Perancangan Filter Pasif low pas band fi

(1)

A.

Judul Penelitian : Rancang Bangun Filter Harmonik Untuk Perbaikan Kualitas Daya Pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya 320 WP.

B.

Bidang Ilmu: Tenaga Listrik

C.

Latar Belakang

Tujuan utama dari sistem tanaga listrik adalah mengirimkan daya listrik dengan tegangan yang konstan dan berfrekuensi konstan pula. Akan tetetapi sedikit kemungkinan untuk memenuhi syarat ideal tersebut.

Ketidakmungkinan tersebut dikarenakan berbagai macam gangguan, diantaranya adalah harmonisayang ditimbulkan oleh beban non-linier, yang akan mempengaruhi performa sistem secara keseluruhan. Harmonisa pada sistem kelistrikan merupakan salah satu penyebab yang mempengaruhi kualitas daya.

Pengaruh harmonisa sangat dominan karena bersifat permanen. Pengaruh harmonisa ini menyebar ke sistem energi, perangkat energi, dan berpengaruh ke sumber energi.

Untuk itu sangatlah perlu suatu alat yang mampu mengatasi masalah-masalah ini sehingga pelayanan energi listrik tidak terganggu dan keandalan pun tidak berkurang. Distorsi akibat arus harmonik akan mengganggu gelombang gelombang Sinusoidal sehingga gelombang tersebut menjadi cacat dan tidak murni hal inilah yang membuat kerja peralatan menjadi terganggu sehingga tidak dapat beroperasi dengan baik.

D.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mendesign filter harmonik pada pembangkit listrik tenaga surya 320 WP agar gelombang yang dihasilkan pembangkit ini memenuhi syarat batas THD 5% sesuai dengan standard IEEE 519-1992.

(2)

E.

Kegunaan Penelitian

Adapun kontribusi dari penelitian ini adalah untuk merancang alat yang dapat memperbaiki kulaitas daya pada pembangkit listrik tenaga surya 320 WP.

F.

Luaran Penelitian

Penelitian ini diharapkan menghasilkan keluaran berupa gelombang yang keluar pada pembangkit listrik tenaga surya 320 WP memenuhi standard batas THD 5% sesuai dengan standard IEEE 519-1992.

G.

Perumusan Masalah

Pada tugas akhir ini akan membahas beberapa hal, diantaranya: 1. Perhitungan R-L yang berguna untuk merancang filter harmonik.

2. Mereduksi Gelombang Harmonik pada pembangkit listrik tenaga surya agar sesuai dengan standar IEEE 519-1992 yaitu 5%.

H.

Batasan Masalah

1. Perhitungan R-L yang berguna untuk merancang filter harmonik. 2. Mereduksi Gelombang Harmonik pada pembangkit listrik tenaga surya

(3)

I.

Tinjauan Pustaka

Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Pembangkit listrik tenaga surya adalah ramah lingkungan, dan sangat menjanjikan. Sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan pembangkit listrik menggunakan uap (dengan minyak dan batubara).

Sistem energi pembangkti tenaga surya, mengurangi ketergantungan dunia akan bahan bakar fosil, bayangkan energi gratis dan terus-menerus yang bersumber dari bumi kita disediakan untuk kebutuhan energi dan dapat dihandalkan mengurangi pengeluaran daya.

Gambar.1 Gambar Pembangkit listrik tenaga surya

(4)

1. Panel surya / solar panel

Solar panel / panel surya mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimum).

Umumnya kita menghitung maksimum sinar matahari yang diubah menjadi tenaga listrik sepanjang hari adalah 5 jam. Tenaga listrik pada pagi – sore disimpan dalam baterai, sehingga listrik bisa digunakan pada malam hari, dimana tanpa sinar matahari.

2. Solar charge controller.

Solar charge controller berfungsi mengatur lalu lintas dari solar cell ke baterai dan beban. Alat elektronik ini juga mempunyai banyak fungsi yang pada dasarnya ditujukan untuk melindungi baterai

3. Inverter

Inverter dalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC – direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC – alternating current).

4. Baterai

(5)

Studi Harmonik

Harmonik menyebabkan terjadinya penyimpangan gelombang tegangan dan arus yang mempunyai pengaruh kurang baik terhadap peralatan listrik. Harmonik adalah salah satu dari beberapa permasalahan yang mempengaruhi kualitas daya listrik. Terjadinya penyimpangan gelombang tegangan dan arus akan mempengaruhi unjuk kerja sistem, dimana peralatan listrik akan mengalami gangguan diluar kondisi normal. Harmonik dalam sistem tenaga listrik, sebenarnya ditujukan untuk kandungan distorsi pada gelombang tegangan dan arus fundamental yang mana beban non linear dianggap sebagai sumber harmonik.

Harmonik merupakan salah satu komponen sinusoida dari satu periode gelombang yang mempunyai frekuensi kelipatan bulat dari frekuensi fundamentalnya. Gelombang yang terdistorsi terdiri dari beberapa harmonik, dan harmonik yang pertama dikenal sebagai frekuensi dasar atau fundamental.

Seterusnya harmonik dengan kelipatan ganjil dari frekuensi fundamental disebut dengan harmonik ganjil dan harmonik. Dimana kelipatan genap dari frekuensi fundamental disebut sebagi harmonik genap.

(6)

Gambar.2 Bentuk gelombang tegangan dasar dan harmonik ke-3

Beban Linear dan Beban Non Linear Beban Linear

Beban linear adalah beban yang komponen arusnya proporsional terhadap tegangannya. Terdapat hubungan yang linear antara arus dan tegangan sehingga bentuk gelombang arus akan sama dengan bentuk gelombang tegangannya, seperti yang terlihat pada Gambar 3 (I Wayan Rinas, 2012).

Gambar 3 Bentuk Gelombang Arus dan Tegangan pada Beban Linear (I Wayan Rinas, 2012)

Beban Non Linear

(7)

gelombang tegangannya. Tidak terdapat hubungan yang linear antara arus dan tegangan. Beban non linear menyerap arus non sinusoidal demikian juga arus harmonik, walaupun disuplai oleh tegangan sinusoidal, seperti yang terlihat pada Gambar42 (I Wayan Rinas, 2012).

Gambar 4 Bentuk Gelombang Arus dan Tegangan pada Beban Non Linear (I Wayan Rinas, 2012)

TOTAL HARMONIC DISTORTION (THD)

Terdapat batasan tegangan dan arus harmonik yang masih dapat ditoleransi dalam suatu sistem tenaga listrik. Batasan ini disebut THD ( Total Harmonic Distortion ). Batas harmonik THD diukur pada meter sistem tenaga.

Kandungan harmonik, baik arus maupun tegangan, dapat dinyatakan dalam nilai root mean square(rms) atau sebagai cacad harmonik total ( Total Harmonic Distortion – THD ). Cacad harmonik total dinyatakan sebagai :

THD=

√

∑

2 ∞

Vn 2

V1

Dimana:

Vn= Tegangan harmonik pada orde ke-n

V1= Tegangan fundamental (Vrms)

(8)

Nilai n yang diperhitungkan berkisar antara 2 sampai dengan 50 (harmonik ke 50 ). Hal ini disebabkan untuk n > 50, nilai harmoniknya sangat kecil.

Besarnya pengaruh harmonik pada sistem tenaga ditentukan oleh besarnya THD yang dihasilkan. Berikut adalah batasan-batasan Distorsi Teegangan

Harmonik:

Tabel. 1 batasan-batasan distorsi tegangan harmonik sesuai standar IEEE 519-1992

Filter Pasif

Salah satu upaya untuk mereduksi harmonik yang muncul diakibatkan oleh beban non linier adalah dengan menggunakan filter. Ada dua jenis filter yang dapat digunakan, yaitu filter aktif dan filter pasif. Namun jika dilihat dari tinjauan ekonomi, filter pasif relatif lebih murah jika dibandingkan dengan filter aktif.

Filter pasif yang digunakan untuk mereduksi kandungan harmonik pada sistem terdiri dari kombinasi komponen R, L, dan C. Berdasarkan karakteristiknya,

(9)

dengan mengkombinasikan beberapa tuned filter, juga dapat digunakan untuk mengurangi beberapa komponen harmonik.

Secara garis besar filter pasif dapat dipasang pada sistem secara seri dan paralel. Pada umumnya paling banyak digunakan adalah model single tuned filter karena lebih ekonomis dan dipasang secara paralel dengan sistem, dengan demikian arus harmonik dialihkan melalui filter tersebut. Menurut Timothy (2001), keuntungan menggunakan filter yang dipasang secara paralel antara lain adalah:

1. Menggunakan impedans yang rendah untuk pengaturan frekuensi.

2. Sebagai pertimbangan hanyalah arus harmonik dan tidak memikul arus beban penuh karena hanya memikul tegangan fasa.

3. Meningkatkan faktor daya.

Kelemahannya, membutuhkan kombinasi beberapa filter untuk mengurangi beberapa komponen harmonik. Sedangkan konfigurasi filter yang dipasang secara seri pada sistem paling sering digunakan untuk satu fasa dengan tujuan mengurangi harmonik ke 3, untuk komponen harmonik yang lain juga bisa digunakan tergantung dengan pengaturannya. Menurut Timothy (2001) juga, keuntungan menggunakan filter seri diantaranya adalah:

1. Menggunakan impedansi yang tinggi untuk memblok arus harmonik masuk ke sistem.

2. Tidak mendatangkan harmonik dari sumber yang lain.

(10)

ya

J.

Jadwal Kegiatan

No Kegiatan Lokasi Penelitian 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1. Studi Literatur Perpustakaan, Internet

2. Pengumpulan data-_{data yang dibutuhkan} Laboratorium _{Rangkaian Listrik}

3. Analisa dan _{perhitungan alat filter} Laboratorium _{Rangkaian Listrik}

4. Pembuatan laporan _{akhir penelitian.} Fakultas Teknik

K.

Rancangan Biaya 1. Bahan dan Alat :

No Nama Bahan Volume Biaya Satuan (Rp) Jumlah (Rp)

1. Buku Referensi 3 Buah 200.000 600.000

2. Kapasitor, Resistor,

Induktor 30 Buah 5.000 150.000

3. Kabel NYA 20 meter 8.000 160.000

Apakah THD > IEEE 519-1992 Meneliti watak dan menghitung

harmonik arus dan tegangan

Simulasi filter yang akan dipasang pada sofware ETAP

7.5

(11)

4. Kedudukan Filter 10 Buah 20.000 200.000

5. Casing Panel filter 1 Buah 200.000 200.000

6. Port sambungan kabel 20 buah 20.000 400.000

Jumlah Biaya (Rp) 1,710.000

2. Perjalanan/ Transportasi:

No Kota/ tempat tujuan Volume Biaya Satuan(Rp) Jumlah(Rp)

1. Laboratorium Rangkaian

Listrik 12 x (PP) 10.000 120.000

2. Toko Tempat pembelian

alat 12 x (PP) 10.000 120.000

Jumlah Biaya (Rp) 240.000

3. Pengeluaran Lain-lain (Administrasi, Publikasi dan Operasional) :

No Uraian Kegiatan Volume _{Satuan (Rp)}Biaya Jumlah_(Rp)

1. Dokumentasi Penelitian 4 Kali 30.000 120.000

2. Pengetikan dan Perbanyakan

Proposal 5 Rangkap 75.000 375.000

3. Seminar Proposal 1 Kali 500.000 500.000

4. Pengetikan dan Perbanyakan

Laporan Hasil Penelitian 6 Rangkap 100.000 600.000

5. Seminar Hasil Penelitian 1 Kali 500.000 500.000

(12)

Terbilang : Empat Juta Seratus Dua Puluh Lima Ribu Rupiah.

DAFTAR PUSTAKA

IEEE, 1992, IEEE Recommended Practices andRequirements Harmonik Control in Electric PowerSystem (IEEE Std 519-1992), IEEE Inc, New York, NY 10017-2393, USA.

Dugan, Roger C., McGranaghan, Mark F., Beaty, H. Wayne, 2004, Electrical Power System Quality, McGraw-Hill.

Sunanda Wahri (2014). Aplikasi Filter Pasif Pada Beban Inverter Tiga Fase Berbeban. Vol. 1. Jurnal Ecotipe, 37-41.

Arillaga, Jos dan Neville R. Watson., 2003, “Power System Harmonic”Jhon Wiley & Sons, Ltd, New Zealand.

Asnil (2012). Aplikasi Filter Pasif RC Untuk Mereduksi Harmonik Pada AC/DC/ AC Konverter. Vol. 1. Jurnal Momentum, 1-8.

(13)