PERANCANGAN DAN PENGUJIAN FILTER PASIF UNTUK MEREDUKSI HARMONISA.

(1)

PERANCANGAN DAN PENGUJIAN FILTER PASIF UNTUK MEREDUKSI HARMONISA

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh

Andika Pratama 0900032

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

(2)

Oleh

Andika Pratama

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana pada Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan

Universitas Pendidikan Indonesia

Januari 2014

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian,

(3)

ANDIKA PRATAMA

DISETUJUI DAN DISAHKAN OLEH PEMBIMBING :

Pembimbing I

Wasimudin Surya S, S.T., M.T. NIP. 19700808 199702 1 001

Pembimbing II

Ir.Chris Timotius, K.K., M.M. NIP. 19510630 198203 1 001

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Elektro

(4)

Andika Pratama, 2014

Perancangan Dan Pengujian Filter Pasif Untuk Mereduksi Harmonisa Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

ABSTRAK

Beban listrik terdiri dari beban linier dan non linier. Meningkatnya penggunaan beban non linier seperti motor induksi, penyearah, dan ballast elektronik dapat menimbulkan gangguan yang disebut harmonisa. Harmonisa merupakan suatu gelombang sinusoidal dengan frekuensi yang merupakan kelipatan bulat dari frekuensi dasarnya. Harmonisa dapat menimbulkan pemanasan lebih pada transformator, kegagalan kapasitor, kesalahan pada alat ukur listrik dan lainnya. penelitian ini dilakukan pengukuran tingkat kandungan harmonisa tegangan dan arus pada beberapa jenis beban listrik. Filter pasif harmonisa bertujuan untuk mengurangi kandungan harmonisa tersebut. Hasil pengukuran terhadap rangkaian percobaan menunjukkan bahwa filter pasif single tuned berhasil menurunkan THDi dari 60,3%

menjadi 58,7% dengan filter orde tiga, 40,4% dengan filter orde lima dan 37,7% dengan penggabungan keduanya. Walaupun belum bisa memenuhi standar IEEE

519-1992 yang ditetapkan yaitu 5%. Namun hasil dapat dikatakan sudah mendekati

harapan yaitu dapat menurunkan tingkat harmonisa.

Kata kunci: beban linier dan non linier, THDi, single tuned filter, IEEE 519-1992

ABSTRACT

Electrical load consists of linear and non- linear loads. The increasing use of non- linear loads such as induction motors, rectifier, and electronic ballasts may cause interference called harmonics. Harmonics is a sinusoidal wave with a frequency which is an integer multiple of the frequency basis. Harmonics can cause more heating in transformers, capacitor failures, faults in electrical and other measuring devices. This study measured the levels of voltage and current harmonics on some type of electrical load. Passive harmonic filter aims to reduce the harmonic content. The results of measurements on a series of experiments showed that the single- tuned passive filters THDi successfully lowered from 60.3 % to 58.7 % with three -order filter, the filter order of 40.4 % and 37.7 % with five merging the two. Although it has not been able to meet the IEEE 519-1992 standard set at 5%. But the results can be said to have approached the hope that it can reduce the level of harmonics.

(5)

DAFTAR ISI

PERNYATAAN ... i

ABSTRAK ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

UCAPAN TERIMAKASIH ... iv

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian ... 1

1.2 Identifikasi dan Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

1.5 Struktur Organisasi Skripsi ... 3

BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Umum ... 5

2.2 Kajian Penunjang Penelitian ... 7

2.2.1 Beban Linier dan Non Linier ... 7

2.2.2 Daya Listrik ... 8

2.2.3 Faktor Daya ... 8

2.2.4 Harmonisa Pada Sistem Tenaga Listrik ... 9

2.2.5 Sumber Harmonisa ... 11

2.2.6 Pengaruh Harmonisa ... 13

2.2.7 Dampak Harmonisa pada Peralatan Listrik ... 16

2.2.8 Standar Distorsi Harmonisa ... 19

2.2.9 Filter Pasif ... 22

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Subjek Penelitian ... 30

(6)

3.3 Instrumen Penelitian ... 31

3.3.1 Beban Listrik yang dipakai ... 32

3.3.2 Alat Ukur ... 33

3.4 Teknik Pengumpulan Data ... 34

3.5 Analisis Data ... 35

3.5.1 Pengukuran Beban ... 36

3.5.2 Pengukuran Harmonisa ... 37

3.5.3 Perencanaan Filter Pasif ... 40

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengukuran Tingkat Harmonisa pada Beberapa Beban Listrik ... 46

4.1.1 Motor Listrik ... 46

4.1.2 Lampu Pijar ... 49

4.1.3 Lampu Hemat Energi ... 52

4.1.4 Peralatan Elektronik ... 56

4.2 Hasil Pengukuran Beban Listrik Sebelum Pemasangan Filter Pasif ... 59

4.3 Hasil Pengukuran Beban Listrik Setelah Pemasangan Filter Pasif ... 61

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 70

5.2 Saran ... 70

(7)

DAFTAR TABEL

Tabel

2.1. Beban Non Linier pada Industri dan Rumah Tangga. ... 7

2.2. Kandungan Harmonisa Arus Lampu PL Newton ... 12

2.3. Polaritas dari Komponen Harmonisa (Tribuana-Wanhar, 1999) ... 14

2.4. Akibat dari Polaritas Komponen Harmonisa (Tribuana-Wanhar. 1999). 14 2.5. Standard Harmonisa Arus (IEEE 519-1992) ... 21

2.6. Standard Harmonisa Tegangan (IEEE 1992) ... 21

3.1. Komponen pada Rangkaian ... 30

3.2. Lampu Hemat Energi ... 32

3.3. Lampu Pijar ... 32

3.4. Spesifikasi Motor ... 32

3.5. Spesifikasi Peralatan Elektronik ... 33

3.6. Perencanaan Data Pengukuran ... 35

3.7. Pengukuran Awal pada Rangkaian ... 39

3.8. Hasil Pengukuran Beban yang Akan Difilter ... 41

4.1. Hasil Pengukuran Motor Induksi Satu Fasa (11 Oktober 2013, pukul 15.40 wib ) ... 46

4.2. Hasil Pengukuran Motor Induksi Satu Fasa (18 Oktober 2013, pukul 14.00 wib ) ... 47

4.3. Nilai Arus pada Pengukuran Motor Induksi ... 48

4.4. Nilai Tegangan pada Pengukuran Motor Induksi ... 49

4.5. Hasil Pengukuran Lampu Pijar (11 Oktober 2013, pukul 15.40 wib) ... 49

4.6. Hasil Pengukuran Lampu Pijar (11 Oktober 2013, pukul 15.40 wib) ... 50

4.7. Nilai Arus pada Pengukuran Lampu Pijar ... 51

4.8. Nilai Tegangan pada Pengukuran Lampu Pijar ... 52

4.9. Hasil Pengukuran Lampu Hemat Energi (11 Oktober 2013, pukul 15.40 wib) ... 53

4.10. Hasil Pengukuran Lampu Hemat Energi (18 Oktober 2013, pukul 14.00 wib) ... 54

(8)

4.12. Nilai Tegangan pada Pengukuran Lampu Hemat Energi ... 55

4.13. Hasil Pengukuran Peralatan Elektronik (11 Oktober 2013, pukul 15.40 wib) ... 56

4.14. Hasil Pengukuran Peralatan Elektronik (18 Oktober 2013, pukul 14.00 wib) ... 57

4.15. Nilai Arus pada Pengukuran Peralatan Elektronik ... 58

4.16. Nilai Tegangan pada Pengukuran Peralatan Elektronik ... 59

4.17. Harmonisa Sebelum Pemasangan Filter Pasif Pengukuran ... 59

4.18. Hasil Pengukuran Setelah Pemasangan Filter Pasif ... 60

4.19. Nilai Arus Sebelum Pemasangan Filter Pasif ... 63

4.20. Nilai Arus Setelah Pemasangan Filter Pasif orde 3 ... 63

4.21. Nilai Arus Setelah Pemasangan Filter Pasif orde 5 ... 64

4.22. Nilai Arus Setelah Pemasangan Filter Pasif orde 3 dan 5 ... 65

(9)

DAFTAR GAMBAR

2.5. Jenis-Jenis Filter Pasif Harmonisa ... 22

2.6. Kapasitor Keping Sejajar ... 23

2.7. Rangkaian Filter Pasif dalam Sistem ... 24

2.8. Perhitungan Daya Reaktif yang Dibutuhkan ... 26

2.9. Inti EI dari Besi Laminasi (kern) ... 28

3.1. Diagram Satu Garis Rangkaian ... 30

3.2. Prototype Rangkaian Listrik untuk Pengukuran ... 31

3.3. HIOKI 3286-20 ... 33

3.4. Flow Chart Langkah-Langkah Pereduksian Harmonisa ... 34

3.5. Tampilan Layar dari Alat Ukur ... 36

3.6. Power Measurment on Single-Phase Two-Wire Circuit ... 36

3.7. Perhitungan Daya Nyata, Daya Semu, Tegangan dan Arus ... 37

3.8. Perhitungan Harmonisa ... 38

3.9. Perbandingan Tingkat Harmonisa Arus masing-masing Beban ... 40

3.10. Pemasangan Filter Pasif ... 44

4.1. Grafik Harmonisa Arus dan Tegangan pada Motor Listrik Satu Fasa (11 Oktober 2013, pukul 15.40 wib ) ... 47

4.2. Grafik Harmonisa Arus dan Tegangan pada Motor Induksi Satu Fasa (18 Oktober 2013, pukul 14.00 wib ) ... 48

4.3. Grafik Harmonisa Arus dan Tegangan pada Lampu Pijar (11 Oktober 2013 pukul 15.40) ... 50

4.4. Grafik Harmonisa Arus dan Tegangan pada Lampu Pijar (18 Oktober 2013, pukul 14.00 wib ) ... 51

(10)

4.6. Grafik Harmonisa Arus dan Tegangan pada Lampu Hemat Energi (18

Oktober 2013, pukul 14.00 wib) ... 54

4.7. Grafik Harmonisa Arus dan Tegangan pada Peralatan Elektronik (11

4.8. Grafik Harmonisa Arus dan Tegangan pada Peralatan Elektronik (18

4.9. Perbandingan Tingkat Harmonisa Sebelum dan Setelah Pemasangan

Filter Pasif Orde 3 ... 61

Filter Pasif Orde 5 ... 62

Filter Pasif Orde 3 dan Orde 5 ... 62

4.12. Perbandingan THDi Sebelum dan Sesudah Pemasangan Filter Pasif

Harmonisa. ... 66

4.13. Persentase Kinerja Filter Pasif dalam Penurunan Harmonisa ... 66

4.14. Perbandingan Kinerja Filter Pasif dalam Menurunkan Tingkat

(11)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Data Pengukuran

Lampiran Gambar Kegiatan

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penelitian

Beban listrik terdiri dari dua jenis beban yaitu beban linier dan beban non

linier. Beban-beban yang dioperasikan pada perumahan, perkantoran dan

perindustrian terdiri dari beban tersebut. Harmonisa muncul akibat adanya

beban-beban non linier yang terhubung ke sistem listrik. Beban non liner ini

umumnya adalah peralatan elektronik yang di dalamnya banyak terdapat

komponen semi konduktor, yang dalam proses kerjanya berlaku sebagai

saklar yang bekerja pada setiap siklus gelombang dari sumber tegangan.

Beberapa contoh beban non liner antara lain: inverter, motor induksi, lampu

fluorescent yang menggunakan elektronik ballast.

Harmonisa adalah gelombang sinusoidal dengan frekuensi yang

merupakan kelipatan bulat dari frekuensi fundamentalnya. Harmonisa

menyebabkan cacat pada gelombang fundamentalnya yang disebut dengan

gangguan harmonisa. Harmonisa dikategorikan menjadi dua yaitu harmonisa

arus dan tegangan. Polusi harmonisa merupakan masalah penting dalam

sistem tenaga listrik. Dengan berkembangnya beban-beban non linier didalam

aplikasi industri dan sistem distribusi, kompensasi harmonisa semakin

menjadi perhatian khusus.

Tingginya tingkat kandungan harmonisa yang terdapat pada beban listrik

atau pada sistem distribusi tenaga listrik, dapat menyebabakan kualitas daya

sistem menjadi lebih buruk, karena faktor daya sistem menjadi lebih rendah,

bentuk gelombang tegangan sistem terdistorsi, rugi-rugi daya pada sistem

meningkat, pemanasan lebih pada transformator, dan penggunaan energi

listrik menjadi tidak efisien. Oleh karena banyaknya beban non linier pada

sistem kelistrikan, maka dapat diperkirakan akan terdapat kandungan

harmonik pada sistem kelistrikan tersebut.

Jika harmonisa tidak ditangani dengan serius maka akan berdampak buruk

(13)

2

terpasang akan mengalami kerusakan sehingga waktu kerjanya akan menjadi

singkat.

Pada penelitian ini akan dilakukan pengukuran tingkat kandungan

harmonisa pada beberapa jenis beban listrik. Tujuannya adalah untuk

mengetahui beban apa saja (khususnya beban listrik rumah tangga) yang

memberikan kontribusi besar tingkat kandungan harmonisa dalam sistem.

Besarnya tingkat kandungan harmonisa akan mengganggu sistem dan

diperlukan cara untuk menurunkan tingkat kandungan harmonisa tersebut.

Oleh sebab itu diperlukan pemasangan filter harmonisa, agar harmonisa

yang ada dapat direduksi dan dapat meminimalisasikan kerusakan peralatan

listrik. Filter harmonisa didesain dengan tujuan untuk mengurangi amplitudo

satu atau lebih frekuensi dari sebuah tegangan atau arus. Dengan pemasangan

filter harmonisa pada suatu sistem tenaga kelistrikan yang mengandung

sumber harmonisa, maka penyebaran arus harmonisa ke seluruh jaringan

dapat ditekan sekecil mungkin. Disisi lain filter harmonisa pada frekuensi

fundamental dapat mengkompensasi daya reaktif yang digunakan untuk

memperbaiki faktor daya sistem.

1.2 Identifikasi dan Perumusan Masalah

Merujuk pada latar belakang masalah di atas maka dapat diidentifikasi

beberapa masalah yang berkaitan dengan beban listrik apa saja yang

menimbulkan besarnya tingkat kandungan harmonisa sehingga diperlukan

filter untuk menurunkannya, maka pada penelitian ini akan dibahas:

1. Bagaimana hasil pengukuran tingkat harmonisa pada beberapa jenis beban

listrik?

2. Bagaimana cara perancangan filter pasif untuk mereduksi harmonisa

akibat beban listrik?

3. Bagaimana kinerja filter pasif yang telah dirancang untuk mereduksi

(14)

3

Perancangan Dan Pengujian Filter Pasif Untuk Mereduksi Harmonisa Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu 1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan umum penelitian ini adalah pengukuran tingkat harmonisa,

perencanaan filter pasif dan pengujian filter pasif untuk mereduksi harmonisa,

tujuan khusus penelitian ini bertujuan untuk :

1. Mengetahui tingkat harmonisa pada beberapa beban listrik. Beban listrik

mana saja yang dikatakan sebagai beban pembangkit harmonisa.

2. Merencanakan filter pasif single-tuned sehingga dapat mereduksi tingkat

harmonisa yang diakibatkan beban listrik.

3. Memahami kinerja filter pasif single-tuned dalam mereduksi tingkat

harmonisa.

1.4 Manfaat Penelitian

Kegunaan ilmiah dari penelitian ini adalah memberi sumbangan

pemikiran atau memberikan informasi dalam melakukan analisis pengukuran

harmonisa dan perencanaan filter pasif dalam mereduksi harmonisa.

Kegunaan praktis dari penelitian ini adalah berguna untuk memahami

bagaimana hasil pengukuran yang diperoleh dari beberapa beban listrik

sehingga menghasilkan batas-batas harmonisa yang diperbolehkan dalam

suatu sistem. Selain itu kita juga dapat melihat bagaimana kinerja filter pasif

apabila terjadi perubahan beban.

1.5 Struktur Organisasi Skripsi

1. Bab I Pendahuluan

Membahas tentang latar belakang, perumusan masalah, tujuan

penelitian dan manfaat penelitian.

2. Bab II. Kajian Pustaka

Membahas tentang tinjauan umum mengenai beban linier dan non

linier, harmonisa, filter pasif dalam mereduksi harmonisa dan teori

penunjang lain yang berhubungan dengan pembahasan mengenai

(15)

4

3. Bab III. Metode Penelitian

Membahas tentang lokasi dan subjek penelitian, instrumen penelitian,

metode penelitian dalam proses pengukuran, perencanaan dan

pengujian filter pasif harmonisa serta memaparkan teknik pengumpulan

data penelitian.

4. Bab IV. Hasil Penelitian dan Pembahasan

Berisi tentang analisis data hasil pengukuran harmonisa pada beberapa

beban listrik, hasil pengukuran sebelum pemasangan filter pasif,

perencanaan filter pasif dan hasil pengukuran setelah pemasangan filter

pasif.

5. Bab V. Kesimpulan dan Saran

Berisi tentang kesimpulan dari pembahasan, perencanaan, pengukuran,

dan analisa berdasarkan hasil pengujian sistem yang dibuat. Untuk

meningkatkan hasil yang lebih baik untuk kedepannya diberikan saran

terhadap hasil dari tugas akhir dalam pembahasan filter pasif dalam

(16)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1Lokasi dan Subjek Penelitian

Penelitian dilakukan di Lab Lama Teknik Elektro FPTK UPI dengan

perencanaan rangkaian listrik yang dipasang beberapa beban listrik.

Pengukuran dilakukan pada rangkaian listrik dengan beban listrik yang

telah ditentukan pada rangkaian instalasi buatan. Rangkaian ini digunakan

dalam pengukuran awal untuk mengetahui karakteristik tingkat harmonisa

pada beban listrik. Perencanaan sistem secara keseluruhan bisa dilihat

pada gambar 3.1.

Gambar 3.1. Diagram Satu Garis Rangkaian

Pada rangkaian ini digunakan MCB sebagai pengaman dan kabel sebagai

penghantar arus.

Tabel 3.1. Komponen pada Rangkaian

MCB Merk BBC (BS 3871) G 6 A 220/380 volt

(17)

31

3.2Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pengukuran

tingkat harmonisa pada beban listrik dan perancangan filter single tuned

LC untuk meredam harmonisa. Cara yang dilakukan yaitu:

1. Perancangan rangkaian listrik dengan beberapa beban listrik.

2. Pengujian rangkaian

3. Melakukan perhitungan parameter beban.

4. Melakukan pengukuran tingkat harmonisa pada beban listrik

5. Pemilihan beban yang sesuai untuk difilter

6. Melakukan perhitungan filter pasif LC

7. Perencanaan dan pengujian filter pasif yang akan dipasang pada

rangkaian

8. Kesimpulan, apakah tingkat harmonisa tereduksi oleh filter yang telah

dirancang, sehingga dapat menurunkan harmonisa dan memperbaiki

kualitas daya listrik pada sistem.

3.3Instrumen Penelitian

Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari rangkaian

listrik yang dipasang beberapa beban listrik dan alat ukur yang digunakan

untuk mengetahui tingkat kandungan harmonisa.

(18)

32

3.3.1 Beban Listrik yang dipakai

Ada beberapa jenis beban listrik yang dipakai pada penelitian ini,

beban yang dipakai sedikitnya telah mewakili beban listrik pada

rumah tangga.

1. lampu hemat energi

Tabel 3.2. Lampu Hemat Energi

Beban Listrik Jumlah

Philips 18 watt 2 36 watt

Total 5 105 watt

2. lampu pijar

Tabel 3.3. Lampu Pijar

Beban Listrik Jumlah

Total 5 25 watt

3. Motor induksi satu fasa

Tabel 3.4. Spesifikasi Motor

Single-Phase Squirrel Cage-Induction Motors

Tipe 080-4

P 0,75 kW

V 220 Volt

I 4,8 Ampere

Cos  0,95

(19)

33

4. Peralatan elektronik yang terdiri dari 2 buah laptop dan 2 buah

handphone.

Tabel 3.5. Spesifikasi Peralatan Elektronik

Jenis Beban Listrik Jumlah

Laptop merk Toshiba 1

Laptop merk Acer 1

Handphone merk

Nokia

1

Hanphone merk

Smarfren

1

Total 4

3.3.2 Alat ukur

1. 1 buah multimeter ( merk )

2. HIOKI3286-20

(20)

34

3.4Teknik Pengumpulan Data

Teknik pengumpulan data dalam tugas akhir ini adalah dengan

menggunakan analisis data yang diperoleh melalui pengukuran dan

perhitungan perencanaan. Teknik pengumpulan data tersebut dipilih

dengan pertimbangan karena subyek dapat menghasilkan data yang lebih

akurat. Pengukuran dilakukan beberapa kali sehingga dapat diketahui

kesalahan-kesalahan yang terjadi dalam pengukuran. Pengukuran

dilakukan berdasarkan pengalaman praktek dan analisis

perhitungan-perhitungan yang telah dipelajari.

(21)

35

3.5 Analisis Data

Parameter-parameter beban yang akan diukur dapat dilihat pada tabel

berikut ini:

Tabel 3.6. Perencanaan Data Pengukuran

Besaran

daya semu, daya nyata, tegangan, arus, faktor daya, frekuensi dan tingkat

harmonisa. Pengukuran dilakukan beberapa kali pada beberapa jenis beban

untuk memperoleh data pengukuran masing-masing beban dan

keseluruhan atau gabungan beban pada rangkaian, pengukuran juga

bertujuan untuk mendapatkan hasil sebelum dan sesudah pesangan filter

pasif harmonisa.

Peralatan pengukur utama pada penelitian ini yaitu Hioki 3286-20,

peralatan ini dapat mengukur parameter seperti daya, tegangan, arus,

(22)

36

Gambar 3.5. Tampilan Layar dari Alat Ukur (Hioki3286-20 E.E

Coorporation, 2010:7)

3.5.1 Pengukuran Beban

Pengukuran beban dapat dijelaskan pada gambar 3.4 yang dapat dilihat

di bawah ini:

Gambar 3.6. Power Measurment on Single-Phase Two-Wire Circuit

(23)

37

Kabel hitam dan kuning dipasang pada kawat netral, sedangkan kabel

merah dipasang pada kawat fasa. Selanjutnya tekan tombol power pada

alat ukur, pada alat terdapat tombol parameter yang ingin kita ukur

seperti yang terdapat pada gambar di bawah:

Gambar 3.7. Perhitungan Daya Nyata, Daya Semu, Tegangan dan Arus

(Hioki E.E Coorporation, 2010:9)

Dengan menekan tombol Watt alat akan menampilkan daya aktif sistem

yang diukur dan parameter tegangan dan arus yang berada pada sisi

kanan dan kiri bawah, seterusnya dengan menekan tombol Watt lagi

maka akan muncul daya semu dan seterusnya dan kembali lagi ke

penampilan pertama sesuai yang diperlihatkan oleh gambar 3.6. Setelah

mendapatkan hasil pengukuran diatas, selanjutnya akan dilakukan

pengukuran harmonisa.

3.5.2 Pengukuran Harmonisa

Pada alat ukur, harmonisa yang muncul yaitu Total Harmonic

Distortion (THD). THD yang dapat diukur yaitu THD tegangan dan

THD arus. THD yang bisa ditampilkan alat ukur dibatasi hanya sampai

(24)

38

Gambar 3.8. Perhitungan Harmonisa (Hioki E.E Coorporation, 2010:11)

Dengan menekan tombol LINE/HARM alat akan menampilkan besaran

faktor daya satu fasa, selanjutnya tiga fasa, harmonisa arus satu fasa dan

harmonisa tegangan satu fasa begitu selanjutnya akan berulang kembali.

Untuk menampilkan harmonisa arus, dengan menekan LINE/HARM –

HARM I selanjutnya menekan tombol MODE dan memilih THD yang

diinginkan (THD real, THD fundamental, dan THD keseluruhan. Dalam

penelitian ini THD yang dipilih yaitu THD keseluruhan yang didapat

dengan menekan tombol MODE tiga kali. Begitu juga berlaku dalam

pengukuran harmonisa tegangan.

Fungsi dari tombol I/panah atas dan U/panah bawah yaitu untuk

memilih orde harmonisa yang akan diukur.

Harmonisa yang telah didapat kemudian di analisis apakah tingkat

kandungan harmonisa yang terdapat dalam sistem sesuai atau melewati

(25)

39

Untuk mengetahui tingkat harmonisa masing-masing beban, dilakukan

pengukuran awal yang bertujuan untuk mendapatkan beban yang paling

dominan menghasilkan harmonisa dalam sistem. Adapun hasil

pengukuran awal yang didapatkan yaitu:

Tabel 3.7. Pengukuran Awal pada Rangkaian

(26)

40

Dilihat dari harmonisa arus orde ke-3 didapatkan hasil: motor (16,6%);

lampu hemat energi (73,7%); lampu pijar (0,9%) dan peralatan

elektronik (53,7%). Sedangkan untuk harmonisa tegangan masih dalam

batas standar yang diperbolehkan. Jadi beban yang dapat dikatakan

penyumbang terbesar harmonisa dalam sistem yaitu lampu hemat

energi dan peralatan elektronik.

Gambar 3.9. Perbandingan Tingkat Harmonisa Arus masing-masing

Beban

Oleh karena itu beban tersebut yang akan dijadikan beban dalam

perancangan filter pasif pada tugas akhir ini.

3.5.3 Perencanaan Filter Pasif

Sebelum perancangan filter pasif ini, maka perlu diketahui besarnya

kebutuhan daya reaktif pada sistem dan beban yang menjadi

penyumbang harmonisa terbesar. Daya reaktif pada sistem ini

diperlukan untuk memperbaiki sistem tersebut. Beban yang menjadi

pembangkit harmonisa terbesar dapat diketahui melalui pengukuran

(27)

41

Hasil pengukuran beban yang akan difilter yang terdiri atas:

 5 lampu hemat energi (merk: Philips)

 Peralatan elektronik ( 2 laptop dan 2 handphone)

Tabel 3.8. Hasil Pengukuran Beban yang Akan Difilter

Besaran Peralatan Elektronik + LHE

P (kW) 0,149

Perencanaan desain antara lain:

1. Menentukan besarnya daya reaktif yang diperlukan sesuai kebutuhan

kompensasi faktor daya

maka dicari daya reaktif,

Qc = P (tanφawal– tanφakhir)

= 149 (0,92 – 0,14)

(28)

42

2. Menentukan nilai kapasitor,

C =

=

C = 7,64 µF

3. Menentukan nilai induktor,

Pada harmonisa ke-3,

(29)

43

(30)

44

=

√

= 0,48  0,5 mm2 (sesuai pasaran)

Pengukuran akan memperlihatkan perbandingan sebelum pemasangan

filter dan sesudah pemasangan. Untuk pemasangan filter dipakai dua

buah filter pasif single tunes. Filter terdiri dari rangkaian seri induktor

dan kapasitor yang dipasang paralel dengan rangkaian dapat dilihat

pada gambar 3.10.

(a)

(b)

(c)

(31)

45

Keterangan Gambar:

C3 = Kapasitor pada filter orde 3

L5 = Induktor pada filter orde 3

C5 = Kapasitor pada filter orde 5

L5 = Induktor pada filter orde 5

LHE = Lampu hemat energi

PE = Peralatan elektronik

Setelah pemasangan filter, dilakukan lagi pengukuran pada rangkaian,

untuk mengetahui kinerja dari filter pasif tersebut. Apabila filter dapat

mereduksi harmonisa berarti filter berjalan dengan baik dalam

mereduksi harmonisa dan akan dilakukan pengujian filter dengan

(32)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan proses perencanaan, pembuatan dan pengujian filter pasif,

maka dapat disimpulkan beberapa hal mengenai hasil dari penelitian ini :

1. Hasil pengukuran kandungan harmonisa terhadap beberapa beban listrik

rumah tangga adalah sebagai berikut, motor listrik (THD arus 24,2% dan

THD tegangan 2,97%), lampu hemat energi (THD arus 65,76% dan THD

tegangan 3,04%) peralatan elektronik (THD arus 65,02% dan THD

tegangan 3,11%) dan lampu pijar (THD arus 1,33% dan THD tegangan

3,04%).

2. Rangkaian listrik dengan beban lampu hemat energi dan peralatan

elektronik menunjukkan kandungan harmonisa sebesar (THD tegangan

3,5% dan THD arus 60,3%). Dengan standar IEEE 519-1992 untuk THD

tegangan sebesar 5% dan THD arus 5%, maka THD arus tidak memenuhi

standar.

3. Pemasangan filter pasif single tuned pada orde harmonisa didapatkan hasil

penurunan tingkat THD arus dari 60,3% menjadi 58,7% dengan filter orde

tiga, 40,4% dengan filter orde lima dan 37,7% dengan gabungan kedua

filter.

5.2 Saran

Selama pengerjaan tugas akhir ini tentu saja tidak lepas dari berbagai macam

kekurangan dan kelemahan, baik itu pada sistem atau peralatan yang dibuat.

Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dari penelitian, disarankan :

1. Penambahan beban seperti LED dan ballast elektronik serta alat ukur yang

lebih baik dan lengkap demi mendapatkan hasil pengukuran yang lebih

baik dan signifikan.

2. Dilakukan perbaikan faktor daya, karena pada penelitian ini filter pasif

(33)

71

Perancangan Dan Pengujian Filter Pasif Untuk Mereduksi Harmonisa Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR PUSTAKA

Agustinus, A. A. (2011). Penggunaan Filter Pasif Untuk Mereduksi Harmonisa

Akibat Pemakaian Beban Non Linear. Tugas Akhir. Politeknik Elektronika

Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Arrillaga, J. (2004). Power System Harmonic Analysis. New Zealand : University of Canterbury.

Chen, C.I., dan Chang, G.W. (2013). “An Efficient Prony-Based Solution Procedure for Tracking of Power System Voltage Variations”. IEEE

Transactions on Industrial Electronics. 60, (7), 2681-2688.

Collombet C., Lupin, J.M. and Schonek, J. (1999). Harmonic disturbances in

networks, and their treatment. Cahier technique no. 152.

Das Amec J. C. (2002), Power System Analysis Short-Circuit Load Flow and

Effendi, M.Z. (2007). Desain Transformator Frekwensi Rendah (50 Hz). Desain Komponen Magenetik.

Ferracci, P.H. Power Quality. Cahier Technique Merlin Gerin, 199.

HIOKI3286-20. (2010). Clamp On Power Hitester. (11th ed.). HIOKI E.E Coorporation.

IEEE Std. 519-1992: Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems.

Li, Jianlin, et al. (2000). A Novel Current-source Converter with Carrier Phase

Shifted SPWM for Active Power Filter. Electrical Engineering Dept.

Zhejiang University Hangzhou. China.

Siemens Matsushita Components, (2010).”Capacitors for Power Factor Correction and Filtering (MKK)”, Paper, 304.

Sutrisna, F. (2012). Harmonisa Gelombang Listrik. [Online]. Tersedia:

http://indone5ia.wordpress.com/2012/02/17/harmonis/ [20 September 2013]

(34)

72

Suweden, I.N. dan Rinas, I.W. (2009). Analisa Penanggulangan Thd dengan

Filter Pasif pada Sistem Kelistrikan di RSUP Sanglah. 8, (2), 7-13.

Tanoto, (2005). Simulasi Filter Pasif dan Perbandingan Unjuk Kerjanya dengan

Filter Aktif dan Filter Aktif Hibrid dalam Meredam Harmonisa pada Induction Furnace. Surabaya : Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen

Petra.

Theraja, B.L. (1997). A Textbook of Electrical Technology, S Chand & Company LTD.