BAB 1 PENDAHULUAN - Perancangan Passive Single Tuned Filter Untuk Mereduksi Harmonik Arus Pada Transformator Arus Akibat Beban Nonlinier
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Penggunaan beban nonlinier pada sistem industri sekarang ini terus meningkat sesuai dengan berkembangnya teknologi. Akan tetapi, penggunaan beban nonlinier ini akan menyebabkan distorsi harmonik pada sistem distribusi. Oleh karena itu, transformator arus berfungsi sebagai peralatan proteksi dan pengukuran yang mengalirkan arus ke beban .
Harmonik yang dihasilkan oleh beban
- – beban nonlinier akan menyebabkan arus dalam bentuk pulsa
- – pulsa pendek. Distorsi harmonik terkadang dapat menyebabkan pemanasan berlebih pada transformator, kesalahan sudut phasa, kesalahan rasio, dan meningkatnya
- – rugi pada transformator . Dengan hadirnya harmonik biasanya mengindikasikan masalah seperti tidak berfungsinya peralatan dan
1 kehilangan sambungan di jaringan. Harmonik juga akan membawa dampak pada transformator dan jenis
- – jenis peralatan kelistrikan .
Pada dasarnya transformator arus digunakan untuk pengukuran arus yang mengalir di rangkaian listrik selain itu dapat juga digunakan juga untuk aplikasi proteksi. Seperti instrumen lainnya, transformator arus juga melibatkan nilai
- – nilai tertentu untuk mengukur kesalahan arus. Kelas akurasi merupakan parameter utama untuk menentukan batasan kesalahan dan akurasi pada transformator arus .
Dari hasil pengukuran yang dilakukan pada PCC (Point of Common
Coupling ) transformator arus sisi sekunder (20 kV) dari transformator daya yang
terdapat di PT. Gunung Gahapi Sakti diperoleh nilai THD arus sebesar 24,8%, THD tegangan sebesar 1,23%. Data
- – data pengukuran ini telah melebihi standar yang ditetapkan oleh IEEE 519
)
- –1992 dengan perhitungan rasio hubung singkat ( seperti yang ada pada (Lampiran 1).
IHD i
v
H11 0,00054 0,73 0,03521 0,06 H13 0,00009 0,12 0,01174 0,02 H15 0,00003 0,04 0,01761 0,03
H5 0,01762 23,81 0,69254 1,18 H7 0,0046 6,22 0,13499 0,23 H9 0,00028 0,38 0,01174 0,02
23 H3 0,00211 2,85 0,08804 0,15
0, 72189 1,
58.69 100
8
0, 01835 24,
(%) HARMONIK (A) H1 0,074 100
v
(V) THD
(%) THD
IHD
v
IHD
(V)
v
IHD
(%)
i
(A) THD
i
(%) THD
i
Berdasarkan latar belakang masalah yang sudah dijelaskan, maka penulis ingin melakukan suatu penelitian yang berkaitan dengan upaya mereduksi harmonik yang muncul pada transformator arus yang dapat mengakibatkan kesalahan pengukuran besaran arus pada sistem dengan menggunakan passive single-tuned filter pada PT. Gunung Gahapi Sakti. Alasan penggunaan passive single-tuned filter adalah pada penelitian sebelumnya mengenai upaya mereduksi harmonik pada transformator arus belum pernah dilakukan, oleh karena itu penulis tertarik untuk melakukan penelitian ini. Tabel 1.2 menunjukkan beberapa penelitian mengenai transformator arus yang telah dilakukan.
Penggunaan rancangan transformator dengan rugi
Penggunaan filter harmonik dengan reaktor pada jaringan
Menjelajahi dampak dari arus pada transformator yang digunakan setiap sistem dengan menggunakan rancangan transformator dengan rugi
C. L. Ivey Application, design and rating of transformers containing harmonic currents
Kennedy dan
4 S. P.
Koreksi faktor rugi
Koreksi faktor rugi
Nordman Corrected winding Eddy- current harmonic loss factor for transformers subject to nonsinusoidal load currents
3 A. Elmoudi, M. Lehtonen, dan H.
Diperlukan faktor K transformator untuk mengatasi derating transformator.
Rose Harmonics: the effects on power quality and transformers
Tabel 1. 2. Penelitian mengenai transformator arus yang telah dilakukan No Peneliti Judul
Henderson dan P. J.
2 R. D.
Kesalahan rasio dan sudut fasa akan meningkat sebanding dengan perubahan nilai harmonik arus
Pengukuran transformator arus dengan beban nonlinier
Current transformer reaction with linear and non- linear loads
Shatri, dan M. Reza
N. K. Anuar, N. Indra, C.
1 D. Ismail, M.
Harmonik Hasil yang diperoleh
Metode Identifikasi
- – rugi harmonik dengan menghitung kedalaman penetrasi dapat digunakan dalam menetukan keakuratan kemampuan transformator untuk arus beban non sinusoidal
- – rugi harmonik dengan menghitung kedalaman penetrasi
- – rugi arus Eddy yang sedikit dan atau rancangan rangkaian untuk menurunkan kandungan harmonik sangat meminimalkan dampak arus harmonik pada transformator
- – rugi Eddy yang sedikit
Metode No Peneliti Judul Identifikasi Hasil yang diperoleh
Harmonik Simulasi data dengan kurva VI yang menghasilkan
Comparison of arus 10 A diperoleh different current Membandingkan hasil yang tidak transformer perbandingan sesuai dengan
L. A. Kojovic modeling teknik model pengujian di
5 techniques for komputer laboratorium. protection transformator arus Dengan percobaan system studies kedua yang menggunakan kurva
VI linier arus meningkat 10 kali. Impedansi yang tinggi akan
Impact of mempengaruhi current Mencari pengaruh kejenuhan transformer inti besi toroidal transformator arus
L. A. Kojovic saturation on transformator arus untuk gangguan
6 overcurrent pada operasi tidak simetris dan protection proteksi arus akan mempengaruhi operation pengoperasian pada peralatan proteksi arus Metode yang digunakan dari arus sekunder
A. Correction of transformator arus Deteksi akurasi
Wiszniewski, Current pada kondisi tidak dari momen W. Rebizant, Transformer jenuh cukup untuk
7 kejenuhan sesaat dan L. Schiel Transient menghitung transformator arus
Performance frekuensi fundamental dan kandungan kompenen DC
Tabel 1.2. (Sambungan)No Peneliti Judul Metode
Identifikasi Harmonik
Hasil yang diperoleh
8 M. Yahyavi,
F. Brojeni, and M. Vaziri
Basic Theory and Practical Considerations in a Current Transformer
Pertimbangan Pengaturan operasi transformator arus untuk memilih transformator arus yang tepat
Nilai estimasi dengan menggunakan rasio X/R dapat digunakan untuk kondisi praktis
9 L. Kadar, P.
Hacksel, dan J. Wikston
The effect of current and voltage transformers accuracy on harmonic measurements in electric arc furnaces
Kompensasi dengan software yang di rancang untuk membalikkan pengukuran atau model respon frekuensi transformator pengukuran
Keakuratan pengukuran transformator arus dan tegangan pada kedua besaran dan fasa dapat ditingkatkan dengan kompensasi kesalahan instrumen transformator
Dari penelitian yang telah dilakukan seperti yang tertera pada Tabel 1.2 di atas menunjukkan bahwa harmonik yang muncul pada transformator arus akan mempengaruhi kinerja dari transformator arus itu sendiri yang berdampak pada keakuratan pengukuran dan kejenuhan pada transformator arus sehingga pengoperasian dari peralatan proteksi arus juga akan terganggu . Harmonik yang muncul pada transformator arus juga akan mempengaruhi kesalahan rasio dan kesalahan sudut fasa .
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah maka perumusan masalah dalam penelitian ini adalah: a.
Bagaimana kandungan harmonik arus dan tegangan yang muncul akibat beban nonlinier.
b.
Bagaimana upaya yang harus dilakukan untuk mereduksi harmonik yang terdapat pada transformator arus.
1.3. Batasan Masalah
Dengan mempertimbangkan waktu, biaya dan pembahasan yang terlalu luas maka penelitian ini akan membahas mengenai: a.
Pengukuran harmonik dilakukan pada sisi sekunder transformator arus.
b.
Analisa harmonik hanya dilakukan pada sisi sekunder transformator arus.
c.
Filter yang digunakan untuk mengurangi kandungan harmonik pada transformator arus adalah jenis passive single-tuned filter.
d.
Harmonik pada transformator arus dan filter akan dimodelkan dan disimulasikan menggunakan MATLAB/Simulink.
e.
Mengenai resonansi dan pengaruh terhadap sistem lain yang ditimbulkan oleh pemakaian passive single-tuned filter merupakan persoalan tersendiri dan tidak dibahas.
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah merancang passive single-tuned filter untuk mereduksi kandungan harmonik arus yang ada pada transformator arus agar memenuhi standar harmonik yang diizinkan berdasarkan standar IEEE 519 – 1992.
1.5. Manfaat Penelitian
Setelah melakukan penelitian ini diharapkan: a.
Mendapatkan kualitas daya listrik yang lebih baik dengan harmonik yang rendah dan faktor daya yang tinggi.
b.
Mampu mengurangi harmonik untuk pengukuran dan proteksi pada sistem.