REDUKSI HARMONISA PADA WORKSHOP PTKI MEDAN
MENGGUNAKAN FILTER PASSIVE SINGLE TUNED
UNTUK PERBAIKAN FAKTOR DAYA
TESIS
OLEH
ERWINSYAH SIPAHUTAR
127034004 / TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
REDUKSI HARMONISA PADA WORKSHOP PTKI MEDAN
MENGGUNAKAN FILTER PASSIVE SINGLE TUNED
UNTUK PERBAIKAN FAKTOR DAYA
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik Dalam Program Studi Magister Teknik Elektro Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh
ERWINSYAH SIPAHUTAR
127034004 / TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Telah diuji pada
Tanggal: 11 Februari 2015
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Ir. Usman Baafai
Anggota : 1. Dr. Eng. Ariadi Azmi
2. Prof. Drs. Tulus, M.Si, Ph.D
ABSTRAK
Harmonisa dari beban non linier telah terbukti memiliki dampak kerusakan pada peralatan diantaranya Transformator, motor, dan relay-relay proteksi, yang menyebabkan bertambahnya rugi-rugi dan panas yang berlebihan. Arus harmonisa ini dapat juga menyebabkan kesalahan pembacaan pada alat ukur, circuit breaker dapat memutus sendiri, dan banyak lagi permasalahan yang ditimbulkan. Atas dasar ini perlu dilakukan konservasi terhadap kualitas energi listrik yang berkaitan dengan harmonisa dan faktor daya yang ditimbulkan pada sistem tersebut. Penggunaan filter
passive single tuned merupakan metode penyelesaian yang efektif dan ekonomis
untuk masalah harmonisa. Komponen utama yang terdapat pada filter pasif adalah
kapasitor dan induktor. Dengan memanfaatkan program matlab/simulink
diperlihatkan bahwa untuk Total Harmonic Distortion (THD) arus dari 64,87% mampu dikurangi menjadi 1,83%. Filter passive single tuned di tuning pada harmonisa ke-3 dan mampu meredam harmonisa ke-5, dan ke-7 yang merupakan amplitudo terbesar menjadi lebih rendah dan memenuhi standar batas harmonisa IEEE 519-1992.
ABSTRACT
Harmonics of non linier load has been proven to have an impact on damage some euipment, such as transformers, motors, and protective relays, which cause the increase in power losses and excessive heating. The current harmonics can cause misreading on the gauge, the circuit breaker can automaticallyturn off the current,and many more problems. Based on the problem, conservation is done on the quality of the electric energy, related to harmonics and power factor generated in the system. Filter passive single tuned is an effective and economical solution to selve harmonics problem. The main components contained in passive filter are capasitors and inductors. Utilizing the matlab / simulink program shows that Total Harmonics Distortion (THD) can reduce the current from 64,87% to 1,83%. The filter passive
single tuned whice is tuned the 3rd harmincs can reduce the 5th and the 7th harmonics,
the largest amplitude, become lower and qualified the standard harmonics limits IEEE 519-1992.
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kepada ALLAH SWT, penulis dapat
menyelesaikan tesis dengan judul: REDUKSI HARMONISA PADA
WORKSHOP PTKI MEDAN MENGGUNAKAN FILTER PASSIVE SINGLE
TUNED UNTUK PERBAIKAN FAKTOR DAYA, yang merupakan salah satu
persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Pascasarjana pada Program Studi
Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan yang berbahagia ini penulis mengucapkan rasa terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada: Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME sebagai
Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Bapak Suherman Ph.D selaku
Ketua Program Studi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara dan Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai sebagai ketua komisi pembimbing,
Bapak Dr. Eng Ariadi Hazmi selaku komisi pembimbing, Bapak Prof. Drs. Tulus,
M.Si, Ph.D dan Bapak Dr. Marwan Ramli, M.Si, selaku Pembanding Utama I dan II
yang telah banyak memberikan dorongan semangat, arahan, petunjuk serta nasehat
yang bermanfaat dalam menentukan langkah-langkah penelitian dan penulisan,
sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini tepat pada waktunya. Semoga berkah
dan karunia kepada semua pihak yang telah membantu penulis terutama orangtua
tercinta, istri dan anakku yang telah memberi semangat sehingga selesainya tulisan
ini. Semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat kepada siapa saja yang membaca.
Terima kasih.
Medan, Februari 2015
Penulis
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Erwinsyah Sipahutar
Jenis kelamin : Laki-Laki
Agama : Islam
Bangsa : Indonesia
Alamat : Jl. Jenderal Sudirman No.6 Kelurahan Marbau Kecamatan
Marbau Kabupaten Labuhan Batu Utara.
Menerangkan dengan sesungguhnya, bahwa:
PENDIDIKAN
1. Tamatan SD Negeri Rantau Perapat Tahun 1988
2. Tamatan SLTP Negeri 4 Rantau Perapat Tahun 1991
3. Tamatan SMA Negeri 2 Rantau Perapat Tahun 1994
4. Tamatan Teknik Elektro Universitas Islam Sumatera Utara Tahun 2000
5. Tamatan Magister Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara Tahun 2015
PEKERJAAN
1. Staff Pengajar Akademi Teknologi Industri Padang Tahun 2013 s/d sekarang
Demikian riwayat hidup ini saya buat dengan sebenarnya untuk dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.
Medan, 20 April 2015
DAFTAR ISI
1.5 Manfaat Penelitian ... 10
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 11
2.3.1 Faktor daya tanpa harmonisa ... 24
2.4 Arus hubung singkat (Isc) ... 26
2.5 Filter pasif ... 27
2.5.1 Merancang filter pasif single tuned ... 29
BAB III METODELOGI PENELITIAN ... 33
3.1 Hasil pengukuran ... 33
3.2 Perhitungan hubung singkat dan batasan harmonisa ... 34
3.3 Perbandingan limits individual harmonic distortion ... 36
3.4 Perhitungan komponen filter ... 39
3.5 Rangkaian simulasi sebelum pemasangan filter pasif single tuned ... 43
3.6 Rangkaian simulasi setelah pemasangan filter pasif single tuned ... 46
3.6.1 Dengan memakai kapasitor 403,35 µF sesuai dengan perhitungan ... 47
3.6.2 Dengan memakai kapasitor 1000 µF sesuai dengan tersedia dipasaran ... 51
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 52
4.1 Hasil harmonisa setelah pemasangan filter pasif single tuned ... 52
4.1.1 Hasil simulasi dengan memakai kapasitor 1000 µ F sesuai dengan tersedia dipasaran ... 52
4.2 Pembahasan Hasil Penelitian ... 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 59
5.1 Kesimpulan ... 59
5.2 Saran ... 60
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
1.1 Beban pada workshop PKTI Medan ... 3
1.2 Hasil pengukuran pada PCC ... 4
1.3 Hasil pengukuran IHDv dan IHDi ... 5
1.4 Penelitian filter pasif single tuned harmonisa ... 7
2.1 Batas harmonisa tegangan IEEE 519-1992 ... 19
2.2 Batas harmonisa arus IEEE 519-1992 ... 20
3.1 Data pengukuran perbandingan batas harmonisa tegangan individual IHDv (%) ... 37
3.2 Data pengukuran perbandingan batas harmonisa arus individual IHDi (%) ... 38
3.3 Hasil perhitungan nilai filter pasif single tuned dengan C=404,35µ F.. .. 41
3.4 Hasil perhitungan nilai filter pasif single tuned dengan C=404,35µ F .... 42
3.5 Data simulasi perbandingan batas harmonisa arus individual IHDi (%) sebelum dipasang filterpasif single tuned ... 44
3.6 Data simulasi perbandingan batas harmonisa arus individual IHDv (%) setelah pemasangan filter pasif single tuned dengan kapasitor 403,35 µ F ... 47
4.1 Data perbandingan batas harmonisa THDv (%) dan THDi (%) setelah
pemasangan filter pasif single tuned dengan kapasitor 1000 µ F ... 52
4.2 Data perbandingan batas harmonisa tegangan individual IHDv (%)
setelah pemasangan filter pasif single tuned dengan kapasitor
1000 µ F ... 53
4.3 Data perbandingan batas harmonisa arus individual IHDi (%)
setelah pemasangan filter pasif single tuned dengan kapasitor
1000 µ F ... 54
4.4 Perbandingan THDi hasil penelitian sebelum dan sesudah penggunaan
filter pasif single tuned serta standar IEEE 519 -1992 ... 57
4.5 Perbandingan IHDi hasil penelitian sebelum dan sesudah penggunaan
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
1.1 Diagram satu garis instalasi daya listrik ... 2
2.1 Gelombang sinusoidal ... 12
2.2 Urutan arus harmonisa ... 12
2.3 Jenis beban non linier ... 16
2.4 Segitiga daya untuk kebutuhan daya reaktif ... 21
2.5 Sudut fasa gelombang tegangan dan arus ... 24
2.6 Sudut fasa gelombang tegangan dan arus kondisi harmonisa ... 25
2.7 Rangkaian filter pasif ... 28
2.8 Jenis-jenis filter pasif ... 28
2.9 Filter pasif single tuned ... 29
3.1 Rangkaian Simulasi Sebelum Pemasangan Filter ... 43
3.2 Simulasi gelombang arus sebelum di filter dan spektrum arus sebelum pemasangan filter ... 45
3.3 Rangkaian simulasi sesudah pemasangan filter pasif single tuned dengan kapasitor 403,35 µF ... 49
3.5 Grafik arus beserta spektrum sesudah pemasangan filter dengan
kapasitor 403,35 µF ... 50
3.6 Rangkaian simulasi sesudah pemasangan filter pasif single tuned dengan
kapasitor 1000 µF ... 51
4.1 Hasil simulasi gelombang arus sebelum pemasangan filter ... 55
4.2 hasil simulasi ge lombang arus setelah pemasangan filter dengan
kapasitor 1000 µF ... 55
4.3 Spektrum simulasi harmonisa arus sebelum pemasangan filter ... 55
4.4 Spektrum simulasi harmonisa arus setelah pemasangan filter dengan
Kapasitor 1000 µ F ... 56
