BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sitem kelistrikan berkembang begitu cepat. Semakin berkembangnya kelistrikan maka konsumsi daya semakin meningkat. Seperti halnya komputer,
pendingin ruangan AC, komputer, Lampu Hemat Energi LHE, fluorescent lamp lampu TL, Unterruptable Power Supplies UPS, Baterry charger dan peralatan
elektronik lainnya tidak bisa terlepas dari kebutuhan konsumsi daya listrik. Peralatan tersebut disebut dengan beban non linier yaitu beban yang memiliki bentuk
gelombang non sinusoidal karena telah terdistorsi oleh arus harmonisa yang ditimbulkan oleh berbagai peralatan elektronik. Pada beban nonlinier peralatan
elektronik terdapat penyearah yang mengkonversikan tegangan bolak balik ke tegangan searah untuk operasi komponen elektronik. Penyearah digunakan untuk
memaksimalkan penggunaan daya aktif dan memudahkan dalam pengaturan beban pada peralatan tersebut [1].
Penggunaan beban non linier dapat menghasilkan harmonisa yang tinggi dan faktor daya yang rendah, sehingga dapat menambah pembebanan pada
transformator distribusi, bahkan dapat mempengaruhi kinerja peralatan lain dengan sumber listrik tersebut. Masalah keberadaan harmonisa pada kualitas daya sudah
ditetapkan batas yang diijinkan sesuai Standar Internasional yaitu IEC 61000-3-2.
Universitas Sumatera Utara
Seperti halnya juga peralatan-peralatan listrik untuk beban rumah tangga, seperti: blenderjuicer, mixer, microwave, kulkas, televisi, dan lain sebagainya. Tanpa
disadari peralatan tersebut juga ikut menyumbang arus harmonisa. Peralatan- peralatan ini menggunakan penyearah berupa komponen semi-konduktor yang
dirancang untuk menggunakan arus listrik secara hemat dan efisien karena arus listrik hanya dapat melalui komponen semi-konduktornya selama periode pengaturan yang
telah ditentukan. Namun di sisi lain hal ini akan menyebabkan gangguan gelombang arus dan tegangan yang pada akhirnya akan kembali ke bagian lain sistem tenaga
listrik. Fenomena ini akan menimbulkan gangguan beban non-linier satu fasa [2]. Penelitian difokuskan pada mixer. Sebuah peralatan rumah tangga yang
bekerja menggunakan peralatan semi konduktor pada penyearah agar dapat mengatur kecepatan putaran variabel putaran. Pada mixer terdapat motor induksi yang diatur
oleh komponen elektronika, didalamya terdapat inverter, penyearah, dan peralatan lain yang bersifat beban non-linier sehinggga mnyebabkan arus harmonisa.
Pengukuran yang telah dilakukan pada mixer didapat hasil bahwa pada alat tersebut terdapat arus harmonisa yang tidak sesuai standart IEC 61000-3-2 hanya
pada arus harmonisa orde ke-3. Sedangkan arus harmonisa orde ke-5, ke-7, ke-9, dan seterusnya masih dalam batas standart IEC 61000-3-2 yang telah ditentukan. Berbeda
dengan peralatan rumah tangga lainnya, seperti pengukuran yang telah dilakukan terdahulu pada televisi yang hampir pada setiap orde harmonisanya didapati hasil
diatas standart yang ditentukan. Karena sistem kerja televisi dengan mixer berbeda walaupun daya yang dikeluarkan tidak jauh berbeda.
Universitas Sumatera Utara
Mixer menghasilkan arus harmonisa yang lebih tinggi pada orde ke-3, akan tetapi jika dilihat dari perkembangan arus usaha saat ini banyak usaha kecil dan
menengah yang bergerak dibidang pembuatan makanan ringan seperti usaha pembuatan roti, kue-kue kering, maupun restoran menggunakan mixer sebagai alat
pembantu untuk meringankan pekerjaan mereka. Penggunaan mixer pada skala besar tidak bisa dianggap remeh, mixer-mixer tersebut juga ikut menyumbang arus
harmonisa yang kemudian berpengaruh pada pembebanan lebih pada transformator, pemanasan pada circuit breaker, faktor daya pada sistem lebih rendah, dan
penggunaan energi listrik menjadi tidak efisien. Salah satu upaya pengurangan harmonisa yakni dengan menggunakan
filter. Dengan menggabungkan antara komponen R, L, dan C akan berbentuk filter yang disebut dengan filter pasif. Penggunaan filter pasif merupakan salah satu solusi
yang tepat untuk mengurangi harmonik pada gelombang keluaran converter dari peralatan listrik. Salah satu filter yang umum digunakan adalah Single-Tuned Passive
Filter
.
Single-Tuned Passive Filter adalah salah satu filter pasif yang paling umum digunakan karena harganya yang relatif murah dan instalasi yang mudah dan juga
sesuai dengan karakteristik dari mixer. Besar harmonisa yang dibangkitkan oleh beberapa merk mixer dapat
dilihat pada Tabel 1.1. sebagai gambaran besar IHD
I
yang dihasilkan oleh mixer lihat lampiran.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1. IHD
I
yang dibangkitkan oleh mixer.
Merk Mixer
Daya Watt
Orde-3 Orde-5
Orde-7 Orde-9
Orde- 11
Orde- 13
Orde- 15
THDi
Mixer A 78.4
61.30 26.50
3 0.80
0.60 0.50
1 46.10
Mixer B 76
72.10 14.60
2.80 0.90
0.40 0.10
0.10 51.70
Mixer C 120
14.20 4.10
0.40 0.50
0.30 0.20
0.20 14.20
Mixer D 106.8
63.90 22
2.30 2
0.90 0.60
1.10 42.20
Mixer E 110
55.80 21.20
6.20 3.40
1.90 0.12
0.10 59.40
Seperti yang ditunjukan Tabel 1.1. terlihat hasil pengukuran 5 merk mixer yang berbeda. Dari ke-5 merk mixer tersebut, mixer E memiliki THDi paling tinggi
sebesar 59.40 sehingga IHDi yang dihasilkan mixer E jauh lebih besar dari standart IHDi IEC 610003-2 Kelas D. Data yang diperlihatkan mixer E pada harmonisa orde
ke-3 55.8, orde ke-5 21.2, orde ke-7 6.2, orde ke-9 3.4, orde ke-11 1.9, orde ke-13 0.12, orde ke-15 0.1. Atas dasar data ini nantinya akan digunakan dalam
menentukan besarnya parameter filter pasif yang diperlukan untuk mereduksi harmonisa mixer E sehingga sesuai standar IEC61000-3-2 Kelas D.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui berapa besar IHD dan faktor daya yang dihasilkan oleh alat rumah tangga tersebut, kemudian akan dilakukan
perancangan filter pasif yang dapat mereduksi atau mengurangi harmonisa sekaligus memperbaiki faktor daya daya pada mixer. Pengukuran pada mixer ini dilakukan di
laboraturium PT. PLN Persero Wilayah Sumatera.
Universitas Sumatera Utara
Banyak metode yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya dalam hal meredam harmonisa dan sekaligus memperbaiki faktor daya. Penelitian yang sudah
dilakukan sebelumnya berkaitan mengenai filter untuk meredam hamonisa dengan berbagai teknologi dan diuraikan sebagai berikut ini:
1. G. W. Chang, S. Y. Chu, dan H. I. Wang pada tahun 2002 melalui
jurnal IEEE pp 814-817, yang berjudul “A New Approach for Placement of Single Tuned Passive Harmonics Filters in a Power
System” menggunakan metode simulasi program merancang besaran R, L, C untuk menentukan alogaritma pada filter pasif yang
menghasilkan rancangan alogaritma untuk single tuned filter yang dapat menurunkan
awal 3 menjadi 3 dan awal
5 menjadi 5 [3]. 2.
P. Mathan Mohan dan G. Amuthan pada tahun 2012 melalui jurnal IEEE pp 622-627, yang berjudul “Comparative Evaluation of Various
Single Phase Harmonic filters for Non-linear load” menggunakan simulasi program MATLAB merancang Passive Power Filter PPF,
Shunt Active Power Filter SAPF, dan Hybrid Active Power Filter HAPF yang menghasilkan penelitian THD pada PPF menjadi
11,84 dengan power factor 0,9123, THD pada SAPF menjadi 2,159 dengan power factor 0,9192, THD pada HAPF menjadi
1,641 dengan power factor 0,92 [4].
Universitas Sumatera Utara
3. Young-Sik Cho dan Hanju Cha pada tahun 2011 melalui jurnal
International Council on Electrical Engineering Vol 1, No 1, pp 7-13, yang berjudul “Single-Tuned Passive Harmonic Filter Design
Considering Variances of Tuning And Quality Factor” menggunakan simulasi program merancang single tuned filter yang menghasilkan
penelitian yang menunjukkan setelah pemakaian single-tuned filter THDi harmonisa arus yang terdapat pada harmonisa ke-5, 7, 11, dan
13 berkurang yaitu untuk harmonisa ke-5 dari 72.6 menjadi 7.9, harmonisa ke-7 dari 61.8 menjadi 11.2, harmonisa ke-11 dari
20.9 menjadi 4.5 dan harmonisa ke-13 dari 13.2 menjadi 2.9 [5].
4. Endi Sofyandi pada tahun 2010 dari jurnal Universitas Indonesia, yang
berjudul “Perancangan Single-Tuned Filter Untuk Mereduksi Harmonik Arus Dengan Simulasi Program ETAP PowerStation 5.0.3”
menggunakan simulasi program ETAP powerstation 5.0.3 merancang single tuned filter yang menghasilkan Pemasangan filter untuk setiap
beban, sebagian besar beban mengalami penurunan THDi, beban TL 8 sebesar 50.71 , beban TL 14 sebesar 45.51, beban TL 14 sebesar
29.86, beban TV sebesar 45.3, dan beban PC sebesar 19.64, sedangkan beban yang mengalami kenaikan THDi, beban AC sebesar
0.21 dan beban kulkas sebesar 5.57 [6].
Universitas Sumatera Utara
5. J. A. Bonner, W. M. Hurst, R. G. Rocamaro, R. F. Dudley, M. R.
Sharp, dan J. A. Twist dari jurnal IEEE Vol 10, No 1, pp 547-555, yang berjudul ”Selecting Ratings For Capacitors and Reactorss in
Applications Involving Multiple Single-Tuned Filters” menggunakan simulasi program merancang single tuned filter yang menghasilkan
rancangan metodhe untuk menentukan nilai besaran filter dengan menentukan parameter pada reaktor dan kapasitor [7].
Dari penelitian yang dilakukan tersebut, telah banyak dihasilkan teknologi sehingga banyak terdapat nilai yang sangat bervariasi dalam mengurangi
harmonisa. .
1.2. Perumusan Masalah
Kategori