Reduksi Harmonisa Pada Sistem Distribusi 3 Fasa 4 Kawat Menggunakan Four Branch Star Filter Dan Passive Single-Tuned Filter (Studi Kasus Pada Transformator Distribusi 20 KV/400 V)
REDUKSI HARMONISAPADA SISTEM DISTRIBUSI
3 FASA 4 KAWAT MENGGUNAKAN
FOUR BRANCH STAR FILTER DANPASSIVE SINGLE-TUNED FILTER
(STUDI KASUS PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 20 KV/400 V)
TESIS
MARWAN AFFANDI
097034015/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Telah diuji pada Tanggal: 23 Juli 2014 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Prof. Dr. Ir. Usman Baafai Anggota : 1. Dr. Marwan Ramli, M.Si
2. Prof. Drs. Tulus, M.Si, Ph.D
3. Dr. Eng. Ariadi Hazmi
REDUKSI HARMONISA PADASISTEM DISTRIBUSI
3 FASA 4 KAWAT MENGGUNAKAN
FOUR BRANCH STAR FILTER DANPASSIVE SINGLE-TUNED FILTER
(STUDI KASUS PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI 20 KV/400 V)
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik
Dalam Program Studi Magister Teknik Elektro
Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
OLEH:
MARWAN AFFANDI097034015/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
ABSTRAK
Beban-beban non-linier pada sistem tenaga listrik tiga fasa empat kawat membangkitkan harmonisa arus urutan positif/negatif maupun harmonisa urutan nol. Harmonisa ini menyebabkan kenaikan resonansi, distorsi tegangan, pemanasan lebih, bertambahnya rugi-rugi, kegagalan dan penuaan dini pada peralatan listrik, dan sebagainya. Berdasarkan pengukuran pada suatu transformator distribusi milik PT. PLN (Persero) Wilayah Sumatera Utara Area Medan dengan beban yang tidak seimbang ditemukan adanya gejala harmonisa dengan Individual Harmonisa
Distortion (IHDi) arus orde-3 dan orde-5 yang tidak sesuai Standar IEEE 519-1992.
Pengurangan harmonisa dilakukan menggunakan Four Branch Star (FBS) Filter dan
Passive Single-Tuned Filter . Simulasi data menggunakan MATLAB/Simulink untuk
merancang parameter filter. Hasil simulasi menunjukkan FBS Filter dan Passive
Single-Tuned Filter dapat menurunkan IHDiorde-3 dan orde-5 pada tiap fasa dan
netral sesuai dengan Standar IEEE 519-1992. Penurunan IHDi diikuti oleh penurunan arus fasa maupun arus netral.
Kata Kunci : Transformator Distribusi, Harmonisa, Individual Harmonic Distortion (IHD), Four Branch Star Filter, Passive Single-Tuned Filter.
ABSTRACT
Non-linear load in the electric power system of three four-wire phases generates
positive/negative order current harmonics and zero order harmonics. These
harmonics bring about the increase in resonant, voltage distortion, over heating,
increase in energy loss, failure and early aging in electric equipment, and so on.
Based on the measurement in a distribution transformator owned by PT. PLN
(Persero) of North Sumatera Regional Medan with unbalanced load, it was found
that there was the phenomena of harmonics with Individual Harmonic Distortion
(IHDi) of Order-3 and order-5 current which was not in line with IEEE 519-1992
standard. The reduction of harmonics was done by using Four Branch Star (FBS)
Filter and Passive Single-Tuned Filter. MATLAB/Simulink was used for the result of
simulation to design filter parameter. The result of simulation showed that FBS Filter
and Passive Single-Tuned Filter could decrease IHDi order-3 and order-5 in each
phase and was neutral according to IEEE 519-1992 standard. The decrease in IHDi
was followed by the decrease in phase current and neutral current.
Keywords: Distribution Transformator, Harmonics, Individual Harmonic Distortion,
(IHDi), Four Branch Star Filter, Passive Single-Tuned FilterKATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan Syukur Alhamdulillah, penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan judul “Reduksi Harmonisa Pada Sistem Distribusi3 Fasa 4Kawat Menggunakan Four Branch Star Filter Dan Passive Single-Tuned Filter (Studi Kasus Pada Transformator Distribusi 20 KV/400 V)” yang merupakan salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Pascasarjana pada Program Studi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai dan Bapak Dr. Marwan Ramli, M.Si., selaku komisi pembimbing penulis mengucapkan terima kasih untuk kesabaran, arahan dan masukan agar penulis menjadi lebih baik dan juga selalu menyempatkan waktu di berbagai kesibukan untuk membimbing serta memberi petunjuk dan saran yang sangat berharga bagi penulis agar penulisan tesis ini baik adanya. Bapak Prof. Drs. Tulus, M.Si, Ph.D dan Dr. Eng. Ariadi Hazmi, selaku Komisi Penguji pada Tesis ini, yang banyak memberikan saran dan masukan kepada penulis demi perbaikan tesis ini.
Kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan FT USU, Bapak Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU, Pengelola, Staf pengajar dan Staf Sekretariat Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan selama mengikuti Program Magister Teknik Elektro.Kepada Staf PT. PLN Cabang Medan penulis ucapkan terima kasih atas bantuan dalam pengambilan data pada penelitian yang penulis laksanakan.
Penulis juga menghaturkan terima kasih kepada rekan-rekan mahasiswa dan rekan sejawat, terkhusus buat saudara Azmi Riski Lubis, M.T., Pristisal Wibowo, M.T., Jhonson Monang Siburian, M.T., Mustamam Nasution, M.T., orang tua tercinta yaitu ayahanda Sumarno, Ibunda Misni Irawati, ayah mertua dr. Bachtiar Panjaitan, Sp.PD, ibu mertua dr. Nurhayati Hamid, Sp.Ak, adik – adikku yang ku sayangi Arief Munandar,S.T, Khairiah Triwidyasih,S.Psi., Rika Arfianti, S.E., Muhammad Habib, S.P., dan istri yang sangat kucintai Rahmi Yunita, S.Sos., S.E., M.Si, sahabatku Dody Satria Prabudi, S.T., M.Eng., dan keluarga besar NA. Munir. Atas kasih sayang yang tidak pernah putus, semangat, saran, kritik agar penulis menjadi lebih baik. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan bantuan dan dukungan baik moril maupun materil sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.
Penulis sadar dalam penulisan proposal tesis ini tidak mustahil banyak terdapat kekurangan dikarenakan keterbatasan pengetahuan yang penulis miliki. Oleh karena itu penulis selalu menerima saran dan masukan yang membangun demi sempurnanya tesis ini.
Akhirnya kepada Allah SWT penulis berserah diri, karena tak ada satu kesempurnaan pun di dunia ini kecuali milik-Nya.Amin Ya Rabbal ‘alamin.
Medan, Juli 2014 Penulis Marwan Affandi
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Marwan Affandi Jenis Kelamin : Laki-laki Agama : Islam Alamat : Jl. Gaperta G. Encong No. 94, Kel. Helvetia Tengah, Kec. Medan Helvetia, Kota Medan.
PENDIDIKAN: 1.
Tamatan SD Negeri 064983, Medan Tahun 1991 2. Tamatan SMP Negeri 16, Medan Tahun 1994 3. Tamatan SMANegeri 4, Medan Tahun 1997 4. Universitas Sumatera Utara, Medan Tahun 2003 5. Universitas Sumatera Utara, Medan Tahun 2014
Demikian riwayat hidup ini saya buat dengan sebenarnya untuk dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.
Medan, Juli 2014 Marwan Affandi
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR
Halaman Nomor Judul
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman