PENGGUNAAN FILTER PASSIVE SINGLE TUNEDUNTUK MEREDUKSI
HARMONISA PADA BEBANNON PERIORITYSTASIUN KERETA API
BANDARA KUALANAMU
TESIS
OLEH
MUHAMMAD FAISAL 117034017/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
PENGGUNAAN FILTER PASSIVE SINGLE TUNEDUNTUK MEREDUKSI
HARMONISA PADA BEBANNON PERIORITYSTASIUN KERETA API
BANDARA KUALANAMU
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Megister Teknik Dalam Program Studi Megister Teknik Elektro Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
OLEH
MUHAMMAD FAISAL 117034017/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Telah diuji pada
Tanggal : 12 Desember 2014
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Ir. Usman Baafai Anggota : 1. Dr.Eng. Ariadi Hazmi
i ABSTRAK
Untuk menunjang sarana transportasi dari dan menuju pada Bandara Internasional Kualanamu terdapat fasilitas stasiun kereta api. Dimana energy listrik yang digunakan untuk pengoperasian kereta api bersumber dari jaringan Non Periority LVMDB yang di catu daya langsung dari PLN tanpa adanya back up daya, sedangkan jaringan satu lagi Periority LVMDB catu daya oleh PLN dan diback up oleh Generator Set (Genset). Harmonisa merupakan fenomena yang ditimbulkan dari pengoperasian beban listrik non linier. Harmonisa arus individual yang ditimbulkan melebihi batasan standard IEEE 519-1992 adalah ordo 5, 7, 11, 13 dan 23. Filter Passive Single Tuned adalah salah satu dari filter harmonisa yang paling mudah dalam aplikasi dan desaignnya. Filter yang digunakan pada penelitian ini adalah R = 0,00073 Ω ; L = 0,0000465 H dan C = 0,00870465 F. Berdasarkan hasil penelitian, filter yang digunakan dapat menurunkan harmonisa arus dari 41,5 % menjadi 0,64 %.
ii ABSTRACT
The railway station is provided to support transportation facility from and to Kualanamu International Airport. The electric energy, used to operate the train, comes from Non Priority LVMDB network which is supplied directly from PLN (State Electric Power Company) without power back-up, while the Priority LVMDB is supplied by PLN and backed up by Generator set. Harmonics is the phenomenon which is caused by putting non linear electric load into practice. Individual current harmonics which has surpassed the standard of IEEE 519-1992 was orders 5, 7, 11, 13, and 23. Passive Single Tuned filter is one of the easiest harmonic filters in it application and design. The filters used in the research were R = 0.00073 Ω, L = 0.0000465 H, and C = 0.00870465 F. The result of the research showed that the filters which had been used could decrease harmonic current from 41.5% to 0.64%.
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah penulis sampaikan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan kemudahannya kepada penulis, sehingga penulis dapat
menyelesaikan penulisan tesis ini pada Program Studi Magister Teknik Elektro USU.
Penelitian ini berjudul “PenggunaanFilter Passive Single TunedUntuk Mereduksi Harmonisa Pada BebanNon PeriorityStasiun Kereta Api Bandara Kualanamu”
Pada kesempatan ini penulis akan menyampaikan rasa terima kasih kepada
komisi pembimbing tesis ini yaitu Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai dan Bapak Dr.
Eng Ariadi Hazmi. Ucapan terima kasih kepada Bapak Prof. Drs. Tulus, M.Si., Ph.D
dan Bapak Dr. Marwan Ramli, M.Si sebagai pembanding. Ucapan terima kasih
kepada Bapak Suherman, ST.Com,. Ph.D selaku ketua Program Studi serta seluruh
dosen pengajar dan staf administrasi Magister Teknik Elektro USU.
Kepada orang tua saya dan saudara - saudara saya yang telah memberikan
dukungan baik dalam bentuk materi, moril dan doa yang sungguh tidak terbalas
dengan apapun. Juga kepada seluruh rekan mahasiswa/i Magister Teknik Elektro
USU yang telah banyak memberikan dukungan bagi penulis, beserta semua pihak
yang telah membantu penulis dan tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun dari
iv
Akhirnya penulis berharap semoga usulan penelitian ini nantinya dapat
bermanfaat serta menambah pengetahuan bagi pembaca. Kritik dan saran yang
sifatnya membangun sangat penulis harapkan dari para pembaca.
Medan, Desember 2014 Penulis,
v
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT………...ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ……….1
1.2 Perumusan Masalah ... 6
1.3 Batasan Masalah ... 7
1.4 Tujuan Penelitian ... 7
1.5 Manfaat Penelitian ... 8
1.6 Sistematika Penulisan ... 8
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 9
2.1 Sistem Catu Daya Listrik dan Distribusi Daya ... 9
2.2 Harmonisa ... 12
2.2.1 Harmonisa Pada Beban Non Linier ... 15
2.2.2 Batasan Standard Harmonisa ... 19
2.3 Faktor Daya ... 21
vi
2.3.2 Faktor Daya Dengan Harmonisa ... 25
2.4 Filter Pasif ... 26
2.5 Merancang FilterPasif Single Tuned ... 28
2.6 Arus Hubung Singkat (Isc) ... 32
2.7 Impedansi Fungsi Frekuensi ... 32
BAB 3 METODELOGI PENELITIAN ... 34
3.1 Metode Penelitian ... 34
3.2 Teknis Pengukuran ... 35
3.3 Data Hasil Pengukuran ... 36
3.4 Perhitungan Sort Circuit Ratio ... 37
3.5 Perbandingan StandardtIndividual Harmonic Distortion... 40
3.6 Perhitungan Filter Harmonisa ... 43
3.7 Menghitung nilai Impedansi ( ) filter passive single tuned ... 45
3.8 Simulasi Sebelum Menggunakan Filter Pasive Single Tuned ... 51
3.9 Simulasi Setelah Menggunakan Filter Pasive Single Tuned ... 57
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 61
4.1 Hasil Penelitian ... 61
4.2 Pembahasan Hasil Penelitian ... 63
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 65
5.1 Kesimpulan ... 65
5.2 Saran ... 65
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Judul Halaman
1.1 Stasiun Kereta Api Bandara Internasional Kualanamu ... 2
2.1 Diagram Satu Garis Instalasi Daya Listrik Stasiun Kereta Api Bandara ... 11
2.2 GelombangSinusoidal dan Terditorsi ... 12
2.3 Urutan Orde Harmonisa ... 12
2.4 Arus Magnetisasi Non Linier Saturasi pada Saat Transformator Bekerja ... 15
2.5 Segitiga Daya untuk Kebutuhan Daya Reaktif... 22
2.6 Sudut Fasa Gelombang Tegangan dan Arus ... 24
2.7 Sudut Fasa GelombangTegangan dan Arus Kondisi Hamonisa .. 25
2.8 RangkaianFilter Pasif...27
2.9 Jenis – jenisFilter Pasif ...28
2.10 Passive Single Tuned Filter...29
3.1 Diagram Distribusi Daya Listrik ... 34
3.2 Alat UkurElectrical Power Meter ...35
3.3 Grafik Impedansi Frekuensi Harmonisa ... 50
3.4 SimulasiMATLAB/SimulinkSebelum Menggunakan Filter Harmonisa... 53
3.5 Gelombang Harmonisa Tegangan Sumber Sebelum di Filter ... 54
3.6 Grafik Harmonisa Tegangan Kondisi Awal Sebelum Menggunakan Filter ... 55
viii
3.8 Grafik Harmonisa Arus Kondisi Sebelum
Menggunakan Filter ... 56
3.9 SimulasiMatlab/Simulinkdengan Menggunakan Filter Harmonisa... 57
3.10 Gelombang Harmonisa Tegangan Sumber Setelah Menggunakan Filter ... 58
3.11 Grafik Harmonisa Tegangan Sumber Setelah Menggunakan Filter ... 59
3.12 Gelombang Harmonisa Arus Sumber Setelah Menggunakan Filter ... 59
3.13 Grafik Harmonisa Arus Setelah Menggunakan filter ... 60
4.1 Hasil Simulasi Gelombang Arus Sebelum Menggunakan Filter ... 61
4.2 Hasil Simulasi Gelombang Arus Setelah Menggunakan Filter... 61
4.3 Grafik Simulasi Harmonisa Arus Sebelum di Filter... 62
4.4 Grafik Simulasi Harmonisa Arus Setelah di Filter... 62
ix
DAFTAR TABEL
Tabel Judul Halaman
1.1 Data Pengukuran Harmonisa BebanNon PeriorityStasiun
Kereta Api ... 3
1.2 Penelitian FilterPassive Single TunedHarmonisa ... 5
2.1 Standard Harmonisa Tegangan IEEE 519-1992 ... 20
2.2 Standard Harmonisa Arus IEEE 519-1992 ... 20
3.1 BebanNon PeriorityLVMDB ... 35
3.2 Data HasilPengukuran Suplay Daya Listrik Gedung Stasiun Kereta Api ... 36
3.3 Data Perbandingan Standardt Harmonisa Tegangan Individual (IHDv %) ... 40
3.4 Data Perbandingan Standardt HarmonisaArus Individual ... 41
3.5 Hasil Perhitungan Nilai FilterPasive Single Tuned ... 45
