PERANCANGAN TAPIS PASIF (SINGLE TUNED FILTER) UNTUK MEREDUKSI HARMONISA ARUS AKIBAT PEMAKAIAN BEBAN NON LINIER DI TRANSFORMATOR PEMAKAIAN SENDIRI PLTU TARAHAN

ABSTRAK

PERANCANGAN TAPIS PASIF(SINGLE TUNED FILTER)UNTUK MEREDUKSI HARMONISA ARUS AKIBAT PEMAKAIAN BEBAN NON

LINIER DI TRANSFORMATOR PEMAKAIAN SENDIRI PLTU TARAHAN

Oleh

INDRA ADITAMA

Sebagai salah satu pembangkit listrik terbesar di Sumbagsel, PLTU Tarahan mempunyai beban pemakaian sendiri yang bervariasi. Beban-beban ini merupakan beban non linier yang menyebabkan timbulnya distorsi harmonisa. Distorsi harmonisa menyebabkan gelombang arus dan tegangan sistem menjadi tidak sinusoidal serta memiliki efek negatif terhadap kinerja peralatan listrik. Salah satu contohnya adalah peralatan elektronik dan transformator menjadi lebih cepat panas. Oleh karena itu, untuk mengatasi permasalahan harmonisa yang terjadi dalam tugas akhir ini digunakan tapis pasif jenis single tuned filter. Pemilihan jenis tapis ini didasarkan pada karakteristik arus harmonik beban hasil pengukuran. Penyelesaian permasalahan dalam tugas akhir ini dibatasi hanya untuk orde harmonik yang paling dominan yaitu, orde ke-5 dan orde ke-7 pada bus beban LP (Lampu Penerangan), AC (Air Conditioner) danLift.

Hasil simulasi menunjukan pemasangansingle tuned filterini efektif untuk meredam arus harmonisa serta memperbaiki faktor daya. Sehingga setelah pemasangan tapis arus harmonisa pada bus beban LP turun dari 39,00% menjadi 12,30%, bus beban AC turun dari 15,26% menjadi 8,60%, bus bebanLift turun dari 25,16% menjadi 19,52% dan bus beban total turun dari 16,05% menjadi 3,92%.

PERANCANGAN TAPIS PASIF(SINGLE TUNED FILTER)UNTUK MEREDUKSI ARUS HARMONISA AKIBAT PEMAKAIAN BEBAN NON LINIER DI TRANSFORMATOR PEMAKAIAN SENDIRI PLTU

TARAHAN

Oleh

INDRA ADITAMA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

.I{arrra-IrlahasirSwa

,chtlya

^fitffio

fl

or

Pokok

Mahasi

':,@t5oaio64

',

.?WED'

nclbb

r$ruufi

lrtEnooutrgt'ffiUs

.

IABIiIONISA.AITIBilIrPNFTAITAI'IIIBE

.

NON

LINIER

PAI)A TRAJ{SFOBITATOR

freUnlIenn

SEIID-IBI PLTU

T

,,.,, _.,

\.

.:.

IUENTETUJUI

-*;'

*fi

qmisl,P,eqJbirbi4g

\

::,

:..,

J::

r-i

P,elnbjrrtbing

fen

ing

.U.

{T:.a _-Ll

H

Dri:

Eng;,LuBmanul

llaklm,

S.T.; Ill.Sc" III,E,19720-gW 2WOL2,;L,AA2' ', ,i:, :

.

lllntng

nt4filq-th,,$,T.,,

P1-1'.

NrP

1974@22

zc,C,c/l^z 2

@1

2. Ketua Jurusan Teknik Elektro

Agqq!,

!g; $T.,

IIfl,

fh.D.

MP,1.968-OB09

199m5,1

00i

.,, ,.

1.

fim

Pengqii

:, :. _{. r,, .:}

Ketua ,

!IENGESAIIITAIT

;

.Ntning

hlrcIt,

9.T., l}t.T.

$ekretaris

Pengqji Utama

'."ig5llA3;'"\

";lrr€$f{$\

ilW,"il\thauE

3;

Afrfad,

D.E.A

.

qrr

1e65os1o

₁₉₉₅₀₅

,

*/,

SURAT PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah dilakukan orang lain dan sepanjang sepengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini sebagaimana yang disebutkan di dalam daftar pustaka.

Selain itu saya menyatakan pula bahwa skripsi ini dibuat oleh saya sendiri.

Apabila pernyataan saya tidak benar, maka saya bersedia dikenai sangsi sesuai dengan hukum yang berlaku.

Bandar Lampung, 29 April 2013

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kediri, Jawa Timur pada tanggal 10 Oktober 1989 sebagai anak pertama dari tiga bersaudara, dari Bapak Sunarto dan Ibu Iswati. Pendidikan sekolah dasar diselesaikan di SDN 2 Ngetrep pada tahun 2001, Sekolah Menengah Pertama di SMPN 2 Mojo, diselesaikan pada tahun

2004, sempat berhenti satu tahun dan Sekolah Menengah Atas di SMAN 1 Pasir Sakti diselesaikan pada tahun 2008.

Pada tahun 2008, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri) tahun 2008. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (HIMATRO) sebagai Kepala Divisi Minat dan Bakat pada tahun 2010-2011. Penulis juga dipercaya menjadi anggota Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknik Unila tahun 2011-2012. Penulis menjadi asisten Praktikum Konversi Energi Elektrik (2010-2013). Penulis juga mendapatkan kesempatan sebagai penerima beasiswa COOPERATIVE EDUCATIONS PT.PLN PEMBANGKITAN SUMBAGSEL, Sektor Pembangkitan TARAHAN pada 1 Februari sampai 1 Agustus 2012.

Hidup ini terlalu singkat untuk dilewatkan

dengan pilihan yang salah.

Jika Anda mendidik seorang pria, maka

seorang pria akan menjadi terdidik. Jika Anda

mendidik seorang wanita, maka sebuah

generasi akan terdidik.

(Brigham Young)

Orang awam akan mengatakan apa yang dia

ketahui, tapi orang yang bijak mengetahui apa

yang dikatannya.

Sebaik-baiknya manusia, ialah yang

paling bermanfaat bagi manusia

yang lain.

Dengan kerendahan hati yang tulus,

bersama keridhaan-Mu Ya Allah,

kupersembahkan karya tulis ini untuk yang

tersayang:

Ayahanda dan Ibunda

Sunarto & Iswati

Atas ketulusan cinta, kasih sayang, do’a, dan semua

pemberian yang tiada henti. Semoga karya kecil ini

dapat mengobati beban kalian walau hanya sejenak,

SANWACANA

Assalammu’alaikum Wr . Wb

Puji syukur saya panjatkan kepada Sang sutradara alam ini Allah SWT, karena berkat rahmat dan berkah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Sholawat serta salam senantiasa tercurah kepada Nabi Muhammad SAW sang penutup Nabi dan Rasul, kepada keluarga, sahabat dan pengikutnya yang senantiasa setia sampai akhir zaman.

Skripsi yang berjudul “PERANCANGAN TAPIS PASIF (SINGLE TUNED

FILTER) UNTUK MEREDUKSI ARUS HARMONISA AKIBAT PEMAKAIAN

BEBAN NON LINIER PADA TRANSFORMATOR PEMAKAIAN SENDIRI PLTU TARAHAN” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.

1. Ibu Dr. Lusmeilia Anggraini, D.E.A. selaku Dekan Fakultas Teknik

2. Bapak Agus Trisanto, Ph.D. selaku ketua jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung.

3. Ibu Herlinawati, S.T., M.T. selaku sekretaris jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung serta selaku Dosen Pembimbing Akademik.

4. Ibu Nining Purwasih, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Utama Tugas Akhir.

5. _{Bapak Dr.Eng. Lukmanul Hakim, S.T.,M.Sc selaku Dosen Pembimbing} Pendamping Tugas Akhir.

6. _{Bapak Herri Gusmedi, S.T.,M.T. selaku Dosen Penguji Tugas Akhir.}

7. Bapak serta Ibu dosen Jurusan Teknik Elektro atas didikkan, bimbingan, serta ilmu pengetahuan yang telah diberikan.

8. Mbak Ning dan jajaran staf administrasi Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung.

9. Kedua Orang tua saya, Ayahanda Sunarto dan Ibunda Iswati, yang senantiasa mendoakan, serta memberi dukungan kepada penulis baik secara materi, moral maupun spiritual.

10. Adik-adikku tersayang, Erni Fitriana serta Elen Dhita Nur Aini yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.

12. Para penghuni Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung. (Sigit, Edo, Yoga, Yogi, Firman, Tuntas, Adi, Giri, Komed, Yudai, Bembeng, Rizky, Ujang, Jeni, Syuhada, Cipo, Rudi, Yustinus, Audli, Rahmat, Dana, Aris) atas sharing dan kebersamaan dalam canda dan tawa dalam mengisi malam-malam di Lab.

13. Mutiara-mutiara kebanggaan Teknik Elektro Universitas Lampung 2008, Ayu, Yuli, Nisa, Barokatun, Novia, Prativi, Palupi dan Lia atas dukungannya selama ini.

14. Temen-temen Jurusan Teknik Elektro khususnya angkatan 2008 yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang sangat luar biasa.

15. Ambar Widya. L, seseorang yang baru dikenal namun telah memberi pengaruh dan motivasi pada penulis untuk menjadi seseorang yang lebih baik lagi.

16. Kakak dan adik tingkat jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung yang begitu luar biasa.

17. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan namanya satu persatu, terimakasih atas semua bantuan yang telah diberikan dalam menyelesaikan penulisan tugas akhir ini. Mudah-mudahan itu semua menjadi amal kebaikan saudara.

18. Almamater tercinta, atas kisah hidup yang penulis dapatkan semasa kuliah.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak terlepas dari kesalahan dan jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu masukan serta saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan demi perbaikan di masa yang akan datang. Akhirnya, semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Bandar lampung, 30 April 2013

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

LEMBAR PERSETUJUAN ... iv

LEMBAR PENGESAHAN ... v

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR TABEL ... xv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG ... 1

1.2 TUJUAN PENELITIAN ... 2

1.3 MANFAAT PENELITIAN ... 3

1.4 RUMUSAN MASALAH ... 3

1.5 BATASAN MASALAH ... 4

1.6 HIPOTESIS ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 HARMONISA ... 5

2.2 CARA MENGATASI HARMONISA ... 8

2.2.1 Orde Harmonik ... 8

2.2.2 Distorsi Harmonik Individual (IHD) ... 9

2.2.3 Distorsi Harmonik Total (THD)... 9

2.2.4 NilaiRMS... 10

2.2.5 Komponen Harmonik ... 11

2.2.6 Teknik Mereduksi Harmonik ... 16

2.3 HARMONISA DI PLTU TARAHAN ... 22

2.3.2 Beban AC (Air Conditioner) ... 24

2.3.3 BebanPump ... 24

2.3.4 Beban PM (Positioning Motor) ... 25

2.3.5 BebanLift... 26

2.3.6 BebanMotor... 27

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN ... 28

3.2 ALAT DAN BAHAN PENELITIAN ... 28

3.3 METODE PENELITIAN ... 28

3.3.1Single Tuned Filter ... 29

3.3.2RatingKomponen Tapis ... 31

3.3.2.1 RatingKapasitor ... 32

3.3.2.2RatingInduktor ... 33

3.4 SKENARIO SIMULASI ... 33

3.5 ANALISA ... 34

3.6 DIAGRAM ALIR ... 34

BAB IV ANALISA DATA DAN SIMULASI 4.1 ANALISATOTAL HARMONIC DISTORTION(THD) ... 36

4.2 PERANCANGAN TAPIS HARMONISA ... 40

4.3 PERHITUNGANRATINGKERJA TAPIS ... 44

4.3.1 Perhitungan KerjaFundamentalTapis ... 44

4.3.2 Perhitungan Kerja Harmonik Tapis ... 45

4.3.3 Perhitungan Kerja Total Tapis ... 48

4.4 ANALISA HARMONIK HASIL SIMULASI ... 50

4.4.1 Pemasangan Tapis untuk Seluruh Beban (Beban Total) ... 51

4.4.2 Pemasangan Tapis untuk Setiap Beban ... 55

4.4.2.1 Beban LP (Lampu Penerangan) ... 57

4.4.2.2 Beban AC (Air Conditioner) ... 59

4.4.2.3 BebanLift ... 62

BAB V PENUTUP

5.1 KESIMPULAN ... 66 5.2 SARAN ... 67

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Batasan – batasan Distorsi TeganganHarmonik (THD) ... 10

Tabel 2.2 Urutan Orde ... 12

Tabel 2.3 Batas Distorsi Arus Harmonisa untuk Sistem DistribusiUmum (120 V sampai 69 kV) ... 14

Tabel 2.4 Batas Distorsi Tegangan ... 15

Tabel 2.5 Pengukuran Beban LP (Lampu Penerangan) ... 23

Tabel 2.6 Pengukuran Beban AC (Air Conditioner) ... 24

Tabel 2.7 Pengukuran BebanPump... 25

Tabel 2.8 Pengukuran Beban PM (Positioning Motor) ... 25

Tabel 2.9 Pengukuran BebanLift ... 26

Tabel 2.10 Pengukuran BebanMotor ... 27

Tabel 3.1 Rating Kapasitor ... 32

Tabel 4.1 Perbandingan ITHDPengukuran dengan Standar IEEE -519-1992 ... 38

Tabel 4.2 Perbandingan VTHDPengukuran dengan Standar IEEE -519-1992... 39

Tabel 4.3 Spesifikasi Tapis ... 43

Tabel 4.4 KarakteristikUntilty System3ø ... 47

Tabel 4.5 Perbandingan Batasan Kerja Tapis ... 49

Tabel 4.6 Hasil Pemasangan Tapis untuk Beban Total ... 52

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Penguraian Gelombang Terdistorsi Menjadi Gelombang

Frekuensi Dasar dan Harmonisa ke-3... 6

Gambar 2.2 Fundamental, Harmonik Kedua. dan Harmonik Ketiga ... 7

Gambar 2.3 Vektor Hubungan Komponen Daya pada Kondisi Non Sinusoidal ... 12

Gambar 2.4 Arus Netral Tinggi Akibat Triplen Harmonik ... 13

Gambar 2.5 Karakteristik Gelombang Arus pada Beban Linier ... 15

Gambar 2.6 Karakteristik Gelombang Arus pada Beban Non Linier ... 16

Gambar 3.1 (a).RangkaianSingle Tuned Filter ... 30

(b).Kurva Impedansi Terhadap Frekuensi ... 30

Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian ... 35

Gambar 4.1 Parameter Spesifikasi Tapis pada Simulasi ETAP ... 44

Gambar 4.2 Pemodelan Sistem dengan ETAPPower Stationversi 6.0.0C ... 51

Gambar 4.3 Lokasi PemasanganSingle Tuned Filteruntuk Beban Total... 52

Gambar 4.4 (a).Gelombang Arus Beban Total Sebelum Tapis Terpasang ... 53

(b).Gelombang Arus Beban Total Setelah Tapis Terpasang ... 53

Gambar 4.5 (a) Bentuk Spektrum Arus Beban Total Sebelum Tapis Terpasang .. 54

(b) Bentuk Spektrum Arus Beban Total Setelah Tapis Terpasang ... 54

Gambar 4.6 Lokasi PemasanganSingle Tuned Filteruntuk Setiap Beban ... 55

Gambar 4.7 (a).Gelombang Arus Beban LP Sebelum Tapis Terpasang ... 57

(b).Gelombang Arus Beban LP Setelah Tapis Terpasang ... 57

Gambar 4.8 (a).Bentuk Spektrum Arus Beban LP Sebelum Tapis Terpasang .... 58

I. PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Kualitas daya yang baik pada suatu sistem tenaga listrik khususnya di bidang industri adalah suatu hal yang sangat penting. Kualitas daya ini dipengaruhi oleh jenis beban yang disuplai oleh sistem. Apabila sistem dengan sumber tegangan sinusoidal menyuplai beban linier tidak akan menjadi suatu masalah. Beban linier mencakupi resistor dan induktor. Permasalahan utama dalam kualitas daya adalah munculnya harmonisa yang ditimbulkan oleh beban-beban non linier. Penyebab dari gangguan harmonisa adalah dari peralatan yang banyak digunakan dalam sektor industri, terutama peralatan yang menggunakan komponen converterdanthyristor.

2

menjadi masalah serius. Usaha-usaha untuk mengurangi harmonisa akibat pemakaian beban non linier telah banyak dilakukan. Cara sederhana yang sering dilakukan adalah dengan memasang tapis pasif secara paralel dengan beban non linier. Tapis pasif ini dapat terdiri dari komponen induktor, kapasitor dan resistor yang dipasang pada frekuensi resonansi tertentu, sehingga dapat mereduksi harmonisa. Tapis pasif ini bekerja pada frekuensi harmonisa. Oleh karena itu untuk mengurangi harmonisa dengan menggunakan tapis pasif, data yang perlu diketahui adalah nilai IHD pada setiap orde harmonik.

Penggunaan Tapis pasif single tuned filter untuk meredam arus harmonisa pada industri saat ini semakin banyak digunakan karena semakin banyak persoalan harmonisa yang timbul akibat penggunaan komponen beban non linier pada semua jenis industri, terutama industri pengecoran logam, industri baja, dan industri lainnya yang menggunakan peralatan konverter, inverter, dan lain sebagainya.

1.2 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dari penelitian yang dilakukan ini adalah:

1. Merancang dan mensimulasikan single tuned filter untuk mereduksi harmonisa akibat penggunaan beban non linier.

2. Menganalisa pengaruh pemasangan single tuned filter terhadap perubahan kandungan harmonisa berdasarkan simulasi yang dilakukan.

3

1.3 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Dengan adanya perancangan dan simulasi tapis pasif single tuned filter ini, dapat memberi informasi kepada para pegawai PLTU Tarahan tentang pentingnya pemasangan dan manfaat pemasangan tapis pasif untuk mereduksi harmonisa.

2. Dengan adanya rancangan dan simulasi dari tapis pasifsingle tuned filter ini, dapat digunakan sebagai acuan oleh para pegawai PLTU Tarahan dalam merealisasikan tapis pasif single tuned filter untuk mereduksi harmonisa di PLTU Tarahan.

1.4 RUMUSAN MASALAH

Rumusan masalah pada penelitian ini adalah:

1. Bagaiman cara melakukan pengukuran arus harmonisa yang akan direduksi menggunakan tapis pasifsingle tuned tapis.

2. Bagaimana cara menentukan nilai kapasitor dan induktor serta resistor yang akan digunakan sebagai tapis pasif single tuned filter untuk mereduksi arus harmonisa.

4

4. Bagaimana cara menganalisa hasil pemasangan tapis pasifsingle tuned filter pada software ETAP Power Station Versi 6.0.0C agar dapat mereduksi arus harmonisa.

1.5 BATASAN MASALAH

Asumsi-asumsi berikut ini sebagai batasan masalah yang dipakai dalam penelitian ini, yaitu:

1. Perancangan tapis pasif single tuned filter hanya mereduksi orde harmoisa yang paling dominan, sesuai dengan data yang diperoleh.

2. Penggunaan komponen induktor (L), kapasitor (C) sebagai tapis pasif single tuned filter sesuai dengan yang terdapat pada perangkat lunak yang digunakan.

3. Penggunaan software ETAP Power Station Versi 6.0.0C untuk mensimulasikan pemasangan tapis pasifsingle tuned filterpada sistem.

1.6 HIPOTESIS

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 HARMONISA

Pada sistem tenaga listrik, daya yang didistribusikan adalah pada level tegangan dengan frekuensi tunggal (50 Hz atau 60 Hz), tetapi karena perkembangan beban listrik yang semakin pesat dan komplek, terutama penggunaan beban-beban non linier, akan menimbulkan perubahan pada bentuk gelombang sinusnya. Berdasarkan Standard IEC (International Electrotechnical Comission) 1000.4-11, gangguan harmonik tergolong dalam distorsi bentuk gelombang yang menyebabkan terjadinya perubahan pada bentuk gelombang dasarnya.

6

Gambar 2.1 Penguraian Gelombang Terdistorsi Menjadi Gelombang Frekuensi Dasar dan Harmonisa ke-3[1].

Pada dasarnya, harmonisa adalah gejala pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya.

Untuk bentuk gelombang yang non sinusoidal ditunjukkan dalam Gambar 2.1 di atas, yang dinyatakan dengan deret Fourier yang disederhanakan seperti yang telah diformulasikan olehC.Sankaran(2002)berikut ini[1]:

V(t) = V0+ V1sin(߱.t) + V2sin(2߱.t) + V3sin(3߱.t) + Vnsin( ߱.t) + ..

+ Vn+1 sin(( + 1)߱.t) + …. (2.1)

dimana Vo adalah konstanta atau komponen dc bentuk gelombang. V1,V2,V3 , …. , Vnadalah harga puncaknya.

7

harmonisa ketiga dapat dilihat pada Gambar 2.1 di atas. Misalkan frekuensi fundamental (harmonisa pertama) adalah f, maka harmonisa kedua memiliki frekuensi 2f, harmonisa ketiga memiliki frekuensi 3f, dan harmonisa ke-n memiliki frekuensi nf. Jika frekuensifundamentaladalah 50 Hz, maka harmonisa kedua memiliki frekuensi 100 Hz, harmonisa ketiga memiliki frekuensi 150 Hz, dan seterusnya. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada Gambar 2.2 sebagai berikut:

Gambar 2.2Fundamental, Harmonik Kedua. dan Harmonik Ketiga[1].

8

komponen gelombang lain yang frekuensinya merupakan kelipatan integer dari frekuensi dasarnya.

2.2 CARA MENGATASI HARMONISA

Sebelum membahas lebih lanjut tentang cara mengatasi harmonisa, maka terlebih dahulu perlu diketahui mengenai beberapa istilah penting dalam harmonik. Berikut ini adalah beberapa istilah-istilah dan persamaan yang terdapat dalam analisis harmonik:

2.2.1 Orde Harmonik

Orde dari harmonik merupakan perbandingan frekuensi harmonik dengan frekuensi dasar, dimana :

=୤୬

௙ (2.2)

dengan:

n = Orde harmonik

fn= Frekuensi harmonik ke-n f = Frekuensi dasar /fundamental

9

2.2.2 Distorsi Harmonik Individu (IHD)

Menurut saudara Endi Sopyandi Distorsi Harmonik Individu (IHD) merupakan rasio tegangan atau arus antara nilai RMS harmonik dengan nilai RMS dasar (fundamental)[3].

ܦ= ஽௛ (2.3)

Dimana: ܦ= IHD orde harmonik ke-h (h=2, 3, 4, 5,....)

ܦh= Nilai RMS arus atau tegangan harmonik ke-h I1= Nilai RMS arus atau tegangan dasar (fundamental)

2.2.3 Distorsi Harmonik Total (THD)

Total Distorsi Harmonik (THD) merupakan rasio nilai rms dari komponen harmonisa dengan nilai rms dari komponen dasar yang biasanya dinyatakan dalam persen (%)[4].

Nilai THD dijadikan batasan tegangan atau arus harmonik yang masih dapat ditoleransi dalam suatu sistem tenaga listrik. Dengan adanya parameter ini, maka dapat dilihat apakah distorsi yang terjadi dalam kondisi yang masih bisa diterima sistem atau tidak. Nilai ini untuk arus ataupun tegangan dapat dihitung dengan rumus sebagaimana dijelaskan padaDugan, Roger.C (2003)[4]:

ܦ =ට∑ ெ௛

೓೘ೌೣ ೓ಭ

ெ (2.4)

dengan :

10

Mh = Nilai RMS dari arus atau tegangan dari komponen harmonik ke-h

M1= NilaiRMSdari arus atautegangan dari frekuensi dasar.

Besarnya pengaruh harmonik pada sistem tenaga ditentukanoleh besarnya THD yang dihasilkan. Batasan-batasan THD yang diizinkan untuk beberapa sistem tegangan berdasarkan standar IEEE 519-1992 dan PLN diperlihatkan pada tabel berikut sesuai dengan yang dijabarkan olehRetno Aita Diantari (2008)[5]:

Tabel 2.1Batasan – batasan Distorsi TeganganHarmonik (THD)

StandarIEEE SistemTegangan

(kV)

Total

Harmonik

Distortion(% )

Standard PLN

SistemTegangan (kV)

Total Harmonik Distortion ( % )

Vn < 69 5 % 20 5 %

69 <Vn <161 2,5 % >70 3 % Vn >161 1,5 %

2.2.4 NilaiRMS

Nilai RMS yang dihasilkan oleh gelombang arus/tegangan yang terdistorsi harmonik dapat dinyatakan dengan persamaan berikut, sesuai dengan formulasi padaDugan, Roger.C (2003)[4]:

=ට∑௛௠௔௫_௛ ܯ =ܯ .√1 + ܦ (2.5)

11

2.2.5 Komponen Harmonik

Berikut ini merupakan beberapa komponen-komponen yang terdapat dalam harmonik:

a. Daya dan Faktor Daya

Seperti penjelasan dari saudara Adrianto (2007), bahwa daya komplek adalah daya yang merupakan penjumlahan antara daya aktif dengan daya pasif. Daya aktif (daya nyata) adalah daya yang diserap oleh beban untuk melakukan kerja yang sesungguhnya. Daya reaktif adalah daya yang tidak terlihat sebagai kerja nyata dan biasanya dipengaruhi oleh komponen reaktif serperti induktor. Berikut adalah persamaan daya aktif (P) dan reaktif (Q) rata-ratapada kondisi non sinusoidal[6]:

=∑_{௛ୀ ௛}. _௛.ܿ (߮ℎ) =∑_{௛ୀ ௛} ܽ (2.6)

=∑_{௛ୀ ௛}. _௛. ݅ (߮ℎ) =∑_{௛ୀ ௛} ܽ (2.7)

Secara umum, daya kompleks (S) dapat dinyatakan dengan:

= ݔ ܣ (2.8)

Dalam kondisi non sinusodal, daya komleks dapat dinyatakan dengan:

=ට + +ܦ ܣ (2.9)

Gam b. Urutan Dalam k urutan fa bahwa ti phasor diidentif urutan n Adrianto berikut i Orde Ur ha

ambar 2.3 Vektor Hubungan Komponen Daya pad Kondisi Non Sinusoidal[4].

n Fasa Harmonik

kasus studi khususnya sistem tiga fasa ten fasa. Studi harmonik dalam sistem tiga fasa m tidak semua komponen harmonik mempunyai r sebenarnya. Menurut teori komponen tifikasikan menjadi tiga buah kelompok, ya

negatif, dan urutan nol. Seperti yang dijelaska nto (2003) ketiga urutan tersebut dapat dilih

[image:31.595.235.396.117.242.2]

t ini[6]:

Tabel 2.2 Urutan Orde

rde harmonik 1 2 3 4 5 6 7 Urutan fasa

harmonik + - 0 + - 0 +

12

ada

tentu tidak lepas dari a mengidentifikasikan yai urutan fasa seperti en simetris dapat yaitu: urutan positif, kan terlebih dulu oleh lihat pada Tabel 2.2

7 8 9 10 …

13

Jadi secara teratur pola urutan fasa setiap orde harmonik dapat dinyatakan sebagai berikut:

 Urutan fasa positif (positif sequence) = 3h+1  Urutan fasa negatif (negative sequence) = 3h-1  Urutan fasa nol (zero sequence) = 3h

c. Triplen Harmonik

[image:32.595.219.415.529.673.2]

Berdasarkan penjelasan Dugan (2003) Triplen harmonik merupakan kelipatan ganjil dari harmonik ketiga (h=3, 9, 15, 21,...). Pada sistem 3 fasa 4 kawat seimbang (Gambar 2.4), arus urutan nol dan arus triplen harmonik akan tetap ada dan mengalir melalui kawat netral. Hal ini disebabkan tripen harmonik memililiki fasa dan waktu yang sama antara ketiga fasanya sehingga pada kawat netral akan ditemukan arus harmonik urutan nol yang besarnya tiga kali lipat dari arus harmonik urutan nol pada salah satu fasa[4].

14

d. Standar Batasan Harmonik

[image:33.595.127.499.474.624.2]

Beberapa standar batasan harmonik pada sistem tenaga listrik telah dipublikasikan daintaranya adalah standar IEEE std. 519-1992, IEC 61000-3-4, IEC61000-3-6, dan lain-lain. IEC biasanya digunakan untuk daerah Eropa dan standar ANSI banyak digunakan di Amerika. Mengenai standar yang dipakai dalam skripsi ini juga salah satu dari beberapa standar itu, yang mana standar yang digunakan dalam skripsi ini adalah standar IEEE std. 519-1992 yang ditampilkan dalam Tabel 2.3 dan Tabel 2.4 di bawah ini, seperti yang dijabarkan olehC.Sankaran (2003) dimana standar ini memberi batasan nilai THD untuk tegangan dan juga arus[1]:

Tabel 2.3 Batas Distorsi Arus Harmonisa untuk Sistem Distribusi Umum (120 V sampai 69 kV)

Nilai ISC/IL

Nilai IHD pada setiap Orde (%) Nilai THD (%) <11 11≤h <23 17≤h <23 23≤h <35 23≤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

69,000 1

[image:34.595.169.455.146.228.2]

e. Faktor P Pada sis beban no linier arti Sedangk arus yan karena a bentuk gelomba (2012)[7]

Tabel 2.4 Batas Distorsi Tegangan

Bus Voltage IHDV(%) THDV

< 69 kV 3,0 5,0

0001kV≤V <161 kV 1,5 2,5

161,001 kV≤V 1,0 1,5

r Penyebab Harmonik

istem tenaga listrik dikenal dua jenis beban ya non linier. Beban linier memberikan bentuk g artinya arus yang mengalir sebanding dengan p gkan beban non-linier memberikan bentuk g ang tidak sebanding dengan tegangan dasar se adanya perubahan impedansi dari beban it gelombang arus maupun tegangannya ti bang masukannya sesuai dengan penjelasan

[7]_.

Gambar 2.5 Karakteristik Gelombang Arus pada

15

V(%)

5,0 2,5 1,5

yaitu beban linier dan gelombang keluaran perubahan tegangan. gelombang keluaran etiap setengah siklus itu sendiri sehingga tidak sama dengan san Syafrudin Masri

[image:34.595.194.503.511.682.2]

16

Hal yang sama juga dijelaskan oleh Syafrudin Masri (2012), bahwa

beban non-linier umumnya merupakan komponen semikonduktor yang pada proses kerjanya berlaku sebagai saklar yang bekerja pada setiap setengah siklus gelombang atau beban yang membutuhkan arus yang tidak tetap pada setiap periode waktunya[7].

[image:35.595.194.485.395.544.2]

Proses kerja ini akan menghasilkan gangguan/distorsi gelombang arus yang tidak sinusoidal. Bentuk gelombang ini tidak menentu dan dapat berubah menurut pengaturan pada parameter beban-beban non-linier yang terpasang. Perubahan bentuk gelombang ini tidak berkaitan dengan sumber tegangannya.

Gambar 2.6 Karakteristik Gelombang Arus pada Beban Non Linier[7]

2.2.6 Teknik Mereduksi Harmonik

17

adalah seperti pada penelitian ini. Berikut ini beberapa teknik mereduksi harmonik yang telah dilakukan dalam penelitian-penelitian sebelumnya: a. High Pass (Dumped) Tapis[8].

Cara ini seperti yang telah dilakukan oleh Margo Pujiantara (2003) untuk mereduksi harmonik tegangan pada pabrik soda kaustik di Serang. Pada penelitian tersebut, peneliti mencoba untuk menyempurnakan tapis pasif untuk mereduksi IHD tegangan hingga mencapai <3%. Tapis awal adalah tapis penalaan tunggal pada frekuensi 204 Hz yang dicoba untuk disempurnakan sehingga bisa menala dua orde, yaitu orde 11 dan 13. Dari penelitian tersebut didapat kesimpulan bahwa, tapis yang dirancang dapat menurunkan nilai IHD tegangan pada orde 11 dan orde 13 sekitar 1%. Kesimpulan kedua, menyatakan tapis yang dirancang pada frekuensi 550 Hz dan 650 Hz tersebut dapat menala frekuensi di atas frekuensi yang ditentukan dan juga dapat mengurangi nilai THD tegangan yang ada menjadi <5 %.

b. Full Brigde DC-DC ConverterdanInverter[9].

18

Langkah selanjutnya adalah merancang Full Brigde DC-DC Converter yang digunakan untuk mengambil tegangan harmonisa dengan menetukan nilai rasio transformator, nilai induktor dan kapasitor dari tapis . Setelah itu, merancang SPWM Inverter yang digunakan untuk tegangan DC ouput dari Full Brigde DC-DC Converter menjadi tegangan AC. Ketiga sistem yang telah dirancang ini, kemudian digabungkan dan diuji kinerjanya secara keseluruhan.

Dari hasil pengujian sistem yang dilakukan, maka didapatlah kesimpulan untuk penilitian yang mereka lakukan. Kesimpulan tersebut menyatakan bahwa, keluaran sistem dapat mencapai tujuan yang diharapkan, yaitu output 232,2 V AC dengan input 36 V DC. Kesimpulan selanjutnya adalah tapis pasif mampu mereduksi THD arus ataupun tegangan, namun pada rangkaianFull Brigde DC-DC Converter transformator, tapis beralih fungsi menjadi beban sehingga mempengaruhi output inverter menjadi turun, dengan kata lain perancangan Full Brigde DC-DC Converter kurang memenuhi perencanaan awal.

c. Tapis Aktif[10].

19

sumber arus dan mengkompensasi arus harmonisa akibat pemakaian beban non linier. Karena prinsip kerja dari tapis daya aktif parallel adalah menginjeksi arus kompensasi yang sama dengan arus terdistorsi atau arus harmonisa, sehingga arus yang asli terdistorsi dapat dieliminasi. Untuk itu tapis aktif yang mereka gunakan dilengkapi dengan saklar VSI untuk menghasilkan atau membentuk gelombang arus kompensasi yaitu dengan mengukur arus beban dan menguranginya dari referensi sinusoidal. Tapis daya aktif parallel ini bekerja sesuai dengan persamaan Is=IL+If. Tapis ini memanfaatkan kerja dari inverter yang berfungsi sebagai sensor arus dan juga sebagai pembangkit gelombang harmonisa yang digunakan sebagai referensi sistem.

Dari peneletian yang mereka lakukan didapatlah kesimpulan bahwa, setelah dilakukan pemasangan tapis bentuk gelombang arus yang semula cacat mengalami perbaikan. Kesimpulan selanjutnya menyatakan bahwa, tapis daya aktif parallel dengan metode SPWM ini, mampu mengurangi kadar harmonisa yang diakibatkan pemakian beban non linier. Namun dengan adanya injeksi arus dari inverter mengakibatkan arus pada sisi masukan menjadi bertambah besar karena kompensasi.

d. Pengaturan Belitan Transformator[11].

20

Fasa”, menjelaskan bahwa ada dua metode pengurangan harmonik pada sebuah transformator penaik tegangan, yaitu:

 Hubungan∆ - Y

Metode pertama yang dilakukan pada penelitian mereka adalah dengan cara merubah hubungan belitan transformator menjadi hubungan ∆ - Y. Hubungan ini biasanya digunakan untuk menaikan tegangan, dimana fasa netral belitan sekunder dipasang ke ground dan dengan memasang kawat netral pada sistem distribusi sehingga didapat kerja 4 kawat 3 fasa, sehingga bisa digunakan untuk beban domestik.

 Hubungan∆ - Z

Metode yang kedua adalah dengan merubah belitan sebuah transformator menjadi Δ-Z dengan sisi primer Δ dan sekunder Z, menggunakan sistem 4 kawat. Kemampuan kumparan Z yang dapat mereduksi harmonisa urutan nol pada sisi sekunder dengan impedansi yang rendah. Jika tiap fasa tidak seimbang, triplen harmonik tidak akan direduksi dengan baik pada sisi primer Δ. Maka dari itu kebanyakan dari triplen harmonik akan muncul di sisi primer. Mereduksi triplen pada sisi sekunder dengan hubung Z, berarti triplen harmonik akan terlihat impedansinya sangat kecil, dan konsekuensinya, kecil pula THDV pada sisi sekundernya.

21

dirancang. Dari simulasi dan pengujian yang dilakukan, didapatlah kesimpulan penelitian yang menyatakan bahwa, transformator dengan Δ-Z memiliki nilai THD arus paling kecil dibandingkan transformator yang lain, walaupun masih melebihi standar. Kesimpulan selanjutnya menyatakan bahwa, pengurangan nilai THD lebih efektif menggunakan rangkaian tapis dibandingkan dengan merubah hubungan belitan transformator.

e. Resonant-arm Filter[12].

Maula Sukmawidjaja dalam paper yang berjudul“Eliminasi Harmonik Guna Perbaikan Bentuk Gelombang Keluaran Tegangan Inverter”, menjelaskan bahwa ada 2 metode yang digunakan untuk mengurangi harmonik. Pertama adalah modulasi lebar pulsa persegi, dengan cara eliminasi langsung dari koefisien uraian Deret Fouriernya. Kedua adalah metode modulasi lebar pulsa sinusoidal (Sinusoidal Pulse width modulation) yang dimodulasi oleh gelombang segitiga.

22

memperbaiki bentuk gelombang keluaran inverter. Namun hal ini bisa dilakukan secara teoritis, tapi bila secara prakteknya tidak bisa dilakukan karena akan terjadi pemanasan secara berlebih pada komponen induktor dan kapasitor yang digunakan sebagai tapis . Untuk menanggulanginya maka harus dilakukan modulasi lebar pita dengan perbandingan frekuensi N ditingkatkan, sehingga ukuran rangkaian tapis dapat diperkecil.

f. Detuned Reactor[13].

Indhira Kusuma Wardhani, Heri Suryoatmojo, dan Ontoseno Penangsang dalam paper yang berjudul “Analisis Pemasangan Detuned Reactor dan Perancangan Tapis Harmonisa Pada Sistem Kelistrikan Pabrik Kaca”, menjelaskan bahwa Detuned reactor adalah komponen yang terdiri dari coil impedansi yang dipasang seri dengan kapasitor bank yang telah dinaikkan range tegangannya. Pemasangan detuned reactor difungsikan untuk melindungi kapasitor dari kerusakan akibat kelebihan tegangan atau arus karena nilai harmonisa yang terlalu tinggi. Fungsi lainnya adalah dapat menurunkan presentase harmonisa pada jaringan namun tidak semaksimal tapis harmonisa.

2.3 HARMONISA DI PLTU TARAHAN

23

untuk penggunaan gedung administrasi PLTU Tarahan. Pada gedung administrasi tersebut, beban dibedakan menjadi beberapa kriteria beban seperti yang ada padasingle line diagram. Data terperinci untuk masing-masing beban tersebut setelah dilakukan pengukuran sebanyak dua kali adalah sebagai berikut:

2.3.1 Beban LP (Lampu Penerangan)

[image:42.595.159.513.413.562.2]

Beban pertama yang dilakukan pengukuran dan dianalisa adalah beban yang diberi kode LP (Lampu Penerangan). Pada beban ini diperoleh nilai sebagai berikut:

Tabel 2.5 Pengukuran Beban LP(Lampu Penerangan).

Pengukuran Fasa Voltage (V) Current (I) THDV(%) THDI(%)

Pertama

R 397,7 37,0 1,7 36,9

S 399,1 20,0 1,7 31,0

T 398.4 16,2 1,8 49,0

Kedua

R 230,5 13,12 1,8 29,7

S 230,2 11,09 1,5 49,4

T 230,3 19,2 1,4 39,0

24

2.3.2 Beban AC (Air Conditioner)

[image:43.595.157.513.249.400.2]

Beban kedua yang dilakukan pengukuran dan dianalisa adalah beban yang diberi kode AC (Air Conditioner). Pada beban ini diperoleh nilai sebagai berikut:

Tabel 2.6 Pengukuran Beban AC(Air Conditioner)

Pengukuran Fasa Voltage (V) Current (I) THDV(%) THDI(%)

Pertama

R 397,5 156,6 1,6 15,5

S 399,0 160,6 1,8 15,9

T 398,2 155,7 2,0 17,7

Kedua

R 229,9 72,0 2,0 15,2

S 229,9 70,6 1,8 17,6

T 229,9 79,2 1,6 14,6

Dari tabel di atas dapat dilihat nilai dari masing-masing parameter yang diperoleh setelah dilakukan pengukuran sebanyak dua kali. Terlihat bahwa nilai THDI secara keseluruhan terbilang tidak terlalu besar, namun nilai tersebut sudah melampaui batas standar yang ada. Sementara untuk nilai THDVkondisi nilainya masih dalam batas aman.

2.3.3 BebanPump

[image:44.595.159.513.141.291.2]

25

Tabel 2.7 Pengukuran BebanPump

Pengukuran Fasa Voltage (V) Current (I) THDV(%) THDI(%)

Pertama

R 400.2 0.14 1.5 0.0

S 399,9 0,16 1,4 0,0

T 399,6 0,17 1,7 0,0

Kedua

R 230,5 0.14 1,8 0.0

S 230,5 0,14 1,8 0,0

T 230,5 0,14 1,8 0,0

Dari tabel di atas dapat dilihat nilai dari masing-masing parameter yang diperoleh setelah dilakukan pengukuran sebanyak dua kali. Terlihat bahwa nilai THDIdan THDVkondisinya masih dalam batas aman.

2.3.4 Beban PM (Positioning Motor)

Beban selanjutnya yang dilakukan pengukuran dan dianalisa adalah beban yang diberi kode PM (Positioning Motor), nilai yang diperoleh adalah sebagai berikut:

Tabel 2.8 Pengukuran Beban PM(Positioning Motor)

Pengukuran Fasa Voltage (V) Current (I) THDV(%) THDI(%)

Pertama

R 399,06 0,0 1,8 0.0

S 399,1 0,0 1,9 0,0

T 397,9 0,0 1,6 0,0

Kedua

R 230,7 2,06 1,4 9,9

S 230,7 2,06 1,4 9,9

[image:44.595.157.513.555.706.2]

26

Dari Tabel 2.8 di atas dapat dilihat nilai dari masing-masing parameter yang diperoleh setelah dilakukan pengukuran sebanyak dua kali. Terlihat bahwa nilai THDIdan THDVkondisinya masih dalam batas aman.

2.3.5 BebanLift

[image:45.595.158.512.331.479.2]

Beban selanjutnya yang dilakukan pengukuran dan dianalisa adalah beban yang diberi kodeLift. Pada beban ini diperoleh nilai sebagai berikut:

Tabel 2.9 Pengukuran BebanLift

Pengukuran Fasa Voltage (V) Current (I) THDV(%) THDI(%)

Pertama

R 399,6 2,04 1,4 9,9

S 399,0 2,4 1,3 9,7

T 398,2 2,35 1,4 10,1

Kedua

R 229,8 5,3 1,4 25,0

S 229,8 5,3 1,4 25,0

T 229,8 5,3 1,4 25,0

27

2.3.6 Beban M (Motor)

[image:46.595.156.513.278.428.2]

Beban terakhir yang dilakukan pengukuran dan dianalisa adalah beban yang diberi kode M (Motor). Namun nilai yang diperoleh tidak sesuai dengan yang diharapkan, karena beban ini hamper tidak pernah beroperasi, nilai hasil pengukurannya adalah sebagai berikut:

Tabel 2.10 Pengukuran Beban M(Motor).

Pengukuran Fasa Voltage (V) Current (I) THDV(%) THDI(%)

Pertama

R 0,0 0,0 0,0 0.0

S 0,0 0,0 0,0 0,0

T 0,0 0,0 0,0 0,0

Kedua

R 231,12 0,0 1,5 0,0

S 231,12 0,0 1,5 0,0

T 231,12 0,0 1,5 0,0

III. METODE PENELITIAN

.

3.1 WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN

Penelitian tugas akhir ini dilaksanakan pada bulan Agustus 2012 hingga januari 2013. Untuk pengerjaan laporan serta simulasi perangkat lunak dilakukan di Laboratorium Teknik Elektro Universitas Lampung. Sedangkan pengumpulan data serta pengukuran dilakukan di PLTU Tarahan.

3.2 ALAT DAN BAHAN PENELITIAN

Adapun peralatan yang akan digunakan untuk penelitian ini adalah komputer (PC) dengan spesifikasihardware:procesor Intel (R) Atom (TM) CPU N570 @ 1,66 GHz, RAM 2GB DDR3, Hard disk 320GB, dan didukung oleh perangkat lunak ETAPpower stationversi 6.0.0C.

Adapun perangkat pendukung untuk penelitian ini adalah sebuah alat ukurpower meterdari YOKOGAWA dengan tipe CW240clamp-on.

3.3 PERANCANGAN TAPIS HARMONIK

29

didesain untuk menyediakan daya reaktif dalam jumlah yang tepat. Jika tidak diperlukan daya reaktif, tapis harus didesain minimum, artinya tapis harus cukup menekan harmonik pada biaya yang paling rendah dan mensuplai beberapa daya reaktif, tapi tidak semua yang diperlukan. Sesuai dengan formulasi yang dinyatakan oleh Francisco De la Rosa (2006), besarnya daya reaktif yang disuplai oleh kapasitor ditentukan oleh[14]:

ܸܣ = ( ݊∅ − ∅ ) (3.1)

dengan :

P = daya aktif sistem (Watt)

∅ = faktor daya sebelum ada kompensasi daya reaktif

∅ = faktor daya setelah ada kompensasi daya reaktif

Prosedur umum dalam menganalisis harmonik adalah sebagai berikut : a. Mengidentifikasi kondisi harmonik

b. Mendesain skema tapis untuk menekan harmonik c. Menganalisis unjuk kerja tapis

3.3.1Single tuned filter

30

Gambar 3.1 (a). RangkaianSingle Tuned Filter

(b). Kurva Impedansi Terhadap Frekuensi[6]

Impedansisingle tuned filterdiberikan oleh persamaan: ݂= +݆ ߱_௅−

ఠ಴ (3.2)

Sedangkan magnitude impedansisingle tuned filteradalah:

| ݂| = ට +݆ ߱_௅−

ఠ಴ (3.3)

Resonansi terjadi pada saat nilai reaktansi sama dengan kapasitansi. Tapis disetel pada frekuensi fr, yang menghasilkan resonansi seri. Frekuensi ini diberikan oleh persamaan:

݂ =

గ√௅஼ (3.4)

[image:49.595.213.408.122.270.2]

31

Parameter yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan nilai R, L dan C adalah faktor kualitas (Quality factor-Q). Faktor kualitas dari sebuah tapis (Q) adalah ukuran ketajaman penyetelan tapis tersebut dalam mengeliminasi harmonik[2]. Tapis dengan Q tinggi disetel pada frekuensi rendah (misalnya harmonik kelima), dan nilainya biasanya terletak antara 30 dan 60. Dalam single tuned filter, faktor kualitas Q didefinisikan sebagai perbandingan antara induktansi atau kapasitansi pada frekuensi resonansi terhadap resistansi.

=ܺ0

ோ (3.5)

Dimana:

ܺ = ට௅

஼ (3.6)

X0= impedansi tapis R = tahanan reaktor

Tapis yang efektif harus memiliki induktor dengan faktor kualitas yang besar, oleh karena itu R<X0 pada frekuensi resonansi. Perkiraan nilai Q untuk reaktor inti udara (air core reactors) adalah 75 dan lebih besar 75 untuk reaktor inti besi (iron-core reactors)[2].

3.3.2RatingKomponen Tapis

32

3.3.2.1Rating Kapasitor

[image:51.595.200.482.302.443.2]

Rating dari kapasitor yang digunakaan untuk suatu tapis berguna untuk memastikan kelangsungan kerja dari kapasitor itu sendiri. Batas beban yang bisa diperbolehkan berdasarkan standar ANSI/IEEE 18-1980 adalah sebagai berikut[2]:

Tabel 3.1Ratingpada Kapasitor

Parameter Nilai Rating

kVAR 135 %

Tegangan efektif 110 %

Jumlah tegangan puncak 120 %

Arus efektif 180 %

Meskipun berdasarkan standar, batas arus yang diperbolehkan adalah 180 %, tapi mungkin lebih rendah karena masing-masing unit kapasitor diproteksi pada 125- 165 % dari rating arusnya. Besarnya kompensasi daya reaktif yang diberikan oleh kapasitor pada frekuensi dasar (QVAR) atau disebut juga ukuran tapis (S), dinyatakan oleh persamaan[6]:

= ௏బమ

33

3.3.2.2RatingInduktor

Induktor yang digunakan untuk aplikasi tapis biasanya dari tipe inti udara yang memberikan karakteristik linier berkenaan dengan frekuensi dan arus. Toleransi reaktansi + 5 % dapat diterima untuk aplikasi sistem tenaga di industri.

Parameter-parameter yang dipakai bila menentukan spesifikasi induktor adalah :

a. Arus pada frekuensi dasar b. Spektrum arus harmonik c. Arus hubung singkat d. Rasio X/R

e. Tegangan sistem.

3.4 SKENARIO SIMULASI

34

Proses terakhir pada simulasi adalah melakukan plot hasil simulasi, mulai dari harmonic report, load flow report, bentuk gelombang arus dan spektrum arus hasil simulasi. Bila telah sesuai dengan data yang ada, tahapan selanjutnya adalah memasang tapis pada sistem sesuai dengan parameter-parameter yang diperoleh dari perancangan dan yang terakhir mengulangi plot data yang sama saat setelah pemasangan tapis.

3.5 ANALISA

Tahapan yang terakhir dari tugas akhir ini adalah menganalisis secara teknis tapis pasif single tuned filter untuk mereduksi harmonisa arus di gedung administrasi PLTU Tarahan. Sesuai dengan tujuan penelitian, maka parameter yang akan dianalisis dan diteliti adalah:

1. Pemodelan sistem berdasarkan single line diagram yang ada, serta menjalankan simulasinya untuk mengetahui perbandingan data pengukuran. 2. Nilai IHDi serta THDi pada tiap bus sebelum dan sesudah pemasangan tapis

pasifsingle tuned filterpada beban total dan pada masing-masing beban . 3. Bentuk gelombang arus untuk masing-masing beban sebelum dan sesudah

pemasangan tapis pasif berdasarkan data simulasi.

3.6 DIAGRAM ALIR

35

Mulai

Pengumpulan Data dan Pengukuran Studi Litelatur

Pemodelan Sistem

Perancangan Tapis Pasif (Single tuned filter)

Harmonisa Aman

Penyusunan Laporan Akhir

Rekonfigurasi Frekuensi

Tuning

YA

Stop

TIDAK Pemasangan Tapis di Model

Sistem

V. PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Setelah dilakukan proses pengukuran, perencanaan dan perancangan menggunakan simulasi ETAPPower Station versi 6.0.0C serta membandingkan hasil simulasi dengan teori-teori penunjang, maka dapat disimpulkan beberapa hal mengenai hasil dari pengerjaan tugas akhir ini, yaitu :

1. Pemasangan tapis pasif pada setiap bus beban di transformator pemakaian sendiri PLTU tarahan mempengaruhi nilai arus pada bus beban, terjadi penurunan nilai arus pada beban total sebesar 12,07%, beban LP (Lampu Penerangan) sebesar 26,72% A, beban AC (Air Conditioner) sebesar 6,68% dan pada bebanLiftsebesar 5,62%.

2. Pada pemasangan tapis pasif untuk beban total, terjadi penurunan THDi sebesar 12,13 % pada bus utama atau bus beban keseluruhan.

67

4. Efektifitas pemasangan tapis pasif pada masing-masing beban lebih efektif bila dibandingkan dengan pemasangan tapis pasif pada beban total, karena lebih menjangkau semua harmonik sistem.

5.2 SARAN

Selama pengerjaan tugas akhir ini tentu tidak terlepas dari berbagai kekurangan dan kelemahan, baik dari segi sistem atau perancangan yang dilakukan. Untuk itu demi kesempurnaan hasil bila dilakukan penelitian selanjutnya, disarankan : 1. Mencari solusi untuk penurun IHD yang lebih merata pada setiap orde,

sehingga penurunan nilai THD semakin besar.

2. Perancangan jenis tapis pasif yang lain, selain single tuned filter untuk mereduksi harmonisa arus.

DAFTAR PUSTAKA

[1]Sankaran.C. 2002.Power Quality. New York : CRC Press LLC. Hlm

[2]Tarmizi. 2010. Pengaruh Harmonisa Terhadap Putaran KWH Meter Analog. (Jurnal). Universitas Syah Kuala. Banda Aceh. Hlm 12.

[3]Sopyandi, Endi. Perancangan Single Tuned Filter Untuk Mereduksi Harmonisa Arus dengan Simulasi Program ETAP PowerStation 5.0.3. (Jurnal). Universitas Indonesia(UI). Depok. Hlm 2.

[4]Dugan, Roger.C and McGranaghan, Mark.F. 2003. Electrical Power Systems Quality. New York : McGraw-Hill. Hlm 170-190.

[5]Retno Aita Diantari. 2008. Perbaikan Daya pada Beban Non Linear. (Skripsi). Sekolah Tinggi Teknik PLN (STT PLN). Jakarta. Hlm 19-32.

[6]Adrianto. 2007.Optimalisasi Penempatan Filter Pasif untuk Mereduksi Rugi-rugi Daya Akibat Arus Harmonik Pada Industri Baja. (Skripsi). Universitas Indonesia (UI). Depok. Hlm 1-14.

[8]Pujiantara, Margo. 2003. Penyempurnaan Filter Harmonisa Menggunakan Kapasitor Eksisting Pada Pabrik Soda Kaustik Di Serang-Banten. (Jurnal). Istitut Teknologi Sepuluh November (ITS). Surabaya.

[9]Prasetya, Sigit., Efendi, Zaenal,M., Sutedjo.Pemanfaatan Harmonisa pada Beban Non Linier Sebagai Sumber Energi Menggunakan Full Bridge DC-DC Converter dan Inverter. (Jurnal). Istitut Teknologi Sepuluh November (ITS). Surabaya.

[10] Darmanto, Eko., Eko, Hendik H. S., Rakhmawati, Renny. Rancang Bangun Filter Aktif 3 Fasa Untuk Mereduksi Harmonisa Yang Timbul Pada Rectifier 3 Fasa.(Jurnal). Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. Surabaya.

[11]Irianto, Chairul Gagarin., Sukmawidjaja, Maula., Wisnu, Aditya. 2008. Mengurangi Harmonisa Pada Transformator 3 Fasa. (Jurnal). Universitas Trisakti. Jakarta.

[12]Sukmawidjaja, Maula. 2006. Eliminasi Harmonik Guna Perbaikan Bentuk Gelombang Keluaran Tegangan Inverter.(Jurnal). Universitas Trisakti. Jakarta.

[13]Wardhani, Indhira Kusuma., Suryoatmojo, Heri., Penangsang, Ontoseno. 2012. Analisis Pemasangan Detuned Reactor dan Perancangan Filter Harmonisa Pada Sistem Kelistrikan Pabrik Kaca. (Jurnal). Istitut Teknologi Sepuluh November (ITS). Surabaya.