Kestabilan generator sinkron dalam kondisi gangguan

KESTABILAN GENERATOR SINKRON DALAM KONDISI GANGGUAN. Keandalan penyaluran energi listrik merupakan tuntutan yang paling utama dalam industri kelistrikan. Ketika gangguan pada sistem tenaga terjadi maka hal tersebut akan mengganggu kestabilan dari sistem tenaga listrik tersebut. Dalam paper ini akan disajikan tentang kestabilan dari pembangkit (generator sinkron) saat kondisi gangguan hubung singkat tiga fase pada terminalnya terjadi. Pemodelan generator sinkron dan prime mover yang digunakan (turbin uap) akan didasarkan pada mesin yang ideal dengan berbagai penyederhanaan yang tidak mengurangi esensi mesinnya. Pemodelan dilakukan dengan bantuan Matlab. Dalam simulasi ini unjuk kerja yang akan diamati antara lain arus dan tegangan pada saat terjadi gangguan.

Keywords: generator sinkron, gangguan, simulasi

Pendahuluan

Kestabilan sistem daya adalah
sifat sistem yang memungkinkan mesin bergerak serempak dalam sistem untuk memberikan reaksi terhadap gangguan dalam keadaan kerja normal serta kembali ke keadaan semula bila keadaan menjadi normal. Dalam makalah ini akan dikaji masalah kestabilan transient untuk generator sinkron bila terjadi gangguan hubung singkat tiga fase.

Pemodelan generator sinkron

Mesin sinkron yang dimodelkan mengambil kondisi dinamik pada belitan stator, medan dan damper. Rangkaian ekivalen dari model dipresentasikan dalam dq frame. Semua parameter rotor dan besaran listrik dipandang dari sisi stator.

Tanda subscripts digunakan untuk menandakan

d,q : d dan q axis

R,s : Rotor dan stator

l,m : Induktas Leakage dan magnetizing

f,k : besaran belitan Field dan damper

secara elektrik model mesin adalah:

Gambar 1 Model Mesin sinkron secara elektrik

dengan persamaan sebagai berikut:

Simulasi

Pada simulasi ini digunakan bantuan software matlab.

Pemodelan berdasarkan pada sebuah mesin sinkron yang dihubungkan dengan infinite bus pada sistem. Generator sinkron digerakkan dengan turbin uap, Tegangan Vd dan Vq di batasi oleh persamaan beban sehingga dapat dituliskan persamaan :

Persamaan ini dapat dikombinasikan dengan model secara lengkap pada sistem mesin tunggal yang dihubungkan pada infinite bus dalam bentuk non linear

Gambar 2 Pemodelan sistem

Hasil Simulasi

Dari simulasi dengan menggunakan mathlab untuk generator sinkron 200 MW 13,8 KV dapat diamati bahwa jika gangguan terjadi secara tiba tiba pada t = 0.1 detik dan dihilangkan pada setelah 100 mdetik maka kondisi stabil dari tegangan Vt kurang dari 0.25detik . Sedangkan arus tiap fasanya cenderung sama hanya dipisahkan 120 derajat listrik dan meencapai kestabilan setelah 0.4 detik.

Gambar 3 grafik tegangan vs waktu

Gambar 4 Grafik Arus Fasa 1 vs waktu

Gambar 5 Grafik Arus Fasa 2 vs waktu

Gambar 6 Grafik Arus Fasa 3 vs waktu

Kesimpulan

Tegangan generator sinkron akan mencapai kondisi stabil kurang dari 0.25 detik , sedangkan untuk arusnya mengalamai kenaikan yang tajam sesuai dengan urutan fasanya hingga gangguan dihilangkan dan baru akan akan stabil pada waktu 0.4 detik