Tabel 3.1. sambungan
Nama Gedung
Lab. Sipil Bengkel
sipil Rumah
Pompa Perpustakaan
Total Jumlah
beban Beban
Jumlah beban
W Jumlah
Beban
W Jumlah
Beban
W Jumlah
Beban W TL 10368
10368 288 10368 296.640
Komputer 11700 1350
Pompa =
30000 W 9000
277.350 AC 4476 2984
35808 177.548 jumlah
26544 14702 30288 55176 836526
3.1. Teknik Pengukuran yang Dilakukan
Sebelum pemasangan filter yang akan digunakan tentunya ada mekanisme yang harus dilakukan diantaranya mengetahui besar nilai harmonisa pada sistem
tenaga listrik tersebut. Untuk mengetahui karakteristik harmonisa melalui pengukuran pada sistem distribusi di Politeknik Negeri Lhokseumawe seperti Gambar 3.2.
Pengukuran dan pengambilan data dilakukan langsung ke lapangan dengan menggunakan alat ukur bernama Power Q plus MI 2492 merk METREL
komunikasi data dari Power Q plus MI 2492 ke komputer dilakukan melalui converter RS232USB. Paket data komunikasi ini ditampilkan dalam bentuk daftar
dan grafik secara langsung, dan data tersebut dapat disimpan di komputer. Parameter yang dapat diambil adalah komponen harmonisa tegangan, komponen harmonisa
arus, faktor daya, daya aktif, daya reaktif dan daya semu seperti tertampil pada Tabel 3.3.
Universitas Sumatera Utara
Panel Gedung Utama
Gambar 3.2. Titik pengukuran pada Rel Daya Gedung Utama
Beban non linier Z
Z Z
20 m NYY 2 4 240 mm
2
400 KVA, 20 KV400 V Z = 4
Bus PCC Utama
Beban lain
Titik pengukuran pada rel daya
gedung utama
Beban lain
Z
kabel
Double tuned dan Type-C
Filter
Universitas Sumatera Utara
Dari pengukuran tersebut akan terlihat nilai setiap orde harmonisa dan daya yang terukur, terutama daya reaktif yang nantinya digunakan untuk menghitung besar
kapasitas kapasitor yang harus digunakan sebagai kompensasi faktor daya sistem. Kapasitas hubung singkat pada gardu distribusi dibutuhkan untuk menghitung
impedansi sumber pada PCC utama dan impedansi saluran. Data impedansi transformator daya 400 KVA diambil dari plat nama name plate dan data impedansi
kabel dari transformator ke bus panel utama dengan kabel jenis NYY 2 240
mm
2
sesuai ukuran penggunaan diperoleh dari standar kabel.
3.3. Teknik Pengumpulan Data
Data hasil pengukuran Power Q plus MI 2492 yang tersimpan di komputer selama satu minggu diambil dan dipilih untuk data input simulasi matlab. Data yang
dipilih dalam rentang satu minggu tersebut adalah data pengukuran harmonisa yang terbesar sebagai acuan perhitungan pada kondisi terburuk.
Dalam waktu rentang seminggu data yang terpilih tersebut diperlihatkan: a.
Bentuk gelombang tegangan dan arus terdistorsi akibat harmonisa. b.
Spektrum harmonisa untuk tiga fasa. Secara visualisasi, grafik ini memberikan gambaran kompensasi daya reaktif yang
perlu dilakukan serta harmonisa yang terjadi karena pengoperasian beban non linier. Berdasarkan data transformator dan data kabel yang digunakan untuk menghitung
Universitas Sumatera Utara
kapasitas hubung singkat. Hasil perhitungan hubung singkat ini untuk mendapatkan rangkaian ekivalen satu fasa dengan sistem sumbernya seperti Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Rangkaian ekivalen perhitungan hubung singkat
Dari hasil perhitungan hubung singkat akan dipergunakan untuk menentukan nilai ratio arus hubung singkat dengan arus beban
I I
L
atau Short Circuit Ratio SCR. Dimana SCR adalah perbandingan antara arus hubung singkat dengan arus beban
maksimum sebagai batas arus harmonisa sesuai standar IEEE 519-1992.
3.3.1. Data spesifikasi transformator dan kabel Sesuai dengan diagram alir untuk menentukan parameter double tuned filter
dan Type-C filter pelaksanaan penelitian dimulai dengan mendapatkan data transformator dan impedansi saluran.
Bus PCC utama X
kabel pu
X
trafo pu
V
pu
I
SC
Universitas Sumatera Utara
a. Data spesifikasi transformator distribusi
Transformator distribusi buatan PT. Unindo Kapasitas Transformator 3 fase 400kVA, 20 kV400 V
Hubungan Dyn5 Impedansi Zsc : 4
Arus eksitasi Io : 1,9 Io = 0,019x11,547= 0.2194 A
Rugi-rugi tanpa beban Po : 930 W Rugi-rugi berbeban Pr : 4600W
Pendingin minyak : Diala B Kenaikan suhu minyak: 55
o
C Arus primer : 11,5A
Arus Skunder : 577 A b. Data spesifikasi kabel
Kabel yg digunakan jenis NYY 2 240 mm
2
dari trafo ke panel utama dengan panjang 20 meter. Data kabel dapat dilihat pada Lampiran 2.
Dimana: R = 0,093 Ω Km
L = 0,307 mH Km, X
L
= 0,096 Ω Km
Maka Z kabel = 0,093+j0,096 m Ω m
Karena 2 kabel terhubung paralel maka:
Universitas Sumatera Utara
, ,
, ,
, ,
, ,
, ,
, ,
, ,
, ,
, ,
, ,
, ,
,
, ,
Ωm Karena kabel yang digunakan 20 meter, maka:
m , ,
Ωm ,
, Ω
Data impendansi kabel saluran dan perhitungan impendansi total kabel saluran ditunjukkan pada tabel 3.2.
Tabel 3.2. Impedansi kabel saluran
Jenis kabel Luas
penampang mm
2
Resistasi r m m
Reaktansi x m m
Impedansi kabel z
NYY 2 4 240
0,093 0,096 0.00093+j0.00096
3.3.2. Data pengukuran pada panel gedung utama degan METREL Pengukuran karakteristik harmonisa pada Rel Daya Gedung Utama dilakukan
pada tanggal 31 Oktober 2012, pukul 11.54. Data dalam bentuk gelombang tegangan dan arus harmonisa terdiri dari gelombang tegangan dan arus harmonisa tiga fasa,
Universitas Sumatera Utara
bentuk gelombang tegangan dan arus masing-masing fasa, spektrum tegangan dan arus harmonisa yang diperlihatkan pada Gambar 3.4 sd 3.8.
Gambar 3.4. Hasil pengukuran bentuk gelombang arus fasa L2
Gambar 3.5. Spektrum tegangan dan arus pada fasa L2
19.969 39.938
59.907 79.876
99.845 119.814
139.783 159.752
179.721 199.690
-302.58 -272.32
-242.06 -211.80
-181.55 -151.29
-121.03 -90.77
-60.52 -30.26
28.42f 30.26
60.52 90.77
121.03 151.29
181.55 211.80
242.06 272.32
302.58
IA
ms UIf screen
Started at 31.05.2011. 20:00:13
[ph2] Current
12.10 24.19
36.29 48.38
60.48 72.57
84.67 96.76
108.86 120.95
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
22 24
26 28
30 32
34 36
38 40
42 44
46 48
THD
A
2.39 4.78
7.16 9.55
11.94 14.33
16.71 19.10
21.49 23.88
T H
D Cu rre
n t
Harmonics graph - Current
25.81 51.62
77.43 103.24
129.05 154.86
180.67 206.49
232.30 258.11
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
22 24
26 28
30 32
34 36
38 40
42 44
46 48
THD
V
0.27 0.54
0.80 1.07
1.34 1.61
1.88 2.14
2.41 2.68
T H
D V
ol tage
Harmonics graph - Voltage
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6. Hasil pengukuran bentuk gelombang tegangan pada fasa L2
Gambar 3.7. Spektrum arus pada fasa L2
Gambar 3.8. Bentuk spektrum tegangan fasa L2
19.969 39.938
59.907 79.876
99.845 119.814
139.783 159.752
179.721 199.690
-482.52 -434.15
-385.78 -337.41
-289.04 -240.67
-192.30 -143.93
-95.56 -47.19
1.18 49.55
97.93 146.30
194.67 243.04
291.41 339.78
388.15 436.52
484.89
UV
ms UIf screen
Started at 31.05.2011. 20:00:13
[ph2] Voltage
20 40
60 80
100
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Arus harmonisa
orde ke
nAmpere
Harmonisa orde ke n
50 100
150 200
250
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Tegangan Harmonisa
orde
ke n
Volt
Harmonisa orde ke n
Universitas Sumatera Utara
Data pengukuran dalam bentuk tabel yaitu tegangan fasa, arus fasa, daya, faktor daya, besar THD tegangan dan arus harmonisa, arus netral, dan frekuensi dapat
dilihat pada Tabel 3.3 yang diambil dari data hasil pengukuran dengan alat ukur METREL.
Tabel 3.3. Data hasil pengukuran tegangan fasa, arus fasa, daya, faktor daya, besar THD tegangan dan arus
Symbol Name Unit
L2 U
Phase voltage V 215.1
I Phase current
A 91.679
S Apparent power
kVA 19.7
P Active power
kW -15.4
Q Reactive power
kVAr -12.3
PF PF
-0.78 cosPhi
cosinus Phi THD v
Total harmonic distortion 2.2
THD i Total harmonic distortion
19.9 Inductive, Capacitive
i Uxx
Phase to phase voltage V
U23 378.0
Dari Tabel 3.3 terlihat tegangan fasa V = 215,1 V, arus fasa I = 91,679 A, daya nyata S = 19,7 kVA, daya aktifP = -15,4 kW, daya reaktifQ = -12,3 kVAr, power
faktor = - 0,78, THD
V
= 2,2, THDI = 19,9.
Universitas Sumatera Utara
Data hasil pengukuran dengan menggunakan alat ukur METREL dalam bentuk tabel yaitu tegangan dan arus harmonisa orde n dapat dilihat pada Tabel 3.4.
Tabel 3.4. Data hasil pengukuran tegangan dan arus harmonisa orde ke n
Harmonisa orde ke n V2Volt
I2 Ampere 0.2 0.035
1 215.1 89.926
2 0.0 0.341
3 1.5 17.078
4 0.1 0.101
5 3.9 4.103
6 0.1 0.095
7 1.7 1.040
8 0.0 0.125
9 0.8 2.124 10
0.0 0.036 11
0.8 0.914 12
0.1 0.055 13
0.6 0.202 14
0.0 0.106 15
0.5 0.414 16
0.1 0.028 17
0.3 0.319 18
0.0 0.085 19
0.1 0.052 20
0.1 0.283 21
0.1 0.085 22
0.1 0.199 23
0.2 0.260 24
0.3 0.412 25
0.6 2.022
Universitas Sumatera Utara
Dari tabel 3.4 terlihat hasil pengukuran dilapangan dengan menggunakan alat ukur Power Q plus MI 2492 merk METREL pada sistem di Politeknik Negeri
Lhokseumawe dapat dilihat bentuk gelombang dan spektrum arus dan tegangan untuk fasa S L2 saja terhadap Total Distortion Harmonic THD sebelum pemasangan
double tuned filter dan Type-C filter seperti Gambar 3.4; 3.5; 3.6; 3.7 dan 3.8. Dari Tabel 3.4 terlihat harmonisa tegangan orde ke 3, 5, 7 dan 9 dengan nilai yang paling
besar yaitu 17,078 A, 4,103 A, 1,040 A dan 2,124 A. Harmonisa orde ke 3 dan ke 5 yang masih melebihi standar IEEE 519-1992 yaitu sebesar 17,078 A dan 4,103 A dari
arus fundamental sebesar 89,926 A atau harmonisa orde ke 3 sebesar 18,99 dan orde ke 5 sebesar 4,56. Sementara harmonisa orde lainnya masih dibawah kondisi
yang diizinkan. Jika merujuk ke Tabel 2.2 yang menyatakan untuk arus dengan SCR 20, dimana orde harmonisa individu dengan TDD total tidak boleh melebihi 5.
Faktor daya total kondisi pengukuran seperti ditunjuk pada Tabel 3.3 sebesar 0,78.
Pemodelan pemakaian double tuned filter dan Type-C filter dengan MATLAB SIMULINK sesuai data pengukuran yang dilakukan untuk mengetahui hasil
peredaman harmonisa dan perbaikan faktor daya sistem. Dalam hal ini dipilih amplitudo frekuensi harmonisa yang tertinggi yaitu frekuensi harmonisa ke 3 n = 3
dan ke 5 n = 5 diantara amplitudo frekuensi harmonisa yang lainnya. Setelah penetapan frekuensi harmonisa ke 3 dan ke 5 yang akan di filter, maka selanjutnya
perlu dilakukan perhitungan filter untuk meredam harmonisa sistem tersebut.
Universitas Sumatera Utara
3.4. Perhitungan Hubung Singkat dan Batas Harmonisa
