TUGASAPLIKASI MIKROKONTROLER PADA SISTEM

TENAGAPEMBUATAN PURWARUPA THYRISTOR-

CONTROLLED SERIES CAPACITOR (TCSC) UNTUK PENYALURAN DAYA PADA SALURAN

TRANSMISI

Oleh :Muhammad Reza Permana

(1010951001)

 I. Pendahuluan

Dalam suatu sistem tenaga listrik, pembebanan berlebih dari saluran dan penurunan kualitas tegangan menjadi permasalahan umum yang rawan terjadi. Solusi seperti penambahan saluran baru untuk mengatasi pembebanan berlebih saluran tidak dapat menjadi pilihan utama lagi disebabkan solusi tersebut tidak preferable secara ekonomis. Sistem transmisi saat ini masih banyak yang menggunakan komponen konvensional seperti kompensator konvensional yang memiliki sifat statik dan mekanik sehingga pengendalian tidak dapat dilakukan secara fleksibel mengikuti dinamika sistem. Salah satu aplikasi perangkat elektronika daya pada sistem transmisi adalah Flexible AC Transmission Systems (FACTS) dan perangkat FACTS yang banyak digunakan dalam sistem transmisi saat ini adalah Thyristor-Controlled Series Capacitor (TCSC). TCSC adalah salah satu perangkat FACTS yang biasa digunakan untuk meningkatkan kapabilitas transfer daya saluran transmisi. TCSC terdiri dari capacitor bank yang terhubung shunt dengan Thyristor Controlled Reactor (TCR). Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC) yang berfungsi sebagai pengendali impedansi dari jaringan transmisi.

II. Model Rancangan Pembuatan Purwarupa TCSC

Terdapat tiga rangkaian penting dalam merancang purwarupa TCSC, yaitu zero crossdetector,mikrokontroler, dan TCSC. Ketiga rangkaian tersebut memiliki peran yang berbeda-beda namun memiliki fungsi yang saling berkaitan. Kaitan ketiga rangkaian tersebut dapat dilihat pada gambar berikut.

Zero cross detector berfungsi memberikan sinyal impuls ketika gelombang AC memotong sumbu nol volt. Sedangkan mikrokontroler berfungsi memberikan tundaan waktu terhadap sinyal impuls zero cross detector. Setelah mengalami penundaan sinyal impuls tersebut akan dimasukan sebagai input gate TRIAC. Kedua rangkaian tersebut memiliki peran yang tidak terpisahkan dan keduanya berfungsi sebagai pengendali (controller)TCSC.

1. Rangkaian Zero Cross Detector

Rangkaian zero cross detector terdiri dari rangkaian input dan output. Rangkaian input adalah rangkaian yang terhubung langsung dengan listrik AC dan berfungsi sebagai penyearah (rectifier) listrik AC ke DC. Adapun rangkaian output merupakan tempat dimana sinyal impuls dihasilkan. Selain itu, rangkaian output merupakan penghubung zero cross detectordengan mikrokontroler.

2. Rangkaia Sistem Minimal Mikrokontroller ATMega 8535

Pada input regulator diberi dioda. Dioda dipasang untuk menghindari kerusakan ketika terjadi kesalahan pemasangan catu daya (positif baterai terhubung pada anode diode). Pada input dan output regulator diberi kapasitor elektrolit sebagai media penyimpanan catu daya cadangan ketika tiba-tiba tegangan pada baterai menurun sehingga tidak menyebabkan mikrokontroler reset. Adapun perancangan catu daya sistem minimal mikrokontroler ATMega 8535 dapat dilihat pada gambar berikut. Mikrokontroler menggunakan PORTD.2 sebagai masukan dan PORTC.0 sebagai keluaran. Rancangan input-output sistem minimal ATMega 8535

3. Rangkaian TCSCRangkaian TCSC yang digunakan pada penelitian ini menggunakan dua buah TRIAC yang tersusun secara paralel. Pada asalnya pemakaian satu buah TRIAC sudah mencukupi untuk dioperasikan, hanya saja pemakaian dengan sebuah TRIAC memungkinkan TRIAC tersebut menjadi cepat panas. Oleh karena itu, pemasangan dua buah TRIAC yang tersusun secara paralel diharapkan mampu mencegah TRIAC agar tidak cepat panas. Fungsi rangkaian TCSC pada penelitian ini lebih ditekankan pada kemampuannya dalam mengendalikan gate TRIAC. Dengan pengaturan gate TRIAC ini reaktansi kapasitif dapat diatur besarnya.

III. Prinsip Operasi

Pada prinsipnya tiristor yang membawa arus pada arah positif ditandai dengan simbol F yang berarti forward direction. tiristor ini hanya akan ditrigger ketika tegangan positif kapasitor bernilai positif. edangkan tiristor yang membawa arus negatif ditandai dengan simbol R yang berarti revers direction. tiristor ini hanya akan ditrigger ketika teganan kapasitir bernilai negatif.

bentuk gelombang arus line, tegangan kapasitor dan arus TCSC pada keadaan stady state.

terdapat beberapa mode operasi TCSC yaitu :

1. by Pass thyristor modepada mode operasi ini sudut konduktasi tiristor dibuat penuh yaitu 180. pulsa switching diaplikasikan segera setelah tegangan yang melalui tiristor mencapai nilai nol. tegangan kemudian menjadi positif dan menghasilkan arus sinusoidal yang mengalir melalui tiristor. TCSC berperilaku seperti kombinasi kapasitor induktor. berikut adalah gambar TCSC pada kondisi by pass thyristor mode.

2. blocked thyristor modepada mode operasi ini tidak ada sinyal triggering yang dikirimkan ke tiristor TCSC. pada mode ini tiristor tidak terkonduksi. ketika TCSC dalam keadaan blocking mode maka ini dapat ditinjau seperti kapasitor fix. pada mode ini subsynchronous dapat terjadi. berikut adalah gambar TCSC pada kondisi blocked tyristor mode.

3. kapasitif boost modepada kapasitif boost mode katup thyristor di trigger ketika tegangan dan arus kapasitor memiliki polaritas yang negatif. kondisi ini menyebabkan arus pada TCR memiliki arah berkebalikan terhadap arus pada kapasitor. arus loop sebagaimana gambar berikut meningkatkan tegangan yang melalui kapasitor dan secara otomatis meningkatkan rekatansi kapasitif dan level kompensasi seri. untuk menghindari resonansi maka sudut penyalaan dibuat dalam rentang . nilai maksimum reaktansi TCSC diperoleh ketika berikut adalah gambar TCSC pada keadaan kapasitif boost node.

4. induktif boost modepada mode ini komponen frekuensi dasar arus TCR sefasa dengan arus line dan besarnya magnitude melebihi arus line. komponen frekuensi dasar dari kapasitor dalam arah melawan arah arus line sebagaimana ditunjukkan gambar berikut.

IV. Kesimpulan

  Dari hasil rancangan dan sistem operasi dapat diambil beberapa

kesimpulan, sebagai berikut: TSSC (Thyristor switched series capacitor) merupakan rangkaian

seri kapasitor yang dihubung singkat oleh sebuah reaktor thyristor-switched

rangkaian TCSC dapat meningkatkan penyaluran daya saluran transmisi secara fleksible

nama Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC) yang berfungsi sebagai pengendali impedansi dari jaringan transmisi.

TCSC (thyristor-controlled series compensation) dibangun untuk merubah inmpedansi secara nyata dari sebuah jaringan cengan menggunakan komponen yang bersifa induktif  atau kapasitif.

pemasangan TCSC pada saluran transmisi dapat meningkatkan kuantitas aliran daya pada saluran tersebut, mampu mengurangi rugi – rugi daya reaktif saluran transmisi yang dipasang

DAFTAR KEPUSTAKAAN  T.S. Hutauruk, Ir., M.Sc. ”Transmisi Daya Listrik.” Penerbir Erlangga, Jakarta, 1985. Wardana, Fela R. ”Flexible AC Transmission Systems (FACTS): Fakta, Aplikasi dan Manfaat”. Majalah Elektron HME-ITB, Edisi 54 Tahun 2009.

Acha, E., dkk. FACTS Modelling and Simulation in Power Networks. John Wiley & Sons Ltd. England.2004. Hingorani, N. G., L. Gyugi. Understanding FACTS.Institut of Electrical and Electronics Engineers. NewYork. 2000. Cai, Lijun. Robust Coordinated Control of FACTS Devices in Large Power Systems. Logos Verlag. Berlin. 2004.