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.
