Gambar 2.4. Arus yang mengalir melalui beban Pemaparan fenomena harmonik harus dilakukan secara hati-hati karena
terdapat perbedaan antaran penyebab dan akibat dari tegangan dan arus harmonik. Penggunaan istilah harmonik harus memiliki kualifikasi yang jelas. Pada konvensi
yang dikenal secara luas, ketika istilah tersebut digunakan tanpa kata lain mengikutinya, kata harmonik berarti arus harmonik. Namun saat topik pembicaraan
adalah pada utility system maka biasanya subjeknya adalah tegangan harmonik [8].
2.4. Pengaruh Harmonisa
Harmonisa yang diproduksi oleh beban non linier disuntik ke sumber tegangan sistem. Arus harmonisa tersebut berinteraksi dengan peralatan system yang
lebih luas, terutama pada kapasitor, transformator, dan motor, menyebabkan bertambahnya rugi–rugi panas yang berlebihan. Arus harmonisa ini dapat juga
menyebabkan gangguan interferensi induksi pada system telekomunikasi, kesalahan pengukuran pada alat ukur, terlalu panas pada pemutus daya dan tak diduga pemutus
Universitas Sumatera Utara
daya tersebut memutus sendiri, system kendali terkunci dengan sendirinya, dan banyak lagi permasalahan yang ditimbulkan [8]. Permasalahan ini dapat
menyebabkan kerugian keuangan sampai biaya tambahan pemeliharaan. Setiap komponen peralatan sistem distribusi dapat dipengaruhi oleh harmonisa walaupun
dengan akibat yang berbeda. Dengan demikian komponen peralatan tersebut akan mengalami penurunan kinerja dan bahkan akan mengalami kerusakan. Pada keadaan
normal, arus beban setiap fasa dari beban linier yang seimbang pada frekuensi dasarnya akan saling mengurangi sehingga arus netralnya menjadi nol. Sebaliknya
beban non linier satu fasa akan menimbulkan harmonisa ganjil kelipatan yang disebut triplen harmonic harmonisa ke-3,9,15 dan seterusnya yang sering disebut
harmonisa urutan nol [10]. Dapat dilihat hasil simulasi pada Gambar 2.5 untuk menjelaskan secara
visual agar lebih memahami terjadinya harmonisa urutan nol. Makin besar amplitude harmonisa triplen, maka makin besar harmonisa urutan nol, sehingga akan
memperbesar arus netral sistem. Bentuk gelombang harmonisa dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Harmonisa ini tidak mehilangkan arus netral tetapi dapat menghasilkan arus netral yang leih tinggi dari arus fasa. Harmonisa pertama urutan polaritasnya adalah
positif, harmonisa kedua urutan polaritasnya adalah negative dan harmonisa ketiga urutan polaritasnya adalah nol, harmonisa keempat urutan polaritasnya adalah positif
dan seterusnya berulang lagi.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Bentuk gelombang harmonisa arus urutan nol [10] Akibat yang dapat ditimbulkan oleh urutan polaritas komponen harmonisa
antara lain tingginya arus netral pada system 3 fasa 4 kawat sisi sekunder transformator karena arus urutan nol zero sequence dan arus ini akan terinduksi
kesisi primer transformator dan akan berputar pada sisi primer transformator yang biasanya memiliki belitan delta. Hal ini akibat pada kawat netral tidak memiliki
peralatan pemutus arus untuk proteksi tegangan atau arus lebih. Pengaruh harmonisa pada transformator sering tanpa disadari dan diantipasi keberadaannya sampai terjadi
gangguan yang penyebabnya tidak jelas. Hal ini dapat juga terjadi bila perubahan konfigurasi atau jenis beban yang dipasok. Transformator dan peralatan induksi
lainnya, selalu terpengaruh oleh harmonisa karena transformator itu sendiri dirancang sesuai dengan frekuensi kerjanya. Selain itu transformator juga merupakan media
utama pembangkit dengan beban. Frekuensi harmonisa yang lebih tinggi dari frekuensi kerjanya akan mengakibatkan penurunan efisiensi atau terjadi kerugian
Universitas Sumatera Utara
daya. Selain itu, ada beberapa akibat yang dapat ditimbulkan oleh adanya harmonisa dalam sistem tenaga listrik, antar lain:
a. Kegagalan Kapasitor bank disebabkan oleh beban reaktif terlalu besar, sehingga terjadi resonansi, dan mengakibatkan pembesaran amplitude
tegangan harmonisa. b. Panas berlebihan dan getaran pada motor induksi.
c. Meningkatkan arus urutan negatif pada generator sinkron, dan membahayakan lilitan dan rangkaian rotor generator.
d. Terjadi tegangan lebih pada sistem tenaga sebagai akibat resonansi antara kapasitor dengan reaktansi induksi sistem.
e. Menurunkan kapasitas daya hantar kabel yang terkait dengan bertambanya arus pusar, sehingga terjadi panas dan rugi-rugi tembaga akibat efek kulit.
f. Kegagalan pemakaian relay kontaktor, terutama sekali pada sistem terkendali dengan mikroprosesor.
g. Gangguan pada kendali rippel dan metering. h. Operasi tidak stabil pada rangkaian detaksi zero cross voltage.
i. Gangguan pada sistem aksitasi pembangkit tenaga listrik dan pengontrolan motor yang besar.
j. Harmonisa dapat menimbulkan tambahan torsi pada KWh meter jenis elektromekanis yang mengunakan piringan induksi berputar. Sebagai
akibatnya, putaran piringan akan lebih cepat atau terjadi kesalahan ukur
Universitas Sumatera Utara
KWh meter pada harmonisa ke 5 dan 7, karena piringan induksi tersebut dirancang hanya untuk beroperasi pada frekuensi dasar.
k. Interferensi frekuensi pada sistem telekomunikasi karena biasanya kabel untuk keperluan telekomunikasi berdekatan dengan kawat netral. Triplen
harmonisa pada kawat netral dapat memberikan induksi harmonisa yang menggangu sistem telekomunikasi.
l. Pemutus beban dapat bekerja dibawah arus pengenalan atau mungkin tidak bekerja pada arus pengenal. Pemutus beban yang dapat terhindar dari
gangguan harmonisa pada umumnya adalah pemutus beban yang mempunyai respon terhadap arus RMS sebenarnya true RMS current atau
kenaikan temperature karena arus lebih.
2.5. Persamaan Harmonisa
