Top Banner
MENINGKATKAN STABILITAS TRANSIENT DARI GRID DIHUBUNGKAN DENGAN GENERATOR INDUKSI SANGKAR TUPAI OLEH MODE OPERASI PLUGGING ABSTRAK Pada umumnya turbin angin dengan kecepatan tetap di lengkapi dengan generator induksi sangkar tupai dan dihubungkan dengan sistem tenaga. Gangguan akan terjadi pada sistem power, tegangan dan ketidakstabilan kecepatan rotor terutama ketika kekuatan sistem dibandingkan dengan tenaga generator induksi lebih rendah. Jurnal ini bertujuan mengamati metode baru untuk meningkatkan stabilitas transient dari sistem power yang dilengkapi dengan generator induksi sangkar tupai. Untuk meningkatkan stabilitas dibutuhkan alat unik yang ditambahkan pada mesin induksi yang memungkinkan berubahnya arah dari perputaran fluks. Pada metode ini setelah menghilangkan gangguan maka mode operasi mesin induksi diubah dari mode generating menjadi mode plugging pada waktu yang singkat. Hal ini menyebabkan perubahan antara perputaran fluks dan torsi mekanik sehingga mencegah percepatan generator lebih lanjut. Pada simulasi menunjukkan bahwa metode tersebut efektif dalam meningkatkan stabilitas transient. Berdasarkan sudut pandang ekonomi metode ini tidak membutuhkan tambahan alat dan lebih atraktif daripada metode sebelumnya. PENDAHULUAN Hal utama yang perlu dipertimbangkan pada penetrasi tenaga angin tingkat tinggi adalah akibatnya terhadap sistem power. Banyak generator tenaga angin yang merupakan mesin induksi, baik ada atau tidaknya sangkar tupai atau lilitan rotor ktidakstabilan transient dapat terjadi apabila generator induksi tegangan maksimum dan terhubung pada jaringan yang relative lemah. Gangguan yang berasal dari jaringan-jaringan penghubung akan menyebabkan peningkatan kecepatan turbin dan rotor secara siknifikan. Setelah hilangnya gangguan dan terjadi kembalinya tegangan, kecepatan rotor generator induksi akan menjadi terlalu tinggi dan akan sulit kembali ke nilai stabilnya. Penelitian sebelumnya, bahwa alat fleksibel ac transmisi sistem (FACTs), rangkaian control rotor dan resistor pengerem adalah tiga metode yang dapat meningkatkan stabilitas generator induksi. Menurut [4], efek alat FACTS pada tegangan bus teregulasi terlihat adanya peningkatan stabilitas transient. Pada [5] dan [6] terlihat bahwa SVC dan start com meningkatkan stabilitas sistem selama atau
23

Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

Jul 29, 2015

Download

Documents

Happy Putera
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

MENINGKATKAN STABILITAS TRANSIENT DARI GRID DIHUBUNGKAN DENGAN GENERATOR INDUKSI SANGKAR TUPAI OLEH MODE OPERASI PLUGGING

ABSTRAK

Pada umumnya turbin angin dengan kecepatan tetap di lengkapi dengan generator induksi sangkar tupai dan dihubungkan dengan sistem tenaga. Gangguan akan terjadi pada sistem power, tegangan dan ketidakstabilan kecepatan rotor terutama ketika kekuatan sistem dibandingkan dengan tenaga generator induksi lebih rendah. Jurnal ini bertujuan mengamati metode baru untuk meningkatkan stabilitas transient dari sistem power yang dilengkapi dengan generator induksi sangkar tupai. Untuk meningkatkan stabilitas dibutuhkan alat unik yang ditambahkan pada mesin induksi yang memungkinkan berubahnya arah dari perputaran fluks. Pada metode ini setelah menghilangkan gangguan maka mode operasi mesin induksi diubah dari mode generating menjadi mode plugging pada waktu yang singkat. Hal ini menyebabkan perubahan antara perputaran fluks dan torsi mekanik sehingga mencegah percepatan generator lebih lanjut. Pada simulasi menunjukkan bahwa metode tersebut efektif dalam meningkatkan stabilitas transient. Berdasarkan sudut pandang ekonomi metode ini tidak membutuhkan tambahan alat dan lebih atraktif daripada metode sebelumnya.

PENDAHULUAN

Hal utama yang perlu dipertimbangkan pada penetrasi tenaga angin tingkat tinggi adalah akibatnya terhadap sistem power. Banyak generator tenaga angin yang merupakan mesin induksi, baik ada atau tidaknya sangkar tupai atau lilitan rotor ktidakstabilan transient dapat terjadi apabila generator induksi tegangan maksimum dan terhubung pada jaringan yang relative lemah. Gangguan yang berasal dari jaringan-jaringan penghubung akan menyebabkan peningkatan kecepatan turbin dan rotor secara siknifikan. Setelah hilangnya gangguan dan terjadi kembalinya tegangan, kecepatan rotor generator induksi akan menjadi terlalu tinggi dan akan sulit kembali ke nilai stabilnya. Penelitian sebelumnya, bahwa alat fleksibel ac transmisi sistem (FACTs), rangkaian control rotor dan resistor pengerem adalah tiga metode yang dapat meningkatkan stabilitas generator induksi. Menurut [4], efek alat FACTS pada tegangan bus teregulasi terlihat adanya peningkatan stabilitas transient. Pada [5] dan [6] terlihat bahwa SVC dan start com meningkatkan stabilitas sistem selama atau setelah adanya gangguan. Pada [7] efek dari UPFC (unified power flow controller) dalam meningkatkan stabilitas kecepatan rotor dan tegangan yang melalui generator induksi telah teranalisis. Namun penambahan FACTS relative lebih mahal. Literature [8] dan [9] menganalisa pengaruh rangkaian control rotor. Menurut [8] stabilitas transient dapat dilakukan dengan mengontrol tahanan external yang dihubungkan dengan lilitanr rotor. Cara lainnya dengan mengatur tegangan yang diberikan kepada rotor melalui converter statis pada kedua kaki generator induksi. Namun metode ini hanya dapat digunakan pada generator induksi rotor lilitan saja tidak bisa dilakukan pada generator induksi tipe sangkar tupai.

[10] dan [11] menggunakan pengereman resistor untuk meningkatkan stabilitas transient pada generator induksi. Aplikasi Metode ini pada generator sinkron telah dianalisis sejak lama. Resistor pengerem menurunkan kecepatan rotor sehingga meningkatkan stabilitas transien dengan menyerap tenaga listrik selama terjadinya gangguan. Namun operasi generator induksi sangat berbeda jika dibandingkan dengan generator sinkron dan resistor pengerem kurang efektif untuk meningkatkan stabilitas generator induksi dibandingkan stabilitas generator sinkron. Tenaga listrik yang diserap oleh resistor pengereman sebanding dengan kuadrat dari tegangan. Selama gangguan pada generator sinkron, tegangan terminal generator akan meningkat sebesar arusnya. Adanya resistor pengerem meningkatkan power factor pada generator sinkron dan menurunkan efek dari reaksi jangkar. Penurunan efek reaksi jangkar meningkatkan tegangan terminal pada generator sinkron. Pada

Page 2: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

generator induksi tegangan terminal ditentukan oleh jaringan sehingga peningkatan tegangan terminal itu tidak akan terjadi. Resistor pengerem yang dihubungkan pada generator induksi menyerap tenaga listrik lebih sedikit dibandingkan dengan generator sinkron. Ketiga metode diatas membutuhkan peralatan tambahan seperti SVC, STATCOM, UPFC dan EXTENSION RESISTOR dan resistor pengerem. Pada jurnal ini dikembangkan metode untuk meningkatkan stabilitas transien pada generator induksi generator induksi sangkar tupai tanpa menggunakan alat tambahan.

Jadi pada metode ini kemungkinan dapat merubah mode pada mesin induksi. Setelah hilangnya gangguan, terdapat pengubahan dari dua stator utama yang menyebabkan berubahnya mode generating menjadi mode plugging. Pada mode plugging, kecepatan rotor mesin induksi akan menurun sebanding dengan energy kinetic poros terkonduksi melalui lilitan rotor dan hilang dalam bentuk panas. Perlambatan kecepatan rotor akan menyebabkan absorbs tenaga reaktif oleh mesin sehingga tegangan ac meningkat dan stabilitas kecepatan rotor dan tegangan akan meningkat.

II.STABILITAS TRANSIEN GENERATOR INDUKSI.

Criteria area equal dikembangkan untuk generator sinkron dan tidak sesuai untuk menilai stabilitas transien generator induksi karena operasi dari generator induksi berbeda siknifikan dengan generator sinkron akibat sifat dari operasi dari generator sinkron tersebut. Stabilitas generator induksi dapat dianalisa dari gambar 1.

A. OPERASI STABIL

Gambar 2a menunjukkan kondisi stabil dan tidak stabil. Pada gambar tersebut menunjukkan pada kondisi normal, dimana torsi generator listrik dan torsi turbin mekanik adalah seimbang. generator induksi dioperasikan pada titik A1 danE1 dimana tegangan ac V1 rotor slip R1 dan kecepatan rotasi rotor adala ωr1. Pada A1 dan E1 menunjukkan keadaan steady state. Jika ada gangguan pada T=T1 akan menyebabkan penurunan mendadak pada tegangan ac dari V1 menuju V2. Hal ini menyebabkan torsi listrik akan turun dari A1 menuju B1 dan daya reaktif akan turun dari E1 ke F1. Karena torsi mekanik jauh lebih besar daripada torsi listrik, maka generator induksi akan mengalami percepatan dan kecepatannya akan meningkat. ketika gangguan hilang pada T=T2, slip

Page 3: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging
Page 4: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

meningkat menjadi S2 dan kecepatan rotor menjadi ω r2 sesuai dengan titik operasi C1 dan G1 pada gambar 2a dan C. tegangan ac juga akan kembali normal. Dengan generator induksi beroperasi pada slip S2 akan menyerap daya reaktif yang besar sehingga tegangan ac akan kembali pada titik yang lebih rendah V3. Titik operasi akan bergerak menuju D1 dan H1. Torsi listrik sekarang lebih besar dibandingkan torsi mekanik yang berperan sebagai torsi pengerem, menurunkan kecepatan rotor dan slip akan mulai turun. Penurunan kecepatan generator induksidan turunnya slip rotor berarti turunnya daya reaktif yang diserap generator induksi. Penurunan ini akan menyebabkan peningkatan tegangan ac. Ketika tegangan ac meningkat dari V3 menuju V1

Page 5: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

torsi listrik dan daya reaktif akan kembali pada kondisi semula A1 dan E1,sehingga sistem kembali stabil( menurut [4] dan[12]).

B. OPERASI TIDAK STABILKetika gangguan pada keadaan on dan pada periode yang lama serta hilang pada T=T3, slip

akan meningkat menjadi s3 dan kecepatan rotor menjadi ω r3 seperti pada gambar 2b sehingga generator induksi dan daya reaktif menjadi C2 dan G2. Jika gangguan hilang pada T=T3 penormalan tegangan akan mendorong titik operasi menjadi D2 dan h2. Namun torsi listrik lebih kecil dibandingkan torsi mekanik, sehingga slip rotor akan meningkat menyebabkan sistem tidak stabil.

Ketika hilangnya gangguan jika slip lebih rendah [catatan: slip mode generator adalah negative] dari slip kritis [SC pada gambar 2] atau kecepatan rotor lebih tinggi dibandingkan ω rc

maka mesin menjadi tidak stabil dan sebaliknya. Dengan kata lain ketika gangguan hilang pada T<Tc sistem akan stabil dan jika T>Tc sistem tidak stabil. Stabilitas transien dapat meningkat dengan penurunan slip kritis pada generator induksi [7]. Hal ini dapat tercapai jika:[13]

1. Penurunan nilai resisten stator, reaktansi stator, induktansi yang sama dan reaktansi rotor dan

2. Meningkatkan jumlah resistansi rotor.

Parameter paling efektif adalah resistansi rotor menurut [7]. Peningkatan stabilitas transient dengan meningkatkan resistansi rotor seperti pada gambar 3. Slip operating stabil pada kondisi resistansi R0, bervariasi mulai dari S1 hingga slip kritis Sc1. Ketika resistansi rotor meningkat hingga 2R0 jarak operasi stabil akan meningkat menjadi S2 hingga Sc2. Peningkatan resistansi rotor dengan factor 2R0,menghasilkan perluasan yang siknifikan pada jarak operasi stabil. Pada generator induksi sangkar tupai tidak terdapat akises pada lilitan rotor dan peningkatan resistansi rotor tidak akan terjadi sehingga metode tersebut tidak dapat dilakukan.

III.TORSI LISTRIK PADA MODE PLUGGING

Untuk menghasilkan peningkatan stabilitas transien adalah dengan memberikan torsi listrik berbanding terbalik dengan torsi mekanik setelah hilangnya gangguanPad ajurnal ini, solusi yang diberikan adalah meliputi perubahan mode operasi dari mesin setelah proses hilangnya gangguanpada mode generating menjadi mode plugging. Hal ini dapat dilakukan dengan mengubah suplai stator utama. Hal ini menyebabkan arah medan rotasi akan berbalik. Sehingga terjadi efek pengerem dan penurunan kecepatan rotor [15].

Page 6: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging
Page 7: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

A. Torsi listrik pada mode plugging dibandingkan dengan mode generating.

Pada gambar 4, torsi elektromagnetis mesin mode plugging (medan terbalik) dibandingkan dengan mode generating. Berdasarkan gambar tersebut, torsi elektromagnetis pada kedua medan adalah negative [14]. Rumus (1) menunjukkan penurunan kecepatan rotor setelah hilangnya gangguan.

Hal ini dapat juga disimpulkan dari kesetaraan rangkaian mesin induksi dan kurva torsi power slip yang ditunjukkan pada gambar 5 dan 6.

Berdasarkan gambar 2 mode generating (slip<0) dan mode plugging (>1) maka tenaga mesin adalah negative. Negatif Pc pada mode plugging menyebabkan energy kinetis pada rotor hilang menjadi panas.

Namun perlu dicatat bahwa mesin akan menghasilkan torsi listrik lebih rendah pada mode plugging dbandingkan mode generating berdasarakan dari sifat torsi slip yang digambarkan pada gambar 4. Sehingga perubahan mode operasi dari mode generating menjadi mode plugging akan menyebabkan sistem menjadi tidak stabil. Hal ini terjadi Karena pada mode pluggimng terdapat perbedaan yang sangat besar antar torsi mekanik dan torsi listrik dibandingkan mode generating. (1). Sehingga mesin pada mode plugging akan mengalami percepatan jauh lebih besar dibandingkan mode generating.

Hal tersebut dapat diatasi dengan menambahkan alat pada mesin induksi. Slip yang terjadi ketika torsi maksimum sebanding dengan resistansi rotor. Berdasarkan gambar 7 peningkatan resistansi rotor dari R0 ke 5R0 bergeser menuju torsi maksimum pada zona awal (slip 1). Dengan meningkatkan resistansi rotor hingga 9R0 maka torsi maksimum akan

Page 8: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

bergeser ke zona Plugging ( slip 2) sehingga dengan meningkatkan resistansi rotor, torsi listrik pada mode plugging akan jauh lebih besar dibandingkan pada mode generating dan menyebabkan sistem mengalami perlambatan setelah hilangnya gangguan maka mesin akan stabil.

B. Penggunaan Deep Rotor Bar atau rotor sangkar ganda untuk meningkatkan torsi listrik pada mode plugging

Efek permukaan adalah kecenderungan dari perubahan arus listrik (ac) untuk didistribusikan sendiri di dalam konduktor yang kerapatan arusnya paling besar mendekati permukaan konduktor, atau penurunan terdalam. Efek permukaan menyebabkan resistansi konduktor meningkat pada frekuensi yang lebih besar secara efektif. Frekuensi arus rotor diperoleh dari (3). Pada mode plugging, slip mendekati 2 sehingga frekuensi arus rotor bar mendekati 120 Hz. Pada mode generating, nilai slip mendekati 0,03 dan frekuensi arus rotor mendekati 2Hz.

Page 9: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging
Page 10: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

Resistansi rotor pada mode plugging adalah lebih tinggi daripada mode generating dan ketika terjadi perubahan mode operasi dari mode generating menjadi mode plugging, maka akan terjadi peningkatan mendadak dari resistansi rotor bar. Hal ini akan terjadi lebih berat pada mesin dengan deep bar atau rotor sangkar ganda. Fenomena ini dijelaskan pada gambar 8

Oleh karena itu mesin induksi adalah tipe sangkar tupai, torsi maksimunm akan bergeser ke zona plugging dengan desain yang sesuai berdasrkan dimensi deep bar [17]. Gambar 9 menunjukkan kurva slip torsi pada mesin induksi dengan mode generating dan mode plugging. Kurva slip torsi pada berbagai nilai resistansi rotorterlihat pada table 1. Sesuai pada gambar tersebut Rr=0,23, slip kritis pada kedua mode, generating dan plugging adalah sama. Pada jurnal ini, resistansi rotor dari mesin induksi jika nilai slip kritis pada mode generating sama dengan mode plugging maka disebut dengan marginal resistansi. Berdasarkan gambar tersebut, jika resistensi rotor pada mode plugging < 0,23 (marginal resistansi), maka slip kritis pada mode generating akan lebih rendah dibandingkan mode plugging. Sehingga, perubahan operasi mesin menjadi mode plugging akan menyebabkan efek balik pada stabilitas transient mesin.

Page 11: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

Namun jika rotor bar pada mesin induksi dibentuk menjadi resistansi 120 Hz, frekuensi lebih dari marginal resistensi, maka slip kritis dari mode plugging akan lebih kecil dibandingkan mode generating. Pengubahan mode operasi menjadi plugging, menyebabkan stabilitas transien induksi mesin akan meningkat. Gambar 9 menunjukkan bahwa resistensi rotor induksi mesin 0,15MW pada frekuensi plugging sekitar 0,3, sehingga slip kritis mesin ini pada mode plugging hamper -0,7 dan akan mengahasilkan kemungkinan ketidakstabilan terkecil.

IV Studi Kasus

Sistem pembelajaran mesin induksi dilakukan dengan MATLAB/Simulink. Model power sistem yang digunakan pada metode ini dapat dilihat pada gambar 10. Tiga mesin induksi dengan 0,1 MW ditunjukkan dengan tegangan output 575V. Kurva slip-torsi dari mesin ini, baik mode generating dan mode plugging dapat dilihat pada gambar 9. Tabel I menunjukkan parameter listrik dari mesin induksi. Pada gambar 10, mesin induksi decouple dengan jaringan 20-kV melalui trafo 0,2-MVA dan dihubungkan dengan bus infinite melalui jalur rangkaian-single. Tiga fase solid pada gangguan ground dihasilkan ditengah jalur pada 1,4s dan hilang setelah 0,112s.

Torsi mekanik input pada generator induksi diatur 1,0 p.u pada artikel ini. Analisis stabilitas transient dari sitem tersebut terdiri dari tiga tes sesuai dengan uraian di bawah ini.

Pada tes pertama, digunakan mesin induksi sangkar tupai dengan deep bar (bar dalam)yang dilengkapi dengan sangkar ganda (mesin A). Bar rotor dan sangkar ganda dari mesin ini telah diatur dalam frekuensi plugging, resistensi rotor adalah 0,3 (resistensi rotor mesin ini dalam frekuensi plugging seedikit lebih besar dibandingkan dengan resistensi marginal). Pada tes ini, setelah hilangnya gangguan pada 1,512s, maka terjadi perubahan dari mode generating menjadi mode plugging pada interval 1,55 dan 1,65. Pada 1,65 s, mesin akan berubah kembali menjadi mode generating.

Page 12: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging
Page 13: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

Tes kedua mirip dengan tes petama dan yang membedakannya adalah pada tipe bar rotor. Mesin B dilengkapi dengan sangkar tupai sederhana. Resistensi rotor mesin B mencapai 0,1 pada frekuensi plugging (resistensi rotor mesin pada frekuensi plugging bernilai lebih kesil dibandingkan marginal resistensi).

Pada tes ketiga, struktur mesin induksi (mesin C) sama dengan mesin B, namun mode operasi dari mesin C tidak vberubah pada tes ini. Parameter listrik selama tes mode operasi tersaji pada Tabel I dan II.

V. Hasil simulasi

A. Kecepatan, tegangan dan torsi listrik

Gambar 11-12 menunjukkan kecepatan mesin induksi, tegangan dan torsi listrik yang dihasilkan pada ketiga tes. Pada gambar teersebut dapat diketahui hanya mesin A yang stabil. Meskipun mesin C mengalami ketidakstabilan, mesin C masih memiliki performa yang lebih baik dibandingkan mesin B. Respon dari transient terlihat pada gambar 14. Pada gambar ini terlihat torsi listrik yang dihasilkan oleh mesin setelah hilangnya gangguan. Pada gambar ini terlihat mesin B tidak bisa menghasilkan torsi lidtrik yang signifikan setelah hilangnya gangguan dan torsi listrik hamper mendekati nol. Fenomena ini dapat dijelaskan oleh gambar 4 dan 9. Gambar 14 menunjukkan mode plugging akan berguna jika resistensi bar rotor pada frekuensi plugging adalah jauh lebih besar. Mesin dengan resistensi bar rotor yang kecil yang tetap pada mode generating akan menghasilkan performa yang lebih baik.

Page 14: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

Pada gambar 14, mesin C menghasilkan torsi lebih dari 1,0 p.u (torsi listrik lebih dari torsi mekanik) pada waktu yang singkat, namun semenjak slip melebihi nilai kritis maka stabilitas akan hilang. Mesin A memiliki resistensi bar rotor yang besar pada frekuensi plugging, dan menghasilkan torsi listrik 1,5 p.u ketika gangguan hilang, sehingga stabilitas tercapai. Stabilitas mesin A juga terlihat pada gambar 9. Slip kritis mesin dengan resistensi rotor 0,3 adalah -0,7 dan nilainya jauh dibawah slip kritis dari mesin mode generating (sekitar -0,2 dan terlihat pada gambar 9).

B. Daya Reaktif

Daya reaktif yang terserap oleh mesin A dan C diplotkan pada gambar 15. Pada gambar 16 menunjukkan detail komprehesif dari daya reaktif yang terabsorbsi di tiga kasus tersebut pada rentang 1,52 dan 1,68 s, Mesin A dan B hingga kembali ke mode generating.

Page 15: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

Membandingkan daya reaktif ketiga mesin ini mengindikasikan hal berikut:

1. Mesin A, setelah hilangnya gangguan, akan memakai daya reaktif yang lebih kecil dari mesin C. Hal ini dapat dijelaskan oleh gambar 8. Berdasarkan gambar ini, ddengan meningkatan frekuensi arus rotor, maka induksi lilitan rotor menurun. Sehingga lilitan rotor memakai daya reaktif yang lebih kecil pada mode plugging dibandingkan mode generating.

2. Ketika terjadi perubahan mode operasi, misalnya pada saat perubahan fase (1,55<t<1,558 dan 1,65<t<1,658), maka pemakaian daya reaktif akan bernilai kecil (hamper nol). Hal ini disebabkan perubahan arah dari rotasi flux.

Berdasarkan fakta diatas, karena daya reaktif yang diserap mesin induksi pada kasus A lebih kecil dibandingkan kasus lainnya, maka tegangan terminal setelah hilangnya gangguan diharapkan nilai lebih besar dibandingkan kasus A. Hal ini dijelaskan dalam gambar 17 dan

Page 16: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

difokuskan pada interval mode plugging seperti ditunjukkan pada gambar 12. Peningkatan daya listrik karena tingginya tenaga terminal adalah penyebab stabilnya mesin A.

C. Arus RotorPada gambar 18,arus rotor mesin B selama masa plugging (1,55<T<1,65) adalah lebih besar daripada mesin B. Hal ini disebabkan induksi mesin B relative lebih kecil. Pada gambar 19 A terlihat perbandingan arus rotor antara mesin A dan C. setelah dianalisis, akibat ketidakstabilan kecepatan maka frekuensi arus rotor mesin C menjadi jauh lebih tinggi.

Page 17: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging
Page 18: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

D. Evaluasi Terjadinya Panas Pada lilitan mesin induksi mode pluggingArus starting,arus short sirkuit, arus plugging dan arus steady state mesin A ditunjukkan pada gambar 20. Pada mode plugging mesin menghasilkan torsi elektro maknetis hasil perubahan dari torsi mekanik akan membuang energy kinetic dari mesin tersebut, panas lilitan rotor menyebabkan kecepatan rotor menjadi menurun. Oleh karena itu, perlu dianalisa apakah arus intensif pada mode plugging dapat merusak rotor atau lilitan stator.

Page 19: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

Panas yang dihasilkan bar rotor pada mode plugging dan mode starting ditunjukkan pada rumus berikut :

Sehingga

Selama plugging arus mesin besarnya sama dengan arus starting (14)(15). Rotor mesin A dan variasi arus stator pada saat star up, gangguan, plugging, operasi stady state ditunjukkan pada gambar 20 dan 21. Gambar ini menunjukkan rotor dan arus stator pada mode plugging nilainya hamper sama pada saat kondisi starting. Frekuensi arus rotor pada

Page 20: Meningkatakan Stabilitas Transient Dari Grid Dihubungkan Dengan Generator Induksi Sangkar Tupai Oleh Mode Operasi Plugging

mode Plugging(frotor-plugging 120Hz) adalah 2 kali kondisi starting (frotor starting 60Hz). Gambar 8 menunjukkan resistensi motor pada mode plugging bernilai 1,5 kali dari starting. Gambar 20 dan 21 menunjukkan star up membutuhkan waktu 0,45 s dan periode plugging 0,1 s sehingga

Dapat disimpulkan panas yang dihasilkan pada saat starting adalah 3x plugging sehingga tidak terjadi kerusakan rotor pada saat periode plugging.

VI. KesimpulanGenerator induksi sangkar tupai adalah salah satu tipe popular pada sistem energy angin. Hal ini disebabkan karena kesederhanaannya, realibilitas, bebannya ringan, harganya rendah dan harga maintenance yang rendah. Salah satu kekurangan dari energy angin dengan tipe generator ini adalah masalah stabilitas transient. Pada artikel ini menunjukkan metode sederhana yang adapat mencegah ketidakstabilan grid yang terhubung pada generator induksi sangkar tupai ketika terjadi gangguan pada jaringan. Pada metode ini kecepatan generator diatur dengan mengubah mode operasi dari mode generating menjadi plugging pada interval waktu terbatas setelah hilangnya gangguan.

Hasil simulasi menunjukkan efektifitas dari metode ini yang dapat disarankan sebagai alternative ekonomis jika dibandingkan dengan metode lain.