16 beban nonlinier adalah sebesar 106326 Watt diasumsikan pemakaian beban nonlinier
pada trafo adalah 90 dari daya aktif totalnya. Dari hasil pengukuran pada tanggal 19- 25 Pebruari 2010, didapatkan besar faktor daya pada sistem kelistrikan Fakultas Teknik
Universitas Udayana adalah 0.967. Maka dapat dihitung besarnya total daya semu VA dan arus beban nonlinier yaitu;
Daya Semu VA =
Cos
Watt Aktif
Daya
= 967
. 106326
= kVA
109.95 Arus beban nonlinier A
= V
V .
3 VA
S
sistem
= 05
. 381
109950 =
A 288.54
4.3 Analisis THD di Fakultas Teknik Universitas Udayana
4.3.1 Hasil pengukuran THD pada feeder trafo
Berdasarkan hasil pengukuran pada feeder trafo tanggal 19-25 Pebruari 2010 di Fakultas Teknik Universitas Udayana diperoleh nilai THD Total Harmonic Distortion
dan faktor daya adalah sebagai berikut;
Tabel 4.1 Data rata-rata hasil pengukuran THD dan Cos tiap phasa
Phasa THD tegangan
THD arus Cos
R 1.7
10.9 0.961
S 1.7
8.7 0.970
T 1.7
9.2 0.969
Rata-rata 1.7
9.6 0.967
Pada Tabel 4.1 diatas dapat dilihat nilai THD tegangan rata-rata adalah sebesar 1.7 dan untuk nilai THD arus rata-rata adalah sebesar 9.6, serta nilai faktor daya
adalah sebesar 0.967.
17
4.3.2 Hasil simulasi THD pada feeder trafo
Simulasi dilakukan dengan menggunakan model sistem seperti berikut ini:
Gambar 4.2 Model simulasi
Sumber tiga phasa three phase source ekivalen dengan transformator yang menyuplai kebutuhan beban pada tiap-tiap gedung, dimana tegangan sekunder sebesar
400231 daya 200 kVA dengan koneksi segitiga-bintang grounding dengan impedansi Z = 4, frekwensi 50 Hz, R = 1.08 dan X = 3.93.
Untuk nilai Rs resistansi sumber dapat di cari sebagai berikut;
Ztx
Ztx x
3 MVA
- kV
2
= 0.032
Dimana XR = 3.638, maka; Z
2
=
2 2
R Z
= 14.23 R
2
karena R = Rs sehingga; Rs =
14.23 Z
= 0.0085
18 Sedangkan nilai Ls induktansi sumber adalah sebagai berikut;
Ls = L = f
2 X Henry
Ls = f
2 X
= 314
0.0309 = 9.84e-5 Henry
Diketahui beban nonlinear yang terpasang adalah sebesar 106326 Watt. Beban nonlinear ini diasumsikan terpasang seimbang pada feeder trafo. Dengan beban yang
seimbang maka tiap phasa R, S dan T memiliki besar beban yang sama. Untuk data input pada beban non linear adalah sebagai berikut;
Beban tiap phasa = 3
3 Beban
Watt =
35442
Watt
R beban =
P V
2
=
36 .
1
Karena beban yang terpasang bersifat induktif, maka komponen induktansi dari beban adalah:
C =
.RF.R .f
3 4
1
Farad =
1.36 0.05x
50x x
3 4
1
, dimana RF Ripple Factor sebesar 5 untuk Vinput penyearah 220 Vac.
=
0424 .
Farad Sehingga dengan nilai C = 0,0424 Farad akan didapat nilai induktansi dengan
persamaan sebagai berikut; L =
C f.
2 R
0.236 Henry
=
0241 .
Henry
19
4.3.2.1 Hasil simulasi THD arus
Dengan bantuan FFT Tools, hasil simulasi berupa gelombang arus akan dianalisis untuk mengetahui kandungan THD pada sinyal-sinyal tersebut. Adapun hasil
simulasi dari pemodelan yang dilakukan terhadap kandungan THD arus pada feeder trafo di Fakultas Teknik Universitas Udayana adalah sebagai berikut;
Gambar 4.3 Sinyal arus dan spektrum harmonisa pada feeder trafo
Berdasarkan hasil simulasi, maka dapat diketahui nilai masing-masing orde harmonisa arus pada feeder trafo di Fakultas Teknik Universitas Udayana dengan
perincian sebagai berikut;
Tabel 4.2 Orde harmonisa arus pada feeder trafo
Harmonisa ke-n Arus
Arus A 1
100.00 200.19
3 7.74
15.50 5
4.33 8.66
7 3.00
6.00 9
2.25 4.50
11 1.74
3.48 13
1.39 2.77
15 1.14
2.29 17
0.95 1.90
19 0.78
1.56
4.4.2.2 Hasil simulasi THD tegangan
Dengan bantuan FFT Tools, hasil simulasi berupa sinyal tegangan akan dianalisis untuk mengetahui kandungan THD pada sinyal-sinyal tersebut. Adapun hasil
simulasi dari pemodelan yang dilakukan terhadap kandungan THD tegangan pada feeder trafo di Fakultas Teknik Universitas Udayana adalah sebagai berikut;
20
Gambar 4.4 Sinyal tegangan dan spektrum harmonisa pada feeder trafo
Berdasarkan hasil simulasi, maka dapat diketahui nilai masing-masing orde harmonisa tegangan pada feeder trafo di Fakultas Teknik Universitas Udayana dengan
perincian sebagai berikut;
Tabel 4.3 Orde harmonisa tegangan pada feeder trafo
Harmonisa ke-n Tegangan
Tegangan V 1
100.00 219.33
3 0.66
1.45 5
0.62 1.35
7 0.59
1.29 9
0.57 1.24
11 0.54
1.19 13
0.51 1.13
15 0.48
1.06 17
0.45 0.99
19 0.42
0.92 Parameter hasil simulasi diatas antara lain:
Vfundamental = 219.3 Volt
Ifundamental = 199.2 Ampere
Faktor daya = 0.9625 lag
Tegangan Vrms = 155.1 volt Arus Irms
= 141.5 Ampere THD arus
= 10.02 THD tegangan
= 1.63
4.3.2.3 Perbandingan antara hasil pengukuran dengan simulasi
Berdasarkan hasil pengukuran dan hasil simulasi diatas, maka diperoleh nilai THD arus dan THD tegangan sebagai berikut;
21
Tabel 4.4 Perbandingan nilai THD
i
dan THD
v
hasil pengukuran dengan simulasi
Hasil pengukuran THD arus
Hasil simulasi THD arus
Hasil pengukuran THD tegangan
Hasil simulasi THD tegangan
9.6 10.02
1.7 1.63
Setelah diketahui nilai dari hasil simulasi dan pengukuran, maka perlu dicari nilai persentase kesalahan dari simulasi program tersebut. Dimana untuk persentase
kesalahan dapat dicari sebagai berikut;
Kesalahan THD
i
=
100 Simulasi
Hasil Simulasi
Hasil -
Pengukuran Hasil
=
4.19 100
10.02 10.02
- 9.6
Kesalahan THD
v
=
100 Simulasi
Hasil Simulasi
Hasil -
Pengukuran Hasil
=
29 .
4 100
1.63 1.63
- 1.7
Tabel 4.5 Persentase kesalahan nilai THD
i
dan THD
v
hasil pengukuran dengan simulasi
Hasil pengukuran Hasil simulasi
Kesalahan THD arus
9.6 10.02
4.19 THD tegangan
1.7 1.63
4.29 Pada Tabel 4.5 dapat dilihat persentase kesalahannya cukup besar, dimana
persentase kesalahan untuk arus adalah 4.19 dan untuk tegangan 4.29. Hal ini disebabkan karena penggunaan alat ukur untuk pengukuran gelombang yang mengandung
harmonisa berpeluang mengandung kesalahan pengukuran, khususnya ketika terjadi kondisi resonansi dimana terjadi arus atau tegangan yang tinggi.
4.4
Batas maksimum THD di Fakultas Teknik Universitas Udayana 4.4.1 Analisis THD arus di Fakultas Teknik Universitas Udayana
Menurut IEEE Standard 519-1992, untuk menentukan standar batas maksimum THD
i
pada utiliti, maka harus diketahui terlebih dahulu rasio hubung singkat short-
circuit ratio. SC
ratio
dapat dicari dengan menggunakan rumus
L SC
ratio
I I
SC
I
SC
=
3
V .
3 Z.
100 x
S
22 =
38 .
x 3
x 4
100 x
200
= A
7596.71
I
L
=
3
V .
3 S
=
380 x
3 10
x 200
3
= A
87 .
303 maka;
SC
ratio
=
L SC
I I
= 87
. 303
71 .
7596 =
24,99 Berdasarkan hasil short-circuit ratio yang didapatkan, maka batas maksimum
THD arus yang diperbolehkan menurut IEEE Standard 519 1992 lihat tabel 2.3 pada sistem kelistrikan di Fakultas Teknik Universitas Udayana adalah 8.0 untuk trafo.
Tabel 4.6 Analisis THD arus menurut IEEE Standard 519 1992
Lokasi I
SC
I
L
Range Standar
THD
i
Pengukuran THD
i
Simulasi THD
i
Ket Feeder
Trafo 24.99
20-50 8
9.6 10.02
Melebihi Standar
Dari Tabel 4.6 diatas dapat dilihat bahwa pada feeder trafo di Fakultas Teknik Universitas Udayana, THD arus hasil pengukuran dan hasil simulasinya tidak melebihi
dari standar yang diperbolehkan, yaitu sebesar 9.6 dan 10.02.
4.4.2 Analisis THD tegangan di Fakultas Teknik Universitas Udayana
Batas maksimum THD tegangan yang diperbolehkan pada feeder trafo di Fakultas Teknik Universitas Udayana menurut IEEE standard 519 1992 lihat tabel 2.2
adalah 5.0, karena tegangan di feeder trafo dibawah 69 kV. Berikut merupakan hasil perbandingan antara nilai hasil simulasi THD tegangan dengan IEEE standard 519-1992.
23
Tabel 4.7 Analisis THD tegangan menurut IEEE Standard 519 1992
Lokasi Standar
THD
v
Pengukuran THD
v
Simulasi THD
v
Ket Feeder
Trafo 5
1.7 1.63
Tidak Melebihi
Standar Dari Tabel 4.7 diatas dapat dilihat bahwa pada feeder trafo di Fakultas Teknik
Universitas Udayana, THD tegangan hasil pengukuran dan hasil simulasinya tidak melebihi dari standar yang diperbolehkan, yaitu sebesar 1.7 dan 1.63.
4.5Analisis Losses dan Derating Pada Trafo di Fakultas Teknik Universitas Udayana
Trafo memiliki rugi-rugi pada saat kondisi berbeban load losses dan pada saat kondisi tanpa beban no load losses. Untuk analisis rugi-rugi pada transformator dapat
dibagi menjadi dua yaitu:
- Analisis losses sebelum terpengaruh harmonisa - Analisis losses setelah terpengaruh harmonisa
4.5.1 Analisis losses sebelum terpengaruh harmonisa
Rugi-rugi trafo pada kondisi tanpa beban sebelum terpengaruh harmonisa, besarnya telah ditentukan oleh pabrik pembuat trafo sesuai dengan kapasitas trafo yang
dibuat. Dari data SPLN 50: 1997 tentang spesifikasi transformator distribusi, maka dapat ditentukan nilai losses pada trafo 200 kVA seperti dibawah ini:
Rugi belitan rugi TembagaP
cu
= 2500 W Rugi besi rugi intiP
i
= 480 W Standar Cos = 0.8
maka: Total losses dalam kW
= P
cu
+ P
i
= 2500 + 480 = 2980 W
= 2.98 kW Total losses dalam kVA = Total losses dalam kW x Cos
= 2.98 x 0.8 = 3.51 kVA
24 kVAbaru = 200 kVA 3.51 kVA = 196.49 kVA
P
base
=
Cos S.
= 200 kVA × 0.8 = 160 kW
Susut trafo = 100
x 160
98 .
2 = 1.86
Efisiensi trafo = 100
x Masuk
Daya rugi
1
= 98.14
100 x
160 2.98
1
Losses yang terjadi sebelum terkena harmonisa adalah sebesar 2.98 kW, di mana susut kapasitas trafo sebesar 3.51 kVA 1.86 dan kapasitas kerja trafo yang
sebenarnya sebesar 196.49 kVA 98.14.
4.5.2 Analisis losses setelah terpengaruh harmonisa
