Zero Sequence Blocking Transformer

Zero Passing adalah suatu rangkaian elektromagnetik yang berfungsi untuk melalukan arus harmonisa urutan nol. Oleh karena itu, suatu Zero Passing mempunyai impedansi yang rendah terhadap arus harmonisa urutan nol dan impedansi yang tinggi terhadap arus urutan lainnya. Zero Passing bisa didapatkan dari beberapa konfigurasi rangkaian elektromagnetik multi belitan seperti trafo Y- ∆, autotrafo zigzag dan autotrafo scott [2]. Zero Blocking adalah suatu rangkaian elektromagnetik yang berfungsi untuk menahan arus harmonisa urutan nol. Oleh karena itu, suatu Zero Blocking haruslah mempunyai impedansi yang besar terhadap arus harmonisa urutan nol dan impedansi yang rendah terhadap arus urutan lainnya [2]. Pada tugas akhir ini penulis menggunakan tiga transformator satu fasa yang digunakan sebagai zero sequence blocking transformer untuk mengurangi besarnya arus harmonisa urutan nol dan nilai arus netral.

2.3. Zero Sequence Blocking Transformer

Dalam proses pengurangan harmonisa arus di jala-jala sistem distribusi tenaga listrik tiga fasa empat kawat, zero sequence blocking transformer ZSBT berfungsi sebagai panahan arus urutan nol dan pelalu arus urutan lainnya. Oleh karena itu, suatu ZSBT haruslah mempunyai impedansi urutan nol yang besar dan impedansi urutan lainnya yang sangat kecil. Untuk memenuhi kriteria tersebut, suatu ZSBT dapat dibentuk dari tiga buah trasnformator satu fasa yang diperlihatkan pada Gambar 2.10 [3]. Universitas Sumatera Utara N1 N2 R N1 N2 S N1 N2 T IR1 IS1 IT1 VR VS VT Vo IS2 IT2 IR2 Gambar 2.10 ZSBT Menggunakan Tiga Buah Transformator Satu Fasa Pada Gambar 2.11 N 1 adalah belitan pada sisi primer dan N 2 adalah belitan pada sisi sekunder. Pada sisi primer transformator terhubung seri dengan sumber dan beban dan pada sekunder tranformator terhubung paralel. N1 BEBAN SUMBER TRANSFORMATOR N2 N1 N2 N1 N2 Gambar 2.11 Pemasangan ZSBT Pada Jaringan Universitas Sumatera Utara L lk L o 1:1 V R I R1 I R2 ` L lk L o 1:1 V S I S1 I S2 L lk L o 1:1 V T I T1 I T2 V o Gambar 2.12 Rangkaian Ekivalen Dari ZSBT Rangkaian ekivalen dari ZSBT ditunjukkan pada Gambar 2.12 yang menggunakan rangkaian listrik untuk transformator satu fasa. L lk adalah induktansi bocor dan L o adalah induktansi magnetisasi dari setiap transformator satu fasa. Untuk memudahkan analisis, semua resistensi telah diabaikan dan telah dianggap bahwa rasio untuk setiap transformator satu fasa adalah 1:1 N 1 =N 2 . Pada sisi sekunder dari transformator terhubung wye, maka jumlah arusnya adalah nol. � �2 + � �2 + � �2 = 0 2.12 Tegangan pada sisi sekunder transformator � dapat dinyatakan: � = � � �� � �1 − � �2 Universitas Sumatera Utara = � � �� � �1 − � �2 = � � �� � �1 − � �2 2.13 Dari Persamaan 2.12 dan 2.13, diperoleh tegangan � : � = � 3 � �� � �1 + � �1 + � �1 2.14 Dimana L o adalah induktansi magnetisasi dari transformator satu fasa : � � = � 2 � 2.15 Dengan N dan R menjadi jumlah gulungan atau belitan dan reluktansi dari transformator satu fasa. Tegangan pada sisi primer dari fasa a dapat dinyatakan � � = � �� . � �� � �1 + � � 3 . � �� � �1 + � �1 + � �1 2.16 Impedansi dari ZSBT dapat diturunkan dengan menggabungkan persamaan � �� = � � + � � + � � 3 = � ��� = � ��� = � ��� dengan Persamaan 2.16 dan mengabaikan induktansi bocor, impedansi yang dihasilkan oleh ZSBT terhadap arus urutan nol adalah impedansi magnetisasi dari transformator satu fasa � �� = � �� + � � � ≈ � � �. Untuk komponen urutan positif dan negatif, dapat diturunkan bahwa impedansi yang ada adalah impedansi bocor � ���� = � �� �. ZSBT dengan menggunakan tiga buah transformator satu fasa memiliki keuntungan lebih mudah dalam pembuatannya, sehingga cocok untuk aplikasi pada daya yang tinggi. Pada aplikasi yang berdaya tinggi, arus yang melalui penghantar ZSBT terbilang cukup tinggi, sehingga kabel dengan luas penampang yang besar harus digunakan. Sehingga penggulungan belitan yang simetris terbilang lebih mudah agar arus urutan positif dan negatif tidak menghasilkan fluks [3]. Universitas Sumatera Utara Rating daya suatu ZSBT dapat ditentukan oleh Persamaan 2.17. Rating daya ZSBT = I 2 Z ZB 2.17 Dimana I adalah arus urutan nol pada fasa dan Z ZB adalah impedansi ZSBT. Rating daya ZSBT ini sangat kecil, namun yang perlu diperhatikan adalah kesesuaian ukuran kawat konduktor belitannya yang akan dilalui arus sistem [2]. Pada tugas akhir ini penulis menggunakan 2 buah ZSBT dengan jenis belitan konvensional dan bifilar. Perbandingan belitan setiap transformator 1:1. Belitan konvensinal adalah kawat berisolasi yang dililit pada suatu inti. Kawat primer terlebih dahulu dililitkan setelah itu kawat skunder dililitkan. Gambar 2.13 menunjukkan transformator yang dililit secara konvensional. Belitan bifilar adalah sepasang kawat berisolasi yang saling berdekatan satu sama lain dan dililit pada suatu inti yang sama. Satu kawat sebagai lilitan primer sedangkan kawat yang lain sebagai lilitan sekunder. Gambar 2.14 menunjukkan transformator yang dililit secara bifilar [10]. Primer Sekunder Isolasi Gambar 2.13 Transformator Dengan Belitan Konvensional Universitas Sumatera Utara Primer Sekunder Gambar 2.14 Transformator Dengan Belitan Bifilar 2.3.1 Analisis Rangkaian Ekivalen Urutan Nol Zero sequence blocking transformer ZSBT berfungsi sebagai panahan arus urutan nol dan pelalu arus urutan lainnya. Maka penggunaan ZSBT pada suatu sistem dapat dianalisis. Gambar 2.15 merupakan rangkaian ekivalen urutan nol per fasa [11]. Zs Z ZB i N Vs i L0 Z L Gambar 2.15 Rangkaian Ekivalen Urutan Nol Sistem Menggunakan ZSBT Keterangan: V S : Sumber tegangan i L0 : Sumber arus urutan nol i N : Arus netral menuju sumber Z S : Impedansi sumber Universitas Sumatera Utara Z ZB : Impedansi ZSBT Z L : Impedansi beban Dari Gambar 2.13 besar arus i N dapat diperoleh sebagai berikut: � � = � � � � + � �� + � � � �0 2.18 Pada Persamaan 2.18 dapat dilihat bahwa efektifitas pengurangan arus netral menuju sumber tergantung kepada perbandingan antara impedansi urutan nol ZSBT Z ZB dan impedansi beban Z L . Jika impedansi urutan nol ZSBT Z ZB jauh lebih besar dibanding impedansi beban Z L maka makin besar pengurangan arus netral. Universitas Sumatera Utara

BAB III METODOLOGI PENELITIAN