Reduksi Harmonisa TINJAUAN PUSTAKA

41 tenaga listrik maka diperlukan upaya untuk mengatasi atau mereduksi gejala harmonisa tersebut. Pertimbangan dalam melaksanakan upaya reduksi harmonisa dapat dilakukan setelah memperhatikan hal-hal berikut [1]: 1. Sumber harmonisa arus terlalu besar. 2. Penghantar aliran arus listrik terlampau panjang sehingga menyebabkan distorsi tegangan serta interferensi pada sinyal telekomunikasiyang tinggi. 3. Respon sistem yang memperkuat harmonisa ke tingkat di luar toleransi lagi. Ditinjau dari pengaruh negatip harmonisa arus yang timbul pada komponen- komponen sistem distribusi tenaga listrik pengaruh harmonisa arus tersebut dapat diatasi pada ke-tiga bagian sistem distribusi tenaga listrik yaitu : 1. Pengaruh negatip dari harmonisa arus diatasi di bagian komponen sistem yang merasakan langsung efek harmonisa arus tersebut. 2. Mengurangi atau meniadakan kandungan harmonisa pada bagian jala-jala sistem. 3. Menghilangkan harmonisa pada beban sebagai sumber harmonisa arus. Mengatasi pengaruh negatip dari harmonisa arus di bagian komponen sistem yang merasakan langsung efek harmonisa arus tersebut dapat dilakukan dengan cara derating seperti membebani atau mengoperasikan transformator dan generator di bawah rating nominalnya dan memperbesar ukuran konduktor netral sistem atau menggunakanbeberapa kawat konduktor netral yang terpisah untuk beban-bebannon linier. Cara derating seperti ini hanya dapat mencegah kerusakan akibat harmonisa Ubiversitas Sumatera Utara 42 pada komponen yang bersangkutan saja, tetapi tidak mengurangi kandungan harmonisa pada sistem secara keseluruhan sehingga akibat harmonisa bentuk lainnya tidak dapat ditanggulangi. Mengurangi atau meniadakan kandungan harmonisa umumnya dilakukan dengan memasang filter pasif maupun filter aktif pada bagian jala-jala sistem. Dengan cara ini arus input diupayakan kembali menjadi berbentuk gelombang sinusoidal murni, sehingga mengurangi THD arus secara keseluruhan. Pada filter pasif, aliran harmonisa arus yang tidak diinginkan ke dalam sistem listrik dapat dicegah dengan menggunakan impedansi seri yang besar untuk memblokir atau dengan mengalihkan ke jalur impedansi shuntyang kecil. Secara sederhana dapat dikatakan filter pasif memberikan “jalan” yang harus dilewati oleh harmonisa sehingga tidak mengalir ke sistem tenaga listrik dan beban lain [21]. Penggunaan filter pasif membutuhkan biaya yang relatif murah namun mempunyai kelemahan karena berpotensi berinteraksi dengan sistem tenaga akibat terjadinya resonansi paralel antara impedansi sistem dengan impedansi filter pasif pada frekuensi harmonisa yang malah dapat menimbulkan penguatan harmonisa. Sementara itu impedansi konfigurasi sistem yang berubah-ubah dan dinamika beban pada sistem tenaga akan menyulitkan dalam menentukan impedansi sistem sebagai dasar untuk menentukan impedansi filter yang tepat. Selain itu harmonisa yang difilter umumnya merupakan komponen harmonisa frekwensi orde rendah sehingga ukuran induktor L dan kapasitor C yang dibutuhkan menjadi besar dan berat. Untuk memfilter sejumlah Ubiversitas Sumatera Utara 43 komponen harmonisa arus yang spesifik maka diperlukan sejumlah filter yang mempunyai frekuensi tala spesifik pula sehingga membutuhkan ruangan yang besar. Filter aktif merupakan cara yang ideal dalam mengurangi harmonisa arus karena memberikan arus atau tegangan harmonisa yang berlawanan dengan harmonisa yang dibangkitkan oleh beban non linear sehingga saling menghilangkan. Namun karena filter aktif merupakan sebuah inverter PWM sumber arus, maka sulit untuk merealisasikannya dalam daya besar untuk respons arus yang cepat. Selain itu, pemasangan filter aktif membutuhkan biaya yang sangat mahal dibandingakan dengan filter pasif dan juga teknologinya belum well proven. Karena operasi filter aktif inverter PWM berdasarkan teknik pensaklaran elektronik, maka dikhawatirkan filter daya aktif juga akan menghasilkan harmonisa arus frekuensi orde tinggi yang menginjeksikannya melalui kapasitor-kapasitor yang terpasang pada sistem [12]. Cara yang paling efektif untuk mengatasi harmonisa pada sistem ditribusi tenaga listrik adalah dengan menghilangkan atau mengurangi kandungan harmonisa pada sumber harmonisa yaitu beban non linear. Cara ini dapat dilakukan dengan menempatkan penyearah-penyearah PWM di depan beban non linier sehingga dihasilkan arus masukan yang sinusoidal dan faktor daya mendekati satu. Selain itu dapat juga menggunakan penyearah-penyearah multi pulsa seperti penyearah 12 pulsa, 18 pulsa, 24 pulsa dan seterusnya. Namun topologi nya membutuhkan biaya mahal merupakan kekurangan dari metode ini sehingga tidak efektif untuk diaplikasikan pada tiap-tiap beban non linier. Ubiversitas Sumatera Utara 44

2.9. Filter Harmonisa Urutan Nol

Pada sistem distribusi 3 fasa empat kawat harmonisa arus umumnya didominasi oleh komponen harmonisa arus orde kelipatan tiga atau harmonisa urutan nol yang dibangkitkan beban-beban non linier satu fasa. Harmonisa arus ini mengalir melalui kawat konduktor menjadi arus netral sistem, sehingga untuk mengeliminir harmonisa dilakukan dengan menghilangkan atau mengurangi komponen harmonisa arus urutan nol. Beberapa teknik umumnya dipakai untuk meredam harmonisa arus urutan nol didalam jaringan sistem tenaga listrik yaitu: a. Filter Pasif Filter pasif merupakan kombinasi resistansi, induktansi, dan kapasitansi yang memberikan jalur impedansi yang rendah atau tinggi terhadap arus pada frekwensi harmonisa dapat menjadi solusi mengatasi harmonisa arus netral. Namun filter jenis ini harus memiliki faktor kualitas sangat tinggi untuk mengurangi arus urutan positif maksimum yang diserap pada frekuensi fundamental [22]. b. Filter Aktif Filter ini mampu menghilangkan komponen harmonisa dengan cara membangkitkan arus tegangan yang berlawanan dengan komponen arus atau tegangan harmonisa yang dihasilkan beban non linier[23, 24]. c. Filter Hybrid: Merupakan gabungan dari filter pasif dan aktif. Filter pasif,meskipun sederhana, ternyata tidak efektif karena kepekaannya Ubiversitas Sumatera Utara 45 terhadap perubahan suhu dan umur komponen. Dengan perkembangan elektronika daya dan sirkuit kendali, filter aktif menjadi alternatif yang layak untuk dikombinasikan dengan filter pasif[25]. d. Filter Elektromagnetik: Merupakan filter yang tersusun dari rangkaian elektromagnetik untuk mendapatkan impedansi tinggi blok dan impedansi rendah pelalu terhadap komponen harmonisa [4]. Kombinasi filter elektromagnetik dan filter pasif seperti yang diajukan pada [6]. Hybrid Neutral Harmonic Suppressor yang tersusun dari rangkaian elektromagnetik seperti transformator zigzag yang dikombinasikan dengan filter aktif [26].

2.10. Four Branch Star FBS Filter

Berbagai upaya dan metoda telah dikembangkan untuk mengatasi harmonisa khususnya komponen harmonisa urutan nol dengan berbagai kelebihan dan kekurangan masing-masing. Terdapat suatu alternatif filter lain untuk mengurangi harmonisa arus pada sistem distribusi tiga fasa empat kawat yaitu dengan menggunakan topologi filter Bintang Cabang Empat atau dikenal dengan Four- Branch Star FBS. Topologi FBS ditandai dengan konfigurasi induktor dan kapasitor satu fasa yang disusun sedemikian rupa untuk mendapatkan penyaringan daya pada dua frekwensi resonansi yang berbeda, yaitu pada komponen urutan positif atau komponen urutan negatif dan komponen urutan nol, tanpa menggunakan Ubiversitas Sumatera Utara