Lauhil Mahfudz Hayusman adalah Mahasiswa Pascasarjana Jurusan Teknik Elektro Universitas
Brawijaya Malang
ANALISIS MITIGASI VOLTAGE SAG
MENGGUNAKAN DYNAMIC VOLTAGE RESTORER (DVR)
Lauhil Mahfudz Hayusman
Abstrak: Peralatan-peralatan listrik berteknologi tinggi yang digunakan dalam
dunia industri terus meningkat dalam upaya mendukung peningkatan kualitas
produksinya. Seiring dengan upaya tersebut, pihak konsumen makin membutuhkan
dan menuntut tersedianya kualitas daya listrik yang kontinyu dari pihak penyedia
listrik atau tidak seringnya terjadi gangguan pada sistem tenaga listrik. Kualitas
suplai daya listrik ditentukan oleh magnituda, bentuk gelombang dan frekuensi
tegangan. Salah satu jenis gangguan yang dapat mempengaruhi kualitas daya listrik
adalah timbulnya voltage sag yang disebabkan oleh starting motor kapasitas besar.
Pada penelitian ini membahas mengenai pemodelan dan analisis dari dynamic
voltage restorer (DVR) yang digunakan untuk memproteksi beban-beban
sensitif dari pengaruh voltage sag, dimana DVR dipasang melalui trafo secara
seri diantara penyulang dan beban sensitif untuk mengkompensasi tegangan pada
saat terjadinya gangguan. Simulasi dilakukan dengan menggunakan program
PSCAD (power system computer aided design). Hasil simulasi menunjukan bahwa
DVR dapat mengkompensasi voltage sag dengan baik, dimana tegangan yang
dihasilkan sebelum pemasangan DVR sebesar 0.0859 pu dan tegangan yang
dihasilkan setelah pemasangan DVR adalah 1.0225 pu.
Kata Kunci: Kualitas daya listrik, Voltage sag, DVR, PSCAD.
Kebutuhan akan energi listrik terus meningkat setiap tahunya membutuhakan
kontiunitas pelayanan oleh pihak penyedia listrik terutama yang terkait dengan
kualitas daya listrik yang disalurkan oleh pihak pengguna atau konsumen
(perumahan, komersil dan industri), hal ini dikarenakan semakin buruk kualitas daya
listrik dari suatu sistem kelistrikan biaya yang harus dikeluarkan untuk mengatasi
permasalahan-permasalahan yang ditimbulkan juga semakin besar.
Voltage Sag adalah penurunan tegangan dengan durasi singkat yang
disebabkan oleh gangguan pada sistem dan starting motor dengan kapasitas besar
yang sangat berpengaruh terhadap kontinuitas operasioanal industri karena dapat
merusak dan menganggu kinerja dari peralatan-peralatan yang sensitif (relay,
kontaktor, PLC) terhadap perubahan tegangan (Saha dan Nguyen, 2004).
IEEE std 1159-1995 menyatakan bahwa durasi voltage sag berlangsung
selama 0,5 cycle sampai 1 menit dengan penurunan frekuensi daya 0,1 sampai 0,9 pu
dalam tegangan rms.
Pada dunia industri penggunaan motor listrik kapasitas besar sangat
diperlukan untuk mendukung proses produksi, tetapi tidak dapat dipungkiri bahwa
penggunaan motor listrik berdaya besar tersebut memiliki dampak yang merugikan
yaitu pada saat starting akan menarik arus start tegangan penuh sebesar 6 sampai 10
kali arus nominal beban penuh agar dapat memperoleh torsi starting yang cukup
untuk mulai berputar (Dugan dkk, 2004). Adanya arus start besar yang secara tiba-
tiba ditarik dari sistem tenaga listrik dapat menyebabkan terjadinya voltage sag.
Pawawoi pada tahun 2009 menyatakan bahwa akibat yang merugikan karena
terjadinya voltage sag antara lain:
1. Jatuh tegangan yang berlebihan, yang dapat menghambat akselerasi motor dari
kondisi diam ke kecepatan penuhnya.
2. Gagal beropersinya peralatan-peralatan lain, seperti rele, kontaktor, peralatan
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
2
elektronik, PLC, komputer.
Benachaiba dan Ferdi pada tahun 2008 dalam penelitiannya menyatakan
bahwa pertimbangan dalam penggunaan DVR yaitu sudah terdapatnya kapasitas
penyimpan energi dalam DVR dengan biaya perawatan yang rendah bila
dibandingkan dengan piranti UPS (Uninterruptible Power Supply) dan SMES
(Superconducting Magnetic Energy Storage), lebih lanjut komponen DVR memiliki
ukuran yang lebih kecil bila dibandingkan dengan DSTATCOM (Distribution Static
Compensator), disamping DVR digunakan untuk kompensasi voltage sag, DVR juga
dapat digunakan untuk perbaikan faktor daya dan meminimalisasi harmonisa, DVR
dapat memberikan solusi ekonomi terbaik dalam hal ukuran dan kemampuanya.
Pada penelitian ini akan dilakukan simulasi sistem daya menggunakan DVR
(Dynamic Voltage Restorer) yang merupakan bagian dari FACTS (Flexible AC
Transmission System) untuk melindungi peralatan-peralatan yang sensisitif terhadap
penurunan tegangan sesaat (voltage sag) yang ditimbulkan oleh masalah starting
motor dengan kapasitas besar pada industri.
Tujuan penelitian ini adalah melakukan analisis mitigasi voltage sag yang
terjadi pada suatu sistem daya menggunakan kompensasi Dynamic Voltage Restorer
(DVR). Berdasarkan tujuan yang telah dijelaskan diatas, maka penelitian ini
diharapkan dapat memberikan kontribusi, yaitu:
1. Manfaat teoritis, dapat memperkaya konsep atau teori yang menyokong
perkembangan ilmu pengetahuan kelistrikan, khususnya yang terkait dengan
kualitas tegangan serta peralatan kompensasi tegangan yaitu Dynamic Voltage
Restorer (DVR).
2. Manfaat praktis, dapat memberikan masukan ke pihak industri mengenai cara
untuk mengurangi distorsi tegangan (voltage sag) dengan menggunakan
Dynamic Voltage Restorer (DVR).
3. Bagi penulis, dengan penelitian ini diharapkan penulis mampu mengerti,
memahami, mengimplementasikan serta menyimpulkan hasil penelitiannya
secara ilmiah mengenai komponen-komponen serta parameter-parameter yang
mempengaruhi voltage sag dan peralatan kompensasinya yaitu DVR.
VOLTAGE SAG
Voltage Sag merupakan permasalahan yang sangat penting dalam dunia
industri saat ini. Karakteristik beban tak linear dan kecendrungan pemakaian beban-
beban induktif sangat mempengaruhi kualitas tegangan.
Dugan dalam bukunya “Electrical power system quality” menjelaskan bahwa
pengertian Voltage Sag adalah penurunan tegangan rms (root mean square) pada
frekuensi daya antara 0.1 sampai 0.9 pu selama durasi waktu dari 0.5 cycles hingga 1
menit, yang disebabkan oleh ganguan sistem dan starting motor induksi dengan
kapasitas besar. Untuk menghitung besaran Voltage Sag pada sistem radial dapat
dilihat pada contoh model yang ditunjukan pada Gambar 1.
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
3
EZs
VsagZF
Fault
Load
pcc
Gambar 1. Model pembagi tegangan untuk voltage sag
Dari Gambar 1 diatas terdapat dua impedansi yaitu Zs (impedansi sumber
pada titik kopling bersama) dan ZF (impedansi antara titik kopling bersama dan
gangguan). Titik kopling bersama (point of common coupling atau PCC) adalah titik
dimana cabang-cabang arus beban dalam posisi off dari arus gangguan. Jadi besaran
voltage sag dinyatakan dengan persamaan:
Vsag =
Fs
F
ZZ
Z* E
Persamaan di atas dapat digunakan untuk menghitung besaran voltage sag
sebagai fungsi dari jarak terhadap gangguan. Karenanya dinyatakan ZF = Z. L,
dimana Z adalah impedansi dari saluran per unit panjang dan L adalah jarak antara
kesalahan dan PCC. Besaran Voltage Sag sebagai fungsi dari jarak terhadap
gangguan dinyatakan dengan persamaan:
Vsag =
LZZ
LZ
s .
.* E
Dimana,
Vsag : tegangan sag (pu).
ZF : impedansi antara titik kopling bersama dan gangguan (Ω)
Zs : impedansi sumber pada titik kopling bersama (Ω)
Z : impedansi dari saluran per unit panjang (Ω)
L : adalah jarak antara kesalahan dan PCC (m)
Voltage Sag dikategorikan sebagai gangguan tegangan dengan durasi waktu
yang singkat, durasi Voltage Sag dapat dibagi menjadi 3 kategori yaitu
instantaneous, momentary dan temporary dimana katagori ini sama dengan 3
kategori interruption (pemutusan) dan swell (kenaikan tegangan), seperti yang
terlihat pada Tabel 1.
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
4
Tabel 1.Variasi tegangan magnituda dan durasi berdasarkan standar IEEE 1159
Sumber: (IEEE Std, 1995)
PENYEBAB TERJADINYA VOLTAGE SAG
Penyebab terjadinya Voltage Sag disebabkan karena gangguan pada sistem
(seperti gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, petir yang menyambar kawat
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
5
listrik, kecelakaan saat perbaikan dalam keadaan bertegangan) yang terjadi pada
lokasi yang jauh, kegagalan pada salah satu feeder parallel dan starting motor
dengan kapasitas
besar (IEEE std,
1995).
Gambar 2. Voltage sag yang disebabkan oleh hubung singkat satu fasa ke tanah (a)
Gelombang rms untuk voltage sag. (b) Gelombang voltage sag (Dugan dkk, 2002)
Gambar 2 menunjukan terjadinya gelombang voltage sag yang disebabkan
oleh hubung singkat satu fasa ke tanah. Voltage sag berkisar pada amplituda 80%
dengan waktu antara 3 cycle sampai circuit breaker (CB) akan berkerja untuk
menghilangkan gangguan, sedangkan waktu penghilangan gangguan berkisar antara
3 sampai 30 cycle tergantung magnituda arus gangguan dan jenis peralatan proteksi
arus lebih. Gambar 2 (a) menunjukan bentuk gelombang voltage sag yang dihasilkan
dengan fungsi gelombang step sedangkan Gambar 2 (b) adalah bentuk gelombang
voltage sag dengan fungsi gelombang sinus.
Gambar 3.
Voltage sag yang disebabkan oleh starting motor kapasitas besar (Dugan dkk, 2002)
Gambar 3 mengilustrasikan bentuk gelombang voltage sag yang disebabkan
oleh starting motor kapasitas besar. Motor induksi akan menarik arus start tegangan
penuh sebesar 6 sampai 10 kali arus nominal beban penuh agar dapat memperoleh
torsi starting yang cukup untuk mulai berputar. Adanya arus start besar yang secara
tiba-tiba ditarik dari sistem tenaga listrik dapat menyebabkan terjadinya Voltage Sag.
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
6
PERALATAN YANG PEKA TERHADAP VOLTAGE SAG
Peralatan pada proses industri sangat peka terhadap permasalahan Voltage
Sag karena peralatan tersebut saling berhubungan satu dengan yang lainya, jika
terjadi trip/padam dari berbagai komponen dalam suatu proses industri akan
mengakibatkan seluruh pembangkit tidak berkerja.
a. Motor Kontaktor dan relay elektromekanik
Jika voltage sag terjadi pada motor kontaktor maka kontak pada motor kontaktor
akan terbuka secara langsung, hal yang sama juga terjadi pada relay
elektromekanik, sehingga proses akan terhenti.
b. Lampu Intensitas tinggi atau high intensity discharge (HID) lamp.
Lampu merkuri akan padam jika menerima tegangan sekitar 80% dari tegangan
normalnya dan memerlukan waktu untuk hidup kembali.
c. Adjustable speed drives (ASD)
Ketika ASD tidak terlindungi dari voltage sag maka tegangan pada bus DC akan
berkurang yaitu sekitar 75% sampai 85% dari tegangan nominal DC dan akan
mengakibatkan trip/padam
d. Programmable logic controllers (PLC)
PLC telah diketahui sangat sensitif dimana unit pengendali I/O (input/Output)
akan padam/trip untuk tegangan sebesar 90% dari tegangan normal selama
beberapa periode.
DYNAMIC VOLTAGE RESTORER (DVR)
Dynamic voltage restorer (DVR) adalah salah satu peralatan yang digunakan
untuk melindungi beban sensitif terhadap penurunan tegangan sesaat. DVR dipasang
melalui trafo secara seri antara penyulang dan beban sensitif untuk mengkompensasi
tegangan pada saat terjadi gangguan.
Padiyar dalam bukunya ”Facts Controllers in Power Transmission and
Distribution” menjelaskan bahwa DVR memiliki dua kondisi operasi, yaitu:
a. Standby (dapat juga disebut dengan short circuit operation (SCO)), suatu kondisi
dimana tidak terjadinya voltage sag dan tegangan yang diinjeksikan memiliki
magnituda nol (zero magnitude).
b. Boost bila DVR menginjeksikan suatu tegangan yang diperlukan pada magnituda
dan fasa yang sesuai untuk memperbaiki tegangan pada bus beban (load bus)
disaat terjadinya voltage sag.
Secara umum konfigurasi dari rangkaian DVR pada Gambar 4 terdiri dari
empat komponen utama yang memiliki fungsinya masing-masing yaitu:
injection/coupling transformers, VSC (Voltage Source Converter), filter, penyimpan
energi (energy storage).
INJECTION/COUPLING
TRANSFORMER
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
7
Gambar 4. Dynamic voltage restorer (Padiyar, 2007)
InjectionCoupling Transformers
Tiga transformator satu fasa dihubungkan secara seri dengan feeder distribusi
yang digandeng (couple) dengan VSC (voltage source converter) untuk level
tegangan tinggi distribusi. Tiga transformator satu fasa dapat dihubungkan secara
star/open atau delta/open seperti yang terlihat pada gambar 5.
Gambar 5. Model koneksi dari injection/coupling transformers untuk level tegangan tinggi
(a). Hubungan star/open (b). Hubungan delta/open (Perera, 2006)
Fungsi dasar dari injection/coupling transformers adalah sebagai isolasi
elektrik serta untuk menaikan suplai tegangan AC yang rendah yang dihasilkan oleh
VSC untuk menghasilkan tegangan yang diinginkan (Ezoji, H. dkk, 2009). Hubungan
delta/open tidak menghasilkan injeksi tegangan urutan nol (zero sequance voltage).
Pemilihan kumparan transformator injeksi (injection transformers) ditentukan oleh
hubungan transformator penurun tegangan (step down transformer) yang
diumpanbalikan ke beban. Jika transformator dihubungkan secara delta/open (seperti
terlihat pada Gambar 5 (b)), maka tidak perlu mengkompensasi tegangan urutan nol
(zero sequance voltage) namun jika yang digunakan adalah hubungan star/open
dengan pentanahan pada titik netral, tegangan urutan nol harus dikompensasi
(Padiyar, 2007).
Voltage Source Converter (VSC)
Konverter sumber tegangan (VSC) adalah peralatan elektronika daya yang
dapat menghasilkan tegangan sinusoidal dengan magnituda, frekuensi dan sudut fasa
yang diinginkan (Ezoji, 2009). Pulse width modulation-Voltage source converter
(PWM-VSC) digunakan pada penelitian ini, yang terdiri dari komponen switching
yaitu IGBT (insulated Gate Bipolar Transistors). Fungsi dasar dari VSC adalah untuk
mengkonversi tegangan searah (DC) yang dihasilkan oleh piranti penyimpan energi
(energy storage device) menjadi tegangan arus bolak-balik (AC) yang dibutuhkan
oleh injection/coupling transformer untuk mengkompensasi tegangan pada beban
sensitif (critical load) seperti yang terlihat pada Gambar 6.
Fro
m V
SC
Fro
m V
SC
So
urc
e s
ide
So
urc
e s
ide
Lo
ad s
ide
(a) (b)
Lo
ad s
ide
Injection/coupling
transformer
SourcePWM-VSC
Critical
load
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
8
Gambar 6. Model PWM-VSC pada rangakaian DVR (Huang, 2003)
Filter Pasif (passive filters)
Filter pasif terdiri dari suatu kapasitor yang ditempatkan pada sisi tegangan
tinggi atau pada sisi tegangan rendah dari injection/coupling transformers.
Keuntungan dari penempatan filter pada sisi konverter adalah dapat mencegah orde
harmonisa tidak mengalir melewati kumparan transformator. Kelemahannya adalah
bahwa filter tersebut menimbullkan tegangan drop dan pergeseran fasa (phase shift)
pada (komponen fundamental) tegangan injeksi. Ini dapat mempengaruhi rangkaian
kontrol dari DVR. Lokasi filter pada sisi tegangan tinggi bisa mengatasi kekurangan
ini (leakage reactance dari transformator dapat digunakan sebagai filter inductor),
tetapi menghasilkan rating tinggi untuk transformator ketika arus frekuensi tinggi
mengalir melewati kumparan. Perbedaan penempatan filter dapat dilihat pada
Gambar 7.
Load sideLoad side Source sideSource side
Filter at the high voltage side
Filter at the
Low voltage side
Gambar 7. Perbedaan penempatan filter (Perera, 2006)
Penyimpan Energi (energy storage)
Fungsi Penyimpan energi yaitu menghasilkan daya aktif untuk mensuplai
beban pada saat terjadinya voltage sag. Batteries, lead-acid, flywheel atau SMES
(Superconducting Magnetic Energy Storage) dapat digunakan untuk penyimpan
energi (energy storage).
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
9
Gambar 8. Pemodelan DVR pada sistem tenaga sederhana menggunakan PSCAD
(Saha dan Nguyen, 2004)
Gambar 8 menunjukan bentuk pemodelan dari DVR menggunakan PSCAD,
yang dikoneksikan dengan suatu sistem daya (power system) sederhana untuk
melindungi beban sensitif pada sistem distribusi.
Inverter pada Gambar 8 terdiri dari enam pulsa gate turn off (GTO), GTO
membutuhan pengontrolan pada thyristor firing angle dimana waktu buka dan tutup-
nya gate akan dilakukan oleh kontrol sistem untuk memelihara magnituda tegangan
konstan suatu beban sensitif, kontrol sistem akan mengukur tegangan rms di titik
beban (Nguyen dan Saha, 2004).
Benachaiba dan Ferdi pada tahun 2008 menyatakan bahwa penggunaan GTO
sebagai komponen switching masih memiliki kekurangan yaitu komponen dasar
GTO tidak mampu memenuhi persyaratan-persyaratan kontrol dinamis untuk kendali
DVR yang berupa kecepatan respon pensaklaran (switching device) antara lain sulit
untuk dimatikan (turn-off) dan lambat, oleh karena itu dipilih IGBT sebagai
komponen swtching yang memiliki kemampuan lebih baik.
Prinsip kerja DVR adalah menerima dan memproses sinyal error dari sumber,
hasilnya kemudian dimasukan ke PWM Voltage Source Converter tiga fasa pada
rangkaian utama. Dari hasil perhitungan arus referensi yang dihasilkan oleh sinyal
error antara tegangan beban dengan tegangan referensi, jadi sinyal yang diolah oleh
PWM merupakan sinyal referensi yang diperoleh dari hasil perhitungan tersebut.
Sinyal referensi ini kemudian dimodulasikan dengan sinyal carrier (triangular wave)
yang berupa sinyal gigi gergaji (saw tooth). Sinyal error ini berbentuk sinusoidal
yang dimodulasikan dengan sinyal gigi gergaji sebagai sinyal carrier. Output dari
PWM di atas digunakan untuk mentrigger rangkaian switching yang terdiri atas 6
IGBT. Tegangan keluaran arus bolak-balik (AC) yang dihasilkan oleh PWM-VSC
akan dinaikan tegangan oleh injection/coupling transformer untuk mengkompensasi
voltage sag yang terjadi pada beban kritis (critical load).
METODE PENELITIAN
Bahan dan Alat
Bahan dan alat yang digunakan untuk menunjang penelitian ini adalah:
1. Sebuah komputer jinjing (Laptop) dengan spesifikasi:
- Operating system: Windows XP professional.
- Processor: Intel(R) Core (TM)2 CPU T6500 2,10 GHz, 2,00 GB RAM.
2. Software PSCAD (Power System Computer Aided Design) versi 4.2 (for student)
Langkah-Langkah Penelitian
Tahapan yang dilakukan pada penelitian ini mulai dari studi literatur, baik itu
jurnal dan pustaka. Identifikasi masalah pada sistem daya mengenai penyebab-
penyebab yang dapat menimbulkan terjadinya voltage sag dan melakukan pemodelan
sistem daya dan kontrol Dynamic Voltage Restorer (DVR) yang akan digunakan
untuk mengurangi terjadinya voltage sag sehingga beban-beban sensitif yang
digunakan pada industri dapat dilindungi, dimana keseluruhan sistem disimulasikan
menggunakan PSCAD (Power System Computer Aided Design). Data yang
dibutuhkan berupa data beban, trafo, faktor daya (power factor), tegangan pada
saluran distribusi, frekuensi, voltage sag yang dihasilkan (dalam %), durasi dari
voltage sag (dalam ms).
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
10
Hasil simulasi berupa tegangan (dalam rms) sebelum pemasangan DVR yang
akan dibandingkan dengan hasil simulasi sesudah pemasangan DVR, apabila hasil
simulasi dengan pemasangan DVR sesuai dengan standar IEEE 1159-1995 maka
dapat di lakukan analisis hasil dan menarik kesimpulan. Flowchart analisis mitigasi
voltage sag menggunakan DVR dapat dilihat pada Gambar 9.
Mulai
Selesai
Identifikasi masalah
Studi literatur
Pemodelan lokal sistem dan kontrol
DVR menggunakan software PSCAD
Masukan data pada lokal sistem
yang sudah dimodelkan
Membandingkan hasil sebelum
dan sesudah pemasangan DVR
Analisis hasil
Kesimpulan
ya
tidak
Pengumpulan data lapangan:
- Data beban
- Data trafo
- Data faktor daya
- Tegangan pada saluran distribusi (volt)
- Frekuensi (Hz)
- Voltage sag yang dihasilkan (%)
- Durasi voltage sag (ms)
Standar IEEE
1195-1995 ?
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
11
Gambar 9. Flowchart analisis mitigasi voltage sag menggunakan DVR
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemodelan sistem daya dan peralatan kompensasi dynamic voltage restorer
(DVR) menggunakan PSCAD membutuhkan single line diagram dari suatu sistem
daya dan input data-data seperti yang terlihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data parameter utility dan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
Data
Dynamic voltage restorer (DVR) Sumber/Utility
Series transformator : 220/220 V (1:1) Wires : 3 phase/3 wire
DC bus : 400 V/14400 µF Tegngan : 220/380 Volt
Filter induktor : 0,5 mH Frekuensi : 60 Hz
Utility-side filter kapasitor : 10 µF Power factor : 0,85
Load-side filter kapasitor : 100 µF
kCR dan kVR untuk kontrol loop : 15,2 Sumber: (Jen Huang dkk, 2003)
Hasil simulasi sebelum dan setelah pemasangan DVR dapat dilihat pada
Gambar 10 dan 11 yang memperlihatkan amplituda tegangan dalam satuan pu dan
nilai daya (aktif, reaktif) dalam satuan kW dan kVAR.
Node 40,Theta : Graphs
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 ...
...
...
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
y (
pu
,ra
d)
VLoad_Threephase 40
(a)
Node 40 : Graphs
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 ...
...
...
0
50
100
150
200
250
300
350
y (
kW
,kV
AR
)
Active Pow er Reactive Pow er
(b)
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
12
Gambar 10. (a) Bentuk gelombang tegangan (b) Bentuk gelombang daya aktif dan daya
reaktif saat terjadi voltage sag akibat starting motor tanpa kompensasi DVR.
Voltage sag yang ditimbulkan oleh starting motor kapasitas besar sebelum
dilakukan kompensasi menggunakan DVR dapat dilihat pada Gambar 10, dimana
amplituda gelombang tegangan yang dihasilkan dari 0,1-0,9 pu dengan durasi antara
1,25-1,50 s.
Node 40,Theta : Graphs
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 ...
...
...
-2.00
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
y (
pu
,ra
d)
VLoad_Threephase 40
(a)
Node 40 : Graphs
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 ...
...
...
0
50
100
150
200
250
300
350
y (
kW
,kV
AR
)
Active Pow er Reactive Pow er
(b)
Gambar 11.(a) Bentuk gelombang tegangan (b) Bentuk gelombang daya aktif dan daya
reaktif saat terjadi voltage sag akibat starting motor dengan kompensasi
DVR.
Tabel 3. Hasil simulasi tegangan, daya aktif dan daya reaktif sebelum dan setelah
pemasangan DVR
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
13
Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa tegangan yang dihasilkan sebelum
pemasangan DVR masih mengalami fluktuasi dengan tegangan yang dihasilkan
sebesar 0.0859 pu daya aktif 90.5534 kW dan daya reaktif 51.5263 kVAR. Tegangan
yang dihasilkan setelah pemasangan DVR sebesar 1.0225 pu, daya aktif 714.4956
kW dan daya reaktif 281.5170 kVAR.
PENUTUP
Kesimpulan
Dari hasil analisis dapat disimpulkan bahwa penggunaan Dynamic Voltage
Restorer (DVR) dapat mengkompensasi voltage sag yang ditimbulkan oleh adanya
starting motor kapasitas besar. Sistim daya mengalami perbaikan tegangan sebesar
0.9366 pu dari 0.0859 pu menjadi 1.0225 pu. Pada saat voltage sag penyaluran daya
aktif dapat diperbaiki sebesar 623.9422 kW dari 90.5534 kW menjadi 714.4956 kW.
DAFTAR RUJUKAN
Acha, E dan Lara, Anaya O. 2002. Modeling and Analysis of Costum Power System
by PSCAD/EMTDC. IEEE Transaction On Power Delivery, Vol 7, No 1.
Glasgow. Inggris.
Basri, Hasan. 1997. Sistem Distribusi Daya Listrik. Jakarta.
Barnes, Mike dan Fitzer, Chris. 2004. Voltage Sag Detection Technique for a
Dynamic Voltage Restorer. IEEE Transactions On Industry Applications, Vol
40, No 1. Manchester. Inggris.
Benachaiba, C dan Ferdi, B. 2008. Voltage Quality Improvement using DVR.
Electrical Power Quality and Utilisation, Journal Vol 14, No. 1. Algeria:
Bechar University Center.
California Energy Commission. 2000. Power Quality Solutions for Industrial
Customers.
Dugan, C. Roger, McGranaghan, F. Mark, Santoso, Surya dan Beaty, Wayne H.
2004. Electrical Power Systems Quality. Second Edition.
Ezoji, H. Sheikholeslami, A. Saeednia, M.M. dan Tabasi, M. 2009. Simulation of
Dynamic Voltage Restorer Using Hysteresis Voltage Control. European
Journal of Scientific Research, Vol 27 No 1 pp 152-166.
Hutauruk, TS. 1991. Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan
Peralatan. Jakarta:Erlangga.
Huang, Shyh-Jier dan Haung, Chi-Jen. 2003. Design of Dynamic Voltage Restorer
Kondisi Tegangan
(pu)
P (kW) Q (kVAR)
Sebelum pemasangan DVR 0.0859 90.5534 51.5263
0.0853 47.8722 33.0124
0.0861 1.8422 0.6632
0.0890 31.2575 27.9315
0.0858 3.3369 1.4903
Setelah pemasangan DVR 1.0225 714.4956 281.5170
1.0541 29.4313 5.6535
1.0509 467.6445 236.8379
1.0068 39.8368 14.3228
1.0398 51.2991 12.6934
JURNAL ILMU-ILMU TEKNIK - SISTEM , Vol. 6 No. 3
Analisis Mitigasi Voltage SAG Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)
14
With Disturbance-Filtering Enchancement. IEEE Transactions On Power
Electronics, Vol 18, No. 5. Tainan. Taiwan.
IEEE Standart 1159-1995. IEEE Recommended Prctice for Monitoring Electric
Power Quality. New York. USA.
Marsudi Djiteng. 1990. Operasi Sistem Tenaga Listrik. Balai Penerbit & Humas
ISTN. Jakarta Selatan.
Padiyar, R.K. 2007. FACTS Controllers in Power Transmission and Distribution.
India.
Pawawoi, Andi. 2009. Analisis Kedip Tegangan (Voltage Sags) Akibat Pengasutan
Motor Induksi dengan Berbagai Metode Pengasutan Studi Kasus di PT.
Abaisiat Raya. Vol 1, No 32. Jurusan Teknik Elektro. Unand.
Perera, K. Atputharajah, A, Alahakoon, S dan Salamonsson, D. 2006. Automated
Control technique for a Single Phase Dynamic Voltage Restorer. Colombo.
Sri Lanka.
Pradhan, Kumar. A dan Routray, Aurobinda. 2005. Applying Distance Relay for
Voltage Sag Source Detection. IEEE Transactions On Power Delivery, Vol
20, No 1. Kharagpur. India.
Saha, K. Tapan dan Nguyen, T.P. 2004. Dyanamic Voltage Restorer Against
Balanced and Unbalanced Voltage Sags: Modelling and Simulation. IEEE.
Australia.
Sankaran, C. 2002. Power Quality. CRC Press LLC.
Svensson, Jan dan Sannino, Ambara. 2002. Static Series Compensator for Voltage
Sag Mitigation Supplying Non-linear Loads. IEEE. Swedish.
Top Related