Metode proteksi rasio tegangan ini lebih baik dibandingkan kedua metode di atas, karena seringkali sulit dalam menentukan setting pick – up baik pada metode tegangan
kurang maupun metode tegangan lebih. Hal ini terjadi karena adanya variasi tegangan harmonisa ketiga saat kondisi beban yang berbeda – beda. Pada kondisi beban nol dan
beban ringan, tegangan harmonisa ketiga relatif kecil jika dibandingkan dengan saat generator bekerja dengan beban penuh. Variasi tegangan ini dapat diatasi dengan rasio
tegangan, karena rasio tegangan harmonisa ketiga di netral dan terminal relatif sama untuk semua kondisi pembebanan generator.
Gambar 4.7 Metode Proteksi Rasio Tegangan
IV.2 Tegangan Harmonisa Ketiga Generator
Untuk dapat melakukan simulasi metode tegangan harmonisa ketiga, kita harus mengetahui terlebih rangkaian ekivalen generator berdasarkan tegangan harmonisa
ketiga yang dihasilkannya. Sehingga perlu dibuat beberapa asumsi untuk memperoleh model rangkaian yang sesuai.
Universitas Sumatera Utara
Generator akan dimodelkan sebagai berikut •
Masing – masing fasa terdiri dari satu reaktansi sinkron X
d
, transient X
d
’, dan reaktansi subtransient X
d
’’. •
Kapasitansi antara belitan stator ke tanah dimodelkan sebagai sebuah kapasitor pada tiap fasa dan terletak setelah reaktansi.
• Tegangan harmonisa ketiga per fasa dimodelkan sebagai E
3
, yaitu keseluruhan tegangan harmonisa ketiga yang dihasilkan oleh belitan stator.
Tegangan ini sama besar dan sudut fasanya pada ketiga fasa generator. •
Bus yang menghubungkan generator dengan transformator step – up, kapasitor surja, dan transformator step – up masing – masing dimodelkan
sebagai sebuah kapasitor karena yang berpengaruh hanya kapasitansi ke tanahnya.
• Transformator pembumian dimodelkan sebagai sebuah resistor R
N
di netral generator.
Dari asumsi di atas, kita dapat membuat rangkaian ekivalen generator seperti Gambar 4.8 berikut.
Gambar 4.8 Rangkaian ekivalen untuk tegangan harmonisa generator
Universitas Sumatera Utara
IV.2.1 Nilai konstanta Generator Untuk pemodelan dan simulasi, kita menggunakan data generator Mitsubishi unit 7
pada PLTU Suralaya dengan data sebagai berikut : Tabel 4.1 Data name plate generator unit 7 PLTU Suralaya
Serial Number 93AS1601
Daya 767.000 Kva
Tegangan Nominal 23.000 V
Arus 19.293 A
Faktor Daya 0,85
Frekuensi 50 Hz
Phasa 3
Putaran Nominal 3000 rpm
Reaktansi Subtransient 23,6
Reaktansi Urutan negatif 23,5
Reaktansi Urutan nol 13,3
Tahanan Pembumian 1586 Ω
Kapasitansi Stator ke Tanah 0,727 µF
Kapasitansi Bus per fasa ke Tanah 0,0406 µF
Kapasitansi Kapasitor Surja ke Tanah 0,25 µF
Kapasitansi Transformator ke Tanah 0,286 µF
Tegangan harmonisa ketiga saat kondisi beban nol ± 1,3 tegangan fasa - netral Persentase reaktansi didasarkan pada rating generator 767 MVA
Universitas Sumatera Utara
IV.2.2 Tegangan Harmonisa Ketiga Tegangan harmonisa ketiga pada sebuah generator tergantung dari desain generator
tersebut dan tegangan ini dapat bervariasi, tergantung dari kondisi pembebanan generator. Untuk menganalisa besarnya tegangan harmonisa ketiga yang dihasilkan oleh
generator, maka kita harus menganalisa tiga kemungkinan pembebanan yang terjadi. Yaitu beban nol, beban ringan, dan beban penuh.
Tegangan harmonisa ketiga pada saat beban ringan merupakan tegangan minimum yang dihasilkan sedangkan tegangan harmonisa ketiga pada kondisi beban penuh
merupakan tegangan maksimum. Pada paper R. L. Schalke 1981, disebutkan bahwa tegangan harmonisa ketiga pada saat berbeban ringan adalah kira – kira sebesar 57 dari
tegangan harmonisa beban nol, dan tegangan harmonisa ketiga pada beban penuh adalah 200 dari tegangan harmonisa beban nol.
Kita dapat menghitung nilai tegangan harmonisa saat beban nol yaitu sebesar :
= 172,6 Volt
Dan tegangan harmonisa ketiga saat beban ringan dan beban penuh adalah :
= = 99 Volt
= 346 Volt
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2 Tegangan harmonisa ketiga pada berbagai kondisi pembebanan
Kondisi Pembebanan Tegangan Harmonisa Ketiga
Beban nol 172,6 V
Beban ringan 99 V
Beban penuh 346 V
Nilai pada Tabel 4.2 akan kita pakai sebagai acuan besar tegangan harmonisa ketiga pada berbagai pembebanan generator.
IV.3 Rangkaian Ekuivalen
