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 ).
Top Related