Efek Ferranti Pada Saluran Transmisi
Efek dimana tegangan pada ujung penerima saluran transmisi lebih besar dari tegangan pengirim dikenal sebagai efek Ferranti. Jenis efek seperti itu terutama terjadi karena beban ringan atau rangkaian terbuka di ujung penerima.
Efek Ferranti disebabkan oleh arus pengisian saluran. Ketika tegangan bolak-balik diterapkan, arus yang mengalir ke kapasitor disebut arus pengisian. Arus pengisian juga dikenal sebagai arus kapasitif. Arus pengisian meningkat di saluran ketika tegangan ujung penerima saluran lebih besar dari ujung pengirim.
Mengapa Efek Ferranti Terjadi?
Kapasitansi dan induktansi adalah parameter utama dari saluran yang memiliki panjang 240km atau lebih. Pada saluran transmisi seperti itu, kapasitansi tidak terkonsentrasi pada beberapa titik tertentu. Ini didistribusikan secara merata di sepanjang garis.
Ketika tegangan diterapkan pada ujung pengirim, arus yang ditarik oleh kapasitansi saluran lebih dari arus yang terkait dengan beban. Jadi, tanpa beban atau beban ringan, tegangan pada ujung penerima cukup besar dibandingkan dengan tegangan konstan pada ujung pengirim.
Penjelasan rinci tentang efek Ferranti dengan mempertimbangkan model nominal pi (π):
Mari kita pertimbangkan saluran transmisi panjang di mana OE mewakili tegangan ujung penerima, OH mewakili arus yang melalui kapasitor di ujung penerima. Fasor FE mewakili penurunan tegangan pada resistansi R. Penurunan tegangan pada X (induktansi). Fasor OG mewakili tegangan ujung pengiriman dalam kondisi tanpa beban.
Dari diagram fasor terlihat bahwa OE > OG. Dengan kata lain, tegangan pada ujung penerima lebih besar daripada tegangan pada ujung pengirim ketika saluran tidak berbeban.
Untuk model nominal pi (π)
Tanpa beban, Ir = 0
Jika hambatan garis diabaikan,
Untuk saluran udara, 1/√lc = kecepatan rambat gelombang elektromagnetik pada saluran transmisi = 3×10^8m/s.
Persamaan di atas menunjukkan bahwa (VS-Vr ) adalah negatif. Yaitu Vr>VS. Persamaan ini juga menunjukkan bahwa efek Ferranti juga bergantung pada frekuensi dan panjang garis listrik.
Secara umum, untuk setiap baris
Tanpa beban,
Untuk garis panjang, A kurang dari satu, dan berkurang dengan bertambahnya panjang garis. Oleh karena itu, tegangan tanpa beban lebih besar daripada tegangan tanpa beban (Vrnl > Vs). Ketika panjang saluran meningkat, kenaikan tegangan pada ujung penerima tanpa beban menjadi lebih dominan.
Cara Mengurangi Efek Ferranti
Perangkat listrik dirancang untuk bekerja pada tegangan tertentu. Jika tegangan tinggi di ujung pengguna, peralatan mereka rusak, dan belitannya terbakar karena tegangan tinggi. Efek Ferranti pada saluran transmisi yang panjang pada beban rendah atau tanpa beban meningkatkan tegangan ujung penerima. Tegangan ini dapat dikontrol dengan menempatkan reaktor shunt pada ujung penerima saluran.
Reaktor shunt adalah elemen arus induktif yang dihubungkan antara saluran dan netral untuk mengkompensasi arus kapasitif dari saluran transmisi. Ketika efek ini terjadi pada saluran transmisi yang panjang, reaktor shunt mengkompensasi VAr kapasitif saluran dan oleh karena itu tegangan diatur dalam batas yang ditentukan.
Catatan:
- Kenaikan tegangan berbanding lurus dengan kuadrat panjang saluran.
- Efek Ferranti lebih banyak terjadi pada kabel transmisi pendek karena kapasitansinya tinggi.
