Perancangan Filter Pasif Orde Tiga Untuk Mengurangi Harmonisa Akibat Beban Non Linear (Studi Kasus Pada Transformator 400 kVA Di Politeknik Negeri Medan)
PERANCANGAN FILTER PASIF ORDE TIGA UNTUK MENGURANGI HARMONISA AKIBAT BEBAN NON LINEAR (STUDI KASUS PADA
TRANSFORMATOR 400 kVA DI POLITEKNIK NEGERI MEDAN)
TESIS
Oleh: M. Syahruddin
087034003
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N
(2)
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Saya yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : M. Syahruddin
Tempat/Tanggal Lahir : Langkat, 03 September 1962 Jenis Kelamin : Laki-laki
Agama : Islam
Bangsa : Indonesia
Alamat : Jl.Pintu Air IV Komp. Politeknik No. 26 Medan.
Menerangkan dengan sesungguhnya, bahwa :
PENDIDIKAN
1. Tamatan SD Muhammadiyah, Kab.Langkat Tahun 1974
2. Tamatan SMP Negeri 2 Binjai Tahun 1977
3. Tamatan STM YP. Medan Putri Jurusan Listrik Tahun 1981 4. Tamatan D3 Politeknik ITB Jurusan Listrik Tahun 1988 5. Tamatan S1 Fak. Teknik USU Jurusan Elektro Tahun 1998
PEKERJAAN
(3)
PENGHARGAAN
1. Satyalancana Karya Satya 20 Tahun dari Presiden RI pada Tahun 2010, Sebagai penghargaan atas pengabdian, kesetiaan, kejujuran, kecakapan dan kedisiplinan dalam melaksanakan tugas sebagai PNS selama 20 Tahun.
Demikian riwayat hidup ini saya buat dengan sebenarnya untuk dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.
Medan, Juli 2012 Tertanda,
(4)
ABSTRAK
Harmonisa adalah merupakan gangguan dalam sistem distribusi yang disebabkan oleh adanya penggunaan beban non linier. Beban non linier adalah peralatan listrik yang pada umumnya terdiri dari komponen elektronika daya. Karakteristik dari komponen elektronika daya tersebut mengakibatkan munculnya harmonisa. Masalah-masalah yang dapat ditimbulkan oleh harmonisa antara lain adalah meningkatnya rugi-rugi energi, overheating dan faktor daya yang rendah, sehingga diperlukan cara mengurangi gangguan harmonisa tersebut dengan cara memasang filter. Pada penelitian ini filter harmonisa yang dirancang adalah jenis filter pasif orde tiga yang berfungsi untuk mengurangi harmonisa pada sistem distribusi tegangan rendah 380 volt dari transformator distribusi dengan kapasitas 400 kVA. Perancangan filter pasif orde tiga dimodelkan dan disimulasikan dengan menggunakan Matlab/Simulink. Melalui simulasi dapat diketahui THD tegangan dan THD arus sebelum dan sesudah dipasang filter, kemudian dibandingkan dengan standar IEEE 519-1992. Untuk Total Distorsi Harmonisa arus (THDi) dari 25% dengan pemasangan filter pasif orde tiga
mampu dikurangi menjadi 5,23% sedangkan untuk Total Distorsi Harmonisa tegangan (THDv) dari 8,97% berkurang menjadi 6,26%. Selain sebagai sarana untuk mengurangi THDi dan THDv
, filter pasif orde tiga bisa juga sekaligus sebagai kompensasi daya reaktif atau perbaikan faktor daya. Dalam penelitian ini faktor daya awal 0,73 (lagging) ditingkatkan menjadi sebesar 0,96 (lagging).
(5)
ABSTRACT
Harminsa is an outage of the distribution system which is caused by the use of non-linear load. The non-non-linear load is electric equipment which generally consists of the components of electric power. The characteristics of the electric power components cause the exixtence of harmonisa. Some problems caused by harmonisa are, among others, the increase of the energy losses, overheating, and low power so that it is nesecessary to find the solution of how to decrease the constraint of harmonisa by installing filter. In this research, the designed harmonisa filter was the type of order three passive filter which was function to decrease harmonisa in the distribution system of 380 volt low voltage from the transformer distribution with the capacity of 400kVA. The design of order three passive filter was modeled and simulated by using Matlab/Simulink of 7.1 Power System Blockset Version. Through the simulation, we could know the THD voltage and the THD of the flow before and after the filter was installed, and then it was compared with the standard of IEEE 519-1992. The total flow of 25% harmonisa distortion (THDi) with the installment of order three passive filter could be decreased to 5.23%, whereas the total of 8.9% of voltage harmonisa distortion (THDv) could be decreased to 6.26%. Besides it was used as a means for decreasing THDi and THDv order three passive filter could also be used as the compensation of reactive voltage or the reparation of voltage factor. In this research, the early 0.73 (lagging) of voltage factor (pf) was targeted to increase to 0.96 (lagging) of voltage factor (pf).
(6)
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kepada ALLAH SWT, penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul: PERANCANGAN FILTER PASIF ORDE TIGA UNTUK MENGURANGI HARMONISA AKIBAT BEBAN NON LINIER (STUDI KASUS PADA TRANSFORMATOR 400 kVA DI POLITEKNIK NEGERI MEDAN), yang merupakan salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Pascasarjana pada Program Studi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan yang berbahagia ini penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai selaku Ketua Program Studi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan sekaligus sebagai Ketua Komisi Pembimbing, yang telah banyak memberikan dorongan semangat, arahan, petunjuk serta nasehat yang bermanfaat dalam menentukan langkah-langkah penelitian dan penulisan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Bapak Ir. Ashuri, MT, selaku Komisi Pembimbing yang telah bekerja keras siang dan malam memberikan banyak bantuan, arahan, petunjuk dan nasehat yang bermanfaat kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini tepat pada waktunya. Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT dan Bapak Ir. Suprapto, MT selaku Komisi Penguji pada Sidang Tesis, yang banyak memberikan saran dan masukan kepada penulis demi perbaikan tesis ini. Bapak Ir. Zulkifli Lubis, M. I.
(7)
Komp., Direktur Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan izin belajar, dorongan semangat serta dukungan materil dan moril kepada penulis. Bapak-bapak Dosen pada Program Magister Teknik Elektro, rekan-rekan mahasiswa dan rekan sejawat di Politeknik Negeri Medan yang telah begitu banyak berpartisipasi membantu sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah memberikan bantuan dan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis.
Semoga Allah memberikan kebahagiaan, berkah dan karunia kepada semua pihak yang telah membantu penulis sehingga selesainya tesis ini. Semoga tesis ini dapat memberikan manfaat kepada siapa saja yang membaca. Terima kasih.
Medan, April 2012
M. Syahruddin NIM: 087034003
(8)
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK………... ABSTRACT……….. KATA PENGANTAR……… DAFTAR ISI………... DAFTAR TABEL………... DAFTAR GAMBAR……….. BAB 1 PENDAHULUAN……….. 1.1. Latar Belakang Masalah………... 1.2. Perumusan Masalah……….. 1.3. Batasan Masalah………... 1.4. Tujuan Penelitian……….. 1.5. Manfaat Penelitian……… 1.6. Metodologi Penelitian……….. 1.7. Sistematika Pembahasan………..
1.8. Relevansi………..
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA……… 2.1. Faktor Daya………... 2.2. Kompensasi Daya Reaktif………. 2.3. Harmonisa………. 2.4. Definisi dan Standard Harmonisa Yang Umum Digunakan………. 2.4.1. Orde harmonisa………... 2.4.2. Spektrum harmonisa……… 2.4.3. Harga rms tegangan dan arus……….. 2.4.4. Total Harmonic Distortion (THD)……….. 2.4.5. Total Demand Distortion (TDD)………. 2.5. Pengaruh Negatif dari Harmonisa………. 2.6. Transformator……… 2.6.1. Losses (rugi-rugi) pada transformator……….
i ii iii v vii viii 1 1 5 5 6 6 7 7 7 8 8 9 11 14 14 14 15 16 16 18 20 21
(9)
2.6.2. Harmonisa pada Transformator………... 2.7. Filter Pasif………. 2.7.1. Resonansi………. 2.7.2. Resonansi seri……….. 2.7.3. Resonansi paralel………. 2.8. Filter Pasif Orde Tiga……… 2.9. Perhitungan Impedansi Sistem……….. BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN……… 3.1. Sistem Kelistrikan di Politeknik Negeri Medan……… 3.2. Data Sistem Distribusi………... 3.3. Harmonisa………. 3.3.1. Hasil pengukuran……….… 3.4. Simulasi………. 3.5. Analisis Perhitungan Impedansi Sistem……… 3.5.1. Impedansi saluran……… 3.5.2. Impedansi transformator………. 3.6. Analisis Perhitungan Komponen Filter………. BAB 4 HASIL DAN ANALISIS……….
4.1. Hasil Simulasi………. 4.2. Perbandingan Bentuk Gelombang Arus dan Spektrum THDi
4.3. Perbandingan Bentuk Gelombang Tegangan dan
………... Spektrum
THDv………..
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN……… 5.1. Kesimpulan………. 5.2. Saran………... DAFTAR PUSTAKA………. LAMPIRAN 21 22 23 25 28 30 34 36 36 37 38 39 41 45 46 46 47 51 51 53 55 58 58 58 60 62
(10)
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 3.1. 3.2. 3.3.
Maksimum harmonisa arus menurut standar IEEE 519-1992. Batas harmonisa tegangan pada frekuensi fundamental…….. Polaritas dari komponen harmonisa………..…………... Akibat dari polaritas komponen harmonisa………. Data spesifikasi transformator distribusi 400 kVA………….. Impedansi kabel………... Tabel hasil pengukuran………
17 18 19 19 37 38 40
(11)
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
1.1. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.10. 2.11. 2.12. 2.13. 2.14. 2.15.
Gelombang fundamental, harmonisa ke-3 dan hasil
penjumlahannya………... Hubungan segitiga daya pada rangkaian arus bolak-balik…... Gambar vektor perbaikan faktor daya…………..……… Gelombang tegangan fundamental dan harmonisa ke-3…….. Gelombang non linier dengan menjumlahkan gelombang….. Spektrum harmonisa arus………. Bentuk konfigurasi dari filter pasif……….. Arus harmonisa mengalir menuju sumber tegangan………… Arus harmonisa sebahagian mengalir menuju kapasitor……. Rangkaian resonansi seri………. Impedansi vs frekuensi untuk resonansi seri………... Sistem distribusi tenaga listrik yang berpotensi resonansi seri Rangkaian resonansi paralel……… Impedansi vs frekuensi untuk resonansi parallel………. Sistem distribusi industri yang berpotensi resonansi paralel... Filter Pasif orde tiga……….
2 9 10 12 12 15 23 24 25 25 26 27 28 29 30 30
(12)
3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 4.8. 4.9. 4.10. 4.11.
Diagram satu garis sistem kelistrikan di Politeknik Negeri Medan……….. Bentuk gelombang arus dan tegangan hasil pengukuran……. Spektrum harmonisa arus hasil pengukuran dengan THDi = Besaran daya hasil pengukuran……… Rangkaian simulasi sistem pada kondisi awal………. Spektrum harmonisa arus sebelum menggunakan filter…….. Gelombang arus sebelum menggunakan filter………. Spektrum harmonisa tegangan sebelum menggunakan filter.. Gelombang tegangan sebelum menggunakan filter…………. Gambar simulasi dengan filter pasif orde tiga………. Bentuk gelombang arus setelah dipasang filter………... Spektrum harmonisa arus setelah dipasang filter………. Bentuk gelombang tegangan setelah dipasang filter………… Spektrum harmonisa tegangan setelah dipasang filter………. Bentuk gelombang arus sebelum dipasang filter………. Bentuk gelombang arus setelah dipasang filter………... Spektrum harmonisa arus sebelum dipasang filter………….. Spektrum harmonisa arus setelah dipasang filter………. Bentuk gelombang tegangan sebelum dipasang filter………. Bentuk gelombang tegangan setelah dipasang filter………… Spektrum harmonisa tegangan sebelum dipasang filter……...
36 39 40 41 42 42 43 43 44 45 51 51 52 52 53 54 54 55 55 56 56
(13)
ABSTRAK
Harmonisa adalah merupakan gangguan dalam sistem distribusi yang disebabkan oleh adanya penggunaan beban non linier. Beban non linier adalah peralatan listrik yang pada umumnya terdiri dari komponen elektronika daya. Karakteristik dari komponen elektronika daya tersebut mengakibatkan munculnya harmonisa. Masalah-masalah yang dapat ditimbulkan oleh harmonisa antara lain adalah meningkatnya rugi-rugi energi, overheating dan faktor daya yang rendah, sehingga diperlukan cara mengurangi gangguan harmonisa tersebut dengan cara memasang filter. Pada penelitian ini filter harmonisa yang dirancang adalah jenis filter pasif orde tiga yang berfungsi untuk mengurangi harmonisa pada sistem distribusi tegangan rendah 380 volt dari transformator distribusi dengan kapasitas 400 kVA. Perancangan filter pasif orde tiga dimodelkan dan disimulasikan dengan menggunakan Matlab/Simulink. Melalui simulasi dapat diketahui THD tegangan dan THD arus sebelum dan sesudah dipasang filter, kemudian dibandingkan dengan standar IEEE 519-1992. Untuk Total Distorsi Harmonisa arus (THDi) dari 25% dengan pemasangan filter pasif orde tiga
mampu dikurangi menjadi 5,23% sedangkan untuk Total Distorsi Harmonisa tegangan (THDv) dari 8,97% berkurang menjadi 6,26%. Selain sebagai sarana untuk mengurangi THDi dan THDv
, filter pasif orde tiga bisa juga sekaligus sebagai kompensasi daya reaktif atau perbaikan faktor daya. Dalam penelitian ini faktor daya awal 0,73 (lagging) ditingkatkan menjadi sebesar 0,96 (lagging).
(14)
ABSTRACT
Harminsa is an outage of the distribution system which is caused by the use of non-linear load. The non-non-linear load is electric equipment which generally consists of the components of electric power. The characteristics of the electric power components cause the exixtence of harmonisa. Some problems caused by harmonisa are, among others, the increase of the energy losses, overheating, and low power so that it is nesecessary to find the solution of how to decrease the constraint of harmonisa by installing filter. In this research, the designed harmonisa filter was the type of order three passive filter which was function to decrease harmonisa in the distribution system of 380 volt low voltage from the transformer distribution with the capacity of 400kVA. The design of order three passive filter was modeled and simulated by using Matlab/Simulink of 7.1 Power System Blockset Version. Through the simulation, we could know the THD voltage and the THD of the flow before and after the filter was installed, and then it was compared with the standard of IEEE 519-1992. The total flow of 25% harmonisa distortion (THDi) with the installment of order three passive filter could be decreased to 5.23%, whereas the total of 8.9% of voltage harmonisa distortion (THDv) could be decreased to 6.26%. Besides it was used as a means for decreasing THDi and THDv order three passive filter could also be used as the compensation of reactive voltage or the reparation of voltage factor. In this research, the early 0.73 (lagging) of voltage factor (pf) was targeted to increase to 0.96 (lagging) of voltage factor (pf).
(15)
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Penggunaan beban-beban non linier kini semakin luas. Beban non linier tersebut dapat menyebabkan distorsi bentuk gelombang arus maupun tegangan. Distorsi gelombang ini biasa disebut harmonisa. Masalah-masalah yang dapat ditimbulkan oleh harmonisa antara lain adalah meningkatnya rugi-rugi energi, overheating dan faktor kerja yang rendah. Dalam prakteknya keberadaan harmonisa ini membawa kerugian pada berbagai alat, salah satunya adalah transformator distribusi. Dampak dari harmonisa ini dapat juga menyebabkan biaya operasi yang tinggi dan keandalan sistem yang rendah. Harmonisa adalah munculnya gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya. Hal ini disebut frekuensi harmonisa yang timbul pada bentuk gelombang aslinya sedangkan bilangan bulat pengali frekuensi dasar disebut angka urutan harmonisa.
Gelombang-gelombang ini kemudian menumpang pada gelombang murni/ aslinya sehingga terbentuk gelombang cacat yang merupakan jumlah antara gelombang murni sesaat dengan gelombang harmonisanya. Pada Gambar 1.1
(16)
diperlihatkan bentuk gelombang fundamental, harmonisa ke-3 dan hasil penjumlahannya.
(17)
Harmonisa urutan genap biasanya memiliki root mean square (rms) yang lebih kecil dibandingkan harmonisa urutan ganjil. Jumlah antara frekuensi fundamental dan kelipatannya, akan menyebabkan frekuensi fundamental tidak lagi berbentuk sinus murni, tetapi mengalami distorsi. Fenomena harmonisa pada sistem tenaga listrik pertama kali diteliti oleh Steinmetz pada tahun 1916 [1]. Dia memberi perhatian pada harmonisa ketiga yang muncul pada sistem 3 fasa. Kemunculan harmonisa ketiga tersebut disebabkan oleh kejenuhan inti besi pada transformator.
Masalah harmonisa ketiga ini dapat diatasi dengan baik. Pada era sekarang, penyebab munculnya harmonisa sebagian besar adalah disebabkan oleh rangkaian elektronika daya. Rangkaian elektronika daya digunakan secara luas pada Switching Power Supplies, UPS, komputer, printer, lampu fluorescent yang menggunakan elektronik ballast, kendali kecepatan DC dan kendali kecepatan motor induksi, batere charger, proses electroplating dan lain sebagainya. Elektronika daya digunakan banyak pihak karena efisien dan mudah dikendalikan. Akan tetapi elektronika daya mendistorsi arus bolak-balik sinusoidal dari sumber. Bila arus ini bereaksi dengan impedansi sistem maka akan membangkitkan tegangan dan arus harmonisa. Tidak sebagaimana fenomena transient yang hilang dalam beberapa mikro detik atau fenomena voltage sag yang hilang pada beberapa milidetik, harmonisa merupakan kejadian yang berlangsung periodik dan berbentuk steady state. Kemunculan harmonisa secara terus-menerus akan menyebabkan distorsi pada gelombang sinus tegangan dan arus.
(18)
Pengaruh harmonisa pada transformator sering tanpa disadari keberadaannya sampai terjadi gangguan yang penyebabnya tidak jelas. Hal ini dapat juga terjadi bila perubahan konfigurasi atau jenis beban yang dipasok. Transformator dan peralatan induksi lainnya, selalu terpengaruh oleh harmonisa karena transformator itu sendiri dirancang sesuai dengan frekuensi kerjanya. selain itu transformator juga merupakan media utama antara pembangkit dengan beban. Frekuensi harmonisa yang lebih tinggi dari frekuensi kerjanya akan mengakibatkan penurunan efisiensi atau terjadi kerugian daya tambahan pada transformator distribusi [2].
Penulis tertarik melakukan penelitian di Politeknik Negeri Medan dikarenakan melihat kondisi beban yang terpasang banyak terdapat beban non linier antara lain: komputer PC, UPS, lampu TL balast elektronik, peralatan yang digunakan sebagai praktikum mahasiswa, serta banyaknya laptop yang banyak digunakan selama jam kerja yang keseluruhannya tersambung ke PCC yang hendak diteliti.
Beberapa hasil penelitian tentang filter pasif yang telah dilakukan terdahulu, seperti penelitian yang dilakukan:
1. Chackphed Madtharad dan Mark Mc Granaghan pada tahun 2008 di Proficial Electricity Authority (PEA) Thailand, yang berjudul ”Harmonic Filter Design For Induction Furnace Load in 22 kV Distribution System” dengan beban non linier (Induction Furnace dengan Kapasitas 27 MW, 22 kV) tentang Filter Pasif: High Pass Filter untuk Harmonisa ke-5, 11 dan 13, metode identifikasi harmonisanya dengan cara memplot frekuensi respon [3].
(19)
2. L.I.Kovernikova pada tahun 2010 di The Siberia Branch of the Russian Academy of Sciences Energy System Institute yang berjudul ”Centralized normalization of harmonic voltages by the third-order passive filter”dengan beban gardu traksi dengan tegangan 220 kV pada jaringan panjang 900 km, tentang Filter pasif orde tiga untuk harmonisa ke 3, 5, dan 7, metode identifikasi harmonisanya dengan pengukuran langsung pada beberapa gardu traksi [4].
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah diatas maka perumusan permasalahan harmonisa yang terdapat pada sisi tegangan rendah pada transformator distribusi adalah sebagai berikut: Dengan pemasangan filter pasif orde tiga sejauh mana berkurangnya nilai THD arus dan THD tegangan pada bus sisi tegangan rendah transformator distribusi.
1.3. Batasan Masalah
Penelitian ini akan merancang filter pasif orde tiga untuk mengurangi harmonisa yang timbul pada sistem distribusi tegangan rendah akibat beban-beban non linier dengan membatasi masalah sebagai berikut:
a. Beban non linier adalah beban yang terpasang di Politeknik Negeri Medan pada saat beroperasi.
(20)
b. Filter pasif orde tiga yang dirancang adalah terdiri dari kapasitor seri dengan rangkaian paralel dimana salah satu cabangnya berisi kapasitor seri dengan resistor dan cabang lainnya berisi induktor.
c. Analisis harmonisa dilakukan pada sistem distribusi 3 fasa yang bebannya seimbang, sehingga analisis dilakukan perfasa.
d. Kapasitas transformator yang diukur adalah 400 kVA, 20kV/ 400/231Volt, 50 Hz dan sistem Dyn5.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan nilai filter pasif orde tiga untuk mengurangi harmonisa yang diakibatkan oleh beban-beban non linier dengan menggunakan software Matlab/Simulink.
1.5. Manfaat Penelitian
a. Manfaat yang diharapkan adalah dapat memberikan kontribusi terhadap perkembangan sistem distribusi tenaga listrik khususnya permasalahan harmonisa yang terdapat pada sistem tiga fasa dan cara menguranginya pada saluran distribusi.
b. Pada penelitian ini akan diperoleh suatu model filter pasif orde tiga untuk mengurangi harmonisa pada saluran distribusi.
(21)
1.6. Metodologi Penelitian
a. Studi literatur mengenai teori filter harmonisa yang digunakan dalam sistem distribusi tenaga listrik.
b. Melakukan pengambilan data dengan cara pengukuran dan membuat simulasi. c. Melakukan analisis berdasarkan teori dan simulasi.
1.7. Sistematika Pembahasan
Tesis ini disusun dengan sistematika sebagai berikut:
Bab 1 : Pendahuluan yang meliputi latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian, sistematika pembahasan dan relevansi.
Bab 2 : Teori dasar membahas harmonisa, akibat yang ditimbulkan harmonisa, filter pasif orde tiga dan metode fourier untuk analisis harmonisa.
Bab 3 : Membahas metodologi penelitian. Bab 4 : Membahas tentang hasil dan analisis.
Bab 5 : Kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian dan saran.
1.8. Relevansi
Dengan hasil analisis dan simulasi, akan diketahui keuntungan dan keandalan menggunakan filter pasif orde tiga dalam memfilter harmonisa sehingga dapat mengurangi distorsi arus harmonisa dan distorsi tegangan harmonis yang disebabkan oleh beban-beban non linier pada sistem distribusi tenaga listrik.
(22)
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Faktor Daya
Pada suatu jaringan distribusi arus bolak-balik dengan tegangan (V), daya aktif (P) dan daya reaktif (Q), maka besarnya daya semu (S) adalah sebanding dengan arus (I) yang mengalir pada rangkaian sesuai dengan Persamaan 2.1.yaitu:
(
) (
2)
22 2
sin cosϕ + ⋅ ⋅ ϕ
⋅ ⋅ =
+ =
I V I
V Q P S
... (2.1)
Faktor daya atau sering disebut power factor (pf) dapat didefinisikan sebagai rasio perbandingan antara daya aktif (P) dan daya semu (S) yang merupakan salah satu indikator baik buruknya kualitas daya listrik. Faktor daya biasanya dinyatakan dalam Cos φ [5].
S P pf =
=
ϕ
cos ... (2.2)
Faktor daya mempunyai nilai range antara 0 – 1 dan dapat juga dinyatakan dalam persen (%). Faktor daya yang baik apabila bernilai mendekati satu.
(23)
Salah satu cara yang lazim dilakukan untuk memperbaiki faktor daya adalah dengan cara kompensasi daya reaktif dimana sebagian daya reaktif yang dibutuhkan beban diperoleh dari kompensator daya reaktif, yaitu dengan memasang kapasitor.
2.2. Kompensasi Daya Reaktif
Pada Gambar 2.1 ditunjukkan Gambar segitiga daya pada suatu rangkaian arus bolak-balik, bahwa daya semu (S) adalah vektor penjumlahan antara daya aktif (P) dan daya reaktif (Q).
φ
Daya Semu (S)
Daya Reaktif (Q)
Daya Aktif (P)
Gambar 2.1 Hubungan segitiga daya pada rangkaian arus bolak-balik
Perbaikan faktor daya dengan kompensator daya reaktif (kapasitor) yang dibutuhkan untuk memperbaiki faktor daya beban ditunjukkan pada Gambar 2.2.
(24)
P(W) P1=P2
S2 (VA)
S1 (VA) Q2
Q1
φ1 φ2
Gambar 2.2 Gambar vektor perbaikan faktor daya
Karena komponen daya aktif (P) umumnya konstan, daya semu (S) dan daya reaktif (Q) berubah sesuai dengan faktor daya, maka dapat ditulis sebagai berikut.
( )
DayaAktif( )
tanϕReaktif
Daya Q = P ×
Dengan merujuk dari Gambar 2.2, maka Daya reaktif pada pf awal
1 1
1 =P×tanϕ
Q ... (2.3) Daya reaktif pada pf diperbaiki
2 2
2 =P ×tanϕ
Q ... (2.4) dimana P1=P2
Sehingga rating kapasitor yang diperlukan untuk memperbaiki faktor daya adalah: = konstan
Daya reaktif ∆Q=Q1−Q2 atau,
(
tanϕ −1 tanϕ2)
× =
(25)
Beberapa keuntungan mengkompensasi daya reaktif atau dengan kata lain meningkatkan faktor daya adalah:
a. Kapasitas distribusi sistem tenaga listrik akan meningkat. b. Mengurangi rugi-rugi daya pada sistem.
c. Adanya peningkatan tegangan sistem.
2.3. Harmonisa
Harmonisa adalah pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya. Hal ini disebut frekuensi harmonisa yang timbul pada bentuk gelombang aslinya sedangkan bilangan bulat pengali frekuensi dasar disebut angka urutan harmonisa. Misalnya, frekuensi dasar suatu sistem tenaga listrik adalah 50 Hz, maka harmonisa keduanya adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 100 Hz, harmonisa ketiga adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 150 Hz dan seterusnya [6].
Apabila sistem distribusi mensuplai beban non linier, dimana beban non linier menghasilkan harmonisa. Tegangan harmonisa ini mengalir dalam sistem yang akan menghasilkan susut tegangan pada inpedansi sistem. Harmonisa tegangan atau arus ini akan berkombinasi dengan tegangan atau arus frekuensi fundamental dan membentuk distorsi gelombang yang terdistorsi seperti dijelaskan pada Gambar 2.4. Gelombang tegangan fundamental mempunyai frekuensi f1, harmonisa ke-dua mempunyai frekuensi 2f1, harmonisa ke-tiga mempunyai frekuensi 3f1 dan harmonisa ke-h mempunyai frekuensi hf1, seperti Gambar 2.3.
(26)
Gambar 2.3 Gelombang tegangan fundamental dan harmonisa ke-3
Jika gelombang tegangan fundamental dijumlahkan dengan harmonisa ke-tiga akan diperoleh bentuk gelombang tegangan yang nonsinusoidal seperti Gambar 2.4:
Gambar 2.4. Gelombang non linier dengan menjumlahkan gelombang fundamental dan harmonisa ke-tiga.
(27)
Secara umum setiap fungsi periodik f(t) seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4 dapat diuraikan menjadi deret trigonometri tak terhingga dan disebut deret Fourier.
... ) 3 sin( ) 2 sin( ) sin( ... ) 3 cos( ) 2 cos( ) cos( ) ( 1 3 1 2 1 1 1 3 1 2 1 1 0 + + + + + + + = t B t B t B t A t A t A A t f ω ω ω ω ω ω …(2.6) atau )] sin( ) cos( [ )
( 1 1
1
0 A h t B h t
A t
f h h
h ω ω + + =
∑
∞ =... (2.7)
dengan h = 1, 2, 3, ………, dan Ah dan Bh
∫
= T
h f t htdt
T A 0 cos ) ( 2 / 1
adalah koefisien dari tiap harmonisa, ditentukan pada persamaan 2.8 dan 2.9.
... (2.8)
∫
= T
h f t htdt
T B 0 sin ) ( 2 / 1
... (2.9)
Berdasarkan Persamaan 2.8 dan 2.9 gelombang tegangan atau arus yang nonsinusoidal dapat diuraikan menjadi komponen fundamental dan komponen-komponen harmonisa dan bila dinyatakan dalam deret Fourier adalah
) sin( ... ) sin(3 t) 2 ( sin t) sin( )
( 0 1m 1 2m 1 3m 1
t h V t V V V V t v hm ω ω ω ω + + + + + = (2.10) dimana: Vo V
adalahkomponen DC dari gelombang tegangan (konstan)
1m, V2m, V3m, ...., Vhm berturut-turut adalah nilai puncak gelombang tegangan dengan h adalah orde harmonisa.
(28)
2.4. Definisi dan Standard Harmonisa Yang Umum Digunakan 2.4.1. Orde harmonisa
Orde dari harmonisa merupakan perbandingan antara frekuensi harmonisa dengan frekuensi fundamental, dimana:
1
f f
h= h ... (2.11)
Dimana:
h = orde harmonisa fh
f
= frekuensi harmonisa ke-h 1 = frekuensi fundamental
Sesuai dengan definisi diatas, maka orde harmonisa frekuensi dasar f1
2.4.2. Spektrum Harmonisa
adalah 1. Artinya orde ke-1 bukan harmonisa melainkan orde ke-2 sampai orde ke-h.
Spektrum harmonisa adalah distribusi dari semua amplitudo komponen harmonisa sebagai fungsi dari orde harmonisa, dan diilustrasikan menggunakan histogram. Bisa dikatakan spektrum adalah merupakan perbandingan arus atau tegangan pada frekuensi harmonisa terhadap arus atau tegangan pada frekuensi fundamental [7]. Spektrum digunakan sebagai dasar perancangan filter untuk mengurangi harmonisa, terutama bila yang digunakan adalah filter pasif. Gambar spektrum harmonisa diperlihatkan pada Gambar 2.5.
(29)
3
1
5
0
7
Order harmonisa (h)
(%)
I
/
I
h 150
100
Gambar 2.5. Spektrum harmonisa arus
2.4.3. Harga rms tegangan dan arus Harga rms tegangan:
∑
∞=
=
1 2
h h
rms V
V ... (2.12)
Harga rms arus:
∑
∞=
=
1 2
h h
rms I
I ... (2.13)
dimana : Vh I
adalah harga rms tegangan untuk harmonisa ke-h (volt) h adalah harga rms Arus untuk harmonisa ke-h (ampere)
(30)
2.4.4. Total Harmonic Distortion (THD)
Distorsi harmonisa total disebut dengan Total Harmonic Distortion (THD) adalah indeks yang menunjukkan total harmonisa dari gelombang tegangan atau arus yang mengandung komponen individual harmonisa, yang dinyatakan dalam persen terhadap komponen fundamentalnya [8].
THD untuk gelombang tegangan adalah:
% 100 1 2 2 × =
∑
∞ = V V THD h hV ... (2.14)
dimana V1
V
adalah tegangan fundamental h
THD untuk gelombang arus adalah:
adalah tegangan harmonisa ke-h
% 100 1 2 2 × =
∑
∞ = I I THD h hI ... (2.15) dimana
I1
I
adalah arus fundamental h
2.4.5. Total Demand Distortion (TDD) adalah arus harmonisa ke-h
Distorsi harmonisa (harmonic distortion) paling berarti apabila dimonitor pada Point of Common Coupling (PCC) dimana beban dihubungkan yang jauh dari
(31)
pembangkit. Distorsi harmonisa pada PCC ini cenderung menunjukkan distorsi yang lebih besar jika arus beban (demand load current) besar dan sebaliknya. Oleh karena itu total kandungan harmonisa diukur berdasarkan arus beban
I
L yang disebut dengan Total Demand Distortion (TDD). Total Demand Distortion adalah:% 100
2 2
×
=
∑
∞ =
L h
h
I I
TDD ... (2.16)
Hasil perhitungan sebaiknya tidak melebihi atau sama dengan nilai yang ditetapkan oleh standar yang berlaku. Bila hasilnya lebih maka tingkat harmonisa sistem membahayakan komponen-komponen sistem dan sebaiknya harus difikirkan cara menguranginya. Ada dua kriteria yang digunakan dalam analisis distorsi harmonisa, limitasi untuk distorsi arus harmonisa dan distorsi tegangan harmonisa. Standar yang dipakai untuk limitasi tegangan harmonisa adalah IEEE-519-1992. Untuk standard harmonisa arus, ditentukan oleh rasio Isc/IL (arus hubung singkat
dibagi dengan arus beban) untuk tegangan 120 V s/d 69.000 V seperti pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Maksimum harmonisa arus menurut standar IEEE 519-1992 [9]
ISC/I
Orde Harmonisa (dalam %) LOAD
Total Distorsi Harmonisa <11 11-16 17-22 23-24 >35
<20 4.0 2.0 1.5 0.6 0.3 5
20-50 7.0 3.5 2.5 1.0 0.5 8
50-100 10.0 4.5 4.0 1.5 0.7 12
100-1000 12.0 5.5 5.0 2.0 1.0 15
(32)
dimana ISC I
: arus hubung singkat pada PCC (Point of Common Coupling) L O A D
THD : Total Harmonic Distortion (%) : arus beban fundamental nominal
ISC adalah arus hubung singkat yang ada pada Point of Common Coupling (PCC). ILOAD adalah arus beban fundamental nominal. Sedangkan untuk standar harmonisa tegangan ditentukan oleh tegangan sistem yang dipakai seperti Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Batas harmonisa tegangan pada frekuensi fundamental menurut standar IEEE 519-1992 [9]
Tega ngan Bus Pada PCC
Distorsi Tegangan Individu
(%)
Total Distorsi Tegangan (THDV)
(%)
V ≤ 69 kV 3.0 5.0
69 kV < V ≤ 161 kV 1.5 2.5
V > 161 kV 1.0 1.5
2.5. Pengaruh Negatif dari Harmonisa
Pada keadaan normal, arus beban setiap fasa dari beban linier yang seimbang pada frekuensi dasarnya akan saling menghapuskan sehingga arus netralnya menjadi nol. Sebaliknya beban non linier satu fasa akan menimbulkan harmonisa kelipatan tiga ganjil yang disebut triplen harmonisa (harmonisa ke 3, ke 9, ke 15 dan seterusnya) yang sering disebut zero sequence harmonisa (Tabel 2.3).
(33)
Tabel 2.3 Polaritas dari komponen harmonisa [2]
Harmonisa 1 2 3 4 5 6 7 8
Frekuensi 50 100 150 200 250 300 350 400
Urutan + - 0 + - 0 + -
Harmonisa ini dapat menghasilkan arus netral yang lebih tinggi dari arus fasa karena saling menjumlah di tiap fasanya. Harmonisa pertama urutan polaritasnya adalah positif, harmonisa kedua urutan polaritasnya adalah negatif dan harmonisa ketiga urutan polaritasnya adalah nol, harmonisa keempat adalah positif (berulang berurutan dan demikian seterusnya).
Akibat yang ditimbulkan oleh arus urutan nol dari komponen harmonisa (Tabel 2.4) antara lain tingginya arus netral pada sistem tiga fasa empat kawat (sisi sekunder transformator) karena arus urutan nol (zero sequence) kawat netral 3 kali arus urutan nol masing-masing fasa.
Tabel 2.4. Akibat dari polaritas komponen harmonisa [2] Polaritas Dampak dari harmonisa
Positif - Panas
Negatif - Panas
- Menghambat atau memperlambat putaran motor
Nol - Panas
(34)
Pengaruh harmonisa pada transformator sering tanpa disadari keberadaannya sampai terjadi gangguan yang penyebabnya tidak jelas. Hal ini dapat juga terjadi bila perubahan konfigurasi atau jenis beban yang dicatu. Transformator dan peralatan induksi lainnya, selalu terpengaruh oleh harmonisa karena transformator itu sendiri dirancang sesuai dengan frekuensi kerjanya, selain itu transformator juga merupakan media utama antara pembangkit dengan beban. Frekuensi harmonisa yang lebih tinggi dari frekuensi kerjanya akan mengakibatkan penurunan efisiensi atau terjadi kerugian daya tambahan pada transformator.
2.6. Transformator
Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan hukum Ampere dan hukum Faraday, yaitu arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Jika pada salah satu kumparan pada transformator diberi arus bolak-balik maka jumlah garis gaya magnet berubah-ubah. Akibatnya pada sisi primer terjadi induksi. Sisi sekunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka di sisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya antara dua ujung konduktor disisi sekunder terdapat beda tegangan [2].
Penggunaan transformator yang sederhana dan handal memungkinkan dipilih-nya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan serta merupakan salah satu sebab penting bahwa arus bolak-balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik.
(35)
2.6.1. Losses (rugi-rugi) pada transformator
Sebagai akibat dari beban non linier antara tiap-tiap fasa pada sisi sekunder transformator (fasa R, fasa S, fasa T) mengalirlah arus di netral transformator. Arus yang mengalir pada penghantar netral transformator ini menyebabkan losses (rugi-rugi). Losses pada penghantar netral transformator ini dapat dilihat pada Persamaan 2.17.
N N
N I R
P = 2 ⋅ ... (2.17) dimana
PN I
= losses pada penghantar netral transformator (watt) N
R
= arus yang mengalir pada netral transformator (A) N
Sedangkan losses yang diakibatkan karena arus netral yang mengalir ke tanah (ground) dapat dilihat pada Persamaan 2.18.
= tahanan penghantar netral transformator (Ω)
G G
G I R
P = 2⋅ ... (2.18) dimana
PG I
= losses akibat arus netral yang mengalir ke tanah (watt) G
R
= arus netral yang mengalir ke tanah (A) G
2.6.2. Harmonisa pada transformator
= tahanan pembumian netral transformator (Ω)
Transformator dirancang untuk menyalurkan daya yang dibutuhkan ke beban dengan rugi-rugi minimum pada frekuensi fundamentalnya. Arus dan tegangan harmonisa secara signifikan akan menyebabkan panas lebih. Ada du a pengaruh
(36)
yang ditimbulkan panas lebih pada transformator ketika arus beban mengandung komponen harmonisa.
a. Harmonisa arus menyebabkan meningkatnya rugi-rugi tembaga yang dinyatakan dengan Persamaan 2.19.
∑
∞=
=
1 2
n n n
CU I R
P ... (2.19)
b. Harmonisa tegangan menyebabkan meningkatnya rugi-rugi besi, seperti eddy current dan rugi-rugi hysteresis. Eddy current terjadi bila inti dari sebuah material jenis ferromagnetic (besi) secara elektrik bersifat konduktif. Konsentrasi Eddy current lebih tinggi pada ujung-ujung belitan transformator karena efek kerapatan medan magnet bocor pada kumparan yang menyebabkan fenomena terjadinya arus pusar (arus yang bergerak melingkar). Bertambahnya rugi-rugi Eddy current karena harmonisa berpengaruh pada temperatur kerja transformator yang terlihat pada besar rugi-rugi daya nyata (watt) akibat Eddy current ini.
2.7. Filter Pasif
Solusi umum untuk mengurangi gangguan harmonisa dalam sistem tenaga adalah dengan cara memasang filter harmonisa. Dalam konteks umum, kita bisa menggunakan filter pasif dan filter aktif.
Fungsi filter pasif secara sederhana dapat dikatakan sebagai “jalan” yang harus dilewati oleh harmonisa sehingga harmonisa tidak sampai pada sistem dan beban lain
(37)
yang mengganggu sistem. Filter aktif dibentuk dari peralatan elektronika daya, sedang filter pasif dibentuk dari kapasitor (C), induktor (L) dan resistor (R) . Jenis umum konfigurasi filter pasif adalah single tune filter, second-order damped filter, third-order damped filter dan C-type damped filter [10]. Pada Gambar 2.6 menyajikan bentuk konfigurasi dari filter pasif. Filter pasif relatif lebih murah dibandingkan dengan filter aktif, namun mempunyai kelemahan karena dapat berpotensi berinteraksi dengan sistem tenaga, dan untuk itu sangat penting untuk secara cermat memeriksa sistem sebelum merancang filter pasif tersebut [10].
L C
R
R
R L
L C2
C C1
Filt e r Single -t une d
Filt e r Orde dua
Filt e r Orde t iga
Filt e r T ype C
C1
C2
Gambar 2.6. Bentuk konfigurasi dari filter pasif[10] 2.7.1. Resonansi
Resonansi adalah keadaan dimana reaktansi induktif XL dari sistem dan reaktansi kapasitif XC dari kapasitor untuk perbaikan faktor daya sama besar pada satu frekuensi harmonisa resonansi tertentu [10]. Umumnya elemen dari rangkaian sistem distribusi adalah elemen induktif, oleh karena kapasitor yang digunakan untuk perbaikan faktor daya dapat menyebabkan siklus transfer energi antara elemen induktif dan kapasitif pada frekuensi resonansi, dimana pada frekuensi resonansi ini
Filter yang dipakai
(38)
besarnya reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif sama besar. Kombinasi elemen induktif (L) dan kapasitif (C) dilihat dari suatu bus dimana arus harmonisa diinjeksikan oleh beban non linier (Source bus), interaksi antara arus harmonisa dengan impedansi sistem yang terdiri dari L dan C ini dapat menghasilkan resonansi seri (L dan C seri) atau resonansi paralel (L dan C paralel).
Pada sistem distribusi arus harmonisa yang dibangkitkan sumber harmonisa akan mengalir menuju ke sumber daya sistem distribusi, karena impedansi dari sistem adalah sangat kecil jika dilihat dari bus dimana arus harmonisa diinjeksikan. sebagian besar arus harmonisa mengalir menuju sumber tegangan, seperti pada Gambar 2.7.
G
T
Beban Nonlinear
Beban Nonlinear
Gambar 2.7. Arus harmonisa mengalir menuju sumber tegangan
Kapasitor yang digunakan sebagai perbaikan faktor daya dapat mengubah pola aliran arus harmonisa [10], sebab arus harmonisa akan mengalir menuju impedansi terkecil dan karena pada frekuensi harmonisa reaktansi kapasitor adalah kecil dan dapat lebih kecil dari impedansi sistem, sehingga sebahagian aliran arus harmonisa akan menuju kapasitor seperti Gambar 2.8. Hal ini akan menyebabkan terjadinya panas berlebihan pada kapasitor dan merusak isolasinya.
(39)
G
T
Beban Nonlinear
Beban Nonlinear
C Arus
harmonisa arah normal
Arus harmonisa berubah arah
Gambar 2.8. Arus harmonisa sebahagian mengalir menuju kapasitor
2.7.2. Resonansi seri
Rangkaian resonansi seri ditunjukkan Gambar 2.9 dimana elemen-elemen R, L dan C terhubung seri [10].
V
R j X
- j X
L
C
I
+
-Gambar 2.9 Rangkaian resonansi seri Dari Gambar 2.9, impedansi seri adalah
) (XL XC j
R
Z = + − ... (2.20) Arus dalam rangkaian
) (XL XC j
R V Z
V I
− +
=
(40)
Rangkaian dikatakan mengalami resonansi bila reaktansi XL = XC, sehingga Persamaan 2.21 menjadi:
R V
I = ... (2.22)
Frekuensi resonansi adalah:
C L X
X = ;
C L
r
r ω
ω = 1 ;
LC r
1
2 =
ω ;
LC r
1
=
ω ... (2.23)
atau
LC fr
π
2 1
= ... (2.24)
Dari Persamaan 2.22 dapat dilihat bahwa impedansi total rangkaian hanya terdiri dari R saja yang relatif kecil, sehingga arus yang mengalir menjadi besar pada kondisi resonansi seri ini. Jika digambarkan impedansi rangkaian terhadap frekuensi akan diperoleh bentuknya seperti Gambar 2.10, dimana harga impedansi terendah terdapat pada frekuensi resonansi
f
r.(41)
Sistem distribusi tenaga listrik yang berpotensi terjadi resonansi seri ditunjukkan dalam Gambar 2.11 , dimana dapat dilihat bahwa kapasitor dipasang terhubung seri dengan transformator.
G
T
Beban
C
Lintasan arus resonansi seri
(a) Sumber tegangan mengandung harmonisa
G
T
Beban Nonlinear
Beban Lain Beban
Lain
C
Lintasan arus resonansi seri
(b) Sumber tegangan tidak mengandung harmonisa
(42)
2.7.3. Resonansi paralel
Rangkaian resonansi paralel [10] ditunjukkan seperti Gambar 2.12.
V
R
j X
- j X
L
C I
+
-Gambar 2.12. Rangkaian resonansi paralel
Besarnya impedansi total rangkaian adalah:
(
)(
)
(
L C)
L C X X j R jX R jX Z − + + −= ... (2.25)
Dalam keadaan resonansi
C L X X = maka
(
)(
)
R jX R jXZ = − C + L ... (2.26)
Tegangan adalah:
(
)(
)
− + = = R jX R jX I IZ(43)
Dari Persamaan 2.27, bila impedansi Z >> XL atau XC
Bila digambarkan frekuensi response atau impedansi total rangkaian terhadap frekuensi bentuknya adalah seperti Gambar 2.13, dimana dapat dilihat bahwa impedansi terbesar terdapat pada frekuensi resonansi f
, tegangan V akan menjadi sangat besar, dengan frekuensi resonansi paralel seperti ditunjukkan pada Persamaan 2.24.
r, artinya terjadi peningkatan tegangan pada frekuensi resonansi paralel fr. Sistem distribusi tenaga listrik industri yang berpotensi terjadi resonansi paralel seperti ditunjukkan Gambar 2.14.
(44)
.
G
T
Beban Nonlinear
Beban Lain
C
Lintasan arus resonansi paralel
Gambar 2.14. Sistem distribusi industri yang berpotensi resonansi paralel
2.8. Filter Pasif Orde Tiga
Filter pasif orde tiga ini adalah filter yang akan digunakan untuk mengurangi harmonisa akibat beban non-linier, konfigurasi rangkaiannya terdiri dari dua buah kapasitor dengan satu kapasitor diseri dengan resistor seperti diperlihatkan pada Gambar 2.15.
C2
C1
L R
(45)
Dari Gambar 2.15 langkah yang paling penting adalah menentukan parameter besaran nilai dari XC1, XC2, R dan XL
Reaktansi X
pada frekuensi fundamental.
C1 dapat dihitung dengan menentukan nilai dari daya reaktif QC1
1 2 1 C C Q V X =
yang dibutuhkan serta tegangan sumber V pada frekuensi fundamental dengan Persamaan 2.28.
... (2.28)
Sedangkan parameter-parameter lainnya harus memenuhi kondisi berikut: 1. Resistansi filter pada harmonisa ke-h sama dengan R
2. Reaktansi filter pada harmonisa ke-h sama dengan nol. F.
3. XC2 =mXC1
,dimana m diambil dalam hubungan antara XC1 dan XC2
Untuk mengurangi harmonisa tegangan pada jaringan menjadi (0,5-0,75) dari nilai K
[7].
V(h) pada harmonisa yang ditentukan, filter harus mempunyai nilai resistansi
sebesar RF. KV(h) adalah norma untuk indeks KV. Nilai dari RF
( ) ( )
(
)
2 2ns ns h V V h V b g K K K RF + − = dapat dihitung berdasarkan Persamaan 2.29.
... (2.29)
dimana: KV
K
= total distorsi harmonisa pada frekuensi fundamental V(h)
g
= total distorsi harmonisa pada harmonisa ke-h ns, bns
dipasang.
(46)
Impedansi dari filter pasif orde tiga pada harmonisa ke-h dapat dituliskan seperti Persamaan 2.30:
( )
(
(
)
)
2 2 C L C L f hX hX j R jhX R jhX h Z − + −= ... (2.30)
Kemudian transformasikan Zf(h)
,
dengan memisahkan antara bagian real dan bagian imajiner sehingga menjadi:( )
( )
(
)
(
) ( )(
{
)(
)
} (
{
)(
)
}
(
2)
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 LC LC C LC C L LC LC L f hX R hX hX hX hX hX hX R j hX R hX R h Z + − − + + = …(2.31) Dimana:
hXLC1 = hXL- hXC1, hXLC2 = hXL- hXC2
Sesuai dengan kondisi 1 dan 2 bahwa bagian imajiner Zf(h) pada harmonisa ke-h adalah sama dengan nol, maka bagian real adalah sama dengan RF. Setelah ditransformasikan bagian real dan imajiner Zf
( )
(
2 2)
02
2 − − =
LC f
L R R Rf hX
hX R
(h) dapat direpresentasikan menjadi dua Persamaan sistem yaitu:
... (2.32)
(
1) (
{
)(
2)(
2)
} (
{
1)(
2 2)
}
02 − − =
LC C LC
C L
LC hX hX hX hX hX
hX
(47)
Setelah memecahkan Persamaan sistem (2.32,2.33), dan mengingat bahwa XC2 =
mXC1, kita peroleh ekspresi Persamaan 2.34 dan Persamaan 2.35.
(
)
A AC B B hXL 2 4 2 − ± −=
...
(2.34)(
)
{
}
1 1 LC C L F hX hX m hX RR= −
...
(2.35)Dimana:
(
m)
hXA=− C11+
(
m)
hXR
B= F2 + C211+2
(
)
(
2)
1 1
2
1 C
C
Fm hX hX
R
C =− +
Dalam Persamaan 2.34 dan 2.35 Nilai m tidak diketahui. Dalam rangka untuk mencari nilai m kita gunakan kondisi C1 >> C2
0 4
2− >
AC B
dan ekspresi dibawah tanda akar Persamaan 2.34 adalah positif, yaitu: , sehingga pemecahan ketidaksamaan kita memperoleh nilai interval m adalah sebagai berikut:
1 2 2 2 1 C F F X hR h R m<
< ... (2.36)
Persamaan 2.35 menunjukkan bahwa hubungan antara XC1 dan XC2 ditentukan oleh nilai XC1 dan RF pada harmonisa dimana filter dipasang.
(48)
1 2 1 C C Q V
X = ... (2.37)
1
2 C
C mX
X = ... (2.38)
(
)
h A AC B B XL ⋅ − ± − = 2 4 2... (2.39)
(
)
(
1)
2 1 2 C L C L F X h X mX h X R R − −
= ... (2.40)
Dengan demikian parameter-parameter dari filter pasif orde tiga ditentukan atas dasar Persamaan 2.32, 2.35 dan 2.40.
2.9. Perhitungan Impedansi Sistem
Untuk menghitung arus hubung singkat, Short Circuit Capacity (SCC), Short Circuit Ratio (SCR) dan orde harmonisa resonansi, diperlukan data impedansi dari sistem. Impedansi yang diperoleh, harus diubah kedalam satuan p.u berdasarkan dasar (base) yang sama atau yang dipilih [11]. Perhitungan impedansi dalam p.u adalah dengan menggunakan Persamaan 2.41:
2 ) 2 ( ) 1 ( ) 1 ( ) 2 ( ) 1 ( ) 2 ( × × = b b b b pu pu kV kV MVA MVA Z
Z ... (2.41)
Dimana: ) 1 ( pu
Z adalah Impedansi dalam p.u berdasarkan base yang lama )
2 ( pu
(49)
) 1 ( b
MVA adalah base daya yang lama )
2 ( b
MVA adalah base daya yang baru )
1 ( b
kV adalah base daya tegangan lama )
2 ( b
kV adalah base daya tegangan baru
Jika impedansi dari peralatan diberikan dalam satuan ohm, maka impedansi tersebut diubah kedalam satuan p.u dengan menggunakan Persamaan 2.42:
2 ) ( b b pu kV MVA Z
Z = Ω × ... (2.42)
Untuk menghitung besar tegangan harmonisa, arus harmonisa, THD tegangan, THD arus dan simulasi dari sistem diperlukan data impedansi dalam satuan ohm. Jika perhitungan menggunakan impedansi dalam satuan ohm, maka semua impedansi dalam sistem harus dinyatakan terhadap sisi tegangan tinggi atau tegangan rendah. Dalam perhitungan ini semua impedansi dinyatakan terhadap sisi tegangan rendah 400 V. Jadi bila impedansi yang diberikan dalam p.u harus diubah menjadi satuan ohm, berdasarkan Persamaan 2.42, impedansi dalam satuan ohm adalah seperti ditunjukkan Persamaan 2.43:
b b pu MVA kV Z Z 2 )
(50)
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
Dalam merancang filter pasif orde tiga pada sistem distribusi tenaga listrik di Politeknik Negeri Medan diperlukan data sistem distribusi dan data harmonisa yang dihasilkan oleh beban non linier, dimana data tersebut didapatkan dari hasil pengukuran.
3.1. Sistem Kelistrikan di Politeknik Negeri Medan
Politeknik Negeri Medan adalah salah satu pelanggan PT. PLN (Persero) Wilayah Sumatera Utara, Cabang Medan dan Rayon Medan Baru dengan sistem kelistrikan seperti diperlihatkan pada diagram satu garis Gambar 3.1.
PLN 20 KV
Trafo 400 kVA, 20kV/0,4V
Z=4%
PCC 380 V BUS 1
Workshop & Lab. T. Sipil Workshop &
Lab. T. Mesin Workshop &
Lab. T. Elektro Workshop &
Lab. T. Listrik
`
Lab. Telkom Gdg Kuliah
(A,B,C)
Titik
Pengukuran MCCB FCO
Gambar 3.1. Diagram satu garis sistem kelistrikan di Politeknik Negeri Medan. Sumber tegangan disuplai dari jaringan tegangan menengah (TM) 20 kV
(51)
melalui transformator daya 400 kVA, 20 kV/0,4 kV. Dari transformator tersebut disambung ke beban antara lain: Gedung kuliah (A, B, C), gedung administrasi lama dan laboratorium CNC, gedung workshop dan laboratorium Teknik Listrik, gedung workshop dan laboratorium Teknik Elektronika, gedung workshop dan laboratorium Teknik Mesin dan gedung workshop dan laboratorium Teknik Sipil. Beban yang terdapat di masing-masing gedung tersebut meliputi: komputer PC dengan UPS di setiap program studi, peralatan laboratorium, mesin-mesin yang diatur kecepatannya serta menggunakan lampu penerangan dengan ballast elektronik. Bahwa sebagian besar peralatan yang ada tersebut merupakan beban non linier yang menimbulkan harmonisa arus dan tegangan, yang apabila dibiarkan dalam jangka panjang akan mengakibatkan kerugian. Salah satu cara untuk mengurangi kerugian yang diakibatkan beban non linier adalah dengan cara memasang filter pasif untuk harmonisa dan sekaligus berfungsi sebagai kompensator daya reaktif.
3.2. Data Sistem Distribusi
Data yang diperlukan pada sistem distribusi terdiri dari: a. Data spesifikasi transformator distribusi seperti Tabel 3.1. b. Data impedansi kabel seperti Tabel 3.2.
Tabel 3.1 Data spesifikasi transformator distribusi 20 kV/400 V [12]
A. Karakteristik umum
Disain standar : IEC 76
(52)
Kondisi pemasangan : Indoor
Tipe oli : Mineral Oil Class 1 acc. To IEC 296
Jumlah fasa : 3 fasa
Frekuensi : 50 Hz
B. Spesifikasi Teknik
Kapasitas : 400 kVA
Tegangan Primer : 20 kV
Tegangan Sekunder : 0,4 kV
Vektor Group : Dyn5
Pendingin : ONAN
Kenaikan Temperatur - oli : 60o - Belitan : 65
C
o
Rugi-rugi tanpa beban pada V nom. : 1050 Watt C Rugi-rugi berbeban pada tap pabrik : 5750 Watt Impedansi Tegangan : 4 % Arus off load pada V nominal : 1,9 %
Kelas Isolasi : A
Kebisingan : 56 dB
C. Kelas Isolasi Belitan Primer Sekunder
Sistem tegangan tinggi (kV) : 24 1,1 Uji tegangan impuls (kV) : 125 0 Uji tegangan kerja (kV) : 50 3
Tabel 3.2. Impedansi kabel [13]
Jenis Kabel Luas Penampang (mm2) Panjang
(m) Impedansi (Ω/km) Impedansi (Ω)
NA2XSEFGby 150 30 0,206+j0,112 0,00618+j0,00336
3.3. Harmonisa
Data harmonisa terdiri dari tegangan harmonisa, arus harmonisa, THD tegangan, THD arus, dalam bentuk spektrum tegangan harmonisa, spektrum arus harmonisa, gelombang tegangan, dan gelombang arus. Data harmonisa ini diperoleh
(53)
dari hasil pengukuran pada bus PCC 400 V disisi sekunder transformator 400 kVA, 20 kV/0,4 kV.
3.3.1. Hasil pengukuran
Pengukuran harmonisa arus dan tegangan (THDi,v) serta daya dilaksanakan
dengan menggunakan peralatan Power Quality Analyser Flux 43B[14] dan hasil pengukuran dapat dilihat pada Gambar 3.2, 3.3 dan 3.4.
Hasil Pengukuran Arus dan tegangan
(54)
Gambar 3.3. Spektrum harmonisa arus hasil pengukuran dengan THDi = 25%
Tabel 3.3. Tabel hasil pengukuran
Orde Harmonisa
I (ampere)
RMS IPuncak
(ampere)
THDi (%)
1 1335 1888 100
3 310 438.4 23.9
5 117 165.5 9
7 42 59.4 3.3
9 11 15.6 0.8
11 9 12.7 0.7
13 11 15.6 0.9
15 10 14.1 0.8
(55)
Gambar 3.4 Besaran daya hasil pengukuran
3.4. Simulasi
Simulasi dilakukan untuk mengetahui kondisi awal yaitu sebelum filter dipasang pada sistem yaitu dengan cara mensimulasikannya dengan Matlab/ Simulink [15]. Model simulasi dari sistem adalah sebagai berikut:
a. Beban nonlinier sebagai sumber harmonisa disimulasikan dengan sumber arus dengan frekuensi harmonisa, besar arus harmonisa diperoleh dari pengukuran seperti Tabel 3.3.
b. Arus fundamental disimulasikan dengan sumber arus pada frekuensi fundamental 50 Hz.
c. Sumber tegangan disimulasikan sumber AC pada tegangan fasa ke netral yaitu 220 volt pada frekuensi fundamental 50 Hz.
(56)
Rangkaian Gambar simulasi dari sistem sebelum dipasang filter ditunjukkan pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Rangkaian simulasi sistem pada kondisi awal
Gambar spektrum harmonisa dan bentuk gelombang arus dari hasil simulasi sistem pada kondisi awal sebelum dipasang filter adalah seperti Gambar 3.6 dan 3.7.
(57)
Gambar 3.7 Gelombang arus sebelum menggunakan filter
Gambar spektrum harmonisa dan bentuk gelombang tegangan dari hasil simulasi sistem pada kondisi awal sebelum dipasang filter adalah seperti Gambar 3.8 dan 3.9.
(58)
Gambar 3.9. Gelombang tegangan sebelum menggunakan filter
Setelah dilakukan simulasi ternyata hasil simulasi tidak terdapat perbedaan yang signifikan dengan hasil pengukuran langsung. Dari hasil pengukuran maupun simulasi dapat dilihat bahwa spektrum THD arus dan THD tegangan sudah tidak memenuhi standar IEEE 519-1992. Dengan demikian langkah berikutnya adalah membuat rangkaian simulasi filter pasif orde tiga dengan tujuan untuk mengurangi THD arus dan THD tegangan. Gambar rangkaian simulasi dengan filter diperlihatkan pada Gambar 3.10.
(59)
Gambar 3.10 Gambar simulasi dengan filter pasif orde tiga
Langkah berikutnya adalah melakukan perhitungan parameter-parameter yang diperlukan dalam merancang filter.
3.5. Analisis Perhitungan Impedansi Sistem
Untuk menghitung arus hubung singkat, kapasitas hubung singkat (SCC), ratio hubung singkat (SCR) dan orde harmonisa resonansi, diperlukan data impedansi dari sistem. Impedansi sistem terdiri dari impedansi saluran dan impedansi transformator. Jika impedansi dari peralatan diberikan dalam satuan ohm, maka impedansi tersebut diubah kedalam satuan p.u dengan menggunakan Persamaan 2.43, dengan kVAdasar
Untuk menghitung besar tegangan harmonisa, arus harmonisa, THD tegangan, THD arus dan simulasi dari sistem diperlukan data impedansi dalam satuan ohm. Jika perhitungan menggunakan impedansi dalam satuan ohm, maka semua impedansi dalam sistem harus dinyatakan terhadap sisi tegangan tinggi atau tegangan rendah. Dalam perhitungan ini semua impedansi dinyatakan terhadap sisi tegangan rendah
(60)
400 V. Jadi bila impedansi yang diberikan dalam p.u harus diubah menjadi satuan ohm, impedansi dalam satuan ohm adalah seperti ditunjukkan Persamaan 2.42,
Hasil perhitungan impedansi sistem adalah sebagai berikut:
3.5.1. Impedansi saluran
Impedansi saluran kabel yang terbuat dari kabel NA2XSEFGbY 3x150 mm2
R = 0,206 Ω/km
, sepanjang 30 m. Dari katalog didapat:
R = 0,00618 Ω L = 0,359 mH/km XL
Z
= 0,00336 Ω
kabel(Ω)= 0,00618 + j0,00336
( ) ( ) 0084 , 0 01545 , 0 103 2 j kV kVA Z Z b pu kabel + = × = Ω
3.5.2. Impedansi Transformator
Data transformator 400 kVA, 20 kV/400 V
Vsekunder 230V
3 400 = per fasa =
Reaktansi Transformator = 4% = 0,04 pu
Reaktansi Transformator = 0,01593 35 , 577 230 04 , 0 = × = L
X Ω
dan nilai induktansi diperoleh sebesar 5,0732 10 5 314
01593 ,
0 = × −
=
L H
(61)
Zsistem (Ω)
( )
0,01963 400 10 4 , 0 0484 , 0 3 2 = × = Ω ( ) 19628 01963 , 0 380 = = = pu SC Z VI A
Hasil pengukuran diperoleh besarnya arus beban (IL
Maka dapat diperoleh perbandingan Arus hubung singkat (I ) = 1888 A
SC) dengan arus
beban (IL 10,4
1888 19628 = = L SC I I ) adalah
3.6. Analisis Perhitungan Komponen Filter
Perhitungan besaran komponen filter dilakukan berdasarkan data hasil pengukuran. Dalam hal ini selain menghitung nilai komponen filter, sekaligus dilakukan perhitungan kompensasi daya reaktif. Adapun data hasil pengukuran adalah sebagai berikut:
S = 297 kVA P = 218 kW Q = 201 kVAR Cos φawal
Untuk nilai komponen filter X
= pf = 0,73
C1
Kita tentukan Cos φ target = 0,96, maka besar Q
dapat ditentukan dengan langkah sebagai berikut:
C1 dapat dihitung dengan rumus:
(
tan tan arg)
140,51= awal − t et =
C P
(62)
Jadi kebutuhan kVAR kapasitor C1
Jika
adalah = 140,5 kVAR
1 2 1 C C X V
Q = , maka 0,344
10 5 , 140 220 3 2 1 2
1= = × =
C C
Q V
X Ω
Dari hasil pengukuran dapat dilihat bahwa nilai THD arus yang terbesar adalah pada harmonisa ke-3, maka untuk menghitung nilai C1
39 , 3089 344 , 0 150 2 1 2 1 1
1= π = ⋅π⋅ ⋅ =
C fX C
adalah pada frekuensi 150 Hz,
sehingga µF
Pada perhitungan ini C1 ≠ C2
1 2 1 2 2 2 1 C F C F X hR X h R m< +
<
, , dan XC2 = mXC1, untuk m = 2,
maka XC2 = 0,688 Ω dan harga C2 diperoleh sebesar 1542,22 µF.
1 1 2 1 2 2 4 2 2 C F C F C F X hR X hR X h R = × = +
h = 3 f3 = 150 Hz
( ) (
) ( ) (
)
0
0131
,
0
4587
,
0
0
118366
,
0
128
,
4
9
128
,
4
118366
,
0
9
344
,
0
3
4
344
,
0
3
2 2 2 2 2 2=
+
−
=
+
−
=
+
=
+
F F F F F F F FR
R
R
R
R
R
R
R
(63)
(
)
( )(
)
( )
2 397 , 0 4587 , 0 2 1576 , 0 4587 , 0 2 0524 , 0 210 , 0 4587 , 0 1 2 0131 , 0 1 4 4587 , 0 4587 , 0 2 4 2 2 12 ± = ± = − ± = − ± = − ± − = A AC B B RF 42785 , 0 2 397 , 0 4587 , 0 1 = + = F R 03085 , 0 2 397 , 0 4587 , 0 2 = − = F R(
)
(
1)
2 1 2 C L C L F X h X mX h X R R − − = ( ) A AC B B XL 2 4 2 3 − ± − = dimana:
(
m)
hXA=− C11+
(
m)
hXR
B= F2 + C211+2
(
)(
2)
1 1
2
1 C
C
Fm hX hX
R
C =− +
misal m = 2, maka A = -3,096; B = 1,95805; dan C = 0,08805 dan XL3 = 4,4563 ×10-3 dengan XL = 2πfL,
(64)
maka harga L diperoleh sebesar 4,72828 µH
Dengan demikian parameter dari filter pasif orde tiga pada harmonisa ke-3 adalah sebagai berikut:
XC1
X
= 0,344 Ω C2
X
= 0,688 Ω L = 4,4563 × 10-3 R
Ω
F1
R
= 0,42785 Ω F2
C
= 0,03085 Ω
1
C
= 3084,39 µF
2
L = 4,72828 µH = 1542,22 µF
(
)
(
2)
2 2 2 C L C L F X h X mX h X R R − −
= misal diambil RF1
Dengan memasukkan nilai parameter-parameter yang telah dihitung tersebut kedalam rangkaian simulasi filter pasif orde tiga seperti ditunjukkan pada Gambar 3.10, maka langkah selanjutnya adalah menjalankan program Matlab/simulink dan apakah sudah sesuai dengan hasil yang diharapkan.
= 0,42785 Ω, maka harga resistansi R
(65)
BAB 4
HASIL DAN ANALISIS
4.1. Hasil simulasi
Hasil simulasi yang diperoleh dapat dijelaskan seperti pada Gambar 4.1 sampai dengan Gambar 4.4
Gambar 4.1 Bentuk gelombang arus setelah dipasang filter
(66)
Gambar 4.3 Bentuk gelombang tegangan setelah dipasang filter
Gambar 4.4 Spektrum harmonisa tegangan setelah dipasang filter
Dapat dijelaskan bahwa dari Gambar 3.6, 3.7, 3.8 dan 3.9 adalah hasil simulasi sebelum dipasang filter dan dibandingkan setelah dipasang filter pada Gambar 4.1, 4.2, 4.3 dan 4.4. Dimana sebelum dipasang filter THD arus sebesar 25,07%, setelah dipasang filter THD arus menjadi 5,23%. THD tegangan sebelum dipasang filter adalah 8,87%, setelah dipasang filter menjadi 6,26%. Untuk lebih jelasnya perbandingan antara sebelum dan sesudah dipasang filter dapat dijelaskan sebagai berikut.
(67)
4.2. Perbandingan bentuk gelombang arus dan spektrum THDi
Dari simulasi yang dilakukan dengan menggunakan Matlab/Simulink Versi 7.1 Power System Blockset dapat diketahui kondisi sistem kelistrikan di Politeknik Negeri Medan bentuk dari gelombang dan spektrum tegangan dan Distorsi Total Harmonisa tegangan sebelum dan sesudah pemasangan filter pasif harmonisa order 3 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5, 4.6, 4.7 dan 4.8.
Gambar 4.5 Bentuk gelombang arus sebelum dipasang filter
Bentuk gelombang arus sebelum dipasang filter adalah seperti Gambar 4.5 di atas, terlihat bahwa bentuknya mendekati gelombang square (segi empat). Sedangkan setelah dipasang filter bentuk gelombangnya sudah lebih baik dibanding sebelum dipasang filter, seperti diperlihatkan pada Gambar 4.6.
(68)
Gambar 4.6 Bentuk gelombang arus setelah dipasang filter
Gambar 4.7 Spektrum harmonisa arus sebelum dipasang filter
Dari Gambar 4.7 spektrum harmonisa arus sebelum dipasang filter terdapat kandungan THDi sebesar 25,07%, sedangkan setelah dipasang filter THDi turun
menjadi 5,23% seperti diperlihatkan pada Gambar 4.8 dibawah ini. Ada penurunan THDi sebesar: 25,07% - 5,23% = 19,84%.
(69)
Gambar 4.8 Spektrum harmonisa arus setelah dipasang filter
4.3. Perbandingan bentuk gelombang tegangan dan spektrum THDv
Dari simulasi yang dilakukan dengan menggunakan Matlab/Simulink Versi 7.1 Power System Blockset dapat dilihat keadaan sistem di Politeknik Negeri Medan bentuk dari gelombang dan spektrum tegangan dan Distorsi Total Harmonisa tegangan sebelum dan sesudah pemasangan filter pasif harmonisa orde tiga seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.9, 4.10, 4.11 dan 4.12.
(70)
Gambar 4.10 Bentuk gelombang tegangan setelah dipasang filter
Pada Gambar 4.9 bentuk gelombang tegangan sebelum dipasang filter terlihat bahwa terdapat distorsi bentuk gelombangnya. Setelah dipasang filter bentuk gelombang tegangan sudah lebih baik lagi dibanding sebelumnya, seperti Gambar 4.10.
(71)
Gambar 4.12 Spektrum harmonisa tegangan setelah dipasang filter
Dari Gambar 4.11 spektrum harmonisa tegangan sebelum dipasang filter terdapat kandungan THDv sebesar 8.97%, sedangkan setelah dipasang filter THDv
turun menjadi 6,26% (Gambar 4.12). Ada penurunan THDv sebesar: 8,97% - 6,26% =
(72)
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Sesuai dengan rumusan masalah, batasan masalah dan tujuan dari penelitian, maka dapat diambil kesimpulan antara lain:
1. Perancangan Filter pasif orde tiga dapat dibuat berdasarkan hasil pengukuran dan hasil perhitungan, dimana nilai kapasitor (C1) tidak sama
dengan kapasitor (C2).
2. Filter pasif yang dirancang mampu mengurangi Total Distorsi Harmonisa arus (THDi) dari 25% menjadi 5,23% dan Total Distorsi Harmonisa tegangan (THDv) dari 8,97% berkurang menjadi 6,26%.
3. Selain sebagai sarana untuk mengurangi THDi dan THDv, filter pasif orde tiga bisa sekaligus sebagai kompensasi daya reaktif atau perbaikan faktor daya. Dalam penelitian ini faktor daya (pf) awal 0,73 (lagging) ditingkatkan menjadi (pf) target sebesar 0,96 (lagging).
5.2. Saran
Demi untuk menyempurnakan penelitian ini, perlu adanya penelitian lanjutan sebagai berikut:
1. Dalam menentukan parameter filter pasif orde tiga penulis hanya menggunakan ketentuan bahwa nilai C1≠ C2 dan dengan m = 2, untuk itu
(73)
penulis menyarankan agar dapat juga dilaksanakan penelitian dengan ketentuan lain yang ada misalnya dengan nilai C1 = C2, C1 > C2,
dengan m ≠ 2 dan lain sebagainya dengan mengacu pada literatur yang ada.
2. Adanya penelitian lebih lanjut apakah dengan penambahan bentuk filter pasif jenis yang lain masalah harmonisa yang masih sedikit diatas standar dapat dikurangi lagi sehingga sesuai dengan ketentuan yang berlaku yaitu IEEE 519-1992.
(74)
DAFTAR PUSTAKA
1. Dugan, Roger.C, and McGranaghan, Mark.F and Surya Santoso and Beaty Wayne.H, Electrical Power System Quality, 2nd Edition, McGraw-Hill Companies, 2003.
2. Chairul G.I, Maula S dan Aditya W, Mengurangi harmonisa pada transformator 3 fasa, JETri, Vol. 7, No. 2, Februari 2008.
3. Chakphed Madtharad dan Mark McGranaghan, Harmonic Filter Design for Induction Furnace Load in 22 kV Distribution System, Provicial Electricity Authority (PEA) Thailand, tahun 2008.
4. Kovernikova L.I, Centralized normalization of harmonic voltage by the third-order passive filter, International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’10), Granada (Spain), 23rd to 25th
5. A. J. Watkins, Electrical Installation Calculations,5th Edition, Lngford Lane, Kidlington, OX5 16 B, England, 2004.
March, 2010.
6. Arrillaga J, Bradley D.A and Bodger P.S, Power System Harmonics, John Wiley & Sons, 1985.
7. Arrillaga J, and Watson, N.R, Power System Harmonics, John Wiley & Sons, 2003.
8. Kusko Alexander and Thomson Marc. T, Power Quality in Electrical Systems, McGraw-Hill P. C, 2007.
9. IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems, IEEE Standard 519-1992.
10. Wakileh G.J, Power Systems Harmonics: Fundamental, analysis and filter design, Springer Velag Press, 2001.
11. Goran Andersson, Modelling and Analysis of Electric Power Systems , Power Flow Analysis, Fault Analysis. Power Systems Dynamics and Stability. Zurich. September 2008.
(75)
12. Technical Spesifications, Totally Filled Transformers, Joint Venture between AREVA TD Holding SA and PT. PLN (Persero), 2009.
13. Medium Voltage XLPE Insulated Cable, PT. Kabelindo, 2011.
14. Maintain Power Sistems, Troubleshoot Power Problem, Diagnose Equipment failures, Fluke 43B Power Quality Analyzer.
15. Karis Steven. T, Signal and Systems with Mathlab Computing and Simulink Modelling, Orchard Publications, Fourth Edition, 2009.
(76)
Lampiran Lampiran 1. Data spesifikasi kabel
(77)
Lampiran 2
(78)
(79)
(80)
(1)
12. Technical Spesifications, Totally Filled Transformers, Joint Venture between AREVA TD Holding SA and PT. PLN (Persero), 2009.
13. Medium Voltage XLPE Insulated Cable, PT. Kabelindo, 2011.
14. Maintain Power Sistems, Troubleshoot Power Problem, Diagnose Equipment failures, Fluke 43B Power Quality Analyzer.
15. Karis Steven. T, Signal and Systems with Mathlab Computing and Simulink Modelling, Orchard Publications, Fourth Edition, 2009.
(2)
Lampiran
(3)
Lampiran 2
(4)
(5)
(6)