1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Penggunaan beban nonlinier pada sistem industri sekarang ini terus meningkat sesuai dengan berkembangnya teknologi. Akan tetapi, penggunaan beban nonlinier
ini akan menyebabkan distorsi harmonik pada sistem distribusi. Oleh karena itu, transformator arus berfungsi sebagai peralatan proteksi dan pengukuran yang
mengalirkan arus ke beban [1]. Harmonik yang dihasilkan oleh beban
– beban nonlinier akan menyebabkan arus dalam bentuk pulsa
– pulsa pendek. Distorsi harmonik terkadang dapat menyebabkan pemanasan berlebih pada transformator, kesalahan sudut phasa,
kesalahan rasio, dan meningkatnya rugi – rugi pada transformator [2]. Transformator
arus digunakan untuk arus lebih, aplikasi relay arus lebih dan aplikasi metering. Transformator arus di rancang dengan kumparan primer yang terdapat arus eksitasi
dan kumparan sekunder terhubung singkat untuk menghasilkan arus proporsional untuk arus primer. Banyak transformator yang terpasang untuk memasok beban linier
dengan arus sinusoidal yang dimiliki oleh beban sudah digantikan dengan beban nonlinier yang dapat menginjeksikan arus harmonik [3]. Dengan hadirnya harmonik
biasanya mengindikasikan masalah seperti tidak berfungsinya peralatan dan
Universitas Sumatera Utara
2
kehilangan sambungan di jaringan. Harmonik juga akan membawa dampak pada transformator dan jenis
– jenis peralatan kelistrikan [4]. Dalam beberapa kondisi, operasi harmonik dapat meningkat dan menyebabkan kejenuhan. Untuk menghindari
kejenuhan, transformator arus di rancang untuk arus beban rendah pada cabang magnetisasi kurva linier tegangan dan arus[5]. Namun, kejenuhan transformator
arus pada pengoperasian perangkat proteksi menghasilkan perbedaan dampak bagi jenis peralatan proteksi dan skema proteksi [6]. Jika transformator jenuh maka akan
terjadi perubahan arus yang besar pada primer transformator, dalam setiap periodanya terkadang ada bagian dimana transformator dalam keadaan tidak jenuh dan akan
menyebabkan kesalahan yang besar [7]. Pada dasarnya transformator arus digunakan untuk pengukuran arus yang
mengalir di rangkaian listrik selain itu dapat juga digunakan juga untuk aplikasi proteksi. Seperti instrumen lainnya, transformator arus juga melibatkan nilai
– nilai tertentu untuk mengukur kesalahan arus. Kelas akurasi merupakan parameter utama
untuk menentukan batasan kesalahan dan akurasi pada transformator arus [8]. Dari hasil pengukuran yang dilakukan pada PCC Point of Common
Coupling transformator arus sisi sekunder 20 kV dari transformator daya yang terdapat di PT. Gunung Gahapi Sakti diperoleh nilai THD arus sebesar 24,8, THD
tegangan sebesar 1,23. Data – data pengukuran ini telah melebihi standar yang
ditetapkan oleh IEEE 519 –1992 dengan perhitungan rasio hubung singkat
seperti yang ada pada Lampiran 1.
Universitas Sumatera Utara
3
Tabel 1. 1. Hasil Pengukuran Individual Harmonik Arus pada Transformator Arus ORDE
IHD
i
IHD
i
THD
i
A THD
i
IHD
v
V IHD
v
THD
v
V THD
v
HARMONIK A
H1 0,074
100
0, 01835
24, 8
58.69 100
0, 72189
1, 23
H3 0,00211
2,85 0,08804
0,15 H5
0,01762 23,81 0,69254
1,18 H7
0,0046 6,22
0,13499 0,23
H9 0,00028
0,38 0,01174
0,02 H11
0,00054 0,73
0,03521 0,06
H13 0,00009
0,12 0,01174
0,02 H15
0,00003 0,04
0,01761 0,03
Berdasarkan latar belakang masalah yang sudah dijelaskan, maka penulis ingin melakukan suatu penelitian yang berkaitan dengan upaya mereduksi harmonik
yang muncul pada transformator arus yang dapat mengakibatkan kesalahan pengukuran besaran arus pada sistem dengan menggunakan passive single-tuned filter
pada PT. Gunung Gahapi Sakti. Alasan penggunaan passive single-tuned filter adalah pada penelitian sebelumnya mengenai upaya mereduksi harmonik pada transformator
arus belum pernah dilakukan, oleh karena itu penulis tertarik untuk melakukan penelitian ini. Tabel 1.2 menunjukkan beberapa penelitian mengenai transformator
arus yang telah dilakukan.
Universitas Sumatera Utara
4
Tabel 1. 2. Penelitian mengenai transformator arus yang telah dilakukan
No Peneliti
Judul Metode
Identifikasi Harmonik
Hasil yang diperoleh
1 D. Ismail, M.
N. K. Anuar, N. Indra, C.
Shatri, dan M. Reza[1]
Current transformer
reaction with linear and non-
linear loads Pengukuran
transformator arus dengan beban
nonlinier Kesalahan rasio dan
sudut fasa akan meningkat sebanding
dengan perubahan nilai harmonik arus
2 R. D.
Henderson dan P. J.
Rose [2] Harmonics: the
effects on power quality and
transformers Penggunaan filter
harmonik dengan reaktor pada
jaringan Diperlukan faktor K
transformator untuk mengatasi derating
transformator.
3 A. Elmoudi,
M. Lehtonen, dan H.
Nordman [3] Corrected
winding Eddy- current
harmonic loss factor for
transformers subject to
nonsinusoidal load currents
Koreksi faktor rugi
– rugi harmonik dengan
menghitung kedalaman
penetrasi Koreksi faktor rugi
– rugi harmonik
dengan menghitung kedalaman penetrasi
dapat digunakan dalam menetukan
keakuratan kemampuan
transformator untuk arus beban non
sinusoidal
4 S. P.
Kennedy dan C. L. Ivey [4]
Application, design and
rating of transformers
containing harmonic
currents Menjelajahi
dampak dari arus pada
transformator yang digunakan
setiap sistem dengan
menggunakan rancangan
transformator dengan rugi
– rugi Eddy yang sedikit
Penggunaan rancangan
transformator dengan rugi
– rugi arus Eddy yang sedikit dan atau
rancangan rangkaian untuk menurunkan
kandungan harmonik sangat
meminimalkan dampak arus
harmonik pada transformator
Universitas Sumatera Utara
5
Tabel 1.2. Sambungan
No Peneliti
Judul Metode
Identifikasi Harmonik
Hasil yang diperoleh
5 L. A. Kojovic
[5] Comparison of
different current transformer
modeling techniques for
protection system studies
Membandingkan perbandingan
teknik model komputer
transformator arus Simulasi data
dengan kurva VI yang menghasilkan
arus 10 A diperoleh hasil yang tidak
sesuai dengan pengujian di
laboratorium. Dengan percobaan
kedua yang menggunakan kurva
VI linier arus meningkat 10 kali.
6 L. A. Kojovic
[6] Impact of
current transformer
saturation on overcurrent
protection operation
Mencari pengaruh inti besi toroidal
transformator arus pada operasi
proteksi arus Impedansi yang
tinggi akan mempengaruhi
kejenuhan transformator arus
untuk gangguan tidak simetris dan
akan mempengaruhi pengoperasian pada
peralatan proteksi arus
7 A.
Wiszniewski, W. Rebizant,
dan L. Schiel [7]
Correction of Current
Transformer Transient
Performance Deteksi akurasi
dari momen kejenuhan sesaat
transformator arus Metode yang
digunakan dari arus sekunder
transformator arus pada kondisi tidak
jenuh cukup untuk menghitung
frekuensi fundamental dan
kandungan kompenen DC
Universitas Sumatera Utara
6
Tabel 1.2. Sambungan
No Peneliti
Judul Metode
Identifikasi Harmonik
Hasil yang diperoleh
8 M. Yahyavi,
F. Brojeni, and M. Vaziri
[8] Basic Theory
and Practical Considerations
in a Current Transformer
Pertimbangan Pengaturan
operasi transformator arus
untuk memilih transformator arus
yang tepat Nilai estimasi
dengan menggunakan rasio
XR dapat digunakan untuk kondisi praktis
9 L. Kadar, P.
Hacksel, dan J. Wikston
[9] The effect of
current and voltage
transformers accuracy on
harmonic measurements in
electric arc furnaces
Kompensasi dengan software
yang di rancang untuk
membalikkan pengukuran atau
model respon frekuensi
transformator pengukuran
Keakuratan pengukuran
transformator arus dan tegangan pada
kedua besaran dan fasa dapat
ditingkatkan dengan kompensasi
kesalahan instrumen transformator
Dari penelitian yang telah dilakukan seperti yang tertera pada Tabel 1.2 di atas menunjukkan bahwa harmonik yang muncul pada transformator arus akan
mempengaruhi kinerja dari transformator arus itu sendiri yang berdampak pada keakuratan pengukuran dan kejenuhan pada transformator arus sehingga
pengoperasian dari peralatan proteksi arus juga akan terganggu [6]. Harmonik yang muncul pada transformator arus juga akan mempengaruhi kesalahan rasio dan
kesalahan sudut fasa [1].
Universitas Sumatera Utara
7
1.2. Perumusan Masalah
Kategori