OPTIMALISASI DAYA KELUARAN PEMBANGKIT LISTRIK MIKRO HYDRO (PLTMH) MELALUI CURRENT COMPENSATOR (POWER OPTIMALIZATION FOR MICRO-HYDRO POWER PLANT BY USING CURRENT COMPENSATOR) - Unika Repository
OPTIMALISASI DAVA KELUARAN PEMBANGKIT LISTRIK
MIKRO IIYDRO (PLTMII) MELALUI CURRENT COMPENSATOR
POWER OPTIMALIZATION FOR MICRO-EYDRO PO'IER PLANT
BY USING CURRENT COMPENSATOR)
Slam6t RiYadi,Leonardus Heru P.
Daya, TeknikElektro - FTI, Unika Soegiaplahata
Elektronika
Lqboratotium
ABSTRACT
Vicro-HydroPowerPlants(PLTMH) havebeenbuilt in someoountriesin lodonesiaas
electricityfor anyrelionswhichhaveno elechicityfiom PLN.
altemativewaysto generate
by PLTMH arecommonlyusedfor loadssuchasel€ctdcmotors,
Elecaicenelgygenefated
appear,these
will resultir] somepowel components
lamps,heaters,etc.This consumpsion
poor
be
and finally
will
power
so
the
efficiency
and harmonics
are active power, reactive
a devicecalled
theamountofpower thatusedby thepeoplewill be smaller'In this research
reactive
to
recovery
to
the
system
parallel
in
connection
compensator
is
installed
current
that
curent
components
will inject
and harmonicpower component.This compensator
This conditionwill increasethe
forcethe generatoronly supplyactivepowercompenent.
by
is poweraonverterthat is implemented
efficiency.The core of a cunentcompensator
to adaptthe real condition.
high speedstaticswitches.They are controlledautomatically
worksaiedoneto validate.
Analysisandlaboratoryexperimental
Kel"words : actieeporrJe\ rcsclire power, harmonics,compensator
PEI\IDAHULUAN
Energi listrik merupakan faktor
dominanyang mendorong pertumbuhan
ekonorni bangsa Indonesia sehingga
Pemerintah terus beiusaha agar energi
listrik dapat menjangkauselwuh lapisan
masyarakat di
masyarakat. Bagi
pedesaan,karena kondisi geografis dan
PLN maka hingga sa:t ini
ketelbatasan
b€lum dapat teraliri listrik sehingga
tingkat pertumbuhanekonominyatidak
secepatdaerahdi mana sudahtersedta
energi listrik. Berbagai langkah telah
dilal:ukan oleh masyarakat secara
swadaya maupun dengan bantuan
Pemerintah Daerah guna mendapatkan
pembaogkitiist k
energilistrik,Beberapa
skala kecil telah dapat diupayakan, di
antatarya adalah PLTMH (Pembangkit
ListrikTenagaMikro Hydro).
sebenamYa
PLTMH
Suatu
merupakan skala kecii dad PLTA
(Pembangkit Listlik Tenaga Ait yaitu
pembangkit
listdk
suatu
Yang
rnemanfaatkanalimn air guna memutar
tubin air. Walaupun sangal bergantung
pada kondisi musim {etapi jenis
pembangkit ini sangat murah dalam
operasion4lnya.PLTMH dapat dibangun
dari skala untuk memenuli kebutuhan
listrik beberapa penduduk hingga
desadan
listdk untukbeberapa
kebutuhan
sistem
PLN
dengan
umumnyaterpisah
PLTMH yang dibangun di suatu
areabelum tentu akan mampumemenuhi
kebutuhanlistdk bagi seluuh masyafakat
di areatersebd, hal ini sangatditentukan
oleh tersedianya alirar sungai yang
tersedia. OIeh karena itu, energi listrik
yang telah dibangkitkan harus mampu
diubah menjadi daya yang dapat
dimanfaatkan
oleh
konsurnen
(masyarakat). Hal ini menunjukkan
betapapentingnyauntuk mengubahdaya
semu 0A) menjadi daya nyata (Watt)
semaksimal mungkin. Jika nilai Watt
semakin tinggi maka akan semakin
banyakmasyarakatyang dapatmenikmati
energi listrik suatu PLTMH. Dengan
demikianlangkahmenerapkan
teknologi
yang maopu mengoptimalkan daya
keluaran suatu
PLTMH
sangat
diperlukan,
Suatu
compensator
pada
prinsipnya merupakan suatu piranti
konverteryangmenggunakan
saklarstatis
berkecepatan tinggi (dapat dipakar
MOSFET atau IGBT) dan mulai
berkembangsejak dekade80-an. Seiak
mulai banyak digunakan beban motor
lishik, lampu SEL maupunbebanmodem
lainnya maka dampak negatifnya mulai
dirasakan karena jika diabaikan akan
mernperpendekumur peralatan [Lai dan
Key,l997l, [Grusz, 1990]. Untuk
menguraogi pengaruh dari beban yang
menyerapdaya reaktif dan harmonisa
makatelahdilakukanbeberapa
antisipasi,
antara lain dengan menggunakan
komponenpasif (induktor dan kapasitor)
untuk meinperbaiki walaupun ukuran
menjadi besar [Al-Zamil dan Torrey,
20011, Konverter dapat diterapkan
sebagai compensator jenis tegangan
(voltage)untuk me[gurangi bebanseperti
di atas,dalamimplementasinya
dipasang
secaraseri [Wang, dklc. 2001]. Penulis
juga telah mengembangka! kolverter
sebagaicompensatorjenis arus (current)
untuk melakukan reduksi terhadap
distolsi akibat b€bantak linier. Konverter
jenis ini dipasangdi sisi beban [Riyadi,
dkk.20041,fRiyadidanHaroen,2005].
Pada penelitian ini dilakukan
langkah mengoptimalkandaya keluamn
suatu PLTMH melalui suatu dat yarg
dinamakan
current
compensator.
Compensatoryang menggunakansuatu
koDverter statis manpu menginjeksikatr
dayareaktif danharmonisasehinggadaya
lyata kelua.ran dari PLTMH akan
diupayakanmendekatinilai VA-nya.
BAHAN DAN METODA
SuatugeneratorAC denganrating
220V/50H2 pada kondisi ideal akan
mclghasilkan tegangan AC yang
memiliki arti fisik berupa gelombang
sinusoidal dengan nilai puncak sebesar
^^^F.,,
22u,12 volt denganperiodasebesar20
mili dt (dalam 1 detik terjadi 50 buah
gelombangsinusoidal).Jika generator
dihubungkan dengan peralatan listrik
maka akan mengalir arus (bolak-balik)
dari generatorke b€baoatausebaliknya.
Arus yang bersifat resistif akan
merniliki gelombangdenganbertuk sama
teupi denganamplirudaberbeda.kondisi
ini melgandung arti bahwa daya yang
dihasilkan selalu mengalii dad sumber
tegangan ke sisi beban. Secara vektor
diagram daya maka nilai daya nyata (P)
akan sama dengan nilai daya senu (S),
Koldisi memiliki arti bahwaseluruharus
yang mengalir da &e generator akan
menghasilkan daya
yang
dapat
dimanfaatkan.Beban-bebanlistrik yang
memiliki karakteristik sepertiini adalah:
lampu bolam dan pemanas(heater)lLu
dan Key,l997l. Sedangkan
arusinduktif
memiliki sifat tergeserdari teganganfasa
tetapi masih memiliki bentuk gelombang
samadengantegangan.Arus indukrif ini
memilikipergeseran
sudutfasasebesar
90
derajad terhadap tegangamya sehingga
akanmenghasilkarnilai daya sesaatyang
berubahdari positif dan negarif rerapi
nilai rata-ratanya sama dengan nol,
kondisi ini mengandungarti bahwa daya
yang dihasilkan akan mengalir dari
geoentor ke sisi beban dan sebaliknya,
Diagram vektor pada pembebanan
induktif menunjukkal seluruh arus akalr
diubah menjadi daya reaktif yang tidak
dapat dimanfaatkanmenjadi kerja maka
dengandernikian daya yang bermanfaat
(P) akar samadengannol,
Berbedadengan arus resistif dan
arus induktif, arus harrnonisa memiliki
b€rtuk yang berbedadengangelombang
tegangannya, Menurut Fou.riet, setiap
gelombaogperiodik dapat dinyatakan
dengan jumlah gelombang-gelombang
sinusoidal. Arus hannonisa ini akan
menghasilkannilai daya sesaat yang
berubahdari positif dan negatif tetapr
rilai mta-ratanya sama dengan nol,
kondisiini mengandung
arti bahwadaya
yang dihasilkan akan mengalir dari
sumber tegatgan ke sisi beban dan
sebaliknya[Riyadi, dkk. 2004]. Dalam
implementasi beban yang mengandung
komponen harmonisa sering dinamakan
bebanlak linier. Bebanrak linier jenis
kapasitifseringdijumpaidalamperalatan
listrik yang menggunakan penyearah
dioda dengantapis kapasirorpada sisi
keluarannyasedangkanbeban tak linier
jenis induktif sering dijumpai dalarn
peralatan listrik yang menggunakan
penyearahrhyrisror/diodadengan tapis
induktor pada sisi keluarannya fGrusz,
19901.
Pada pembebanan resistif akan
terjadi kondisi di mana daya semu (S)
samadengandayanyata(P).Padakondisi
ini maka arus yang mengalir dari
genemtor sepenuhnya diubah menjadi
daya nyata atau dengankata lain bahwa
daya yang dihasilkan akan dapat
dimanfaatkan menjadi kerja yarg
berguna. Sedangkan pada jems
pembebananselain resistif maka akan
muncul kornponen daya lainnya, yaitu
dayareaktif (Q) dan dayaharmonisa(H)
di mana komponendaya ini akan bolakbalik dari sumber ke beban dan
sebaliknya. Komponen dala
ini
sebenamya merupakan daya yang
terpelangkap dalam sistem dan tidak
dapat dimanfaatka! menjadi kerja.
Mengalirnya komponen daya tak
bermanfaat ini akan menyebabkan
keluaran dari suatu generato! jauh di
bawah nilai rating-nya. Sehingga akan
pemakaiaodaya keluarangenemtordapat
optimal maka harus dicapai kondisi di
manadayanyata samadengandayasemu
(P= s).
4
Gb-l. Perbaikanpadasistemdengarpembebananresistif-iuduldif (a) sebelumperbaikrn
(b) sesudahp€rbalkan
Perbaikan sistem
dengan
p€mbebananresistif.induktif dilakukan
melaluiinjeksi daya reaktif sebes (-Q)
sehingganilai S akan sama denganP,
Sedangkanperbaikan sistem dengan
pembebananresistif-harmonisamelaiul
injeksi daya harmonisa sebesar (-H)
sehilgga nilai S akan sama dengan P.
Perbaikan sistem dengan pembebanan
resistif-reaktif-harmonisa
dilah:kan
melalui injeksi komponendaya reaktif G
Q) dan daya harmonisa(-H) [Riyadi dan
Haroen,2005l.
vr+
Gb-2. Perbaikanpadasiste$ dengatrpemb€banatr
relistif-harmonisa(a) sebelum
perbsikan (b) sesudabperbsikar
v.+
Gb-3. Perbaikanpadasistemdenganpembebanatr
resistif-indnktif-harmoniss(a) sebelum
perbaikatr (b) sesudahperbaikan
EASIL
Pada Gb-4 disajikan skema
current compensator yang dipasang
paralel antamgencratordan beban.$ratu
current compensqtot terdiri dari saklar
statis dengan induktor dan kapasito!,
Tegangangelleratorakan dideteksiuntuk
dipergunakan sebagai dasar referensi.
Arus
referensi dibentuk dengan
mengalikan tegangan generator dan
kelualarlkontrole!PI. Konstantapengali
ioi akan mengindikasikan
nilai tegangan
kapasitor yang ko[stan, di mana pada
kondisi ini terjadi keseimbangan
daya
dalam sistem. Selanjutnyanilai arus
referensiakan dibandingkandengannilai
anrs sumberserta selisihnya(n|lai error)
akar dijadikan sebagai sinyal masukan
bagi current controller. Diduukur pada
pulsa PWM yang keluar d?ui current
controller
maka saklar statis akan
dikendalikan.
Dalam penelitian inl current
compensator
difungsikan
untuk
memberikan dan menyerap daya reaktif
dan harmonisa dari beban listrik yang
menghasilkan daya jenis itu. Kapasitor
(C) pada current compensatorbetg)rra
untuk menyimpanenergisesaat.
Gb-4. Skemacurrent comDensator
Gb-5. Prototip compensatorskalalaboratoriumdan generatorAC sinkron yang diputar
motorDC untukpenggantiPLTMH
GL6, Hasil pengujianIaboratorium (a) arussumbersetelshdipasangcompensator (b)
erussumbersebelumdipasangcompensator(c) tegangansumber (d) arussumbersebelum
dipasang
compenstor
PEMBAHASAN
Untuk
melakukan validasi
terhadaphasilanalisadan simulasimaka
dilakukanpenncangan
prototipalatskala
(Gb-5).
laboratorium
Untuk mendekati
suatu PLTMH maka dipakai suatu
generator AC sinkron yang diputar
dengan motor DC sedangkanuntuk
yangdigunakan
membatasi
agartegangan
tidakterlalutinggi makadigunakarsuatu
trafo penurun tegangan. Pada Gb-6
disajikan hasil pengujian laboratorium
untuk arus sumberpada kondisi sebelum
dan sesudahpemasangancompensqtor,
Sebelumpemasangan
compensator
maka
arus sumber tidak berbentuk sinusoidal
vane meneindikasikan
-hatmonisa terkandungnya
sehingga Lidak
iomionen
gfisien. Setelahpemastrg?a compensalor
maka arus sumber menjadi sinusoidal
vans memiliki efisiensi lebih baik.
Coip'ersato, Yang diPasang selalu
mensinieksikal arus untuk terus
rn"rnlk"u u-, sumber selalu sinusoidal.
Faktor daya yang dapat dijadikan dasar
menilai efisiensi pemanfaatanenergi
dapatdilihat pada gamba!tersebut,yaitu
tampak gelombangarus dan tegangan
vans merupakan dua gelombang
yang sefasa Kondisi ini
sinu--soidal
menunjukkanbahwa faklor daya sistem
mendekatisatu(sesuaiGb-3b)
Pemanfaatanenergi listrik untuk
linier
beban-beban Yang tidak
munculnyakomponendaya
rnenyebabkan
lain di luar komPonen daya rlyata.
daYa tersebut akan
Komponen
efisiensipemanfaaran
mengurangi
_energi
lisrrik.Kondisiini ditandaidenganbentuk
anrs yang tidak sinusoidal. Untuk
meraikkanefisiensi pemanfaatal energi
listlik yang dihasilkan oleh generator
maka dapat dilakukan langkah
pemasangancufrent compehsatof yu\g
dihubungkansecaraParalel.
SIMPULAN
dengan
Suatu comqewator
mampu
statrs
imolementasi konvefer
menginjeksikankomponendaya reak f
dan harnonisa. Suatu PLTMH Yang
daPat
umurnnya berskala kecil
dioptimalkan daya keluarannya yang
menurw akibat Pemakaian beban tak
linie!. Optimalisasi ini dilakukan dengan
memasang s\afu compehsatof .seaafa
paralel dengan sistem semngga
compensatormenginieksikandayareaktif
dan harmonisasebesardaya reakrifdan
harmonisayang ditinbulkan ol€h beban
tak linier. Pada kondisi ini pembangkit
(sumber)hanya akan mencatudayanyata
sehingga nilai daya nyata mampu
nilai VA-nYa.
mendekati
UCAPAN TERIMA KASIH
UcaDantelima kasih disampaikankepada
JAWA
PROVINSI
BAiITBANG
TENGAH atasdukunganbiaya penelitian
yang
ini dan LPPM Unika Soegijapranata
telah memberi bantuan demi kelancaran
pelaksanaannya.
DAFTAR PUSTAKA
Al-Zamil,A.M. danToney,D A. (2001)
: A PassiveSeries,Aative
Shunt Filter for High Power
Applications,IEEE Trans on
Power Electonics,'|0l,16'
n o , 1 ,l 0 l - 1 0 9
Grusz, T. M. (1990) : A Survey of
N€utral Cunents in ThrcePhase Compute! Power
Systems, ltEE Trans on
Industry APPIications, v oL26'
.
\o.4, 7 19-'125
Lai, J. S. dan Key, T. S. (1997):
Effectiveness of Harmonio
Mitigation EquiPrnent for
Buildings,IEEE
Commercial
Industry
on
Ttais.
Applications,vol'33, no.4,
1104-1110.
RiYadi, S., Haloen,Y., Sudirham,S.,
Sughartono(2004),A Virtual
Power Based
Instantaneous
Control Method of a Shunt
Active PowerFilter for ThreePhase Four-Wile Syslems,
Proceedingsof lntetkational
Cohfercnce on
Elecbic
qnd
Machines
Systemt
f,ICri4S), SouthKorea
Riyadi, S,, Haroen, Y (2005), A New
Contlol Shategy for ThreePhase Shuot Active Pow€!
Fiher that based on Source
Instantarcous
Power,
Prcceedingsof Inte/nstional
Power
Enginee ng
Confer ence (l PEC), Sirtgapore
fuyadi, S dan Haroen, Y. (2005),
Analysis of Instattaneous
RepresentativeActive Power
Equality based Contlol
Methodfor ThreePhaseShunt
Active PowerFilte!, ?7,eSixtt
Internationsl Conferenceon
Power Electronicsand D ve
Estems (PEDS), Kuala
Lumpur,Malaysia
Wang,2., Wang,Q., Yao,W., danLiu,
J. (2001): A SedesActive
PowerFilter AdoptingHybrid
Control Approach, IEEE
Trans.on PowerElectrcnics,
vol.l6,no.3,301-310.
MIKRO IIYDRO (PLTMII) MELALUI CURRENT COMPENSATOR
POWER OPTIMALIZATION FOR MICRO-EYDRO PO'IER PLANT
BY USING CURRENT COMPENSATOR)
Slam6t RiYadi,Leonardus Heru P.
Daya, TeknikElektro - FTI, Unika Soegiaplahata
Elektronika
Lqboratotium
ABSTRACT
Vicro-HydroPowerPlants(PLTMH) havebeenbuilt in someoountriesin lodonesiaas
electricityfor anyrelionswhichhaveno elechicityfiom PLN.
altemativewaysto generate
by PLTMH arecommonlyusedfor loadssuchasel€ctdcmotors,
Elecaicenelgygenefated
appear,these
will resultir] somepowel components
lamps,heaters,etc.This consumpsion
poor
be
and finally
will
power
so
the
efficiency
and harmonics
are active power, reactive
a devicecalled
theamountofpower thatusedby thepeoplewill be smaller'In this research
reactive
to
recovery
to
the
system
parallel
in
connection
compensator
is
installed
current
that
curent
components
will inject
and harmonicpower component.This compensator
This conditionwill increasethe
forcethe generatoronly supplyactivepowercompenent.
by
is poweraonverterthat is implemented
efficiency.The core of a cunentcompensator
to adaptthe real condition.
high speedstaticswitches.They are controlledautomatically
worksaiedoneto validate.
Analysisandlaboratoryexperimental
Kel"words : actieeporrJe\ rcsclire power, harmonics,compensator
PEI\IDAHULUAN
Energi listrik merupakan faktor
dominanyang mendorong pertumbuhan
ekonorni bangsa Indonesia sehingga
Pemerintah terus beiusaha agar energi
listrik dapat menjangkauselwuh lapisan
masyarakat di
masyarakat. Bagi
pedesaan,karena kondisi geografis dan
PLN maka hingga sa:t ini
ketelbatasan
b€lum dapat teraliri listrik sehingga
tingkat pertumbuhanekonominyatidak
secepatdaerahdi mana sudahtersedta
energi listrik. Berbagai langkah telah
dilal:ukan oleh masyarakat secara
swadaya maupun dengan bantuan
Pemerintah Daerah guna mendapatkan
pembaogkitiist k
energilistrik,Beberapa
skala kecil telah dapat diupayakan, di
antatarya adalah PLTMH (Pembangkit
ListrikTenagaMikro Hydro).
sebenamYa
PLTMH
Suatu
merupakan skala kecii dad PLTA
(Pembangkit Listlik Tenaga Ait yaitu
pembangkit
listdk
suatu
Yang
rnemanfaatkanalimn air guna memutar
tubin air. Walaupun sangal bergantung
pada kondisi musim {etapi jenis
pembangkit ini sangat murah dalam
operasion4lnya.PLTMH dapat dibangun
dari skala untuk memenuli kebutuhan
listrik beberapa penduduk hingga
desadan
listdk untukbeberapa
kebutuhan
sistem
PLN
dengan
umumnyaterpisah
PLTMH yang dibangun di suatu
areabelum tentu akan mampumemenuhi
kebutuhanlistdk bagi seluuh masyafakat
di areatersebd, hal ini sangatditentukan
oleh tersedianya alirar sungai yang
tersedia. OIeh karena itu, energi listrik
yang telah dibangkitkan harus mampu
diubah menjadi daya yang dapat
dimanfaatkan
oleh
konsurnen
(masyarakat). Hal ini menunjukkan
betapapentingnyauntuk mengubahdaya
semu 0A) menjadi daya nyata (Watt)
semaksimal mungkin. Jika nilai Watt
semakin tinggi maka akan semakin
banyakmasyarakatyang dapatmenikmati
energi listrik suatu PLTMH. Dengan
demikianlangkahmenerapkan
teknologi
yang maopu mengoptimalkan daya
keluaran suatu
PLTMH
sangat
diperlukan,
Suatu
compensator
pada
prinsipnya merupakan suatu piranti
konverteryangmenggunakan
saklarstatis
berkecepatan tinggi (dapat dipakar
MOSFET atau IGBT) dan mulai
berkembangsejak dekade80-an. Seiak
mulai banyak digunakan beban motor
lishik, lampu SEL maupunbebanmodem
lainnya maka dampak negatifnya mulai
dirasakan karena jika diabaikan akan
mernperpendekumur peralatan [Lai dan
Key,l997l, [Grusz, 1990]. Untuk
menguraogi pengaruh dari beban yang
menyerapdaya reaktif dan harmonisa
makatelahdilakukanbeberapa
antisipasi,
antara lain dengan menggunakan
komponenpasif (induktor dan kapasitor)
untuk meinperbaiki walaupun ukuran
menjadi besar [Al-Zamil dan Torrey,
20011, Konverter dapat diterapkan
sebagai compensator jenis tegangan
(voltage)untuk me[gurangi bebanseperti
di atas,dalamimplementasinya
dipasang
secaraseri [Wang, dklc. 2001]. Penulis
juga telah mengembangka! kolverter
sebagaicompensatorjenis arus (current)
untuk melakukan reduksi terhadap
distolsi akibat b€bantak linier. Konverter
jenis ini dipasangdi sisi beban [Riyadi,
dkk.20041,fRiyadidanHaroen,2005].
Pada penelitian ini dilakukan
langkah mengoptimalkandaya keluamn
suatu PLTMH melalui suatu dat yarg
dinamakan
current
compensator.
Compensatoryang menggunakansuatu
koDverter statis manpu menginjeksikatr
dayareaktif danharmonisasehinggadaya
lyata kelua.ran dari PLTMH akan
diupayakanmendekatinilai VA-nya.
BAHAN DAN METODA
SuatugeneratorAC denganrating
220V/50H2 pada kondisi ideal akan
mclghasilkan tegangan AC yang
memiliki arti fisik berupa gelombang
sinusoidal dengan nilai puncak sebesar
^^^F.,,
22u,12 volt denganperiodasebesar20
mili dt (dalam 1 detik terjadi 50 buah
gelombangsinusoidal).Jika generator
dihubungkan dengan peralatan listrik
maka akan mengalir arus (bolak-balik)
dari generatorke b€baoatausebaliknya.
Arus yang bersifat resistif akan
merniliki gelombangdenganbertuk sama
teupi denganamplirudaberbeda.kondisi
ini melgandung arti bahwa daya yang
dihasilkan selalu mengalii dad sumber
tegangan ke sisi beban. Secara vektor
diagram daya maka nilai daya nyata (P)
akan sama dengan nilai daya senu (S),
Koldisi memiliki arti bahwaseluruharus
yang mengalir da &e generator akan
menghasilkan daya
yang
dapat
dimanfaatkan.Beban-bebanlistrik yang
memiliki karakteristik sepertiini adalah:
lampu bolam dan pemanas(heater)lLu
dan Key,l997l. Sedangkan
arusinduktif
memiliki sifat tergeserdari teganganfasa
tetapi masih memiliki bentuk gelombang
samadengantegangan.Arus indukrif ini
memilikipergeseran
sudutfasasebesar
90
derajad terhadap tegangamya sehingga
akanmenghasilkarnilai daya sesaatyang
berubahdari positif dan negarif rerapi
nilai rata-ratanya sama dengan nol,
kondisi ini mengandungarti bahwa daya
yang dihasilkan akan mengalir dari
geoentor ke sisi beban dan sebaliknya,
Diagram vektor pada pembebanan
induktif menunjukkal seluruh arus akalr
diubah menjadi daya reaktif yang tidak
dapat dimanfaatkanmenjadi kerja maka
dengandernikian daya yang bermanfaat
(P) akar samadengannol,
Berbedadengan arus resistif dan
arus induktif, arus harrnonisa memiliki
b€rtuk yang berbedadengangelombang
tegangannya, Menurut Fou.riet, setiap
gelombaogperiodik dapat dinyatakan
dengan jumlah gelombang-gelombang
sinusoidal. Arus hannonisa ini akan
menghasilkannilai daya sesaat yang
berubahdari positif dan negatif tetapr
rilai mta-ratanya sama dengan nol,
kondisiini mengandung
arti bahwadaya
yang dihasilkan akan mengalir dari
sumber tegatgan ke sisi beban dan
sebaliknya[Riyadi, dkk. 2004]. Dalam
implementasi beban yang mengandung
komponen harmonisa sering dinamakan
bebanlak linier. Bebanrak linier jenis
kapasitifseringdijumpaidalamperalatan
listrik yang menggunakan penyearah
dioda dengantapis kapasirorpada sisi
keluarannyasedangkanbeban tak linier
jenis induktif sering dijumpai dalarn
peralatan listrik yang menggunakan
penyearahrhyrisror/diodadengan tapis
induktor pada sisi keluarannya fGrusz,
19901.
Pada pembebanan resistif akan
terjadi kondisi di mana daya semu (S)
samadengandayanyata(P).Padakondisi
ini maka arus yang mengalir dari
genemtor sepenuhnya diubah menjadi
daya nyata atau dengankata lain bahwa
daya yang dihasilkan akan dapat
dimanfaatkan menjadi kerja yarg
berguna. Sedangkan pada jems
pembebananselain resistif maka akan
muncul kornponen daya lainnya, yaitu
dayareaktif (Q) dan dayaharmonisa(H)
di mana komponendaya ini akan bolakbalik dari sumber ke beban dan
sebaliknya. Komponen dala
ini
sebenamya merupakan daya yang
terpelangkap dalam sistem dan tidak
dapat dimanfaatka! menjadi kerja.
Mengalirnya komponen daya tak
bermanfaat ini akan menyebabkan
keluaran dari suatu generato! jauh di
bawah nilai rating-nya. Sehingga akan
pemakaiaodaya keluarangenemtordapat
optimal maka harus dicapai kondisi di
manadayanyata samadengandayasemu
(P= s).
4
Gb-l. Perbaikanpadasistemdengarpembebananresistif-iuduldif (a) sebelumperbaikrn
(b) sesudahp€rbalkan
Perbaikan sistem
dengan
p€mbebananresistif.induktif dilakukan
melaluiinjeksi daya reaktif sebes (-Q)
sehingganilai S akan sama denganP,
Sedangkanperbaikan sistem dengan
pembebananresistif-harmonisamelaiul
injeksi daya harmonisa sebesar (-H)
sehilgga nilai S akan sama dengan P.
Perbaikan sistem dengan pembebanan
resistif-reaktif-harmonisa
dilah:kan
melalui injeksi komponendaya reaktif G
Q) dan daya harmonisa(-H) [Riyadi dan
Haroen,2005l.
vr+
Gb-2. Perbaikanpadasiste$ dengatrpemb€banatr
relistif-harmonisa(a) sebelum
perbsikan (b) sesudabperbsikar
v.+
Gb-3. Perbaikanpadasistemdenganpembebanatr
resistif-indnktif-harmoniss(a) sebelum
perbaikatr (b) sesudahperbaikan
EASIL
Pada Gb-4 disajikan skema
current compensator yang dipasang
paralel antamgencratordan beban.$ratu
current compensqtot terdiri dari saklar
statis dengan induktor dan kapasito!,
Tegangangelleratorakan dideteksiuntuk
dipergunakan sebagai dasar referensi.
Arus
referensi dibentuk dengan
mengalikan tegangan generator dan
kelualarlkontrole!PI. Konstantapengali
ioi akan mengindikasikan
nilai tegangan
kapasitor yang ko[stan, di mana pada
kondisi ini terjadi keseimbangan
daya
dalam sistem. Selanjutnyanilai arus
referensiakan dibandingkandengannilai
anrs sumberserta selisihnya(n|lai error)
akar dijadikan sebagai sinyal masukan
bagi current controller. Diduukur pada
pulsa PWM yang keluar d?ui current
controller
maka saklar statis akan
dikendalikan.
Dalam penelitian inl current
compensator
difungsikan
untuk
memberikan dan menyerap daya reaktif
dan harmonisa dari beban listrik yang
menghasilkan daya jenis itu. Kapasitor
(C) pada current compensatorbetg)rra
untuk menyimpanenergisesaat.
Gb-4. Skemacurrent comDensator
Gb-5. Prototip compensatorskalalaboratoriumdan generatorAC sinkron yang diputar
motorDC untukpenggantiPLTMH
GL6, Hasil pengujianIaboratorium (a) arussumbersetelshdipasangcompensator (b)
erussumbersebelumdipasangcompensator(c) tegangansumber (d) arussumbersebelum
dipasang
compenstor
PEMBAHASAN
Untuk
melakukan validasi
terhadaphasilanalisadan simulasimaka
dilakukanpenncangan
prototipalatskala
(Gb-5).
laboratorium
Untuk mendekati
suatu PLTMH maka dipakai suatu
generator AC sinkron yang diputar
dengan motor DC sedangkanuntuk
yangdigunakan
membatasi
agartegangan
tidakterlalutinggi makadigunakarsuatu
trafo penurun tegangan. Pada Gb-6
disajikan hasil pengujian laboratorium
untuk arus sumberpada kondisi sebelum
dan sesudahpemasangancompensqtor,
Sebelumpemasangan
compensator
maka
arus sumber tidak berbentuk sinusoidal
vane meneindikasikan
-hatmonisa terkandungnya
sehingga Lidak
iomionen
gfisien. Setelahpemastrg?a compensalor
maka arus sumber menjadi sinusoidal
vans memiliki efisiensi lebih baik.
Coip'ersato, Yang diPasang selalu
mensinieksikal arus untuk terus
rn"rnlk"u u-, sumber selalu sinusoidal.
Faktor daya yang dapat dijadikan dasar
menilai efisiensi pemanfaatanenergi
dapatdilihat pada gamba!tersebut,yaitu
tampak gelombangarus dan tegangan
vans merupakan dua gelombang
yang sefasa Kondisi ini
sinu--soidal
menunjukkanbahwa faklor daya sistem
mendekatisatu(sesuaiGb-3b)
Pemanfaatanenergi listrik untuk
linier
beban-beban Yang tidak
munculnyakomponendaya
rnenyebabkan
lain di luar komPonen daya rlyata.
daYa tersebut akan
Komponen
efisiensipemanfaaran
mengurangi
_energi
lisrrik.Kondisiini ditandaidenganbentuk
anrs yang tidak sinusoidal. Untuk
meraikkanefisiensi pemanfaatal energi
listlik yang dihasilkan oleh generator
maka dapat dilakukan langkah
pemasangancufrent compehsatof yu\g
dihubungkansecaraParalel.
SIMPULAN
dengan
Suatu comqewator
mampu
statrs
imolementasi konvefer
menginjeksikankomponendaya reak f
dan harnonisa. Suatu PLTMH Yang
daPat
umurnnya berskala kecil
dioptimalkan daya keluarannya yang
menurw akibat Pemakaian beban tak
linie!. Optimalisasi ini dilakukan dengan
memasang s\afu compehsatof .seaafa
paralel dengan sistem semngga
compensatormenginieksikandayareaktif
dan harmonisasebesardaya reakrifdan
harmonisayang ditinbulkan ol€h beban
tak linier. Pada kondisi ini pembangkit
(sumber)hanya akan mencatudayanyata
sehingga nilai daya nyata mampu
nilai VA-nYa.
mendekati
UCAPAN TERIMA KASIH
UcaDantelima kasih disampaikankepada
JAWA
PROVINSI
BAiITBANG
TENGAH atasdukunganbiaya penelitian
yang
ini dan LPPM Unika Soegijapranata
telah memberi bantuan demi kelancaran
pelaksanaannya.
DAFTAR PUSTAKA
Al-Zamil,A.M. danToney,D A. (2001)
: A PassiveSeries,Aative
Shunt Filter for High Power
Applications,IEEE Trans on
Power Electonics,'|0l,16'
n o , 1 ,l 0 l - 1 0 9
Grusz, T. M. (1990) : A Survey of
N€utral Cunents in ThrcePhase Compute! Power
Systems, ltEE Trans on
Industry APPIications, v oL26'
.
\o.4, 7 19-'125
Lai, J. S. dan Key, T. S. (1997):
Effectiveness of Harmonio
Mitigation EquiPrnent for
Buildings,IEEE
Commercial
Industry
on
Ttais.
Applications,vol'33, no.4,
1104-1110.
RiYadi, S., Haloen,Y., Sudirham,S.,
Sughartono(2004),A Virtual
Power Based
Instantaneous
Control Method of a Shunt
Active PowerFilter for ThreePhase Four-Wile Syslems,
Proceedingsof lntetkational
Cohfercnce on
Elecbic
qnd
Machines
Systemt
f,ICri4S), SouthKorea
Riyadi, S,, Haroen, Y (2005), A New
Contlol Shategy for ThreePhase Shuot Active Pow€!
Fiher that based on Source
Instantarcous
Power,
Prcceedingsof Inte/nstional
Power
Enginee ng
Confer ence (l PEC), Sirtgapore
fuyadi, S dan Haroen, Y. (2005),
Analysis of Instattaneous
RepresentativeActive Power
Equality based Contlol
Methodfor ThreePhaseShunt
Active PowerFilte!, ?7,eSixtt
Internationsl Conferenceon
Power Electronicsand D ve
Estems (PEDS), Kuala
Lumpur,Malaysia
Wang,2., Wang,Q., Yao,W., danLiu,
J. (2001): A SedesActive
PowerFilter AdoptingHybrid
Control Approach, IEEE
Trans.on PowerElectrcnics,
vol.l6,no.3,301-310.