Umum Harmonisa dan Komponen Urutan Fasa

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Umum

Pada umumnya sistem distribusi daya listrik menyediakan tegangan yang relatif konstan dengan bentuk gelombang yang sinusoidal bebas dari harmonisa. Pada sistem tenaga, harmonisa didefenisikan sebagai komponen dengan bentuk gelombang sinusoidal yang memiliki frekuensi kelipatan bilangan bulat dari frekuensi fundamental [3]. Akan tetapi bentuk gelombang sinusoidal ini tidak dapat bertahan pada sisi beban disebabkan semakin lusasnya penggunaan beban-beban nonlinear. Harmonisa timbul justru disebabkan adanya beban-beban nonlinear berupa peralatan-peralatan listrik berbasis elektronik. Beban nonlinear ini menarik arus jala- jala sistem secara tidak linear sehingga menyebabkan bentuk gelombang arus jala-jala sistem terdistorsi menjadi nonsinusoidal yang banyak mengandung harmonisa. Permasalahan harmonisa pada sistem distribusi tenaga listrik sudah dirasakan sejak tahun 1970-an, sejak diperkenalkannya penggunaan konverter-konverter statis untuk sistem kendali kecepatan motor-motor listrik [5]. Sejak awal tahun 1980-an terjadi lonjakan yang tinggi penggunaan peralatan elektronik yang merupakan beban nonlinear bagi sistem, hal ini membuat arus jala-jala menjadi sangat terdistorsi dan kandungan harmonisanya semakin tinggi. Kenaikan tingkat kandungan harmonisa pada sistem distribusi tenaga listrik ini telah mendatangkan berbagai persoalan 9 Universitas Sumatera Utara harmonisa yang serius, terutama pada sistem distribusi untuk industri-industri dan gedung-gedung bertingkat. Pada bab ini akan dijelaskan kontribusi arus urutan nol yang dihasilkan oleh beban nonlinear sebagai sumber arus pada konduktor netral pada sistem distribusi tenaga listrik, metode yang sudah pernah dan yang diusulkan untuk minimisasi arus urutan nol pada sistem distribusi tiga fasa empat kawat serta analisis dari masing- masing peralatan yang digunakan pada metode tersebut.

2.2. Harmonisa dan Komponen Urutan Fasa

Komponen simetris sudah umum digunakan untuk membantu menguraikan perilaku sistem tiga fasa. Sistem tiga fasa diubah ke dalam tiga sistem fasa-tunggal sehingga lebih mudah untuk dianalisis. Metode komponen simetris dapat digunakan untuk menganalisis respons sistem terhadap arus harmonisa asalkan diperhatikan agar tidak melanggar asumsi-asumsi dasar dari metode ini. Menurut teorema Fortescue [15], tiga fasor tak seimbang dari sistem tiga fasa dapat diuraikan menjadi tiga sistem fasor yang seimbang. Himpunan seimbang komponen itu adalah: 1. Komponen urutan positif terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya, terpisah satu dengan yang lain dalam fasa sebesar 120º, dan mempunyai urutan fasa yang sama seperti fasor aslinya. Universitas Sumatera Utara 2. Komponen urutan negatif terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya, terpisah satu dengan yang lain dalam fasa sebesar 120º dan mempunyai urutan fasa yang berlawanan dengan fasor aslinya. 3. Komponen urutan nol terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan dengan penggeseran fasa nol antara fasor yang satu dengan fasor yang lain. Pada sistem tiga fasa yang seimbang, urutan fasa harmonisa dapat ditentukan dengan mengalikan nomor orde harmonisa h dengan arah perputaran fasa urutan positif [3]. Sebagai contoh, untuk harmonisa ke 2 yaitu h = 2, kita mendapatkan 2 x 0, -120°, +120° atau 0°, 120°, -120°, yang merupakan urutan negatif. Untuk harmonisa yang ketiga, yaitu h = 3, kita mendapatkan 3 x 0°, -120°, +120° atau 0°, 0°, 0°, yang merupakan urutan nol. Urutan fasa untuk semua orde harmonisa yang lain dapat ditentukan dengan cara yang sama. Secara lengkap urutan fasa komponen arus harmonisa pada sistem distribusi daya listrik tiga fasa dapat diberikan seperti pada Tabel 2.1 dengan frekuensi fundamental adalah 50 Hz. Karena bentuk gelombang yang terdistorsi pada sistem tenaga hanya terdiri dari komponen harmonisa ganjil [3], maka urutan fasa dari harmonisa ganjil dapat disimpulkan sebagai berikut: a. Urutan positif: h = 6k + 1 dengan k = 0, 1, 2 …... b. Urutan negatif: h = 6k + 5 c. Urutan nol: h = 6k + 3 Universitas Sumatera Utara Tabel 2.1 Urutan Fasa Komponen Arus Harmonisa No Orde harmonisa ke-h Frekuensi Hz Urutan fasa 1 1 fundamental 50 Positif 2 2 dua 100 Negatif 3 3 tiga 150 Nol 4 4 empat 200 Positif 5 5 lima 250 Negatif 6 6 enam 300 Nol 7 7 tujuh 350 Positif 8 8 delapan 400 Negatif 9 9 sembilan 450 Nol 10 10 sepuluh 500 Positif 11 11 sebelas 550 Negatif 12 12 duabelas 600 Nol 13 13 tigabelas 650 Positif 14 dan seterusnya

2.3. Harmonisa Triplen