2 Gejala Kualitas Daya dan Efek Terhadap Peralatan
2.4 Uraian Rinci Fenomena
2.4.1 Transien
2.4.1.1 Transien Impulsif
Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT 9 Transien Impulsif adalah kejadian mendadak, perubahan frekuensi tanpa daya (nonpower frequency change) pada kondisi arus dan tegangan steady-state (atau kedua-duanya) yang polaritasnya searah (positif atau negatif).
Transien Impulsif biasanya ditandai dengan kenaikan dan peluruhan waktu. Fenomena ini dapat juga digambarkan menurut bagian-bagian dalam spektrumnya. Sebagai contoh, Transien Impulsif pada 1,2/50 mikro detik 2000 V ditandai dengan meningkatnya nilai puncak 2000 V dalam waktu 1,2 mikro detik, kemudian menurun hingga separuh nilai puncaknya dalam 50 mikro detik. Penyebab Transien Impulsif yang paling umum adalah petir. Gambar 2.1 memperlihatkan arus Transien Impulsif yang disebabkan oleh petir.
Gambar 2.1 Arus sambaran petir yang dapat menyebabkan Transien Impulsif pada sistem tenaga
Karena melibatkan frekuensi tinggi, Transien Impulsif diredam dengan cepat oleh komponen-komponen resistif dan tidak jauh dari sumbernya. Terdapat kemungkinan perbedaan-perbedaan yang signifikan pada karakteristik transien dari satu lokasi (atau bangunan) dengan lokasi lainnya. Transien Impulsif dapat menyebabkan resonansi pada sistem tenaga dan menghasilkan berbagai gangguan transien yang ber-osilasi.
Gambar 2.2 Transien Impulsif 2.4.1.2 Osilasi transien
Osilasi transien adalah perubahan gelombang tegangan atau arus sesaat yang polaritas berubah dengan sangat cepat. Hal ini digambarkan oleh spektrumnya (frekuensi utama), jangka waktu, dan magnitudo. Isi spektralnya dapat dikategorikan frekuensi tinggi, menengah, dan rendah diperlihatkan pada Tabel 2.2 Batas frekuensi
10 Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT klasifikasi ini dipilih bersesuaian dengan tipe-tipe umum gejala Osilasi transien pada sistem daya. Seperti halnya dengan Transien Impulsif, Osilasi transien dapat diukur dengan atau tanpa komponen frekuensi dasar. Dalam karakterisasi transien, penting untuk menandai dengan dan tanpa komponen dasar.
Osilasi transien dengan komponen frekuensi utama lebih besar dari 500 kHz dan durasi yang diukur dalam mikrodetik (atau beberapa siklus dari frekuensi fundamental) disebut sebagai Osilasi transien frekuensi tinggi. Transien ini hampir selalu disebabkan oleh beberapa tipe kejadian switching. Osilasi transien frekuensi tinggi sering terjadi sebagai akibat dari respon sistem lokal terhadap Transien Impulsif.
Peralatan konverter elektronika daya menghasilkan tegangan osilasi transien sebagai akibat dari komutasi dan rangkaian RLC snubber. Transien dapat berada pada frekuensi (kilohertz) yang tinggi, dan berlangsung beberapa siklus pada frekuensi fundamental, dan berulang beberapa kali tiap siklus 50 Hz (tergantung pada jumlah pulsa dari peralatan) dan magnitudo 0,1 pu (dikurangi dengan komponen 50 Hz).
Transien dengan komponen frekuensi utama antara 5 dan 500 kHz dengan durasi 10 mikro detik (atau beberapa siklus dari frekuensi fundamental) disebut transien frekuensi menengah
Enerjais kapasitor yang terhubung back-to-back menyebabkan arus Osilasi transien beberapa puluh kilohertz. Gejala ini terjadi ketika kapasitor bank di-enerjais pada sistem kelistrikan dimana didekatnya terdapat kapasitor bank yang beroperasi. Kapasitor bank yang di-enerjais melihat kapasitor di-enerjais kembali sebagai impedansi rendah (dibatasi oleh hanya induktansi dari bus dimana kapasitor yang terhubung, dan pada umumnya relatif kecil). Pada Gambar 2.3 menggambarkan hasil arus transien karena switching kapasitor. Switching mengakibatkan osilasi tegangan transien pada daerah frekuensi yang sama. Frekuensi medium transien dapat juga terjadi sebagai respon sistem terhadap Transien Impulsif.
Gambar 2.3 Osilasi transien yang disebabkan oleh switching capasitor.
Transien dengan komponen frekuensi utama kurang dari 5 kHz, dan durasi 0,3 sampai 50 milli detik, dipertimbangkan sebagai transien frekuensi rendah. Kategori dari gejala ini sering ditemukan pada sistem subtransmisi dan sistem distribusi yang disebabkan oleh banyak tipe kejadian, terutama pengisian kapasitor bank. Bentuk gelombang tegangan yang dihasilkan sangat umum dikenal oleh para insinyur sistem tenaga dan
Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT 11 dapat digolongkan menggunakan atribut yang dibahas sejauh ini. Enerjais kapasitor bank pada umumnya mengakibatkan osilasi tegangan transien pada frekuensi antara 300 dan 900 Hz. Transien mempunyai puncak yang dapat mendekati 2,0 pu, tetapi pada umumnya 1,3 – 1,4 pu dan bertahan antara 0.5 dan 3 siklus, tergantung pada peredaman sistem (lihat Gambar 2.3).
Osilasi transien dengan frekuensi pokok kurang dari 300 Hz dapat ditemukan pada sistem distribusi. Hal ini secara umum dihubungkan dengan ferroresonance dan energisasi transformator (lihat Gambar 2.4 dan Gambar 2.5). Transien pada kapasitor seri dapat dimasukkan dalam kategori ini. Transien ini terjadi ketika resonansi sistem mengakibatkan pembesaran komponen frekuensi rendah pada arus awal transformator (harmonisa kedua, dan ketiga) atau ketika kondisi yang tidak biasa mengakibatkan ferroresonance.
Gambar 2.4 Osilator transien frekuensi rendah yang disebabkan oleh enerjais kapasitor bank.
Gambar 2.5 Osilator transien frekuensi rendah yang disebabkan oleh ferroresonance pada transformator tanpa beban.
IEEE std C62.41-1991 [B14] menjelaskan bentuk-bentuk gelombang surja untuk menunjukkan dimana peralatan-peralatan proteksi diperlukan untuk dipasang.
Referensi [B14] menjelaskan sumber-sumber atau penyebab tegangan surja, seberapa sering terjadi dan level tegangan pada rangkaian yang tidak terproteksi, bentuk-bentuk gelombang tegangan surja yang representatif, energi dan impedansi sumber.
12 Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT 2.4.2 Penyimpangan Berdurasi Pendek
Kategori ini meliputi kategori IEC tegangan dip dan interupsi pendek serta antitesis dip atau swell. Setiap jenis penyimpangan dapat dinyatakan sebagai seketika, sesaat, atau sementara, tergantung pada jangka waktu sebagaimana ditetapkan dalam Tabel 2.2.
Penyimpangan tegangan berdurasi pendek (short-duration variations) hampir selalu disebabkan oleh kondisi kerusakan, enerjais beban besar yang membutuhkan arus awal yang tinggi, atau koneksi longgar intermiten dalam jaringan kabel listrik.
Tergantung pada lokasi gangguan dan kondisi sistem, kesalahan dapat menyebabkan baik tegangan naik (swell) atau tegangan turun (sag), atau sepenuhnya kehilangan tegangan (interupsi). Kondisi kesalahan bisa dekat atau jauh dari titik penting. Dalam kedua kasus, dampak pada tegangan selama kondisi kesalahan berlangsung merupakan penyimpangan berdurasi pendek. Perubahan arus menurut kategori durasi dan besarnya bisa juga termasuk dalam penyimpangan berdurasi pendek.
2.4.2.1 Interruption
Sebuah interupsi terjadi ketika suplai tegangan atau arus beban sampai kurang dari 0.1 pu untuk periode waktu tidak lebih dari satu menit.
Interupsi merupakan hasil dari kesalahan sistem tenaga, kesalahan peralatan, dan malfungsi kontrol. Interupsi terukur dengan durasinya sejak besaran tegangan kurang dari 10% dari nominal. Durasi gangguan akibat kesalahan pada sistem utilitas ditentukan oleh perangkat utilitas pelindung dan peristiwa tertentu yang menyebabkan kerusakan. Durasi gangguan akibat kerusakan peralatan atau sambungan yang longgar tidak tentu.
Beberapa interupsi dapat didahului oleh tegangan sag saat interupsi disebabkan kesalahan pada suplai sistem. Tegangan sag itu terjadi antara waktu inisiasi kerusakan dan beroperasinya perangkat pelindung. Pada kerusakan feeder, beban akan mengalami tegangan sag yang segera diikuti dengan interupsi. Durasi dari gangguan ini akan tergantung pada kemampuan reclosing perangkat pelindung. Reclosing yang singkat umumnya akan membatasi gangguan yang disebabkan oleh kesalahan non-permanen kurang dari 30 siklus. Tertundanya reclosing perangkat pelindung dapat menyebabkan interupsi sesaat atau sementara.
Gambar 2.6 menunjukkan interupsi sesaat selama tegangan turun sekitar 2,3 detik.
Catatan dari plot bentuk gelombang dari peristiwa ini bahwa tegangan sesaat tidak dapat jatuh ke nol segera setelah interupsi dari tegangan sumber. Tegangan sisa ini disebabkan oleh efek back-ggl induksi motor di sirkuit yang terputus
Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT 13 Gambar 2.6 Interupsi sesaat karena kesalahan dan operasi recloser selanjutnya.
2.4.2.2 Sags (Dips)
Terminologi yang digunakan untuk menggambarkan besarnya tegangan sag sering membingungkan. Penggunaan yang disarankan adalah "sag ke 20%," yang berarti bahwa tegangan listrik berkurang hingga 20% dari nilai normal, tidak dikurangi sebesar 20%. Penggunaan preposisi "dari" (seperti dalam "sag dari 20%," atau tersirat dalam
"sag 20%") sudah ditinggalkan. Preferensi ini konsisten dengan praktek IEC, dan dengan analisa gangguan yang paling mengganggu juga terlaporkan tegangan yang tersisa. Sama seperti penandaan tegangan yang tidak terspesifikasi diterima di rata-rata potensial line to line, sehingga besar sag tidak ditentukan akan mengacu dengan tegangan yang tersisa. Bila memungkinkan, tegangan nominal atau dasar dan tegangan sisa harus disebutkan.
Tegangan sag biasanya dikaitkan dengan kesalahan sistem, tetapi juga bisa disebabkan oleh switching beban berat atau start motor besar. Gambar 2.7 menunjukkan sebuah tegangan sag khas yang dapat dikaitkan dengan kegagalan pembumian. Kerusakan pada sirkuit feeder paralel akan mengakibatkan penurunan tegangan pada bus gardu induk yang mempengaruhi semua feeder lain sampai kerusakan tersebut diperbaiki. Jumlah perbaikan kesalahan typical bervariasi antara 3 sampai 30 siklus, tergantung pada besarnya arus gangguan dan jenis deteksi overcurrent dan interupsi
14 Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT Gambar 2.7 Voltage sag sesaat yang disebabkan oleh kesalahan Single Line to
Ground (SLG).
Tegangan sag juga bisa disebabkan oleh perubahan beban besar atau start motor.
Motor induksi akan menarik enam sampai sepuluh kali arus beban penuh selama start.
Arus lagging timbul akibat tegangan sag menyebabkan penurunan tegangan impedansi sistem. Jika besarnya arus relatif lebih besar dari arus yang ada dalam kesalahan sistem, tegangan sag yang dihasilkan dapat signifikan. Gambar 2.8 menggambarkan efek dari start motor dengan beban besar.
Istilah sag telah digunakan di komunitas kualitas daya listrik selama bertahun-tahun untuk menggambarkan jenis tertentu dari gangguan kualitas daya dengan penurunan tegangan berdurasi singkat. Jelas, gagasan secara langsung dipinjam dari definisi literal dari kata sag. Definisi IEC untuk fenomena ini adalah dip. Dua istilah yang dapat dipertukarkan tersebut, sag yang lebih disukai di komunitas kualitas daya AS.
Sebelumnya, durasi peristiwa sag belum jelas. Typical durasi sag didefinisikan dalam beberapa publikasi memiliki rentang dari 2 ms (sekitar 1 / 8 siklus) sampai beberapa menit. Undervoltages yang kurang dari 1 / 2 siklus tidak dapat dicirikan secara efektif sebagai perubahan nilai rms dari nilai frekuensi dasar. Oleh karena itu, peristiwa ini dianggap transien. Undervoltages yang bertahan lebih lama dari 1 menit biasanya dapat dikendalikan dengan peralatan pengaturan tegangan dan mungkin terkait dengan berbagai penyebab lain dari kesalahan sistem. Oleh karena itu, kejadian tersebut diklasifikasikan sebagai penyimpangan berdurasi lama dibagian 2.4.3 bagian buku ini.
Durasi sag disini dibagi ke dalam tiga kategori - seketika, sesaat, dan sementara - yang bertepatan dengan tiga kategori interupsi dan swell. Dengan durasi ini dimaksudkan untuk mengkorelasikan dengan typical intensitas pengoperasian alat pelindung serta rekomendasi divisi durasi oleh organisasi teknis internasional [B15].
Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT 15 Gambar 2.8 Voltage sag sementara yang disebabkan oleh starting motor.
2.4.2.3 Swells
Swell didefinisikan sebagai peningkatan tegangan atau arus rms pada frekuensi daya untuk durasi waktu dari 0,5 siklus untuk 1 menit. Tipikal besarannya adalah antara 1,1 dan 1,8 pu. Swell besarnya juga dijelaskan oleh tegangan sisa, dalam hal ini, selalu lebih besar dari 1.0.
Seperti sag, swell biasanya dikaitkan dengan kondisi gangguan sistem, tetapi swell kurang umum daripada tegangan sag. Swell dapat terjadi karena kesalahan pembumian pada sistem yang mengakibatkan kenaikan tegangan sementara pada tahapan yang tidak dilalui. Swell juga bisa disebabkan saat melepas beban besar atau switching pada sebuah kapasitor bank besar. Gambar 2.9 mengilustrasikan tegangan swell yang disebabkan oleh kesalahan Single Line to Ground (SLG).
16 Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT Gambar 2.9 Voltage swell sesaat disebabkan oleh kesalahan Single Line to Ground.
Swell dicirikan oleh besarannya (rms value) dan durasi. Tingkat keparahan tegangan swell saat kondisi kesalahan adalah fungsi dari kesalahan lokasi, impedansi sistem, dan pembumian. Pada sistem tanpa pembumian, tegangan Line-to-Ground di fase tanpa pembumian akan 1,73 pu selama kondisi kesalahan Line-to-Ground. Dekat dengan gardu pada sistem pembumian, tidak akan ada kenaikan tegangan pada tahapan tersebut karena trafo gardu biasanya dihubungkan delta-Wye, memberikan jalur zerosequence impedansi rendah untuk arus pengganggu.
Dalam beberapa publikasi, istilah overvoltage sesaat yang digunakan sebagai sinonim untuk istilah swell. Definisi formal swell di IEEE Std C62.41-1991 adalah "Sebuah peningkatan sesaat dalam tegangan frekuensi daya yang dikirim oleh listrik, di luar toleransi normal, dengan durasi lebih dari satu siklus dan kurang dari beberapa detik [ B14] ". Definisi ini tidak disukai oleh masyarakat kualitas daya.
2.4.3. Penyimpangan Berdurasi Lama
Penyimpangan berdurasi lama (Long Duration Variation) terjadi apabila mengalami penyimpangan dari rata-rata (rms) pada frekuensi sistem kelistrikan lebih dari 1 menit dimana besar penyimpangan melampaui batas ANSI.
Penyimpangan berdurasi lama dapat berupa overvoltages atau undervoltages, tergantung pada penyebabnya. Terjadinya overvoltages dan undervoltages secara umum bukan hasil dari kesalahan sistem tetapi disebabkan oleh variasi beban terhadap sistem dan operasi switching sistem. Variasi ini dijelaskan dengan plot antara tegangan rms terhadap waktu (lihat Gambar 2.9).
Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT 17 Berbagai suplai daya tegangan yang lebih lama dari 1 menit bisa menyebabkan kerusakan peralatan. Overvoltage dan undervoltage jarang terjadi pada feeder utility karena dijaga dalam range penyimpangan +5%. Namun demikian overvoltage dan undervoltage dapat terjadi sehubungan dengan jaringan yang mengalami overload, kesalahan setting pada trafo, blown fuse pada kapasitor bank, dan kapasitor bank yang beroperasi pada beban penerangan.
2.4.3.1 Sustained interruptions
Penurunan suplai tegangan ke nol untuk satu perioda waktu tertentu lebih dari 1 menit disebut sustained interruption. Gangguan tegangan lebih dari 1 menit sering terjadi dan memerlukan intervensi manual. Sustained interruption merupakan satu fenomena sistem daya yang spesifik.
Efek dari sustained interruption yaitu tidak bekerjanya peralatan, kecuali beban yang telah dilindungi oleh sistem UPS atau bentuk lain dari peralatan penyimpan energi.
2.4.3.2 Overvoltage
Overvoltage dapat disebabkan oleh pelepasan beban (misalnya, pemutusan suatu beban besar), atau variasi kompensasi reaktif pada sistem (misalnya., beroperasinya kapasitor bank). Kurangnya kemampuan pengaturan atau kontrol tegangan, salah menentukan setting trafo.
Overvoltage dapat menyebabkan kegagalan peralatan. Pengaruh overvoltage dapat segera dirasakan pada peralatan elektronik. Sedangkan untuk trafo, kabel, bus, switchgear, CT, PT, dan motor listrik pengaruhnya tidak dirasakan segera tapi menyebabkan berkurangnya umur peralatan. Tanda seringnya kondisi overvoltage pada kapasitor bank adalah menggelembungnya fisik kapasitor. Keluaran daya reaktif (var) pada kapasitor akan meningkat selama kondisi overvoltage. Cahaya lampu menjadi lebih terang ketika overvoltage terjadi. Kondisi overvoltage terhadap protective relay dapat menyebabkan operasi lain yang tidak dikehendaki sehingga malfungsi.
2.4.3.3 Undervoltage
Undervoltage dapat disebabkan oleh kejadian sebaliknya dari overvoltage.
Penyambungan beban atau pemutusan kapasitor bank dapat menyebabkan undervoltage sampai peralatan pengaturan tegangan pada sistem dapat membawa tegangan kembali ke kondisi normal. Rangkaian dengan beban yang berlebihan juga dapat menghasilkan undervoltage.
Undervoltage kurang lebih dari 1 menit dapat menyebabkan kegagalan pemakaian peralatan. Misalnya, pengontrol Motor dapat lepas selama kondisi undervoltage, dengan tegangannya sebesar 70 s/d 80 % dari tegangan nominal. Undervoltage dalam jangka waktu lama menyebabkan kerugian pemanasan pada motor induksi karena meningkatnya arus motor. Dengan perubahan kecepatan dapat terjadi pada mesin induksi selama kondisi ini. Pada peralatan elektronik seperti komputer dan pengontrol elektronik dapat berhenti beroperasi selama undervoltage. Kondisi undervoltage pada kapasitor bank dapat menyebabkan pengurangan output dari kapasitor bank, karena
18 Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT output var sebanding dengan tegangan yang diterapkan. Secara umum, kondisi undervoltage pada trafo, kabel, bus, switchgear, CT, PT, peralatan metering, dan transducer tidak menyebabkan permasalahan untuk peralatan. Cahaya pada penerangan menjadi berkurang ketika undervoltage terjadi.
2.4.4. Voltage Unbalance
Voltage unbalance (Tegangan Tidak Seimbang) dapat diperkirakan ketika penyimpangan maksimum rata-rata dari tegangan tiga atau arus fasa, dibagi dengan rata-rata tegangan atau arus tiga fasa yang dinyatakan dalam persen. Dalam bentuk persamaan berikut
voltage unbalance = 100 x (deviasi max dari tegangan rata2) / (tegangan rata2) Gambar 2.10 memperlihatkan contoh pengukuran yang tidak seimbang pada satu titik jaringan rumah tangga (residential) selama satu minggu. Sebagai contoh, tegangan antar fasa dengan pembacaan 230, 232, dan 225 volt, jadi rata-rata adalah 229 volt.
Penyimpangan maksimum dari rata-rata di antara tiga pembacaan adalah 4.
Persentase ketidakseimbangan adalah 100 x 4/229 = 1.7%.
Gambar 2.10 Kecenderungan Tegangan tidak seimbang pada satu rumah tinggal (residensial).
Sumber utama voltage unbalance kurang dari 2% adalah adanya ketidakseimbangan beban fase tunggal pada rangkaian 3 fasa. Voltage imbalance dapat juga diakibatkan hasil dari anomali kapasitor bank seperti blown fuse pada salah satu fasa dari bank tiga fasa. Voltage unbalance yang parah (lebih besar dari 5%) dapat terjadi akibat beban fasa tunggal. Pada umumnya, utility menyediakan tegangan yang dijaga sehingga jarang terjadi voltage unbalance; karena ketidakseimbangan dapat menyebabkan gangguan suplai listrik dan efek pemanasan yang signifikan terhadap pembangkit,
Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT 19 transmisi dan sistem distribusi. Ketidakseimbangan tegangan biasanya muncul pada pelanggan karena pengaturan beban yang tidak seimbang dalam beban satu fasa seperti tanur buses fasa tunggal. Dalam hal ini, mengakibatkan pemanasan berlebih pada motor dan trafo jika tidak dikoreksi.
Voltage unbalance lebih besar dari 2% harus dikurangi, jika memungkinkan dengan mendistribusikan ulang beban fasa tunggal.
2.4.5. Distorsi Bentuk Gelombang
Distorsi bentuk gelombang adalah suatu penyimpangan posisi steady-state dari suatu gelombang sinus ideal dari frekuensi daya yang terutama ditandai oleh konten spektrum penyimpangan.
Terdapat empat jenis penyimpangan bentuk gelombang yang utama sebagai berikut:
a) DC Offset
b) Harmonisa dan Interharmonisa c) Notching
d) Noise (kebisingan)
2.4.5.1 DC Offset
Kehadiran tegangan atau arus DC pada sistem daya AC disebut dengan DC offset.
Fenomena ini bisa terjadi sebagai akibat dari gangguan geomagnetik atau karena efek rektifikasi setengah gelombang. Penggunaan lampu pijar usia lama, sebagai contoh, mungkin mengandung dioda untuk mereduksi tegangan rms yang disuplai ke lampu dengan rektifikasi setengah gelombang. Arus searah (DC) pada sistem tenaga AC akan menyebabkan kerugian, terutama pada peningkatan saturasi trafo dan penambahan stress insulasi.
2.4.5.2 Harmonisa dan interharmonisa
Harmonisa merupakan salah satu gangguan kualitas daya berupa tegangan sinusoidal yang frekuensinya merupakan kelipatan bilangan bulat dari tegangan fundamentalnya, misalnya pada tegangan fundamental 50 Hz, maka tegangan harmonisa ketiga akan memiliki frekuensi 3x50 Hz atau 150 Hz). Distorsi harmonisa eksis karena karakteristik nonlinier peralatan dan beban pada sistem tenaga listrik.
Injeksi arus yang mengandung harmonisa dari pelanggan ke dalam sistem tenaga dapat menyebabkan cacat tegangan harmonisa yang akan muncul pada sistem tenaga.
Distorsi arus dan tegangan harmonisa ini dapat menyebabkan: pemanasan berlebih pada peralatan berputar, transformator-transformator, dan konduktor-konduktor pembawa arus, kegagalan atau operasi prematur alat pelindung (seperti sekring-sekring), dan ketidaktepatan meteran (pengukuran). Distorsi tegangan harmonisa pada suatu sistem tenaga dapat menyebabkan permasalahan yang sama pada suatu peralatan pelanggan dan dapat menyebabkan pemanasan berlebih pada transformator-transformator utility, konduktor-konduktor, dan peralatan daya lain.
20 Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT Sebuah ilustrasi bentuk tegangan fundamental dan harmonisa dapat dilihat pada Gambar 2.11. Tingkat distorsi harmonisa dapat dikarakterisasi oleh spektrum harmonisa lengkap dengan magnitude dan sudut fasa dari masing-masing komponen harmonisa individu. Juga sering digunakan suatu kuantiti tunggal yang disebut distorsi harmonisa total (Total Harmonic Distortion, THD) sebagai suatu ukuran magnitude dari distorsi harmonisa.
Gambar 2.11 Sebuah ilustrasi bentuk tegangan fundamental dan harmonisa.
Tabel 2.3 Kerugian yang diakibatkan oleh harmonisa pada berbagai peralatan.
No. Peralatan Kerugian yang ditimbulkan
1 Circuit breakers Malfungsi
2 Capacitor banks Pemanasan lebih
Kerusakan isolasi Kegagalan pemutus internal
3 Perlengkapan proteksi False tripping
No tripping
4 Peralatan pengukuran Pengukuran yang salah
5 Trafo, reaktor Pemanasan lebih
6 Motor Tingkat kebisingan naik
Pemanasan lebih Penambahan vibrasi
7 Telefon Rusaknya kualitas suara
8 Kabel Pemanasan lebih
9 Elektronik umum (TV, komputer, dll) Kesalahan transfer data Over-/undervoltage Layar yang berkejap
Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT 21 Tegangan harmonisa pada umumnya disebabkan oleh penggunaan peralatan yang memiliki beban non-linier seperti VSD (variable speed drives) dan SCR (Silicon Controlled Rectifiers). Selain itu penyebab lain harmonic dapat berasal dari peralatan yang menggunakan inti besi (iron core) seperti trafo and motor induksi.
Gangguan harmonisa dapat ditanggulangi dengan penggunaan filter atau trafo sebagai komponen urutan nol (zero sequence components). Sebuah tabel berisi jenis-jenis kerugian harmonisa pada berbagai peralatan, dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Sedangkan Interharmonisa didefinisikan serupa dengan harmonisa, hanya saja frekuensinya bukan merupakan kelipatan bilangan bulat dari tegangan fundamentalnya.
Interharmonisa dapat muncul sebagai frekuensi diskrit atau suatu spektrum pita lebar.
Sumber utama distorsi bentuk gelombang interharmonisa adalah konverter frekuensi statik, konverter siklus, motor-motor induksi, dan peralatan-peralatan busur api. Sinyal Power Line Carrier (PLC) dapat juga ditimbang sebagai interharmonisa.
2.4.5.3 Notching
Notching adalah suatu gangguan frekuensi tegangan yang disebabkan oleh operasi normal peralatan-peralatan elektronika daya ketika arus dikomutasi dari fasa satu ke lainnya. Konverter fase tiga yang memproduksi arus searah (DC) secara terus-menerus adalah penyebab utama notching. Contoh bentuk gelombang tegangan listrik yang mengalami gejala notching dapat dilihat pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Bentuk gelombang tegangan yang disebabkan oleh operasi konverter.
2.4.5.4 Noise
Noise adalah sinyal elektrik yang tak dikehendaki dengan konten spektrum lebar pita (bandwith) lebih rendah dari 200 kHz yang tersuperimposed dengan tegangan atau arus sistem tenaga dalam konduktor-konduktor fasa, atau diperoleh pada konduktor
22 Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT netral saluran-saluran sinyal. Noise pada sistem tenaga dapat disebabkan oleh
22 Pusat Tekonologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE) - BPPT netral saluran-saluran sinyal. Noise pada sistem tenaga dapat disebabkan oleh