• Tidak ada hasil yang ditemukan

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Transformator Ukur

2.1.7. Kelas alat ukur

Batas kesalahan alat ukur memperlihatkan atau menunjukkan ketelitian dan akurasi alat tersebut. Tabel 2.1 merupakan kelas-kelas akurasi dari sebuah alat ukur:

Tabel 2. 1.Kelas Akurasi Alat Ukur Kelas

Akurasi Keterangan

0,05; 0,1 dan 0,2

Merupakan alat dengan ketelitian/presisi yang sangat tinggi digunakan untuk lab dan alat ukur standar

0,5 Merupakan alat dengan ketelitian/presisi tinggi dipakai pada pengukuran-pengukuran presisi, alat ini biasanya portable

1

Merupakan alat dengan ketelitian/presisi lebih rendah dari kelas di atasnya, alat ini kecil portable, biasanya di pasang pada panel-panel listrik yang besar.

1,5; 2,5 dan 5

Merupakan alat dengan ketelitian/presisi rendah, dimana dalam penggunaannya faktor ketelitian dan presisinya tidak begitu penting

Pada hasil pengukuran atau pengetesan, bila dibandingkan dengan alat standar presisi maka dapat diketahui besarnya kesalahan tersebut konstan atau proporsional.

2.2. Harmonik

Harmonik adalah pembentukan gelombang – gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya. Hal ini disebut frekuensi harmonik yang timbul pada bentuk gelombang aslinya sedangkan bilangan bulat pengali frekuensi dasar disebut angka urutan harmonik. Misalnya, frekuensi dasar suatu sistem tenaga listrik adalah 50 Hz, maka harmonik keduanya adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 100 Hz dan harmonik ketiga dengan frekuensi 150 Hz dan seterusnya [13].

Apabila sistem distribusi mensuplai beban nonlinier, dimana beban nonlinier menghasilkan harmonik. Tegangan harmonik ini mengalir dalam sistem yang akan menghasilkan suatu tegangan pada impedansi sistem. Harmonik tegangan atau arus ini akan berkombinasi dengan tegangan atau arus frekuensi fundamental dan membentuk distorsi.

2.2.1. Sumber harmonik

sumber tegangan. Proses kerja ini akan menghasilkan gangguan atau distorsi gelombang arus yang tidak sinusoidal. Bentuk gelombang ini tidak menentu dan dapat berubah menurut peraturan pada parameter komponen semikonduktor dalam peralatan elektronik. Beberapa peralatan yang dapat menyebabkan timbulnya harmonik antara lain catu daya, komputer, printer, lampu flourecent

yang menggunakan elektronik ballast, power eletronik (thyristor) dan peralatan elektronik yang di dalamnya banyak terdapat komponen semikonduktor atau elektronika daya sebagai rangkaian pengendali motor listrik [13].

Peralatan ini di rancang untuk menggunakan arus listrik secara hemat dan efisien karena arus listrik hanya dapat melalui komponen semikonduktornya selama periode pengaturan yang telah ditentukan. Namun disisi lain hal ini akan menyebabkan gelombang mengalami gangguan gelombang arus dan tegangan yang pada akhirnya akan kembali ke bagian lain sistem tenaga listrik. Fenomena ini akan menimbulkan gangguan beban tidak linier satu fasa. Hal di atas banyak terjadi pada jaringan distribusi yang memasok areal perkantoran atau komersil. Sedangkan pada areal perindustrian gangguan yang terjadi adalah beban nonlinier tiga fasa seperti motor listrik, pengendali kecepatan motor, pengisian baterai, electroplating, dapur busur listrik, dan sebagainya. Peralatan ini banyak menggunakan dioda, Silicon Controlled Rectifier (SCR), transistor dan sebagainya.

2.2.2. Standar harmonik

Arus harmonik yang terinjeksi ke dalam sistem tenaga listrik dapat menimbulkan efek yang merugikan pada peralatan sistem tenaga listrik terutama pada kapasitor, transformator, dan menyebabkan pemanasan dan pembebanan berlebih pada motor. Harmonik juga menyebabkan interferensi pada saluran telekomunikasi dan juga kesalahan pembacaan alat ukur listrik. Selanjutnya, harmonik arus sumber yang terbangkitkan tidak mengalirkan daya nyata (P) ke beban, tetapi semakin menghasilkan resonansi maupun penguatan harmonik pada sistem distribusi.

Dengan semakin meningkatnya penggunaan beban-beban nonlinier maka semakin tinggi tingkat kandungan arus harmonik yang terdapat pada arus jala-jala sistem. Hal ini ini akan membuat sistem semakin rentan terhadap permasalahan dan gangguan akibat arus harmonik. Beberapa badan Intemasional telah memberikan suatu batasan kandungan harmonik yang diizinkan untuk suatu sistem tenaga listrik salah satunya dituangkan dalam rekomendasi praktis batasan harmonik IEEE-519 Std tahun 1992.

Standar harmonik tegangan ditentukan oleh tegangan sistem yang dipakai seperti Tabel 2.2 berikut [14].

Tabel 2. 2. Batas THDV sesuai standar IEEE 519-1992 Tegangan bus pada

PCC Distorsi Tegangan individu Total Harmonik Distorsi Tegangan (THDv) V ≤ 69 KV 3,0 5,0 69 KV <V ≤ 161 KV 1,5 2,5 V>161KV 1,0 1,5

Untuk menentukan batas harmonik arus sesuai standar IEEE 519-1992 sesuai nilai Current Short Circuit Ratio (ISCR). Dimana ISCR adalah perbandingan antara arus hubung singkat (ISC) dengan arus beban nominal (IL) seperti Tabel 2.3.

Tabel 2. 3. Batas arus harmonik sesuai standar IEEE 519-1992

Isc/IL

Orde harmonik (dalam %) Demand Total Distortion (TDD) h< 11 11≤h<17 17≤h<23 23≤h<35 35≥h <20 4,0 2,0 1,5 0,6 0,3 5,0 20 – 50 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0 50 – 100 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0 100 – 1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0 >1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0 Dimana

Isc : Arus hubung singkat pada Point of Common Coupling (PCC) (Ampere)

= +

TDD : Total Demand Distortion (%) 2.2.3. Pengaruh arus harmonik pada transformator

Untuk mengetahui bagaimana arus harmonik mempengaruhi transformator daya diperlukan pemahaman dasar mengenai konstruksi standar dari dua kumparan transformator. Rugi – rugi transformator dapat di kategorikan seperti rugi – rugi beban, rugi – rugi tanpa beban atau rugi – rugi total. Rugi–rugi tanpa beban merupakan rugi – rugi inti atau eksitasi transformator. Rugi–rugi beban merupakan rugi – rugi impedansi pada transformator. Jumlah dari rugi–

Rugi beban dan rugi – rugi tanpa beban merupakan total dari rugi – rugi transformator. Rugi – rugi ini diukur dalam satuan watt. Untuk rugi – rugi transformator dinyatakan pada persamaan (2.12) berikut ini:

... 2. 12 Dimana

PNL : Daya pada LinetoNetral (watt) PLL : Daya Line to Line (watt)

Rugi – rugi beban transformator dapat dipecah menjadi rugi – rugi I2R dan stray losses. Rugi – rugi PR adalah rugi – rugi yang di hitung dari rugi- rugi yang terdapat pada transformator yang dapat dicari dengan mengukur resistansi DC dari kumparan dikalikan dengan arus dalam satuan ampere kuadrat pada

PR yang di hitung dari rugi – rugi beban yang diukur dan sisanya merupakan

stray losses. Rugi – rugi kumparan terdiri dari rugi – rugi arus Eddy dan bersirkulasinya rugi – rugi arus pada kawat atau kumparan paralel. Semua ini dianggap rugi – rugi arus Eddy pada kumparan. Medan elektromagnetik menghasilkan arus bolak balik yang mengalir pada konduktor, ini akan menyebabkan arus Eddy akan mengalir pada kumparan. Sedangkan stray losses

lainnya terdapat pada struktur kumparan sendiri dimana rugi–rugi ini terdapat pada klem inti transformator, tangki atau dinding transformator dan inti transformator [4].

2.2.4. Pengaruh arus harmonik pada rugi – rugi tanpa beban

Rugi-rugi tanpa beban atau rugi-rugi inti dapat di bagi menjadi rugi-rugi inti Eddy, rugi-rugi histerisis, rugi-rugi eksitasi kumparan yang sangat kecil. Rugi-rugi inti Eddy tidak sama dengan rugi-rugi kumparan Eddy, rugi-rugi ini pada dasarnya merupakan terlalu tebalnya laminasi pada inti, kualitas baja yang digunakan pada inti, frekuensi kerja, faktor distorsi yang terdapat pada baja selama proses pemotongan dan penumpukan. Karena bervariasinya pabrikan maka bervariasi pula rugi-rugi yang terjadi.

Harmonik yang mengalir pada arus beban juga dapat menyebabkan distorsi harmonik pada gelombang tegangan. Semakin tinggi induksi pada inti akan menyebabkan meningkatnya kejenuhan, ini akan menyebabkan rugi-rugi

pada inti. Dengan adanya harmonik tegangan ketiga maka akan muncul pula harmonik arus ketiga yang akan menyebabkan berkurangnya kemampuan dari transformator. Masalah yang lebih penting adalah dengan penggunaan frekuensi variabel transfomator output. Dengan transformator ini volt per hertz mungkin tidak konstan dan akan meningkatkan volts per hertz 1 sampai 2 kali dari kondisi normal. Hal ini akan menyebabkan rusaknya transformator akibat meningkatnya arus eksitasi bahkan akan menyebabkan arus hubung singkat. Transformator juga akan mengeluarkan suara dan terjadi pemanasan yang berlebihan. Inti permanen yang jenuh akan mempengaruhi kurva histerisis inti dan menyebabkan rugi-rugi inti pada saat beroperasi. Jika inti jenuh, maka medan elektromagnetik pada inti akan hilang dan menyebabkan kelebihan panas pada bagian tangki dan dinding transformator, dan ini akan menyebabkan kerusakan pada sistem dan juga transformator itu sendiri [4].

2.2.5. Pengaruh arus harmonik terhadap meningkatnya temperatur

Semua dampak dari arus harmonik yang telah dibahas sejauh ini memperoleh hasil dapat meningkatkan rugi-rugi pada transformator. Dengan meningkatnya rugi-rugi pada transformator jelas akan meningkatkan suhu. Secara umum, rugi-rugi ini memiliki dampak yang sama pada transformator yaitu akan terjadi peningkatan beban sebesar 10% sampai 15%. Hal ini juga akan

yang kering. Dari pengalaman lapangan nilai – nilai ini hanya diberikan untuk tujuan demonstrasi, untuk nilai yang sebenarnya dapat diperoleh lebih besar atau kurang dari yang telah dijelaskan dan harus diukur kembali. Secara umum, hal-hal di atas berlaku untuk rata-rata rugi [4].

2.2.6. Deret fourier

Gelombang sinus adalah bentuk gelombang paling dasar yang menyusun berbagai bentuk gelombang lainnya yang ada didunia kelistrikan. Pada tahun 1822 J. B. J. Fourier menyatakan bahwa sembarang fungsi periodik pada interval T dapat diwakili oleh deret tak hingga sinusoidal yang frekuensinya berkaitan secara harmonis atau dapat dinyatakan sebagai fungsi penjumlahan komponen sinusoidal fundamental dengan komponen harmonik pada deret orde tertinggi pada frekuensi yang merupakan kelipatan dari frekuensi fundamentalnya. Analisa harmonik merupakan cara untuk menganalisis bentuk gelombang terdistorsi, yang merupakan penjumlahan dari besaran dan fasa fundamental dengan harmonik orde tertinggi pada gelombang periodik. Hasil deretnya di kenal sebagai deret Fourier dan memperlihatkan hubungan antara fungsi waktu dengan fungsi frekuensi.

Suatu fungsi periodik f(θ) dengan periode βπ yang memenuhi syarat-syarat Dirichelet sebagai berikut:

= 0+ cos �0 + sin �0 =1 0 =1 0 = 2 cos � 0 =2 sin � 0

3. Integral adalah terbatas (tertentu), dapat dikembangkan menjadi suatu deret Fourier.

Deret trigonometri untuk fungsi periodik f(t) dapat dinyatakan Persamaan (2.13 s/d 2.16).

... 2. 13 Dengan koefisien 0, , dan masing – masing adalah:

... 2. 14 Nilai f fundamental untuk satu periode yaitu dari 0 hingga T.

... 2. 15

... 2. 16 Dimana n adalah orde harmonik.

Berdasarkan deret fourier di atas diperoleh bahwa gelombang yang mengintrodusir harmonik – harmonik ganjil yaitu harmonik ketiga, kelima, ketujuh, dan seterusnya. Suku 0 menyatakan komponen ini tidak muncul dalam jaringan sistem arus bolak – balik, dan apabila bentuk gelombang sempurna atau

= 2 + 2 ... 2. 17 Dimana n ≥ 1

Untuk nilai C sebagai fungsi n seringkali digambarkan dalam suatu barchart dan di kenal dengan “Spektrum Harmonik”. Spektrum Harmonik adalah distribusi semua amplitudo komponen harmonik sebagai fungsi orde harmoniknya dan diilustrasikan menggunakan histogram. Gambar 2.5 berikut menunjukkan contoh spektrum harmonik. Dari Gambar 2.5 dapat dikatakan bahwa spektrum merupakan perbandingan arus dan tegangan frekuensi harmonik terhadap arus dan tegangan frekuensi dasar [15].

=

Dokumen terkait