Analisis Kedip Tegangan Akibat Pengasutan Motor Induksi

(1)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Djiteng Marsudi, Pembangkitan Energi Listrik Edisi Kedua: Penerbit Erlangga, Jakarta, 2011.

[2] Dugan, R.C., McGranaghan, M.F., Beaty, H.W., “Electrical Power Systems Quality”, NewYork: McGraw-Hill, 1996.

[3] IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality, “IEEE Std. 1159-1995”, New York: IEEE, 1995.

[4] M.H.J. Bollen, “Understanding Power Quality Problems: Voltage Sags and Interruptions”, New York: IEEE Press, 2000.

[5] Pawawoi, Andi,“Analisis Kedip Tegangan (Voltage Sags) Akibat Pengasutan Motor Induksi Dengan Berbagai Metode Pengasutan Studi Kasus di PT. Abaisiat Raya”, Padang: TeknikA, 2009.

(2)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan dengan cara melakukan pengukuran data dan pengolahan data. Pengukuran data dilakukan pada panel dari pompa air baku/RWP-1 (Raw Water Pump) di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal. Pengolahan data dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran dengan IEEE Std 1159-1995 tentang kedip tegangan.

Berdasarkan tujuan dari penelitian Tugas Akhir ini maka dilakukan tahapan penelitian seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.1 sebagai berikut:

Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Pengukuran Data

Menghitung Durasi Jatuh Tegangan

Menghitung Besar Jatuh Tegangan

(3)

3.1 Pengukuran Data

Pengukuran data dilakukan di PDAM Tirtanadi Instalasi Sunggal pada tanggal 30 Juli 2013 pukul 11.00s/d 15.30WIB.

3.1.1 Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Alat ukur Power Quality Analyzer Fluke 435. Gambar alat ukur Power Quality Analizer Fluke 435dapat dilihat pada Gambar 3.2.

2. Laptop.

3. Kabel penghubung.

Gambar 3.2 Power Quality Analyzer Fluke 435

3.1.2 Rangkaian Pengambilan Data

(4)

Gambar 3.3 Pengukuran Kedip Tegangan pada panel RWP-1

(5)

3.1.3 Prosedur Pengambilan Data

Adapun prosedur dalam pengambilan data adalah sebagai berikut:

1. Hubungkan alat ukur Power Quality Analyzer Fluke 435 dengan masing-masing fasa.

2. Nyalakan alat ukur Power Quality Analyzer Fluke 435, atur tanggal, waktu pengukuran dan perbandingan yang digunakan dan dihubungkan dengan laptop.

3. Ukur besarnya arus, tegangan dan kedip tegangan pada masing-masing phasa menggunakan alat ukur Power Quality Analyzer Fluke 435.

4. Transfer langsung dan simpan data yang diperoleh ke laptop yang terhubung, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.4.

3.2 Pengolahan Data

Data yang diperoleh kemudian dihitung dengan perbandingan besaran tegangan berdasarkan skala yang ditampilkan oleh alat ukur PQA, seperti yang terlihat pada Gambar 3.5 dan Gambar 3.6. Setiap kedip tegangan yang terjadi dihitung besar tegangannya dan lama durasinya dan kemudian dibandingkan dengan standar IEEE std 1159-1995, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.7.

(6)

Gambar 3.6 Perbesaran Skala Pengukuran Tegangan Pada Alat Ukur PQA

Standar IEEE tentang kedip tegangan dapat dilihat sebagai berikut:

(7)

BAB IV

HASIL DAN ANALISIS

4.1 Data Pengukuran

Data kedip tegangan yang diukur pada panel RWP-1, yang melayani 3 buah pompa air baku dengan kapasitas setiap pompa 110 liter/detik berdaya listrik 75 KW, saat terjadi pengasutan pompa air bersih/FWP (Finish Water Pump)yang berfungsi untuk mendistribusikan air bersih dari reservoir instalasi ke reservoir distribusi cabang melalui pipa transmisi, dengan kapasitas 150 liter/detik dan menggunakan motor AC dengan daya 132 KW, adalah sebagai berikut:

Gambar 4.1 Tampilan Data Kedip Tegangan

(8)

ditunjukkan pada Gambar 4.2. Selanjutnya dipilih kedip tegangan yang dapat diukur durasi waktunya untuk dianalisis, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.3 sebagai berikut.

Gambar 4.2 Peristiwa Kedip Tegangan Selama Tiga Detik

(9)

Berikut ini akan dihitung besar kedip tegangan yang terjadi pada masing-masing fasa:

Pada fasa R

Perhitungan tegangan: x 100 + 140 = 152,5 V

Gambar 4.4 Tampilan Kedip Tegangan Pada Fasa R

Berdasarkan Gambar 4.4 pada fasa R, besar kedip tegangan adalah 152,5 volt atau

dengan kata lain terjadi tegangan jatuh sebesar226,4 −152,5 = 73,9 .

Pada fasa S

(10)

Gambar 4.5 Tampilan Kedip Tegangan Pada Fasa S

Berdasarkan Gambar 4.5 pada fasa S, besar kedip tegangan adalah 177,5 volt atau

dengan kata lain terjadi tegangan jatuh sebesar 227,1 −177,5 = 49,6 .

Pada fasa T

Perhitungan tegangan: x 100 + 140 = 190 V

(11)

Berdasarkan Gambar 4.6 pada fasa T, besar kedip tegangan adalah 190 volt atau

dengan kata lain terjadi tegangan jatuh sebesar 225,9 −190 = 35,9 .

4.2 Analisa Data

Berdasarkan standar IEEE 1159-1995, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.4, yang termasuk dalam kategori kedip tegangan adalah penurunan besar tegangan antara 10-90 % dalam durasi waktu 0,01 detik - 1 menit[3]. Adapun hasil analisis yang dilakukan ditunjukkan oleh Tabel 4.1 sebagai berikut :

Tabel 4.1 Analisis Kedip Tegangan

Fasa Kedip Tegangan (Volt) Tegangan Efektif (Volt) Persen Tegangan (%) Durasi (detik) Standar IEEE 1159-1995 Keterangan Range Tegangan (%) Range Waktu

R 152,5 226,4 67,4

0,6 10-90 0,01 detik - 1 menit

Kedip

S 177,5 227,1 78,2 Kedip

T 190 225,9 84,1 Kedip

Dari Tabel 4.1 untuk fasa R dengan persen tegangan selama terjadi kedip adalah sebesar 67,4 % dan dalam durasi waktu 0,6 detik jika dibandingkan dengan standar IEEE 1159-1995 tentang kedip, dimana kedip tegangan adalah penurunan besar tegangan antara 10-90 % dalam durasi waktu 0,01 detik - 1 menit, maka jatuh tegangan pada fasa R termasuk kedip tegangan; untuk fasa S dengan persen tegangan selama terjadi kedip adalah sebesar 78,2 % dan dalam durasi waktu 0,6 detik jika dibandingkan dengan standar IEEE 1159-1995 tentang kedip, dimana

(12)

(13)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan data pengukuran dan analisa dapat disimpulkan :

1. Persen tegangan selama terjadi jatuh tegangan pada tiap fasa adalah : - Fasa R = 67,4 % dengan durasi waktu 0,6 detik.

- Fasa S = 78,2 % dengan durasi waktu 0,6 detik. - Fasa T = 84,1 % dengan durasi waktu 0,6 detik.

2. Untuk fasa R, S, dan T dengan persen tegangan selama terjadi jatuh tegangan sebesar 67,4%, 78,2%, 84,1% dan dalam durasi waktu 0,6 detik jika dibandingkan dengan standar IEEE 1159-1995 tentang kedip, dimana kedip tegangan adalah penurunan besar tegangan antara 10-90 % dalam durasi waktu 0,01 detik - 1 menit, maka jatuh tegangan pada fasa R, S dan T termasuk kedip tegangan.

5.2 Saran

Dari penelitian ini penulis memberikan beberapa saran sataupun masukan untuk penelitian selanjutnya yaitu:

1. Pada penelitian selanjutnya disarankan untuk menguraikan pengaruh dari kedip tegangan yang mungkin terjadi di tempat penelitian dan masukkan yang bisa diberikan akan kualitas kelistrikan di tempat tersebut.

(14)

(15)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konsep Kualitas Daya Listrik

Istilah kualitas daya listrik merupakan suatu konsep yang memberikan gambaran tentang baik atau buruknya mutu daya listrik akibat adanya gangguan yang terjadi pada sistem kelistrikan.

Ada empat alasan utama yang menyebabkan kualitas daya semakin menjadi perhatian saat ini, yaitu[2]:

1. Pertumbuhan beban-beban listrik dewasa ini bersifat lebih peka terhadap kualitas daya listrik seperti sistem kendali dengan berbasis pada mikroprosesor dan perangkat elektronika daya.

2. Meningkatnya perhatian yang ditekankan pada efisiensi sistem daya listrik secara menyeluruh, sehingga menyebabkan terjadinya peningkatan penggunaan peralatan yang mempunyai efisiensi tinggi, seperti pengaturan kecepatan motor listrik dan penggunaan kapasitor untuk perbaikan faktor daya. Penggunaan peralatan-peralatan tersebut dapat mengakibatkan peningkatkan terhadap tingkat harmonik pada sistem daya listrik, dimana dampak harmonisa tersebut dapat menurunkan kemampuan dari sistem daya listrik itu sendiri.

(16)

transien dan merasa berkepentingan untuk meningkatkan kualitas distribusi daya listriknya.

4. Sistem tenaga listrik yang saling berhubungan dalam suatu jaringan interkoneksi, di mana sistem tersebut memberikan suatu konsekuensi bahwa kegagalan dari setiap komponen dapat mengakibatkan kegagalan pada komponen lainnya.

Ukuran keandalan dan kualitas listrik secara umum ditentukan oleh beberapa parameter sebagai berikut[1]:

1. Frekuensi dengan satuanHertz (Hz).

Yaitu jumlah siklus arus bolak-balik (Alternating Current, AC) per detik. Beberapa negara termasuk Indonesia menggunakan frekuensi listrik standar, sebesar 50 Hz.

Frekuensi listrik ditentukan oleh kecepatan perputaran dari turbin sebagai penggerak mula. Salah satu contoh akibat dari frekuensi listrik yang tidak stabil adalah akan mengakibatkan perputaran motor listrik sebagai penggerak mesin-mesin produksi di industri manufaktur juga tidak stabil, dimana hal ini akan mengganggu proses produksi.

Gangguan-gangguan yang terjadi pada sistem frekuensi:

a. Penyimpangan terus-menerus (continuous deviation); frekuensi berada diluar batasnya pada saat yang lama (secara terus-menerus), frekuensi standar 50 Hz dengan toleransi 0,6 Hz (49,4 – 50,6 Hz).

(17)

2. Tegangan dengan satuanVolt (V).

Tegangan yang baik adalah tegangan yang tetap stabil pada nilai yang telah ditentukan. Walaupun terjadinya fluktuasi (ketidakstabilan) pada tegangan ini tidak dapat dihindarkan, tetapi dapat diminimalkan.

Gangguan pada tegangan antara lain:

a. Fluktuasi Tegangan; seperti: tegangan lebih (overvoltage), tegangan kurang (undervoltage) dan tegangan getar (flicker).

Tegangan lebih pada sistem akan mengakibatkan arus listrik yang mengalir menjadi besar dan mempercepat kemunduran isolasi sehingga menyebabkan kenaikan rugi-rugi daya dan operasi, memperpendek umur kerja peralatan dan yang lebih fatal akan terbakarnya peralatan tersebut. Peralatan-peralatan yang dipengaruhi saat terjadi tegangan lebih adalah transformer, motor-motor listrik, kapasitor daya dan peralatan kontrol yang menggunakan coil/kumparan seperti solenoid valve, magnetic switch dan relay. Tegangan lebih biasanya disebabkan karena eksitasi yang berlebihan pada generator listrik (over excitation), sambaran petir pada saluran transmisi, proses pengaturan atau beban kapasitif yang berlebihan pada sistem distribusi.

Tegangan kurang pada sistem akan mengakibatkan berkurangnya intensitas cahaya (redup) pada peralatan penerangan, bergetar dan terjadi kesalahan operasi pada peralatan kontrol seperti automatic valve, magnetic switch dan auxiliary relay, menurunnya torsi pada saat start (starting torque) pada motor-motor listrik. Tegangan kurang biasanya disebabkan

(18)

transmisi yang terlalu panjang, jarak beban yang terlalu jauh dari pusat distribusi atau peralatan yang sudah berlebihan beban kapasitifnya.

b. Kedip Tegangan (voltage sag); adalah turunnya tegangan (umumnya sampai 10%) dalam perioda waktu yang sangat singkat (dalam mili detik). Penyebabnya adalah hubungan singkat (short circuit) antara fasa dengan tanah atau fasa dengan fasa pada jaringan distibusi. Tegangan kedip dapat mengakibatkan gangguan pada: stabilisator tegangan arus DC, electromagnetic switch, variable speed motor, high voltage discharge

lamp danunder voltage relay.

c. Harmonisa Tegangan (voltage harmonic); adalah komponen-komponen gelombang sinus dengan frekuensi dan amplitudo yang lebih kecil dari gelombang asalnya (bentuk gelombang yang cacat). Contoh :

Gelombang asal: (28,3) sin (߱t) kV. Harmonisa ke-3: (28,3/3) sin (3߱t) kV.

Harmonisa ke-5: (28,3/5) sin (5߱t) kV.

Harmonisa Tegangan dapat mengakibatkan : panas yang berlebihan, getaran keras, suara berisik dan terbakar pada peralatan capacitor reactor (power capacitor); meledak pada peralatan power fuse (power capacitor);

(19)

Cara mengurangi pengaruh harmonisa tegangan yang terjadi pada sistem adalah dengan memasang harmonic filter yang sesuai pada peralatan-peralatan yang dapat menyebabkan timbulnya harmonisa seperti arus magnetisasi transformer, static VAR compensator dan peralatan-peralatan elektronika daya (seperti inverter, rectifier, converter, dsb.) d. Ketidakseimbangan tegangan (Unbalance Voltage); umumnya terjadi di

sistem distribusi karena pembebanan fasa yang tidak merata.

Gangguan-gangguan tegangan sebagaimana dijelaskan diatas dapat menyebabkan peralatan-peralatan yang menggunakan listrik, beroperasi secara tidak normal dan yang paling fatal adalah kerusakan atau terbakarnya peralatan.

3. Interupsi atau Pemadaman Listrik

Interupsi ini dapat dibedakan menjadi:

a. Pemadaman yang direncanakan (Planned Interruption/scheduled interruption); adalah pemadaman yang terjadi karena adanya pekerjaan

perbaikan atau perluasan jaringan pada sistem tenaga listrik.

(20)

2.1.1 Jenis - Jenis Permasalahan Kualitas Daya Listrik

Permasalahan kualitas daya listrik disebabkan oleh gejala-gejala atau fenomena-fenomena elektromagnetik yang terjadi pada sistem tenaga listrik. Gejala-gejala elektromagnetik yang menyebabkan permasalahan kualitas daya adalah[3]:

1. Gejala Peralihan (Transient). Yaitu suatu gejala perubahan variabel (tegangan, arus dan lain-lain) yang terjadi selama masa transisi dari keadaan operasi tunak (steady state)menjadi keadaan yang lain.

2. Gejala Perubahan Tegangan Durasi Pendek (Short-Duration Variations). Yaitu suatu gejala perubahan nilai tegangan dalam waktu yang singkat yaitu kurang dari 1 (satu) menit.

3. Gejala Perubahan Tegangan Durasi Panjang (Long-Duration Variations). Yaitu suatu gejala perubahan nilai tegangan, dalam waktu yang lama yaitu lebih dari 1 (satu) menit.

4. Ketidakseimbangan Tegangan (Voltage Imbalance). Yaitu gejala perbedaan besarnya tegangan dalam sistem tiga fasa serta sudut fasanya.

5. Distorsi Gelombang (Waveform Distortion). Yaitu gejala penyimpangan dari suatu gelombang (tegangan dan arus) dari bentuk idealnya berupa gelombang sinusoidal.

6. Fluktuasi Tegangan(Voltage Fluctuations). Yaitu gejala perubahan besarnya tegangan secara sistematik.

(21)

2.1.2 Gejala Peralihan (Transient)[3]

Gejala peralihan / transien terdiri dari dua jenis yaitu transien impuls dan transien osilasi. Transien impuls adalah gejala transien yang mempunyai satu arah polaritas, yaitu polaritas positif atau negatif. Sedangkan transien osilasi adalah gejala transien yang mempunyai dua arah polaritas, yaitu polaritas positif dan negatif.

Sumber utama transien yang terjadi pada sistem utilitas kelistrikan adalah petir dan pensaklaran kapasitor. Tegangan tinggi petir merupakan sumber gejala peralihan impuls, di mana surja petir hanya mempunyai satu polaritas saja. Sedangkan proses membuka dan menutupnya saklar kapasitor daya dapat menghasilkan gejala peralihan osilasi, karena mempunyai dua polaritas, yaitu positif dan negatif.

(22)

Gambar 2.2 Transien Osilasi DisebabkanSwitchingKapasitor Daya[3]

2.1.3 Gejala Perubahan Tegangan Durasi Pendek (Short-Duration Variations)[3]

Berdasarkan waktu lama kejadian, gejala variasi durasi pendek terdiri dari 3 jenis, yaitu instantaneous, momentary, dan temporary. Perubahan tegangan instantaneous atau waktu seketika, terjadi dalam waktu 0,5 sampai 30 cycles; sedangkan momentary dalam waktu 30 cycles sampai 3 detik dan perubahan tegangan tipe temporary terjadi dalam waktu 3 detik sampai 1 menit. Berdasarkan nilai perubahan tegangan, gejala variasi durasi pendek ini dibedakan menjadi 3 jenis yaitu : interuption, sagdanswell.

(23)

pendek ini sebenarnya adalah kondisi pada saat gangguan selama peralatan proteksi beroperasi untuk menghilangkan gangguan tersebut.

2.1.3.1Interuption

Interupsi adalah gangguan yang terjadi ketika tegangan suplai atau arus beban menurun sampai kurang dari 0,1 pu (per unit) untuk periode waktu tidak lebih dari 1 menit. Interupsi diukur dengan lamanya waktu terjadi gangguan, di mana besarnya tegangan yang terjadi pada saat gangguan selalu kurang dari 10 persen dari tegangan nominalnya. Lama terjadinya interupsi dikarenakan oleh gangguan pada sistem utilitas dan ditentukan oleh waktu pengoperasian dari peralatan proteksi. Peralatan proteksi (recloser) pada umumnya akan membatasi interupsi disebabkan oleh gangguan non permanen kurang dari 30 siklus. Lamanya gangguan karena kesalahan fungsi peralatan atau koneksitas peralatan yang longgar atau kurang baik.

2.1.3.2Sags

Sags atau dips atau jatuh tegangan adalah suatu peristiwa penurunan tegangan antara 0,1 dan 0,9 pu dari rmstegangan pada frekuensi dayanya selama 0,5 siklus sampai 1 menit. Komunitas peneliti tentang kualitas daya telah menggunakan istilah sagsselama bertahun-tahun untuk menggambarkan peristiwa penurunan tegangan dalam waktu yang pendek.

Meskipun istilah ini tidak ditetapkan secara resmi, tapi semakin diterima dan digunakan oleh pengguna dan produsen sistem tenaga listrik. Namun IEC mendefinisikan untuk fenomena ini sebagai dip.

(24)

gambaran terhadap menurunnya tegangan menjadi 0,8 pu atau menurunnya tegangan hingga menjadi 0,2 pu. Maka harus disepakati pengertian yang bagaimana yang dipakai. Nilai nominal atau nilai dasar dari suatu tegangan juga harus ditentukan.Sagstegangan biasanya terkait dengan kesalahan atau gangguan dari sistem, tetapi dapat juga terjadi karena penyulangan terhadap suatu beban besar atau memulai pengoperasian motor berkapasitas besar. Gambar 2.3 di bawah ini memperlihatkan sebuah sagtegangan karena adanya gangguan satu fasa ke tanah.

Gambar 2.3 SagTegangan Karena Gangguan Satu Fasa Ke Tanah[3]

2.1.3.3Swells

(25)

sistem. Salah satu contoh swells adalah terjadinya kenaikan tegangan sementara pada saat gangguan satu fasa ke tanah.

Lonjakan kenaikan tegangan dapat juga disebabkan oleh adanya pemutusan beban besar atau penyulangan terhadap bank kapasitor. Karakteristik swells dapat diketahui dengan melihat besar kenaikan tegangan dan lamanya peristiwa itu terjadi. Besarnya kenaikan tegangan yang terjadi dipengaruhi oleh letak gangguan, besarnya impedansi sistem tenaga serta sistem pentanahannya. Pada sistem yang tidak diketanahkan dengan impedansi urutan nol yang tak terhingga, maka tegangan fasa akan mengalami kenaikan sebesar 1,73 pu pada saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah. Untuk gangguan yang terjadi dengan lokasi berada dekat gardu induk, maka akan terdapat sedikit atau tidak ada kenaikan tegangan pada fasa yang tidak sehat, karena trafo daya pada gardu induk biasanya terhubung delta – bintang yang menyediakan impedansi urutan nol yang rendah, sebagai saluran untuk arus gangguan ke tanah.

2.1.4 Gejala Perubahan Tegangan Durasi Panjang (Long-Duration Variations)[3]

Gejala perubahan tegangan durasi panjang mempunyai waktu penyimpangan terhadap frekuensi dayanya selama lebih dari 1 menit. Jenis dari gejala variasi durasi panjang ada 3 (tiga), yaitu : overvoltages, undervoltages, dan sustained interuption. Gejala perubahan tegangan durasi panjang umumnya

(26)

Gejala perubahan tegangan durasi panjang biasanya ditampilkan sebagai grafik tegangan rmsterhadap waktu.

2.1.4.1Overvoltage

Overvoltages atau tegangan lebih adalah suatu gejala peningkatan nilai tegangan rmsbolak-balik sebesar lebih dari 110 persen pada frekuensi daya untuk waktu lebih dari 1 menit. Overvoltagesbiasanya akibat operasi pensaklaran beban (misalnya switching dari sebuah beban besar atau kapasitor bank).

2.1.4.2Undervoltage

Undervoltage adalah suatu gejala penurunan tegangan rms bolak-balik sebesar kurang dari 90 persen dari nilai tegangan nominal pada frekuensi daya untuk durasi lebih dari 1 menit. Undervoltages adalah hasil dari suatu peristiwa kembalinya keadaan overvoltage menuju keadaan normalnya. Sebuah operasi pensaklaran beban atau memutuskan kapasitor bank dapat menyebabkan undervoltage, sampai keadaan di mana peralatan pengaturan tegangan pada sistem

tegangan tersebut dapat membawa kembali pada toleransi nilai tegangan yang standar.

2.1.4.3 Interupsi Berkelanjutan (Sustained Interruptions)

(27)

tertentu dan secara umum tidak ada hubungannya dengan penggunaan istilah outage. Istilah outagelebih menerangkan keluarnya komponen dari sistem tenaga listrik, di mana hal ini lebih berhubungan dengan keandalan dari suatu sistem tenaga listrik.

2.1.5 Ketidak-seimbangan Tegangan(Voltage Imbalance)[3]

Ketidak-seimbangan tegangan (voltage imbalance atau unbalance) didefinisikan sebagai penyimpangan atau deviasi maksimum dari nilai rata-rata tegangan sistem tiga fase tegangan atau arus listrik, dibagi dengan nilai rata-rata tegangan tiga fasa atau arus tersebut, dan dinyatakan dalam persen.

Gambar 2.4 Ketidak-seimbangan Tegangan Pada Sistem Tenaga Perumahan[3]

(28)

urutan nol dengan nilai tegangan komponen urutan positif dapat digunakan untuk menentukan persentase ketidakseimbangan. Gambar 2.4 menunjukkan contoh kedua buah perbandingan tersebut, yang menggambarkan ketidak-seimbangan tegangan selama 1 minggu yang terjadi pada saluran tenaga untuk perumahan.

Besarnya ketidak-seimbangan tegangan yang pada sumber utama tidak boleh lebih dari 2 %. Nilai kritis dari keadaan ketidakseimbangan tegangan adalah jika nilai persentase perbandingannya melebihi 5 %, hal ini biasanya terjadi karena terputusnya salah satu fasa dari sistem tenaga listrik tiga fasa.

2.1.6 Distorsi Gelombang(Waveform Distortion)[3]

Distorsi gelombang didefinisikan sebagai suatu penyimpangan bentuk gelombang dari benuk normal sinusoidal sesuai dengan frekuensi dayanya, pada keadaan tanpa gangguan (steady state). Terdapat lima jenis penyimpangan bentuk gelombang yang terjadi, yaitu: DC Offset, Harmonisa, Interharmonisa, Nocthing dan Noise.

2.1.6.1DC Offset

(29)

efek merugikan pada inti transformator saat trafo beroperasi dalam keadaan jenuh. Kerugian yang ditimbulkan adalah adanya pemanasan pada trafo dan mengurangi umur penggunaan transformator tersebut.

2.1.6.2 Harmonisa

Harmonisa merupakan suatu fenomena yang timbul dari pengoperasian beban listrik yang sebagian besar diakibatkan dari beban non linear, dimana akan terbentuk gelombang yang berfrekuensi tinggi yang merupakan kelipatan dari frekuensi fundamentalnya, dalam hal ini 50Hz, sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan yang idealnya adalah sinusiodal murni akan cacat akibat distorsi harmonisa yang terjadi.

Harmonisa didefenisikan sebagai gelombang-gelombang sinus (arus dan tegangan) yang mempunyai frekuensi kelipatan integer (bilangan bulat) dari frekuensi fundamentalnya.(di Indonesia adalah 50 Hz).

(30)

[image:30.612.242.381.81.262.2]

Gambar 2.5 Gelombang Fundamental, Harmonisa Kedua dan Harmonisa Ketiga[3]

Gambar 2.6 Gelombang Fundamental yang Terdistorsi Harmonisa Ke-3[3]

[image:30.612.212.428.331.475.2]

(31)

2.1.6.3 Interharmonisa

Tegangan atau arus yang memiliki komponen-komponen frekuensi yang bukan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi daya (misalnya 50 atau 60 Hz) disebut interharmonisa. Interharmonisa dapat muncul sebagai frekuensi diskrit atau sebagai spektrum pita lebar. Interharmonisa dapat ditemukan dalam jaringan sistem tenaga listrik untuk semua klasifikasi tegangan. Sumber utama dari distorsi gelombang interharmonisa adalah konverter frekuensi statis, cyclo-converter, motor induksi, dan peralatan yang menimbulkan busur api. Sinyal pembawa pada saluran tenaga listrik juga dapat dianggap sebagai interharmonisa.

Interharmonisa dihasilkan dari proses konversi frekuensi, dan nilainya tergantung dari perubahan beban. Interharmonisa arus dapat membangkitkan resonansi cukup tinggi pada sistem tenaga listrik sebagai akibat adanya perubahan frekuensi interharmonisa menjadi frekuensi yang digunakan dalam sistem tenaga. Hal ini dapat ditunjukkan dengan adanya pengaruh sinyal pembawa pada saluran daya, adanya flicker yang terlihat secara visual pada lampu fluoressent, atau adanya pencahayaan secara busur listrik seperti yang terjadi pada layar perangkat komputer.

2.1.6.4Notching

(32)

[image:32.612.137.502.135.321.2]

akan mudah dilihat atau diukur dengan peralatan pengukuran yang biasa digunakan untuk analisis harmonisa.

Gambar 2.7 Notching Tegangan Dari Konverter Tiga Fasa[3]

Gambar 2.7 menunjukkan contoh notching tegangan dari konverter tiga fasa yang menghasilkan tegangan arus dc kontinu. Notching dihasilkan pada saat terjadi arus komutasi dari fasa yang satu ke fasa yang lain. Selama periode tersebut, terdapat hubungan pendek sesaat antara dua fase, yang menyebabkan nilai tegangan mendekati nol sesuai dengan impedansi sistemnya.

2.1.6.5Noise

(33)

Masalah noise sering diperburuk dengan adanya sistem pentanahan (grounding)yang kurang baik. Pada dasarnya noiseterdiri dari distorsi yang tidak diinginkan dari sinyal daya listrik, di mana sinyal tersebut tidak dapat diklasifikasikan sebagai distorsi harmonik atau transien. Noisedapat mengganggu peralatan elektronika seperti mikro komputer dan programmable controller. Permasalahan noise dapat dikurangi dengan menggunakan filter, transformator pengisolasi, dan pengkondisian saluran.

2.1.7 Fluktuasi Tegangan(Voltage Fluctuations)[3]

Fluktuasi tegangan adalah suatu perubahan tegangan yang sistematis atau serangkaian perubahan tegangan secara acak, di mana magnitud dari tegangan mempunyai nilai yang tidak semestinya, yaitu di luar rentang tegangan ditentukan oleh ANSI C84.1-1989 sebesar 0,9 sampai 1,1 pu. Menurut IEC 61000-2-1 salah satu fluktuasi tegangan, mempunyai karakteristik sebagai rangkaian tegangan acak yang berfluktuasi secara terus menerus. Beban yang berubah sangat cepat dan terjadi terus-menerus, dan menghasilkan arus beban yang besar dapat menyebabkan variasi tegangan yang sering disebut sebagai flicker atau kedip tegangan. Istilah flicker atau kedip tegangan berasal dari dampak adanya fluktuasi tegangan terhadap lampu, yang dianggap seperti mata manusia yang berkedip.

(34)

generator yang mensuplai energi listrik ke sistem. Ada perubahan pada frekuensi merupakan suatu bentuk proses keseimbangan antara beban yang dinamis dan perubahan pembangkitan. Ukuran pergeseran frekuensi dan durasinya tergantung pada karakteristik beban dan tanggapan dari kontrol sistem pembangkit pada saat terjadi perubahan beban tersebut.

(35)

2.2 Kedip Tegangan (Voltage Sags)

Kedip tegangan didefinisikan sebagai penurunan besar tegangan efektif (rms)antara 0,1 sampai 0,9 pu tegangan pada frekuensi dayanya selama 0,5 siklus (0,5 siklus = 0,01 detik, dengan frekuensi = 50 Hz) sampai 1 menit[3]. Komunitas peneliti tentang kualitas daya telah menggunakan istilah sags selama bertahun-tahun untuk menggambarkan peristiwa penurunan tegangan dalam waktu yang pendek.

Meskipun istilah ini tidak ditetapkan secara resmi, tapi semakin diterima dan digunakan oleh pengguna dan produsen sistem tenaga listrik. Namun IEC mendefinisikan untuk fenomena ini sebagai dip.

Terminologi yang digunakan untuk menggambarkan besarnya penurunan tegangan masih sering membingungkan. “Sag 20 persen" dapat memberikan gambaran terhadap menurunnya tegangan menjadi 0,8 pu atau menurunnya tegangan hingga menjadi 0,2 pu[4]. Maka harus disepakati pengertian yang bagaimana yang dipakai.

2.2.1 Penyebab Kedip Tegangan[5]

Kedip tegangan dapat terjadi karena beberapa hal:

(36)

2. Pengasutan motor berkapasitas besar. Ketika dilakukan pengasutan motor yang berkapasitas besar, maka arus asut pada saluran akan besar, maka tegangan akan semakin kecil.

3. Sesuatu yang terjadi pada saluran penyaluran daya seperti kecelakaan saat perbaikan dalam keadaan bertegangan, lightning (petir) dan benda jatuh yang menyebabkan gangguan ke tanah. Sambaran petir menyebabkan sebagian besar kedip tegangan. Jika petir menyambar jaringan listrik sampai ke tanah maka terjadi hubung singkat fasa ke tanah. Ini menyebabkan terjadinya kedip tegangan. Pemutus daya dan PBO akan semakin sering beroperasi pada saat cuaca buruk. Angin kencang dapat meniup cabang pohon ke saluran listrik yang membuat hubungan fasa ke tanah yang menciptakan kedip tegangan. 4. Perubahan beban yang berlebihan/diluar batas dari kemampuan sistem daya.

2.2.2 Dampak Negatif Kedip Tegangan[6]

Dampak negatif yang ditimbulkan kedip tegangan sendiri beramacam-macam, seperti:

1. Komputer dan jenis lain dari kontrol elektronik akan kehilangan memori dan proses yang dikontrolnya menjadi kacau saat peralatan tiba-tiba mati akibat kedip tegangan yang kurang dari 50 %.

2. Akibat yang merugikan lainnya dengan terjadinya kedip tegangan pada motor antara lain: drop tegangan yang berlebihan yang akan menghambat akselerasi dari kondisi diam kekecepatan penuhnya dan mal-fungsi dari kinerja peralatan-peralatan lain seperti rele, kontaktor dan peralatan kontrol.

(37)

- PLC akan trip pada tegangan kurang dari 90 % untuk waktu 50 milidetik. 3. Pada sistem penerangan dampak yang akan terjadi adalah adanya kedip

“flicker”. Hal ini mungkin hanya menimbulkan kekesalan saja, tetapi bukan

itu masalah sebenarnya. Masalah pada sistem penerangan akibat kedip tegangan ini adalah pada waktu untuk hidup kembali/restart dan ketahanan/reliability dari lampu tersebut. Untuk lampu jenis fluorescent mungkin akan cepat untuk hidup kembali setelah terjadi kedip tegangan, tetapi untuk lampu jenis HID (High Intensity Discharge) perlu waktu beberapa menit untuk hidup kembali.

[image:37.612.152.487.392.693.2]

Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan nilai sensitivitas peralatan-peralatan terhadap kedip tegangan.

Tabel 2.1 Sensitivitas Peralatan Terhadap Kedip Tegangan[6]

Type of Equipment

Remaining Voltage

(%)

Time Duration Max (ms)

Motor starter 50 40

Variable speed motor with electronics

85 10

PLC I/O Device 50-90 8-20

Frequency inverter 82 1.5

Variable speed drive rectifier 50-80 2-3

Process controller 70 < 8

Computerized numerical controlled lathe

(38)

Direct current drive controller 88 < 8

Personal computer 50-70 60-160

Contactor 50-60 20-30

Electromagnetic disconnecting switch

50 10

Electromagnetic relays 50-60 15-40

Medical equipment 60 130

Laser maker 90 100

2.2.3 Cara Mengatasi Kedip Tegangan

Kedip tegangan dapat diatasi dengan kerjasama dari keseluruhan utilitas, tidak hanya konsumen listrik tetapi juga sistem kelistrikan dan sumber penyaluran daya listrik, dalam rangka untuk mengurangi jumlah dan tingkat keparahan dampak masalah tersebut. Berikut ini beberapa metode mengatasi kedip tegangan: 1. Peningkatan sistem pada sisi produsen dan konsumen dilakukan dengan cara

memakai peralatan-peralatan yang tahan untuk menghadapi kedip tegangan, yaitu peralatan yang setidaknya mampu melewati kedip tegangan dengan

tegangan minimum 70 persen.

2. Memakai beberapa peralatan tambahan seperti: Uninterruptible Power Supply (UPS), Dynamic Voltage Restorers (DVR’s), Motor-Generator Sets,

Ferro-resonant / Constant Voltage Transformers (CVT’s).

(39)

2.2.3.1Uninterruptible Power Supply (UPS)

Pada kondisi normal, masukan daya AC beban diperoleh dari suplai PLN. Selain itu masukan daya AC disearahkan ke dalam daya DC untuk pengisian baterai.

[image:39.612.186.454.284.423.2]

Ketika terjadi kedip tegangan, daya DC yang dimiliki baterai ini lalu diubah kembali ke dalam daya AC untuk memberi beban. Jika masukan daya AC dari PLN gagal, inverter diberikan dari baterai dan melanjutkan untuk menyupali beban.

Gambar 2.8Uninterruptible Power Supply (UPS)[6] 2.2.3.2Dynamic Voltage Restorers (DVR’S)

Dynamic Voltage Restorer (DVR) merupakan salah satu peralatan yang bisa mengkompensasi tegangan yang hilang sewaktu voltage sagdan interruption. DVR dipasang di antara sumber dan beban yang bertujuan memperbaiki mutu tegangan pada beban dengan cara menginjeksi tegangan yang dibutuhkan ketika terjadi gangguan.

(40)

[image:40.612.181.461.82.244.2]

Gambar 2.9Dynamic Voltage Restorers (DVR)[6]

2.2.3.3Motor – Generator (M-G) Sets

Ketika terjadi kedip tegangan dan interupsi, inersia dari mesin dan roda gaya mempertahankan pasokan listrik selama beberapa detik. Set-up ini juga dapat digunakan untuk mengisolasi beban sensitif dan kritis dari masalah kualitas daya lain seperti transien switching dan distorsi harmonik.

Gambar 2.10Motor – Generator (M-G) Sets[6] 2.2.3.4Ferro-resonant / Constant Voltage Transformers (CVT’s)

[image:40.612.140.504.428.542.2]

(41)

[image:41.612.199.444.206.378.2]

CVT beroperasi persis sama dengan regulator tegangan, pada saat kedip tegangan, CVT sanggup mempertahankan tegangan output konstan walaupun tegangan pada primer drop sampai 30 %; tetapi apabila dibebani hanya ¼ dari rating, tegangan sekunder dapat dipertahankan walaupun tegangan primer turun hingga 70 %.

(42)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi menyebabkan kebutuhan akan daya listrik

dengan kualitas yang baik atau memenuhi standar menjadi sangat penting bagi

kehidupan masyarakat modern. Karena peranan tersebut dominan dibidang

industri, telekomunikasi, teknologi informasi, pertambangan, transportasi umum,

dan lain-lain yang semuanya itu bersifat lebih peka terhadap kualitas daya listrik,

seperti terdapat pada sistem kendali yang berbasis pada mikroprosesor dan

perangkat elektronika daya, peningkatan kualitas daya listrik perlu terus

dilakukan. Kualitas daya listrik merupakan mutu daya listrik meliputi, nilai

tegangan, frekuensi, faktor daya, kedip tegangan dan kandungan harmonisa[1];

dan kedip tegangan adalah salah satu yang sering terjadi yang walaupun durasi

gangguan hanya beberapa milidetik dapat menyebabkan produksi berhenti.

Kedip tegangan adalah penurunan besar tegangan rms (root mean square)

dengan durasi waktu kurang dari 1 menit yang mempunyai dampak negatif

terganggunya proses penyampaian data jaringan komputer dan alat kontrol

elektronika yang menyebabkan kerugian finansial yang besar dan konsekuensi

kehilangan produktifitas dan daya saing. Karena dampak yang diakibatkan oleh

kedip tidaklah kecil maka kedip tegangan perlu untuk diteliti. Objek yang akan

diteliti adalah motor induksi. Motor induksi dipilih karena pemakaiannya banyak

terdapat dalam industri-industri dan juga pengasutan dari motor induksi

(43)

1.2 Rumusan Masalah

Masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah kedip tegangan

akibat pengasutan motor induksi.

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada penulisan tugas akhir ini adalah:

1. Hanya mengukur dan menganalisis kedip tegangan, tidak membahas

metode-metode startingmotor induksi.

2. Pengukuran kedip tegangan meliputi besar magnitudo tegangan dan durasi

waktu terjadinya kedip tegangan.

3. Tidak membahas mengenai cara mengatasai dampak negatif kedip

tegangan yang terjadi.

1.4 Tujuan

Tugas akhir ini bertujuan untuk:

1. Mengukur nilai kedip tegangan akibat pengasutan motor induksi.

(44)

ABSTRAK

Perkembangan teknologi menyebabkan meningkatnya kebutuhan akan

daya listrik yang berkualitas. Kualitas daya listrik dipengaruhi salah satunya oleh

kedip tegangan. Kedip tegangan adalah peristiwa turunnya tegangan dalam waktu

kurang dari 1 menit. Dampak negatif dari kedip tegangan salah satunya adalah

elektronika yang banyak digunakan saat ini. Penyebab terjadinya kedip tegangan

adalah gangguan hubung singkat dan pengasutan motor induksi. Pada tugas akhir

ini penulis melakukan pengukuran dan analisis kedip tegangan yang terjadi akibat

pengasutan motor induksi. Pengukuran dilakukan di PDAM Tirtanadi Instalasi

Sunggal pada panel pompa air baku/RWP-1, dengan hasil terjadi kedip tegangan

akibat pengasutan pompa air bersih/FWP pada fasa R, S dan T sebesar 67,4%,

78,2% dan 84,1%.

(45)

ANALISIS KEDIP TEGANGAN AKIBAT

Diajukan untuk memenuhi

menyelesaikan pendidikan sar

Departemen Teknik Elektro Sub K

ARMY F

DEPARTEME

UNIVERSITAS

TEGANGAN AKIBAT PENGASUTAN MOTOR INDUKSI

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam

menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi

Oleh:

ARMY FRANS TAMPUBOLON

NIM : 080402039

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(46)

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

ANALISIS KEDIP TEGANGAN AKIBAT PENGASUTAN MOTOR INDUKSI

Oleh :

ARMY FRANS TAMPUBOLON 080402039

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 23 Bulan Oktober Tahun 2013 di depan penguji : 1. Ketua Penguji : Ir. Panusur SML Tobing

2. Anggota Penguji : Yulianta Siregar, S.T., M.T.

Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir

(Syiska Yana, S.T., M.T.) NIP : 19830203 201012 2 003

Diketahui Oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU

(47)