Teori Harmonisa TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori Harmonisa

Dalam sistem tenaga listrik yang ideal, bentuk gelombang tegangan yang disalurkan ke peralatan dan bentuk gelombang arus yang dihasilkan adalah gelombang sinus murni terlihat bentuk ideal dari gelombang tegangan dan arus pada Gambar 2.1. Gambar 2.1. Gelombang sinus arus dan tegangan Harmonisa merupakan gangguan yang dalam distribusi tenaga listrik yang disebabkan oleh adanya distorsi gelombang arus dan tegangan yang menyebabkan adanya pembentukan gelombang-gelombang yang tidak sinusoidal atau dengan frekuensi kelipatan bulat dari frekuensi fundamentalnya. Sehingga harmonisa Universitas Sumatera Utara dapat menyebabkan cacat gelombang atau cacat Harmonisa adalah perubahan bentuk gelombang akibat adanya komponen frekuensi tambahan. Pada sistem tenaga listrik frekuensi kerja normal adalah 50 Hz atau 60 Hz tetapi, dalam aplikasi pemakaiannya berdasarkan beban yang digunakan frekuensi arus dan tegangan dapat menjadi tidak normal atau menjadi kelipatan dari frekuensi normal 5060 Hz, hal inilah yang disebut dengan harmonisasi. Jika frekuensi f adalah frekuensi normal dari suatu sistem, maka frekuensi orde n 1,2,3...n adalah nf atau factor kelipatan dari frekuensi normal, sehingga frekuensi dapat berubah menjadi 100 Hz, 150 Hz dan seterusnya. Gelombang inilah yang kemudian menumpang pada gelombang normal sehingga terbentuklah gelombang tidak sinusoidal yang merupakan hasil dari penjumlahan antara gelombang normal sesaat dengan gelombang harmonisanya. seperti tampak pada Gambar 2.2. Gambar 2.2 Bentuk gelombang dasar, harmonisa dan gelombang terdistorsi Universitas Sumatera Utara Harmonisa bisa muncul akibat adanya beban-beban non linier yang terhubung ke sistem distribusi. Beban non linier ini umumnya adalah peralatan elektronik yang di dalamnya banyak terdapat komponen semi konduktor. Komponen ini dalam proses kerjanya berlaku sebagai saklar yang bekerja pada setiap siklus gelombang tegangan. Beberapa contoh beban non linier antara lain : variable speed drive, UPS, komputer, printer, televisi, microwave oven, lampu fluorescent yang menggunakan elektronik ballast [7][8][9]. Keberadaan harmonisa arus dalam suatu sistem tenaga listrik memberikan efek secara langsung maupun tidak langsung terhadap kualitas dan keandalan sistem tersebut. Pada beberapa kasus, keberadaan harmonisa orde ketiga yang dihasilkan oleh beban-beban satu fasa menyebabkan terjadinya ketidak seimbangan aliran daya pada sistem tiga fasa sehingga arus pada kawat netral yang seharusnya bernilai nol menjadi bernilai tertentu yang seringkali melebihi kapasitas kawat tersebut. Pengaruh keberadaan harmonisa juga sangat tampak pada peralatan-peralatan sistem tenaga listrik seperti generator, transformator, motor, dan kapasitor. Selain itu umur pakai peralatan tersebut juga mengalami penyusutan dikarenakan vibrasi dan temperatur operasi yang meningkat jauh lebih tinggi akibat keberadaan harmonisa arus. Pada kapasitor, harmonisa menyebabkan reduksi kapasitas penyimpanan daya reaktif sehingga jelas lebih baik proses koreksi terhadap faktor daya juga mengalami gangguan. Universitas Sumatera Utara Harmonisa berdasarkan dari urutan ordenya dapat dibedakan menjadi harmonisa ganjil dan harmonisa genap, sesuai dengan namanya harmonisa ganjil adalah harmonisa ke 1,3,5,7,9,11 dan seterusnya, perpaduan harmonisa ganjil dengan harmonisa kosong adalah paling merugikan yaitu harmonisake 3,9,15 dan seterusnya seperti pada Gambar 2.3. Gambar 2.3 Spektrum urutan orde harmonisa Teori yang dipakai untuk memahami gelombang harmonisa adalah deret Fourier, dimana deret Fourier dapat menunjukkan komponen genap dan komponen ganjil, dan persamaan umum dari deretfourier dapat ditulis dengan sistematis menggunakan Persamaan 2.1 berikut : f t = A + ∞ =1 A n Cos 2 � + B n Sin 2 � ......2.1 Universitas Sumatera Utara Persamaan 2.1 di gunakan untuk gelombang yang berperiode berkelanjutan dalam teori fourier hal- hal yang mengacu kepada Persamaan 2.1 yaitu A nilai rata – rata dari fungsi x t, An dan Bn koefisien deret ketiga koefisien tersebut dapat diturunkan seperti Persamaan 2.2,2.3 dan 2.4. A = 1 2 2 � .................................................2.2 A n = 2 2 � � .................................2.3 B n = 2 2 2 � � ...................................2.4 dimana : n adalah indeks harmonisa Banyaknya aplikasi beban non linier pada sistem tenaga listrik telah membuat arus menjadi sangat terdistorsi dengan persentase harmonisa arus, Tingginya persentase kandungan harmonisa arus Total Harmonic Distortion atau disingkat dengan THD pada suatu sistem tenaga listrik dapat menyebabkan timbulnya beberapa persoalan harmonisa yang serius pada sistem kelistrikan, menimbulkan berbagai macam kerusakan pada peralatan listrik yang sensitive dan menyebabkan penggunaan energi listrik tidakteratur [10][11][12]. Universitas Sumatera Utara

2.2 Sumber Harmonisa