BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang - Analisis Kesesuaian Antara Double Tuned Filter Dengan Type-C Filter Pada Beban Transformator 400 kVA Politeknik Negeri Lhokseumawe
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Harmonisa dan faktor daya merupakan acuan utama dalam menilai sebuah sistem mempunyai kualitas daya listrik baik atau buruk. Masalah yang ditimbulkan oleh pengaruh tingginya harmonisa dan faktor daya rendah secara umum adalah efisien sistem menjadi rendah dan biaya operasi pemakaian energi listrik menjadi tinggi. Beban non linier adalah komponen pembangkit harmonisa. Pada dokumen
IEEE menggambarkan bentuk gelombang yang terdistorsi, dimana jumlah harmonisa
dan besar harmonisa setiap komponennya yang disebabkan oleh peralatan elektronika daya (beban non linier) [1].
Keberadaan Total Harmonic Distortion (THD) yang tinggi dan faktor daya yang rendah tentunya dapat menambah pembebanan transformator, bahkan dapat mempengaruhi kinerja peralatan lain dengan sumber listrik tersebut. Keberadaan harmonisa pada kualitas daya sudah ditentukan batas yang diizinkan sesuai standar internasional yaitu IEEE-519-1992 dan besar batasan THD yang diizinkan untuk harmonisa tegangan yaitu sebesar 5%.
Besar harmonisa yang dibangkitkan oleh setiap peralatan listrik dapat dilihat pada Tabel 1.1 sebagai gambaran besar THDi yang terjadi pada sistem yang ada di Politeknik.
Tabel 1.1. Jenis peralatan terhadap THDi yang dibangkitkan [2]Jenis Peralatan Tegangan (Volt) THDi( %) Keterangan
Fluorescent Lamp (with Magnetic Ballast)
277 18.5 Dominan harmonisa ke 3
Fluorescent Lamp (with Electronic Ballast)
277 11.6
Computer
240 134 91% Dominan harmonisa ke 3
Laser printer
240 134 91% Dominan harmonisa ke 3
Refrigerator
120 6.3
Residential Air Conditioner
240 10,5 Dominan harmonisa ke 3
Charger battery UPS 240
91 Dominan harmonisa ke 3 Dengan data beban yang ada tersebut tentunya permasalahan harmonisa dan faktor daya yang rendah merupakan masalah yang harus diselesaikan. Dimana pada kenyataannya sistem kelistrikan yang ada di Politeknik saat ini sebagian besar adalah beban non linier. Beban elektronika pembangkit harmonisa yang paling dominan yaitu Komputer, UPS, DC Drive, Mesin Las, dengan total daya terpasang sebesar 277.350 Watt. Penyebab faktor daya rendah yang paling dominan yaitu lampu penerangan yang menggunakan ballast magnet (lampu TL) dengan faktor daya 0,45 dengan total daya terpasang sebesar 296.640 Watt. Kemudian beban pengkondisi udara dengan total daya terpasang sebesar 177.548 Watt. Dimana untuk pengkondisi udara yang sudah diteliti yaitu untuk jenis konvensional dengan THD sebesar 0,39% dan faktor daya 0,99. Ada jenis lain yang saat ini berkembang yaitu jenis pengkondisi udara dengan pengaturan kecepatan menggunakan inverter yang saat ini sudah banyak digunakan oleh masyarakat karena hemat energi, tetapi pengkondisi udara jenis ini merupakan pembangkit harmonisa yang paling besar yaitu 114,14 % dengan faktor daya 0,59 [3]. Sementara belum ada filter harmonisa dan perbaikan faktor daya yang dipasang, dan belum pernah dilakukan audit energi listrik sehingga dapat mengkhawatirkan kinerja tranformator 400 kVA tersebut.
Dari data pengukuran awal yang dilakukan pada panel gedung utama dengan menggunakan Power Q link (matrel). Besar THD dan faktor daya yang terukur yaitu, THD arus sebesar 19,9 %, dan faktor daya 0,78. Apabila dilihat dari data awal tersebut, THD arus telah menggambarkan nilai THD yang terjadi dan melebihi standar IEEE-519-1992.
Hasil yang diharapkan dari kenyataan yang ada tersebut yaitu dapat meredam harmonisa yang terjadi sesuai standar IEEE-519-1992, minimal THDi di bawah 5 %.
Dengan demikian kualitas daya akan lebih baik, pembebanan transformator lebih maksimal dan pengaruh kerugian teknis lebih diminimalkan serta kinerja sistem peralatan lain tidak terganggu.
Penelitian ini bermaksud merancang double tuned filter dan Type-C filter yang akan mereduksi harmonisa sekaligus memperbaiki faktor daya sistem tersebut.
Penempatan filter direncanakan pada sistem distribusi daya listrik pada panel gedung utama di Politeknik Negeri Lhokseumawe. Banyak metode yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya dalam hal meredam harmonisa dan sekaligus memperbaiki faktor daya.
- 4
IEEE, 2003[9]
Simulasi dan Percobaan dilakukan di Laborato- rium
Filter LCL
pada Voltage Source Converter (VSC)
Dari hasil percobaan didapatkan THD arus sebesar 3%, dan THD tegangan 1,4%
5 T. Messikh, S. Mekhilef, and N. A.
Rahim[8] Adaptive Notch
Filter for
Harmonisa current Mitigation
Simulasi program
filter pasif
dan filter aktif Sebelumnya THDI 24,33%Dengan
filter THDI 4,57%
6 Darwin Rivas,dkk
Improving Passive
IEEE, 2008[7]
Filter Compenstion
Performance with Active Techniques
Simulasi MATLAB/ Simulink.
Filter Pasif
dan Filter Aktif
Sebelum dipasang filter THDv sebesar 7,51%. Sedangkan setelah dipasang filter pasif dan filter akif THDv menjadi 4,7%.
7 AKAGI.
H[10] Modern active
filters and
traditional passive
filters
Simulasi program
Filter pasif
dan aktif sebelumnya THDI 32.5%. Dengan
Design and Control of an LCL Filter Based Three Phase Active Rectifier
4 Marco Liserre, dkk
Penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya berkaitan dengan filter untuk meredam hamonisa dengan berbagai teknologi yaitu:
pada sudut δ = 10
Tabel 1.2. Model filter harmonisa yang telah dilakukan [4-10]No Nama Judul Penelitian Metode Identifikasi Harmonisa Jenis Filter yang Dirancang Hasil yang Diperoleh
1 Chih-ju chou, dkk
IEEE february 2000[4]
Optimal Planning Of Large Passive- Harmonisa-Filters Set At High Voltage Level
Simulasi program membanding kan dua single tuned dengan single tuned dan
Type-C filter
Menggunakan dua buah filter single tuned THDI awal 6.55% menjadi 4,8% THDV awal 4,11% menajdi 3,11% Menggunakan single tuned dan
Type-C filter
THDI awal 7,04% menjadi 4,82% THDV awal 6,86% mejadi 3,2% 2 Adel M.
Sharaff, Michael E. Fisher January 1994[5]
An optimization based technique for power sistem harmonisa filter design
Simulasi program Optimal nilai C1 dan C2 pada Type-C
filter damped
dan untuk α
Ternyata kinerja kedua filter tersebut mampu mengurangi harmonisa tegangan pada level yang hampir sama.
1 = 1,
α
2
= 0,2, dan α
3
= 0,0005, dengan nilai parameter filter yaitu C1 = 15 uF, C2 40 uF, dengan tahanan R = 700 ohm, dan L = 0,15 H
3 L.I.Koverni kova March,2010 [6]
Centralized normalization of harmonisa voltages by the third-orde passive filter
Simulasi program
filter pasif
orde tiga dan membanding kan dengan
Type-C filter
Effisiensi dari peredaman harmonisa tegangan orde ke n (3, 5, 7) oleh
filter orde ke tiga dan Type-C filter .
filter THDI 2%. Dari Tabel 1.2 terlihat bahwa penelitian yang dilakukan dengan berbagai teknologi dan menghasilkan nilai yang sangat bervariasi dalam mengurangi harmonisa.
.
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, masalah yang akan dibahas mengenai peredaman harmonisa dan perbaikan faktor daya dengan menggunakan
double tuned filter dan Type-C filter khususnya di panel gedung utama Politeknik
Negeri Lhokseumawe yaitu: 1.
Bagaimana menentukan nilai parameter komponen resistansi, induktansi dan kapasitansi pada double tuned filter dan type-C filter yang akan digunakan.
2. Bagaimana cara mendesain double tuned filter dan type-C filter untuk mereduksi harmonisa pada rel daya gedung utama sistem kelistrikan di Politeknik Negeri Lhokseumawe.
3. Bagaimana mensimulasikan dengan software MATLAB SIMULINK untuk pemasangan double tuned filter dan type-C filter yang akan digunakan agar dapat mereduksi harmonisa.
4. Bagaimana kesesuaian pemakaian double tuned filter dan Type-C filter sebagai filter harmonisa pada rel daya gedung utama Politeknik Negeri Lhokseumawe.
5. Bagaimana kesesuaian penggunaan kedua filter, terhadap standar IEEE 519-1992 yang diizinkan.
1.3. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan kesesuaian penggunaan antara double tuned filter dan Type-C filter dengan menentukan parameter yang tepat, untuk meredam harmonisa yang terjadi. Kemudian dianalisa keseuaian antara double tuned filter dengan Type-C filter dalam meredam harmonisa tersebut. Hasil peredaman harmonisa THDi minimal di bawah standar IEEE 519-1992.
1.4. Batasan Masalah
Mengingat luasnya permasalahan mengenai peredaman harmonisa dengan menggunakan double tuned filter dengan Type-C filter, maka permasalahan ini dibatasi sebagai berikut:
1. Penelitian hanya difokuskan pada masalah peredaman harmonisa dan perbaikan faktor daya pada sistem tersebut dengan menggunakan double
tuned filter dan Type-C filter.
2. Persoalan sumber–sumber harmonisa dan pengaruh penggunaan double
tuned filter dan Type-C filter terhadap sistem lain merupakan persoalan tersendiri dan tidak dibahas.
3. Beban dianggap seimbang pada pembebanan setiap fasanya sehingga masalah beban tak seimbang tidak dibahas.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah mendapatkan kualitas daya listrik yang lebih baik. Dengan harmonisa yang rendah dan faktor daya yang tinggi, maka akan mengurangi kerugian biaya operasi, serta pengaruh kerja peralatan lain tidak terganggu.
1.6. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan sebagai berikut:
Bab 1: Berisikan pendahuluan yang mengemukakan latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, dan manfaat penelitian. Bab 2: Berisikan tinjauan pustaka berkaitan dengan prinsip harmonisa, perbaikan faktor daya, karakteristik dan prinsip kerja Double Tuned Filter dan Type-C
filter.