Pengurangan Arus Netral pada Sistem Distribusi Tiga Fasa Empat Kawat Menggunakan Zero Sequence Blocking Transformer

PENGURANGAN ARUS NETRAL PADA SISTEM DISTRIBUSI TIGA FASA EMPAT KAWAT MENGGUNAKAN ZERO

SEQUENCE BLOCKING TRANSFORMER

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh:

T. FAKHRUL HADI NIM : 090402043

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PENGURANGAN ARUS NETRAL PADA SISTEM DISTRIBUSI TIGA FASA EMPAT KAWAT MENGGUNAKAN ZERO

SEQUENCE BLOCKING TRANSFORMER Oleh:

T. FAKHRUL HADI 090402043

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 7 Bulan Mei Tahun 2014 di depan Penguji: 1. Ketua Penguji : Ir. Riswan Dinzi, M.T. ………... 2. Anggota Penguji : Ir. Eddy Warman, M.T ………...

Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir

Ir. Zulkarnaen Pane, M.T. NIP. 195707201983031001

Diketahui Oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU

Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. NIP.195405311986011002

ABSTRAK

Pada jaringan distribusi tiga fasa empat kawat, idealnya arus yang mengalir pada penghantar netral sama dengan nol. Akan tetapi apabila jaringan distribusi tiga fasa empat kawat melayani beban nonlinear dan atau beban tidak seimbang maka pada penghantar netral akan mengalir arus. Beban nonlinear ini membangkitkan arus harmonisa urutan nol. Arus yang mengalir pada penghantar netral didominasi oleh arus harmonisa urutan nol.

Zero sequence blocking transformer memiliki impedansi yang besar terhadap arus harmonisa urutan nol dan impedansi yang rendah terhadap arus harmonisa urutan positif dan negatif. Sehingga pemasangannya pada sisi sumber pada sistem distribusi tiga fasa empat kawat yang melayani beban-beban nonlinear satu fasa dapat menahan arus harmonisa urutan nol dan melalukan arus urutan positif dan negatif. Pada tugas akhir ini digunakan dua jenis zero sequence blocking transformer dengan jenis belitan konvensional dan bifilar. Di mana setiap zero sequence blocking transformer terdiri dari tiga trasformator satu fasa dengan perbadingan belitan 1:1.

Hasil ekperimen menunjukkan bahwa pada beban seimbang dan beban variasi penurunan arus penghantar netral saat penggunaan zero sequence blocking transformer dengan jenis belitan konvensional dan bifilar mendekati 93%, dan penurunan tertinggi terjadi saat presentase beban 100%.

Kata kunci: harmonisa, arus netral, harmonisa triplen, beban nonlinear, zero sequence blocking transformer

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan dengan baik tugas akhir ini. Serta shalawat beriring salam penulis haturkan kepada junjungan nabi besar Muhammad SAW.

Tugas akhir ini adalah bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul tugas akhir ini adalah:

“PENGURANGAN ARUS NETRAL PADA SISTEM DISTRIBUSI TIGA FASA EMPAT KAWAT MENGGUNAKAN ZERO SEQUENCE

BLOCKING TRANSFORMER”

Penulisan Tugas Akhir ini adalah salah satu persyaratan yang wajib dipenuhi setiap mahasiswa untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orangtua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak terhingga yaitu Ayahanda (Drs. H. T. Junaidi) dan Ibunda (Dra. Hj. Hafni Indriati Nst, M.Si.) serta Abangnda (T. Fariz Hidayat, S.T.) dan Adinda (T. Ficky Surya Hadi) yang memberi dukungan, semangat dan doanya.

Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan, dan pertolongan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T., sebagai Dosen Pembimbing tugas akhir saya yang telah bersedia meluangkan waktu di sela-sela kesibukan beliau untuk membimbing penulis mulai dari awal sampai selesainya Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T. dan Bapak Ir. Eddy Warman, M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Ir. Arman Sani, M.T., selaku dosen wali penulis yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama penulis menempuh perkuliahan.

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Ketua Departemen Teknik Elektro.

5. Bapak Rachmad Fauzi, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro.

6. Keluarga besar Laboratorium Transmisi dan Distribusi yang telah banyak membantu penulis dan tidak lupa kepada para asisten atas masukan-masukannya.

7. Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

8. Sahabat-sahabat terbaik, Doni, Ahmad, Nanda, Kentrik, wangto, Andika, Rizky K, Agung, Dimas, Lukman, Yuli, Rizal, Arfan, Budi, Teguh, Reza, Arif, Adly, Masykur, Rudy, Tondy, Rizi, Nisa, Rizky, Faya, Asri, Leo dan seluruh teman-teman elektro stambuk 2009 lainnya yang tak bisa saya sebutkan satu persatu.

9. Munisa, S.Psi., terima kasih banyak atas semua bantuan, motivasi dan dukungan yang luar biasa serta doanya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

10. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan kontribusinya kepada penulis, baik secara langsung maupun tidak langsung, jasa kalian akan senantiasa penulis kenang dan sebagai acuan untuk menempuh hari-hari ke depan dengan penuh semangat dan lebih baik lagi .

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca, khususnya mahasiswa yang ingin lebih mengetahui dan mendalami Tugas Akhir Penulis.

Medan, Juni 2014 Penulis

T. Fakhrul Hadi NIM : 090402043

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL ... ix

I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Manfaat ... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Arus Netral ... 4

2.2. Harmonisa ... 6

2.2.1. Harmonisa Triplen ... 10

2.2.2. Sumber Harmonisa ... 11

2.2.3. Dampak Harmonisa ... 13

2.2.4. Cara Untuk Mengurangi Arus Netral ... 14

2.3. Zero Sequence Blocking Transformer ... 15

2.3.1. Analisa Rangkaian Ekivalen Urutan Nol ... 20

III. METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu ... 22

3.2. Zero Sequence Blocking Transformer ... 22

3.3. Bahan dan Peralatan yang Digunakan ... 23

3.4. Rangkaian Eksperimen ... 24

IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer ... 28

4.2. Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer ... 31

4.2.1. Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Konvensional (TR 1) ... 31

4.2.2. Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Bifilar (TR 2) ... 34

4.3. Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Pada Kondisi Beban Bervariasi ... 37

4.3.1. Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Konvensional (TR 1) ... 37

4.3.1. Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Bifilar (TR 2) ... 39

4.3. Rangkuman Eksperimen ... 42

V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 45

5.2. Saran ... 46

DAFTAR PUSTAKA ... 47

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Halaman

2.1 Gelombang Fundamental, Harmonisa Kedua dan Harmonisa

Ketiga ... 7

2.2 Gelombang Hasil Penjumlahan Gelombang Fundamental Dengan Gelombang Harmonisa Ketiga ... 8

2.3 Fasor Fundamental ... 9

2.4 Fasor Harmonisa Kelima ... 9

2.5 Fasor Harmonisa Ketiga ... 10

2.6 Jaringan Tiga Fasa Empat Kawat Mensuplai Beban Linear Seimbang ... 11

2.7 Bentuk Gelombang Dari Ketiga Fasa dan Netral Mensuplai Beban Linear Seimbang ... 12

2.8 Jaringan Tiga Fasa Empat Kawat Mensuplai Beban Nonlinear Seimbang ... 12

2.9 Bentuk Gelombang Dari Ketiga Fasa dan Netral Mensuplai Beban Nonlinear Seimbang ... 13

2.10 ZSBT Menggunakan Tiga Buah Transformator Satu Fasa ... 16

2.11 Pemasangan ZSBT Pada Jaringan ... 16

2.12 Rangkaian Ekivalen Dari ZSBT ... 17

2.13 Transformator Dengan Belitan Konvensional ... 19

2.14 Transformator Dengan Belitan Bifilar ... 20

2.15 Rangkaian Ekivalen Urutan Nol Sistem Menggunakan ZSBT .. 20

3.1 Rangkaian Eksperimen Sebelum Menggunakan Zero Sequence Blocking Transformer ... 24

3.2 Rangkaian Eksperimen Setelah Menggunakan Zero Sequence Blocking Transformer ... 26 4.1 Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer:

(a) BentukGelombang Arus Jala-jala Fasa R; (b) Spektrum

Arus Harmonisanya ... 30 4.2 Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer:

(a) BentukGelombang Arus Netral; (b) Spektrum

Harmonisanya ... 31 4.3 Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1:

(a) Bentuk Gelombang Arus Jala-jala Fasa R; (b) Spektrum Harmonisanya ... 33 4.4 Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1:

(a) Bentuk Gelombang Arus Netral ; (b) Spektrum

Harmonisanya ... 34 4.5 Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2:

(a) Bentuk Gelombang Arus Jala-jala Fasa R; (b) Spektrum Harmonisanya ... 36 4.6 Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2:

(a) Bentuk Gelombang Arus Netral; (b) Spektrum

Harmonisanya ... 37 4.7 Grafik Hubungan Persentase Beban Dengan Besar Arus Netral

Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1 ... 38 4.8 Grafik Hubungan Persentase Beban Dengan Persentase

Penurunan Arus Netral Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1 ... 39

4.9 Grafik Hubungan Persentase Beban Dengan Besar Arus Netral Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2 ... 41 4.10 Grafik Hubungan Persentase Beban Dengan Persentase

Penurunan Arus Netral Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2 ... 41

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

4.1 Hasil Pengukuran Sebelum Penggunaan Zero Sequence

Blocking Transformer ... 28 4.2 Hasil Pengukuran Setelah Penggunaan Zero Sequence

Blocking Transformer TR 1 ... 32 4.3 Hasil Pengukuran Setelah Penggunaan Zero Sequence

Blocking Transformer TR 2 ... 35 4.4 Hasil Pengukuran Penggunaan Zero Sequence Blocking

Transformer TR 1 Pada Kondisi Beban Bervariasi ... 38 4.5 Hasil Pengukuran Penggunaan Zero Sequence Blocking

Transformer TR 2 Pada Kondisi Beban Bervariasi ... 40 4.6 Rangkuman Hasil Pengukuran Penggunaan Zero Sequence

Blocking Transformer TR 1 dan TR 2 Pada Kondisi

Beban Seimbang ... 42 4.7 Rangkuman Hasil Pengukuran Penggunaan Zero Sequence

Blocking Transformer TR 1 dan TR 2 Pada Kondisi Beban

ABSTRAK

Pada jaringan distribusi tiga fasa empat kawat, idealnya arus yang mengalir pada penghantar netral sama dengan nol. Akan tetapi apabila jaringan distribusi tiga fasa empat kawat melayani beban nonlinear dan atau beban tidak seimbang maka pada penghantar netral akan mengalir arus. Beban nonlinear ini membangkitkan arus harmonisa urutan nol. Arus yang mengalir pada penghantar netral didominasi oleh arus harmonisa urutan nol.

Zero sequence blocking transformer memiliki impedansi yang besar terhadap arus harmonisa urutan nol dan impedansi yang rendah terhadap arus harmonisa urutan positif dan negatif. Sehingga pemasangannya pada sisi sumber pada sistem distribusi tiga fasa empat kawat yang melayani beban-beban nonlinear satu fasa dapat menahan arus harmonisa urutan nol dan melalukan arus urutan positif dan negatif. Pada tugas akhir ini digunakan dua jenis zero sequence blocking transformer dengan jenis belitan konvensional dan bifilar. Di mana setiap zero sequence blocking transformer terdiri dari tiga trasformator satu fasa dengan perbadingan belitan 1:1.

Hasil ekperimen menunjukkan bahwa pada beban seimbang dan beban variasi penurunan arus penghantar netral saat penggunaan zero sequence blocking transformer dengan jenis belitan konvensional dan bifilar mendekati 93%, dan penurunan tertinggi terjadi saat presentase beban 100%.

Kata kunci: harmonisa, arus netral, harmonisa triplen, beban nonlinear, zero sequence blocking transformer

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sistem distribusi tenaga listrik tiga fasa empat kawat umumnya digunakan untuk mendistribusikan energi listrik ke pusat-pusat beban listrik tegangan rendah, seperti perkantoran, perumahan dan industri. Beban yang terhubung pada sistem ini lebih didominasi oleh beban-beban nonlinear berupa peralatan listrik elektronik satu fasa, seperti komputer, printer, lampu hemat energi, UPS, dan lain-lain. Beban-beban nonlinear ini membangkitkan arus harmonisa urutan nol, arus harmonisa urutan nol yang dibangkitkan dari beban-beban nonlinear satu fasa secara komulatif mengalir melalui penghantar netral sistem. Dengan demikian, apabila arus jala-jala sistem mempunyai kandungan arus harmonisa urutan nol yang tinggi, maka arus netral sistem akan menjadi sangat berlebihan. Masalah lain yang timbul akibat harmonisa adalah peralatan listrik akan rusak, terjadi overheating pada penghantar, dan lain-lain. Untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan listrik yang diakibatkan harmonisa, maka hal yang harus di lakukan adalah mengurangi atau memfilter harmonisa tersebut [1], [2].

Untuk memfilter harmonisa dapat digunakan dengan dua cara yaitu dengan menggunakan filter aktif dan menggunakan filter pasif. Pada tugas akhir ini untuk mengurangi harmonisa urutan nol (triplen) dan nilai arus pada penghantar netral adalah dengan menggunakan zero sequence blocking transformer. Zero sequence blocking transformer dihubungkan seri dengan beban pada jaringan distribusi tiga fasa empat kawat [3].

Sebelumnya sudah ada penelitian untuk mengurangi arus pada penghantar netral dengan menggunakan tiga transformator satu fasa yang digunakan sebagai zero sequence blocking transformer dengan menggunakan beban induktif tiga fasa [3].

Pada tugas akhir ini penulis menggunakan tiga transfomator satu fasa yang digunakan sebagai zero sequence blocking transformer dengan menggunakan beban nonlinear berupa lampu hemat energi, untuk mengurangi besarnya arus harmonisa triplen dan nilai arus RMS pada penghantar netral. Dan dalam tugas akhir ini penulis membandingkan penggunaan zero sequence blocking transformer yang dibelit secara konvensional dengan zero sequence blocking transformer yang dibelit secara bifilar.

1.2. Perumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana pengaruh penggunaan zero sequence blocking transformer

dalam mengurangi komponen arus harmonisa urutan nol triplen (orde ke- 3, 9 dan 15) dan nilai arus RMS pada penghantar netral di saluran distribusi tiga fasa empat kawat untuk beban yang bersifat nonlinear dalam kondisi seimbang.

2. Bagaimana pengaruh penggunaan zero sequence blocking transformer terhadap persentase THD pada penghantar fasa dan netral di saluran distribusi tiga fasa empat kawat untuk beban yang bersifat nonlinear dalam kondisi seimbang.

1.3. Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui pengaruh penggunaan zero sequence blocking transformer terhadap penurunan nilai RMS arus netral pada sistem distribusi tiga fasa empat kawat yang mempunyai beban satu fasa nonlinear.

1.4 Batasan Masalah

Pembatasan masalah yang dilakukan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Pengambilan data dilakukan dalam kondisi tunak (steady-state).

2. Tidak dilakukan variasi terhadap tegangan sumber pada setiap percobaan.

3. Tegangan sumber merupakan tegangan dengan bentuk gelombang sinusoidal.

4. Beban yang digunakan pada percobaan hanya berupa beban nonlinear yaitu lampu hemat energi berjenis CFL (Compact Fluorescent Lamp). 5. Sumber arus harmonisa pada eksperimen hanya berasal dari beban.

1.5. Manfaat

Manfaat yang diharapkan dari penulisan tugas akhir ini adalah dengan penggunaan zero sequence blocking transformer dapat mengurangi nilai arus RMS dan arus harmonisa urutan nol (triplen) yang mengalir di penghantar netral. Di mana metode ini dapat diterapkan di industri, pabrik, maupun gedung yang memiliki masalah aliran arus yang berlebih (overcapacity) pada penghantar netral.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Arus netral

Jaringan distribusi tegangan rendah adalah jaringan tiga fasa empat kawat dengan aturan, terdiri dari 3 penghantar fasa (R,S,T) dan satu penghantar netral. Jika jaringan distribusi tersebut mempunyai beban linear seimbang maka tidak ada arus netral. Namun, dalam kondisi sebenarnya, beban yang terpasang tidak seimbang karena sebagian besar jaringan menyuplai seperangkat peralatan beban satu fasa. Jaringan distribusi sekarang sebagian besar menyuplai penggunaan peralatan beban nonlinear. Dengan meningkatnya penggunaan beban nonlinear maka menyebabkan adanya distorsi harmonik pada arus beban dan timbulnya arus netral [4].

Pada suatu kondisi di mana sistem distribusi tiga fasa empat kawat melayani beban-beban nonlinear satu fasa yang tidak seimbang, arus yang mengalir pada penghantar netral merupakan penjumlahan dari arus fundamental dan arus harmonisa urutan nol (terutama harmonisa triplen) [5].

Pada sistem distribusi yang seimbang dan melayani beban nonlinear, arus harmonisa pada penghantar netral dapat diturunkan dengan menggunakan transformasi Fourier. Adapun persamaannya adalah sebagai berikut: [6]

��(�) =�1sin(ω�+�1 ) +�3sin(3ω�+�3) +�5sin(5ω�+�5) + … (2.1)

��(�) =�1sin(ω� −120° +�1) +�3sin(3(ω� −120°) +�3) + �5sin(5(ω� − 120°)+�5)+ … (2.2)

��(�) =�1sin(ω� −240° +�1) +�3sin(3(ω� −240°) +�3) + �5sin(5(ω� − 240°)+�5)+ … (2.3)

Dengan menjumlahkan arus pada ketiga fasa, maka dapat diperoleh persamaan untuk arus netral sebagai berikut:

��(�) =��(�) +��(�) +��(�) = 0 + 3 (�3sin(3ω�+�3) + 0 + … (2.4)

Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa arus yang mengalir pada penghantar netral adalah arus harmonisa triple.

Pada sistem distribusi yang tidak seimbang dan melayani beban nonlinear, arus harmonisa pada penghantar netral dapat dapat diturunkan dengan menggunakan transformasi Fourier. Adapun persamaannya adalah sebagai berikut: [6] � �̅�,� �̅�,� �̅�,� �= �

1 1 1

1 �2 �

1 � �2

� � �̅0,�

�̅1,�

�̅2,�

� (2.5)

�

�̅0,�

�̅1,�

�̅2,�

� =1 3�

1 1 1

1 � �2

1 �2 �

� � �̅�,�

�̅�,�

�̅�,�

� (2.6)

Dimana:

�

= exp (j120) = exp (120∠90°)

Karena penjumlahan dari komponen urutan positif dan komponen urutan negatif adalah nol (1 +�+�2 = 0). Maka hanya komponen urutan nol saja yang terdapat pada penghantar netral. Hal ini dituliskan dengan :

�

̅

_�,� =

(

1 +�+�2

)

�

̅

_1,� +

(

1 +�+�2

)

�

̅

_2,�+ 3�

̅

_0,� = 3�_0,

̅

_� (2.7) Dengan menggunakan hukum Kirchoff pada Persamaan (2.7) dihasilkan:

�̅_�,� = 3�̅0,� = 3∗ 1

3��̅�,� +�̅�,� +�̅�,��= �̅�,� +�̅�,� +�̅�,� (2.8)

�̅_�,� = �_�,�����,� , �̅�,� =��,�����,� ,�̅�,� =��,�����,�,

maka �̅_�,� diberikan oleh :

�̅_�,� =���,�cos��,�+��,�cos��,�+��,�cos��,��

+�(�_�,�sin��,� +��,�sin��,� +��,�sin��,�) (2.9)

Dengan menggunakan persamaan di atas, amplitudo IN,i dan sudut fasa

φ_N,i dari harmonisa ke-i pada penghantar netral dapat dihitung. Amplitudo IN,i

dapat diperoleh dengan persamaan:

��,�= ����,�cos��,�+��,�cos��,�+��,�cos��,�� 2

+��_�,�sin�_�,�+�_�,�sin�_�,�+�_�,�sin�_�,��2 (2.10)

Sedangkan sudut fasa φ_N,i untuk harmonisa ke-i dapat diperoleh dengan persamaan:

�_�,� =����� �Im (�̅�,�)

Re (�̅_�,�)� (2.11)

Jika amplitudo dan sudut fasa harmonisa di penghantar fasa diketahui, unsur harmonisa pada arus di penghantar netral dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan (2.10) dan (2.11) [6].

Dalam kenyataannya, pada sistem distribusi tenaga listrik tiga fasa empat kawat sering dijumpai arus netral sistem mencapai lebih dari 1.73 kali arus fasanya [2].

2.2. Harmonisa

Harmonisa merupakan suatu model matematis dari bentuk gelombang sinusoidal yang terdistorsi pada keadaan sebenarnya. Hal ini merupakan suatu teknik untuk menganalisa gelombang ac yang terdistorsi. Semua bentuk gelombang tegangan dan arus dapat direpresentasekan oleh sebuah deret

gelombang sinusoidal dari berbagai macam frekuensi yang merupakan kelipatan integer dari frekuensi fundamental. Pada sistem distribusi dengan frekuensi fundamental sebesar 50 Hz, dapat mengandung harmonisa ketiga (150Hz), kelima (250Hz), ketujuh (350Hz), dan lain-lain [1].

Harmonisa dapat dibagi menjadi dua yaitu harmonisa orde ganjil dan harmonisa orde genap. Harmonisa orde ganjil terdiri dari harmonisa ke- 3, 5, 7, 9, dst. Sedangkan harmonisa orde genap terdiri dari harmonisa ke- 2, 4, 6, 8, dst. Harmonisa ke- 1 tidak termasuk dalam harmonisa ganjil karena merupakan frekuensi fundamental (dasar) [7].

Pengertian dari frekuensi harmonisa ditunjukkan pada Gambar 2.1. Harmonisa kedua mengalami dua kali siklus penuh selama satu kali siklus frekuensi fundamentalnya, dan harmonisa ketiga mengalami tiga kali siklus penuh selama satu kali siklus frekuensi fundamentalnya. �1,�2, dan �3 adalah nilai puncak dari komponen harmonisanya. Gambar 2.2 merupakan penjumlahan dari gelombang fundamental dengan gelombang harmonisa ketiga [7].

1 Cycle

1 Cycle

1 Cycle

FUNDAMENTAL V1 Sin wt

HARMONISA KEDUA V2 Sin wt

HARMONISA KETIGA V3 Sin wt V3

V2 V1

Gambar 2.1 Gelombang Fundamental, Harmonisa Kedua dan Harmonisa Ketiga

Gambar 2.2 Gelombang Hasil Penjumlahan Gelombang Fundamental Dengan Gelombang Harmonisa Ketiga

Untuk suatu sistem tiga fasa seimbang yang mensuplai beban nonlinear, harmonisa dapat dibagi menjadi tiga bagian sesuai dengan urutan fasanya, yaitu [7]:

1. Harmonisa urutan positif

Yaitu harmonisa urutan positif terdiri dari tiga buah fasor yang sama besarnya, terpisah antara satu dengan yang lain sebesar 120°, dan mempunyai urutan fasor yang sama dengan fasor aslinya. Harmonisa urutan-positif terdiri dari harmonisa orde ke-1, 4, 7, 10, dst. Gambar 2.3 menunjukkan fasor fundamental.

I S1 I T1

I R1 URUTAN FASA POSITIF

Gambar 2.3 Fasor Fundamental

2. Harmonisa urutan negatif

Yaitu harmonisa urutan negatif terdiri dari tiga buah fasor yang sama besarnya, terpisah antara satu dengan yang lain sebesar 120°, dan mempunyai urutan fasor yang berlawanan dengan fasor aslinya. Harmonisa urutan-negatif terdiri dari harmonisa orde ke-2, 5, 8, 11, dst. Gambar 2.4 menunjukkan fasor dari harmonisa kelima.

I T5 I S5

I R5 URUTAN FASA NEGATIF

3. Harmonisa urutan nol

Yaitu harmonisa urutan nol terdiri dari tiga buah fasor yang sama besarnya dan dengan pergeseran fasa 0° antara fasor yang satu dengan yang lain. Harmonisa urutan nol terdiri dari harmonisa orde ke-3, 6, 9, 12, dst. Gambar 2.5 menunjukkan fasor dari harmonisa ketiga.

I R3, I S3, I T3 URUTAN FASA NOL

Gambar 2.5 Fasor Harmonisa Ketiga

Arus harmonisa yang mengalir di penghantar netral didominasi oleh arus harmonisa urutan nol [8].

2.2.1. Harmonisa Triplen

Harmonisa triplen adalah harmonisa ganjil kelipatan tiga seperti harmonisa ke-3, 9, 15, 21, dan lain-lain. Harmonisa triplen juga dikenal sebagai harmonisa urutan nol karena selalu berada sefasa satu sama lain [1]. Harmonisa triplen menjadi masalah yang penting pada sistem tiga fasa empat kawat karena arus harmonisa triplen mengalir dan saling menjumlahkan di penghantar netral. Ini menyebabkan penghantar netral bisa overload dan dapat menimbulkan kebakaran.

2.2.2 Sumber Harmonisa

Pada suatu sistem ditribusi tenaga listrik, pembangkit membangkitkan bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoidal yang hampir sempurna. Beban yang dipikul sistem berupa beban linier dan beban nonlinear. Akan tetapi pada kenyataannya beban pada tiap fasa didominasi oleh beban-beban nonlinear. Sehingga bentuk gelombang sinusoidal yang sempurna tidak bertahan disisi konsumen karena penggunaan dari beban-beban nonlinear tersebut yang menarik arus nonsinusoidal. Beban-beban ini merusak bentuk gelombang tegangan dan arus pada sistem kelistrikan dan menghasilkan harmonisa pada sistem listrik.

Gambar 2.6 mengilustrasikan beban linear seimbang arus masing-masing fasa dari ketiga fasa hanya terdiri dari bentuk gelombang fundamental dan gelombang pada netralnya merupakan penjumlahan dari ketiga fasa (tidak mengalir arus) seperti pada gambar 2.7 [1].

BEBAN LINEAR

BEBAN LINEAR

BEBAN LINEAR Transformator

Arus Fasa R

Arus Fasa S

Arus Fasa T

Arus Netral R

S

T

Gambar 2.6 Jaringan Tiga Fasa Empat Kawat Mensuplai Beban Linear Seimbang

Fasa R

Fasa S

Fasa T

Netral

Gambar 2.7 Bentuk Gelombang Dari Ketiga Fasa dan Netral Mensuplai Beban Linear Seimbang

Akan tetapi, di lingkungan yang sering terjadi harmonisa kondisi ini sangatlah berbeda, Gambar 2.8 mengilustrasikan kondisi dimana beban nonlinear menghasilkan harmonisa triplen dan saling menjumlahkan satu sama lain di penghantar netral seperti diperlihatkan pada Gambar 2.9 [1].

BEBAN NONLINEAR

BEBAN NONLINEAR

BEBAN NONLINEAR

Transformator

Arus Fasa R

Arus Fasa S

Arus Fasa T

Arus Netral R

S

T

Gambar 2.8 Jaringan Tiga Fasa Empat Kawat Mensupali Beban Nonlinear Seimbang

Fasa R

Fasa S

Fasa T

Netral

Gambar 2.9 Bentuk Gelombang Dari Ketiga Fasa dan Netral Mensuplai Beban Nonlinear

Sumber harus harmonisa yang utama pada sistem distribusi tenaga listrik adalah beban-beban nonlinear yang mempergunakan konverter-konverter statis berupa penyearah-penyearah jembatan dioda. Pada sistem distribusi tenaga listrik tiga fasa empat kawat tegangan rendah banyak terdapat beban-beban nonlinear satu fasa berupa peralatan-peralatan listrik berbasis elektronik seperti lampu-lampu fluorescent yang menggunakan ballast elektronik, TV, komputer, catu daya pengisi batere, mesin fotocopy dan lain sebagainya yang menggunakan penyearah-penyearah satu fasa [2].

2.2.3. Dampak Harmonisa

Tegangan dan arus harmonisa dapat menimbulkan efek yang berbeda-beda pada peralatan listrik yang terhubung dengan jaringan listrik tergantung karakteristik listrik beban itu sendiri. Dampak pada sistem tenaga listrik yaitu [9] :

a. Naiknya nilai arus netral pada jaringan distribusi tiga fasa empat kawat. b. Mengganggu peralatan kontrol yang digunakan pada sistem elektronik.

c. Kesalahan pada peralatan pengukuran listrik yang menggunakan prinsip induksi magnetik.

d. Menggangu alat-alat pengaman dalam sistem tenaga listrik seperti relay. e. Pada mesin-mesin berputar seperti generator dan motor, menyebabkan

getaran dan suara/bising.

f. Bila ada sistem komunikasi yang dekat dengan sistem tenaga listrik maka sistem komunikasi tersebut dapat terganggu.

2.2.4. Cara Untuk Mengurangi Arus Harmonisa

Sistem distribusi tenaga listrik tiga fasa empat kawat umumnya digunakan untuk mendistribusikan energi listrik ke pusat-pusat beban listrik tegangan rendah. Beban yang terhubung pada sistem ini lebih didominasi oleh beban-beban nonlinear berupa peralatan listrik elektronik satu fasa. Arus harmonisa urutan nol yang dibangkitkan dari beban-beban nonlinear satu fasa secara komulatif mengalir melalui penghantar netral sistem. Dengan demikian, apabila arus jala-jala sistem mempunyai kandungan arus harmonisa urutan nol yang tinggi, maka arus netral sistem akan menjadi sangat berlebihan. Hal ini merupakan salah satu permasalahan utama akibat arus harmonisa pada sistem distribusi tenaga listrik tiga fasa empat kawat.

Arus harmonisa urutan nol yang ada di jala-jala sistem dapat dieleminir/dikurangi dengan metoda pelalu arus urutan nol (Zero Passing) dan metoda penahan arus urutan nol (Zero Blocking) [2].

Zero Passing adalah suatu rangkaian elektromagnetik yang berfungsi untuk melalukan arus harmonisa urutan nol. Oleh karena itu, suatu Zero Passing mempunyai impedansi yang rendah terhadap arus harmonisa urutan nol dan impedansi yang tinggi terhadap arus urutan lainnya. Zero Passing bisa didapatkan dari beberapa konfigurasi rangkaian elektromagnetik multi belitan seperti trafo

Y-∆, autotrafo zigzag dan autotrafo scott [2].

Zero Blocking adalah suatu rangkaian elektromagnetik yang berfungsi untuk menahan arus harmonisa urutan nol. Oleh karena itu, suatu Zero Blocking haruslah mempunyai impedansi yang besar terhadap arus harmonisa urutan nol dan impedansi yang rendah terhadap arus urutan lainnya [2].

Pada tugas akhir ini penulis menggunakan tiga transformator satu fasa yang digunakan sebagai zero sequence blocking transformer untuk mengurangi besarnya arus harmonisa urutan nol dan nilai arus netral.

2.3. Zero Sequence Blocking Transformer

Dalam proses pengurangan harmonisa arus di jala-jala sistem distribusi tenaga listrik tiga fasa empat kawat, zero sequence blocking transformer (ZSBT) berfungsi sebagai panahan arus urutan nol dan pelalu arus urutan lainnya. Oleh karena itu, suatu ZSBT haruslah mempunyai impedansi urutan nol yang besar dan impedansi urutan lainnya yang sangat kecil. Untuk memenuhi kriteria tersebut, suatu ZSBT dapat dibentuk dari tiga buah trasnformator satu fasa yang diperlihatkan pada Gambar 2.10 [3].

N1 N2

R

N1 N2

S

N1 N2

T

IR1 IS1 IT1

VR VS VT Vo

IS2

IT2 IR2

Gambar 2.10 ZSBT Menggunakan Tiga Buah Transformator Satu Fasa

Pada Gambar 2.11 N1 adalah belitan pada sisi primer dan N2 adalah belitan pada sisi sekunder. Pada sisi primer transformator terhubung seri dengan sumber dan beban dan pada sekunder tranformator terhubung paralel.

N1

BEBAN SUMBER

TRANSFORMATOR

N2

N1 N2

N1 N2

L lk

L o

1:1

V R

I R1 IR2

`

L lk

L o

1:1

V S

I S1 IS2

L lk

L o

1:1

V T

I T1 IT2

V o

Gambar 2.12 Rangkaian Ekivalen Dari ZSBT

Rangkaian ekivalen dari ZSBT ditunjukkan pada Gambar 2.12 yang menggunakan rangkaian listrik untuk transformator satu fasa. Llk adalah induktansi bocor dan Lo adalah induktansi magnetisasi dari setiap transformator satu fasa. Untuk memudahkan analisis, semua resistensi telah diabaikan dan telah dianggap bahwa rasio untuk setiap transformator satu fasa adalah 1:1 (N1=N2).

Pada sisi sekunder dari transformator terhubung wye, maka jumlah arusnya adalah nol.

�_�2+�_�2+��2 = 0 (2.12)

Tegangan pada sisi sekunder transformator �₀ dapat dinyatakan:

�₀ = �₀ �

=�0 �

��(��1− ��2) =�0 �

��(��1− ��2) (2.13)

Dari Persamaan (2.12) dan (2.13), diperoleh tegangan

�

₀ :

�0 =�₃0_��� (��1+��1+��1)

(2.14)

Dimana Lo adalah induktansi magnetisasi dari transformator satu fasa : �_� = �2

�

(2.15)

Dengan N dan R menjadi jumlah gulungan atau belitan dan reluktansi dari transformator satu fasa.

Tegangan pada sisi primer dari fasa a dapat dinyatakan �_� = �_�� . �

��(��1) + ��

3 . �

��(��1+��1+��1) (2.16)

Impedansi dari ZSBT dapat diturunkan dengan menggabungkan persamaan �_�� = (��+��+��)

3 = ���� =���� =���� dengan Persamaan (2.16) dan

mengabaikan induktansi bocor, impedansi yang dihasilkan oleh ZSBT terhadap arus urutan nol adalah impedansi magnetisasi dari transformator satu fasa

(�_�� = (�_�� +�_�)� ≈ �_��). Untuk komponen urutan positif dan negatif, dapat diturunkan bahwa impedansi yang ada adalah impedansi bocor (�_���� =�_�� �).

ZSBT dengan menggunakan tiga buah transformator satu fasa memiliki keuntungan lebih mudah dalam pembuatannya, sehingga cocok untuk aplikasi pada daya yang tinggi. Pada aplikasi yang berdaya tinggi, arus yang melalui penghantar ZSBT terbilang cukup tinggi, sehingga kabel dengan luas penampang yang besar harus digunakan. Sehingga penggulungan belitan yang simetris terbilang lebih mudah agar arus urutan positif dan negatif tidak menghasilkan fluks [3].

Rating daya suatu ZSBT dapat ditentukan oleh Persamaan (2.17).

Rating daya ZSBT = I02 ZZB (2.17) Dimana I0 adalah arus urutan nol pada fasa dan ZZB adalah impedansi ZSBT. Rating daya ZSBT ini sangat kecil, namun yang perlu diperhatikan adalah kesesuaian ukuran kawat konduktor belitannya yang akan dilalui arus sistem [2].

Pada tugas akhir ini penulis menggunakan 2 buah ZSBT dengan jenis belitan konvensional dan bifilar. Perbandingan belitan setiap transformator 1:1. Belitan konvensinal adalah kawat berisolasi yang dililit pada suatu inti. Kawat primer terlebih dahulu dililitkan setelah itu kawat skunder dililitkan. Gambar 2.13 menunjukkan transformator yang dililit secara konvensional. Belitan bifilar adalah sepasang kawat berisolasi yang saling berdekatan satu sama lain dan dililit pada suatu inti yang sama. Satu kawat sebagai lilitan primer sedangkan kawat yang lain sebagai lilitan sekunder. Gambar 2.14 menunjukkan transformator yang dililit secara bifilar [10].

Primer

Sekunder

Isolasi

Primer Sekunder

Gambar 2.14 Transformator Dengan Belitan Bifilar 2.3.1 Analisis Rangkaian Ekivalen Urutan Nol

Zero sequence blocking transformer (ZSBT) berfungsi sebagai panahan arus urutan nol dan pelalu arus urutan lainnya. Maka penggunaan ZSBT pada suatu sistem dapat dianalisis. Gambar 2.15 merupakan rangkaian ekivalen urutan nol per fasa [11].

Zs ZZB

iN

Vs _ZL iL0

Gambar 2.15 Rangkaian Ekivalen Urutan Nol Sistem Menggunakan ZSBT

Keterangan:

VS : Sumber tegangan

iL0 : Sumber arus urutan nol

iN : Arus netral menuju sumber ZS : Impedansi sumber

ZZB : Impedansi ZSBT ZL : Impedansi beban

Dari Gambar 2.13 besar arus iN dapat diperoleh sebagai berikut:

�

_�

=

��

��+�_��+�_�

�

�0

(2.18)

Pada Persamaan (2.18) dapat dilihat bahwa efektifitas pengurangan arus netral menuju sumber tergantung kepada perbandingan antara impedansi urutan nol ZSBT (ZZB) dan impedansi beban (ZL). Jika impedansi urutan nol ZSBT (ZZB) jauh lebih besar dibanding impedansi beban (ZL) maka makin besar pengurangan arus netral.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu

Penelitian dilakukan dengan eksperimen di Laboratorium Transmisi dan Distribusi, Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU. Waktu penelitian dilaksanakan selama 2 (dua) bulan.

3.2 Zero Sequence Blocking Transformer

Transformator satu fasa yang akan digunakan sebagai zero sequence blocking transformer adalah transformator yang telah tersedia di Laboratorium Transmisi dan Distribusi.

Dalam penelitian ini akan digunakan dua jenis zero sequence blocking transformer yang terdiri dari tiga buah transformator satu fasa sehingga jumlah transformator satu fasa yang digunakan berjumlah 6 unit. Jenis pertama (TR 1) diberi kode TR 11, TR 12 dan TR 13 dan jenis kedua (TR 2) diberi kode TR 21, TR 22 dan TR23.

Spesifikasi transformator jenis pertama (TR 1):

• Tegangan kumparan: 133 V/133 V

• Kapasitas: 500 VA

• Perbandingan belitan 1 : 1

• Jenis belitan kumparan: konvensional Spesifikasi transformator jenis kedua (TR 2):

• Kapasitas: 300 VA

• Perbandingan belitan 1 : 1

• Jenis belitan kumparan: bifilar

Untuk memeriksa transformator ini apakah dapat digunakan sebagai zero sequence blocking transformer maka terlebih dahulu diketahui impedansi urutan nolnya. Inpedansi urutan nol ini adalah impedansi magnetik dari transformator satu fasa.

Berdasarkan hasil pengujian open circuit test dan short circuit test (Lampiran A) terhadap transformator satu fasa didapatkan rata-rata impedansi urutan nol dari TR 1 dan TR 2 adalah 1641,3190 + j1111,8613 dan 1607,4202 + j1236,5553.

3.3. Bahan dan Peralatan yang Digunakan

Bahan dan peralatan yang digunakan pada eksperimen adalah:

1. Satu unit alat ukur Three Phase Power Quality Analyzer merk FLUKE model 435.

2. Tiga unit transformator satu fasa masing-masing 500 VA; 133V/133V (TR 11, TR 12, TR 13).

3. Tiga unit transformator satu fasa masing-masing 300 VA; 127V/127V (TR 21, TR 22, TR 23).

4. Dua puluh tujuh buah lampu hemat energi 23W/220V. 5. Enam buah lampu hemat energi 18W/220V.

6. Satu set peralatan untuk instalasi rangkaian eksperimen antara lain adalah: MCB 3P 16 A, MCB 1P 6A, magnetic contactor 9 A, kabel kontrol, push-button switch, terminal block dan saklar.

7. 15 mtr kabel NYMHY 4 x 2,5 mm2.

3.4. Rangkaian Eksperimen

Gambar 3.1 menunjukkan rangkaian eksperimen sebelum menggunakan zero sequence blocking transformer.

R S T

N

MCB 16A 3P

ON OFF MCB

6A 1P MC

MC FLUKE P.Q.

ANALYZER 435

MC

Gambar 3.1 Rangkaian Eksperimen Sebelum Menggunakan Zero Sequence Blocking Transformer

Sumber tegangan yang disuplai ke rangkaian eksperimen berasal dari sumber PLN dari panel distribusi yang terdapat di Laboratorium Transmisi dan Distribusi dengan tegangan 380V/220V. Pada setiap fasa terdapat beban berupa lampu hemat energi. Penggunaan lampu hemat energi ini dimaksudkan sebagai sumber arus harmonisa urutan nol. Susunan lampu hemat energi disetiap fasa adalah sebagai berikut:

Fasa R: 2 x 18W + 9 x 23W = 243W Fasa S: 2 x 18W + 9 x 23W = 243W Fasa T: 2 x 18W + 9 x 23W = 243W +

Daya Total = 729W

Untuk eksperimen dengan beban yang bervariasi, beban diatur sedemikian rupa dengan daya per fasa yang seimbang sehingga mendekati 25%, 50%, 75%, dan 100% dari daya total yang dipakai pada eksperimen sebelumnya. Adapun susunannya adalah sebagai berikut:

a. Beban 25%

Fasa R: 1 x 18W + 2 x 23W = 64W Fasa S: 1 x 18W + 2 x 23W = 64W Fasa T: 1 x 18W + 2 x 23W = 64W + Daya Total = 192W b. Beban 50%

Fasa R: 5 x 23W = 115W Fasa S: 5 x 23W = 115W Fasa T: 5 x 23W = 115W + Daya Total = 345W

c. Beban 75%

Fasa R: 8 x 23W = 184W Fasa S: 8 x 23W = 184W Fasa T: 8 x 23W = 184W + Daya Total = 192W

d. Beban 100%

Fasa R: 2 x 18W + 9 x 23W =243W Fasa S: 2 x 18W + 9 x 23W = 243W Fasa T: 2 x 18W + 9 x 23W = 243W +

Daya Total = 192W

Gambar 3.2 menunjukkan rangkaian eksperimen pengurangan arus harmonisa urutan nol dengan menggunakan zero sequence blocking transformer. Di mana pengukuran dengan menggunakan Power Quality Analyzer.

R S T

N

MCB 16A 3P

ON OFF MCB

6A 1P MC

MC FLUKE P.Q.

ANALYZER 435

ZSBT

MC

Gambar 3.2 Rangkaian Eksperimen Setelah Menggunakan Zero Sequence Blocking Transformer

3.5. Teknik Pengukuran

Pengukuran yang dilakukan dengan kondisi sebagai berikut :

1. Beban seimbang, tanpa menggunakan zero sequence blocking transformer.

2. Beban seimbang, dengan menggunakan zero sequence blocking transformer TR 1 & TR 2.

3. Daya beban bervariasi, tanpa menggunakan zero sequence blocking transformer TR 1 & TR 2.

4. Daya beban bervariasi, dengan menggunakan zero sequence blocking transformer TR 1 & TR 2.

Pengukuran dilakukan pada tegangan sumber daya yang berbentuk sinusoidal seimbang, untuk melakukan pengukuran terhadap parameter-parameter yang diperlukan, digunakan Power Quality Analyzer Fluke model 435. Diagram penyambungan untuk melaksanakan pengkuran oleh PQ meter tersebut seperti yang terlihat pada rangkaian eksperimen Gambar 3.1 dan Gambar 3.2.

Pada setiap kondisi akan dilakukan pengukuran terhadap parameter-parameter berikut, yaitu:

1. Tegangan dan Arus: Untuk mengetahui nilai rms tegangan dan arus pada setiap fasa dan netral.

2. Daya dan Energi: Untuk mengetahui nilai daya aktif (W), daya total (VA), daya reaktif (VAR), faktor daya (power factor) dan displacement power factor (Cos φ).

3. Scope: Untuk mengetahui bentuk gelombang tegangan dan arus pada setiap fasa dan netral.

4. Harmonisa: Untuk mengetahui spektrum arus harmonisa pada satiap fasa dan netral.

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer

Data-data hasil pengukuran yang dilakukan terhadap besaran-besaran listrik sebelum penggunaan zero sequence blocking transformer pada kondisi beban seimbang ditampilkan pada Tabel 4.1. Sedangkan bentuk gelombang arus dan spektrum harmonisa dari penghantar fasa R dan netral diperlihatkan pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Sebelum Menggunakan Zero Sequence Blocking Transformer

Besaran Fasa R Fasa S Fasa T Netral

Frekuensi (Hz) 49,952

Tegangan rms (V) 214,31 212,40 212,14 0,60 Arus rms (A) 1,267 1,284 1,296 2,110

THD arus (%) 75,3 74,3 72,9 3188

Dari Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa tegangan masing-masing fasa ke netral sedikit tidak seimbang. Hal ini dikarenakan sumber tegangan tiga fasa yang digunakan pada saat eksperimen diambil langsung dari sumber PLN. Ketidakseimbangan tegangan ini bergantung kepada banyaknya penggunaan layanan PLN (beban) pada masing-masing fasa. Pada eksperimen ini diasumsikan bahwa sumber tiga fasa yang digunakan adalah sumber tiga fasa yang seimbang, karena ketidakseimbangan tegangan pada masing-masing fasa relatif kecil.

Arus pada setiap fasa relatif seimbang karena beban yang digunakan pada masing-masing fasa seimbang. Akan tetapi arus yang mengalir pada penghantar

netral cukup besar yaitu 164% dari rata-rata arus yang mengalir pada penghantar fasa. Ini disebabkan karena beban yang digunakan pada eksperimen adalah beban nonlinear.

Nilai THD arus yang terdapat pada masing-masing fasa cukup tinggi yaitu pada fasa R adalah 75,3%. Nilai THD arus yang terdapat pada penghantar netral jauh lebih besar dari pada Nilai THD arus pada masing-masing fasa yaitu 3188%. Pada Gambar 4.1(b) dapat dilihat bahwa arus yang mengalir pada fasa R terdiri dari komponen arus harmonisa urutan positif (orde ke-7, 13, 19 dan seterusnya), komponen arus harmonisa urutan negatif (orde ke-5, 11, 17 dan seterusnya) dan komponen arus harmonisa urutan nol (orde ke-3, 9, 15 dan seterusnya). Akan tetapi pada penghantar netral arus yang mengalir didominasi oleh komponen arus harmonisa urutan nol, sedangkan komponen arus harmonisa urutan positif dan urutan negatif sangat kecil sehingga dapat diabaikan seperti terlihat pada Gambar 4.2(b). Hal ini disebabkan pada penghantar netral komponen arus harmonisa urutan nol saling menjumlahkan dan komponen arus harmonisa urutan positif dan urutan negatif saling meniadakan.

(a) Bentuk Gelombang Arus Fasa R

(b) Spektrum Harmonisa Arus Fasa R

Gambar 4.1. Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer: (a) Bentuk Gelombang Arus Jala-jala Fasa R; (b) Spektrum Arus Harmonisanya

(a) Bentuk Gelombang Arus Netral

(b) Spektrum Harmonisa Arus Netral

Gambar 4.2. Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer: (a) Bentuk Gelombang Arus Netral; (b) Spektrum Arus Harmonisanya

4.2. Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer

4.2.1. Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Konvensional (TR 1) Data-data hasil pengukuran yang dilakukan terhadap besaran-besaran listrik setelah penggunaan zero sequence blocking transformer dengan belitan konvensional (TR 1) pada kondisi beban seimbang ditampilkan pada Tabel 4.2. Sedangkan bentuk gelombang arus dan spektrum harmonisa dari penghantar fasa R dan netral diperlihatkan pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4.

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Setelah Menggunakan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1

Besaran Fasa R Fasa S Fasa T Netral

Frekuensi (Hz) 49,948

Tegangan rms (V) 210,98 209,46 209,25 0,12 Arus rms (A) 0,976 0,989 1,008 0,131

THD arus (%) 45,3 46,8 45,5 670,6

Dari Tabel 4.2 dapat dilihat bahwah terjadi penurunan nilai arus pada penghantar fasa dan penghantar netral. Nilai penurunan arus pada fasa R 1,267 A menjadi 0, 976 A, pada fasa S 1,284 A menjadi 0,989 A, pada fasa T 1,296 A menjadi 1,008 A, sedangkan pada penghantar netral 2,110 A menjadi 0,131 A. Nilai rata-rata penurunan arus pada penghantar fasa sebesar 22,8%. Sedangkan nilai penurunan arus pada penghantar netral adalah sebesar 93,7%. Arus yang mengalir pada penghantar netral yaitu 13% dari rata-rata arus yang mengalir pada penghantar fasa.

THD arus pada penghantar fasa dan penghantar netral juga mengalami penurunan. Nilai penurunan THD pada fasa R 75,3% menjadi 45,3%, pada fasa S 74,3% menjadi 46,8%, pada fasa T 72,9% menjadi 45,5%, sedangkan pada penghantar netral 3188% menjadi 670,6%. Nilai rata-rata penurunan THD pada penghantar fasa sebesar 28,3% dan pada penghantar netral sebesar 2517,4%.

Penurunan nilai arus dan THD pada penghantar fasa dan netral ini disebabkan karena komponen arus harmonisa urutan nol mengalami penurunan setelah penggunaan zero sequence blocking transformer dengan belitan konvensional (TR 1), seperti ditunjukkan pada Gambar 4.3(b) dan Gambar 4.4(b). Berdasarkan Persamaan (2.18) dapat dilihat bahwa nilai arus penghantar netral

mengalami penurunan karena zero sequence blocking transformer dengan belitan konvensional (TR 1) memiliki impedansi urutan nol yang besar.

(a) Bentuk Gelombang Arus Fasa R

(b) Spektrum Harmonisa Arus Fasa R

Gambar 4.3. Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1 : (a) Bentuk Gelombang Arus Jala-jala Fasa R; (b) Spektrum Arus Harmonisanya

(a) Bentuk Gelombang Arus Netral

(b) Spektrum Harmonisa Arus Netral

Gambar 4.4. Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1: (a) Bentuk Gelombang Arus Netral; (b) Spektrum Arus Harmonisanya

4.2.2. Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Bifilar (TR 2)

Data-data hasil pengukuran yang dilakukan terhadap besaran-besaran listrik setelah penggunaan zero sequence blocking transformer dengan belitan bifilar (TR 2) pada kondisi beban seimbang ditampilkan pada Tabel 4.3. Sedangkan bentuk gelombang arus dan spektrum harmonisa dari penghantar fasa R dan netral diperlihatkan pada Gambar 4.5 dan Gambar 4.6.

Tabel 4.3. Hasil Pengukuran Setelah Menggunakan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2

Besaran Fasa R Fasa S Fasa T Netral

Frekuensi (Hz) 50,070

Tegangan rms (V) 213,17 211,44 211,78 0,12 Arus rms (A) 1,266 1,286 1,268 0,137

THD arus (%) 85 84,2 81,3 710,5

Dari Tabel 4.3 dapat dilihat bahwah terjadi penurunan nilai arus pada penghantar netral. Sebelum penggunaan zero sequence blocking transformer nilai arus pada penghantar netral adalah 2.110 A, sedangkan setelah penggunaan zero sequence blocking transformer nilai arus pada penghantar netral menjadi 0,137 A. Besar nilai penurunan arus netral adalah sebesar 93,5%. Arus yang mengalir pada penghantar netral yaitu 11% dari rata-rata arus yang mengalir pada penghantar fasa. Nilai arus pada penghantar fasa relatif sama yaitu, fasa R 1,266 A, fasa S 1,286 A, fasa T 1,268 A.

THD arus pada penghantar netral mengalami penurunan. Nilai penurunan THD pada penghantar netral 3188% menjadi 710,5%. Besar nilai penurunan THD pada Penghantar netral sebesar 2477,5%. Sedangkan THD pada penghantar fasa mengalami kenaikan. Nilai kenaikan THD pada fasa R 75,3% menjadi 85%, pada fasa S 74,3% menjadi 84,2%, pada fasa T 72,9% menjadi 81,3%. Besar nilai kenaikan THD pada penghantar fasa sebesar 9,3%.

Penurunan nilai arus dan THD pada penghantar netral disebabkan karena komponen arus harmonisa urutan nol mengalami penurunan, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.6(b). Sedangkan kenaikan nilai THD pada penghantar fasa disebabkan karena pada penghantar fasa arus harmonisa urutan nol mengalami

penurunan akan tetapi arus harmonisa urutan negatif mengalami kenaikan, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.5(b). Sehingga perbandingan antara jumlah arus harmonisa dengan arus fudamentar mengalami kenaikan setelah penggunaan zero sequence blocking transformer dengan belitan bifilar (TR 2). Berdasarkan Persamaan (2.18) dapat dilihat bahwa nilai arus penghantar netral mengalami penurunan karena zero sequence blocking transformer dengan belitan bifilar (TR 2) memiliki impedansi urutan nol yang besar.

(a) Bentuk Gelombang Arus Fasa R

(b) Spektrum Harmonisa Arus Fasa R

Gambar 4.5. Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2: (a) Bentuk Gelombang Arus Jala-jala Fasa R; (b) Spektrum Arus Harmonisanya

(a) Bentuk Gelombang Arus Netral

(b) Spektrum Harmonisa Arus Netral

Gambar 4.6. Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2: (a) Bentuk Gelombang Arus Netral; (b) Spektrum Arus Harmonisanya

4.3. Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Pada Kondisi Beban Bervariasi

4.3.1. Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Konvensional (TR 1) Hasil pengukuran penggunaan zero sequence blocking transformer dengan belitan konvensional (TR 1) pada kondisi beban yang bervariasi disajikan pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1 Pada Kondisi Beban Bervariasi

Beban (%)

Tanpa ZSBT

Dengan

ZSBT TR 1 Penurunan Arus Netral

(%) Arus Fasa

(If)

Arus Netral

(In)

In /

I_f (%)

Arus Fasa (If)

Arus Netral

(In)

In /

I_f (%) 25

R = 0,387 S = 0,387 T = 0,372

0,682 178

R = 0,312 S = 0,311 T = 0,304

0,132 14 80,6

50

R = 0,678 S = 0,693 T = 0,677

1,167 171

R = 0,565 S = 0,581 T = 0,581

0,132 22 88,6

75

R = 1,029 S = 1,054 T = 1,036

1,751 168

R = 0,828 S = 0,839 T = 0,837

0,136 16 92,2

100

R = 1,308 S = 1,332 T = 1,331

2,211 167

R = 1,067 S = 1,085 T = 1,070

0,138 12 93,7

Dari Tabel 4.4 dan Gambar 4.7 dapat dilihat bahwa Sebelum penggunaan zero sequence blocking transformer, setiap kenaikan presentase beban diikuti dengan kenaikan arus netral. Akan tetapi setelah penggunaan zero sequence blocking transformer, setiap kenaikan presentase beban tidak diikuti dengan kenaikan arus netral.

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Persentase Beban Dengan Besar Arus Netral Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1

0.682

1.167

1.751

2.211

0.132 0.132 0.136 0.138

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

25 50 75 100

A ru s N e tra l (A ) Beban (%)

Beban Vs Arus Netral

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Persentase Beban Dengan Persentase Penurunan Arus Netral Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1

Gambar 4.8 menunjukkan grafik hubungan antara presentase beban dengan presentase penurunan arus netral pada penggunaan zero sequence blocking transformer. Presentase penurunan arus netral paling kecil adalah 80.6% pada saat beban 25%, sedangkan presentase penurunan arus netral paling besar adalah 93.7% pada saat beban 100 %. Dari Gambar 4.8 dapat disimpulkan bahwa zero sequence blocking transformer TR 1 yang digunakan untuk mengurangi besar arus pada penghantar netral lebih baik kinerjanya pada saat sistem berbeban tinggi.

4.3.2. Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Bifilar (TR 2)

Hasil pengukuran penggunaan zero sequence blocking transformer dengan belitan bifilar (TR 2) pada kondisi beban yang bervariasi disajikan pada Tabel 4.5

70 75 80 85 90 95

25 50 75 100

P e n u ru n a n A ru s N e tra l ( %) Beban (%)

Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2 Pada Kondisi Beban Bervariasi

Beban (%)

Tanpa ZSBT

Dengan

ZSBT TR 2 Penurunan Arus Netral

(%) Arus Fasa

(If)

Arus Netral

(In)

In /

I_f (%)

Arus Fasa (If)

Arus Netral

(In)

In /

I_f (%) 25

R = 0,387 S = 0,387 T = 0,372

0,682 178

R = 0,360 S = 0,367 T = 0,364

0,130 35 80,9

50

R = 0,678 S = 0,693 T = 0,677

1,167 171

R = 0,607 S = 0,624 T = 0,619

0,131 21 88,7

75

R = 1,029 S = 1,054 T = 1,036

1,751 168

R = 0,933 S = 0,954 T = 0,968

0,128 13 92,6

100

R = 1,308 S = 1,332 T = 1,331

2,211 167

R = 1,195 S = 1,231 T = 1,238

0,129 10 94,1

Dari Tabel 4.5 dapat dilihat bahwa setiap kenaikan persentase beban, arus netral dengan penggunaan zero sequence blocking transformer selalu lebih kecil dibandingkan tanpa penggunaan zero sequence blocking transformer. kenaikan presentase beban juga diikuti dengan kenaikan yang hampir linear pada arus netral sebelum penggunaan zero sequence blocking transformer. Akan tetapi setelah penggunaan zero sequence blocking transformer presentase kanaikan beban tidak diikuti dengan kenaikan arus netral. Gambar 4.9 menunjukkan grafik hubungan antara presentase beban dengan besar arus pada penghantar netral.

Pada Tabel 4.5 dapat dilihat bahwa Presentase penurunan arus netral paling kecil adalah 80.9% pada saat beban 25%, sedangkan presentase penurunan arus netral paling besar adalah 94.1% pada saat beban 100 %. Gambar 4.10 menunjukkan grafik hubungan antara presentase beban dengan presentase penurunan arus netral pada penggunaan zero sequence blocking transformer.

Dapat disimpulkan bahwa zero sequence blocking transformer TR 2 yang digunakan untuk mengurangi besar arus pada penghantar netral lebih baik kinerjanya pada saat sistem berbeban tinggi.

Gambar 4.9 Grafik Hubungan Persentase Beban Dengan Besar Arus Netral Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Persentase Beban Dengan Persentase Penurunan Arus Netral Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2

0.682

1.167

1.751

2.211

0.13 0.131 0.128 0.129

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

25 50 75 100

A ru s N e tra l (A ) Beban (%)

Beban Vs Arus Netral

Tanpa Trafo Zero Blocking Dengan Trafo Zero Blocking

70 75 80 85 90 95 100

25 50 75 100

P e n u ru n a n A ru s N e tra l ( %) Beban (%)

4.4. Rangkuman Eksperimen

Rangkuman hasil pengukuran untuk beberapa besaran-besaran penting sebelum dan setelah penggunaan zero sequence blocking transformer TR 1 dan TR 2 dalam kondisi beban seimbang dan beban variasi disajikan pada Tabel 4.6 dan Tabel 4.7.

Tabel 4.6 Rangkuman Hasil Pengukuran Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1 dan TR 2 Pada Kondisi Beban Seimbang

Besaran Sebelum

Setelah ZSBT

TR 1

ZSBT TR 2 Arus Fasa (A)

R = 1,267 S = 1,284 T = 1,296

R = 0,976 S = 0,989 T = 1,008

R = 1,266 S = 1,286 T = 1,268

Arus Netral (A) 2,110 0,131 0,137

Perbandingan Arus Netral Dengan Arus Fasa (%)

164 13 11

Penurunan Arus

Netral (%) - 93,7 93,5

THD Arus (%)

R = 75,3 S = 74,3 T = 72,9 N = 3188

R = 45,3 S = 46,8 T = 45,5 N = 670,6

R = 85 S = 84,2 T = 81,3 N = 710,5

Dari Tabel 4.6 dapat dilihat bahwa arus pada setiap penghantar fasa terjadi penurunan pada penggunaan zero sequence blocking transformer TR 1, sedangkan pada penggunaan zero sequence blocking transformer TR 2 tidak mengalami kenaikan (tetap).

Arus yang mengalir pada pengantar netral dan perbandingan arus netral dengan arus fasa sebelum menggunaakan zero sequence blocking transformer adalah 2,110 A dan 164%. Setelah penggunaan zero sequence blocking transformer TR 1 arus yang mengalir pada penghantar netral dan perbandingan

arus netral dengan arus fasa adalah 0,131 A dan 13%, presentase penurunan arus netral sekitar 93,7%. Dan setelah penggunaan zero sequence blocking transformer TR 2 arus yang mengalir pada penghantar netral dan perbandingan arus netral dengan arus fasa adalah 0,137 A dan 11%, presentase penurunan arus netral sekitar 93,5%. Zero sequence blocking transformer TR 1 dan TR 2 efektif dalam penurunan arus netral.

Tabel 4.7 Rangkuman Hasil Pengukuran Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1 dan TR 2 Pada Kondisi Beban Variasi

Beban Besaran Sebelum

Setelah ZSBT TR 1 ZSBT TR 2 25%

Arus Fasa (A)

R = 0,387 S = 0,387 T = 0,372

R = 0,312 S = 0,311 T = 0,304

R = 0,360 S = 0,367 T = 0,364

Arus Netral (A) 0,682 0,132 0,130

Perbandingan Arus Netral Dengan Arus

Fasa (%)

178 14 35

Penurunan Arus

Netral (%) - 80,6

80,9

50%

Arus Fasa (A)

R = 0,678 S = 0,693 T = 0,677

R = 0,565 S = 0,581 T = 0,581

R = 0,607 S = 0,624 T = 0,619

Arus Netral (A) 1,167 0,132 0,131

Perbandingan Arus Netral Dengan Arus

Fasa (%)

171 22 21

Penurunan Arus

Beban Besaran Sebelum Setelah ZSBT TR 1 ZSBT TR 2 75%

Arus Fasa (A)

R = 1,029 S = 1,054 T = 1,036

R = 0,828 S = 0,839 T = 0,837

R = 0,933 S = 0,954 T = 0,968

Arus Netral (A) 1,751 0,136 0,128

Perbandingan Arus Netral Dengan Arus

Fasa (%)

168

16 13

Penurunan Arus

Netral (%) - 92,2 92,6

100%

Arus Fasa (A)

R = 1,308 S = 1,332 T = 1,331

R = 1,067 S = 1,085 T = 1,070

R = 1,195 S = 1,231 T = 1,238

Arus Netral (A) 2,211 0,138 0,129

Perbandingan Arus Netral Dengan Arus

Fasa (%)

167 12 10

Penurunan Arus

Netral (%) - 93,7 94,1

Dari Tabel 4.7 dapat dilihat bahwa kenaikan presentase beban diikuti dengan kenaikan arus pada penghantar netral. Setelah penggunaan zero sequence blocking transformer TR 1 dan TR 2 arus pada penghantar netral mengalami penurunan. Penurunan tertinggi terjadi pada beban 100% dan penurunan terendah terjadi pada beban 25%. zero sequence blocking transformer TR 1 dan TR 2 efektif digunakan pada beban 100%. Rata-rata perbandingan arus netral dengan arus fasa sebelum penggunaan zero sequence blocking transformer TR 1 dan TR 2 adalah 171%. Dan setelah penggunaan zero sequence blocking transformer TR 1 dan TR 2 rata-rata perbandingan arus netral dengan arus fasa adalah 16% dan 19%.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Penggunaan zero sequence blocking transformer dengan belitan konvensional (TR 1) pada kondisi beban yang seimbang mengurangi arus rms yang mengalir pada penghantar netral sebesar 93,7%. Dan pada beban variasi, penurunan tertinggi terjadi saat presentase beban 100% .

2. Penggunaan zero sequence blocking transformer dengan belitan bifilar (TR 2) pada kondisi beban yang seimbang mengurangi arus rms yang mengalir pada penghantar netral sebesar 93,5%. Dan pada beban variasi, penurunan tertinggi terjadi saat presentase beban 100%

3. Pada kondisi beban variasi, besar penurunan arus rms penghantar netral selalu lebih rendah saat penggunaan zero sequence blocking transformer TR 1 dan TR 2 dibanding sebelum penggunaan zero sequence blocking transformer.

4. Kedua jenis zero sequence blocking transformer (TR 1 & TR 2) efektif digunakan untuk mengurangi arus rms penghantar netral.

5.2. Saran

Adapun saran dari penulis sebagai pengembangan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Melakukan eksperimen dengan menggunakan gabungan beban yang nonlinear dan linear.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Azhar, Ahmad, “Mitigation of Triolen Harmonics in Three-Phase Four-Wire Electrical Distribution System”, thesis of the degree of master of science in electrical engineering, universitas teknikal malaysia melaka, 2007.

[2] Syafrudin, “Metoda Baru Pengurangan Arus Harmonisa Pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik,” Disertasi, Institut Teknologi Bandung, 2001. [3] Aitor Laka, Jon Andoni Barrena, Javier Chivite-Zabalza, Miguel Angel

Rodriquez Vidal, “Novel Zero-Sequence Blocking Transformer (ZSBT) Using Three Single-Phase Transformers”, IEEE Trans on Energy Conversion, Vol. 28, No. 1, March 2013.

[4] P.Stojano, Dobrivoje et al. “Measurement and Analysis of Neutral Conductor Current in Low Voltage Distribution Network”. IEEE 2009

[5] Negi, A.; Surendhar, S.; Kumar, S.R.; Raja, P., "Assessment and comparison of different neutral current compensation techniques in three-phase four-wire distribution system," Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG), 2012 3rd IEEE International Symposium on, pp.423-430, 25-28 June 2012.

[6] Desmet, J. J M; Sweertvaegher, I.; Vanalme, G.; Stockman, K.; Belmans, R. J M, "Analysis of the neutral conductor current in a three-phase supplied network with nonlinear single-phase loads," Industry Applications, IEEE Transactions on , vol.39, no.3, pp.587-593, May-June 2003.

[7] C. Sankaran. “Power Quality.” USA : CRC Press LLC, 2002

[8] Stevenson, W.D.,”Analisis Sistem Tenaga Listrik,” Edisi Keempat. 1983. Penerbit Erlangga, Jakarta.

[9] Syahwil, Muhammad; Tola, Muhammad; Majang, Salama, “Studi Dampak Harmonisa Terhadap Susut Teknis Pada Industri Semen (Kasus Industri Semen Tonasa),” Media Elektrik, vol.5, no.2, Desember 2010.

[10] McLyman, Col. Wm. T.,”Transformer and Inductor Design Handbook”, Third Edition. 2004. Marcel Dekker, Inc.

[11] Peng, F.Z.; Su, G.-J.; Farquharson, George, “A Series LC Filter for Harmonic Compensation of AC Drives.” IEEE 1999

LAMPIRAN A

PARAMETER TRANSFORMATOR A.1.1. TRANSFORMATOR: TR 11 (500 VA; 133/133 Volt)

Pengujian Beban Nol No V1 (volt)

IOC (amp)

POC

(watt) VOC (volt)

1 133,08 0,130 10,2 133,01

2 133,05 0,128 10,1 133,03

Rata-rata 133,065 0,129 10,15 133,02

Pengujian Hubung Singkat No I1 (amp)

VSC (volt)

PSC

(watt) ISC (amp)

1 3,704 30,15 56,4 3,706

2 3,704 30,56 58,2 3,663

Rata-rata 3,704 30,355 57,3 3,684

Pengujian Tahanan DC

PRIMER SEKUNDER

I (amper) V (volt)

R

(ohm) I (amper) V (volt)

R (ohm)

1 1,6 1,6 1 1,6 1,6

Hasil Perhitungan Parameter R1 (ohm) R2 (ohm) X1 (ohm) X2

(ohm) Rc (ohm) Xm (ohm) 2,1061 2,1061 3,5313 3,5313 1735,4497 1274,1508

A.1.2. TRANSFORMATOR: TR 12 (500 VA; 133/133 Volt)

Pengujian Beban Nol No V1 (volt)

IOC

(amp) POC (watt) VOC (volt)

1 133,00 0,153 11,2 133,07

2 133,08 0,152 10,9 133,08

Rata-rata 133,04 0,153 11,05 133,075

Pengujian Hubung Singkat No I1 (amp)

VSC

(volt) PSC (watt) ISC (amp)

1 3,703 31,23 57,3 3,693

2 3,706 31,04 55,9 3,701

Rata-rata 3,704 31,135 56,6 3,697

Pengujian Tahanan DC

PRIMER SEKUNDER

I (amper) V

(volt) R (ohm) I (amper)

V (volt)

R (ohm)

1 1,6 1,6 1 1,6 1,6

Hasil Perhitungan Parameter R1 (ohm) R2 (ohm) X1 (ohm) X2

(ohm) Rc (ohm) Xm (ohm) 2,065 2,065 3,658 3,658 1594,1605 1030,7355

A.1.3. TRANSFORMATOR: TR 13 (500 VA; 133/133 Volt)

Pengujian Beban Nol No V1 (volt) IOC (amp)

POC

(watt) VOC (volt)

1 133,00 0,153 11,2 133,07

2 133,08 0,152 10,9 133,08

Rata-rata 133,04 0,153 11,05 133,075

Pengujian Hubung Singkat

No I1 (amp) VSC (volt) PSC (watt) ISC (amp)

1 3,707 31,14 59,1 3,703

2 3,701 31,09 57,1 3,706

Rata-rata 3,704 31,115 58,1 3,704

Pengujian Tahanan DC

PRIMER SEKUNDER

I (amper) V (volt) R

(ohm) I (amper) V (volt) R (ohm)

1 1,6 1,6 1 1,6 1,6

Hasil Perhitungan Parameter R1

(ohm) R2 (ohm)

X1 (ohm)

X2

(ohm) Rc (ohm) Xm (ohm) 2,1119 2,1119 3,6189 3,6189 1594,347 1030,6977

A.2. 1. TRANSFORMATOR: TR 21 (300 VA; 127/127 Volt)

Pengujian Beban Nol

No V1 (volt) IOC (amp) POC (watt) VOC (volt)

1 127,26 0,128 10,3 127,16

2 127,06 0,124 10,1 127,06

Rata-rata 127,16 0,126 10,2 127,11

Pengujian Hubung Singkat

No I1 (amp) VSC (volt) PSC (watt) ISC (amp)

1 2,335 12,96 30,2 2,331

2 2,338 13,61 31,8 2,332

Rata-rata 2,336 13,285 31,0 2,332

Pengujian Tahanan DC

PRIMER SEKUNDER

I (amper) V (volt) R (ohm) I (amper) V (volt) R (ohm)

1 2,5 2,5 1 2,6 2,6

Hasil Perhitungan Parameter R1

(ohm) R2 (ohm)

X1 (ohm)

X2

(ohm) Rc (ohm) Xm (ohm) 2,7822 2,8934 0,12938 0,12938 1586,2581 1304,023

A.2.2. TRANSFORMATOR: TR 22 (300 VA; 127/127 Volt)

Pengujian Beban Nol

No V1 (volt) IOC (amp) POC (watt) VOC (volt)

1 126,83 0,127 9,9 127,2

2 127,00 0,125 10,0 127,05

Rata-rata 126,915 0,126 9,95 127,125

Pengujian Hubung Singkat

No I1 (amp) VSC (volt) PSC (watt) ISC (amp)

1 2,336 9,11 21,3 2,339

2 2,332 9,03 21,0 2,332

Rata-rata 2,334 9,07 21,15 2,335

Pengujian Tahanan DC

PRIMER SEKUNDER

I (amper) V (volt) R (ohm) I (amper) V (volt) R (ohm)

1 1,9 1,9 1 1,9 1,9

Hasil Perhitungan Parameter R1

(ohm) R2 (ohm)

X1 (ohm)

X2

(ohm) Rc (ohm) Xm (ohm) 1,9401 1,9401 0,081652 0,081652 1625,1451 1284,3477

A.2. 3. TRANSFORMATOR: TR 23 (300 VA; 127/127 Volt)

Pengujian Beban Nol No V1 (volt) IOC (amp)

POC

(watt) VOC (volt)

1 127,34 0,139 9,9 127,33

2 127,04 0,137 10,2 126,99

Rata-rata 127,19 0,138 10,05 127,16

Pengujian Hubung Singkat No I1 (amp) VSC (volt)

PSC

(watt) ISC (amp)

1 2,335 9,31 21,7 2,335

2 2,337 8,99 21,0 2,333

Rata-rata 2,336 9,15 21,35 2,334

Pengujian Tahanan DC

PRIMER SEKUNDER

I (amper) V (volt) R

(ohm) I (amper) V (volt)

R (ohm)

1 1,9 1,9 1 1,9 1,9

Hasil Perhitungan Parameter R1

(ohm) R2

(ohm) X1 (ohm) X2 (ohm) Rc (ohm) Xm (ohm) 1,9584 1,9584 0,045133 0,045133 1610,8575 1121,2953

LAMPIRAN B

HASIL PENGUKURAN TEGANGAN, ARUS, DAN FREKUENSI PADA EKSPERIMEN

B.1. Eksperimen Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Tabel B.1 Volt/Amps/Hertz Sebelum Penggunaan

Zero Sequence Blocking Transformer

(b)

(c)

(d)

Gambar B.1 Spektrum Harmonisa Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer: (a) Fasa R; (b) Fasa S; (c) Fasa T; (d) Netral

B.2. Eksperimen Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Konvensional (TR 1)

Tabel B.2 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1

(b)

(c)

(d)

Gambar B.2 Spektrum Harmonisa Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1: (a) Fasa R; (b) Fasa S; (c) Fasa T; (d) Netral

B.3. Eksperimen Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Bifilar (TR 2)

Tabel B.3 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2

(b)

(c)

(d)

Gambar B.3 Spektrum Harmonisa Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2: (a) Fasa R; (b) Fasa S; (c) Fasa T; (d) Netral

B.4. Eksperimen Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Pada Kondisi Beban Bervariasi

Tabel B.4 Volt/Amps/Hertz Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Beban 25%

Tabel B.5 Volt/Amps/Hertz Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Beban 50%

Tabel B.6 Volt/Amps/Hertz Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Beban 75%

Tabel B.7 Volt/Amps/Hertz Sebelum Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Beban 100%

B.5. Eksperimen Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Konvensional (TR 1) Pada Kondisi Beban Bervariasi

Tabel B.8 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan

Zero Sequence Blocking Transformer TR 1 Dengan Beban 25%

Tabel B.9 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan

Tabel B.10 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1 Dengan Beban 75%

Tabel B.11 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan

B.6. Eksperimen Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Bifilar (TR 2) Pada Kondisi Beban Bervariasi

Tabel B.12 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2 Dengan Beban 25%

Tabel B.13 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2 Dengan Beban 50%

Tabel B.14 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2 Dengan Beban 75%

Tabel B.15 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan

LAMPIRAN C FOTO DOKUMENTASI

Gambar C.1 Zero Sequence Blocking Transformer TR 1

Gambar C.3 Beban Lampu Hemat Energi

B.5. Eksperimen Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Konvensional (TR 1) Pada Kondisi Beban Bervariasi

Tabel B.8 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan

Zero Sequence Blocking Transformer TR 1 Dengan Beban 25%

Tabel B.9 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan

Tabel B.10 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 1 Dengan Beban 75%

Tabel B.11 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan

B.6. Eksperimen Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer Dengan Belitan Bifilar (TR 2) Pada Kondisi Beban Bervariasi

Tabel B.12 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2 Dengan Beban 25%

Tabel B.13 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2 Dengan Beban 50%

Tabel B.14 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan Zero Sequence Blocking Transformer TR 2 Dengan Beban 75%

Tabel B.15 Volt/Amps/Hertz Setelah Penggunaan

LAMPIRAN C FOTO DOKUMENTASI

Gambar C.1 Zero Sequence Blocking Transformer TR 1

Gambar C.3 Beban Lampu Hemat Energi