Shedding akan beroperasi secara otomatis ketika frekuensi berada dibawah 4% dari frekeuensi normal dan tegangan dibawah 10% dari tegangan normal. Sehingga ketika Load Shedding tahap 1 aktif, diharapkan frekuensi dan tegangan kembali normal karena beban telah dikurangi sesuai kelompok beban tahap 1. 

Load Shedding tahap 2 akan bereaksi setelah pada setting waktu tertentu nilai frekuensi dan tegangan hasil load Shedding tahap 1 masih dibawah 4% dan 10%. Begitu seterusnya sampai terjadinya sistim Islands. 

Aturan dan pemilihan bebam untuk tiap tahapan Load Shedding biasanya ditetapkan secara nasional dengan pertimbangan khusus seperti kendala teknis dilapangan, kepraktisan dan efektifitas serta sensifitas terhadap dampak ekonomi diwilayah tertentu. 

Load Shedding berbeda dengan pemadaman bergilir, pemadaman bergilir memang sudah direncanakan dari awal sehingga pengaturan pemadamannya dan waktu pemadaman bisa dikondisikan sesuai dengan kebutuhan.

Load Shedding hanya dilaksanakan pada kondisi darurat, dan jarang berkelanjutan berhari hari dan kondisinya tidak terjadi setiap tahun. Kondisi daruratnya adalah ketika sistim sedang beroperasi normal, dan tiba – tiba pasokan untuk memenuhi kebutuhan listrik menjadi berkurang karena gangguan yang muncul baik dari internal, eksternal maupun faktor alam seperti bencana seprerti jalur transmisi putus, atau gangguan pada pembangkit.

Load Sharing ( Berbagi Beban ) Pada Generator Yang Beroperasi Paralel

Load Sharing merupakan istilah ketika beberapa generator yang beroperasi parallel menyuplai suatu beban dengan pembagian daya yang disuplay oleh beberapa generator yang beroperasi paralel tersebut dibagi secara proporsional baik daya reaktif (KVAR) maaupun daya aktif (KW).

Load Sharing sangat penting untuk mencegah terjadinya overload pada sebuah generator, menjaga kestabilan jaringan dan kontinuitas suplay daya listrik kebeban. 

Seperti yang dijelaskan pada defenisi Load Sharing, Load Sharing atau berbagi beban dapat dibagi menjadi dua , yaitu : 
  • ACTIVE POWER (KW) LOAD SHARING - Load Sharing pada Daya Aktif (KW) 
  • REACTIVE POWER (KVAR) LOAD SHARING - Load Sharing pada Daya Reaktif (KVAR)


ACTIVE POWER (KW) LOAD SHARING 
Ketika beberapa generator beroperasi secara parallel untuk menyuplai suatu beban, pengaturan governor pada masing – masing generator sangat menentukan proporsi besarnya daya aktif (KW) yang yang harus disuplai oleh masing – masing generator untuk menyuplai beban total yang dibutuhkan oleh suatu sistim. 

Pada generator yang menggunakan mesin diesel sebagai penggeraknya, load sharing daya aktif dilakukan dengan mengatur governor sehingga menambah atau mengurangi aliran bahan bakar untuk suplai engine tersebut. 

Ketika aliran bahan bakar ke mesin diesel salah satu generator ditambah, hal ini tidak akan menyebabkan naiknya kecepatan putaran generator dan meningkatnya nilai frekuensi seperti ketika sebuah generator dioperasikan sendiri (tidak parallel). 


Akan tetapi hanya meningkatkan besarnya porsi daya yang akan disuplai oleh generator tersebut. Pada kondisi parallel , kenaikan porsi daya salah satu generator harus diimbangi dengan penurunan porsi daya yang akan disuplai oleh generator yang lain sehingga total daya yang disuplai oleh seluruh generator tetap sama dengan jumlah daya yang dibutuhkan oleh sistim (beban). 

Begitupula sebaliknya, Ketika aliran bahan bakar ke mesin diesel salah satu generator dikurangi, hal ini tidak akan menyebabkan turunnya kecepatan putaran generator dan menurunnya nilai frekuensi seperti ketika sebuah generator dioperasikan sendiri (tidak parallel). Akan tetapi hanya menurunkan besarnya porsi daya yang akan disuplai oleh generator tersebut. 

Pada kondisi paralel ini , penurunan porsi daya aktif ( KW ) salah satu generator harus diimbangi dengan kenaikkan porsi daya aktif ( KW ) yang akan disuplai oleh generator yang lain sehingga total daya aktif ( KW ) yang disuplai oleh seluruh generator sama dengan jumlah daya aktif ( KW ) yang dibutuhkan oleh sistim (beban). 

Seperti ilustrasi dibawah ini : 

Kondis awal, dimana masing - masing generator menyulai beban 10 kW sehingga tiap tiap generator menyupali dengan daya yang sama.

Load Sharing ( Berbagi Beban ) Pada Generator Yang Beroperasi Paralel


Dari kondisi pda gambar diatas, karena sesuatu hal maka terjadi konsisi dimana dua generator yang diparalel menyuplai beban 10 MW, dengan load sharing sebesar 30 : 70, yang berarti salah stu generator hanya menyiplai sebesar 3 MW, dan generator satunya lafi sebesar 70 MW

Load Sharing ( Berbagi Beban ) Pada Generator Yang Beroperasi Paralel



Pada ulasan diatas, yang dicontohkan adalah generator dengan penggeraknya adalah mesin diesel. Untuk penggerak utamanya lainnya, seperti PLTA ataupun PLTU dengan steam, yang diatur tetaplah governor sehingga debit air yang masuk untuk PLTA atau flow steam untuk PLTU dapat dinaikkan atau diturunkan. Begitujuga dengan pembangkit yang lain. 

Sistem kontrol pengaturan beban harus dapat memantau dan mengendalikan suplay daya masing – masing generator sehingga beban total kW sebanding dengan rating relatif dari setiap generator yang bekerja parallel tersebut. 

REACTIVE POWER (KVAR) LOAD SHARING 
Jika untuk load sharing daya aktif yang diatur adalah governor setiap generator untuk proporsi daya aktif yang disuplai, maka untuk load sharing daya reaktif yang diatur adalah sistim eksitasi pada tiap – tiap generator untuk proporsi daya reaktif yang disuplai. 

Ketika medan eksitasi salah satu generator dinaikkan sehingga menjadi over eksitasi, hal ini tidak akan menimbulkan kenaikan tegangan seperti halnya generator beriperasi sendiri, akan tetapi akan menimbulkan kenaikan pada besarnya daya reaktif (KVAR) yang disuplai oleh generator tersebut. 

Sehingga menurunkan faktor daya dari generator. Dan sebaliknya, bila medan eksitasinya diturunkan, juga tidak akan menimbulkan under kesitasi seperti halnya generator tersebut beroperasi sendiri, akan tetapi akan menurunkan suplay daya reaktif ( KVAR ) dari generator itu sendiri. Sehingga menaikkan faktor daya dari generator. 

Pada kondisi parallel ini , penurunan porsi daya reaktif ( KVAR ) salah satu generator harus diimbangi dengan kenaikkan porsi daya reaktif ( KVAR ) yang akan disuplai oleh generator yang lain sehingga total daya reaktif ( KVAR ) yang disuplai oleh seluruh generator sama dengan jumlah daya ( KVAR ) yang dibutuhkan oleh sistim (beban).

Menghitung Tegangan Maksimum pada Kapasitor



Menghitung Tegangan Maksimum pada Kapasitor - Postingan ini adalah kelanjutan dari postingan sebelumnya, yaitu : Perhitungan Arus Harmonisa Pada Kapasitor. Dari perhitungan sebelumnya telah didapat bahwa impedansi reaktor detuned 6% adalah 0,205 ohm sehingga nilai induktansi adalah :
  • XL = 2 x x f x L
  • L = XL / (2 x x f )
  • L = 0.205 / ( 2 x 3.14 x 50 )
  • L = 0,653 mH dan dapat menahan arus sekitar 88,75 A.

Sedangkan untuk unit kapasitor, dapat menahan arus max. sektiar 84,53 A.

Langkah berikutnya, kita akan memilih tingkat tegangan yang cocok untuk reactor 6%. 

Seperti yang telah dijelaskan diawal, nilai kapasitor awal adalah 50 kVAR 400V dengan XC = 3.2 ohm tapi setelah dipasangkan reaktor reaktor, rating tegangan yang dibutuhkan kapasitor menjadi 425.5 V dengan nilai kVAR yang disesuaikan terhadap tegangan 425.5 V, yaitu :  menjadi 53 kVAR. 

Oleh karena itu, impedansi kapasitor naik menjadi 3.42 ohm. Yang didapat dari rumus :
  • XC = V2 / Q 
  • XC = 4262 / (53 x 1000) = 3.42 Ohm 

Untuk menghitung tegangan pada kapasitor untuk setiap tingkat harmonisa, kita akan menggunakan nilai arus untuk setiap tingkatan harmonisa yang didapat dari hasil perhitungan sebelumnya. 

Formula yang digunakan untuk menghitung tegangan pda kapasitor tersebut adalah : 
  • Uh = 1.732 x Ih x  XC / h 

Dimana : 
  • Uh = Tegangan pada kapasitor pada tingkatan harmonisa h 
  • Ih = Arus harmonisa pada tingkatan harmonisa h 
  • XC = Impdedansi kapasitor 
  • h = Tingkatan Harmonisa 


Sehingga dari rumus diatas didapat hasil perhitungan sebagai berikut : 
  • Harmonisa tingkat 1 : U1=6%; I1 = 76.5 A ; maka U1 = 1.732 x 76.5 x 3.42 = 453.2 V 
  • Harmonisa tingkat 3 : U3=0.5%; I3 = 2.2 A; maka U3 = 1.732 x 2.2 x 3.42 / 3 = 4.35 V 
  • Harmonisa tingkat 5 : U5=5%; I5 = 33.76 A; maka U5 = 1.732 x 33.76 x 3.42 / 5 = 40.0 V
  • Harmonisa tingkat 7 : U7=5%; I7 = 12.18 A; maka U7 = 1.732 x 12.18 x 3.42 / 7 = 10.3 V

Sehingga Tegangan maksimum kapasitor adalah : 
  • = U1 + U3 + U5 + U7 
  • = 453,2 + 4,35 + 40 + 10,3 
  • = 508 V 


Untuk perbaikan faktor daya dengan kapasitor yagn terpasang seri dengan reactor, maka tegangan kapasitor yang dipakai adalah 508 V. 

Apabila nilai kapasitor dengan tegangan 508 V tidak ada dipasaran, maka dipilih nilai tegangan kapasitor yang lebih besar dan mendekati nilai 508 V tersebut. 

Seandainya tegangan kapasitor yang mendekari adalah 525 V , maka nilai kVAr yang sebelumnya adalah 53 kVAR harus disesuaikan kembali dengan nilai tegangan kapasitor 525 V tersebut. 

Untuk mendapatkan nilai kVAR dengan tegangan kapasitor 525 V, dilakukan perhitungan sebagai berikut : 
  • Q2 = Q1 x (V22 / V12
  • Q2 = 53 kVAR x ( 5252 / 425.52
  • Q2 = 80.5 kVAR 


Kesimpulan : 

Seperti dijelaskan di atas, apabila menggunakan kapasitor dengan satuan 50 kVAR /step pada tegangan 400V, dan reaktor% 6 terpasang seri dengan nilai impedansi reaktor 0,205 ohm atau 0,653 mH maka arus max. yang akan mengalir adalah 88,75 A. Perlu dilakukan penyesuaian terhadap tegangan dan arus harmonisa sehingga untuk kapasitor tersebut, dikarenakan terhubung seri dengan reaktor, diperlukan rating kapasitor sebesar 525 volt dengan daya reaktif sebesar 80.5kVAR.

Untuk memudahkan penelusuran, urutan postingan ini dari awal hingga akhir adalah sebagai berikut :

  1. Hubungan Daya Reaktif kVAR dengan Faktor Daya 
  2. Batasan Nilai kVARH Agar Tidak Kena Denda PLN 
  3. Penempatan Pemasangan Kapasitor 
  4. Penggunaan Detuned Rector Filter Pada Peralatan Perbaikan Faktor Daya 
  5. Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor 
  6. Efek Pemasangan Detuned Reactor Filter Pada Kapasitor 
  7. Perhitungan Arus Harmonisa Pada Kapasitor 
  8. Menghitung Tegangan Maksimum pada Kapasitor

Demikian penjelasan terkait kapsitor dan reaktor filter, semoga bermanfaat.