studi pengurangan arus inrush akibat...

1

STUDI PENGURANGAN ARUS INRUSH AKIBAT ENERGIZING

PADA TRANSFORMATOR DAYA GARDU INDUK KRIAN 500 KV

MENGGUNAKAN METODE SEQUENTIAL PHASE

ENERGIZATION (SPE)

Gilang Wilfanur - 2205100181

Jurusan Teknik Elektro – FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Kampus ITS, Sukolilo, Surabaya – 60111

Abstrak-Arus inrush dengan nilai puncak beberapa

kali arus normal timbul pada saat energisasi

transformator. Arus ini dapat menyebabkan berbagai

gangguan pada sistem tenaga listrik. Oleh karena itu,

untuk menjaga kualitas sistem tenaga listrik, metode

untuk meminimalisasi arus ini sangat diperlukan. Salah

satu cara untuk mengurangi arus inrush adalah dengan

menggunakan metode Sequential Phase Energization.

Dalam metode ini, faktor-faktor seperti delay waktu

switching antara tiap fasa transformator dan nilai

tahanan netral diperhitungkan agar didapatkan hasil

yang optimal.

Pada Tugas Akhir ini akan dibahas pengaruh metode

Sequential Phase Energization terhadap arus inrush yang

timbul pada transformator daya. Metode yang

digunakan adalah melakukan simulasi dengan perangkat

lunak Alternative Transient Program-Electromagnetic

Transient Program (ATP-EMTP) untuk mendapatkan

performa dari metode ini. Sebagai model simulasi,

digunakan transformator daya Gardu Induk Tegangan

Ekstra Tinggi (GITET) Krian 500 kV.

Pada akhir dari Tugas Akhir ini, diberikan

rekomendasi delay waktu switching antara tiap fasa dan

nilai tahanan netral yang optimal untuk penerapan

metode ini pada transformator daya GITET Krian 500

kV. Dari hasil simulasi didapatkan bahwa arus inrush

pada transformator daya mengalami penurunan yang

signifikan, yaitu berturut-turut pada fasa 1, 2 dan 3, dari

5950,6 A menjadi 1102 A, 3994 A menjadi 1109,4 A, dan

5497,4 A menjadi 993,41 A.

Kata kunci : arus inrush, ATP-EMTP, transformator daya,

metode Sequential Phase Energization.

1. PENDAHULUAN

Timbulnya arus inrush pada saat energisasi

transformator adalah salah satu fenomena yang terjadi pada

sistem tenaga listrik. Arus inrush adalah arus yang

mempunyai nilai cukup tinggi dan bersifat tiba-tiba yang

timbul pada saat transformator mulai dioperasikan. Arus ini

mempunyai nilai beberapa kali dari arus beban penuh

normal. Jika tidak ada usaha untuk mengurangi arus tersebut,

maka baik dalam jangka pendek maupun jangka panjang

akan menimbulkan dampak negatif pada transformator dan

sistem tenaga listrik. Oleh karena itu, metode untuk

mengurangi nilai arus inrush sangat dibutuhkan.

Salah satu usaha untuk mengurangi nilai arus inrush

adalah dengan menggunakan metode Sequential Phase

Energization. Secara sederhana, metode ini dapat

digambarkan dengan proses energisasi yang mempunyai

selang waktu (time delay) antara masing-masing fasa

transformator (A, B, C) dimana pada kawat netral dari

belitan primer transformator ditambahkan tahanan yang

berfungsi sebagai peredam. Metode ini tergolong baru dan

sederhana.

Pada Tugas Akhir ini, untuk memudahkan analisa

pengaruh metode Sequential Phase Energization terhadap

arus inrush maka dibuat pemodelan dan simulasi dengan

software Alternative Transient Program-Electromagnetic

Transient Program (ATP-EMTP). Untuk memodelkan

transformator digunakan parameter-parameter dan data-data

transformator daya Gardu Induk Tegangan Ekstra Tinggi

(GITET) Krian 500 kV. Selanjutnya dilakukan simulasi

dalam dua tahapan, yaitu :

1. Kondisi sebelum metode Sequential Phase

Energization diterapkan.

2. Kondisi sesudah metode Sequential Phase

Energization diterapkan.

Dengan demikian pengaruh metode Sequential Phase

Energization terhadap arus inrush dapat dianalisis dari

perbandingan arus inrush sebelum dan sesudah metode

tersebut diterapkan.

2. ARUS INRUSH DAN METODE SEQUENTIAL

PHASE ENERGIZATION

2.1 Arus Inrush

Arus inrush adalah arus lonjakan seketika dengan nilai

beberapa kali arus normal yang timbul pada peralatan listrik

pada awal terhubung dengan sumber tegangan. Arus ini

dapat terjadi pada peralatan-peralatan listrik antara lain pada

bola lampu pijar, motor listrik AC, power converters dan

transformator [6]. Pada transformator, arus ini dapat

mencapai nilai 3.5-40 kali arus rating pada beban penuh [12].

Bentuk gelombang arus inrush mirip gelombang sinusoidal

akan tetapi tidak simetris. Arus ini mempunyai komponen

DC dan mengandung harmonisa ke-1 dan ke-2 yang tinggi.

Nilai magnitude arus inrush mengalami penurunan setelah

beberapa waktu, namun bagaimanapun, kondisi dimana arus

melebihi arus normal dapat bertahan dalam beberapa cycle

[2]. Dampak yang ditimbulkan oleh arus ini antara lain

kegagalan operasi dari sistem proteksi transformator,

penurunan kualitas isolasi transformator, penurunan kualitas

daya dari sistem [10].

2

Berikut ini adalah contoh kurva arus inrush :

Gambar 1. Kurva Arus Inrush [7]

2.2 Metode Sequential Phase Energization (SPE)

Beberapa metode untuk mengatasi permasalahan arus

inrush telah ditawarkan dimana salah satunya adalah metode

Sequential Phase Energization. Metode ini menerapkan

skema yang menggunakan tahanan pada belitan netral

transformator dan energisasi berselang di antara tiap fasanya.

Ide dasar dari metode ini adalah peredaman arus inrush

menggunakan tahanan pada belitan netral. Hal ini

berdasarkan fakta bahwa nilai arus inrush selalu tidak

seimbang di antara tiap fasa. Ide ini kemudian dikembangkan

dengan menerapkan energisasi berselang di antara tiap fasa.

Unjuk kerja dan karakteristik dari metode ini telah diteliti

dengan simulasi dan percobaan. Dari penelitian didapatkan

bahwa metode ini mampu mengurangi arus inrush sebesar

80-90% [1].

Gambar 2. Skema Metode Sequential Phase Energization [14]

Metode SPE terdiri dari dua parameter penting, yaitu

delay waktu switching antara tiap fasa transformator dan nilai

tahanan netral [1].

Delay waktu pada Metode SPE memperhitungkan nilai

arus dari tiap tahapan energisasi. Dengan kata lain, energisasi

fasa kedua dilakukan setelah arus pada fasa pertama

mencapai nilai steady state dan energisasi fasa ketiga

dilakukan setelah arus pada fasa pertama dan kedua

mencapai nilai steady state kemudian di saat yang sama,

switch pada tahanan netral akan menutup [3].

Sedangkan nilai Rn optimal, berdasarkan penelitian,

dapat dicari dengan persamaan berikut [14]:

3. KONFIGURASI SISTEM

Sistem yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah

single line diagram GITET Krian 500 kV. Dari dua

transformator daya pada gardu induk ini akan diambil salah

satu sebagai objek pemodelan. Sebagaimana ditunjukkan

pada gambar 3, sistem yang dimodelkan terdiri dari

transformator daya 500/150/66 kV dengan kapasitas 500

MVA.

Gambar 3. Single Line Diagram Salah Satu Transformator

Berikut ini adalah data name plate dari transformator

daya GITET Krian 500 kV yang dijadikan model :

Merk : ABB

Tipe : TSDC.234 100

Nomor seri : 51146/004

Daya : 500 MVA

Tahun operasi : 1992/1993

Rating tegangan : 500/150 kV

Arus output nominal : 1718 A

Impedansi : 11.2%

Vektor group : YN-yn0(d1)

Jenis pendingin : ONAF2/ONAF1/ONAN

4. PEMODELAN, SIMULASI DAN ANALISIS

4.1 Pemodelan, Simulasi dan Analisis Arus Inrush pada

Trafo Daya Tanpa Metode SPE

a. Pemodelan

Pemodelan single line diagram pada gambar 3

menggunakan software ATP tampak pada gambar 4. Dari

gambar 3 dibuat sebuah pemodelan rangkaian dengan

menganalogikan suplai tegangan dari bus 500 kV sebagai

suatu sumber tegangan dengan tegangan nominal 500 kV.

Pada pemodelan ini, starting transformator dilakukan dalam

keadaan trafo tidak berbeban.

Kopel magnet di antara belitan dan karakteristik

nonlinier dari reaktansi magnetisasi adalah unsur terpenting

dalam studi transien yang diakibatkan energisasi. Pemodelan

transformator pada gambar 4 terdiri dari induktor histerisis

nonlinier dan bagian linier. Pemodelan tersebut

memperhatikan kapasitansi diantara belitan transformator

(2.1)

3

dan tanah. Kapasitansi ini tidak mempengaruhi inrush current

dengan signifikan, akan tetapi kapasitansi tetap diperlukan

untuk menghindari kesalahan pada simulasi yang ditandai

dengan peringatan “floating subnetwork found”.

Gambar 4. Pemodelan Single Line Diagram Gambar 3 pada Software ATP

b. Hasil Simulasi

Tegangan Belitan Primer ke Tanah

(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) v :X0172A

0.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35[s]

-900

-600

-300

0

300

600

900

[kV]

Gambar 5.Tegangan Belitan Primer-G pada Fasa 1 Tanpa Metode SPE

(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) v :X0172B

0.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35[s]

-700

-400

-100

200

500

800

[kV]


(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) v :X0172C

0.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35[s]

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

[kV]


(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) v :X0172A v :X0172B v :X0172C

0.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35[s]

-900

-600

-300

0

300

600

900

[kV]

Gambar 8.Tegangan Belitan Primer-G pada Ketiga Fasa Tanpa Metode SPE

Arus Inrush

(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) c:BREKA -CABLA

0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50[s]-3000

-1500

0

1500

3000

4500

6000

[A]

Gambar 9. Arus Inrush pada Fasa 1 Tanpa Metode SPE

(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) c:BREKB -CABLB

0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50[s]-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

[A]


(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) c:BREKC -CABLC

0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50[s]-6000

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

[A]


4

(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) c:BREKA -CABLA c:BREKB -CABLB c:BREKC -CABLC

0 1 2 3 4 5[s]

-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

[A]

Gambar 12. Kurva Arus Inrush pada Ketiga Fasa Tanpa Metode SPE

c. Analisa Hasil Simulasi


Pada gambar 5-8, tampak kurva tegangan belitan primer

ke tanah pada ketiga fasa. Pada gambar 8, fasa 1 ditandai

dengan warna merah, fasa 2 ditandai dengan warna hijau,

fasa 3 ditandai dengan warna biru. Fasa 1 dan 2 berbeda

sudut 120°, demikian juga pada fasa 2 dan 3 juga berbeda

sudut 120°. Tampak bahwa posisi gelombang tegangan pada

awal terhubung dengan transformator yang berbeda dari tiap

fasa mempengaruhi bentuk kurva arus inrush yang timbul.

Dari pemodelan dapat diamati bahwa alat ukur tegangan

(voltmeter) pada ketiga fasa diletakkan di antara switch tiga

fasa dan transformator. Hal ini menjelaskan kenapa pada

gambar 5-7 kurva tegangan mulai stabil pada sekitar detik

ke-0,17. Hal ini dikarenakan waktu menutup switch pada

ketiga fasa adalah sekitar detik ke-0,17.

Arus Inrush

Gambar 9 menunjukkan arus inrush pada fasa 1 muncul

pada detik ke-0,17. Hal ini dikarenakan waktu menutup

switch fasa 1 adalah pada detik ke-0,17. Pada gambar

tersebut dapat diamati bahwa nilai arus inrush maksimum

yang timbul adalah 5950,6 A.

Gambar 10 menunjukkan arus inrush pada fasa 2

muncul pada detik ke-0,17666. Hal ini dikarenakan waktu

menutup switch fasa 2 adalah pada detik ke-0,17666. Pada

gambar tersebut dapat diamati bahwa nilai arus inrush

maksimum yang timbul adalah 3994 A.

Gambar 11 menunjukkan arus inrush pada fasa 3

muncul pada detik ke-0,17333. Hal ini dikarenakan waktu

menutup switch fasa 3 adalah pada detik ke-0,17333. Pada

gambar tersebut dapat diamati bahwa nilai arus inrush

maksimum yang timbul adalah 5497 A.

Hasil simulasi pada gambar 12 menunjukkan arus

inrush yang timbul pada ketiga fasa. Arus inrush pada fasa 1

ditunjukkan dengan warna merah, arus inrush pada fasa 2

dengan warna hijau, arus inrush pada fasa 3 dengan warna

biru. Dari gambar tersebut, tampak bahwa arus mencapai

nilai steady state setelah 3 detik.

4.2 Pemodelan, Simulasi dan Analisa Arus Inrush Pada

Trafo Daya yang Menggunakan Metode SPE

a. Pemodelan

Ada dua hal yang menjadi komponen paling penting

pada pemodelan metode Sequential Phase Energization

seperti yang telah dijelaskan, yaitu nilai tahanan netral dan

waktu delay antara tiap tahapan energisasi.

Nilai tahanan netral yang optimal dihitung berdasarkan

persamaan 2.1 :

Tabel 1. Data Tes Tanpa Beban Trafo GITET Krian 500 kV

Tegangan

fasa

ke tanah

(kV)

Arus tanpa beban

(A)

Arus

tanpa

beban

rata-rata

(A)

Rugi-

rugi

tanpa

beban

(kW) RMS IA IB IC

20,200 26,75 23,63 29,5 26,63 140

Impedansi open circuit dari tansformator

Sedangkan resistansi open circuit dari transformator

Sehingga didapatkan Xopen

Sehingga didapatkan Rn optimal ,

Sedangkan untuk waktu delay antara masing-masing

tahapan energisasi digunakan nilai tiga detik. Hal ini

berdasarkan hasil simulasi pada gambar 9–12 yang

menunjukkan bahwa arus inrush hilang pada detik ke-3.

Berikut pemodelan metode Sequential Phase

Energization pada transformator daya GITET Krian 500 kV

dengan ATP :

Gambar 13. Pemodelan Metode Sequential Phase Energization dengan ATP

b. Hasil Simulasi dan Analisis


(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176A

0.15 0.32 0.49 0.66 0.83 1.00[s]

-900

-600

-300

0

300

600

900

[kV]

Gambar 14. Tegangan Belitan Primer ke Tanah pada Fasa 1 dengan Metode

SPE

5

(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176A

0.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35[s]

-900

-600

-300

0

300

600

900

[kV]


SPE (dari 0.15-0.35 s)

(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176B

2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 3.5[s]

-600

-400

-200

0

200

400

600

[kV]


SPE

(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176B

3.10 3.14 3.18 3.22 3.26 3.30[s]

-600

-400

-200

0

200

400

600

[kV]

Gambar 17. Peralihan Tegangan Pada Fasa 2 Akibat Energisasi Fasa 2

(Perluasan Gambar 16, dari 3.1-3.3 s)

(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176C

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5[s]-600

-400

-200

0

200

400

600

[kV]


SPE


3.12 3.14 3.16 3.18 3.20 3.22 3.24[s]-600

-400

-200

0

200

400

600

[kV]

Gambar 19. Lonjakan Tegangan pada Fasa 3 Akibat Energisasi Fasa 2



6.10 6.13 6.16 6.19 6.22 6.25[s]

-600

-400

-200

0

200

400

600

[kV]

Gambar 20. Peralihan Tegangan pada Fasa 3 Akibat Energisasi Fasa 3


(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176A v :X0176B v :X0176C

6.10 6.13 6.16 6.19 6.22 6.25[s]

-900

-600

-300

0

300

600

900

[kV]

Gambar 21. Tegangan Belitan Primer ke Tanah pada Ketiga Fasa dengan

Metode SPE (dari 6.15-6.25 s)

Fasa 1

Pada gambar 14 dan 15 tampak kurva tegangan belitan

primer trafo ke tanah pada fasa 1. Dari analisis gambar

tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa saat energisasi fasa

1, kurva tegangan menunjukkan nilai tegangan nominalnya

sebesar 404410 volt. Bersamaan dengan energisasi fasa 1,

voltmeter akan membaca nilai dari sumber tegangan seperti

tampak dari pemodelan pada gambar 13. Tegangan ini akan

tetap stabil pada nilai nominalnya dan tidak dipengaruhi

energisasi fasa berikutnya, yaitu energisasi fasa 2 dan 3.

Fasa 2

Pada gambar 16 dan 17 tampak kurva tegangan belitan

primer trafo ke tanah pada fasa 2. Pada saat fasa 1

dienergisasi dan switch 2 belum ditutup, voltmeter sudah

menunjukkan nilai tegangan. Pada kondisi ini, nilai tegangan

belitan primer trafo ke tanah sama dengan nilai tegangan

yang timbul pada tahanan netral Rn. Kemudian ketika switch

6

2 ditutup, tegangan yang terbaca pada voltmeter

menunjukkan nilai tegangan nominal sisi primer trafo sebesar

404410 volt. Selanjutnya tegangan ini akan tetap stabil pada

nilai nominalnya dan tidak dipengaruhi energisasi fasa

berikutnya, yaitu energisasi fasa 3.

Fasa 3

Gambar 18, 19 dan 20 menunjukkan kurva tegangan belitan

primer trafo ke tanah pada fasa 3. Pada saat fasa 1

dienergisasi serta switch 2 dan 3 belum ditutup, voltmeter

sudah menunjukkan nilai tegangan. Hal ini identik dengan

yang terjadi pada kurva tegangan primer trafo ke tanah fasa

2. Pada kondisi ini, nilai tegangan pada belitan primer trafo

ke tanah sama dengan nilai tegangan yang timbul pada

tahanan netral Rn. Selanjutnya pada saat fasa 2 dienergisasi

dan switch 3 belum ditutup, terjadi lonjakan tegangan

kumparan primer trafo ke tanah pada fasa 3 yang cukup besar

seperti ditunjukkan pada gambar 19. Hal ini dikarenakan arus

pada fasa 1 dan fasa 2 bergabung dan menghasilkan arus

yang melewati nilai tahanan netral Rn yang lebih besar. Arus

netral yang lebih besar ini akan menyebabkan nilai tegangan

pada tahanan netral Rn meningkat. Akan tetapi hal ini tidak

membahayakan karena batas ketahanan trafo daya terhadap

tegangan adalah sebesar 1175 kV dibandingkan dengan

lonjakan tegangan sebesar 600 kV. Kemudian ketika switch

3 ditutup, tegangan yang terbaca pada voltmeter

menunjukkan nilai tegangan nominal sisi primer trafo

sebesar 404410 volt. Selanjutnya tegangan ini akan tetap

stabil pada nilai nominalnya tersebut.

Arus Inrush

Berikut ini adalah hasil simulasi arus inrush dengan metode

SPE :

(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKA -CABLA

0.0 2.2 4.4 6.6 8.8 11.0[s]

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

[A]

Gambar 22. Arus Inrush pada Fasa 1 dengan metode SPE


0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21[s]

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

[A]

Gambar 23. Lonjakan Arus pada Fasa 1 Akibat Energisasi Fasa 1 (Perluasan

Gambar 22, dari 0.16-0.21 s)


3.10 3.13 3.16 3.19 3.22 3.25[s]

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

[A]


Gambar 22, dari 3.1-3.25 s)

Gambar 22-24 menunjukkan kurva arus inrush pada fasa

1. Pada saat fasa 1 dienergisasi serta switch 2 dan 3 belum

ditutup, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 23, tampak

terjadi pengurangan arus inrush yang sangat besar. Pada

kondisi ini, arus lonjakan awal yang timbul sebesar 1034,8

A. Peredaman ini dikarenakan pada saat energisasi fasa 1, Rn

terangkai seri dengan fasa 1 sehingga arus inrush akan

teredam.

Pada saat fasa 2 dienergisasi, sebagaimana ditunjukkan

pada gambar 24, tampak terjadi lonjakan arus pada fasa 1.

Pada kondisi ini, arus lonjakan yang timbul adalah sebesar

1102 A. Hal ini dikarenakan ada sebagian arus pada fasa 2

yang masuk ke fasa 1. Kondisi ini bergantung pada nilai Rn,

dimana pada saat fasa 2 dienergisasi, semakin besar nilai Rn,

semakin besar pula arus inrush fasa 2 yang masuk ke fasa 1.

(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKB -CABLB

0.0 2.2 4.4 6.6 8.8 11.0[s]

-1200

-800

-400

0

400

800

1200

[A]


(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKB -CABLB

3.12 3.14 3.16 3.18 3.20 3.22[s]

-1200

-800

-400

0

400

800

1200

[A]

Gambar 26. Lonjakan Arus pada Fasa 2 Akibat Energisasi Fasa 2


7


2. Pada saat fasa 2 dienergisasi, sebagaimana ditunjukkan

pada gambar 26, terlihat terjadi peredaman arus inrush pada

fasa 2. Akan tetapi jika dibandingkan dengan arus inrush

yang timbul pada saat energisasi fasa 1, peredaman arus

inrush pada fasa 2 bisa dikatakan berkurang. Pada kondisi

ini, arus lonjakan awal adalah sebesar 1109,4 A.

(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKC -CABLC

0.0 2.2 4.4 6.6 8.8 11.0[s]

-1000

-700

-400

-100

200

500

800

[A]


(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKC -CABLC

6.15 6.16 6.17 6.18 6.19 6.20 6.21 6.22[s]-1000

-700

-400

-100

200

500

800

[A]


Gambar 27, dari 6.15-6.22 s)


3. Pada saat energisasi fasa 1 dan energisasi fasa 2, tidak ada

arus pada fasa 3. Hal ini dikarenakan switch 3 dalam keadaan

terbuka. Selanjutnya pada saat fasa 3 dienergisasi,

sebagaimana ditunjukkan pada gambar 28, terjadi lonjakan

arus pada fasa 3. Pada kondisi ini, arus lonjakan yang terjadi

adalah sebesar 993,41 A. Tidak berapa lama dari energisasi

fasa 3, berangsur-angsur arus pada fasa 3 menuju nilai steady

state.

(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKA -CABLA c:BREKB -CABLB c:BREKC -CABLC

0 2 4 6 8 10[s]

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

[A]

Gambar 29. Arus Inrush pada Ketiga Fasa dengan metode SPE

4.3 Perbandingan Antara Arus Inrush Tanpa dan

Dengan Metode SPE

Dari gambar 23 dan 24, dapat diamati bahwa arus inrush

terbesar pada fasa 1 adalah 1102 A. Jika dibandingkan

dengan transformator daya yang tidak menerapkan metode

SPE dimana arus inrush yang terjadi pada fasa 1 mencapai

5950,6 A, dapat diambil kesimpulan bahwa terjadi

pengurangan arus inrush sebesar 82,61%.

Gambar 25 dan 26 menunjukkan kurva arus inrush pada

fasa 2. Pada saat fasa 2 dienergisasi, sebagaimana

ditunjukkan pada gambar 26, terlihat terjadi peredaman arus

inrush pada fasa 2. Pada kondisi ini, arus lonjakan awal

adalah sebesar 1109,4 A. Jika dibandingkan dengan

transformator daya yang tidak menerapkan metode SPE

dimana arus inrush yang terjadi pada fasa 2 mencapai 3394

A, dapat diambil kesimpulan bahwa terjadi pengurangan arus

inrush sebesar 72,22%.

Dari gambar 27 dan 28, dapat diamati kurva arus inrush

pada fasa 3. Pada saat fasa 3 dienergisasi, sebagaimana

ditunjukkan pada dua gambar tersebut, terjadi lonjakan arus

pada fasa 3. Pada kondisi ini, arus lonjakan yang terjadi

adalah sebesar 993,41 A. Tidak berapa lama dari energisasi

fasa 3, berangsur-angsur arus pada fasa 3 menuju nilai steady

state. Dari gambar 4.48 dan 4.49, dapat diamati bahwa arus

inrush terbesar pada fasa 3 adalah 993,41 A. Jika

dibandingkan dengan transformator daya yang tidak

menerapkan metode SPE dimana arus inrush yang terjadi

pada fasa 3 mencapai 5497,4 A, dapat diambil kesimpulan

bahwa terjadi pengurangan arus inrush sebesar 81,93%.

5. KESIMPULAN

Pada kondisi tanpa menggunakan metode apapun untuk

mengurangi arus inrush pada transformator daya GITET

Krian 500 kV, arus inrush yang timbul berturut-turut pada

fasa 1, 2 dan 3 sebesar 5950,6 A, 3994 A dan 5497,4 A.

Berdasarkan perhitungan, nilai tahanan netral yang paling

optimal untuk mengurangi arus inrush pada transformator

daya GITET Krian 500 kV adalah sebesar 64,23 Ω.

Sedangkan untuk waktu delay switching antara tiap fasa,

berdasarkan hasil simulasi, adalah tiga detik.

Arus inrush yang timbul saat metode Sequential Phase

Energization diterapkan berturut-turut pada fasa 1, 2 dan 3

sebesar 1102 A, 1109,4 A dan 993,41 A. Hal ini berarti telah

terjadi pengurangan arus inrush berturut-turut pada fasa 1, 2

dan 3 sebesar 81,48%, 72,22%, dan 81,93% terhadap arus

inrush yang timbul tanpa menggunakan metode ini.

Berdasarkan hasil yang didapatkan tampak bahwa

dengan metode Sequential Phase Energization, arus inrush

yang timbul pada transformator daya tereduksi secara

signifikan dibandingkan tanpa menerapkan metode apapun.

Oleh karena itu, metode ini layak untuk diterapkan sebagai

cara mengurangi arus inrush.

DAFTAR REFERENSI

[1] Abdulsalam, S.G., and Xu, Wilsun. 2005. “Analytical

Study of Transformer Inrush Current Transients and

Its Applications”. International Conference of

8

Power System Transients (IPST’05). Montreal,

Canada, June 19-23.

[2] C.E., Lin., C.L., Cheng., C.L., Huang., and J.C., Yeh.

1993. “Investigation of Magnetising Inrush Current in

Transformers. Part II – Harmonic Analysis”. IEEE

Transactions on Power Delivery 8, 1:255-263.

[3] Cui, Yu., Abdulsalam, S.G., Chen, Shiuming., and Xu,

Wilsun. 2005. “A Sequential Phase Energization

Technique for Transformer Inrush Current Reduction

– Part I : Simulation and Experimental Results”. IEEE

Transactions on Power Delivery 20, 2:943-949.

[4] Harlow, J.H. 2004. Electric Power Transformer

Engineering. CRC. Press. LCC.

[5] IEEE Standards Transformer Committee. 2001.

Inrush Current Tutorial Session.

[6] Inrush Current, <URL: http://www.wikipedia.org>

[7] Inrush Curve, <URL: http://www.e-dukasi.net>

[8] Lister, Eugene C. ,”Mesin dan Rangkaian Listrik”’

The Institue of Electrical and Electronics Engineers,

Inc,1988.

[9] Prikler, Laszlo., Hoidalen, Hans Kr. 1998. ATPDraw

for Windows 3.1x/95/NT version 1.0 : User’s

Manual. Norway : SINTEF Energy Research.

[10] Rahnavard, R., Valizadeh, M., Sharifian, A.A.B., and

Hosseini, S.H. Analitical Analysis of Transformer

Inrush Current and Some New Techniques for Its

Reduction.

[11] R. Kuphaldt, Tony.2000-2002. Lessons in Electric

Circuit.

[12] Sim, H.J., and Digby, S.H. 2004. Power

Transformer. Boca Raton, Florida, USA. CRC.

Press. LCC

[13] Singh, R.K. Transformer.

[14] Xu, Wilsun., Abdulsalam, S.G., Cui, Yu., and Liu,

Xian. 2005. “A Sequential Phase Energization

Technique for Transformer Inrush Current Reduction

– Part II : Theoretical Analysis and Design Guide”.

IEEE Transaction on Power Delivery 20, 2:950-

957.

[15] Zuhal. 2000. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan

Elektronika Daya. Jakarta : PT Gramedia Pustaka

Utama.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Gilang Wilfanur dilahirkan di kota

Pekanbaru, 4 Nopember 1987. Penulis

adalah putra pertama dari empat

bersaudara pasangan Bapak Suwito

dan Ibu Nur Hijjah.

Pada tahun 2005 penulis masuk ke

Jurusan Teknik Elektro Institut

Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya lewat jalur SPMB dengan

NRP 2205100181 dan mengambil

bidang studi Teknik Sistem Tenaga.

Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif sebagai pengurus

dan anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro ITS,

khususnya Divisi Kajian Islam (KALAM). Pada bulan

Januari 2010, penulis mengikuti seminar dan ujian Tugas

Akhir di bidang studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik

Elektro ITS Surabaya sebagai salah satu persyaratanuntuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro.

studi pengurangan arus inrush akibat...

Documents