Pengaruh Negatif dari Harmonisa Transformator

dimana I SC I : arus hubung singkat pada PCC Point of Common Coupling L O A D THD : Total Harmonic Distortion : arus beban fundamental nominal I SC adalah arus hubung singkat yang ada pada Point of Common Coupling PCC. I LOAD adalah arus beban fundamental nominal. Sedangkan untuk standar harmonisa tegangan ditentukan oleh tegangan sistem yang dipakai seperti Tabel 2.2. Tabel 2.2 Batas harmonisa tegangan pada frekuensi fundamental menurut standar IEEE 519-1992 [9] Tega ngan Bus Pada PCC Distorsi Tegangan Individu Total Distorsi Tegangan THD V V ≤ 69 kV 3.0 5.0 69 kV V ≤ 161 kV 1.5 2.5 V 161 kV 1.0 1.5

2.5. Pengaruh Negatif dari Harmonisa

Pada keadaan normal, arus beban setiap fasa dari beban linier yang seimbang pada frekuensi dasarnya akan saling menghapuskan sehingga arus netralnya menjadi nol. Sebaliknya beban non linier satu fasa akan menimbulkan harmonisa kelipatan tiga ganjil yang disebut triplen harmonisa harmonisa ke 3, ke 9, ke 15 dan seterusnya yang sering disebut zero sequence harmonisa Tabel 2.3. Tabel 2.3 Polaritas dari komponen harmonisa [2] Harmonisa 1 2 3 4 5 6 7 8 Frekuensi 50 100 150 200 250 300 350 400 Urutan + - + - + - Harmonisa ini dapat menghasilkan arus netral yang lebih tinggi dari arus fasa karena saling menjumlah di tiap fasanya. Harmonisa pertama urutan polaritasnya adalah positif, harmonisa kedua urutan polaritasnya adalah negatif dan harmonisa ketiga urutan polaritasnya adalah nol, harmonisa keempat adalah positif berulang berurutan dan demikian seterusnya. Akibat yang ditimbulkan oleh arus urutan nol dari komponen harmonisa Tabel 2.4 antara lain tingginya arus netral pada sistem tiga fasa empat kawat sisi sekunder transformator karena arus urutan nol zero sequence kawat netral 3 kali arus urutan nol masing-masing fasa. Tabel 2.4. Akibat dari polaritas komponen harmonisa [2] Polaritas Dampak dari harmonisa Positif - Panas Negatif - Panas - Menghambat atau memperlambat putaran motor Nol - Panas - Menimbulkan atau menambah arus pada kawat netral Pengaruh harmonisa pada transformator sering tanpa disadari keberadaannya sampai terjadi gangguan yang penyebabnya tidak jelas. Hal ini dapat juga terjadi bila perubahan konfigurasi atau jenis beban yang dicatu. 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 antara pembangkit dengan beban. Frekuensi harmonisa yang lebih tinggi dari frekuensi kerjanya akan mengakibatkan penurunan efisiensi atau terjadi kerugian daya tambahan pada transformator.

2.6. Transformator

Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan hukum Ampere dan hukum Faraday, yaitu arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Jika pada salah satu kumparan pada transformator diberi arus bolak-balik maka jumlah garis gaya magnet berubah-ubah. Akibatnya pada sisi primer terjadi induksi. Sisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka di sisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya antara dua ujung konduktor disisi sekunder terdapat beda tegangan [2]. Penggunaan transformator yang sederhana dan handal memungkinkan dipilih- nya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan serta merupakan salah satu sebab penting bahwa arus bolak-balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik. 2.6.1. Losses rugi-rugi pada transformator Sebagai akibat dari beban non linier antara tiap-tiap fasa pada sisi sekunder transformator fasa R, fasa S, fasa T mengalirlah arus di netral transformator. Arus yang mengalir pada penghantar netral transformator ini menyebabkan losses rugi-rugi. Losses pada penghantar netral transformator ini dapat dilihat pada Persamaan 2.17. N N N R I P ⋅ = 2 ..................................................................... 2.17 dimana P N I = losses pada penghantar netral transformator watt N R = arus yang mengalir pada netral transformator A N Sedangkan losses yang diakibatkan karena arus netral yang mengalir ke tanah ground dapat dilihat pada Persamaan 2.18. = tahanan penghantar netral transformator Ω G G G R I P ⋅ = 2 ....................................................................... 2.18 dimana P G I = losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah watt G R = arus netral yang mengalir ke tanah A G 2.6.2. Harmonisa pada transformator = tahanan pembumian netral transformator Ω Transformator dirancang untuk menyalurkan daya yang dibutuhkan ke beban dengan rugi-rugi minimum pada frekuensi fundamentalnya. Arus dan tegangan harmonisa secara signifikan akan menyebabkan panas lebih. Ada du a pengaruh yang ditimbulkan panas lebih pada transformator ketika arus beban mengandung komponen harmonisa. a. Harmonisa arus menyebabkan meningkatnya rugi-rugi tembaga yang dinyatakan dengan Persamaan 2.19. ∑ ∞ = = 1 2 n n n CU R I P .................................................................... 2.19 b. Harmonisa tegangan menyebabkan meningkatnya rugi-rugi besi, seperti eddy current dan rugi-rugi hysteresis. Eddy current terjadi bila inti dari sebuah material jenis ferromagnetic besi secara elektrik bersifat konduktif. Konsentrasi Eddy current lebih tinggi pada ujung-ujung belitan transformator karena efek kerapatan medan magnet bocor pada kumparan yang menyebabkan fenomena terjadinya arus pusar arus yang bergerak melingkar. Bertambahnya rugi-rugi Eddy current karena harmonisa berpengaruh pada temperatur kerja transformator yang terlihat pada besar rugi-rugi daya nyata watt akibat Eddy current ini.

2.7. Filter Pasif