Pengaruh Harmonik LED (Light Emitting Diode) pada airport Lighting System

(1)

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro Volume 6 Tahun 2021

Pengaruh Harmonik LED (Light Emitting Diode) pada airport Lighting System

Asep Samanhudi

1

_{, Isdawimah}

2

_{, Farizh muhtadi}

3

Magister Terapan, Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta,

Jl. Prof. DR. G.A. Siwabessy, Kampus Baru Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat 16424 samanhudiasep@gmail.com

Abstrak

Harmonik merupakan suatu fenomena yang timbul akibat adanya penggunaan beban non linier pada sistem tenaga listrik. Masalah harmonik dalam sistem tenaga listrik semakin kompleks dengan bertambahnya penggunaan peralatan non linier (misal : lampu LED), dimana peralatan ini menghasilkan harmonik pada gelombang tegangan dan arus. Pada penelitian ini dilakukan pengukuran harmonik dengan menggunakan alat ukur Power Analyzer. Pengukuran diambil pada Airport Lighting System yang menggunakan lampu LED . Hasil pengukuran menunjukkan arus harmonik yang ditimbulkan oleh lampu LED melebihi standar harmonik yang berlaku. Harmonik arus akan mengakibatkan distorsi bentuk gelombang sehingga tidak berbentuk sinusoidal murni lagi. Hal ini sangat mengganggu bagi peralatan listrik yang didesain beroperasi pada gelombang sinusoidal. Akibatnya banyak kerugian yang akan diterima, di antaranya peralatan listrik menjadi lebih cepat panas sehingga dapat terjadi kegagalan isolasi yang berujung pada kerusakan atau makin pendek umur dari peralatan. Penelitian bertujuan untuk mengetahui harmonik serta dapat menganalisis arus dan tegangan harmonik, menghitung Total Harmonic Distortion (THD). Dengan menambahkan filter aktif, harmonik yang ditimbulkan oleh lampu LED dapat diredam.

Kata Kunci : Airport Lighting System, Harmonik, LED

Harmonics is a phenomenon that arises due to the use of non-linear loads in the electric power system. Harmonic problems in electric power systems are increasingly complex with the increasing use of non-linear equipment (eg LED lights), where these devices produce harmonics in voltage and current waves. In this study, harmonic measurements were carried out using a Power Analyzer. Measurements were taken on an Airport Lighting System using LED lights. The measurement results show that the harmonic current generated by the LED lamp exceeds the applicable harmonic standards. Current harmonics will distort the waveform so that it is no longer pure sinusoidal. This is particularly annoying for electrical equipment designed to operate on sinusoidal waves. As a result, many losses will be received, including electrical equipment heating up faster so that insulation failure can occur which leads to damage or shortens the life of the equipment. The research aims to determine harmonics and to analyze harmonic currents and voltages, to calculate the Total Harmonic Distortion (THD). By adding an active filter, the harmonics generated by the LED lamps can be reduced.

(2)

1. Pendahuluan

Di Bandar Udara Soekarno-Hatta terdapat peralatan-peralatan airport lighting system yang digunakan sebagai alat bantu visual berfungsi membantu dan melayani pesawat udara yang melakukan tinggal landas, mendarat, dan melakukan pergerakan agar dapat beroperasi pada cuaca yang kurang baik dan malam hari.

Adapun fasilitas – fasilitas yang terdapat pada airport lighting system adalah sebagai berikut : Runway Center Light, Runway Edge Light, Threshold Light, Runway End Light, Approach Light, Squence Flashing Light (SQFL), Precission Approach Path Indicator (PAPI),Taxiway Light, Wind Direction Indicator, Taxiway Egde Light, Runway Guard Light, Isolating Transformator, Constant Current Regulator, UPS (Uninterruptible Power Supply)

Harmonik adalah sumber arus yang diexpresikan sebagai THD (Total Harmonik Distortion) arus, sedangkan arus harmonik setelah melewati impedansi sistem akan menimbulkan tegangan yang dikenal sebagai THD tegangan. Pengaruh dampak Harmonik pada sistem tenaga listrik sangat luas. Dengan pemasangan lampu LED di sisi udara Bandara juga mengakibatkan timbulnya harmonik yang dapat mengganggu kualitas daya, sehingga dapat kita analisa harmonik tersebut dengan meneliti permasalahan diantaranya:

1. Identifikasi distorsi harmonik pada beban Airport Lighting System.

2. Analisa kandungan harmonisa arus terhadap kerugian daya.

3. Identifikasi tegangan dengan mengikuti Standar pengujian IEC 156/ASTM D877 SPLN-8-9- 1978/SPLN 49-1-1982

4. Identifikasi perubahan THD% Arus terhadap penghematan energy.

2. Metodologi Penelitian

Pada penelitian ini, dilakukan kajian tentang harmonik arus dan tegangan pada Airport Lighting System di Bandar Udara Soekarno-Hatta. Alat yang digunakan untuk mengetahui spektrum harmonik adalah Power Quality Analyzer. Berdasarkan penelitian sebelumnya tentang harmonik, harmonik mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap peralatan. Oleh karena itu, perlu adanya studi lebih tentang harmonik pada Airport Lighting system yang menggunakan LED. Flowchart tahapan penelitian untuk Kajian Harmonisa Arus ditunjukkan dalam Gambar 1.

Gambar 1. Alur Penelitian

Dalam proses pemasangan power quality analizer yang berfungsi untuk membaca besaran listrik seperti, daya, arus, tegangan, faktor daya, frekuensi, harmonik, arus maupun tegangan maksimum dan minimum, dll. Power quality ini dipasang pada panel hubung bagi yang ada pada gedung CCR.

Pengukuran pada panel berfungsi untuk membaca spektrum harmonisa pada saluran antara sumber dengan beban (load). Power analyzer digunakan untuk menampilkan spektrum harmonik, harmonik mana yang lebih dominan muncul dan sebagai acuan untuk menghitung Total Harmonic Distortion (THD) dari arus. Skema pengukuran spektrum harmonik dengan power analizer pada panel hubung bagi ditunjukkan dalam Gambar 2.

Cara pengambilan data dilakukan dengan mengukur langsung di lapangan terhadap beban Airport Lighting System di Bandar Udara Soekarno-Hatta dan juga koordinasi dengan teknisi Bandara. Adapun peralatan diukur dengan menggunakan power analizer pada output MVSB dimana power supply tersebut akan masuk ke UPS dan CCR untuk lampu lampu penerangan landasan. Pengukuran yang diambil adalah harmonik arus, tegangan tiap jalur listrik, dan harmonik tegangan.

Metode yang di gunakan pada penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan seperti ditunjukkan :

(3)

Gambar 2. Pengukuran harmonik dengan Power Analizer

Gambar 3 Pemasangan AHF

3.

Hasil dan Pembahasan

Berdasarkan pengujian yang dilakukan dalam rangka mendapatkan karakteristik pengaruh harmonisa terhadap lampu LED pada airport lighting system. Dari masing-masing pengukuran diperoleh suatu data hasil pengujian yang kemudian dilakukan pengolahan data untuk dianalis dan diambil suatu kesimpulan. Pengolahan data difokuskan pada beberapa parameter yang memang dianggap penting untuk di analisis seperti tegangan, arus, faktor daya, daya aktif, daya reaktif, dan daya semu, nilai % THD arus dan tegangan, besarnya nilai energi yang terukur pada PQ Analyzer, serta parameter-parameter lainnya yang dianggap penting dalam pengujian. Hasil pengukuran harmonik dapat dilihat pada Tabel 1 – 4.

Tabel 1.

Tabel 2

Tabel 3.

(4)

Analisis Tegangan merupakan salah satu parameter penting dalam pengukuran ini. Hal ini dikarenakan tegangan merupakan komponen yang termasuk dalam perhitungan energi yang dilakukan oleh beban airport lighting system.

Pada kedua tabel di atas yaitu table 1 dan 2 dapat dilihat bahwa besarnya nilai tegangan cenderung mendekati nilai yang baik. Idealnya tegangan diharapkan konstan di 220V, namun masih ada pengurangan terjadi karena tegangan drop. Pada pengukuran yang dilakukan terhadap beban airport lighting sistem, tegangan turun sampai 217,9 Volt Dengan demikian range tegangan yang digunakan pada pengukuran ialah 220 ± 4 Volt. Hal ini tegangan masih dalam toleransi dan nilai harmonic tegangan pada table 4 masih dalam standar harmonisa tegangan IEEE yaitu dibawah 3.

Analisis Arus Pada penlitian ini, arus juga merupakan salah satu parameter terpenting yang harus dianalisis karena besar-kecilnya arus akan berpengaruh terhadap pengukuran beban airport lighting. Berdasarkan hasil pengukuran terlihat pada table 3 nilai arus bernilai 46,3; 12,9; 10,4; 4,5; 2,9; 2,5; yang berarti bahwa nilai harmonic arus melebihi dari standar IEEE harmonisa arus

Hasil pengukuran yang dilakukan di power supply visual aid tercatat kandungan harmonisa tegangan dan arus pada Panel MVSB fasa R, S dan T, yang menunjukkan adanya nilai THD% tegangan dan arus. Harmonik 3, 5, 7, 9, 11, dan 13. Hal ini menunjukkan bahwa kandungan harmonik tegangan masih dibawah nilai standar, sedangkan harmonisa arus diatas nilai standard yang direkomendasikan oleh IEEE Semakin tinggi total arus harmonik pada tiap fasa maka semakin tinggi pula rugi-rugi beban, pertambahan rugi I2_{R dan}

pertambahan rugi Eddy Current akan mengakibatkan

terjadinya kenaikan temperatur. Hasil pengukuran dilapangan dengan menggunakan power analyzer pada power supply UPS dan CCR menunjukan bahwa adanya harmonik arus yang melebihi dari standar. Dengan pemasangan Active High Filter (AHF) dapat terjadi pengurangan Total Harmonik Distorsi arus sehingga berada dibawah standar. Harmonik yang berada dibawah standar akan menjadikan kualitas daya yang bagus dan ketahanan pada alat.

Tabel 5.Hasil Pengukuran dan Perhitungan THDi

Orde

Harmonisa Arus (Ampere) R S T

3 46,3 44,7 50 5 12,9 10,7 11,3 7 10,4 8,1 8,3 9 4,5 3,9 2,1 11 2,9 1,8 2,1 13 2,5 1,7 0,7 3/13 79,5 70,9 74,5 THDi = ITHD _{37,99 %} _{31,75 %} _{28,69 %}

Sebagai contoh perhitungan, diambil data pengukuran arus pada phasa R, untuk perhitungan THD arus sebagai berikut : THDi = √12,92+10,42+4,52+2,92+2,52 x 100% 46,3 THDi = √309,48 x 100 % 46,3 THDi = 0,3799 x 100 % = 37,99 %.

Tabel 6. Rangkuman harmonik sebelum

pemasangan filter aktif (AHF)

No Parameter Kesimpulan 1 Voltage Phase to Netral 217,93 V 2 Voltage Phase to Phase 377,84 V

3 Current 38 A

4 Current to Netral 1 A 5 Frequency 49,98 Hz 6 Power Faktor (PF) 0,95

(5)

7 % THD V 8%

8 % THD I 37,99%

Tabel 7. Rangkuman harmonik sesudah

pemasangan filter aktif (AHF)

No Parameter Kesimpulan 1 Voltage Phase to Netral 219,73 V 2 Voltage Phase to Phase 379,56 V

3 Current 25 A 4 Current to Netral 0,3 A 5 Frequency 50,1 Hz 6 Power Faktor (PF) 0,95 7 % THD V 8% 8 % THD I 5%

4. Kesimpulan

a. Penggantian lampu LED pada airport lighting system yang semula menggunakan lampu halogen mengaikbatkan timbulnya harmonik arus.

b. Hasil pengukuran menggunakan power analyzer pada beban airport lighting system yang menggunakan lampu LED menunjukan bahwa harmonik arus yang diukur melebihi dari standar IEEE

c. Nilai total arus harmonisa yang tinggi maka semakin tinggi pula rugi-rugi beban, pertambahan rugi Eddy Current yang. mengakibatkan terjadinya kenaikan temperatur.

d. Untuk menurunkan nilai harmonisa arus maka harus dipasang Active High Filter (AHF) pada power supply Airport Lighting System sehingga akan terjadi penghematan energy dan kualitas daya yang baik.

5. Saran

Dalam pemasangan lampu LED yang berfungsi untuk penghematan daya listrik maka harus dilengkapi juga dengan Filter aktif yang berfungsi untuk memperbaiki nilai harmonik arus yang dihasilkan dari lampu LED sehingga kualitas daya akan lebih baik.

6. Daftar Pustaka

[1]Hanifah Nur Kumala N. Asih Setiarini,(2016) Kajian Harmonisa Arus pada Gedung M.Nuh Lantai 3 Politeknik Negeri Madiun” Journal of Electrical Electronic Control and Automotive Engineering (JEECAE) JEECAE Vol.1, No.1 [2]IEEE Std. 519-2014, IEEEGuide for Harmonic

Controland Reactive Compensation of Static Power Converter.Interne.

[3]Novi Gusti Pahiyanti, Soetjipto Soewono (2015)

“Studi harmonic pada sumber listrik akibat penggunaan lampu LED, LHE, dan TL” Jurnal energy dan kelistrikan Vol 7 No 1

[4]Yoga Istiono, Julius Sentosa, Emmy Hosea (2017) Analisa Harmonisa Akibat Penggunaan Lampu LED” Jurnal Teknik Elektro, Vol. 10, No. 1

[5]Aris Suryadi, (2016) Studi harmonisa arus dan tegangan liatrik pada kampus politeknik enjinering Indorama Vol.20, No.3,

[6]Ady Wartono, Irzan Zakir,3Massus Subekti (2016) Harmonisa listrik gedung pusdiklat ketenagalistrikan energy baru terbarukan dan konservasi energy (KEBTKE) Ciracas (suatu studi penelitian digedung utama Ciracas) Journal of Electrical and Vocational Education and Technology.

[7]Janny F. Abidin1 (2015) Analisis unjuk kerja harmonik diinstalasi listrik industry dan upaya penanggulangannya, Jurnal Teknologi Elektro,

Universitas Mercu Buana ISSN : 2086-9479

[8.] R. Nursamsu, Tossin Alamsyah dan Kusnadi (2020) Analisa Harmonik Dan Pengaruhnya Pada Transformator Distribusi Tenaga Listrik Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro

[9] M. Reza Fauzan, Yul Martin, Abdul Haris,(2015) Analisa Harmonisa Akibat Pengaruh Penggunaan Converter pada Kereta Rel Listrik 1x25 kV Jogyakarta-Solo ELECTRICIAN – Jurnal Rekayasa dan Teknologi Elektro Volume 9, No. 3.

[10] Ahmad Yani (2019) Pengaruh harmonisa terhadap kesalahan pengukuran energy listrik pada KWH meter Analog/Digital.