l/V z: ,1 , ,f ,':/\'-Ir\ {t--t I/t1 {.r- t,: , -,l rl

_*_\.

It; I ft^"'rdfW: a8 Ma,,rct ?n7'

f"f"C " D3' oa uJ tg '$*"'r4**

\t"t"slr :r-*'-

€tsu ldi ff{*lo* r Jr) t^AJ-

TNJUK KERJA GTO-CSC SEBAGAI KOMPONEN

KOMPENSATOR DAYA REAKTIF PADA SEBUAH

MODEL SALURAI\ TRANSMISI TENAGA LISTRIK

TUGAS AKHIR

8!j. |,il $ t',6

DISUSUN OLEH :

LUQMANUL HAKIM E

{lt

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKITOLOGI INDT]STRI

UNWERSITAS TRISAKTI

JAKARTA

2002

FTI / E 062.96.1s3

GTO-CSC PERFORMANCE AS COMPONENT OF

REACTTVE POWER COMPENSATOR IN AN

ELECTRICAL FOWER TRANSMI$SIOI\ LINE MONEL

FINAL ASSIGNMENT

WRITTEN BY:

t UQMANUL HAKIM E

FTI / n 062.96.153

DEFARTMNNT OF ELACTRICAL ENGINEERING

TACULTY OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY

IINIVERSITY OF TRISAKTI

JAKARTA

2A82

LEMBAR PEN GE SAHAN

UNJUK KERJA GTO.CSC SEBAGA

DAYA REAKTIF PADA SEBUAH MOT}EL

SALURAN TRANSMISI TENAGA LISTRIK

TUGAS AKHIR

DISUST]N OLEH :

LUQMANUL HAKIM E

FTI/E 062.96.153

TUGAS AKHIR INI DIAJUKAN TINTUK MEMEN{.]HI

PERSYARATAN KURIKULUM SARIANA STRATA 1 ( SI )

JURUSAI\{ TEKNIK ELEKTRO

FAKIILT.A,S TEKNOLOGI INDUSTRI

T]NIYERSITAS TRISAKTI

JAKARTA

JAKARTA" 13 FEBRUARI 2OO?

DISETUruI,

44-IR. SYAMSIR ABDUH. MM

PEMBIMBING TIu3.,& qrEMrAwAN

PEMBIMBING I

gAHAtsATA STJATIKU

SahabaF se1ailku,

apakah masth ada dat'am n7atan-mgatanmuWaktu ftu,...Kala ktta nyars putus asa dan galau hattmenghadapr musuhyang seberrarnya teman sendm.

gahabaF selabku,Coba ngat sekah lagtSaat ttulumlah k$a dmdt mmmDnacr-mak dan duar darr rumah sendntap ktta tefap te1ultd&at oleh talrtalt kesabarandan keyaktnan bahwa kebenaranlah yang r7?ernan6

dftakdtrkan untuk nena*g !

SahabaF sqattku,Putar kembah rekaman memoft dt atakmupash kalpn mash terbayangSewaktu hta bertangtsan bersama....Sahrtg berpelukart samhl berdoa....karena tqa orang dantara kftaterkena ostksa* duntayang belum ada aya-apanya, dbandnqkan dengan pahala

yang sudah pash drtertma"

Sahaba€ selahku,Ktn semua ftu telah tadewatr1udah hba watnya bag ktauntuk menata masa depan danmengurus dtn sendrtBerdoalah untuk rnereka, para mantan musuft htaagar dben FeturTJuk ofeh-NyaDan ltka putuhan tahun kemadPnmereka memmta makan kepada kLta,

Eerskan saJa,.,.

ooooAQoooo

. Oleh: Lu4manul l-lakrm E 128-O3-?OOI {Aan kasrh selamat Ultah !)

. Dr kost aan Groqal I 13.35 wlB

. Khusug dbuat hanya untuk beberapa orang BPI{MJTF Usakh genode l99g/2AQAyan4 zeba, beberaTa teman yan? hdak-asal can Selamat, beberapa senlplr yang

waras. &,.beberapa yuntor 1an6 masrh Fury/a rasa hormat-. Juqa terrrna kasrh hanya keVada beberaVa oran4 doaen Tf Usaktr yan6 koperatrf.

n .{a*{\uwi Ar/ort^,1^ (M) *@W'F'*f (tt Ju,ai uor) /i N.AD, pvhl ft.l-auttl"

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah. Dengan rahmat Allah SWT, Tuhan dari segala tuhan

penguasa seru-sekalian alam, penulis akhirnya dapat menyelesaikan tugas akhir ini

melalui manis-pahitnya berpuluh tahun perjuangan.

Tugas akhir dengan judul " UNJUK KARJA GT0-CSC SEBAGAI

KOMPONEN KOMPAN$ATOR I}AYA REAKTIT PADA SEBUAH MODEL

SALURAN TRANSMISI Tf,NAGA LISTRIK " ini dibuat untuk memenuhi salah

satu syarat kurikulum jenjang pendidikan Strata I di jurusan Teknik Elektro

Universitas Trisakti" Semoga berguna bagi seluruh civitas academica Usakti mauputr

civitos acqdemica di seluruh Indonesia.

Dalam penulisan tugas akhir ini, banyak pihak yang telah mernbantu dan

mendukung penulis baik materil maupun moril. Karena itq dalam kesempatan ini

penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sedalam*dalamnya kepada :

1. Kedua orang-tus dan seluruh keluarga yang telah memberikan bimbingan

akhlak dan biaya hidup yang tak terhitung jumlahnya secara tulus-ikhlas

kepada penulis selama puluhan tahun. Juga atas sikap sabar dan tolerannya

yang luar biasa.

2. Ir. R, Semi*wan sebagai pembimbing I"

3. Ir. Synmsir Abduh, MM sebagai pembimbing IL Tolong samparkan salsft,

saya untuk Azeddtn LARAKI yang telah memberiksn nasihat-nasihat yang

amat berguna.

4. Ir. Dharmananda Lugito sebagai kepala Laboratorium Konversi Energi

Listrik, tr. Adhiwardoyo, dan Ir. Prib*di K*darismFn yang dengan

kebaikannya bersedia menjadi " pembimbing II{ ", khususnya dalam

membimbing ilmu terapBn elektronika daya dan teori rangkaian listrik.

5. Ir. Maula Sukmawidjaja, MS sebagai ketua jurusan Tekflik Elektro-Usakti.

Semoga anda d#ft pengganti anda tetap teph don lebih tegas lagi dslom

membentuk stmamater tercinta sebagai institasi pendidikan y6ng

berfuralitas" Semoga Elektro-Usekti makin jaya !

6. Ir. Kuniwati H, MS sebagai sekretaris jurusan Teknik Elektro-Usal*i. Jikil

sewtq staf pendidik mffinry meneontah anda, pastilah dwda pndidikan di

Indonesia akan maju. Terima kssih atr;as keryasarna yang begitu cantik ycary

telah anda bina antsra dosen dsn mahasiswa melalui HME.

vi

Seluruh staf pengajar dan karyawan di lingkup Jurusan Teknik Elektro-

Usakti yang telah membantu kelancaran studi penulis selama menuntut ilmu

di Universitas Trisakti,

Sebasian reknn-nekan mahnsiswa, yang telah menjadi teman diskusi dan

teman berjuang bagi penulis. Terutama sebagian m*fian anggota

BpHMJTE-(lsaHi pertode 1999 i 2AA0 yrmg retap istiqomsh lnda jalur

kehenfiren.

Keluarga Drs, Sasono di jln. Dr. Muwardi III No.39 Grogol-11450, atas

kebaikannya selama 5 tahun penulis indekost. Allusndulillah bar$ir,

sehingga saya bisa menarnbah investasi untuk kepentingan akhirot nmfii.

Ridwan Efendi ( Pipin I 06296198 ) atas pertolongan dan kesediaannya

membantu penulis dalam mer&ncang rangkaian, walaupun kita memiliki

banyak perbedaan, terutama dslant hal ras dan agama.

Teman-teman seperjuangan, sekesusaharq sepusing-kepalaan sebab

merancang rangkaian untuk skripsi : Hendra Hadi ('ST), Antono Anindito

(,ST), dan Joko Adity* (,ST). Hidttp elektronika ctaya !!!

Dan seluruh orang-orang yang telah menanam jasa pada diri penulis yang

tidak dapat disebutkan satu-persatu.

Semoga saja mereka sekeluarga selalu mendapat lindungan dari Allah SWT

melalui tangan-Nya yang N{aha Perkasa dan segala budi-baiknya akan mampu

menolong mereka saat hari pembalasan tiba.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh

karena itu, kritik dan saran dari para pembaca amat diharapkan dan dapat

disampaikan melalui : lpqman@iwgn-fals. com atau thaki me@yahoo. qpru.

7.

9.

10.

11.

l2

Jakartq Februari 200?

Ppfrulis,//j/

--frt1,4'^-^,\,,

Luqma*ul Hnkim E

ABSTRAK

Tingginya kemampuan pensaklaran dan perkembangan teknologi yang cepat

dari perangkat semikonduktor daya dewasa ini, telah mampu menjembatani gejala

saling ketergantungan antara pengoptimalan penggunaan saluran transmisi tenaga

listrik dan pengendalian kcmpensasi daya reaktif menggunakan kapasitor serj, secara

lebih fleksibel. Salah satu perangkat semikonduktor daya yang berfungsi sebagai

jembatan penghubung ifu adalah Gute Tum-Aff (GTA) thyr"istar.

Dalam tugas akhir ini akan dibahas unjuk kerja perangkat kompensasi

kapasitor seri yang dikendalikan GTO, disebut GTO-CSC { Gate Turn0ff thVT istor

Controlled,Series Capacitor ). Penampilan GTO-CSC dalam penyediaan daya reaktif

akan ditunjukkan melalui simulasi perhitungan pada model saluran transmisi tenaga

listrik satu fasa-saluran pendek, yang dirancang melalui rumus-rumus matematis.

Hasil simulasinya akan ditampilkan melalui grafik-grafik yang diprograrn melalui

perangkat lunak komputer sebagai alat bantu. Perangkat lunak yang digunakan

adalah MATHCAD"

Hasil analisa yang dilakukan pada beban resistif-induktif maupun beban

induktif murni memrnjukknn kemampuan GTO-CSC yang cepat, konlinu, dan halus

dalam mengompensasi induktansi seri saluran transmisi. Dikatakan demikian karena

GTO mudah untuk dinyalakan dan dipadamkan dalam waktu l/r perioda gelombang,

sehingga GTO-CSC mampu menanggapi berbagai kondisi beban dengan bermacam-

macam tingkat kapasitansi secara lebih teliti.

ABSTRACT

The excellent performance of switching and fast-stepping of power

semiconductor devices technology at present time, have bridged the phenomenon of

dependence between optimizing the electrical power transmission line utilization and

reactive power compensation control using series capacitor, more flexible. One of

power semiconductor devices whose the function a$ the bridge is Gate Turn-Off

(GTO) thyristor.

This final assignment discussing the operation principle of series capacitor

compensation which controlled by GTO, it's called GTO-CSC ( Gate Turn-Off

thyristor Controlled Series Capacitor ). Performance of GTO-CSC in supplying

reactive power will be shown by calculating simulation in a model of electrical

power transmission line single phase-short line, tfuough designed by mathematical

equations. The result of simulations will be displayed in graphics that programmed

by computer software as a tool. The name of software is MATHCAD.

The result of analysis in resistive-inductive and pure inductive loading

explain the ability of GTO-CSC to provide a fast, continuous, and smooth

compensetion of transmission line series inductance. It can be said like that because

GTO is easy to turn-on and tum-offevery half cycle, so GTO'CSC has capability to

respond for various load conditions in vary capacitance level more accurately.

DAFTAR ISII

( +ta* 1

\_tJUDUL. .....{LEMBAR PENGESAHAN, .. . " .. iii

snuannr9 sEJATrKU... .. ....... iv

KATAPENGANTAR,.... ........ V

ABSTRAK ......vii

DAFTARISI... ."....."ix

DAFTAR GAMBAR ........xi

DAFTAR TABEL. ....xiv

BAB 1 PENI}AEULUAN. ....,.....I

1"1 LatarBelakang. ........... 1

1.2 TujuanPenulisan. ..........2

1.3 BatasanMasalah. ..........2

1.4 MetodePenulisan. ........2

1.5 SistematikaPenulisan. ............3

TEORI DASAR. ..... ..,., 4

2.1 Tinjauan Singkat Teori Kompensasi. .. ... ... ... 5

2.1.t Kompensasi Dengan Reaktor Shunt, . ... ... ....6

2.1.2 Kompensasi Dengan Kapasitor Shunt. .,......7

2.1.3 Kompensasi Dengan Kapasitor Seri... . . .. ....8

2.1.4 Kondensator Sinkron ( Synchronous Condenser )... l1

2.1.5 FaktorDaya. ....-..12

2..2 Tinjauan Singkat Teori Gate Turn-Off( GTO ) Thyristor...l8

2.2.I Karalseristik Pensaklaran . ".. .... tg

2.2.2 Karakteristik Turn-Offdan Efek Sampingnya-. ' - - --22

2.2.3 Rangkaian Snubber. ...---25

2.2.4 Operasi Secara Seri dan Paralel. ' ., - ' ' '26

q- 2.3 Tinjauan Singkat Komponen-Komponen Model" ...-26

2.3.L TransistorUnijunction(UJT). . ..'."'..-.27

2.3.2 RangkaianDifferensial....... .,.-'..-...29

2.3.3 Pewaktu 555 ( IC Timer 555 ). ' '.. "...'30

BAB 2

1X

BAB 3 GTO-CSC SEBAGAI KOMPENSATOR DAYA REAKTM

I}AN RANCANGAN MONAL, ... ,..,.36

3.1 Perkembangan Awal. . . ...36

3 .2 Perangkat dan Rangkaian Dasar. . . . " . ...38

3.3 Rangkaian Snubber. .......39

3.4 prinsip K4&@f1y..:.trl. ....... ..40

3.5 Repre$entasi Saluran Transmisi. ........45

3.6 RealisasiModeldanPerhitungsnnya. ...........48

3.7 ResonansiSeri... ....,.....55

3.7.t EfekResonansi Seri. .....56

BAB 4

3.7.2 KurvaResonansi. .........57

3.8 Resonansi Subsinkron .... 58

3.9 Harmonisa ...".....59

RANGKATA.N KENI}ALI PEhIYIJLUT GTO ..... 6I

4.1 Perancangan Transistor Unijuncticn ( UJT ) . . ...61

4.2 Perancangan Pewaktu 555 Mcnostable dan

RangkaianDifferensial^..... .....64

HASrL AI{ALISA ... ......70

5.1 Flasil Analisa Untuk Beban Resistif-Induktif... ... ... ... ....-,70

5.2 Hasil Analisa Untuk Beban Induktif Murni. .. . . -. . .. ' 75

KESIMPULAN DAN SARAN. . ... ...., 80

6.1 Kesimpulan ........ .......-..'80

6.2 Saran. .... '..81

BAB 5

BAB 6

DAT'TAR PUSTAKA .. .... 83

LAMPrRAN..... ....85

PERI\IYATAAN KEASLIAN TUGAS AKIITR. ,.....101

Gambar 2-1

Gambar ?-2

Gambar 2-3

Gambar 2-4

Gambar 2-5

Gambar ?-6

Gambar 2-7

Gambar ?'8

Gambar 2-9

Gambar 2-10

Gambar 2-11

Gambar 2-12

Gambar 2-13

Gambar 2-14

Gambar 2-15

Gambar 2-16

Garnbar 2-17

Gambar 2-18

Gambar 2-19

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Kompensasi Dengan Reaktor Shunt. .. ",. -. ' 6

Kompensasi Kapasitor Seri dan Perlengkapannya... . .. ' ' 8

Saluran Transmisi Dengan Kompensasi Kapasitor Seri dan

Reaktor Shunt. .. ... -.... I

Ilustrasi Pengaruh Kompensasi Kapasitor Seri Terhadap

Tegangan. .."....'I0

DiagramSegitigaDaya. .'--...lz

GrafikBebanResistif. ...'..'.. 14

GrafikBebanKapasitif(FaktorDayaLeading) . .'". 14

Grafik Beban Induktif ( Faktor Daya Lagging )-. ... " -. ' '. .. 14

Saluran Transmisi Dengan Koreksi Faktor Daya. . -. '.. . -. 16

Perbaikan Faktor Daya Dengan Kapasitor Statis. '. ' .. - -.. . 16

GTO Thyristor... ....... 18

Karalteristik GTO Thyristor. ... ...... 20

Karakteristik GTO Thyristor Selama Turn-Off- --...22

Operasi GTO Thyristor Secara Seri dan Paralel. '.. '. - . "..-26\/1,/.

€ehvirfut/nrrenCsuliakfr"ulT... " .. ' ' '.'. 28

Rangkaian Differensial '. --' --- 29

Teganganlnput dan Output. ......'...29

Diagram Blok Pewaktu 555. .. . . .- ' . ..31

OperasiMonostablePewaktu 555".. -'-."-" 34

)c

xll

Gambar 2-20

Gambar 3-1

Gambar 3-2

Gambar 3-3

Gambar 3*4

Gambar 3-5

Gambar 3-6

Gambar 3-7

Garnbar 3-8

Gambar 3-9

Gambar 3-10

Gambar 3-11

Gambar 3-l?

Gambar 4'l

Gambar 4-2

Gambar 4-3

Gambar 4-4

Gambar 4-5

Gambar 4-6

Gambar 4-7

Gambar 5-1

Gambar 5-2

Gambar 5-3

Gambar 5-4

Gambar 5-5

Operasi AstablePewaktu 555... ......35

GTO Sebagai Saklar Berkecepatan Tinggi. . ........37

Rangkaian Dasar GTO-CSC & Rangkaian Snubbernya....... ... 39

Rangkaian Ekivalen Saluran Transmisi Dengan GTO-CSC. ..... 41

Kompensasi Penuh Saat GTO OFF Selama 180o. .......,. 44

Kompensasi Saat GTO OFF Selama Kurang Dari 180"".. ... ..,..45

Representasi Kawat Pendek. ... ... ....47

Repreentasi Kawat Menengah. . ....... 47

Representasi Kawat Panjang. .........47

RangkaianModel SaluranTransmisi. ........48

Profil Tegangan Terima dan Profil Cos S Sistem. ... . . . . . 5?

Daerah Efektif GTO-CSC. ....55

KurvaResonansi. .......57

Bentuk Gelombang UJT Yang Diinginkan ... .......61

Diagram'Hasil Perancangen UJT., ....63

Diagram Hasil Perancangan Monostabil 555. . . .... 65

Diagram Hasil Perancangen Rangkaian Differensial... .. . ... ..... 66

Diagram Blok Rangkaian Kendali Penyulut GTO. .... ^... 67

Rangkaian Kendali Penyulut GTO Secara Keseluruhan ... ... .... 67

Grafik Rangkaian Kendali Penyulut GTO Secara Keseluruhan..68

Tegangan Sumber. .. ... 7l

Perpotongan V(t) Positif dengan I (t) Negatif, . .....71

Beban Resistif-Induktif Sudut GTO Off:60 derajat. -.-*72

Beban Resistif-Induktif Sudut GTO Off:90 derajat. ---'-73

Beban Resistif-Induktif Sudut GTO Off: 180 derajat . ...74

rilll

Gambar5-6 TeganganSumber. ......"76

Gambar5-7 PerpotoaganV(tlFositifdengan($Negatif. .,.......?e

Gambar 5-8 Beban Induktif Murni Sudut GTO Off: 6S derajat. ... . ..17

Gambar 5-9 Beban Induktifl\durni Sudut GTO Off= 120 derajat ...... ?8

Garnbar 5-10 Beban hduktif Mrlrrd Sudut GTO Off= 18S deraj*t . .....79

Tabel 3-1

Tabel3-2

Tabel3-3

Tabel4-l

DAFTAR TABEL

Halaman

Hanil Perhitungan Untuk o = 0 Derajat dan cr = 180 Derajat... ......51

Hasil Perhitungau Untuk Beban Resistif-tnduktif... ... .. ... ...53

I{asil Perhitungaa Uctuk Beban Induktif Murni ..... 54

Hasil Perhitungan Fewaktu 555 Monostabil Dengan C : 100 pF... 65

!*Y

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belnkang

Sampai saat ini, teknologi terakhir yang banyak dipakai untuk tujuan

kompensasi kapasitor seri pada jaringan transmisi jarak menengah maupun jarak jauh

adalah Thyristor-(lontrolled,Series Cupacitors (TCSC). Teknologi pengendalian ini

menggunakan salah satu perangkat dari jenis semikonduktor day4 yaitu thyrixor

konvensional, yang berfungsi sebagai saklar pengatur untuk mengkompensasi jatuh

tegangan saluran, menaikkan batas-batas kestabilarL dan memaksimalkan hantarandr;hA ,5€F

daya lisrik dari sumber ke konsumen. Namua uptituri@i{I-?. -Fo.

ryiiiiiatrei

dalam kompensasi jaringan transmisi tenaga listrik memiliki kelemahan, diantaranya

ketidakmampuan atau sulitnya tlryristor untuk padarn.

Dari permasalahan tersebut di atas, para peneliti mulai berusaha untuk

menemukan solusinya. Mak; muncul pemikiran di bidang kompensator-kompensator

lanjutan { advanced compensator } seperti GTO-CSC { Gute Turn-Aff tlyistor-

Controlled Series (|apacitor ). Penelitian menunjukkan bahwa kemampuan GTO-

CSC amat bervariasi dalam menyediakan berbagai tingkat kapasitansi yang kontinu.

Kelebihan GTO-CSC dibandingkan TCSC yarg menggunakan tlryristor

konvensional inilah yang membuat pemakaiannya lebih disukai, apalagi seiring

dengan pe$atnya perkembangan di bidang elektronika daya dan juga meningkatnya

permintaan bEban listrik.

Bab I. Pendahulaaa

1.2 Tujuan Penulisan

Penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk memahami unjuk kerja pegsgkkggg

GTO-CSC sebagai kompensator daya reaktif yang disimulasikan dalam sebuah

model saluran transmisi tenaga listrik satu fasa-saluran pendgk.

1.3 B*tasan Masalnh

Penulisan tugas akhir ini hanlra membahas dan menampilkan rancangan

rangkaian GTO-CSC dan proses pensaklaranny4-,+asqangan rangkaian kendali

@penyulutan GTO serta perhitungan dari model yang dibuat. Hal-hal lain seperti

resonansi seri, resonansi subsinkron, dan harmonisa juga dibahas, walaupun bukan

merupakan pokok utama dari tugas akhir ini.

Metode Penulisan

Untuk dapat menjelaskan dan menuliskan isi judul tugas akhir, digunakan

beberapa langkah untuk merigetahui unjuk kerja GTO-CSC sebagai kompensator dan

aplikasinya pada rangkaian model yang dibuat, yaitu dengan metode-metode sebagai

berikut:

berhubungan dengan permasalahan yang akan dibahas.

rumus matematika GTO-CSC, pada sebuah model saluran transmisi dengan

Cffi'ra2pe rangkat lu n akteb@i-al at b antu .

t.4

Skripsi Str6a I /Luqmanul tlakim E / 062.96153

Bab I. Pendahaluan

1.5 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan tugas akhir ini pembahasannya dibagi menjadi enam bab,

yang masing-ma$ing bab dibagi menjadi sub bab.

Uraian mengenai masalah-masalah y&ng akan dibahas dalam masing-masing

bab adalah sebagai berikut :

BAB I

Berisi latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan

si stematika penuli san.

BAB 2

Mengenai teori dasar kompensasi, cara kerjq karakteristih dan sifat-sifat perangkat

semikonduktor daya yang menjadi komponen dasar kompensator seperti GTO,

rangkaian snubber, UJT ( Unijunction Transistor ), rangkaian differensial, dan

pewaktu 555.

BAB 3

Menjelaskan tentang segala sesuatu yang berkenaan dengan GTO-CSC sebagai

kompensator daya reaktif dan perancangan modelnya"

BAB 4

Menerangkan tentang rangkaian kendali penyulut GTO^

BAB 5

Memperlihatkan hasil analisa model saluran transmisi tenaga listrik dengan GTO-

CSC sebagai kompensator, melalui perangkat lunak MATHCAD sebagai alat bantu

untuk menganalisa persamaan-persamaan matematika.

BAB 6

Merupakan kesimpulan dan saran dari seluruh pembahasan pada bab-bab

sebelumnya.

.f*ripsi Strda I /I"aqman*l Hahin E I (M2.96.153

'l"L.b

sJ*";f

r'f 1

t',"', ,.7' t [tU.>( r; - - +r-' -'

! --l

I

6*tqriil- --

"

!,)7 "4\

\t---

Yeq,r*-[Fre r]

BAB 2

TEORI DASAR

'\,ft, cltq:,*4:i,:l'-

r!,:,ri"iJ{ rfi.11y

{;,J A ,

/ I 14cfr.,-'( r'jLrstrrl*.i -.-..::

,.:"' , ]7,t4,p_,)ti.t'

,1!I

J

rtir,' 'raN !

II Aliran daya aktif dan daya reaktif pada jaringan transmisi tenaga listrik tidakI

ada kaitannya satu dengan yang lain karena masing-masing dipengaruhi dan diatur

oleh besaran yang berbeda. Oleh karena itu, keduanya dipelajari secara teqpisatL

I walaupun pengaruh kompensasi seri juga akan meningkxkan kapasitas penyaluran

i daya aktif. Pengaturan daya aktif amat erat hubungannya dengan pengaturan..tl U.J-?1c4.)

frekuensi,(dad daya reaktif dapat diatur melalui pengaturan tegangan. Frekuensi dan

tegangan adalah besaran yang penting dalam penentuan Fr8litas catu d?ya dalam

sistem tenag4 sehingga pengaturan daya aktif dan daya reaktif menjadi vital untuk

menunjukkail p€nampilan sistem tenaga listrik.

Agar efisiensi dan kemampuan operasi sistem tenaga meningkat, pengaturan 't?;'fr,';t,..1

tegangan dan daya reaktif trarus memenuhi sasaran sebagai berikut : _ i ---.*-\

- Tegangan yang dipakai pada terminal-terminal peralatan dalam sistem tersebut ?ef:t* t st/o

rrr'str Jsrrb vr's*

Fharusda1ambatasyangdiijinkan.Jikamenggunakaategangandiluarbatas|\t&bffc,ra,-J rr'/" 1,4 ka,,.

kemampuan, akan mengakibatkan efek yang buruk bagi suatu peralatan. j 3-( r'-F{t''

- Meningkatkan stabilitas sistem sampai mendekati nilai maksimalnya agar dicapai

suatu keadaan yang mendekati ideal.

- Mengurangi rugi-rugi($untuk memaksimalkan penyaluran energi pada saluran

trarrsmisi. '\6" +9 p- ir"w*r;

'd' rd"e{^

Karena daya reaktif tidak dapat ditransmisikan dalam jarak yang jauh, maka

diperlukan peralatan tambahan untuk mengatasinya. Berkaitan dengan hal tersebut"

selanjutnya akan dibicarakan mengenai teori kompensasi secara singkat dibawah ini.

,(#\

fu-to*-)/'\

I

R ix, 1w' I --I

I x,\ \,"u-3^ l;eA^l^o O

[,{=tp'

ril rg]v \ p._{lWt

E kW k"q"w, drrot. (yqt6* v\,#t+r*)'W*rsi v<ib+\r,t't*,b E a **le ) o+ua,,q(f54.__"^)

---*\r *v"q*w #"*+a 7 2. +/*"*, e -u,Jtr tfr*t,vs

,k^N l,*-ftryi Csr*

4=-*-I\"q-,4.^2a Ct* lll Y--

lt lr .,

1'{i-"?.h"1^^ d*wq- -;-'-- + *--/ -\

!0. Vr'vF- htf lt oA=ud\

-*_._ _ \,/ *-,4-

lfi{vt\aL**n

fto , & d*o p 4u*,.*un

"- ) f*)

r'rN,z,YA*.?"Ik#foh ,,

n* paltl

e u.iu''Y,W#: Po*d"P'l'nl

,[*\il

Bsb 2. Teori Dasar

2.1 Tinjauan Singkat Teori Kompensnsi

@ proses penggantian kerugian atau cara untuk mengganti

kerugian" Secara sederhana bisa juga diartikan sebagai proses pengimbangan.

Kompen$asi pada saluran transmisi daya listrik pada dasarnya adalah memasukkan

atab menyisipkan dengan sengaja peralatan penghasil daya reaktif pada sistem tenaga

listrik.

Saluran transmisi tenaga listrik aliran atas atau aliran udara memerlukanCl*.-r4,hM)

peralatan kompensasi. Hal ini dimaksudkan untuk meningkatkun@@ saluran"

antara lain menstabilkan tegangan kerja antara sisi kirim dan sisi terima,

. memperkecil panjang elektrik saluran (O) sehingga meningkatkan batas stabilitas

saluran, dan menaikkan kapasitas penyaluran

Peralatan-peralatan kompensasi pada saluran transmisi antara lain reaktor

shunt, kapasitor shunt, kapasitor seri, atau penggabungan diantaranya. Kompensasi

reaktor shunt biasa{rya digunakan pada saluran transmisi jarak menengah ( 80 * 250

km ), kompensasi dengan'kapasitor seri atau kombinasi reaktor shunt dengan

kaparitor seri digunakan pada saluran transmisi jarak jauh cfu,.,.X^.,,,nru1

Selain hal tersebut di atas, pada teori kompensasi, ada yang disebut sebagai

derajat kompensasi :

Derajat kompensasi pada kompensasi reaktor shunt adalah Br-/Bc, dimana

o*(&h Br- adalah suseptansi induktif dari reaktor shunt dan Bc adalah suseptansi

kapasitif dari saluran.

Derajat kompensasi pada kompensasi kapasitor seri adalah )fo/Xr., dimana

)fu adalah reaktansi kapasitif dari kapasitor seri dan Xr- adalah reaktansi

induktif dari saluran per fasa.s" +(z t\.b

Sftrrpsi Sbda I /Luqmunul Hokim E / M2.96'153

W" F4.4/bta^,b{ip. t gipi.* i"lutf"- : @"Y*,ipl. V*,!,^.y^^ i,rUft- :

rG)

€Cr^^s) tc'^^r)

-+- -ttto

-t

@. F-*Ft . t€qhr.u?,a" F.t*S" :

tc"ll)

@

+?_,_lr -. -.?- Jl

9

(c;.+ . Uu"vr"99

*- F*Y*!.

CC*. s'litl "hc'f )

vC*tg

ta4. .\a)

Cf"l. a"r"t"*jqG^r. a\^.,C)

Bab L TeoriDasertt,*lP

( b ). Psda Kedua Ujung

Gambor 2-I : Kompensasi Dengan Reaktor Slmnt

2.1.t Kompensnsi Dengan Realitor Shunt f#, y,ft**sl-'tHH,".Un*k duo tegangan pada

saluran transmisi jarak menengah dan jarak jauh - agar mendekati nilai rata-ratanyq

o"ft\^i s/crdigunakanlah induktor ( reaktor ) dan kapasitor. Reaktor shunt ( induktor ) biaunya

dipasang pada salah satu ujung atau pada kedua ujung saluran. Bila saluran panjang

sekali, maka saluran dibagi dalam beberapa bagian lalu setiap bagian dipasang

induktor dengan sambungan fasa ke netral ( lihat gaarbar 2-l ). Induktor tersebut

akan menyerap daya reaktifl mengurangi tegangan lebih selama kondisi beban

ring*r1 mengurangi tegangan lebih karena switching and tightning surge. Tetapi,

reaktor shunt memiliki efek buruk yaitu menurunkan kapasitas penyaluran jika tidak

dilepas saat kondisi beban penuh.

( a ). Pado Ujung Bebm

Z

S*ripsi Srrarn I /Luqmonul Eakim E / M2.96.15s

Bab 2. Teari Dasar

'" t, S,Ul^,i"{ t\ |t) I\)[

*tcI

\

\

Contoh 1 pada halaman lampiran menunjukkan pengaruh kompensasi dengan

reaktor shunt dalam penyaluran daya maupun dalam pengaturan tegangan.

,/' ^'^*'2,1.2 Kompensasi Dengan Kapasitor Shunt \ + *l^f

Disamping reaktor shunt, kapasitor shunt kadang kala juga digunakan untuk

mencatu atau menyalurkan daya reaktif dan menaikkan tegangan transmisi saat

kondisi beban penuh. n*ea.Lry ?* l::sst"$ kqp".tt t lhult d-p

5ekury1e?ll valF ?,9.a pa*..Tgtg_dg-E Tpp+.pgsi {grgqn rg$tor thug,9mumnya cara

kompensasi ini digunakan untuk koreksi faktor daya pada sistem distribusi ( lihat

2.1.5 ). Tujuan koreksi faktor daya adalah untuk menyediakan atau mencatu daya

reaktif yang dibutuhkan, terutama pada sistem yang banyak memiliki beban yang,r_]F*'\ W"W"yF l-",{+1-

bersifat menyerap daya reaktif, yaitu beban dengan faktor daya lagging.-e vi'-++".a^ 0-',1 .

Ada juga cara kompensasi dengan kapasitor shunt yang dikombinasikan

dengan &t5*.-mikonduktor daya yang disebut tlry,ristor. ThyT istor yang

diparalelkan dengan kapasitor inilah yang bertugas mengatur penyambungan dan

pelepasan reaktor shunt. Sistem seperti ini lebih dikenal sebagai stqtic vnr

cofirpefisatars"

Telah disebutkan di atas, kombinasi kapasitor shunt dengan reaktor shunt

yang ditambah tlryristor dapat saling menutupi kekurangan masing-masing, yaitu

dengan cara menyerap daya reaktif saat beban ringan ( melepas kapasitor shunt dan

menghubungkan reaktor shunt ) atau menyalurkan daya reaktif saat beban penuh (

menghubungkan kapasitor shunt dan melepas reaktor shunt ). Selain itu, melalui

pengaturan otomatis yang dimiliki thyristar, static vqr compensdtors juga mampu

meminimalkan ketidakstabilan tegangan dan meningkatkarr kemampuan penyaluran

daya saluran.

$*ripsi Studu I / Lnqmanrl Hakim E / 062.96.15s

1.,t, \r''g:,'1,t:' ,\^ [-, i rc.., ';.

c') ' b'*' il'tr ,'.','f,-"p!,ry",-^ 'v*',.io l4n<l*^- $ i"v'l ,k.r..^-r*^ t w*)6s, }"*($*,ny ,g etoi Lo"*{-l)*t\-u*ru'4,^<:,gr,^- st-G-, *'*"vn+- Vl- & .ye.v-,_,1.F--,

$iirl.- ko6 s*^ 6r,k.1n2*V !,_{u,.*o"y,lt /t,f"o"..,t l-,,.. *

lr) Ss(l.o*;*, 1,h t-'r.-t.1,1,' !"1, ,*.{!tf,o,x,,,tJ Sa_L *.),te-{,.a,,hir-- , ,u*,4c,., t:4,1c,j,,i,,F

hp*'l^^ Fgr-Lr' a,i1a'u",t- .? b,. h^ v*,*",q6.,r*dier\ t-'c..it Li!ar.^,iv,.,\ frFlcn -

Btb 2. Teori Dassr

2.1.3 Kompensasi Dengan Kapasitor Seri

Seperti namanyq kompensasi dengan kapasitor seri biasanya digunakan pada

saluran transmisi jarak menengah ataupun jauh terpasang secara seri terhadap setiap

fasa ( konduktor ) pada salah satu atau kedua ujurg saluran atau pada titik-titik yang

ditentukan tergantung keperluan kompensasta'-3:masanSan kapasitcr seri ditengah- ;

tambahan untuk instalasinya.

Kapasitor seri bekerja dengan mengurangi impedansi seri ( reaktansi seri )

dari saluran. Dengan demikian ia akan mengurangi jatuh tegangan dan menaikkan

limit daya statis atau menaikkan stabilitas saluran. Perbedaan trtrr,{:f#fl6n*-*,p,

kapasitor seri juga dilengkapi dengan spark gap, zinc-oxir{u ,orirrc{tG ),Sdan i*C,)ulz-u*'*

saklar penghubung singkat untuk perlindungan terhadap arus dan tegangan lebih Ur.-rLtS'

Kapasitor Seri +----*.{

ReaktorPembatasArus

Zno-

Celah Pengaman

Saklar

fu,ru t^',( t8

Gsmbsr 2-2 : Kompensasi Kapasitar Seri dan Perlengkapannya

,S'ftrupsi Str&a I /Luqmanul Hakim E / 062.96.153

l\i':\.r,,1- r'r i;.r... Ii.i.ll- a,.;.r.i

Bab 2. TeoriDssar

Lihat gamber 2-2. Tegangan pada kapasitor seri adalah sebagai fungsi arus

yang melaluinya. Tegangan ini dapat meningkat sampai nilai yang berbahaya jika

arus yang melaluinya amat besar. Celah pengaman akan melindungi kapasitor seri

dari kondisi ini. ZnO resistor berfungsi membatasi tegangan yang melewati kapasitor

selama kondisi gangguan dan memazukan keffibali kapasitor secara otomatis tanpa

waktu turtda setelah gang$lan teratasi. Celah pengaman juga dipakai sebagai

pelindung tambahan selain ZnO ( back up protection ) pada kondisi tegangan lebih.

Tetapi jika terjadi hubung singkat atau gangguan fasa ke tanah, celah pengaman akan

ryark over dengan $egere. Oleh karenanyq diberi reaktor pembatas arus yang akan

membatasi arus gailgguan sampai nilai maksimum yang ditentukan.

Hal-hal yang harus diperhatikan dalam aplikasi kompensasi dengan kapasitor

seri, yaitu derajat kompensasi, alat perlindungan terhadap arus lebih, dan proses

penyambungan kembali kapasitor tersebut setelah kondisi gangguan berhasil diatasi.

Derajat kompensasi tidak boleh terlalu besar, apalagi sampai l$Aah, karena akan

menimbulkan resonansi seri dan menurunkan frekuensi. Fenomena ini disebut

subsynchronaus lesofitmes dan bisa menyebabkan poro$ turbin-generator patah-

Contoh 2 pada halaman lampiran menunjukkan fenomena tersebut.

'j XxNc--+l$ 2 x.100

.: X;NC2x100

Y,x NL2x100 VR

Gambar Z-3 : Saluran Trunsmisi Dengon Kompensasi Kapasitor Seri don Reaktor

Shunt

Vs

Sertpst S*aa I / Luqmanul Hakin E / 062.96.153

Bab 2. TeortDawr

Gambar 2-3 menunjukkan skema rangkaian ekivalen saluran yang

dikompensasi, dimana Nc adalah derajat kompensasi kapasitor seri (%) dan Nr.

adalah derajat kompensasi reaktor skant {%} Dalam gambar 2-3 dianggap

kompensasi dilakukan pada kedua ujung saluran.

a. Prnsaruh Kapasitor Sefi Terh+dap.Tega.nean

Dengan pemasangan kapasitor seri, reaktansi ekivalen saluran menjadi

berkurang, sehingga jatuh tegangan juga berkurang. Jadi pengaturan tegangan

menjadi lebih baik ( lihat garnbar 2f)1 R

Sumber Beban

VR

( a ). Diagrarn Satu Gsris Saluran Transmisi

J I.X

\ Qua<

10

l^rr!-:9

( b ). Diagram Vektor Tegangan

Garnbor 2-4: Ilustrasi Pengaruh Kompensasi Kapasitor Seri Terhadap Tegangan

,Sftrfosf &radc I /Luqmanulliakin E/M2'96.153

Bab Z Teari Dssrr

b. Pengafuh Kanasitor Seri Teqhadap Pe4vFluraq Ilava

Dengan kompensasi kapasitor seri, reaktansi seri berkurang, sehingga limit daya

statis meningkat atau kemampuan penyaluran daya bertambah besar. Hal ini

dibuktikan pada contoh 3 halaman lampiran.

Penggunaan kompensasi seri menunda investasi untuk pembangunan saluran /I

udara tegang&n tinggi yang baru untuk penambahan kapasitas penyaluran. Hat inif\

akan menguntungkan karena pembangunan saluran udara tegangan tinggi I\

memerlukan waktu pembangunan yang lama dan juga memerlukan lahan yang )

luas.

2,1.4 Kondensator sinkron ( $ynchronaus condensers | ---)'d k-ot**- r.tz"r" '{lq*-F

Sytchronous Contlensers ( SC ) adalah mesin sinkron yang berpur*@'*penggerak-muQamu

tanpa beban mekanik. Dengan meng&tur aru$ penguatan ( arus

--t-'*medan rotor ), ia dapat memberikan atau menyerap daya reaktif" Bila arus medan

rotor cpkup untuk membergkitkan fluks ( ggm ) yang diperlukan motor, maka stator

tidak perlu memberikan maupun menyerap daya reaktif ( arus pemagnetan ) ke jala-

jala dan motor bekerja pada PF = 1. Kalau arus medan rotor kuang, $tator akan

menyerap daya reaktif dari jala-jala dan motor bekerja pada PF terbelakang. Kalau

sebaliknya, kelebihan fluks ( ggm ) ini harus diimbangi dengan stator memberikan

daya reaktif ke jala-jala atau menarik arus kapasitif dari jala-jala, dan motor bekerja

pada PF terdahulu.

ll

{

!J

II

L

Skripsi Straa I /Luqmnnul Hakim E / A62.96,153

Bflh L TeoriDasar

2-1.5 Faktar Daya

Faktor daya adalah perbandingen antara komponen daya aktif (KW) dengan

komponen daya semu (KVA), seperti terlihat pada gambar 7-5.

Gambsr 2-5 : Diagyarrc Segitiga Dryu

Diman4

0A : komponen daya aktif : P (KW)

OB : komponen daya semu : S (KVA)

AB : komponen daya reaktif : Q (KVAR)

t2

Daya aktif ( daya kerja ) adalah daya listrik yang berubah menjadi

yang dapat dilihat dan digunakan secara nyata atau komponeo

diperlukan untuk melayani beban. Fada mesin listrik daya inilah

sebagai putaran.

Daya semu adalah daya yang dihasilkan dari penjumlahan secara

daya aktif dan daya reaktif.

surltu tenaga

energi yang

yang terlihat

vektor entara

Sl+rtpsi Stda I / Luqmanut Eakim E / M2-96-I5i

Bah 2. TeofiDutflr

- Daya reaktif ( daya buta ) adalah daya yang kehadirannya tidak bisa dihindari dan

tidak menghasilkan kerja atau tidak bisa digunakan $ecara langsung, tetapi

tersimpan daiam sistem. Pada mesin-mesin listrih daya inilah yang membangun

medan putar (medan magnet). Daya reaktif ada dua macam :

e Daya reaktif induktif yaitu daya listrik yang dibutuhkan untuk menghasilkan

medan magnet pada mesin induksi, transformator, dan lainlain.

r Daya reaktif kapasitif yaitu daya listrik yang dibutuhkan untuk mengimbangi

daya reaktif induktif.

Dari gambar 2-5 dapat dirumuskan :

t3

P =.1xCosS

KW = KVAxCosS

Dari persamaan 2-1, faktor daya dapat dirumuskan :

(2.1)

(2.2)Cosf =KPA

Nilai faktordaya akan mendahului (kading ) apabila arus ( I ) mendahului tegangan

(V),sebaliknyabilaarus(I)terbelakangterhadaptegangan(V)makafaktordaya

akan tertingg aI ( Iagging j.

Shripsi Sbea I /Luqmanall{akim E/M2'96-153

Bab 2. TeortDxar 14

Gambctr 2-6 : Grafik Beban Resisrf

Gaftrbar 2-7 : Grafik Bebm Kapasiti! { Fu&or Duya Leading )

v

Gambor 2-8 : Grafik Bebon Indu&if ( FaWttr Daya Lagging)

,Sftrpsi,9*roa I / Luqmmu, Hakirn E / M2'96,153

Bab Z Teori Dasar

a. Perbaikan Falrtor Dava

Terdapatnya beban-beban yang jelek pada sistem tenaga listrik akan

menyebabkan turunnya nilai faktor daya ( Cos dn * \dl $ebab-sebab turumya

0,&ffaktor daya antara lain :

- Banyaknya pemakaian peralatan motor induksi yang merupakan sumber daya

reaktif induktif"

- Adanya transformator tenaga yang momiliki faktor daya lagging, kwena

adanya penyerapan arus magnetik sehingga arus total tertinggal terhadap

tegangan.

- Beban lampu dari jenis TL ( Tabe Lamp ) atau beban lain yang memiliki

faktor daya rendah sekali.

Untuk memperbaikinya perlu dipasang kapasitor statis yang terhubung paralel

deirgan beban. Dengan demikian disamping fakfor dayanya yang ditingkatkan,

pengaturan tegangan dan penyaluran daya pun ikut diperbaiki. Gambar 2-9

menunjukkan saluran tlansmisi dengan beban Sn dan sudut faktor daya (0n )

terbelakang.

lv*l l o"

l5

lvrlLE

Y"( a ). Sebelum Dipasang Kapasilor Statis

Skripsi Strda I / Luqmannt Eakim E / tM2.96'I 53

Bilh 2, Teari Dasar l6

lv"I L s'

Sebelum pemasangan kapasitor :

:q,'+h

(2.3)

(2.4)

lv'* I Lo"

hKapasitor StatisJ

I

( b ). Setetah o,oor**r *o*,r* Statis

Gambar 2-9 : Safurart Transmisi Dengan Kore{ Fakror Daya

P* = 16 x ll'"r, - '{" lf*l xCosfo ( per 30 )

Q* = Jl xltr ot-,jxlni x Srnfu {per 3fr )

Setelah pemasangan kapasitor statis sudut faktor daya pada jepitan beban

berubah menjadi 0'n, gambar 2-10.

Qn 1 t fu*u

Gambar 2-IA : Perbaikan Fafuor Daya Deng*r Kapasitar,Slslfs

PR(tfasa)

Slvipsi Sta* I / Luqm*nul Hahim E / A62.96.1 53

e? V*u = dJ . vu-r

Vt{, Vu*pnlr G{ 1_

Vz{= ffi Vuyx rrcQrf # J

?tf, c! lrf 'l

*3 rJu-N t Ir.4ff

s B*l:: r!r< Qs{ *.g

z r$ Vr--L x Tr Cot d

e- b? lw llTrd V€JLi',,lri (.ll.? r?^r,e f^, f ,

(sY - 3 \^f

o-

gq

82.

Bab 2. tesri Dasar t7

Dari gambar 2-10 dapat dirumuskan :

CA = Pntanfu ( per fasa )

CD = Pntaa$'n ( per fasa )

AD = Qc =CA*CD = Pa(t*nfo-tanl'") perfasa (2.5)

Bila Ic adalah arus pada kapasitor statis :

frcl= ra:.p'**-.vl =ry (2 6)

Jadi daya reaktif kapasitif dari kapasitor :

gc =l!"no- ":l* lrcJ = c,C.lt'*r, - "{t (2J)

Dan besar kapasitansi dari kapasitor per fasa :

11 PntSx(tuntr - tan/'^) - Qc t.rr =+=-___::-----_ (29)alYr* - *tl' ar.l}'*t. - ":l'

Untuk tiga fasa" maka daya reaktif total dari kapasitor :

[1$.(liU,r,i &-* 016 =3xQc =3.c,t.lV*tr-",1' = r,tC.lrn*t"- r>l' (2.e]

atau besar kapasitansi dari kapasitor per fasa :

c = Q,o ,, = ,9'6 ..,, (z.ro)- a.lv*i, ,lt 3.at.ll?r. - ")l'

perhitungan perbaikan faktor daya ditunjukkan pada contoh 4 halaman

lampiran.

S*r;pJ Sarrc I / Luqmanul Ha*im E / M2.96.153

Bab 2. Teori Dasar

2.2 Tinjauan Singk*t Teori Gate Turn -Otr( GTO ) Thyristor

Studi dan aplikasi yang menggunakan elektronika daya dalam bidang teknik

tenaga listrik telah mengalami perkembangan yang cepat, seiring dengan

peningkatan kapasitas daya yang harus dilayani serta kecepatan pensaklaran yang

dibutuhkan. Elektronika daya didasarkan atas proses pensaklarat @9semikonduktor daya yang mampu digunakan untuk mengendalikan energi dalam

jumlah besar dengan efisiensi yary tinggi.

u6a't-$ff\-- fu$ semikonduktor daya dibagi atas lima kategori utama, salah satunya

efu'@'Saw1giy'-a^^adalah thyrktor" Tlryristor dibagi lagi menjadi wgfu{an jenis, salah satu jenisnya

adalah GTO ( Gate Turn-Off \ Tfuristor. Simbol dan bentuk GTO TVryristor

diperlihatkan pada gambar 2-ll.

r4r

^>{K( a ). Simbol

(b ). Gambar AIat

Gambar 2-I I : GTO TltYrisror

l8

S*iipi S*as I / Luqrnanal Eehim E / M2-96. I 53

Beb 2. Teori Darar 19

GTO Tfuristor adalah thyristor khusus yang memiliki tiga buah kaki ( anoda,

katodg geraang ), dimana proses penyulutannya sama o**unffi*tetapi karakteristik pemadamannya berbeda. Ia dapat disulut dan dipadamkan dengan

kecepatan tinggi dengqggg.ra mengatur arus yang kecil yang mengalir rnasuk atau

keluar dari gerbangnya. Alat ini dapat menghalangi kenaikan tegangan pada proses

pemadaman dan dapat menghantarkan arus puncak yang jauh mslebihi kemampuan

rata-ratanya pada kondisi penyulutan.

Dibandingkan dengan peralatan pemadaman lainnya, GTO Thyristar

memberikan tegangan dan arus yang lebih tinggi, karena itu alat ini tidak hanya

cocoh untuk aplikasi berdaya tinggi, tapi juga untuk aplikasi berarus tinggi ( lihat

tabel di halaman lampiran B ). Meskipun frekuensi pemutu$aflnya tidak secepat

yang lain, tapi frekuensi pemutusannya dapat lebih tinggi 20 kali lipat daripada

frekuensi dasar arus bolak-balik.

2.2.1 Karakteristik Perxaklaran

Telah disinggung di ata$, GTQ Thy,ristor dapat dihidupkan dengan

memberikan pulsa positif ke gerbang dan dipadamkan dengan memberikan pulsa

negatif pada gerbang, maka ia disebut iuga self-tumed-off thyrifior atinya jenis

thyristor yang dapat dipadamkan tanpa menggunakan rangkaian komutasi paksa.

$lcripsi Straa I / Laqmcnrl H akitn E / 06 2.96, I 5 3

Beb 2, Teori Dcsar 20

\Ud!- V*'L I [L

offJ t-_JI I 111L6, I

Waktrr g1o,Jatulr

Gambar 2-12 : Karskteristik GTO Thwistor

Pada awal penyulutan, GTO Thyristnr harus diberikan arus gerbang yang

besar untuk menjamin kondisinya benar-benar menghantar, kemudian diberikan arus

gerbang nominal ( Iatching curre*t ) untuk mempertahankan kondisi ON tersebut.

Jatuh tegangan olt-stnte pada GTO Tlryristor relatif agak lebih besar dibandingkan

t@istor konvensional. Oleh karena itu, pulsa gerbang yang kontinu amat diperlukan

untuk mengurangi jatuh tegangan tersebut dan menghindari kemungkinan GTO

Thlristor kehilangan arus latching-nye. Waktu turn-on tergaatung pada harga arus

gerbang dan waktu yang dibutuhkan oleh arus gerbang untuk mencapai punsak,

Bila saat penyulutan pengatur gerbang memberikan afus yang cukup, maka

kenaikan arus anoda yang cepat pada saat penyulutarr, die/dt, tidak akan

menyebabkan masalah. Hal ini disebabkan karena struktur GTO Thyristor yang

memungkinkan kutub anoda dan katoda berubah menjadi kondisi menghantar. GTO

Tlg,ristormampu menerima kenaikaa arus penyulutan, dialdt, sampai 2000 AQ$ .N_

l,t's \1\\

Skripsi $raa I / Luqmanul llakim E / M2.96.153

Bab Z Teori Dssar 2l

Ketika tegangan negatif melewati terminal gerbang dan katoda, rtrus gerbang

iu mulai naik. Saat arus gerbang mencapai nilai maksimumnya, I6q, arus anoda ( Ia )

akan turun, dan VAK mulai naik. Waktu jatuh arus anoda terjadi dengan tiba+iba"

kurang dari I prs. Kennrdian arus anoda berubah secara perlahan dan disebut sebagai

arus ekor. Arus ekor ini dapat menyebabkanretriggering pada GTO.

Perbandingan &ru$ anoda (I,r), sebelum padanq terhadap arus gerbang negatif

(Icn) yang dibutuhkau untuk pemadaman adalah rendah, biasanya antara 3 sampai 5.

Rasio perbandingan ini disebut penguatan ( perolehan ) turn<ff alau turn-aff gain.

Sebagai contoh, sebuah GTO Tltyristor 2500 V / 1000 A kira-kira akan

membutuhkan arus gerbang puncak negatif, Icn, sebesar 250 A untuk pemadaman

artinya rasio perbandingan antara Ie dan Icr sebesar 4. Berdasarkan hal tersebut,

selama kondisi padam, baik tegangan maupun arus masih dalam keadaan tinggi. Oleh

karena itu, rugi-rugi pensaklaran pada GTA Thyristor rclatif lebih besar sehingga

pemakaiannya dibatasi pada atau di bawah frekuensi pensaklaran I kHz. Rugi-rugi

daya pada rangkaian kendali gerbang juga relatif lebih besar dibanding rlryristor

konvensional, tetapi rugi-rugi rangkaian komutasi pada thyristor konvensional lebih

besar daripada rugi-rugi rangkaian twrn-of! GTO Tkyristor. Namun, walau fl_eW,!i*,

bagaimanapun jugq karena tidak membutuhkan rangkaian komutasi paksa, *uf.uf 6--ru

efisiensi GTO ThS,,ristor $ecara keseluruhan masih lebih bailq ukuran fisiknya\-{

menjadi lebih kecil, dan harganya masih lebih murah dibanding thyristur I

konvensional untuk rating yang sama )

II

I

t{

)

,Sftnpsi Strda I / Luqmunnl Hakin E / A62.96'153

Bab 2. Teori Damr

2.2.2 Karnkteristik Turn-Off dnn Efek $ampingnya

Meskipun GTO Thyristor memiliki kemampuan untuk padam dengan

menggunakan pulsa arus gerbang negatif, tetapi proses ftrn-off ini kadang kala

menjadi "proses yang tidak diinginkan' karena ada efek sampingnya. Gelombang

tegangan dan arus selama turn-off ditur$ukkan oleh gambar 2-13.

\. Aru* Snubber ( Is )\r

Gambar 2-13 : Karskteristik GTO Tlyristor Selama Tum-Off

Turn-off diawali dengan pulsa arus gerbang ( I* ) negatif pada t = 0.

Ketertatasan rata-rata kenaikan pulsa gerbang disebabkan oleh induktansi saluran

dan keterbatasan pensaklaran alat semikonduktor yang digunakan pada rangkaian'

Arus beban dapat dianggap konstan selama masa turn-off katerta lebarnya waktu

konstan. Selama waktu jenuh ( ts ), GTO Th),ristor mempertahankan aliran arus

anoda dengan tegangan jatuh yang kecil yang sebanding dengan jatuh konduksi,

Setelah ts, GTO Thyristor mulai memblokir arus anoda. Pada saat yang $ama,

.iunction gerbang-katoda mulai pulih kernbali dan arus gerbang mulai turun. Rata-rata

penurunan arus anoda sedikit besar ( >300 Alpts ). Karena arus beban konstan, arus

22

,Slerupri S*da I / L*qmanul Hukim E / ffi2.96.153

Bub 2. Teori Dasar

yang melalui snubber dipaksa untuk membesar. Akibatnya, muncul tegangan qpf&e

yang memotong AfO fklrislor, nilainya tergantung pada strqt inductance dan

karakteristik fttnan dioda. karena ia

menyebabkan pelepasan daya pada daerah lokal GTO ThyTistor. Hal ini dapat

dicapai dengan memakai fast-tum-on dioda dan meletakkan snubber sedekat

mungkin dengan GTO Tlryristor untuk meminimalkan induktansi bocar. Selama tr,

tegangan anoda naik dan arus anoda turun. Pelepasan daya yang besar timbul selama

periode ini. Kapasitor snubber akan membatasi daya ini dengan cara membatasi

tegangan anoda. Setelah 13., anls ekor timbul. Tegangan anoda naik pada harga rata-

rata yang telah ditentukan oleh kapasitor snubber. Arus ekor dan tegangail overshoctt

dapat dikurangi dengan memperbesar kapasitor snubber sehingga menurunkan.ff

pelepasan daya, dengan konsekuensi rugirugi snubber akan meningkat.

Bentuk gelombang tegangan menunjukkan adanya tegangan sp*e selama

GTO ltryristor padam. Spike ini muncul disebabkan induktansi pada rangkaian

snubber saat aru$ anoda cwt-aff.Selain itu juga terdapat tegangan overshoot karena

ada kelebihan muatan { averchargir;rg ) pada kapasitor snubber. Tegangan overshoot

dirumuskan oleh persamaan ( 2.11 ) :

Fro = I. (.2.r1)

Dimana, I = arus anoda sebelum padam

L : induktansi pada rangkaian anoda

Cs = kapasitansi snubber

23

Jika tegang at spike ( vp ) melebihi ar u^ffia Thyristor, ia dapat

rusak. Kesulitan-kesulitan tersebut, yang disebuUt u,fffifukn rangkaian snubber,

LCs

Skripsi Strrta I / Luqmanxl Hakim E / 062.96- I 5 3

Bah 2. Teori Dasar

merupakan alasan ut&ma mengapa GTO l\*Tistor jaraag dipakai pada aplikasi

berdaya rendah" Karena tegangan qprfre disebabkan oleh induktansi pada rangkaian

snubber, engan mengurangi belitan induktor

dan induktansi residu dari komponen lain, misalnya dari kapasitor snubber.

Tegangan ryike juga tergantung pada tegangan pemulihan maju (forward recovery

voltage ) dari dioda. Seperti disebutkan di atas, dioda dengan pemulihan yang cepat

dan tegangan maju yang rendah dapat mereduksi tegangan spike. Selain itv, fast

recovery diodes dapat digunakan pada rangkaian dengan frekuensi yang tinggi dar

dapat mengatasi w*s forward yang besar tanpa terjadi pemanasan lebih

Stverheuting), sehingga akan meningkatkan efisiensi .

Sedangk an jalan mengurangi

induktansi atau dengan memperbesar harga kapasitansi. Cara yang kedua kurang

disukai karena dapat meningkatkan rugi-rugi selama chargtng dan di'Ycharging, juga

akan menrperbesar ukuran secara fisik. Cara pert&ma, mengurangi nilai induktansi,

dapat dilakukan dengan 3 metode berikut :

Mengurangi induktansi bocor.

Mengurangi belitan induktor.

r; Menggunakan kabel khusus yang memiliki induktansi bocor yang rendah.

h-a-l^, ? ry.-^^ 4,- iV-*r-o) t"l^

24

qr \'

{/

Sftnpsi Strada I / Luqmanutr Hakim E / A62.96.153

Bab 2. Teori Dasar

2.2.3 Rangkaian Snubber

Peralatan semikonduktor memerlukan perlindungan saat terjadi penyulutan

dan pemadaman. Di saat penytrlutan dan pemadaman, kenaikan arus sesaat ( dildt )

dan kenaikan tegangan sesaat ( dv/dt ) yang terjadi, dapat merusak peralatan.

Walaupun efek kerusakannya tidak langsung terlihat, tetapi jika sering terjadi dan

dalam kurun waktu yang lama maka akan berakibat buruk.

Dalam hal penyebab kerusakan, GTO TTryristor mempunyai sebab-sebab

yang samii

diantaranya :

r Rata-rata perubahan tegangan dan arus anoda yang melebihi batas maksimalnya.

r Tegangan maju dan tegangan balik yang lebih besar daripada harga yang

diijinkan.

. Kombinasi kapasitor snubber dengan induktansi rangkaian yaftg dapat

menyebabkan tegangan sptke y ang tinggi.

Untuk mengatasiny4 diperlukan rangkaian snubber. &&-,{$3*y4

rangkaian ini berfungsi untuk membatasi dildt, membatasi dv/dt selama padam, dan

rnembatasi dv/dt pula untuk mencegah retiggering selama dan setelah arn-off

dengan menyimpan daya pada kumparan atau pada kapasitor ( charging ap ), lalu

disalurkan ke tahanan. Selain itu juga, untuk mengurangi pelepasan daya pada divais

selama turn-aff.

Kapasitor snubber yang digunakan kadang kala lebih besar kapasitasnya

daripada kapasitor snubber pad:a thyrislor konvensional. Kapasitor smrbber dapat

membantu menurunkan arus ekor dan tegangarrovershoot.

25

.f/rripsi Strd,u I / L uqmonul Eahim E / 06 2,96. I 5 3

Bab 2, Teori Dasar

2,2.4 Operasi Secara Seri dan Paralel

Untuk meningkatkan kapasitas sistem, GTO Thyristor dapat dirangkai sscara

seri ( untuk tegangan tinggi ), dan s€cara paralel ( untuk arus tinggi ). Operasi secara

paralel dapat lebih disempurnakan dengan reaktor penyeimbang aru$ yang terhubung

seri dengan GTO TVryristor- Sedangkan operasi seri dapat disempurnakan dengan

menghubungkan tahanan secara paralel dengan GTO Thyristor.

Gambar 2-14 : Operasi GTO T\ryristor Secara Seri *Itt Paralel

W.rlZ,t* ctu)

2.3 Tinjauan Singkat Komponen-Komponen Model

Dalam bab 2 ini perlu juga disinggung teori dan cara kerja beberapa

komponen utama dari model yang dibuat. Hal ini cukup penting karena menyangkut

proses penyulutan dan pemadaman GTO, sehingga reaktansi kapasitor seri yang

mazuk ke dalarn saluran dapat diatur besarnya sesuai kondisi beban.

2,6

SArupsi Strda I / Laqmanat E*kittt E / 062.96.153

Bab L TeoriDusar

2.3.1 Transirtor Unijunction ( UJT )

Unijunction Tr*tsistor ( UIf ) biasanya digunakan untuk membangkitkan

srnyal penyulut untuk thyrktor, t-ttpl kali ini UJT akau dipakai untuk menvulut_

pewaktu 555 monosta*/e. Rangkaian dasar penyulutan dengan UJT diberikan pada

gambar ?-15a. UIT memiliki tiga terminal yaitu emiter ( E ), base-l ( Br), dan base-Z

1Br ).Karakteristik UJT diberikan oleh garnbar 2-15c.

Ketika tegangan sumber dc ( Vs ) diberikan, kapasitor C akan diisi melalui

resistor R karena rangkaian emiter UIT berada pada kondisi terbuka. Nilai Vs

direkomendasikan dari 10 sampai 35 V, Konstanta wakfu rr : RC. Ketika tegangan

emiter vs, ]a.n$ sama dengan tegangan kapasitor vs, melrcapai tegangan puncak vp,

UJT akan on dan kapasitor akan dikosongkan melalui Rs1 dengan kecepatan yang

ditennrkan oleh konstanta waktu rz = RurC. Nilai trz sama dengan lebar pulsa

penyulut ts. Saat Vg berkurang ke titik lembah Vv, emiter akan kembali terbuka UJT

off kembali dan siklus pengisian akan berulang. Bentuk gelombang VB dan

penyulutan ( Vnr ) terlihat pada gambar 2-15b.

Tegangan puncak Vr diberikan oleh :

21

Ilp = rTltnn * Fo(= 0,5f) x qV' *7'o(= 0,5Y)

dengan Vp adalah tegangan jatuh maju ruatu dioda dan q adalah intrinsic stand'off*

ratio danUJT yang terletak antara 0,51 sampai 0,82.

(2 12)

Slnipsi &rna I / Laqmanut Hakim E / M2.96-153

Bab 2. Teert Dasar ilu'o{u t "N :' 1328

Tahanan Rnr dapat ditentukan dari persamaan :

R", = lou

UV"(2.r3)

UJT

82

BT

tJutt+

\br

+

C\fu Rnr

( a ). Ranglraian

T?T( b ). Bentak Gelombang

vr(*Vy

Gambor 2 - I 5 (Penwlut MengganakirbprJT\==--* __<_-._---'

Rxc bt* c

( c ). Karaheristik

S&npsi Stra/,r. I /L*qmanulfiakim E / M2'96-153

Bflb Z TeortDa"sar St"l. Ud,A- | ry

2,3.2 Rangkaim Ilifferensial

Rangkaian differensial adalah $ntu rangkaian elektronika yang dirancang

sedemikian rupa sehingga mampu menghasilkan gelombang paku dari gelombang

persegi yang m€rupakan inputnya. Pada tulisan ini, input ranghaian diferensial

diperoleh dari pewaktu 555 monostable. Gelombang paku yang merupakan keluaran

inilah yang akan digunakan untuk menyulut GTO nyala dan padam ( lihat gambar 2-

17 ). Terdiri dari dua komponen pokok yaitu kapasitor dan tahanan geser, rangkaian

differensial diperlihatkan oleh gambar 2-16.

vin#

Gsrnbar 2-16 : Rwrykaian Dffirensial

29

Vout

Gsmbar 2-Ih: Tegangan Input dan Output

$*nlsi Sfruda I / Laqmanut Hnhim E / M2.96.153

Bob 2. Teori l)asar 30

Gelombang paku yang dihasilkan memiliki nilaitime constst t Tc = RC.

2.3.3 Pew*ktu 555 ( IC Timer 555 )

Pewaktu 555 merupakan salah satu IC yang banyak sekali digunakan di dunia

industri. Fungsi utamanya adalah sebagai pengatur-atau pengubah lebar pulsa,

frekuensi pulsq periode puls4 serta siklus kerja pulsa terhadap fungsi waktu, sesuai

harga yang diinginkan. Pewaktu 555 dibuat dalam bentuk rangkaian terpadu

Qntegrated Llircuit = IC) dengan delapan buah kaki, yang di dalamnya terdiri dari

pembagi tegangan" dua komparator, sebuah flip-flop, dan sebuah transistor NPN,

seperti tampak pada gambar 2-18, Karena pembagi tegangan memiliki resistor-

resistor yang sama ( 5 kf,) ), komparator atas mempunyai tegangan sebesar :

urP =y:-3

(2.t4)

Tegangan pada komparetor bawah sebesar :

LTP =b3

t'l67UT? f regangan pada kaki 6, yang terhubung dengan komparator

Hfi f1 ,^nr*,^ Jika tegang an threshatri tebihbesar daripada UTP,

f *.nghu*ilkan keluara nhigh.

f Kaki 2 terhubung dengan komparator bawah. Tegangan yang bekerja di kaki

I

V, < f.T f i Z Cisebut trigger ( penyulut ). Tegangan inilah yang drgunakan oleh pewaktu 555

I

!""4^ qv { untuk beroperasi monostable. Saat pewaktu tidak aktif, tegangan trigger adalah high"

'e^' bl^ l! ]

,ru. tegangan trigger lebih rendah daripada LTP, komparator bawah akan

\

\n enShasilkan keluaran &igfr .

(2.1s)

atas ( UTP ), disebut

komparator atas akan

.gkrrpsi,stradc I I Luqmanul Hakim E / (M2.96-153

Bab 2. TeodDasar

Kaki 4 berfungsi untuk ntereset tegangan keluaran kembali ke nol. Kaki 5

digunakan untuk mengatur frekuensi keluaran seat p€waktu 555 berada pada operasi

astable. Biasanya kaki 4 dan 5 ini tidak dipakai : kaki 4 dihubungkan ke + \trcc,

sedangkan kaki 5 dihubungkan ke bumi.

Kaki 7Discharge

Krki 6

Threshold

Kski 5

Kontrol

KBki 2Pen],ulst

Kaki 4Rest

Gsmbar 2-18 : Diagyam BIok Pewakt* 555

Sebagai pengatur pul$a terhadap fungsi waktu, peuiaktu 555 memiliki dua

kondisi operasi yaitu operasi monostnbts ( satu buah kondisi stabil ) dan astoble

(tanpa kondisi stabit). Pada operasi monastable, ia mengtrasilkan pulsa tunggal

dengan waktu tunda yang akurat dari orde mikrodetik sampai jam. Dimane lamenya

walitu tunda tersebut ditentukan oleh nilai R dan C yang terhubung ekstggral. Pada

operasi astable, akan dihasilkan bentuk getombang persegi ( rectangalen ) dengan

3t

Kaki IBumi

Skripsi &r&n I / Lugn*nul l{*him E / M2.96. I 53

Bab 2. Teori Dnssr

bermacam-macam siklus kerja ( &tty cycle ). Tegangan sumber V"" biasanya bernilai

antare 5 sampai 15 V.

tlperasi Monostable

Gambar 2-19 menunjukkan pewaktu 555 yang terhubung untuk operasi

manostahl* Tegangan yang melewati kapasitor digunakan untuk tegangan threshold

pada kaki 6. Saat kaki 2 disulut, rangkaian akan menghasilkan pulsa keluaran

berbentuk persegi pada kaki 3. Berikut adalah teori selengkapnya.

Di dalam rangkaian flip'ffop terdapat dua buah transistor NPN yang akan

bekerja saling berlawanan. Jika transistor pertama sedang aktif berarti yang lain

padam. Kolektor transistor pertama terhubung dengan keluaran Q dan kolektor

transistor kedua keluarannya adalah Q'. Pada kondisi awal, anggap keluaran Q adalah

high yang akan mengaktifkan transistor dan menyadap tegangan kapasitor C yang

terhubung ke bumi. Kondisi ini tidak akan berubah sampai penyulut diberikan.

Dalam operasi monostable ini persamaan (2.14) dan (2.15) masih berlaku.

Saat masukat trigger hampir mencapai ,t,,fT, komparator bawah mereset

flip-flop. Q akan berubah menjadi low dantransistor menjadi ofr sehingga kapasitor

terisi muat an ( chargnrg ) secara eksponensial. Bersamaan dengan itu, Q' menjadi

high. Ketika tegangan kapasitor sedikit lebih besar dati 2.f,"f3, komparetor atas

menr€t flip-flop. Keluaran Q menjadi high ken$ali dan transistor menyala lagi,

sehingga membuat kapasitor membuang muatannya ( discharging ) dengan waktu

yang lebih cepat daripada waktu pengisiannya, Pada saat yang bersamaan, Q'

kembali menjadi low dan akan tetap low sampai pulsa penyulut berikutnya

dimazukkan ke kaki 2.

32

S*ripsi Strctu I / Luqntanul Hakim E / A6296-1 53

33Bab 2. Teori Dasar

Keluaran Q' akan muncul di kaki 3 dengan lebar pulsa tergantung kepada

lamanya waktu pengisian muatan kapasitor C melalui tahanan R, Makin besar lebar

pulsa, berarti waktu yang dibutuhkan oleh kapasitor untuk mencapai 2.V*f3 juga

makin lama. Lebar pulsa yang dihasilkan dirumuskan sebagai :

W =L,LR.C(2.16)

Pada gambar 2-19 terlihat kaki 4 terhubung dengan * v.". Hal ini berguna

untuk mencegah terjadinya gangguan selama operasi. Kadang kala' pada beberapa

rangkaiarq kaki 4 dihubungkan dengan bumi jika tidak terpakai' Kaki 5 merupakan

kaki khusus yang bisa digunakan untuk mengatur lebar pulsa dengan cara merubah

nilai UTP. Tapi untuk kali ini ia tidak digunakan sehingga dihubungkan ke bumi

melalui sebuah kaPasitor.

S*rW Srrtru t I luqmanut l{ukim E / M2'96' I 53

^s/ t V"4 r (rBab z reorinussr , Wtnu- T'': '::

n "tc ) 34

lJr w ''-'q "'r^'n<L)

Kaki 7

Diccbargc

Kaki 6

llrashold

o,/L

I +VccKali3 r----r-{ Crb-*d-Keluaraa

Klki5Konlrol

{ a ). Twnpak Dalurn ( b ). Tarnpak Lusr

Gqrnbsr 2-19 : Operasi Monostable PewuWu 555

Operasi Astable

Kalau operasi monostctllle menghasilkan pulsa tt$gg4l dengan lebar pulsa

(W) tertentu, makn pada opera si astable akan dihasilkan deretan pulsa dengan W dan

T yang dapat diafur. Dalam opefasi ini, pewaktu 555 membutuhkan dua eksternal

fesistor dan sebuah eksternal kapasitor untuk menentukan besarnya frekuensi osilasi

$eperti terlihat pada ganbx 2'20.

WulHahinE/M2.96.153

35Bab 2 TeoriDasar

,lt_J-T

( a ). Tampak Dhlanr

Garnbar 2-2A : Operasi Astoble ?ewaktu 555

@. L€\s"/ ?,.U4 'Ul d o)Ug3 (P, + W)c

&. ?*J+s

-f = ot6gJ CBr tlIL") c

g . 4t"P,^^* ..

{. l'{{ } IJ F -^-

CFrtz F") c (

{ b ). Tampak Luar

g. fW v.,;y :

):9Pr{Xg-r.

wh)2 .-\ -- -?f '(g

@ul Hak'im E / 062.96. I 53

BAB 3

GTO-CSC SEBAGAI KOMPENSATOR DAYA REAKTIT

I}AN RANCANGAN MODEL

3.1 Ferke*bangan Aw*l

Kompensasi ssri, pada Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi ( SUTET )

jarak menengah, sebenarnya telah diusulkan lebih dari 35 tahun yang lalu untuk

tujuan mereduksi jatuh tegangan salurarq meningkatkan pengiriman daya, maupun

meningkatkan kestabilan terhadap pelayanan beban-beban industri seperti electric

L**M' r'v- arc.firnaces. Di tahap awal perkembangannya ( akhir tahun 1960 ), kapasitor danr . L^i'l*'qlAl('' '

induktor dipakai sebagai sumber daya reaktif dengan pola yang tetap ( perm*nently

cowtected ). Baru di tahun T966, Kirnbsrk mulai menunjukkan stabilitas transien

yang dapat dicapai oleh switched capucitors yang menggunakan tlryristor sebagai

saklar" Sistem ini kemudian dikenal dengan nama @ ( Thyristor-switched

Capacitors). tCO;+""a" 1"t-t" 'rta'"f,

Ada juga yang disebut SVC ( Stotic Var Campensatars ). Pola SVC

menggunakan kambinasi TSC dan TCR ( TIy.Tistor-Controlled Reactor ) sehingga

mampu mencatu atau menyerap daya reaktif ke atau dari sistem arus bolak-balik.

Tetapi cara ini memerlukan peralatan-peralatan tambahan yang cukup

banyak ( transformator, kapasitor, reakfor, thyr"i#or ) sehingga butuh biaya besar.

Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi di bidang elektronika dayq

bermunculanlah jenis-j enis tkyristor baru yang memiliki rating tegangan, aru$, dan

daya yang lebih tinggi. Salah satunya adalah GTO Tlryristor dengan keunggulan

utamanyq yaitu mampu dipadamkan sebaik prose$ penyalaannya melalui pengaturan

36

Buh 3.6?O-C,fC,Selagai Kompensator Daya ReaMif fun Reslisasi Model

sinyal gerbang tanpa rangkaian bantu untuk melakukan forced-commatatioft seperti

ReaktorPembatas

Gambar 3-l : GTA Sebagai Saklar Berkecepatan Tinggg

Aplikasi GTO pun telah merambah ke berbagai bidang. Selain untuk

transmisi tenaga listrik, GTO juga dipakai pada transportasi listrik, kendali motor

listrik, sampai kepada teknologi penyimpanan energi listrik ( BEST = Battery-Enerq$

Storage ). Oleh karenanya, pada tahun 1983 EPzu ( Electric Power Research

Institute ) berinisiatif melakukan riset untuk membulctikan keunggulan GTO

3t

.- -;&+'-.!ek-=padar thyristar konvensiona$ GTA switch inilah yang dipakai untuk mengatur.\

kompensasi seri dengan pensaklaran kapasitor seri on dan off ( lihat gambar 3-l ).

Pada 1980-an, GTO mengalami perkembangan yang cukup dramatis dalam hal

peningkatan rating tegangan dan arus.

Kapasitor Seri

Resistor Non-Linear

Celah Percikan

Thyristor dibandingkan dengan tlrytstor. kowensional. D

Skripsi Str6a I / Luqmanul Haktm E / 062.96-153

area yang dibutuhkan, memperkecil ukuran peralatan, dan lain-lain.

Bab 3, GTO-CSC Seb*gai Kampensator Dqra Reaktif dan Reolisasi Madel

pengurangan jumlah perangkat yang harus dipasang dan dirawat, mengurangi luas

3,2 Perangkat dan Rangkaian l)asar

. Rangkaian dasar GTO-CSC, pada gambar 3-2, terdiri dari kapasitor seri dan

sepasang GTO,w,itc& yang terhubung anti-paralel. Untuk memasukkan kapasitor ke

dalam rangkaian, GTO harus dipadamkan dan untuk melepasnya keluar dari

rangkaian GTO harus dinyalakan sebelum tegangan kapasitor menjadi nol dengan

tujuan menghindari arus surja. Selrjr_rgga kebeJadaan kappsitQr di dalam rar_rgkaian

dapat dipastikan dengan lebih cermat, yaitu setiap tlr perioda. _Ketika GTO

dinyalakan, kompensasi yang terjadi mendekati nol karena kapasitor di-bypassed dan

GTO akan melepas kapasitor secepat seperri ia memasukkannya kembali, dan ketika

GTO dipadamkan kapasitor akan mengompensasi sebagian induktansi saluran. Jika

GTO.rlr,flclr telah padam dengan sempurna" kapasitor akan berada di dalam saluran

secara utuh yang berarti kompensasi maksimum telah tercapai, Dengan mengubah

sudut penyulutan ( sudut penyisipan ) GTO berarti mengubah sudut fasa dimana

GTO tersebut menghubung, dan dengan demikian besarnya kompensasi dapat diarur.

Telah disebutkan di atas, bahwa proses bypassing dan reinsertirE kapasitor

dilakukan setiap % perioda. Dengan cara inilah kita dapat menanggapi kebutuhan

beban yang berfluktuasi dalam interval 7: periada tersebut. GTO-CSC juga lebih

fleksibel, berkesinambungan, dan cepat dalam menyalurkan besarnya daya karena ia

berprinsip mengurangi impedansi saluran. Dimana besarnya impedansi saluran

berbanding terbalik dengan besarnya daya maksimum yang dapat disalurkan'

Kelebihan lainnya bahwa kompensator ini mempunyai kemampuan untuk mengatur

perubahan secara kontinu dan lebih halus.

38

\=\\sJJ

x*lt

,lftripsi Strda I I Lagmunul Hakim E / A62,96.153

Bah 3. GTO-CSC Sebagai Kompensrtor Daya ReaMif dan Realisasi Model 39

VUN@P-'{L

Gambar 3-2 : Rangkaiatr Dasar GTO-CSC & Rangkaian Snubberrrya

3.3 Rangkaian Snubber

Secara normal, penggunaan GTO Thyristor biasanya dilengkapi dengan

rangkaian snubber yang fungsinya telah dijelaskan dalam bab 2. Jadi segala sesuatu

tentang sifat-sifat GTA Wryrr,rlar juga harus mencakup pengaruh dari rangkaian

snubber.

Pada umumnya, rangkaian snubber dapat dibagi atas 3 kategori utama :

11. Tum-on snubber

21. Turn-off snubber

: untuk meminimalkan arus lebih saa! turn-on.

: untuk meminimalkan tegangan lebih selama tarn'otf.

3/.$rres,s reduction snubber : untuk menghasilkan bentuk gelombang pensaklaran

tegangan dan arus ( dalam waktu yang bersamaan )

agar tidak tedalu besar.

. Fi*i -3-?, Terdiri dari kombinasi seri resistor dan dioda yang diparalel dengan

sebuah induktor. Kenaikan arus anoda harus drjaga agar lebih kecil daripada harga

Kapasitor Seri

Rangkaian kompensator yang mencakup GTO snubber diperlihatkan dalarn

Shripsi Str6a I / Luqmcnat Hahim E / 062.96-1 53

Bab 3. GTO-CSC Sebagai Kompensatar Daya Realaif dan Reslisusi Modd

maksimum yang diberikan dalam spesifikasi GTO. Oleh karena itu, rangkaian turn-

on snubber yang tepat amat dibutubkan, sedangkan rangkaian turn-off srrubber tidak

dibutuhkan karena kapasitor seri akan membatasi dvldt. Dengan kata lain, snubber

ini membutuhkan Ls ( induktansi liar ) tapi tidak memerlukan CE $apasitor snubber)

Induktor yang dirangkai seri dengan GTO membatasi penggantian arus GTO

selarna turn-ofi transien sehingga meningkatkan kehandalan modul. Saat arus GTO

taik, snti4irectional dioda akan menahan jalur resistor dari proses penyaluran arus.

Jadi, tidak ada rugi-rugi resistif yang disengaja selama on'st&te. Ketika GTO

dipadamkan, arus di dalam cabang induktor tidak dapat berubah secara cepat, tetapi

harus dibuang ( discharged ). Cabang dioda-resistor yang diparalel dengan induktor

itulah yang menyediakan tempat pembuangan {discharging } bagi arus induktor.

Rangkaian snubber pada gambar 3-Z tersebut mempunyai keuntungan

dibandingkan dengan rancangan snubber yang lain :

yang aman.

diinginkan yang timbul karena proses bypassing. Anrs induktor merupakan

penjumlahan arus dioda dan arus GTO.

3.4 Prinsip Kerja

Untuk menganalisa prinsip UJtt, A@ryang ditunjukkan oleh gamb w 3-2,

dapat diasumsikan :

rt0

Skripsi Strda I / Luqmanul H*kim E / 062.96' I S 3

Bsb 3. GTA-CSC Sehagai Kotttpensdor Daya RenMif fun Redisasi Modd 4I

{ --&ff'$ompensatot\eti digunakan untuk mengompen$a$i Z*"no*.

Besarnya iu*u$ saluras selalu koqstan, tidak dipengaruhi oleh operasi kompensasi,

daa dapat dibuat rangkaian ekivalen sepetti ditunjukkan oleh gambar 3-3.

fi;M v"o:t?:-

{ a }. Diasraw Sstu Garis

( e ). GTO ON-Swe

Gornbar 3-3 : Rangkaian Ekivalen sslurffi, Transmisi Dmgan GTO-CSL:

Bus I {Sumber)

,S*rrpsi fu*a I I Laqmanul $shim E / 062.96.153

Bab 3, GTO-CSC Scbrgai Kompenwtor Daya Realdildsn Reclisasi Model 42

^tlt a^ vnZ"' tc

Wds- Aliran daya pada sistem ini bergerak dari kiri ( sumber ) ke kanan ( beban ).

Off-stne terjadi saat GTO dipadamkan dan berarti kapasitor terhubung ke dalam

rangkaian. Pemadaman GTO switch dapat menyebabkan tegangan transien.

On-stste ( bypast state ) terjadi saat GTO ,switch dinyalakan dan berarti

kapasitor dihubung-singkat ( bjpassed ). GTO dinyalakan saat tegengan kapasitor

menuju nol ( setelum nol ) untuk menghindari timbulnya tegangan transien maupun

arus transien.

Persamaan (3.1) menyatakan besarnya arus saluran pada suatu harga waktu t

tertentu yang berjalan merulrut gelombang sinusoidal :

I(t1= Ji.Ia.sin(r't - $1 (3 1)

sedangkan tegangan kapasitor pada suatu harga waktu t tertentu yang berjalan secara

cosinusoidal dinyatakan oleh persamaan {3.2) :

Vc{t} = I(tJx Xc

-lt #Uos(rrrr - i) -cos(c - /)) {3"2)

Dari persamaan (3.2), terlihat tegengan kapasitor seri ( Vs ) berbanding lurus dengan

reaktansi kapasitif dari kapasitor ( Xc. ) dan berbanding terbalik dengan

kapasitansinya ( C ). Karena arus saluran diasumsikan tetap, tidak berubah selama

berlangsungnya proses kompensasi , maka dengan memperbesar Vc nilai Xs juga

akan membesar dan kapasitansi C akan mengecil. Kalau sebaliknya, Xc akan

mengecil dan kapasitansi C seolah-olah membesar walaupun secar& fisik dimensi

dari kapasitor tersebut tidak berubah. Xc inilah yang akan mengompensasi reaktansi

= t'!'t"o' -

Shriptffit rii I / Luqmanul Hakim E / A62.96-153

E eiv -*V\ v r$r\4? \c-f"{itb^ ,

vtth repl-' t^*.. r a'{"drf (t 70) *, X'. o i U. = wror 2' y'5

v W6{ ry \^,€"&}n J*\ Vc 4}x, Vc W 9"' 4t^/ ry W H'i"h' e.

Bab 3. GTQ-CSC Sebagai Kompensator llq'a RetHif dan Realisasi Madel

i induktif rangkaian. Nilai Vc diatur bukan dengan mengubah bEsarnya arus saluran

\

1{ yang mengalir, tetapi dengan mengatur lamanya waktu arus saluran tersebut dialirkanU\J'V

\

\ ke dalam kapasitor.t

Nilai RMS V.(t) dinyatakan oleh :

l'cntts = (3 3)

dengan cr s cot < { 6 + o ), dimana :

Io: nilai RMS arus saluran

C : nilai kapasitansi kapasitor seri

S : beda sudut fasa antar& tegangan dan arus saluran

ai:2af * f=frekuensisistem

43

|i,rror*r'n,

o: 9+d :batas awal Cseri AKTIF ( GTO OFF )1'

o: lebar sudut selama GTO OFF-Cseri AKTIF

6: n - o: lebar sudut selama GTO ON-Cseri NON AKTIF

T:tAperioda : ff. :0,01 detik = 1,4.-" (|) 2. 2., i4 " fo

Untuk menjabarkan proses kompensasi yang dilakukan GTO-CSC, di bawah

ini tersedia gambar 3-4 yang menampilkan kurva tegAngan, arus saluran' dan

tegangan kapasitor seri selama kompeasasi penuh terjadi. Artinya, GTO dipadamkan

selama 1/z perioda penuh ( o : 180o : 0,01 detik ) 5:{ ialuran laggzg sebTar

sudut 0 terhadap tegangan dan Vc lagging 90o terhadap arus yang mengisinya'

.Sftnpsi Strda I / Luqmanul l{akim E / 062.96.153

Bilb 3. GT&{SC Sebugai Konryensutor Dry* ReaHilfun Realisasi Modd 44

l{t) = 2o's lo sin { r* t -{, }

vc(t) = 1/c x intg o!" l(t) dtTegangan VC(t) lagging 90o terhadap arus yang nnngisi Kapasitor

Ganrber 3-4 : Kompensasi Penuh Saat GTO OFF Selarna ISA,

Sedangkan gambar 3-5 memperlihatkan kurva hasil simulasi jilf -CI9.

dipada$kanfelama kurang dari l80o ( o < 180' )r-Hasil simulasi perhitungannya

dapat dilihat pada tabel di sub bab 3.6-

S*rfu* 5116$ I /L*qmanul Hokim E / (M2'96-ISJ

Bab 3. GTO-CSC Seb*g*i KmftWnsstar Dayt Re&tif fun Reslisasi Model 45

*6t

sumbu awal sinu$ tegangan

alsinus arus beban teqeser lag r! terhadap tegangan

.- V.,r*r, x **$ {{'r,t -.ir } + [ V"*"x cos ( ct - $ )]$swsrktru tTfsrnr")*nt*k get. Tcga*gan vc **gatif

l{t) = 2s'r to sin { ,:,.r t -S }

I

ii

E b(t) = - V",r*, x cos (CIt - S) un-

S .0 dan o = n, Vc(t) asli

penggeser Vc

bernilai negatif

- V",r,r"x cos {c+t - $ ) + [ Vr,*, X ces { & - {' }]sewaktu nren&entuk get. Tegangan Vc positif

Wln W ". tg -\n*"(g^\, F"*" afu i'q )

ngan VC(t) yang diatur obh GTO hgg0oterhadap arus yang mengbi Kapasitor

Gambar 3-5 : Kompensasi saat GTO OFF Selama Karang Dari ISAo

3.5 RepresentasiSaluranTransmisi

Untuk membuktikan teori tentang GTO-CSC yang telah dijelaskan pada bab-

bab terdahulu, maka akan dibuat qqbq4h- qq44 salgtglllansmisi satu fasa yang

dilengkapi dengan GTO-CSC. Namun sebelum masuk ke rangkaian dasar dari model

saluran transmisi yang dibuat, akan dibahas dahulu tentang diagram pengganti

saluran transmisi itu sendiri untuk lebih memudahkan perhitungan dan perancangan'

Skripsi Str&a I / Luqmanal Nakim E / 062.96. I 53

Bab 3. GTO-CSC Sebagri Kompensator Daya ReaHif dan Rea&sasi Model 46

Representasi saluran

yaitu:

* Kawat p€ndek

:+ Kawat menengah

+ Kawat panjang

transmisi dapat diklasitikasikan berdasarkan jaraknyq

:<80km.

: 80-250 km.

: > 250 km.

Sebenarnya klasifikasi tersebut sangat kabur dan sangat relatif Klasifikasi saluran;.. ...,. , ,-

transmisi harus didasarkan pula atas besar-kecilnya kapasitansi antar fasa atau

kapasitansi lbsa ke tanah. Bita kapasitansinya kecil, maka arus bocor ke tanah kecil

terhadap arus beban sehingga kapasitansi ke tanah dapat diabaikan. Itulah yang

disebut kawat pendek ( gambar 3-6 ). Bila kapasitansi sudah mulai besar, sehiagga

tidak dapat diabaikan, tetapi belum begitu besar sekali sehingga masih dapat

dianggap sebagai kapasitan3i tefpusat (lumped capacitance\, maka dinamakan

kawat menengah ( gambar 3-7 ) yang bisa direpresentasikan dalam nominal T atau n.

Bila kapasitansi tersebut besar sekali sehingga tidak mungkin lagi dianggap sebagai

kapasitansi terpusat, maka harus dianggap terbagi rata sepanjang saluran. Inilah yaag

disebut kawat panjang ( gambar 3-8 )"

wtu"^^y!!fi a

ke"lh'd t'Lt*o '

,9*ripsi Strtta I / Luqmanul Ha*im E / 062.96,153

Bab 3. 6TO-CSC Seb*gai Xunpensator Dry* ReaHif dan Realisasi Modd 47

1

rI

j-Zsaluran

zB*b"o

Gambar i-6 : Representssi Kawat Pendek

( a ). Noninal T ( b ). Nominnl n

Gsnbar 3-T : Represertlasi Kawat Menengah

ls Ltx,

tI

I

i'+

.rC*.----i"

*"*rx

YAX

raxax = 63gi6 kecit dari kaqat transmisi yang.iarakm'a x dari ujung terima

Gambor 3-8 : Representasi Kuwqt Paniang

1l

rtI

Vx

I.--*--{rrr--4F

l'----_-.'l\.:---_-' 1| 'T' I

I L::: ____ j

Sfipst Strarla I ll*qwtanul Hakim E / {M2.96.15s

Bsb 3. GTO-CS€ Sebagai Kompensator D*ya Reatetif dan Renlisnsi Model .tg

r

WI

Ada juga klasifikasi berdasarkan tegangan kerja. Makin tinggi tegangan kerja,

kemungkinan timbulnya korona juga makin besar. Korona ini akan memperbesar

kapasitansi sehingga akan memperbesar arus bocornya pula. Jadi walaupun panjang

saluran hanya 60 km misalnya, tapi memiliki t€gangan kerja sangat tinggi maka

kapasitansinya relatif besar dan tidak mungkin diabaikan.

Dari penjelasan di atas, dapat diambil kesirqpulafr bahwa untuk

merealisasikan model saluran transmisi tersebut cuku.p digunakan representasi kawat

pendek ( gambar 3-6 ). Tujuan pemilihan tersebut, agar lebih mempermudah dalam

perencangan dan perhituflgannya.

ff[Au U*P i zo)u

3.6 Realisasi Model dnn Perhitungsnnya

Rangkaian ekivalen dari model saluran transmisi yang dibuat diperlihatkan

oleh gambar 3-9 berikut :

Vs:2?QV50 ilz

Gembar 3-9 : Rmgkaionh'Iulel Saluran TTansmisi

Sedangkan rangkaian GTO-CSC telah ditunjukkan oleh gambar 3-2.

S*rApi Strato I lLuqmanul Haleim E / 062"96.153

Bab 3. GTO-CSC Sebagai Kwrymsator Daya RuHif dm Realisasi Modd 49

Wrf trjt*"t"r fttt'^i'*,a* fi^^rW[t tsatl/i,t}r11;^ . K

Tegangan kirim ( Vs : sending vokage ) yang dipakai adalah tegangan jala-

jala PLN sebe$ar 2?0 V*o I 50 Ftu. Saluraa diumpamakan sebagai kawat{ACSR)24z

mmz ( Aluminium Cowluctor Steel Reinforced ), karena jenis inilah yang banyak

digunakan di Indonesia oleh PLN. Kawat ACSR-242 mt* memiliki nilai impedansi

sebagai berikut :

R sal

Xr- sal

2. Beban induktif murni

Dianggap panjang saluren sejauh 50 km. Berarti,

Z sal = (0,1342 + jO,297L)x50

(6,71+ jl4,855)ft

(16,3 i_ 65,69") o

+ L sal: 47,3 t*I

l. Beban resistif-induktif tZt= (200+J100) =(223,6 L 26,56")O

Berarti, Ruuu* r:200 f,t dan Lb*bo r = 3I8,5 mH'

:22= (jt}; = {10 L 90")Q

Berarti, Rl.uo ri: 0 dan Lt*oo u: 31,85 n*I.

0,1342 O I km.

jA,2971Q /km.

$t"rdd7V t'uqmonul Hakim E / (N2-96. I s 3

O f K.r-,^ l-[*"1 - (rr, $ t \ro%

rcA % Cta'e,,t I-et llJ

Bab 3. GTO-CSC Sebegai Kotnpensator Daya Realdif &n Rearlisssi ilIodet 5r)

Derajat kompensasi yang ingin dicapai sebesar

iaduktif den7I,7l % untuk beban induktif murni.

$-rv- t1''t1$'.v"1atJ€i-t t t

Xcseri = -0,155 I x 7(14,855 + 100)

= (*j17,82)f)

= -iZtrf xCseri

C seri - (1,8 x 104)f = 180#F.

15,51 % untuk beban resistif-

= (_j17,82)o

_ -jZnf x(lseri

C seri = (1,8 x l0-a)F = l80pF .

= 0,1551 | \::":i -{ =o.7t7tlxLsat+.Wu*:ry

Xcseri = -Q,7l7Lx y(14,855 + 10)

6)-/ \--//Berarti, kapasitor bankyangdipakai untuk simulasi ini"sebesar 1S0 pF.

Hasil-hasil perhitungan yang didapat pada saat sebelum kompensasi ( o = 0o ,

S : l$0o ) dan setelah dikompensasi penuh ( o = 180 ", S : 0" ) terlihat padatabel 3-

l. Gambar 3-10 menunjukkan profil tegangan terima dan cos $ sistem dari tabei 3-1.

Sedangkan hasil perhitungan untuk berbagai nilai o dan 6 antar& 0o - 180" (0 - 10

ms) padabeban resistif-induktif maupun beban induktif murni terlihat pada tabel 3-2

dan 3-3. Rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan di tabel 3-1 terdapat pada

halaman lampiran. Tabel 3-2 dan 3-3 didapat dari analisa dan perhitungan yang

menggunakan perangkat lunak MATHCAD (lihat bab 5)'

Sfutpst Strna I /Luqnanul Hakim E / M2.96.153

.,. 1t't-\:\*J:J-J

4::tA I---e,*4j ul '-

-t) .L

"\?1)

Jtx

A{Y-

t\

."n

('i

)T;"4,

j

{Jcrj

-z+tFs,t*n

,,1..Y .Jte,s ,tl-Ts?

-r-,])

-, I

+\)

"d,.t:i:t

'!

!d

.t

"ia1{ i-'

t."J

:}e ':

j\ ':,

-ih'

riJ

i!*5-:

.'* 1+i"!l

p! 't'

Iz l-_

{t :r(1

^!.-J

le

t'#

l"g-€i1

:ii

-i'*:,riJ

'{.J-)L

\J

-J

.u'F-

RI

.:+\

.J'

'{

.i"

)L-,--.l-,

trl..t]'_j;r r-1

;l-j:i

-+r \+

-i{-+,, "

i:J

..t]'

-fi;jl

-i':- ll

,*,tiJi\., 1i'l-l

'i iL

.:-J-i

-t\ -r

*t"Gd"

!q

\<

{l

q^iU

{'d

N*,LLOrft

H*a)s.

u=

sqi.ra\-

'\-9)

/f\ {.+.F E:"J ;J, \'.k T =<,

e"E r-g rrl-nf$J-<l\ s-; Y+rr3+;

tr )e, u qJ -Ss .g 6.:, ,lrt,v/vl

s, rrliJ/

S F* E 5 E.S;''+'l=ve\

s\\,:,*,x.x '* €!$!vvc

I

!l:a

#""1- +

+-* g\"Y q* ti*+.Jde2

tr -r

d?{''6J' rr S,v,-q d t{-rJu

. ft '2\C,'l

(^,/rl- VALIv"

r-'l

?l:l*lr-1rol

*l

illbl*lhi

z)Frl

A

a

tn

zfrl

e

g

irllFf-J

V)

={,}qa

aaU

00

La;r t{

a.l

\o

0)a{cqf'l

tia'lla'r

C),.o

0c

QnL-!r

Za.'i

.+'0̂0r-

w

L

iJ

\v

ca

r.i

::ilfil:tt.;:::.

,Elq::j.i

l!iii,;

!

.J)

e.t

"qq.f

{)

bi

zLn)

tt\.l

ttr,

{ta..l

oo{a-.1

..iit:

G}a-),ria!

F-f7)

I

q

tU)

\o*.t

ra;t\

I

.+

':U.+I

o

il

1

()"+

I

\oa:.1t\

6

\oI

c.,F,cq

c')

F.t

€lsl;ltol

J;lbl*1

a1

<lrnl

zrd

a

\l

laFlF4

frlta

c)0a

a

U

C\

er-i

Irc)

&o

r+

0\,.ico

C) t*co

!?a.l<>

t-r

() c.it--

€ [rrJ

Fi

!f,t--rrooa.l

an

v:

{J}

E

h

()

6\,

.+"t\n

'6U}

6na.l

I

trr

.n

t)€

ot

z

f,n

od

nl

|/ico

{)

I

t-l.'tr.i6l

n)F4

*.r-"F.I

."lco

0

€{f)

&

.Tt

oo*|.-

I

(J

!I

z{,)

ctj

ai

'{:I

rn6

lar(..l*

I

'1)oqO

t\ir.i

a{

i'. -l\'\\\\

\a

B&b 3. GTO-CSC Seb*gei Kmtpnsator llaya RmWif fun Realisasi klodd 52

$lvv-d"

( a ). Praf il Tegangan Terima

FROFTL COS S STSTEM

1.20

1.00

b 0.80tt)'a

0.60+I o.4oU

0.20

0.00

t2Urutan Beban

( b). Praf l/C'os$ Sistem

Gambar 3-10 : Prof il Tegangan Terima dan Prof il Cos $ Sistem

--o* SebelumKompensasi

'+ SetelahKompersasiPenuh

PROFIL TIGANGAN TERIMA

cdb0(Bo0(.)F'

2s0.00

200.00

150.00

100.m

50.00

0.00

--o*SebelumKompensasi

--r- SetelahKompensasiPenuh

t2Urutan Beban

.ttS 4

^Leffi \/'a.J 5

lF)(

nc rE

otM

\U ,

Skripsi Strtu I /LuqmanulHskim E /M2-96'153

Bab 3. GTO-CSC Sebrlgai Konpensdor iluyeRwldif fui Realfrsati Model 53

flinz\'*"Lq

Tabel 3-2 : Hasil Perhitungan Untuk Beban Resistif-InduWif

Vs( Vrns)

I sal

{A}t(+)dalamdetik

Nilai Kapasitansi Cseri = 180 tf

220

loo0.93

Lr9,0s8o-0,0016 c(o)

CseriAKTIF/

GTOOFF

t(a)dalamdetik

s(")CseriNON

AKTTF /GTO ON

t(s)dalamdetik

VcRMS(v)

Xc(o)

CseriEktualen

( r$)

0 0 180 0.0100 0 0 sl0 0.0006 170 0.0094 0.014 0.015 207000

20 0.0011 160 0,0089 0.085 0.091 34920

30 0.0017 150 0"0083 0.236 0.254 12520

40 0.002? 140 0,00?8 0"482 0.518 6140

50 0.0028 130 0.0072 s-837 0.9 3537

60 0.0033 120 0.0067 t.3 I 1.408 2261

70 0.0039 110 0.006r t-907 2"05t 1552

80 0.0044 100 0.0056 2"534 2..832 tl2490 0-0050 90 0 0050 3.49r 3.754 M7.9

100 0.0056 8S 0.0044 4.48 4.818 ffiO.7

110 0.0061 10 0.0s39 5.598 6.42 528.8

120 0.0067 60 0.0033 6"841 7.355 432.&

130 0.0072 50 0.0028 8.201 I 819 360.9

140 0.0078 40 0.0022 9.6]3 10"401 306

150 0-0083 30 0-0017 11.245 12.091 263.3

160 0.0089 2A 0.0011 t2,w7 13.878 229_4

170 0,0094 10 0,0006 14.645 15-747 zo2.l

180 0.0100 0 0 L6,446 17.684 180

Shriii Svta I / Lnqmttnul Hakim E / M2'96.153

Bab 3. GTO-CSC Sebagai Kmrynsator Drya Rwlaif &n Realiss^;i Model 54

7U le \'*'(- 'rr7] , , : Hasit perhitansen (Jntuk Bebwr Induktif Murni

Dari tabel 3-?. dan 3-3 terlihat bahwa GTO-CSC akan lebih efektif )iA,'-l

mengompensasi saluran antara o * 60o sampai o: 180o. Arrinya pada lebar zudut o \'*#,

yang bernilai 10" sampai 50o, proses kompensasi yang terjadi belum tampak nyata \ gT?-CV

terhadap reaktansi induktif saluran. Gejala ini bisa diamati pada gambar 3-11. )

Vs{ Vnns}

I sal(A)

t(s)dalamdetik

Nilai Kapasitansi Cseri * 180 FF

22A

loo8,55

L-74,89

.().0042 6',(o)Cseri

AKTIF/CTOOFF

t(oidalamdetik

6("iCseriNON

AKTIFIGTO ON

t(6)daLlmdetik

VcRMS(v)

XC(a)

CseriEkivalen

(pF)

0 0 180 0,0100 0 0 @

l0 0.0006 170 0-0094 0.134 0-016 203000

20 0.0011 160 0.0089 0.?91 0,092 34430

30 0.001? t50 0_0083 2.17 0 254 12540

40 0,a022 t40 0.0078 4.433 0.518 6139

50 0,0028 130 0,a072 7.693 0.9 3538

60 0-0033 120 0-006? 12.039 1.408 226r1A 0-0039 110 0.w61 t7_532 2-051 1552

80 0.0044 100 0-m56 24"2r2 2.832 rl2490 0-0050 90 0.0050 32-099 3.754 u7"9100 0"00s6 80 0,0044 41.191 4_818 6tr,0.7

110 0-0061 70 0.0039 5l_461 6,02 528.8

120 0.0067 60 0,0033 62.889 7 355 432.8

130 0-a072 50 0.0028 75,4 8-819 360.9

r40 0"0078 40 0.0022 88.927 10_401 306

t50 0"0083 30 0-001? 103.381 12.091 263.3

16S 0.0089 2A 0.0011 118.657 l3-8?8 229"4

170 0"0094 10 0 0tx)6 134.64 15-747 202.1

180 0.0100 0 0 151.197 l7_684 180

,S*r;;rd Sban I /Luqmanxllluhim E/062'96'153

Bab 3. GTO-CSC Sebagai Xompensator Daya Rm&if tan Realisesi Model 55

\I

\\

\

\

s roofi

E)

(gV5UaItiaF(

bs#o

.\

ur

ctM.t1

6t(J&

-50

- 10090 180

Waktu-Off( dertjat )

90 180

Waktu-Off ( derajat )

( a ). Ftmgsi Xs Terhadap o { b ). Fungsi l'/c RMS TerhadaP o

Gambar 3-I I : Daerah Qfektif GTO-CSC

3.7 Resonansi Seri

Fenggunaan kapasitor seri sebagai kompensator dibatasi oleh kemungkinan

terjadinya resonansi. Resonansi adalah dua besaran atau lebih yang memiliki nilai

yang sama besar. Resonansi bisa juga diartikan sebagai fenomen4 efek, atau gejala

dari ikutnya suatu besaran listrik terhadap besaran lain sehingga nilai keduanya

menjadi $ama. Dalam hal ini kedua besaran tersebut adalah reattansi induktif 1 Xr- )

dan rea*Jansi kapasitif ( Xc ) dari suatu rangkaian listrik. Jika gejala tersebut timbul

pada rangkaian seri & L, C maka disebut@onansi seri.iilca terjadi pada rangkaian

paralel disebu(resonansi paralel.--' \-

-'\...-.--- **g

Resonansi dapat terjadi karena induktor dan kapasitor adalah komponen yang

mampu menyimpan dan melepaskan energi sehingga dapat menimbulkan ayunan.

Sebuah rangkaian listrik dikatakan beresonansi seri jika harga Xr: )k' dan Cos $ : I

TT

f

/

Sftnpsi Struta I /Luqmanal lfakim E I M2.96.153

Bab 3, GTO-CSC Sebagai Kompnsrtor Dqa Renldif dan Reslisnsi Model 56

atau dalam keadaan resistid karena ailai impedansi Z sama deegan nilai resistansinya

( R ). Frekuon$i yong timbul pada gejala ini disebut frekuensi resonansi ( i ).

Impedansi dari rangkaian seri R' L, C :

z = R* i(r'r- +l\ (rX- )

Saat resonansi seri : afl*a = oa{ar = J= ---g -\cu : t'c&ta,'*J*

LC

' = fib =2,-.rr

.ft=J-.$ -; I

- z.n\ t c zn.\ L.' - (3 4)

Contoh perhitungen resonansi seri dapat dilihat pada contoh 5 halaman lampiran A

3.7.1 Efek Resonansi Seri

Saat resonansi terjadi, efek yang ditimbulkan pada rangkaian adalah sama

dengan jika dalam rangkaian tersebut tidak terdapat induktor maupun kapasitor'

Artinya tegangan dan arus yang mengalir semata-mata hanya akan

dipengaruhi oleh resistor. Efek dari resonansi yang terjadi adalah sebagai berikut :

i. Impedansi rangkaian akan mencapai nilai minimumaya dan sama dengan nilai

resistansi R.

ii. Arus rangkaian akan mencapai nilai maksimumnya karena hanya dibatasi oleh

resistansi saja.

S*ripsi STtdo I /Lrqmanul Hakim E / M2.96.153

Bab 3. GTO-CSC SebagaiKuttpens&or Daya Rml*if fun Reali$csi Model

iii. Karena arus yang mengalir dalam rengkaian begrtu besar, jatuh tegangan pada L

dan C juga besar. Pada prakteknya, jatuh tegangan tersebut akan jauh lebih besar

daripada tegangan nominal. Namun, karena tegangan yang melalui Xr- berbeda

fasa 180o dari tegangan yang melalui )fu, maka penjumlahan dari keduany4

secara phasor, akan bernilai nol.

Pada ran karena akan. -'-''- '

menimbulkan tegangan-lebih pada komponen rangkaian.

3.7.2 Kulva Rsonansi

Gambar 3-12 memperlihatkan kurva resonansi dengan nilai I dan lzl

dinyatakan sebagai fungsi dari frekuensi. Arus mencapai nilai maksimumnya pada

saat fl . Iika frekuensi f di bawah fl, yang berarti Xc > X6 maka impedansinya

kapasitif. Jika f lebih besar dari fr atau Xc . ffi, maka impedansinya bersifat\l'

induktif,f,r-

Gsrnbar 3-12 : Kuna Reson*nsi

51

*--+ f

Skripsi S*ua I / L*qm*nal Hakim E / 062-96.1 53

Bab 3, GTO-CSC Sebagai Kowpensatct Dayu Reafuif dan Realisqsi Modd

3.8 Resonansi Subsinkron

Pada rangkaian daya, terjadinya resonansi seri harus dihindari. Dengan kata

lain nilai reaktansi kapasitif yang disisipkan ke dalam rangkaian, untuk tujuan

kompensasi, tidak boleh s$ma dengan nilai reaktansi induktifnva atau derajat

kompensasinya tidak boleh terlalu besar apalagi mencapai 100 %. Derajat

kompensasi 100% berarti Xr,: Xc.

yang mendekati 100% juga akan berbahaya bila

menyebabkan resonansi subsinkron. Disebut resonansi

pada saat frekuensinya di bawah frekuensi sinkrcn

, W"_l(frekuensi resfqpsi)

Fenomena resonansi subsinkrgn pertama kali muncul pada l97O yang

mengakibatkan kerusakan poro$ turbin-generator di pembangkit Mohave, bagian

selatan California. Tahun 19?1 fenomena ini timbul kembali tetapi tidak sampai

menimbulkan kerusakan karena para ahli telah belajar dari peristiwa di tahun 1970-

Sejak itulah resonansi subsinkron menjadi sesuatu yang cukup diperhitungkan dalam

dunia kelistrikan.

Resonansi subsinkron ini mengakibatkan energi yang dipertukarkan antara

sistem transmisi listrik dan sistem mekanis turbin-generator terjadi lada satu atauUGtr

lebih frekuensi natural dari sistem gabungan, di

berarla di bawah frekuensi sinkroa karena harga Xs selalu lebih kecil daripada harga

Xc. Ayunan mekanis yang terjadi akibat resonansi subsinkron ini dapat terus

meningkat sampai akhirnya merusak sistem mekanis. Oleh karena itu, dalant

pem&sangan kapasitor seri selalu diperhatikan dan dipelajari kemungkinan timbulnya

resonansi subsinkron dan strategi untuk menghindari atau memperkecil akibatnya'

Contoh 2 pada halaman lampiran menunjukkan fenomena resonansi subsinkron.

58

S*rrp* Strarla I / Luqmonul Hakim E / A62.96-153

Bsb 3, GTO-CSC Sebagai Kompensalor Dqtr Reaktif dan Reslisast Madel

Beberapa cara di bawah ini merupakan metode untuk mengatasi atau

mencegah terjadinya reson{msi subsinkron .

(a) Menggunakan relai proteksi untuk mendeteksi kondisi gangguan akibat resonansi

subsinkron dengan mentripkan sebagian salufan &teu memintas { bypawing }

kapasitor seri. Deteksi dilakukan melalui sensor kecepatan rotor atau i!rus

59

armatur.

(b) Menggunakan rangkaian penyaring khgsus ( static .filtrrA

*&J leriadinva

resonansi yang dipasang seri dengan generatof

tar'.,1."f ' kaPasttor sen.

r,L.$$F'

tr.

) untuk menghalangi

atau paralel dengan

I

(d) Menggunakan static compensgt{}r yang terdiri dari resistor yang diserikan dengan

thyristor yang terhubung paralel terhadap kapasitor seri. Komponen resonansi

subsinkron yang berada di dalam tegangan kapasitor dapat terdeteksi dan akan

dikurangi oleh resistor sebagai tempat pembuangan muatan (diseharging).

(e) Menggunakan 4:rwmfu stabilizer yang terdiri daln fhyristor dan slrunt reactor

yang dihubungkan ke terminal generator. Kendali resonansi subsinkron dilakukan

dengan mengatur penyulutan tlryristor dan menggunakan sinyal yang didapat dari

kecepatan poros generator"

3.9 Harmonisa

Telah dijelaskan sebelumnya, bahwa prinsip kerja GTO-CSC adalah

pengaktifan dan pengnonaktifan GTO sehingga tegangan yang melewati kapasitor

dapat diatur dengan menghubung singkat atau menyisipkan kapasitor ke dalam

saluran per setengah perioda dalam satu periode waktu. Tegangan kapasitor akan

mengompensasi jatuh tegangan pada induktansi saluran transmisi' Metode

S*r;psi Sttda I / Lnqmanul Hakim E / 062.96-1 5i

Bab 3. GTO-CSC Sebagai K*mpensator Drya RwMif dnn Realira$ Model

kompensqii sepeni ini akan membans

dan rpeui$bulkan harmonisa. Efek harmonisa ini dapat dixasi dengan menggunakan

filter penyerap harmonik.

Harmonisa tegangan kapasitor yang ditimbulkan oleh pensaklaran GTO

diberikan oleh persamaan (3.5) dengan menggunaknn analisa Fourier :

50

Ilcn =aVcolsin(n+l)6* sin(n-l)f

- cosdsin dl

rr t,r [ z(n+l) z(n-tl n J

yco = Ji Io (3.6)-at

dimana, n = 3,5,7,---"

6 = waktu GTO ON dalam deraj*t

Vco = haryupuncak teg&ngan kapasitor

Shiipti S*aa I /Luqman*t lIilkin E / M2.96.153

,tu'&E l""L "-Lf* te

BAB 4

RANGKAIAN KENDALI PEI{YULUT GTO

Seperti telah dijelaskan pada bab 2, komponen-komponen pokok dari

rangkaian kendali penyulut GTO ada tiga : UJT, pewakfu 555 monostable, dar'

rangkaian differensiat. Dari rangkaian difilerensial tegangan paku yang dihasilkan

akan dihubungkan ke kaki gerbang dan kaki katoda dari GTO.

4.1 Pereneang*n Transistor Unijunctio* ( UJT )

Rangkaian UJT pada gambar 2'15a menghasilkan tegangan paku uatuk

menyulut pewaktu 555 pada kaki 2. Tetapi Jaag dibutuhkan adalah tegangaa paku

fiang sudah munsul pada 0" sepe*i tampal.< pa$a gambar 4-1 {bandingkan dengan

gambar 2-15b).

=V gr

Vvoi

\br

Vp

Gsmbar 4*I : Bentuk Gelombang LIJT Yang Diinginkatt

61

Bab 4. R*ngkaian Kendali Pmyal*t GTO

Untuk mendapatkan gelombang sepsrti pada gambar 4-1, berikut adalah perhitungan

selengkapnya dalam merancsng rangkaian UJT.

Asumsikan UJT memiliki besaran4esaran yang telah diketahui dan beberapa

besaran lain yang ingin dicapai, antara lain :

62

#. Tegangan sumber Vs : 10 Volt, tegangan lembah Vv : 1 Volt, arus lembah

Iv:7,5 mA.

Intrinsic stand-aff ratio, q = 0,51.

Nilai kapasitor, C:0,5 pF.

Konstanta waktu rangkaian pengisi kapasitot rt : 0 detik.

Kecepatan pengosongan kapasitor { sama besarnya dengan lebar pulsa ),

t,, {rn] to mdetit.V

J-L1+.

#.

J]t'r .

#.

+

Dari besaran-besaran di atas, dapat dihitung :

Tegangan puncai Vp = QVs * Vp

: (0,51).(10) + 0,5

:5,5 Volt.

Berarti pewaktu 555 akan menerima tegangan sulut

kaki nomor 2.

,lu" ,9N'?-4trvjt

asebesarl5,6 folt pada

\/\-./

+ _ 104Tahanan B'2, Rnz

q.V,

104

0,51x 10=[k{L (' FW tuq f-.-kf ,-atyrr\^.J

Sl*r,ipsi Strda I / Luqmnnal Hukim E 1062.96-153

\.4 \"4rr t ")

Bab 4. Rangkaian Ke*daliPmyattd GTO 63

+

+

T1

Tahanan R=l=0O.'C

Berarti kapasitor akan terisi tanpa kelambatan waktu.

Tahanan Bt, Rs = !2L

10 x l0-3=2Ak{1"

0,5 x 10-6

Dari hasit perhitungan tersebut di atas, maka diagram rancangatl UJT dapat

digambarkan $eperti gembar 4-2 ( bandingkan dengaa gembar 2-15a ).

+1* V

0 ohm lk

B2

UJT

B1005 mikroF

Gsnbar 4-2 : Diagyam Hasil Perancattgan tlJT

srdc I / Laqrcannl Hakim E / M2-96.153

Bab 4. Rongkaian Xmilali Penyulat GTO 64

SAzUra! "- Q*-Jo4.2 Perancangan Pewalrtu 555 Monostable dan Rangkaian Differensial

Untuk memudahkan perancangan pewaktu 555 monostabil, dimisalkan

komponen yang dipakai adalah jenis " LM 555 Timer " produksi National

Semiconductor Corporation. Jenis ini memiliki spesifikasi pokck sebagai berikut :

Tegangan Vcc antara +5 sampai +15 Volt-

Kapasitor luar yang terhub*ng pada kaki 5 harus sebesar 0,01 pF'

Tegangan penyulut pada kaki 2 sebesar +5 v untuk vcc : +15 v dan +1,67 V

jika menggunakan zumber Vcc: +5 V.

- Karena tegangan puncak Vp fang dihasilkan oleh UJT sebesar +5,6 V maka

Vsg ]ang dipakai pada pewaktu 555 ini harus bernilai +15 V. Selanjutnya, harga

kapasitansi C yang terhubung ke kaki 6 dan 7 diasumsikan sebesar 100 pF'

Lihat grafik pada gambar 4-7. Lebar pulsa yang dihasilkan ( W ) sama

dengan lebar sudut GTO ON { S ) atau sama dengan 180o-o. Dimana o adalah lebar

sudut GTO OFF. Rumus menghitung W dapat dilihat pada persamaan (2.16) dan di

barvah ini diberikan tabel 4-1 yang merupakan hasil perhitungan antara o dan E dari

GTO serta nilai W dan R yang dibutuhkan oleh monostabil 555.

a.

b.

S*rlpsi iirta I /I'uqmanul Hakin E / M2'96'153

Bah 1, Rangkaiun Kendali Penyutut GTO

Tabel 4-l : Hasil Perhitungan Pewaktlt 555 Monostabil flengan c. - raa l$

Jadi, nilai tahanan geser (R) yang diperlukan adalah 0 sampai 90,90 Ct ( =

fl ). Diagram hasil perancangan monostabil 555 dapat dilihat pada gambar

(bandingkan dengan gambar 2-19b)-

+15 v

0-100

Gambar 4-3 : Diagram Hasil Perancangan Monastobil 555

65

100

4-3

It)0 mikroF Ti

o (')Cseri AKTIF-GTO OFF

t(o)dalamdetik

6(")Cseri AKTIF-GTO ON

t(6)dalamdetik

W=l,IRC:S( detik;

TahananGeser R(oi

0 0 180 0,01 fl.O1 90.90

10 0 0006 170 0.0094 0.009.1 85-:15

20 0.0011 160 0.0089 0-0089 80.91

30 0,0017 150 0 0083 0"0083 75.45

,10 0.0022 r40 0.0078 0-0078 70.91

50 0"0028 130 0,0072 0.0072 65..15

60 0.0033 t20 0.0067 0-0067 60.91

?0 0.0039 n0 0.0061 0.0061 55.45

80 0.0044 r00 s.0056 0.0056 50.9i

90 0.005 90 0 0t)5 0"005 45,,t5

100 0"0056 80 0.0044 0.0044 {0

110 0.s061 70 0 0039 0.0039 35.45

120 0"0067 60 0.0033 0.0033 30

t30 0.0072 _50 0 0028 0.0028 25.45

140 0.0078 40 0.0022 0.0022 20

150 0.0083 30 0.001? 0.0017 15.15

160 0"0089 20 0.0011 0.0011 l0

170 0.009,1 l0 0-0006 0.0006 5"45

180 0.01 0 0 0 0

S*r;pC Srrc* I / Luqmunul Hakim E / A62.96.153

Bab 4. Rangkuian Kendali Penyalut G?O

Kemudian, pul$a tegaogan keluaran monostabil ( Vout ) pada kaki 3, yang

berbentuk persegi dan bernilai +15 Volt, akan dijadikan tegangan masukan ( Vin ) ke

rangkaian diffelensial agar berubah menjadi gelombang paku untuk menl'ulut GTO

nyala dan padam ( lihat gambar 4-7 ). Dengan kata lain, diasumsikan GTO

membutuhkan pulsa sulut sebesal +15 Volt untuk menyalakan dan -15 Volt untuk

memadamkan.

Karena GTO membutuhkan pulsa sulut yang cepat tetapi cukup lama ( orde

pdetik ) agar kondisinya benar-benar menghantar, mak& dibutuhkan juga lebar pulsa

sulut yang tepat. Lebar pulsa sulut bagi GTO menunjukkan lamanya waktu GTO

tersebut diberikan tegangan sulut pada kaki gerbangnya ( pada sub bab 2.3'2 disebut

sebagai Tc = R x C ). Dianggap GTO akan menerima pulsa sulut selama 15 prdetik

atau Tc : 15 pdetik dengan nilai C : 5 pF. Sehingga R yang dibutuhkan sebesar 3 fl

( lihat gambar 4-4 ).

5 mikroF Gerbangvin#

3 ohm

Gurnbwr 4-4 : Diapyam Hasil Perancaftgsn Ratgkaian Dffirensial

Berikut ini diperlihatkan gambar 4-5, 4-6, dan 4-7 sebagai penegas dari

segala penjelasan yang telah diberikan di atas'

66

S**po Sr.rrtr I /Luqmnnul lIakbn E / (i62"96,153

Beb 4. Rangk*ian Kenilali Peny*t*t GTO 67

#^e \"'/' t 30

MONOSTABIL 555 RANGK.DIFFERENSIAL

Gamb{n 4-5 : Diagrarn BIok Ranglrcian Kendsli Percplut GTO

2k

B20 - 100 ohm

UJT100 mikroF

B1

5 mikroF

Gambor 4-6 : Rangkaian Kendati Penyulut GTO Secara Keseh*uhan

Vgerbang

^'"-{s'

GTO

0,01 mikroF

Ke Gerbang GTO

Ke Katoda GTO

ffiUJT

0,5 mikroF

S*rtpsi S*,na I / Luqmunul Hekim E / ()62-96. I 53

Bab 4. Rangkaian Kendali Penyxlut GTOy1M4lr.{.s 0b 68

tlo140

RxC:O RslxC:10ms

5,6 V

tv0

Er

5,6 V

0

2tr t (dtk)

t (dtk)

t (dtk)

r (drk)

t (derajat)

vout t35

Vout

Vcseri saatOFFI

I

180Lebar GTO-ol

oNi

_i-"*--.'-l

i :.0* oro-o or:i

Gambsr 4-7 : Grafik Rangkaian Kerulsti Penyulul GTO Secara Keseluruhsn

S*r;psi Straa I llugnanal Hakim E / 062.96'153

Bsb 4. Rffigkai.en KsMi P*ynl*c GTO

Karena ada dua GTO, rnakn dipertukan dua buah rengkaian kendali penyulut

y*q y*. Artrnya harus ada dua rangkaian UfT, dua rangkaian terpadu maaostabil

555, dan dua rangkaian differensial yang memiliki rancang&n komponen yang tepat

sama di antera ked*anya.

69

S*rAr* $lrau I /Luqnanul H&kim E / M2.96.153

BAB 5

HASIL ANALISA

Pada bab ini akan ditunjukkan hasil analisa perhitungan dalam bentuk grafik-

grafik yang merupakan unjuk kerja GTO-CSC sebagai kompensator daya reaktif.

Analisa dilakukan dengan memasukkan persamaan-persamaan matematika ke dalam

perangkat lunak sebagai alat bantu. Perangkat lunak yang digunakan adalah

MATHCAD.

{0Oto Sekali lagi perlu ditegaskan" bahwa sudut u perlu ditambahkan karena ia&

fl C*".i aktif { masuk ke dalam rangkaian ) agar grafik(o

yang muncul sesuai dengan teori yang berlaku, yaitu saat arus saluran minimum ET

Vc**,i sedang mencapai nilai maksimum. Sebaliknya kalau arus salurannya

0 Uotts

maksimum, Vc,*.i sedang mencapai nilai minimumnytQfi. Dengan kata lain, Vc,"ri

tertinggal 90o terhaclap arus salurar yang mengisi C**,i ( lihat kembali gambar 3-5 ).

5.1 Hasil Analisa Unttk Beban Resistif'Induktif

Untuk beban ini, yaitu ( 200+j100 ) C), akan dicoba analisa dengan sudut o =

60o, 90o, dan 180"" Hasil analisanya tertera pada gambar 5-3, 5-4, dan 5-5-

Bandingkan dengan tabel 3-2.

Gambar 5-1 merupakan grafik sinusoidal tegangan sumber yang dinyatakan

sebagai fungsi waktu. Gambar 5-2 adalah grafik gabungan antara sumber tegangan

yang pcsitif dan anrs saluran yang negatifl Kedua gambar ini sengaja dideklarasikan

di awal progfam karena dibutuhkan untuk membentuk grafik pada gambar 5-3, 5-4,

y:;--

't}a--

7A

Bab 5. Hasil Analisa 11

ANALISA PROGRAM UNTUK BEBANRASISTIF-INDUKTIF

f r= 50 {Hz}

ar := 2.r'f

v(t):= a0'5'zzg.rio(ar-t) *-> pers. teg sumber

[h'ot* h4 : Jt _7r

300

200

100

v(0 0-***-100

_2m

-300

Gambar *l : Tegangan Sumber

d:= _29.058. [ {SDT ANTARA TEG & ARUS SALURAN DLM RADIAN)r80

c:= 180.10-* (KAPASITANSI Cseri DLM F)

Io:= 0.93 (HARGA RMS ARUS SALURAN DLM A)

titl := 2o'5.ro.20sin(o.t - g) (PERs ARUS SAL LAG $ TERHSP V(t), SKALA 20x)

f(ri := lv{t) if v(t) > 0.0

lu,, n (r) < 0.0 (FUNcSl cAB ANTARA GRAFTK V(t) pos & l{t) negi

I

| 0 otherwise

300

200

100

f(t) 0

-100

-zffi

-300

Gambar 5-2: Perpatongan V(t) Posftif &ngan l(t) Negatit

Sfripst Stra,a I / Luqmanal Hukim E I M2.96. I 53

Bab 5. HasilAnaliss 7t

s0200

100

v{t 0*--100

-200*300

Gambar *1 : Tegangsn Srmber

d:= -29.058. r (sDT ANTARA TEG & ARUS SALURAN DLM RADIAN)

' 180

c:= 180.10-u (KAPASITANSI Cseri DLM F)

Io:= 0.93 (HARGA RM$ ARUS SALURAN DLM A)

(t) := 2o's.ro.20srn{o.t - g). (PERS ARUS SAL l3G STERHDP V(t), SKALA 20x}

f(t) := lv(r) if vft) > 0.0I ' ' (FUNGSI GAB ANTARA GRAFIK V(t) POS & I(t) NEg)ll(oifXt}<0'0{FUNGSIGABANTARAGRAFIKV(I)pos&l(t}nes)I

l0 otherr,i"ise

ANALISA PROGRAM UNTUK BEBANRESISTIF-INI}UKTM

f r= 50 (Hz)

ar := 2-r'f

v{t) := 20'5.220."io(or-r) -*, pers' teg sumber

Gambar 5-2: Perpotongan V(t) Posilif &ngan ft) Negatit

300

2oo

100

f(t) 0

-100

-200

-300

Nz'ot^/^-( ; r,

?r

Sttifi Strala I / Laqmanul Hakim E I a62,96-153

Bab 5. HasilAnalisa 72

180

o,=9+d2

E:- r - <r (LEBAR SDT $AAT gTO ON - Cseri NON AKTIF)

vclft) '=

zo't. Io

'(cos(r,:.t + n - 0) - co{* - 0)}ro.C

vc2(t) '= -20'u.

Io .(ca{ar.t - S} - **(" - 4))rtl.C

g(t; := lVcl(t) if Vcl(t) > 0.0

luort,i if vc2(t) < 0.0

lo.o o**"

o:=60.r

Vcrms:=

Vrms:=

Xceq:=

IoCec:=' nr.Vsrms

Vcrms = 1.31

Ceq = 2.261 x

Vrms = 220

Xceq = 1.4S8

M

r0*3 (F)

M

{a)

(LEBAR SDT SAAT GTO OFF - Cseri AKTIF)

Gambar *3 : Eeban Resietf'lnduffiif Sudrf GIO Otr = 60 deraiat

lo

M250

2m

150

100v(t)

so(t) o

c(t) -5o

-100

-1S-2@

-2S*300

c.of 5 0.02 0.025 0.03 0.035

t( detik)

0.04 0.045

(c{t)2 dt ->

Snipst Strca I /Luqmcnulllakim E/ M2.96-IS3

Bcb 5. HasilAnalisa 73

180

o,=9+62

6 := r - o GEBAR SDT SAAT GTO ON - Cseri NON AKTIF)

vcl(t) '=

2o t. Io .(cos(a:'t + r * S) - "*(" - O))

rrl .C

vc2it) '= -20'u.

Io .(cos(co't * O) - *r(" - S))

frf.C

g(r):= lVcl(t) if Vct(t) > 0.0

lu"rt,i iI vc2(r) < 0.0

lo.o o*"rr*r"

<r :- 90. *E

Vclms:=

Ceq:=co.Vcsns

Vfms:=

{LEBAR SDT SAAT GTO OFF * Cseri AKTIF}

Gambar 54 : Eeban Resislif-lnduldif Sudrf GTO Aff= 90 &rajat

lo

Ycrrns = 3.491

Ceq = 6.479 "

Yrms = 220

Xceq = f,.f54

M

104 F)

{v)

(o)VcrmsXceq:=

L

300

2s0

200

150

100v(t)

50

(t). 0

c(0 *5o

*1m

-150*200

*250

-300

o.o15 0.02 0.025 0.03 0.035

t( derik )

0.G4 0.tM5

(s(t))z dt *>

(v{t))2& **>

S/rrtest Sb*a I / Luqmanal Hakin E / M2-96. 1 53

Bab 5. EusilAnulisa 74

o:= 180. T .

180

.,'=9+62

S:=r*o

{LEBAR SDT $AAT GTO OFF - Cseri AKTIF}

(LEBAR SDT SAAT GTO ON - Gseri NON AKTIF)

Ycl(t) ,= a0s'r$ (cos(co.t + n - $) * **{" - O}}

vc2(t),= -tou.*"(cos(r*.t - 6) - **(" * S))

g(t):= lVcl(t) if Vcl(t) > 0.0

lu"rf,l it' vc2(t) < 0.0

lo.o otr,*r.n*"

Gambar 65 : Beban Resisttf-lnduktff S$d.rf SIO Qff = l$C derajat

Vcrms = 16.446 {V}Vcrms:=

Ceq:=rr:.Vcrrrrs

Ceq= t.8x 10*a

Vrms = 220

Xceq = 17.684

(F)

(v)Vfms:=

Xceq:=

300

250

200

150

1mv(t)

50(t) 0

c(t) -5O

-100

-150

-200

-250

-ffi

0.015 0.92 0.025 0.08

t( detk)

0.055 0,06

tg(t))? at *>

(v(t))2 dt ->

S*ripf Straa I / Laqmanut fiukim E / M2.96. I 53

(f})

Bsb 5. HasilAnalis*

5.2 llasil Analisa Untuk Beban Induktif Murni

Untuk beban induktif rntrrni, yaitu ( jlO ) Cl, akan dicoba analisa dengaa

sudut o = 60o, 120", dan 180o. Hasit analisanya tertera pada garnbar 5-8, 5-9, dan 5-

10. Bandingkan dengan tabel 3-3.

Gambar 5-6 dan 5-? sama dengan gambar 5-1 dan 5-2. Gambar 5-8 sampai 5-

{-^t'id''-10 menunjukkenigrfffnna GTO-CSC dalam mengopensasi $aluran transmisi ( lihat

kembali sub bab 3.2 dan 3.4 ).

75

Sn ipst Straa I lLuqmanul llahint E / M2,*6.153

Bab 5. Easil Analisa 't6

ANALISA FROGRAM IJNTUK BEBAN INDUKTIFMURNI

f := 50 (Hzi

eo := 2'r'f

Vit):= zo's.ZZO.*do.t) -> pers. teg sumber

300

2ffi

100

v{r} 0

--100-200

-3ff

Gambar 5{.: Tegangan Sumber

6 := -74.89. T (SDT ANTARA TEG & ARUS SALURAN DLM RADIAN)' 180

c:= 180.10-t (rnFASlTANSl Cseri DLM F)

io:= 8.55 {HARGA RM$ ARUS $ALURAN DLM A)

r(t) := 20'5.to.20sin(r,:.t - g) (PERs ARUS sAL LAG +TERHDP V(t), SKALA 20x)

f(t) := lV{t) if V(t) > 0.0

luu n (0 < 0.0 (FUNGSI cAB ANTARA GRAFIK v(t) pos & l(t) neg)

| 0 otnett"ls"

30t]

2&

1m

f(Q 0

-100

*200

-3m

Gambar *7 : PerpatonganV(t) PasihT&ngan t(t) Negatif

S*ripci Wnu I / Luqmanul Hakim E / M2.96.153

B{b 5. HusilAnatisa 77

a'=9+d2

6:= n * o {LEBAR SDT SAAT GTO ON - Cseri NON AKTIF)

vcl(t),= 2ot. Io .(cos{o:'t + n - 6} - **{" - 0}}ro-C

vc2(t) '= -aot,

Io .(cos{co.t - $} - **(" - S})ctr.C

g(r):= lVcl(r) if Vcl(t) > 0.0

lu"ri,i if vcz(r) < o.o

lo.o otir*r.ti*

6 ;= ffQ.-'L*180

(LEBAR SDT SAAT GTO oFF - Cseri AKTIF)

Gambar S8 : Beban tnduklif Mumi Sudttt GTO Atr = 60 &raiat

Vcrms:= (s{o}2 dl Vcrms = 12.039 M

Ceq= 2,261 * 10 3

{f}

Vrms= 220 M

Xceq = 1.469 1',)

rA.O1

j,,0.01

Io

300

?50

200

150

100v(t) so

(t) o

c(t) -5o

--too-150

-200*250

-300

0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0'035 0'04 0'045 0-6 0'055 0.06

t{ derik )

Sf.rrpg Str6* I / Luqmanxl l{akim E / M2.96.}53

Bab 5. HssilAnuliss 78

.r,=9+d2

6 := n - o GEBAR SDT SAAT GTO ON - Cseri NON AKIIF)

Vcl(t) ,= 2o u. Io ,(co{ro.t + rE - S} * "r"{" - +}}

rrl.C

vc2(t),= -20'u. Io .(*o"{*'t - 6} - *r"{" - O})

co.C

g1t) := lVcl(t) il' Vcl(t) > 0.0

lu"rt,i if vc2(r) < 0.0

lo.o ott"r*ir"

o := 120. T

180

VcrmsXceq:=

(LEBAR $DT SAAT GTO OFF - Cseri AKTIF)

Gambar $9 : Eeban lnduktif Mumi Sudtd GTQ Aff = t20 deraiat

Vcrms = 62.889 ftf)

Ceq = 4.32g x 10-a {F)

Vrms = 2?0 M

Xceq = 7.355 (Aio

300

250

200

150

1@v(t)

50(t) 0

e(t) *50

-1go

-150

-200

-25t)

-300

o.o25 0.o3 0^035

t( detik )

0.04 0.045 0.05

(v(t))2dt *->

S*"p* &rda I I Luqmanul Hakim E / M2.96.15i

Bab 5. EasilAnahsa 19

o := 180. r

180

or=9+d2

S:=n-o

(LEBAR $DT SAAT GTO OFF - CseriAKTIF)

(LEBAR SDT SAAT GTO ON - Cseri NON AKTIF)

vcl(t) ,= 20s ;3 {cos(r,r.t + s - $} - *o{,r - S))

vc2it),= -205 ;k.(cos{c*.t

* $) - "or(., - S)}

g(t; := lVcl(t) if Vci(r) > 0.0I

lvc2(t) if vc2(r) < 0.0

10.0 othennse

Vcrms:=

Ceq:=Io

c't.Vcrms

Vcrrns = 151.197

Ceq = {.8 t 10-a

Vrms = 220

Xceq = 17.684

M

(F)

MVrms:=

YcvmsXceq:= L

v(t)

I(t)

s(o

3S250

2m

150

100

50

0

-50

-100

-150

-2@

-250

-300

0.M5 0.05

Gambar 5-lO : Beban tnduktif Mur6udd GTO Otr= l8A derajatL/

Skripsi S*du I /Luqmanal Hakim E / {M2.96.153

(a)

fu"tu l^-{Z : 33 - qA

BAB 6

KESIMPULAN DAI{ SARAN

6.1 Kesimpulan

Berdasarkan uraian bab-bab sebelumnya, maka kesimpulan dari tugas akhir

ini adalah sebagai berikut .

l. GTO. yang merupakan salah satu jenis thyristor ( SCR : Silicon Controlled

Rectifrer ), memiliki kemampuan pensaklaran yang cepat, kontinu, dan halus

serta berdaya tinggi sehingga amat cocok diaplikasikan pada sistem tenaga listrik

yang berating tegangan maupun arus yang tinggi pula. Kelebihan utama dari

GTO yaitu mampu dinyalakan dan dipadamkan melalui kaki gerbangnya saja. tru

membuat efisiensi sistem secara total menjadi lebih baik dan biaya yang

dikeluarkan lebih murah karena tidak membutuhkan rangkaian komutasi paksa.

2. Kapasitor seri yang dikendalikan oleh GTO ( disebut GTO-CSC ) mampu

mengompensasi saluran hantaran listrik arus bolak-balik dengan lebih akurat"

karena nilai reaktansi kapasitif kapasitor yang akan mengura&gi reaktansi

induktif hantaran, bisa disesuaikaa dengan kebutuhan kondisi beban untuk setiap

setengah perioda. Hal itu dilakukan dengan cara mengalihkan jalannya arus yang

akan melewati kapasitor, sehingga lamanya waktu arus saluran tersebut mengalir

3. Derajat kompensasi yang dibutuhkan untuk melayani beban resistif-induktif tidak

perlu mencapai nilai maksimumnya ( 15,51 % ). Artiny4 lamanya GTO padam

tidak perlu sampai 180' ( padam total selamat/zpetioda ). Sedangkan untuk

di dalam kapasitor bisa diatur" Berarti, tegangan pada kapasitor bisa diubah*ubah

nilainya.

80

Bab 6. Kesimpuktn dan Saran

melayani beban induktif murni, diperlukan derajat kompensasi yang lebih tinggi.

Hasil perhitungan rnernrnjukkan, agar Cos $ sistem mencapai 0,8 GTO harus

dipadamkan total selama 1A penoda. Artinya kompensasi maksimum terjadi

(derajat kompensasiTl,Tl 04 dengan c: 180o: 10 ms).

4. Koorclinasi antara UJT, monostabil 555, dan rangkaian differensial bisa

menghasilkan pulsa positif untuk mengaktifkan GTO (menghubung singkat

kapasitor seri) dan menghasilkan pulsa negatif untuk memadamkan GTO

(memasukkan kapasitor seri). Interval GTO tersebut aktif dan padam bisa diatur

dengan mengubah-ubah nilai tahanan geser (R) pada rangkaian monostabil 555.

6.2 Saran

Berikut adalah beberapa sarao yeng berkaitan erat dengan pengernbangan

selanjutnya dari tugas akhir ini, yaitu :

1) Masih perlu dikembangkan, bagaimana care untuk mensinklqnqn gelomban$

sinusoidal tegangan sumber dengan gelombang penyulut GTO' Selain itu,

diperlukan j*ga d_etektor persilangan nol agar GTO dapat langsung disulut tanpa

kelambatan. Akan lebih baik lagi kalau rangkaian kendali penyulut GTO diberi

y.ryl gqlLyang berasal dari arus beban, sehingga ia bisa membaca kondisi

beban dan secara otomatis akan menyulut GTO sesuai kondisi beban tersebut.

2) Bisa dikembangkan lebih lanjut untuk sistel:Iantar?gJiga-fgsa kawat :nenengah

laupun sistemnya hul{u satu fasa- kawat pendek,

namun sebenamya tugas alr.hir ini sudah (@g/,"*o memperlihatkan

\__-"kemampuan GTO-CSC datam menyediakaa daya reaktif ke sistem.

8l

,$Impsf Srrufa I / Luqmnnul Hukim E / 062.96-1 53

Bsb 6. Kes*trpulnn dut Surun 82

3) Tugas akhir ini kiranya dapat

praktikum elektronika daya dan

jurusan teknik elektro USAKTI.

dijadikan acuan awal untuk pengembangan

pti*tikum transmiqi daya listrik di lingkup

Slnipsi Slrdla I /LaqmanulHakim E/M2.96.153

KESIMPULAI\

t. Kompensasi dengan reaklor shunt :

.Biasanyadipakaipadasaltrranjarakmenengahda"rrjauh.

. Memperkecil panjang elektrik saluran (@) , r^^en**Jc'^^ eT **l''*'Q'

. Memperbesar nilai impedansi surja/impedansi karakteristik saluran'

. Menaikkan kapasitas penyaluran daya dan mempertahankan tegangan jika dilepas saat

beban penuh, atau dipasang saat beban ringan. Sebaliknya, akan menurunkan tegangan

dan menurunkan kapasitas penyaluran daya'

. Mengurangi tegangan lebih karena switching danlightning surge'

,. Kompensasi dengan reaktor shunt, kapasitor shunt atau gabungan keduanya (SVC) :

. Dengan kapasitor shunt, akan menurunkan impedansi surja/impedansi karakteristik

saluran tetapi menaikkan panjang elektrik saluran (@)'

r SVC ) akan menyerap daya reaktif saat beban ringan jika melepas kapasitor shunt

dan memasukkan reaktor shunt atau memberi daya reaktif saat beban penuh jika

memasukkan kapasitor shunt dan melepas reaktor shunt'

o Tetapi SVC membutuhkan peralatan yang lebih banyak'

3. Perbaikan fakt#daya sistem di sisi beban :

r umumnya menggunakan kapasitor shunt (paralel terhadap beban)'

r Menaikkan nilai cos phi, pengaturan tegangan, & penyaluran daya'

r Meringankan biaya langganan ke PLN'

4. Kompensasi dengan kondensator sinkron (pengaturan arus penguatan medan rotor) :

o Bila Ip cukup untuk membangkitkan ggm (fluks), stator tidak perlu memberi maupun

menyerap daya reaktif dari jala-jala (PF: 1)'

I Bila Ip kurang, stator akan menyerap daya reaktif dari jala-jala (PF terbelakang)'

o Bila Ip lebih, stator akan memberi daya reaktif ke jala-jala (PF terdahulu),

5. Kompensasi dengan kapasitor seri :

. Mengurangi @ dan impedansi surjalimpedansi karakteristik saluran'

:'Prinsipnlamengur4rrgiXrsaluransehinggamengurarrgijatuhtegangandan

menaikkan kapasitas penyaluran daya'

. Menunda pernbangunan saluran baru'

r Tetapi lebih mahal jika dipasang di tengah saluran karena butuh gardu tambahan'

Effendi / 2j2'gs'01332

DAFTAR PUSTAKA

1. Dubey, Gopal K., Power Semicondrtctor Controlled Drives, Frentice-Hall.

2. Gandhi, Sorab K., Semicowluckr Power Deviees : Physics of Operation and

Fabricati on T'echnologs, A Wiley-Interscience Publication.

3. Gyugyi, L., et at., " Advanced Static VAR Compensator Using Gate Turn-Off

Thyristor For lJtility Application ", CIGRE, No. 23-203, Paris, 1990-

4. Hutauruh T. S., Transmisi ilaya Lisfrk, Jakarta : Erlangg4 1993.

5. Karady, George. G, " Continuous Regulation of Capacitive Reactive Power ",

IEEE Trsnsuctian on Power ilelivery, Vol. 7, No. 3, Juli 1992, hal. 1456-1473'

@Karady, G. G., et 61., " Continuously Regulated Series Capacitor ", IEEE

Transaction on Power Delivery, Juli 1993, hal. 1348-1355.

7. Kissell, Thomas 8., Itdusxial Electranies, International Edition, Singapore :

Prentice Hall International, Inc., 1997.

8. Kundur, Prabha, Power Systern Snbility and Control, EPRI * Power System

En gine e ring Seri e s, McGraw-Hill.

9. Larsen, Einar, et a1.," Benefits of GTO-Based Compensation Systems For Electric

Utility Applications", IEEE Trsnsaction on Power Delivery, Vol. 7, Nc. 4,

Oktober 1992 " hal. 2056-2464.

10. Lister, Eugene.C dan Rusctq Robert. L, Elecffic Circuits and Maehines, Seventh

Edition, McGraw-Hill, I 993.

11. Malvino, Albert ?avl, Electronic Principles, Sixth Eetition, Singapore : Glencoe

McGraw-Hill, 1999.

84

12. Mamira, Mohammad Baju, Kompensasi Seri Yang Dikendalikan Thyristor,

Skripsi Sadana S-1, Jakarta : Jurusan Teknik Elektro FTI-USAKTI, 1995.

13. Mehta, Y.K., Prineiples of Electrical Engineering snd Electronies, First Editiott,

New Delhi : S. Chand & Company Ltd-, 1996.

14. Miller, Robert H., Power System Operation, Second Frtifiort,MtCtraw-Ffi11.

15. Miller, T. J. E., Reactive Pawer Control In Electric Systems' New York : A

Wiley-Interscience Publication, 1982 -

@) N".;uO, M. Mardani dan Ortmeyer, T. H., " GTO Thyristor Controlled Series

Capacitor Switch Performanc e", IEEE Transaction on Power Delivery, Vol' 13,

No. 2, April 1998, hal. 615-521.

lT. Rashid, MuhammadH., Elektroniks Dqya : Rangkaian, Devais, dan Aplikasinya,

Jilid 1, Edisi Kedua, diterjemahkan oleh Ir" Ary Prihatmoko MS { KELOMPOK

MASDALI ), Jakarta : PT Prenhallindo, 1999.

lB. Rashid, M. H., Power Eleetronics : Ciracits, Det'ices, and Application, Prentice-

Hall Internstionutr Editians, Englewood Cliffs : Prentice-Hall, 1988.

19. Sen" p. C., Principles af Electric Mschines aftd Power Electronics, Seeond

Editi on, A Wiley-Interscience Publication.

20. Serl P. C., Power Elecfronics, Second Reprint, New Delhi : Tata McGraw'Hill

Fublishing Company Limited" 1990'

21. SubrahmanyanL Vedam, Power Etectronics, New Age Int- Publisher.

22. Wasito, $ dan Hernawan 8., Petalaran Elektronika i Komp$er Tehnik Digit,

Cetakan ke-9, Jakarta : Karya Utama" 1994-

LAMPIRAN A

CONTOH-CONTOH PERHITTJNGAN (")

funvera"-d^l^

saluran transmisi tunggal, fasa tiga, 50 FIz, 500 KVa2iO f*l'\----"'

sbb : Z:j0,65 f#km ; Y=j5,1 x 10'6 mholkm ; dan tahanan

diabaikan. Untuk mengurangi panjang elektrik dan memperbaiki pengaturan

tegangan saluran maka dipasan{rsaktoru&aal ygng sama besarnya gg!a,lt$tg1ng_------/

saluran. Misalkanlah, lvs l= lvo i = 500 KV

(a). Tentukanlah panjang elektrik saluran sebelum pemasangan raaktor slmnt t

(b). Tentukanlah induktansi _dari reaktor shunt dalam Henry agar panjang elektrik

saluran berkurang menjadi 20 o !

(c). Tentukanlah daya natural sebelum dan setelah pemasangan reaktor sbunt I

(d). Bila Vn: 500 KV, dan beban Pn: 200 MW pada faktor daya 0,9 terbelakang

tentukanlah pengaturan tegangen sebelum dan sesudah pema$angan kompensasi

reaktor shwnttersebut' !

Jawab:

(a). Panjang elektrik saluran 6 = B x {

dimana, p : konst.perge$eran fasa/konst.panjang gelombanglpanjang elertrik

per satuan panjang/radian per satuan penJang

I = panjang saluran.

O = 1,8207 x 10-3 x 250 = 0,4552 radian.

=,|il0,65 x 5,1x 10*6 radian per km

: 1,8207 x 10'3 radian per km.

85

0-{1("1^ =180o

!. " -L rdlr.,.{ Eo'

: 010l?( ,,:;/.t,-.

W 1 r,,tia^ a )3f _

(

o S?rBo

'l- 4

o)ow

86Lanpiran A

: A,4552 x 57,3"

:26J4

(b). Misalkan $aluran transmisi tersebut direpresentasikan dalam nominal PI ( lihat

gambar a ).

Gambar a : Sirkit Pado Contoh I Dalam Nominal n

daaB=Z

Setelah pemasangan reaktor shunt, maka konstanta umum ekivalen A dan BGe

C,' Y+ Y"e

"\ =D

Misalkanlah bahwa kombinasi saluran dan reaktor shunt itu merupakan saluran baru

dengan admitansi slwnt yang baru :

Y'Y1I--.--_

2 2 ja*sh

=y_ j-

2 Xsh

dan B tidak mengalami perubahan. Diketahui dari sebelumnya,

O : panjang elektrik sebelgm pemasaogan reaktor shunl = 26,1"

B:Z

{kripsi Sttaa I / Luqmanut l{akin E / 062.96.153

wLanqirax A

maka,

Jadi I,'= (o,roor)x r

= ;0,000749mho,

J7W 26Jo

O' * panjang elektrik setelah pemasangan reaktor shunt:20o

= 0,7663rlu I-tr20{'F'*t -J7"Yo'

-=o F*E

+f+,pqa oqfr+.r#trrr ,ru,ri"l-

dan

Maka,Y,Y

v, 3+4f' = 10,000749*1to.2

'i - io.3745xlo 3

Xsh

Xsh

: 0,263 x 10-3 mho

Xsh = 3,802 x 103 ft.

Jadi,

Lsh =# =ryltHenry/rasa vp{ff;ffi ,*ftgVtt@ \)

dalah dava maksimal vans.,{apat ditransmisikan bila Vn=Vs-;. +?*::t-fi /. . ,. , !, r__._ :_:dan dibebani denganfbeban t atatcfrititf fita rugi-rugi diabaikan, daya ini

disebut daya natgal atau SIL {Surge Impedance Loadi*g}.

Dimisalkan:

--A[Epo fro) ':- daya natural dan impedansi surja sebelum pemasangan reaktor

shunt.

p'o ; Z'o : daya natural dan impedansi surja setelah pemasangan reaktor slwnt-

Panjang saluraa transmisi 250 km, maka

Y -- js,lxl0{ x250 = il,?75x10 3 *r!

.rq,^rr.^a h*

(o,s:rs x ro 3) (o,tz+s x to')

Skripsi St6a I lLuqmanat lfakim E / 062.9d'153

88Lampira.n A

Z: j152,5 {l Y: j1,275 x 10'3 mhc;

trt--17-

tr,-{r

-*(^

J ,'oP-

W=357e\t,zl5 x to-'

= 466f)

Dari hasil di atas terlihat bahwa dengan pemasangan reakior shunt, daya natural

berkurang dari 700 MW menjadi 536 MW. Ini berarti bahwa kemampuan untuk

menyalurkan daya setelah kompensasi dengan reaktor shxrrt meniadi berkuraag.

(d). Vn = 500 KY r-r- atau 288,68 KV i--N : tegangan di sisi terima.

Jadi,

(KV)'Po: +

Zo

It=

P*: 2ooffi Ml faktor daya

Maka,

500 x 500

Po : : 700MW.357

500 x 500

P'o : : 536MW-466

L -cos't 0,9Pn

= cosr.t': o,gs terbelakang - F --Op -'brd. A,m'&*^r

200 x 1000 - ,C dd leb^ /: I €l$0" )n d\",, Sth^ ,ti[d

16 x 500 x 0.9 t a'*Pft-.+ )Sx Vr;; x cosfg

. Sebelum kompensasi :

ZxYA:l+--:D +

2

: 256,6 L -25,84" A ( arus terima )

7: j162,5 Q

162,5

0,749 x 10-3

.S&ripsi S*aa I / Luqmanul Hakim E / A62.96.15i

; Y:j1,275xi0-3mho

89LampiranA

j162,5 xjl,275 x 10-3

:1t

B=Z:j162,5Q

Vs : (0,8964x288,68)+ 162,5 r' 90ox256,6 L15,84"x 10* -- AUpe-^, + Bf,p

: (277 + j37,5) KV r--N * tegangan sisi kirim.

lvr I : 779,5 KV r-m : 484,1 KV r-r

lvr I 484,1: . : 540 KV l-r : I V* *, | : tegangan terima beban nol

I n I o,Be64

Jadi,

{fr,v,t :/A/yu#d,fi,s^

lvo*.1 - lv*u'l

lv* rr l

540 - 500

x 100%

v{hd"

500

S*t*lah ko*pen*uri :

Z : j162,5 {l ;

ZxY'A:1+--...-.-_:0,9391

?

x 100% : 8,Yo,

y' : j0,749 x l0'3 mho

Vs : A.Vp+B.In : 0,9391 x288,68 + 41,7 I &,16"

: 271,I + 18,2 + j3?,5 : { 289,3 + }37,5 } KV r.-N

lVr I : 291,7 KV uN atau 505 KV r-r

lvr I 505: =538KVl-l= lV*u,"1

lnl o,e3el

= 0,8964

Skripsi *tr&* I / Luqmanul E*kin E / M2.96. I 53

90LamlEran A

538 - 500

VR (%) = x 100% = :re%. &500

Jadi, dari hasil-hasil tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa dengan

kompensasi reaktor slmnt, pengaturan tsgengan diperbaiki dari 8% menjajli

:,u'/:.Bila reaktor strwnt dipasang hanya selama keadaan tanpa beban ( berarti

dilepas saat kondisi beban penuh ), maka

484, I- 500

0,9391 + -lv"lf tw%

VR(%)= x 100% 2l/"1500

= 3&=

Angka 3,1Va trli men*njukkan pengat$an tegangan yang makin membaik

WdCl$Y)'

atau

daripada sebelumnya yang hanya mencapai 7,6%. Sglairy[ulgggg.q,qe-1gpas

r."elf"t tellnl yq !dt-t b*"t p-*lrakanlneryggqh lqryryyg kapqslt-T

penyaluran

abse ddr[h*^

tbrs\rd <;-")/ i C : kapasrtansrt

Misalkan deraj at kompensasi 90ya, maka

Xc= 0,9

Xr

I

- : 0,9 CUL

oC

,/a

Skripsi Strtrtu I / Luqmanul Hakiln E / 06 2.96. I 5 3

9lLampirm A

1

: 0,9

rr:C . crll-

Seandainya frekuensi turun dari 50 FIz menjadi 47,5 Hz, berarti terjadi penurunan

-/:_-( S%,)nakaderajatkompensasinyamenjadi: (F'"p {u+"" / DF hits) +tit"* u&9

n-:qf{nq" t GvAoo,qr0 _ \_--i-,tt-a t,** =ffi': w%-

dan berarti hampir mencapai resonansi ( 100% ). Besarnya derajat kompensasi,

dalam praktek, berkisar antara 40 - 6ff/o-

;',\:

Contoh-3: Saluran transmisi pada contoh

-

(ll, yaitu saluran transmisi 500 KV, 250

mholkm dan tahanan diabaikan. Untuk

,4\utr.^,q€^,x;

krs, Z; j0,65 fl/km, Y : j5,l x 10-6

mengurangi panjang elektrik rnenjadi

1v* i: lv* l= 5oo Kv. Tentukan :

(a). besarnya kapasitansi dari kapasitor seri per fasa dan derajat kompensasi I

(b). daya natural sebelum dan setelah pemasangan kapasitor seri !

Jqlvab :

(a). Apakah kapasitor tersebut terpasang di tengah+engah atau di ujung salursn,

konstanta umum B' ( reaktansi saluran setelah dikompens&si: Z' ) dapat ditulis

G-jxc) Dimana z:B: jx : reaklansi saluran sebelum dikompensasi, maka

*4^^ Lt*pA;

,tr-,

1/z

yeg e $Y @' : ,E\f :20o ( setelah kompensasi )

g : ,17;Y :

o' tt7'"Y

-:--- :

O ,lz *Y

2A"

= 0,7663 =

26,1o

St ripri Struta I / Luqmanul Hakim E I A62-96.153

92Lampiran A

maka,

Z' - 0,5872x2: j0,5872x(0,65x250)

j95,42C1 : j(X-Xc)

I "Lo*. qoo

+ z6ln -- e6l,2t

:. tt = o$t?t- r L

Is

-.{*t.*tt* *itt;

z?-

Jadi,

1

: 67,08 f! : -eoC

Kapasitansi dari kapasitor seri per fasa adalah -

1

C_ : 4J5;JO 5 Faradllasa.314 x 67,08

Xc 67,08

Derajat kompensasi x 100% : 4J-3&-X1 0,65 x 250

(b}. Daya natural sebelum kompensasi : 7!Q_I\rf\tr ( lihat contoh 1 ). Setelah

kompensasi, impedansi surjanya menjadi : 4o ; l7-lt-

*/ "^..,,rrr.,'^ l,t,

dan daya naturalnya menjadi :

500 x 500p'o : : 9_l4i\{qt

273,6

Jadi dengan kompensasi menggunakaa kapasitor seri dapat meningkatkan daya

natural, dari 700 MW menjadi 914 MW, ini berarti kemampuan penyaluran daya

bertambah besar.

V"+aq?'i' ub

j (x-xc) : i95,47 Io,s-.f) bc'g' l)'

._ -\)"'Xc {tiz,s)ss,qz , 3'z' c iu-r"7

\_-

Skrip$ SVau I / Luqmanul Hahim E / (M2.96-I 53

93Lampiran

Tentukanlah

faktor daya

kapasitas dari kapasitcr ststis yang diperlukan

jata-jala 15 KV

untuk

dengan

Jawab:

( i ). Cara Dertama :

Sebelum kompensasi

dari 0,7 menjadi 0,9 pada suatu

Gatnbar b : Diagram Segitiga Daya (fntuk Contoh 4

+ Pp: 1,3 MW ( 3 fasa )fw /t'

Cos.lp<- 0,7 ; 1P6: 45,6"

1300 : Vn x In x 0,7 r'<-\(Par

)

Sn = Vn x IR: 1857,14Vt/'

Qr : 1857,14 x Sin 45,6"

= 1326, = 1,3269 MVAR.

( Kebutuhan daya reaktif sebelum dikompensasi ).

Setelah kompensasi + Pn: 1,3 MW ( 3 fasa )

Cos p'n = 0,9 i P'* :25,84"

@

p/

ffi"; Srtnr" I I L*qmanut Hukim E / M2.96.153

94Lampiran A

t3oo:vnxtnxo,9 6.1

S'n: Vn x I's: 1444,4\!9

Q2: 1444,44 x Sin 25,84o

= oze,{xxf 0.62s 6N'n/AR.

\__-/( Kebutuhan daya reaktif setelah dikompensasi ).

Qc iro ) : Qr - Qz : A,6913 MVAR s 0,7 MVAR'

k4/WL st*t= daya reaktif yang disediakan/diberikan ole6apasitot ttuQ\.-_

Qc q:a ) 0,6973

c :---....----_..-:--:9.869 uF * 10 uF Lper fasa L =* lvo r-r lt 314 x 152

P 1'r47\

Ji.Trq -r#

a\

/g

I(.

Dari harga C di atas, berarti kapasitor statis yang dipasang memberikan daya reaktif

pada sistem sebesar Qc sehingga faktor daya dapat diperbaiki dari 0,7 menjadi 0,9.

Selain itu, kebutuhan akan'daya reaktif kapasitif juga dapat dikurangi dari 1,3269

MVAR menjadi A,62}6MVA& artinya kapasitor mengambil alih tugas PLN I genset

dalam penyediaan daya reaktif kapasitif. Dengan demikian, otomatis biaya langganan

listrik ke PLN j*ga berkurang.

( ii]. Cara Kedua :

e:s : pn(t*q*-tane'n): Qc: Qr-Qe

Pn : l,3MW(3fasa)tufr*r*F :1,Q2 + F =45,6o

fi'uT*W:0,48 + y6:25,84o

iiripst Saaa I /Laqmanut H*in E / t62.96-153

/'a

95

Lumpiran A

S*

Q ts = 1,3 {I,AZ - 0,48 )

: 0,702 h4\iAR

= daya reaktif yang disediakarldiberikan oleh kapasitor statis.

Harga kapasitansi dari kapasitor statis adalah :

Q:e a,7fi?C:

,o.lv*r-rlt 314x15?

:&-d=!@

Conts(l.S : Sebuah rangkaian listrik terdiri dari resistor 10 O, reaklansi induktif 30

-

/\t{ a^n reaktahsi kapasitif juga 30 C} yang seffiuanya terhubung secara seri dengan

\

sumber tegangan 120 V-60 Ffu. Karena xc = xr-, reaktansi rangkaian menjadi nol

dan nilai impedansi sama dengan nilai resistansinya, yaitu 10 Cr. Faktgr daya

rangkaian adalah NZ:1. Arus yang melalui rangkaian adalah ViZ: 12 A. Jatuh

tegangan pada resistor adalah Ift : 120 V dan pada reaktansi adalah IX: 360 V'

Karena tegangan yang melalui reaktansi induktif berbeda fasa l80o terhadap

tegangan yang melalui reaktansi kapasitif, walaupun keduanya bernilai besar, maka

jika dijumlahkan secara phasor hasilnya akan nol. Jika frekuensi sumber diubah

menjadi kurang dari 60 H4 xL akan menurun di bawah 30 fI sedangkan xc akan

f P-ru 5'0 4'naik di atas 30 fl.

QNV@ Qfv'

Catagn ; {*) diambil dari referensi ke-4.

.f*ripd Str&a I lluqmanul Hakim E / 062.96.153

LAMPIRAN B

TABEL nArnrCory$_sEMTKOIqDUKTOR DAYA (.)

\daw

&a6'ryl\r

Q9Semikonduktor

Dava

Jenis RatingV& I Frekuensi

Atas GIz)

Vdaktu

Pensaklaran

(ps)

Tahanan

SaatON (A)

Dioda Se$a guna

Kecepatan TinSgI

Schottky

5000 v/5000 A

3000 vll000 A

40 vl60 A

lkl0k20k

100

2-50,23

0,16 m

1m

l0m

Th3ristor BlakingBalik

KecepatanTinggi

Bloking Balik

KonduksiBalik

GATT

LASCR

s000 v15000 A

12m V/15S0 A

2s00 v1400 A

2500 v/1000 A

1200 v/400 A

6000 v/1500 A

lkt0k5k5k20k

400

200

20

40

40

I200 - 400

0,25 m

0,4? m

2,16 m

2,1m

2,24m

0,53 m

TRTAC 120S V1300 A 400 k 200 *400 3.57 m,-r'

Self-turned-off

thyristor

GTO

STTH

4500 v/3000 A

4000 v12200 A

l0k20k

(tt )-vb.)

2,5 m

5,75 m

SIT r200vi300 A 100 k 0,55 1,2

IGBT Tunggal 1200v1400 A 20k 1? 60m

MCT Tunggal 600 v/60 A 20k n1 l8m

MOSFETS Tunggal 500 vi8,6 A

1000 v14,7 A

500 v/50 A

100 k

100 k

100 k

4,7

0,9

0,5

0,6

2

0,4 m

Transistor daya Trmgggl

Darlington

400 v1250 A

400 vl40 A

630 V/5* A

1200 v/400 A

1200 v/300 A

20k

20k

25k

l0kr00 k

9

5

1,7

30

0,55

4m

3lml5m10m

1,2

Catatan : (*) diambil dari referensi ke-l?.

96

W* -- f-afuo. rr.

f.

@ . \t+*t*"t-ot- gf O**y. d"y*,,b; '*r/e'b"{"{* **-"; *i^ (tr) A6,,. t*yy^

,hn *"*f,y+{,+["*- ",{*^ *jo"t d"^tr tl-€*{adrf " gFf r -"4 *o"rf* W.t}" Fer^.*

yr. Et+i**^ , borr.rAot- , *r*^ *q{ a,A^,, *<xra^t6a; s44 [e'vlQ^.

W "a""b* aiL,"bn&*^ rtl^ h"+"^s-*t-*

-t+1 Tf- "*,qu. "y""?t^\l U'i{ri

l"1,. - oFt , *" ,tir.rr.^6 /,*r,"{r , **d*\* ,*r^.t^ x4'p*1"4,t6^< a-{'u4ra*\{ fi** l--*t-y t<ts* 5t^,^,t)

LAMPIRAN C

TABEL KLA SIFIKASI KOMPEN$ATORi

MENURUT FTINGSI DAN JENISNY&"CI/'

/I

Akti,fFungsi PasifMesin sinkron

Synchronous condenser

Thyristor-switched capacitor

Th3ristor-conEolled reactor

Reaktor shunt

Kapasitor shunt

Kompensasi Impedansi Surja

( Virtuat -Zo compensation )

kontrol tegangarl manajemen daya

reaktif

Kapasitor seriKompensasi Paqlang Etektrik Saluran

( Vkhul -O compensation )

konnol tegFngan" manajemen daln

reaktif" Fningkatan stabilitas

Synchronous condenser

Thltistor-switched capacitor

Tllvristor-controlled reactor

Kompensasi dengan penrbagian daerah

Dyn*mic shunt compensalion,

peningkaun stabilitas pda saluran

Catatan : (*) diambil dari referensi ke-15.

97

LAMPIRAI\ D

TABEL JENIS FERALATAN KOMPENSATOR PAI}A SALURAN

TRANSMISI BESERTA KETINTTINGAN DAN KERUGTANNYA ("}

caatan : {*) diambil dari referensi ke-15 diambah dengan baris terakhir.

Prinsip dan kon$rlksi*Ya

sederhana

Nilai kapasita*sinya tetap

Efek transim pensaklaran

Frinsip dan korxtruksinla

sederhana

Membutuhkan proteksi

tegangan lebih dan filter

harnronisa

Prinsipya sederhana

Perawatan lebih sulit

Respo* terhadap

pengendaliarnya rendah

Butuhpodasi3ang kuat

Memiliki kemampuan

pembebananlebih

Dapat dikendalikat

Harmonisanya rendah

S5'nchronous condenser

Membangkitkan harmonisaResponnya cepat

Dapat dikendalikan

Dapat cepat dibenahi jika

terjadi gangguan

Thyristor-conholled reactor

{rcR)

Tidak memiliki kemampuan

iltuk membatasi tegangan

lebih

Pengendalianrrya ssdikit rurnit

Frekuensi resonansinya rendah

Dapat cepat dibenahi jika

tsrjadi gangguan

Tidak menimbulkan harmonisa

Thyristor-switched capacitor

(rsc)

Ada harmonisa tegangan

Jatuh tegangan konduksi sedikit

lebih besar

Froses kompensasinya lebih

halus dan kottinu

Efisiensirr;ra sffira total lebih

tingg

Tidak perlu rangkaian komuasi

GT0+onrolled series capsitor

( GTO-CSC )

98

8.1

LAMPIRAN E

RUMUS - RUMUS YANG DIGUNAKAN PADA TABEL 3.7

Gambar rangkaian jika kapasitor seri heluar dari STTL {sebelum dikompensasi) :

Vs=22QV5O iiz

Gambar E-I : Sebelum KomPens*si

Rumus-rumus yang dipakai dalam perhit*ngan sebelum STTL dikompensasi :8.2

Frs

g*. Qbeban = lt';lx 11,t"4 "

sinlPebaz

= 1t"a{' xlmenanl

*. Qsumber= ltzslx i/sa{ x rin$u*fr*

=ltsatl' xlX'sal + Xbebanl

*. Isal =Zsal + Zbeban

l'n =Vb * {Isal x Zs*l}

lrt'i* ll'^lPnatural{Slf) = L#r_--\___/

lZ*4

Jr "Ts& x GO6ra"-//-'

t'p6*=- *. Pbeban --ltsutl' x Rbebsrt *

lnneuan] _* Coswebdn = V,brd=

J= \&- I\'^L

F*,ak Q f^*

Pbeban

99

100

Lanryiran E

F} Gambar rangkaian jika kapasitor sefi masuk ke STTL ( setelah dikompensasi ) :

Vs:22OV50 l1t

Gambsr E-2 : Setelsh Kompercsasi

8.2.1 Rumus-rumus yang dipakai dalam perhitungan $etelah STTL dikompensasi :

*. f'sa/ = * . O' bebsn= l}''ni x l/'sa/l * rin$ nr*onlrs

Zsal+Zhebsrr+Xcseri

trr'x = l's - I' sal(Zsal + Xcseri)

Itr'sl x ltrz'olP'natural(Slj-r)-'r I I I

' lZsat + Xcseril

" lntenanl _*.Cosw'behan = f- -'-""V""*" lznenanl

*. Q'sumber =l4slx l/'sa{ xsin$sumber

= l/'sall' xl&sal + Xbeban+ Xcseril

* . p,beban = lJ',ralit x Rbeban t , // * r ^VH-Xlt4-v X

P'beb$n

lntonll+. (losb'srstem=#="*;.* " " lzrctatl

r--------+----:-,tP' behan' + Q' beban?

= lrsa{' "lmeaanl

h d' Wra- - ftelr,^

{= CosRbeban

= As (,/-F)/

6tdt I' t'^9*

eewv

lRsat +nnemnl

lZsal+Zbeban+Xcseril

/=

F-lf

C :ert

Sbipsi S*aa I /Luqmanut Hakim E / 062.96-153

PARNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya mahasiswa Jurusan

Universitas Trisakti,

Nama

NIM/NIRM

Program Studi

Alamat E-Mail

Teknik Elektro, Fakultas Teknolcgi Industri,

: LUQMANTJL HAKIM E

: 062 "96.153 I 9631 1671025015 1

: Teknik Energi Listrik ( A )

: luqman@iwan:fals.com

lha.kime_@yahgpJsom

Dengan ini menyatakan bahwa karya tugas akhir yang saya buat dengan judul

*UNJI.IK KSRJA GTO-CSC SEBAGAI KOMPONEN KOMPtrNSATOR

I}AYA REAKTIF PAI}A SABUAII hIODEL SALURAN TRANSMISI

TENAGA LISTRIK '' :

Dibuat dan diselesaikan sendiri, dengqn menggunakan hasil kuliah tinjauan

lapangan, dan buku-buku acuan yang tertera pada daftar pustaka yang ada pada

karya tugas akhir saya.

Bukan merupakan duplikasi karya tulis yang sudah pernah dipublikasikan atau

yang sudah pernah dipakai untuk mendapatkan gelar sarjana di universitas lain,

kecuali pada bagian-bagian gumber informasi yang dicantumkan dengan tata cara

referensi yang $emestinya.

Bukan merupakan karya terjemahan dari kumpulan buku acuan yang tertera pada

daftar pustaka yang ada pada karya tugas akhir saya.

Kalau terbukti saya tidak memenuhi apa yang saya nyatakan, maka karya tugas akhir

saya akan batal.

t.

nL.

J.

Jakarta, 13 Februari 2002

Y,ang membuat Pernyataan,

LUQMANT]L HAKIM A

" Beramar-ma'ruf dan bernah6munkariah kamu. Jtka trabk, naka Allah akan meniadkan

Fen4uasamu orangE yaflg FallrT7Jaltat clt antara kamu. Kemudtan orang n sltaleh dr anf,ara kamu berdaa,

tetaVr daa mereka hdak dtkabulkan "( Muhammad SAW I H.R : Abu Dzarr ).

- Apakah kamu menqrra bahwa kamu akan masuk syurga. yadaha/ belum nyata baqt Allak oran/?

)/arlg berJlhad dt a*tara kamu, dan belum rryata orang ? yan7 sabar "

{ Q.5. Alr lmran : }42 ).

" llat oran6' yur6 bertman, maukah Aku turyukkart Fern^gaa{f yang dagat' menyelam*tkan kamu

dar; stksa yang pedth ( nerak ). Ferna7aan ttu alah kamu tetap benrnan keyada Allah dan Rasul-Nya,

dan berythad -dt

plan Allah dengan harta-bencla dan yuta. ltulah yang lehh batk bagtmu flka kamu

nen7etahut "( 4.5. Ash-Shaff : lO- l I ).

' Telah dtyrrtkan beryerang bagt orang t yrrg dtperangt, karena sesunEuhnya mereka telah

dtzkalpt. gesun77uhnya p,ttait *enir t ilrnn Kuasa untuk menolong mereka. Yatu oranq : yang dtuetr

darr kangung mereka tanpa alasan yang benar kecualt mereka berkata .' " Tuhan kam adalah Allah'"

Sektranya ATbn ndak menolak kekqaman sebaEan rnanusia atas sebagtaff -yan7 latn, tentulah telah

drroboikan harl nasrant, qerelf , runah' baciah orang yahudt dan masTdn yu,E d dalamnya banyak

dtsebut nam"s Allat't. Sesungguhnya Allah benaf Maha Kuat lag Maha ferkasa "

( Q.5^ Al-Ha:: , 3940 ).

* llat oranq t bertwan, apakah sebabnya btla dtkatakan kepada kamu, ' Beran4k'allah untuk

berVeran4paAa jalin Atlah I ", kamtr merasa herat dan rn6m ttng7al dt temgatmu ? Afakah kamu puao

den7an keht,lupan dt dunta sebaEa gants kehdupan "4 akhrat ? '

( Q.3. At-Taubah ; 36 ).

" 6at oranq t benman ! Apabtla kamu memeranEt yasttkan musuh, maka berteguh-hahlah kamu

dan sebutlah nama Allah sebanyak-banyaknya agar kamu menang | "

( G.3. Al-Anfal : 45 i.

" llat nabr I Kobarkanlah semanEat para mushmrn tu untuk berperanE- Jrka ada lO orang yanE

sabar dt antara kamu, rttscaya mereka ikon ,^*pu mengalahkan 2OO oranq musuh' Dan {ka ada lOO

orang ya/.!g sabar dt antarino, pastt mereka akan mampu menqalehkan |OAO orang kafir. dsebabkan

oran7l kafrr $u adalah kaum yanq trdak menqerh "

{ Q.3. Al-Anfa!: 65 )'

" Felgaraph { pertntah dan larangan Allah }, na€aya kamu akart selalu metasakan kehadtran-Nya'

Kenaltlah Alph wakts kamu senan6, ntsaya A/lah akan men7enaltmu waktu kamu dalam kesufitan'

Ketahutlah aFa yafig t'ugut dart kamu adalah sesuafu yang pastt hdak mengenatmu' Dan aga yang akan

fnefiqeflatrfiu pash hdak akan meleset dan kamu' Kemenangan harya brca dcapat dengan kesabaran'

Kelapangan L"rt *rrn ( datangnya ) denqan kesusahan dan kesurttun bersamaan ( datangnya ) dengan

kemudahan "

f Muhammad SAWl H.R: ALfuaEkLL

"' Sesurqguhnya Allah mencntat oranq t yang beryerang d jalan-Nya dalan bansan yart4

teratur. seakart-akan mereka sustjflarl bangunan yang kokolt "

( Q.5. Ash-Shaff ; 4 ).

" Muhamrnacl adalah utusan Allah. Orang " yrn€ bersamanya sangat keras terhadap orang kartr

{ kecuafr kafir tlzmmt }, ietavt berkasth 5ayan6 terhaclap seeama mereka' Kanu hhat mereka ruku' dan

sulud mencan kendhaan-Nya. Ctrr-crn mereka-tanrpak yada muka nrereka dart bekas sulud' Demtktanlelt

stfat 2 mereka dalan Taurat dan lnlti ( yan7 aslt ). Mereka tbarat tanamaft yanq mengeluarkan tunas

hrng7a nertladr kuat, besar, s te7ak-lurus c* atas Fakaknya. Tanamatt tu menyenan7kan hatt para

ferlanamnya karena Allah kendak ienlengtelkan hah orang n kafrr { dengan kekuatan arang tnukmn )''A/lalt

neryanj*an kepada oran6' bei*ni dnn yang mefigerJakan amal sholeh dt antara mereka anfunar?

$ pahaia yang besar "

{ Q.5. Al-Fath : 29 ).