Labels

Sabtu, 24 September 2016

Komponen Simetri Sistem Tenaga Listrik



A. KOMPONEN SIMETRIS
Pada tahun 1913, metode komponen simetris telah dikembangkan oleh Charles L. Fortescue dari Westinghouse saat menyelidiki pengoperasian motor induksi pada kondisi suplai tidak seimbang. Kemudian pada konvensi tahunan ke – 34 AIEE tanggal 28 juni 1918 di antlantic City, Ia menyajikan makalah yang berjudul “Method of Symmetrical Co-ordinates Applied to the Solution of Polyphase Networks.” Yang kemudian dipublikasikan oleh AIEE Transactions, Volume 37, Part II, halaman 1027 – 1140. Metode komponen simetris digunakan untuk memahami dan menganalisis operasi sistem tenaga listrik pada kondisi tidak seimbang. Berbagai jenis ketidakseimbangan pada sistem tenaga listrik disebabkan oleh gangguan antara phasa dan/atau ke bumi ( fasa ke fasa, dua fasa ke tanah, satu fasa ke tanah ), fasa terbuka, impedansi tidak seimbang dan kombinasinya.
Metode komponen simetris digunakan untuk menguraikan suatu sistem tidak seimbang yang terdiri atas n buah fasor  yang berhubungan menjadi n buah sistem fasor yang seimbang. Pada sistem tiga fasa, tiga fasor tidak seimbang dapat diuraikan menjadi tiga sistem fasor yang seimbang. Ketiga komponen seimbang pada komponen simetris adalah :
 1.  Komponen urutan positif.
 2.  Komponen urutan negatif.
 3.  Komponen urutan nol.
Ketiga himpunan komponen semetris dinyatakan dengan subskrip tambahan 1 untuk komponen urutan positif, 2 untuk komponen urutan negatif, dan 0 untuk komponen urutan nol. Komponen urutan positif dari Va, Vb, dan Vc adalah Va1, Vb1, dan Vc1. Demikian pula untuk komponen urutan negative adalah Va2, Vb2, dan Vc2. Sedangkan komponen urutan nol adalah Va0, Vb0, dan Vc0
  
v  Komponen urutan positif
Komponen urutan ini terdiri dari tiga fasor yang sama besar, terpisah 1200 satu sama lain dan mempunyai urutan fasa yang sama dengan fasor aslinya. Gambar dibawah menunjukkan fasor komponen urutan positif dengan urutan fasa sistem tenaga listrik abc. Arah putaran fasor berlawanan dengan arah jarum jam.
Pada pergeseran sudut, akan lebih mudah menggunakan unit fasor dengan pergeseran sudut 1200 dalam arah yang berlawanan dengan arah jarum jam. Hal ini dinamakan sebagai operator fortescue, 
 Gambar Fasor tegangan urutan positif

Fasor tegangan urutan positif memiliki pola yang sama dengan fasor arus urutan positif, oleh karena itu pengaturan urutan positif dapat diperiksa kebenarannya sebagai berikut : 
v  Komponen urutan negatif 
Komponen urutan ini terdiri dari tiga fasor yang sama besar, terpisah 1200 satu sama lain dan mempunyai urutan fasa yang berlawanan dengan fasor aslinya. Gambar dibawah menunjukkan fasor komponen urutan negatif dengan urutan fasa sistem tenaga listrik abc, maka urutan fasa komponen urutan negatif adalah acb. Arah putaran fasor berlawanan dengan arah jarum jam.
Gambar Fasor tegangan urutan negatif
Seperti halnya pada urutan positif, fasor tegangan urutan negatif memiliki pola yang sama dengan fasor arus urutan negatif, oleh karena itu pengaturan urutan negatif dapat diperiksa kebenarannya sebagai berikut : 
  
v  Komponen urutan nol
            Komponen urutan ini terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan dengan pergeseran fasa nol antara fasor yang satu dengan yang lain. Arus dan tegangan pada komponen urutan nol memiliki fasa yang sama. Sehingga arus urtan nol untuk dapat mengalir pada sistem memerlukan jalan balik/ perputaran (return connection) yang dapat melalui sistem pentanahan netral. Impedansi urutan nol umumnya tidak sama dengan impedansi urutan positif, pada umumnya ini bergantung pada beberapa faktor seperti halnya jenis peralatan pada sistem tenaga, cara menghubungkan lilitan (∆ atau Y), dan cara pentanahan titik netral. Gambar di bawah ini menunjukkan fasor komponen urutan nol dengan urutan fasa sistem tenaga listrik abc.

Fasor tegangan urutan nol
Pengaturan tegangan dan arus urutan nol dapat diperiksa kebenarannya sebagai berikut :
 
Karena setiap fasor tak seimbang, yang asli adalah jumlah komponen, fasor asli yang dinyatakan dalam suku – suku komponennya adalah

 



Atau dalam bentuk matriks

Untuk memudahkan penghitungan, kita misalkan :
 
Maka kita peroleh :
 
            `Persamaan di atas menunjukkan bagaimana menguraikan tiga fasor tidak simetris menjadi komponen simetrisnya. Kita dapat menulis masing – masing persamaan di atas dalam bentuk biasa, kita peroleh :
 
 
            Persamaan di atas menunjukkan bahwa tidak akan ada komponen urutan nol jika jumlah fasor tak seimbang itu sama dengan nol.

            B. IMPEDANSI URUTAN

a. Positif impedansi urutan
            Impedansi yang ditawarkan oleh sistem untuk aliran arus urutan positif disebut impedansi urutan positif.

b. Negatif impedansi urutan
            Impedansi yang ditawarkan oleh sistem untuk aliran arus urutan negatif disebut impedansi urutan negatif.

c. nol impedansi urutan
            Impedansi yang ditawarkan oleh sistem untuk aliran arus nol urutan dikenal sebagai nol impedansi urutan.
            Dalam perhitungan kesalahan sebelumnya, Z 1, Z 2 dan Z 0 positif, negatif dan nol impedansi urutan masing-masing. Urutan impedansi bervariasi dengan jenis komponen sistem tenaga dipertimbangkan: -
            1) Pada komponen sistem tenaga statis dan seimbang seperti trafo dan garis, impedansi urutan yang ditawarkan oleh sistem yang sama untuk arus urutan positif dan negatif. Dengan kata lain, impedansi urutan positif dan impedansi urutan negatif sama untuk transformer dan kabel listrik.
            2) Tapi dalam kasus mesin memutar positif dan negatif impedansi urutan berbeda.
            3) Penetapan nilai nol impedansi urutan yang lebih kompleks. Hal ini karena tiga urutan nol saat pada setiap titik dalam sistem tenaga listrik, berada dalam fase, tidak berjumlah nol tetapi harus kembali melalui netral dan / atau bumi. Dalam tiga fase transformator dan fluks mesin karena nol komponen urutan tidak berjumlah nol dalam sistem yoke atau lapangan. Impedansi sangat banyak tergantung pada pengaturan fisik dari sirkuit magnetik dan gulungan.
a) reaktansi jalur transmisi nol arus urutan dapat sekitar 3 sampai 5 kali urutan positif saat ini, nilai yang ligher untuk saluran tanpa kabel bumi. Hal ini karena jarak antara pergi dan pulang (yaitu netral dan / atau bumi) jauh lebih besar daripada untuk arus urutan positif dan negatif yang kembali (keseimbangan) dalam tiga kelompok konduktor fase.
b) nol urutan reaktansi mesin ini diperparah kebocoran dan berliku reaktansi, dan komponen kecil karena keseimbangan berliku (tergantung pada berliku tritch)
c) nol urutan reaktansi transformator tergantung baik pada hubungan belitan dan setelah konstruksi inti.

            C. IMPEDANSI URUTAN UNTUK MOTOR SINKRON
            Biasanya, motor yang digunakan dalam sistem distribusi. Oleh karena itu, analisis arus gangguan untuk sistem distribusi membutuhkan pemodelan eksplisit motor listrik. Selama kesalahan, motorik bertindak sebagai generator untuk memasok arus gangguan. Rotor membawa gulungan medan didorong oleh inersia dari rotor dan beban. Stator eksitasi berkurang karena penurunan tegangan. Arus gangguan berkurang dengan rotor berkurang kecepatannya. Generator Rangkaian ekuivalen digunakan untuk motor sinkron. Konstanta tegangan mengemudi dan tiga reaktansi , dan digunakan untuk menetapkan nilai-nilai saat ini di tiga titik dalam waktu. Kondensor sinkron dapat diperlakukan dengan cara yang sama seperti motor sinkron.
            Untuk mesin sinkron, impedansi urutan positif dan negatif tidak bisa sama. Dalam kasus mesin sinkron, arus urutan negatif membuat mmf berputar berlawanan arah dengan mmf rotor. Oleh karena itu, emf frekuensi ganda dan arus yang diinduksi pada rotor. Negatif impedansi urutan 70-95% dari reaktansi subtransient. Hal ini dapat didekati dengan reaktansi subtransient.
            Nol Urutan arus tidak dapat membuat berputar mmf. Bahkan, dengan didistribusikan sinusoidal tiga fasa gulungan, fluks bersih pada setiap titik dalam celah udara adalah nol. Oleh karena itu, nol impedansi urutan hanya% kecil (0,1-0,7) dari impedansi urutan positif. Ini bervariasi begitu kritis dengan lapangan berliku angker bahwa nilai rata-rata hampir tidak dapat diberikan. Karena mesin sinkron hanya menghasilkan tegangan urutan positif, tegangan internal yang digunakan dengan urutan negatif dan nol jaringan urutan adalah nol.


Tidak ada komentar:

Posting Komentar