Latar Belakang Masalah PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pada penyaluran energi listrik dari tingkat pembangkit sampai tingkat beban, seringkali terdapat gangguan–gangguan yang bisa berupa ketidak seimbangan tegangan pada fasa, gangguan interkoneksi pada saluran transmisi maupun distribusi, gangguan secara mekanis dan gangguan – gangguan lainnya. Salah satu gangguan yang jarang sekali diperhatikan adalah gangguan karena adanya distorsi harmonik pada sistem distribusi tenaga listrik . Keberadaan harmonik dalam sistem tenaga listrik, secara substansial membutuhkan penggunaan peralatan tertentu seperti alat pengontrol beban dan alat- alat penghasil frekuensi lainnya. Fungsi dari peralatan tersebut adalah untuk mengetahui, mendeteksi dan mengawasi adanya distorsi harmonik pada sistem agar bisa melihat sejauh mana tingkat kandungan distorsi harmonik yang terkandung pada sebuah sistem. Apakah masih dalam batas toleransi yang di ijinkan oleh lembaga insinyur listrik dan elektronika IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers atau tidak, sehingga adanya distorsi harmonik tersebut tidak menyebabkan terganggunya kinerja pada sebuah sistem, terutama pada sistem distribusi. Pertimbangan yang penting pada saat mengevaluasi adanya pengaruh harmonik pada sebuah sistem distribusi adalah naiknya tegangan pada sebuah sistem. Masalah yang ditimbulkan akibat distorsi harmonik tersebut adalah adanya tambahan rugi – rugi pada penghantar berupa panas, yang pada level tertentu bisa menimbulkan gagalnya sebuah sistem isolasi. Adanya distorsi bentuk gelombang arus dan tegangan pada sistem tenaga listrik, sudah lama ada sejak dikenalnya keberadaan sistem tenaga AC Alternating Current. Pada saat ini, peralatan-peralatan yang menimbulkan harmonik telah berkembang dengan pesat baik dari segi kualitas maupun kuantitas produknya. Peralatan ini banyak menggunakan bahan semi konduktor seperti dioda, silicon controlled rectifier SCR, transistor dan peralatan semi konduktor lainnya. Bahan semi konduktor inilah yang menyebabkan terjadinya distorsi arus dan tegangan, karena antara tegangan yang masuk pada sistem tidak sebanding dengan tegangan keluarannya atau mengalami distorsi. Prinsip dasar harmonik adalah gangguan yang terjadi pada sistem distribusi tenaga listrik akibat terjadinya distorsi gelombang arus dan tegangan. Pada dasarnya, harmonik adalah gejala pembentukan gelombang- gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya. Hal ini disebut frekuensi harmonik yang timbul pada bentuk gelombang aslinya, sedangkan bilangan bulat pengali frekuensi dasar disebut juga orde harmonik. Misalkan frekuensi dasar fundamental suatu sistem tenaga listrik adalah 50 Hz, maka harmonik kedua adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 100 Hz, harmonik ketiga adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 150 Hz dan seterusnya. Gelombang- gelombang ini kemudian menumpang pada gelombang murniasli sehingga terbentuk gelombang cacat yang merupakan jumlah antara gelombang murni sesaat dengan gelombang –gelombang harmoniknya. Abbreau et al 2003 mengamati bahwa pada sistem tenaga listrik terisolasi yang terhubung dengan beban nonlinear akan menghasilkan arus harmonik yang menyebabkan distorsi gelombang arus dan tegangan. Tegangan harmonik juga dapat menyebabkan kenaikan arus pada penghantar netral sehingga mengakibatkan kenaikan rugi-rugi daya Carpinelli, 2004. Harmonik dapat menyebabkan pemutusan beban yang sensitif, penurunan keakuratan alat ukur, kegagalan kapasitor tenaga, pemanasan lebih pada transformator dan penghantar netral Grady and Santosa, 2001. Harmonik juga mempengaruhi biaya pemakaian energi listrik Talacek and Watson, 2002, resonansi dalam sistem tenaga listrik Rao et al, 1998 dan penurunan faktor daya listrik Wolfe and Hurley, 2002. Dengan adanya distorsi harmonik, maka perlu dipasang filter harmonik yang fungsinya untuk mengurangi dan menekan semaksimal mungkin distorsi harmonik tersebut. Tujuan pokok dari filter harmonik adalah untuk mereduksi amplitudo gelombang pada frekuensi harmonik tertentu dari sebuah tegangan atau arus. Pada sistem tenaga listrik yang bersifat dinamis, jika terjadi gangguan harus segera dilakukan usaha untuk mengembalikan sistem kekondisi normal. Pada kondisi itu, beban bisa diatur sedemikian rupa. Pada saat kondisi kritistegangan sistem mengalami susut tegangan, kendala beban dapat diatasi namun kendala keamanan sistem kadang tidak dapat diatasi. Kondisi ini dapat dikatakan sebagai kondisi darurat, maka harus dikembalikan kekondisi normal dalam waktu yang sesingkat mungkin dengan resiko pemadaman sesaat di wilayah yang sistem tenaga listriknya mengalami kondisi kritis. Kondisi kritis merupakan suatu kondisi dimana pada suatu daerah mengalami susut tegangan sekitar 5 dari tegangan nominal sistem. Untuk menghindari hal tersebut, perlu dilakukan prediksi untuk memperkirakan kondisi pengoperasian dengan cara analisis aliran beban pada sistem tenaga listrik saat kondisi normal. Kemudian dilakukan analisis harmonik dengan menambahkan beban nonlinear sebagai sumber harmonik. Seperti telah diketahui, bahwa fenomena bentuk gelombang tegangan dan gelombang arus dalam sistem tenaga listrik AC, digambarkan sebagai gelombang sinusoidal murni. Dengan perkembangan beban listrik yang semakin besar dan komplek terutama penggunaan beban listrik tak linier, akan menimbulkan perubahan pada bentuk gelombangnya. Beban linier adalah beban listrik yang perilaku kerjanya tidak menyebabkan berubahnya bentuk gelombang sinusiodal pada frekuensi fundamental 50 Hz dari sistem suplai arus bolak balik. Beban nonlinier adalah beban listrik yang mendapat suplai daya dari sistem jaringan, tetapi akan menyebabkan bentuk gelombang sistem suplai arus bolak-balik tidak sinusiodal murni lagi. Distorsi pada bentuk gelombang arus dan tegangan suatu sistem jaringan tenaga listrik bila melebihi limit yang di ijinkan, akan menimbulkan kerugian pada sistem jaringan tersebut. Beban nonlinear yang terhubung pada sistem distribusi, menjadi sumber dari adanya distorsi gelombang arus dan tegangan, karena tersusun atas bahan-bahan semi konduktor, sehingga perlu dilakukan pemasangan filter harmonik pada sistem distribusi tersebut.

1.2 Perumusan Masalah