1
STUDI PENGURANGAN ARUS INRUSH AKIBAT ENERGIZING
PADA TRANSFORMATOR DAYA GARDU INDUK KRIAN 500 KV
MENGGUNAKAN METODE SEQUENTIAL PHASE
ENERGIZATION (SPE)
Gilang Wilfanur - 2205100181
Jurusan Teknik Elektro – FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kampus ITS, Sukolilo, Surabaya – 60111
Abstrak-Arus inrush dengan nilai puncak beberapa
kali arus normal timbul pada saat energisasi
transformator. Arus ini dapat menyebabkan berbagai
gangguan pada sistem tenaga listrik. Oleh karena itu,
untuk menjaga kualitas sistem tenaga listrik, metode
untuk meminimalisasi arus ini sangat diperlukan. Salah
satu cara untuk mengurangi arus inrush adalah dengan
menggunakan metode Sequential Phase Energization.
Dalam metode ini, faktor-faktor seperti delay waktu
switching antara tiap fasa transformator dan nilai
tahanan netral diperhitungkan agar didapatkan hasil
yang optimal.
Pada Tugas Akhir ini akan dibahas pengaruh metode
Sequential Phase Energization terhadap arus inrush yang
timbul pada transformator daya. Metode yang
digunakan adalah melakukan simulasi dengan perangkat
lunak Alternative Transient Program-Electromagnetic
Transient Program (ATP-EMTP) untuk mendapatkan
performa dari metode ini. Sebagai model simulasi,
digunakan transformator daya Gardu Induk Tegangan
Ekstra Tinggi (GITET) Krian 500 kV.
Pada akhir dari Tugas Akhir ini, diberikan
rekomendasi delay waktu switching antara tiap fasa dan
nilai tahanan netral yang optimal untuk penerapan
metode ini pada transformator daya GITET Krian 500
kV. Dari hasil simulasi didapatkan bahwa arus inrush
pada transformator daya mengalami penurunan yang
signifikan, yaitu berturut-turut pada fasa 1, 2 dan 3, dari
5950,6 A menjadi 1102 A, 3994 A menjadi 1109,4 A, dan
5497,4 A menjadi 993,41 A.
Kata kunci : arus inrush, ATP-EMTP, transformator daya,
metode Sequential Phase Energization.
1. PENDAHULUAN
Timbulnya arus inrush pada saat energisasi
transformator adalah salah satu fenomena yang terjadi pada
sistem tenaga listrik. Arus inrush adalah arus yang
mempunyai nilai cukup tinggi dan bersifat tiba-tiba yang
timbul pada saat transformator mulai dioperasikan. Arus ini
mempunyai nilai beberapa kali dari arus beban penuh
normal. Jika tidak ada usaha untuk mengurangi arus tersebut,
maka baik dalam jangka pendek maupun jangka panjang
akan menimbulkan dampak negatif pada transformator dan
sistem tenaga listrik. Oleh karena itu, metode untuk
mengurangi nilai arus inrush sangat dibutuhkan.
Salah satu usaha untuk mengurangi nilai arus inrush
adalah dengan menggunakan metode Sequential Phase
Energization. Secara sederhana, metode ini dapat
digambarkan dengan proses energisasi yang mempunyai
selang waktu (time delay) antara masing-masing fasa
transformator (A, B, C) dimana pada kawat netral dari
belitan primer transformator ditambahkan tahanan yang
berfungsi sebagai peredam. Metode ini tergolong baru dan
sederhana.
Pada Tugas Akhir ini, untuk memudahkan analisa
pengaruh metode Sequential Phase Energization terhadap
arus inrush maka dibuat pemodelan dan simulasi dengan
software Alternative Transient Program-Electromagnetic
Transient Program (ATP-EMTP). Untuk memodelkan
transformator digunakan parameter-parameter dan data-data
transformator daya Gardu Induk Tegangan Ekstra Tinggi
(GITET) Krian 500 kV. Selanjutnya dilakukan simulasi
dalam dua tahapan, yaitu :
1. Kondisi sebelum metode Sequential Phase
Energization diterapkan.
2. Kondisi sesudah metode Sequential Phase
Energization diterapkan.
Dengan demikian pengaruh metode Sequential Phase
Energization terhadap arus inrush dapat dianalisis dari
perbandingan arus inrush sebelum dan sesudah metode
tersebut diterapkan.
2. ARUS INRUSH DAN METODE SEQUENTIAL
PHASE ENERGIZATION
2.1 Arus Inrush
Arus inrush adalah arus lonjakan seketika dengan nilai
beberapa kali arus normal yang timbul pada peralatan listrik
pada awal terhubung dengan sumber tegangan. Arus ini
dapat terjadi pada peralatan-peralatan listrik antara lain pada
bola lampu pijar, motor listrik AC, power converters dan
transformator [6]. Pada transformator, arus ini dapat
mencapai nilai 3.5-40 kali arus rating pada beban penuh [12].
Bentuk gelombang arus inrush mirip gelombang sinusoidal
akan tetapi tidak simetris. Arus ini mempunyai komponen
DC dan mengandung harmonisa ke-1 dan ke-2 yang tinggi.
Nilai magnitude arus inrush mengalami penurunan setelah
beberapa waktu, namun bagaimanapun, kondisi dimana arus
melebihi arus normal dapat bertahan dalam beberapa cycle
[2]. Dampak yang ditimbulkan oleh arus ini antara lain
kegagalan operasi dari sistem proteksi transformator,
penurunan kualitas isolasi transformator, penurunan kualitas
daya dari sistem [10].
2
Berikut ini adalah contoh kurva arus inrush :
Gambar 1. Kurva Arus Inrush [7]
2.2 Metode Sequential Phase Energization (SPE)
Beberapa metode untuk mengatasi permasalahan arus
inrush telah ditawarkan dimana salah satunya adalah metode
Sequential Phase Energization. Metode ini menerapkan
skema yang menggunakan tahanan pada belitan netral
transformator dan energisasi berselang di antara tiap fasanya.
Ide dasar dari metode ini adalah peredaman arus inrush
menggunakan tahanan pada belitan netral. Hal ini
berdasarkan fakta bahwa nilai arus inrush selalu tidak
seimbang di antara tiap fasa. Ide ini kemudian dikembangkan
dengan menerapkan energisasi berselang di antara tiap fasa.
Unjuk kerja dan karakteristik dari metode ini telah diteliti
dengan simulasi dan percobaan. Dari penelitian didapatkan
bahwa metode ini mampu mengurangi arus inrush sebesar
80-90% [1].
Gambar 2. Skema Metode Sequential Phase Energization [14]
Metode SPE terdiri dari dua parameter penting, yaitu
delay waktu switching antara tiap fasa transformator dan nilai
tahanan netral [1].
Delay waktu pada Metode SPE memperhitungkan nilai
arus dari tiap tahapan energisasi. Dengan kata lain, energisasi
fasa kedua dilakukan setelah arus pada fasa pertama
mencapai nilai steady state dan energisasi fasa ketiga
dilakukan setelah arus pada fasa pertama dan kedua
mencapai nilai steady state kemudian di saat yang sama,
switch pada tahanan netral akan menutup [3].
Sedangkan nilai Rn optimal, berdasarkan penelitian,
dapat dicari dengan persamaan berikut [14]:
3. KONFIGURASI SISTEM
Sistem yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah
single line diagram GITET Krian 500 kV. Dari dua
transformator daya pada gardu induk ini akan diambil salah
satu sebagai objek pemodelan. Sebagaimana ditunjukkan
pada gambar 3, sistem yang dimodelkan terdiri dari
transformator daya 500/150/66 kV dengan kapasitas 500
MVA.
Gambar 3. Single Line Diagram Salah Satu Transformator
Berikut ini adalah data name plate dari transformator
daya GITET Krian 500 kV yang dijadikan model :
Merk : ABB
Tipe : TSDC.234 100
Nomor seri : 51146/004
Daya : 500 MVA
Tahun operasi : 1992/1993
Rating tegangan : 500/150 kV
Arus output nominal : 1718 A
Impedansi : 11.2%
Vektor group : YN-yn0(d1)
Jenis pendingin : ONAF2/ONAF1/ONAN
4. PEMODELAN, SIMULASI DAN ANALISIS
4.1 Pemodelan, Simulasi dan Analisis Arus Inrush pada
Trafo Daya Tanpa Metode SPE
a. Pemodelan
Pemodelan single line diagram pada gambar 3
menggunakan software ATP tampak pada gambar 4. Dari
gambar 3 dibuat sebuah pemodelan rangkaian dengan
menganalogikan suplai tegangan dari bus 500 kV sebagai
suatu sumber tegangan dengan tegangan nominal 500 kV.
Pada pemodelan ini, starting transformator dilakukan dalam
keadaan trafo tidak berbeban.
Kopel magnet di antara belitan dan karakteristik
nonlinier dari reaktansi magnetisasi adalah unsur terpenting
dalam studi transien yang diakibatkan energisasi. Pemodelan
transformator pada gambar 4 terdiri dari induktor histerisis
nonlinier dan bagian linier. Pemodelan tersebut
memperhatikan kapasitansi diantara belitan transformator
(2.1)
3
dan tanah. Kapasitansi ini tidak mempengaruhi inrush current
dengan signifikan, akan tetapi kapasitansi tetap diperlukan
untuk menghindari kesalahan pada simulasi yang ditandai
dengan peringatan “floating subnetwork found”.
Gambar 4. Pemodelan Single Line Diagram Gambar 3 pada Software ATP
b. Hasil Simulasi
Tegangan Belitan Primer ke Tanah
(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) v :X0172A
0.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35[s]
-900
-600
-300
0
300
600
900
[kV]
Gambar 5.Tegangan Belitan Primer-G pada Fasa 1 Tanpa Metode SPE
(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) v :X0172B
0.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35[s]
-700
-400
-100
200
500
800
[kV]
Gambar 6.Tegangan Belitan Primer-G pada Fasa 2 Tanpa Metode SPE
(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) v :X0172C
0.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35[s]
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
[kV]
Gambar 7.Tegangan Belitan Primer-G pada Fasa 3 Tanpa Metode SPE
(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) v :X0172A v :X0172B v :X0172C
0.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35[s]
-900
-600
-300
0
300
600
900
[kV]
Gambar 8.Tegangan Belitan Primer-G pada Ketiga Fasa Tanpa Metode SPE
Arus Inrush
(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) c:BREKA -CABLA
0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50[s]-3000
-1500
0
1500
3000
4500
6000
[A]
Gambar 9. Arus Inrush pada Fasa 1 Tanpa Metode SPE
(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) c:BREKB -CABLB
0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50[s]-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
[A]
Gambar 10. Arus Inrush pada Fasa 2 Tanpa Metode SPE
(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) c:BREKC -CABLC
0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50[s]-6000
-5000
-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
[A]
Gambar 11. Arus Inrush pada Fasa 3 Tanpa Metode SPE
4
(f ile inrush_gilang.pl4; x-v ar t) c:BREKA -CABLA c:BREKB -CABLB c:BREKC -CABLC
0 1 2 3 4 5[s]
-6000
-4000
-2000
0
2000
4000
6000
[A]
Gambar 12. Kurva Arus Inrush pada Ketiga Fasa Tanpa Metode SPE
c. Analisa Hasil Simulasi
Tegangan Belitan Primer ke Tanah
Pada gambar 5-8, tampak kurva tegangan belitan primer
ke tanah pada ketiga fasa. Pada gambar 8, fasa 1 ditandai
dengan warna merah, fasa 2 ditandai dengan warna hijau,
fasa 3 ditandai dengan warna biru. Fasa 1 dan 2 berbeda
sudut 120°, demikian juga pada fasa 2 dan 3 juga berbeda
sudut 120°. Tampak bahwa posisi gelombang tegangan pada
awal terhubung dengan transformator yang berbeda dari tiap
fasa mempengaruhi bentuk kurva arus inrush yang timbul.
Dari pemodelan dapat diamati bahwa alat ukur tegangan
(voltmeter) pada ketiga fasa diletakkan di antara switch tiga
fasa dan transformator. Hal ini menjelaskan kenapa pada
gambar 5-7 kurva tegangan mulai stabil pada sekitar detik
ke-0,17. Hal ini dikarenakan waktu menutup switch pada
ketiga fasa adalah sekitar detik ke-0,17.
Arus Inrush
Gambar 9 menunjukkan arus inrush pada fasa 1 muncul
pada detik ke-0,17. Hal ini dikarenakan waktu menutup
switch fasa 1 adalah pada detik ke-0,17. Pada gambar
tersebut dapat diamati bahwa nilai arus inrush maksimum
yang timbul adalah 5950,6 A.
Gambar 10 menunjukkan arus inrush pada fasa 2
muncul pada detik ke-0,17666. Hal ini dikarenakan waktu
menutup switch fasa 2 adalah pada detik ke-0,17666. Pada
gambar tersebut dapat diamati bahwa nilai arus inrush
maksimum yang timbul adalah 3994 A.
Gambar 11 menunjukkan arus inrush pada fasa 3
muncul pada detik ke-0,17333. Hal ini dikarenakan waktu
menutup switch fasa 3 adalah pada detik ke-0,17333. Pada
gambar tersebut dapat diamati bahwa nilai arus inrush
maksimum yang timbul adalah 5497 A.
Hasil simulasi pada gambar 12 menunjukkan arus
inrush yang timbul pada ketiga fasa. Arus inrush pada fasa 1
ditunjukkan dengan warna merah, arus inrush pada fasa 2
dengan warna hijau, arus inrush pada fasa 3 dengan warna
biru. Dari gambar tersebut, tampak bahwa arus mencapai
nilai steady state setelah 3 detik.
4.2 Pemodelan, Simulasi dan Analisa Arus Inrush Pada
Trafo Daya yang Menggunakan Metode SPE
a. Pemodelan
Ada dua hal yang menjadi komponen paling penting
pada pemodelan metode Sequential Phase Energization
seperti yang telah dijelaskan, yaitu nilai tahanan netral dan
waktu delay antara tiap tahapan energisasi.
Nilai tahanan netral yang optimal dihitung berdasarkan
persamaan 2.1 :
Tabel 1. Data Tes Tanpa Beban Trafo GITET Krian 500 kV
Tegangan
fasa
ke tanah
(kV)
Arus tanpa beban
(A)
Arus
tanpa
beban
rata-rata
(A)
Rugi-
rugi
tanpa
beban
(kW) RMS IA IB IC
20,200 26,75 23,63 29,5 26,63 140
Impedansi open circuit dari tansformator
Sedangkan resistansi open circuit dari transformator
Sehingga didapatkan Xopen
Sehingga didapatkan Rn optimal ,
Sedangkan untuk waktu delay antara masing-masing
tahapan energisasi digunakan nilai tiga detik. Hal ini
berdasarkan hasil simulasi pada gambar 9–12 yang
menunjukkan bahwa arus inrush hilang pada detik ke-3.
Berikut pemodelan metode Sequential Phase
Energization pada transformator daya GITET Krian 500 kV
dengan ATP :
Gambar 13. Pemodelan Metode Sequential Phase Energization dengan ATP
b. Hasil Simulasi dan Analisis
Tegangan Belitan Primer ke Tanah
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176A
0.15 0.32 0.49 0.66 0.83 1.00[s]
-900
-600
-300
0
300
600
900
[kV]
Gambar 14. Tegangan Belitan Primer ke Tanah pada Fasa 1 dengan Metode
SPE
5
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176A
0.15 0.19 0.23 0.27 0.31 0.35[s]
-900
-600
-300
0
300
600
900
[kV]
Gambar 15. Tegangan Belitan Primer ke Tanah pada Fasa 1 dengan Metode
SPE (dari 0.15-0.35 s)
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176B
2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 3.5[s]
-600
-400
-200
0
200
400
600
[kV]
Gambar 16. Tegangan Belitan Primer ke Tanah pada Fasa 2 dengan Metode
SPE
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176B
3.10 3.14 3.18 3.22 3.26 3.30[s]
-600
-400
-200
0
200
400
600
[kV]
Gambar 17. Peralihan Tegangan Pada Fasa 2 Akibat Energisasi Fasa 2
(Perluasan Gambar 16, dari 3.1-3.3 s)
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176C
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5[s]-600
-400
-200
0
200
400
600
[kV]
Gambar 18. Tegangan Belitan Primer ke Tanah pada Fasa 3 dengan Metode
SPE
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176C
3.12 3.14 3.16 3.18 3.20 3.22 3.24[s]-600
-400
-200
0
200
400
600
[kV]
Gambar 19. Lonjakan Tegangan pada Fasa 3 Akibat Energisasi Fasa 2
(Perluasan Gambar 18, dari 3.12-3.24 s)
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176C
6.10 6.13 6.16 6.19 6.22 6.25[s]
-600
-400
-200
0
200
400
600
[kV]
Gambar 20. Peralihan Tegangan pada Fasa 3 Akibat Energisasi Fasa 3
(Perluasan Gambar 18, dari 6.11-6.25 s)
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) v :X0176A v :X0176B v :X0176C
6.10 6.13 6.16 6.19 6.22 6.25[s]
-900
-600
-300
0
300
600
900
[kV]
Gambar 21. Tegangan Belitan Primer ke Tanah pada Ketiga Fasa dengan
Metode SPE (dari 6.15-6.25 s)
Fasa 1
Pada gambar 14 dan 15 tampak kurva tegangan belitan
primer trafo ke tanah pada fasa 1. Dari analisis gambar
tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa saat energisasi fasa
1, kurva tegangan menunjukkan nilai tegangan nominalnya
sebesar 404410 volt. Bersamaan dengan energisasi fasa 1,
voltmeter akan membaca nilai dari sumber tegangan seperti
tampak dari pemodelan pada gambar 13. Tegangan ini akan
tetap stabil pada nilai nominalnya dan tidak dipengaruhi
energisasi fasa berikutnya, yaitu energisasi fasa 2 dan 3.
Fasa 2
Pada gambar 16 dan 17 tampak kurva tegangan belitan
primer trafo ke tanah pada fasa 2. Pada saat fasa 1
dienergisasi dan switch 2 belum ditutup, voltmeter sudah
menunjukkan nilai tegangan. Pada kondisi ini, nilai tegangan
belitan primer trafo ke tanah sama dengan nilai tegangan
yang timbul pada tahanan netral Rn. Kemudian ketika switch
6
2 ditutup, tegangan yang terbaca pada voltmeter
menunjukkan nilai tegangan nominal sisi primer trafo sebesar
404410 volt. Selanjutnya tegangan ini akan tetap stabil pada
nilai nominalnya dan tidak dipengaruhi energisasi fasa
berikutnya, yaitu energisasi fasa 3.
Fasa 3
Gambar 18, 19 dan 20 menunjukkan kurva tegangan belitan
primer trafo ke tanah pada fasa 3. Pada saat fasa 1
dienergisasi serta switch 2 dan 3 belum ditutup, voltmeter
sudah menunjukkan nilai tegangan. Hal ini identik dengan
yang terjadi pada kurva tegangan primer trafo ke tanah fasa
2. Pada kondisi ini, nilai tegangan pada belitan primer trafo
ke tanah sama dengan nilai tegangan yang timbul pada
tahanan netral Rn. Selanjutnya pada saat fasa 2 dienergisasi
dan switch 3 belum ditutup, terjadi lonjakan tegangan
kumparan primer trafo ke tanah pada fasa 3 yang cukup besar
seperti ditunjukkan pada gambar 19. Hal ini dikarenakan arus
pada fasa 1 dan fasa 2 bergabung dan menghasilkan arus
yang melewati nilai tahanan netral Rn yang lebih besar. Arus
netral yang lebih besar ini akan menyebabkan nilai tegangan
pada tahanan netral Rn meningkat. Akan tetapi hal ini tidak
membahayakan karena batas ketahanan trafo daya terhadap
tegangan adalah sebesar 1175 kV dibandingkan dengan
lonjakan tegangan sebesar 600 kV. Kemudian ketika switch
3 ditutup, tegangan yang terbaca pada voltmeter
menunjukkan nilai tegangan nominal sisi primer trafo
sebesar 404410 volt. Selanjutnya tegangan ini akan tetap
stabil pada nilai nominalnya tersebut.
Arus Inrush
Berikut ini adalah hasil simulasi arus inrush dengan metode
SPE :
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKA -CABLA
0.0 2.2 4.4 6.6 8.8 11.0[s]
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
[A]
Gambar 22. Arus Inrush pada Fasa 1 dengan metode SPE
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKA -CABLA
0.16 0.17 0.18 0.19 0.20 0.21[s]
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
[A]
Gambar 23. Lonjakan Arus pada Fasa 1 Akibat Energisasi Fasa 1 (Perluasan
Gambar 22, dari 0.16-0.21 s)
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKA -CABLA
3.10 3.13 3.16 3.19 3.22 3.25[s]
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
[A]
Gambar 24. Lonjakan Arus pada Fasa 1 Akibat Energisasi Fasa 2 (Perluasan
Gambar 22, dari 3.1-3.25 s)
Gambar 22-24 menunjukkan kurva arus inrush pada fasa
1. Pada saat fasa 1 dienergisasi serta switch 2 dan 3 belum
ditutup, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 23, tampak
terjadi pengurangan arus inrush yang sangat besar. Pada
kondisi ini, arus lonjakan awal yang timbul sebesar 1034,8
A. Peredaman ini dikarenakan pada saat energisasi fasa 1, Rn
terangkai seri dengan fasa 1 sehingga arus inrush akan
teredam.
Pada saat fasa 2 dienergisasi, sebagaimana ditunjukkan
pada gambar 24, tampak terjadi lonjakan arus pada fasa 1.
Pada kondisi ini, arus lonjakan yang timbul adalah sebesar
1102 A. Hal ini dikarenakan ada sebagian arus pada fasa 2
yang masuk ke fasa 1. Kondisi ini bergantung pada nilai Rn,
dimana pada saat fasa 2 dienergisasi, semakin besar nilai Rn,
semakin besar pula arus inrush fasa 2 yang masuk ke fasa 1.
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKB -CABLB
0.0 2.2 4.4 6.6 8.8 11.0[s]
-1200
-800
-400
0
400
800
1200
[A]
Gambar 25. Arus Inrush pada Fasa 2 dengan metode SPE
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKB -CABLB
3.12 3.14 3.16 3.18 3.20 3.22[s]
-1200
-800
-400
0
400
800
1200
[A]
Gambar 26. Lonjakan Arus pada Fasa 2 Akibat Energisasi Fasa 2
(Perluasan Gambar 25, dari 3.12-3.22 s)
7
Gambar 25-26 menunjukkan kurva arus inrush pada fasa
2. Pada saat fasa 2 dienergisasi, sebagaimana ditunjukkan
pada gambar 26, terlihat terjadi peredaman arus inrush pada
fasa 2. Akan tetapi jika dibandingkan dengan arus inrush
yang timbul pada saat energisasi fasa 1, peredaman arus
inrush pada fasa 2 bisa dikatakan berkurang. Pada kondisi
ini, arus lonjakan awal adalah sebesar 1109,4 A.
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKC -CABLC
0.0 2.2 4.4 6.6 8.8 11.0[s]
-1000
-700
-400
-100
200
500
800
[A]
Gambar 27. Arus Inrush pada Fasa 3 dengan metode SPE
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKC -CABLC
6.15 6.16 6.17 6.18 6.19 6.20 6.21 6.22[s]-1000
-700
-400
-100
200
500
800
[A]
Gambar 28. Lonjakan Arus pada Fasa 3 Akibat Energisasi Fasa 3 (Perluasan
Gambar 27, dari 6.15-6.22 s)
Gambar 27-28 menunjukkan kurva arus inrush pada fasa
3. Pada saat energisasi fasa 1 dan energisasi fasa 2, tidak ada
arus pada fasa 3. Hal ini dikarenakan switch 3 dalam keadaan
terbuka. Selanjutnya pada saat fasa 3 dienergisasi,
sebagaimana ditunjukkan pada gambar 28, terjadi lonjakan
arus pada fasa 3. Pada kondisi ini, arus lonjakan yang terjadi
adalah sebesar 993,41 A. Tidak berapa lama dari energisasi
fasa 3, berangsur-angsur arus pada fasa 3 menuju nilai steady
state.
(f ile inrush_gilang_SPE.pl4; x-v ar t) c:BREKA -CABLA c:BREKB -CABLB c:BREKC -CABLC
0 2 4 6 8 10[s]
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
[A]
Gambar 29. Arus Inrush pada Ketiga Fasa dengan metode SPE
4.3 Perbandingan Antara Arus Inrush Tanpa dan
Dengan Metode SPE
Dari gambar 23 dan 24, dapat diamati bahwa arus inrush
terbesar pada fasa 1 adalah 1102 A. Jika dibandingkan
dengan transformator daya yang tidak menerapkan metode
SPE dimana arus inrush yang terjadi pada fasa 1 mencapai
5950,6 A, dapat diambil kesimpulan bahwa terjadi
pengurangan arus inrush sebesar 82,61%.
Gambar 25 dan 26 menunjukkan kurva arus inrush pada
fasa 2. Pada saat fasa 2 dienergisasi, sebagaimana
ditunjukkan pada gambar 26, terlihat terjadi peredaman arus
inrush pada fasa 2. Pada kondisi ini, arus lonjakan awal
adalah sebesar 1109,4 A. Jika dibandingkan dengan
transformator daya yang tidak menerapkan metode SPE
dimana arus inrush yang terjadi pada fasa 2 mencapai 3394
A, dapat diambil kesimpulan bahwa terjadi pengurangan arus
inrush sebesar 72,22%.
Dari gambar 27 dan 28, dapat diamati kurva arus inrush
pada fasa 3. Pada saat fasa 3 dienergisasi, sebagaimana
ditunjukkan pada dua gambar tersebut, terjadi lonjakan arus
pada fasa 3. Pada kondisi ini, arus lonjakan yang terjadi
adalah sebesar 993,41 A. Tidak berapa lama dari energisasi
fasa 3, berangsur-angsur arus pada fasa 3 menuju nilai steady
state. Dari gambar 4.48 dan 4.49, dapat diamati bahwa arus
inrush terbesar pada fasa 3 adalah 993,41 A. Jika
dibandingkan dengan transformator daya yang tidak
menerapkan metode SPE dimana arus inrush yang terjadi
pada fasa 3 mencapai 5497,4 A, dapat diambil kesimpulan
bahwa terjadi pengurangan arus inrush sebesar 81,93%.
5. KESIMPULAN
Pada kondisi tanpa menggunakan metode apapun untuk
mengurangi arus inrush pada transformator daya GITET
Krian 500 kV, arus inrush yang timbul berturut-turut pada
fasa 1, 2 dan 3 sebesar 5950,6 A, 3994 A dan 5497,4 A.
Berdasarkan perhitungan, nilai tahanan netral yang paling
optimal untuk mengurangi arus inrush pada transformator
daya GITET Krian 500 kV adalah sebesar 64,23 Ω.
Sedangkan untuk waktu delay switching antara tiap fasa,
berdasarkan hasil simulasi, adalah tiga detik.
Arus inrush yang timbul saat metode Sequential Phase
Energization diterapkan berturut-turut pada fasa 1, 2 dan 3
sebesar 1102 A, 1109,4 A dan 993,41 A. Hal ini berarti telah
terjadi pengurangan arus inrush berturut-turut pada fasa 1, 2
dan 3 sebesar 81,48%, 72,22%, dan 81,93% terhadap arus
inrush yang timbul tanpa menggunakan metode ini.
Berdasarkan hasil yang didapatkan tampak bahwa
dengan metode Sequential Phase Energization, arus inrush
yang timbul pada transformator daya tereduksi secara
signifikan dibandingkan tanpa menerapkan metode apapun.
Oleh karena itu, metode ini layak untuk diterapkan sebagai
cara mengurangi arus inrush.
DAFTAR REFERENSI
[1] Abdulsalam, S.G., and Xu, Wilsun. 2005. “Analytical
Study of Transformer Inrush Current Transients and
Its Applications”. International Conference of
8
Power System Transients (IPST’05). Montreal,
Canada, June 19-23.
[2] C.E., Lin., C.L., Cheng., C.L., Huang., and J.C., Yeh.
1993. “Investigation of Magnetising Inrush Current in
Transformers. Part II – Harmonic Analysis”. IEEE
Transactions on Power Delivery 8, 1:255-263.
[3] Cui, Yu., Abdulsalam, S.G., Chen, Shiuming., and Xu,
Wilsun. 2005. “A Sequential Phase Energization
Technique for Transformer Inrush Current Reduction
– Part I : Simulation and Experimental Results”. IEEE
Transactions on Power Delivery 20, 2:943-949.
[4] Harlow, J.H. 2004. Electric Power Transformer
Engineering. CRC. Press. LCC.
[5] IEEE Standards Transformer Committee. 2001.
Inrush Current Tutorial Session.
[6] Inrush Current, <URL: http://www.wikipedia.org>
[7] Inrush Curve, <URL: http://www.e-dukasi.net>
[8] Lister, Eugene C. ,”Mesin dan Rangkaian Listrik”’
The Institue of Electrical and Electronics Engineers,
Inc,1988.
[9] Prikler, Laszlo., Hoidalen, Hans Kr. 1998. ATPDraw
for Windows 3.1x/95/NT version 1.0 : User’s
Manual. Norway : SINTEF Energy Research.
[10] Rahnavard, R., Valizadeh, M., Sharifian, A.A.B., and
Hosseini, S.H. Analitical Analysis of Transformer
Inrush Current and Some New Techniques for Its
Reduction.
[11] R. Kuphaldt, Tony.2000-2002. Lessons in Electric
Circuit.
[12] Sim, H.J., and Digby, S.H. 2004. Power
Transformer. Boca Raton, Florida, USA. CRC.
Press. LCC
[13] Singh, R.K. Transformer.
[14] Xu, Wilsun., Abdulsalam, S.G., Cui, Yu., and Liu,
Xian. 2005. “A Sequential Phase Energization
Technique for Transformer Inrush Current Reduction
– Part II : Theoretical Analysis and Design Guide”.
IEEE Transaction on Power Delivery 20, 2:950-
957.
[15] Zuhal. 2000. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan
Elektronika Daya. Jakarta : PT Gramedia Pustaka
Utama.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Gilang Wilfanur dilahirkan di kota
Pekanbaru, 4 Nopember 1987. Penulis
adalah putra pertama dari empat
bersaudara pasangan Bapak Suwito
dan Ibu Nur Hijjah.
Pada tahun 2005 penulis masuk ke
Jurusan Teknik Elektro Institut
Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya lewat jalur SPMB dengan
NRP 2205100181 dan mengambil
bidang studi Teknik Sistem Tenaga.
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif sebagai pengurus
dan anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro ITS,
khususnya Divisi Kajian Islam (KALAM). Pada bulan
Januari 2010, penulis mengikuti seminar dan ujian Tugas
Akhir di bidang studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik
Elektro ITS Surabaya sebagai salah satu persyaratanuntuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro.
Top Related