Rangkaian Urutan

Rangkaian Urutan

Definisi

Rangkaian impedansi urutan didefinisikan sebagai rangkaian setara yang seimbang untuk sistem tenaga listrik yang seimbang di bawah kondisi operasi hipotetis, di mana hanya komponen urutan tunggal dari tegangan dan arus yang ada dalam sistem. Komponen simetris memainkan peran penting dalam menghitung gangguan tidak simetris pada berbagai simpul jaringan sistem tenaga listrik. Selain itu, rangkaian urutan positif adalah dasar untuk studi aliran beban dalam sistem tenaga listrik. 

Setiap sistem tenaga listrik terdiri dari tiga rangkaian urutan: rangkaian urutan positif, negatif, dan nol, masing-masing membawa arus urutan yang berbeda. Arus-arus urutan ini berinteraksi dengan cara tertentu untuk memodelkan skenario gangguan tidak seimbang yang berbeda. Dengan menghitung arus dan tegangan urutan selama gangguan, arus dan tegangan sebenarnya dalam sistem dapat ditentukan dengan akurat.

Ciri-ciri Rangkaian Urutan

Selama analisis gangguan simetris, rangkaian urutan positif mendapat prioritas. Ia identik dengan rangkaian reaktansi atau impedansi urutan. Rangkaian urutan negatif memiliki struktur yang serupa dengan rangkaian urutan positif; namun, nilai impedansinya memiliki tanda yang berlawanan dibandingkan dengan rangkaian urutan positif. Dalam rangkaian urutan nol, bagian internal dipisahkan dari titik gangguan, dan aliran arus hanya didorong oleh tegangan di lokasi gangguan.

Rangkaian Urutan untuk Perhitungan Gangguan

Gangguan dalam sistem tenaga listrik mengganggu operasinya yang seimbang, menjadikannya keadaan tidak seimbang. Keadaan tidak seimbang ini dapat direpresentasikan oleh kombinasi set urutan positif yang seimbang, set urutan negatif yang simetris, dan set urutan nol satu fase. Ketika terjadi gangguan, secara konseptual sama dengan menyuntikkan ketiga set urutan tersebut ke dalam sistem secara bersamaan. Tegangan dan arus pasca-gangguan kemudian ditentukan oleh respons sistem terhadap masing-masing set komponen tersebut.

Untuk menganalisis respons sistem dengan akurat, tiga komponen urutan sangat diperlukan. Anggaplah bahwa setiap rangkaian urutan dapat digantikan oleh rangkaian ekuivalen Thevenin antara dua titik kunci. Melalui penyederhanaan, setiap rangkaian urutan dapat dikurangi menjadi sumber tegangan tunggal seri dengan impedansi tunggal, seperti yang digambarkan dalam gambar di bawah. Rangkaian urutan biasanya digambarkan sebagai kotak, di mana terminal satu merepresentasikan titik gangguan, dan yang lainnya sesuai dengan potensial nol bus referensi N.

Dalam rangkaian urutan positif, tegangan Thevenin setara dengan tegangan VF saat buka di titik F. Tegangan VF ini mewakili tegangan pra-gangguan fase a di lokasi gangguan F, dan juga dinyatakan sebagai Eg. Sebaliknya, tegangan Thevenin dalam rangkaian urutan negatif dan nol adalah nol. Ini karena, dalam sistem tenaga listrik yang seimbang, tegangan urutan negatif dan nol di titik gangguan secara inheren nol.

Arus Ia mengalir dari sistem tenaga listrik ke gangguan. Oleh karena itu, komponen simetrisnya Ia0, Ia1, dan Ia2 mengalir menjauhi titik gangguan F. Komponen simetris tegangan di titik gangguan dapat dinyatakan sebagai berikut:

Di mana Z0, Z1, dan Z2 adalah impedansi ekuivalen total dari rangkaian urutan nol, positif, dan negatif hingga titik gangguan.