Sistem Bilangan pada Teknik Digital

 Konversi Sistem Bilangan dan Kode-kode

Part 1- Desimal ke Biner (vise versa): Metode Pembobotan dan Double Dabble

Part 2: Hexadecimal - Decimal (vise versa), Hexadecimal - Biner, BCD code dan Gray Code

Operasi Sistem Tenaga Listrik (Power System Operation with GAMS Code)

Optimisasi dalam sistem tenaga listrik dibagi dalam 2 kelompok besar, yaitu perencanaan dan operasi sistem tenaga listrik. Permasalahan operasi sistem tenaga listrik biaya berhubungan dengan bagimana mengekploitasi komponen sistem yang terpasang, yaitu unit pembangkit listrik. Contoh permasalahan dalam operasi sistem tenaga listrik adalah aliran daya optimal pada sistem tenaga listrik. Permasalahan-permasalahan operasi sistem tenaga listrik yang dibahas antara lain:

1. Power Plant Dispaching
• Thermal unit dispatch
• Thermal unit environmental dispatch
• CHP economic dispatch
• Hydro unit economic dispatch
• Multi-area mix unit dynamic dispatch
2. Dynamic Ecnomic Dispatch (DED)
• Cost based DED
• Price based DED
• Linearized cost based DED
3. Unit Commitment (EC)
• Cost based UC
• Cost based UC with additional constraints
• Price based UC
4. Multi Period Optimal Power Flow (OPF)
• Single period optimal DC load flow
• Multi period optimal wind-DC OPF
• Multi period optimal AC OPF
5. Energy Storage System (ESS)
• ESS operation
• ESS allocation

GAMS merupakan perangkat lunak yang sangat umum digunakan dalam penyelesaian model optimisasi. Kode GAMS (GAMS code) digunakan sebagai alat bantu dalam penjelasan materi operasi sistem tenaga listrik. Tutorial dasar untuk menggunakan GAMS dapat dibaca pada tautan ini.

Materi operasi sistem tenaga listrik (konten masih dalam pengembangan):

1. Thermal unit dispatch dan thermal enrionment dispatch
• materi
• kode GAMS (GAMS Code): ED 00, ED 01, ED 02, ED 03, ED 04.
2. 
   

Dampak Komponen Harmonik Pada Kapasitor (The Impact of Harmonic to Power Capacitor)

Dampak komponen harmonik pada kapasitor adalah pemanasan tambahan (jika berlebihan akan mengakibatkan pembebanan lebih), meningkatkan nilai dielektrik atau tekanan tegangan, dan rugi-rugi yang tidak diinginkan. Dan juga, gabungan antara komponen harmonik dan kapasitor dalam sistem tenaga listrik dapat mengakibatkan permasalahan kualitas daya listrik yang cukup parah yang disebut sebagai resonansi. Resonansi yang ditimbulkan dapat mengakibatkan kerusakan yang parah. Sebagai akibatnya, dampak harmonik pada kapasitor akan menurunkan usia penggunaan kapasitor.

Kapasitor merupakan komponen yang biasanya dipasang pada sistem tenaga listrik baik pada sistem gedung komersial, industri, sampai pada saluran distribusi dan transmisi tenaga listrik. Kapasitor merupakan komponen yang digunakan untuk menaikkan nilai faktor daya. Meskipun kapasitor merupakan komponen dasar untuk memfilter komponen harmonik (dipasang bersama induktor), kapasitor tidak secara otomatis terhindar dari dampak komponen harmonik di dalam sistem tenaga listrik. Pada sistem tenaga listrik yang memiliki tingkat distorsi harmonik yang tinggi, bank kapasitor sangat memungkinkan dapat gagal beroperasi.

Batas-batas IEEE

IEEE 18-2002 (standar kualitas sistem tenaga listrik) menyatakan bahwa sebuah kapasitor dirancang untuk beroperasi pada nilai 135% rating data reaktifnya. Selain itu, kapasitor harus mampu menahan tegangan lebih RMS sebesar 110%, tegangan lebih puncak sebesar 120%, dan arus lebih sebesar 180% pada rating yang tercantum di dalam name plate. Meskipun standar IEEE tersebut tidak menyatakan batas untuk komponen harmonik tertentu, nilai-nilai persentase tersebut dapat digunakan sebagai dasar dalam penentuan tingkat distorsi harmonik yang diperbolehkan.

Dampak Harmonik

Nilai reaktansi sebuah bank kapasitor memiliki nilai yang berbanding terbalik dengan frekuensi, yang dapat dinyatakan dalam formula:

Di mana:

X_C : reaktansi kapasitif

C : kapasitansi

f : frekuensi

Sebagai akibatnya, sebuah kapasitor bertindak sebagai penyimpan yang menarik arus harmonik yang tidak terfilter. Hal ini meningkatkan efek termal dan tekanan dielektrik terhadap kapasitor (yang menyebabkan pembebanan lebih).

Sebagai ilustrasi, sebuah sistem tenaga listrik yang mengandung harmonik tegangan ke-5 sebesar 20% nilai tegangan fundamental. Sebuah bank kapasitor 4160 V, 300 kVAR memiliki reaktansi kapasitor sebesar 57,7 Ohm pada frekuensi fundamental (misal 60 Hz). Bank kapasitor in akan menarik arus sebesar 41,6 A berdasarkan hukum Ohm. Dilain pihak, nilai reaktansi kapasitif hanya sebesar 11,54 Ohm pada frekuensi harmonik ke-5 (5 x 60 = 300 Hz). Sebagai akibatnya, bank kapasitor mendapatkan tegangan harmonik ke-5 yang juga menarik arus sebesar 41,6A.

Arus fundamental:

Arus harmonik ke-5:

Total arus RMS:

Nilai total arus RMS ini sebesar 141,4% dari arus fundamental (I₁) yang dapat mengakibatkan fuse kapasitor bekerja.

Pada beberapa kasus, gangguan yang berupa bekerjanya fuse kapasitor dapat terjadi karena penentuan nilai sekering berdasarkan 135% rating kVAR. Jika fuse tidak bekerja, kapasitor akan mengalami pembebanan penuh dan pemanasan yang berlebihan. Dari sini, sekering yang bekerja pada keadaan normal mengindikasikan bahwa sistem tenaga listrik memiliki distorsi harmonik yang tinggi.

Selain itu, pensaklaran yang terjadi dari komponen magnetik yang tidak linier seperti reaktor dan transformator dapat menghasilkan arus harmonik yang pada akhirnya akan menaikkan beban sebuah kapsitor.

Resonansi Harmonik

Perhatian yang lebih diberikan pada suatu sistem tenaga listrik yang menggunakan kapasitor adalah kemungkinan terjadinya resonansi sistem. Dampak ini menghasilkan tegangan dan arus yang lebih tinggi dari keadaan tanpa resonansi.

Resonansi harmonik dalam suatu sistem tenaga listrik dapat dikategorikan sebagai resonansi paralel atau resonansi seri, dan kedua jenis resonansi akan terjadi pada sistem dengan distorsi harmonik. Resonansi paralel mengakibatkan pelipatan arus sedangkan resonansi seri nilai tegangan meningkat. Kerusakan pada kapasitor terjadi pada saat amplitudo frekuensi harmonik cukup besar pada keadaan resonansi. Dan juga, terdapat kemungkinan besar komponen sistem tenaga listrik lainnya juga mengalami kerusakan.

Dengan alasan ini, analisis harmonik harus dilakukan sebelum instalasi bank kapasitor untuk perbaikan nilai faktor daya untuk memastikan bahwa frekuensi resonansi tidak berhubungan dengan frekuensi yang ada pada arus dan tegangan.

Referensi:

IEEE 519-1992. Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems

Sankaran, C. (1999). Effects of Harmonics on Power Systems 1