Analisis Kedip Tegangan Akibat Pengasutan Motor Induksi

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konsep Kualitas Daya Listrik

Istilah kualitas daya listrik merupakan suatu konsep yang memberikan

gambaran tentang baik atau buruknya mutu daya listrik akibat adanya gangguan

yang terjadi pada sistem kelistrikan.

Ada empat alasan utama yang menyebabkan kualitas daya semakin

menjadi perhatian saat ini, yaitu[2]:

1. Pertumbuhan beban-beban listrik dewasa ini bersifat lebih peka terhadap

kualitas daya listrik seperti sistem kendali dengan berbasis pada

mikroprosesor dan perangkat elektronika daya.

2. Meningkatnya perhatian yang ditekankan pada efisiensi sistem daya listrik

secara menyeluruh, sehingga menyebabkan terjadinya peningkatan

penggunaan peralatan yang mempunyai efisiensi tinggi, seperti pengaturan

kecepatan motor listrik dan penggunaan kapasitor untuk perbaikan faktor

daya. Penggunaan peralatan-peralatan tersebut dapat mengakibatkan

peningkatkan terhadap tingkat harmonik pada sistem daya listrik, dimana

dampak harmonisa tersebut dapat menurunkan kemampuan dari sistem daya

listrik itu sendiri.

3. Meningkatnya kesadaran bagi para pengguna energi listrik terhadap masalah

kualitas daya listrik. Para pengguna utilitas kelistrikan menjadi lebih pandai

transien dan merasa berkepentingan untuk meningkatkan kualitas distribusi

daya listriknya.

4. Sistem tenaga listrik yang saling berhubungan dalam suatu jaringan

interkoneksi, di mana sistem tersebut memberikan suatu konsekuensi bahwa

kegagalan dari setiap komponen dapat mengakibatkan kegagalan pada

komponen lainnya.

Ukuran keandalan dan kualitas listrik secara umum ditentukan oleh

beberapa parameter sebagai berikut[1]:

1. Frekuensi dengan satuanHertz (Hz).

Yaitu jumlah siklus arus bolak-balik (Alternating Current, AC) per detik. Beberapa negara termasuk Indonesia menggunakan frekuensi listrik standar,

sebesar 50 Hz.

Frekuensi listrik ditentukan oleh kecepatan perputaran dari turbin sebagai

penggerak mula. Salah satu contoh akibat dari frekuensi listrik yang tidak

stabil adalah akan mengakibatkan perputaran motor listrik sebagai penggerak

mesin-mesin produksi di industri manufaktur juga tidak stabil, dimana hal ini

akan mengganggu proses produksi.

Gangguan-gangguan yang terjadi pada sistem frekuensi:

a. Penyimpangan terus-menerus (continuous deviation); frekuensi berada diluar batasnya pada saat yang lama (secara terus-menerus), frekuensi

standar 50 Hz dengan toleransi 0,6 Hz (49,4 – 50,6 Hz).

2. Tegangan dengan satuanVolt (V).

Tegangan yang baik adalah tegangan yang tetap stabil pada nilai yang

telah ditentukan. Walaupun terjadinya fluktuasi (ketidakstabilan) pada

tegangan ini tidak dapat dihindarkan, tetapi dapat diminimalkan.

Gangguan pada tegangan antara lain:

a. Fluktuasi Tegangan; seperti: tegangan lebih (overvoltage), tegangan kurang (undervoltage) dan tegangan getar (flicker).

Tegangan lebih pada sistem akan mengakibatkan arus listrik yang

mengalir menjadi besar dan mempercepat kemunduran isolasi sehingga

menyebabkan kenaikan rugi-rugi daya dan operasi, memperpendek umur

kerja peralatan dan yang lebih fatal akan terbakarnya peralatan tersebut.

Peralatan-peralatan yang dipengaruhi saat terjadi tegangan lebih adalah

transformer, motor-motor listrik, kapasitor daya dan peralatan kontrol

yang menggunakan coil/kumparan seperti solenoid valve, magnetic switch dan relay. Tegangan lebih biasanya disebabkan karena eksitasi yang berlebihan pada generator listrik (over excitation), sambaran petir pada saluran transmisi, proses pengaturan atau beban kapasitif yang berlebihan

pada sistem distribusi.

Tegangan kurang pada sistem akan mengakibatkan berkurangnya

intensitas cahaya (redup) pada peralatan penerangan, bergetar dan terjadi

transmisi yang terlalu panjang, jarak beban yang terlalu jauh dari pusat

distribusi atau peralatan yang sudah berlebihan beban kapasitifnya.

b. Kedip Tegangan (voltage sag); adalah turunnya tegangan (umumnya sampai 10%) dalam perioda waktu yang sangat singkat (dalam mili detik).

Penyebabnya adalah hubungan singkat (short circuit) antara fasa dengan tanah atau fasa dengan fasa pada jaringan distibusi. Tegangan kedip dapat

mengakibatkan gangguan pada: stabilisator tegangan arus DC,

electromagnetic switch, variable speed motor, high voltage discharge lamp danunder voltage relay.

c. Harmonisa Tegangan (voltage harmonic); adalah komponen-komponen gelombang sinus dengan frekuensi dan amplitudo yang lebih kecil dari

gelombang asalnya (bentuk gelombang yang cacat). Contoh :

Gelombang asal: (28,3) sin (߱t) kV.

Harmonisa ke-3: (28,3/3) sin (3߱t) kV.

Harmonisa ke-5: (28,3/5) sin (5߱t) kV.

Harmonisa Tegangan dapat mengakibatkan : panas yang berlebihan,

getaran keras, suara berisik dan terbakar pada peralatan capacitor reactor (power capacitor); meledak pada peralatan power fuse (power capacitor); salah beroperasi pada peralatan breaker; suara berisik dan bergetar pada peralatan rumah tangga (seperti : TV, radio, lemari pendingin dsb.) ; dan

pada peralatan motor listrik, elevator dan peralatan-peralatan kontrol akan

terjadi suara berisik, getaran yang tinggi, panas yang berlebihan dan

kesalahan operasi. Kontribusi arus harmonisa akan menyebabkan cacat

Cara mengurangi pengaruh harmonisa tegangan yang terjadi pada

sistem adalah dengan memasang harmonic filter yang sesuai pada peralatan-peralatan yang dapat menyebabkan timbulnya harmonisa seperti

arus magnetisasi transformer, static VAR compensator dan peralatan-peralatan elektronika daya (seperti inverter, rectifier, converter, dsb.) d. Ketidakseimbangan tegangan (Unbalance Voltage); umumnya terjadi di

sistem distribusi karena pembebanan fasa yang tidak merata.

Gangguan-gangguan tegangan sebagaimana dijelaskan diatas dapat

menyebabkan peralatan-peralatan yang menggunakan listrik, beroperasi

secara tidak normal dan yang paling fatal adalah kerusakan atau

terbakarnya peralatan.

3. Interupsi atau Pemadaman Listrik

Interupsi ini dapat dibedakan menjadi:

a. Pemadaman yang direncanakan (Planned Interruption/scheduled interruption); adalah pemadaman yang terjadi karena adanya pekerjaan perbaikan atau perluasan jaringan pada sistem tenaga listrik.

b. Pemadaman yang tidak direncanakan (Unplanned Interruption); adalah pemadaman yang terjadi karena adanya gangguan pada sistem tenaga

2.1.1 Jenis - Jenis Permasalahan Kualitas Daya Listrik

Permasalahan kualitas daya listrik disebabkan oleh gejala-gejala atau

fenomena-fenomena elektromagnetik yang terjadi pada sistem tenaga listrik.

Gejala-gejala elektromagnetik yang menyebabkan permasalahan kualitas daya

adalah[3]:

1. Gejala Peralihan (Transient). Yaitu suatu gejala perubahan variabel (tegangan, arus dan lain-lain) yang terjadi selama masa transisi dari keadaan operasi

tunak (steady state)menjadi keadaan yang lain.

2. Gejala Perubahan Tegangan Durasi Pendek (Short-Duration Variations). Yaitu suatu gejala perubahan nilai tegangan dalam waktu yang singkat yaitu

kurang dari 1 (satu) menit.

3. Gejala Perubahan Tegangan Durasi Panjang (Long-Duration Variations). Yaitu suatu gejala perubahan nilai tegangan, dalam waktu yang lama yaitu

lebih dari 1 (satu) menit.

4. Ketidakseimbangan Tegangan (Voltage Imbalance). Yaitu gejala perbedaan besarnya tegangan dalam sistem tiga fasa serta sudut fasanya.

5. Distorsi Gelombang (Waveform Distortion). Yaitu gejala penyimpangan dari suatu gelombang (tegangan dan arus) dari bentuk idealnya berupa gelombang

sinusoidal.

6. Fluktuasi Tegangan(Voltage Fluctuations). Yaitu gejala perubahan besarnya tegangan secara sistematik.

7. Gejala Perubahan Frekuensi Daya(Power Frequency Variations). Yaitu gejala

2.1.2 Gejala Peralihan (Transient)[3]

Gejala peralihan / transien terdiri dari dua jenis yaitu transien impuls dan

transien osilasi. Transien impuls adalah gejala transien yang mempunyai satu arah

polaritas, yaitu polaritas positif atau negatif. Sedangkan transien osilasi adalah

gejala transien yang mempunyai dua arah polaritas, yaitu polaritas positif dan

negatif.

Sumber utama transien yang terjadi pada sistem utilitas kelistrikan adalah

petir dan pensaklaran kapasitor. Tegangan tinggi petir merupakan sumber gejala

peralihan impuls, di mana surja petir hanya mempunyai satu polaritas saja.

Sedangkan proses membuka dan menutupnya saklar kapasitor daya dapat

menghasilkan gejala peralihan osilasi, karena mempunyai dua polaritas, yaitu

positif dan negatif.

Gambar 2.2 Transien Osilasi DisebabkanSwitchingKapasitor Daya[3]

2.1.3 Gejala Perubahan Tegangan Durasi Pendek (Short-Duration Variations)[3]

Berdasarkan waktu lama kejadian, gejala variasi durasi pendek terdiri dari

3 jenis, yaitu instantaneous, momentary, dan temporary. Perubahan tegangan instantaneous atau waktu seketika, terjadi dalam waktu 0,5 sampai 30 cycles; sedangkan momentary dalam waktu 30 cycles sampai 3 detik dan perubahan tegangan tipe temporary terjadi dalam waktu 3 detik sampai 1 menit. Berdasarkan nilai perubahan tegangan, gejala variasi durasi pendek ini dibedakan menjadi 3

jenis yaitu : interuption, sagdanswell.

Gejala perubahan tegangan durasi pendek dapat disebabkan oleh gangguan

karena suatu proses penyulangan energi listrik terhadap beban yang besar, dimana

pada saat penyulangan tersebut diperlukan arus awal yang tinggi, atau lepasnya

koneksitas pengkabelan listrik yang kadang-kadang terjadi. Jenis-jenis perubahan

pendek ini sebenarnya adalah kondisi pada saat gangguan selama peralatan

proteksi beroperasi untuk menghilangkan gangguan tersebut.

2.1.3.1Interuption

Interupsi adalah gangguan yang terjadi ketika tegangan suplai atau arus

beban menurun sampai kurang dari 0,1 pu (per unit) untuk periode waktu tidak

lebih dari 1 menit. Interupsi diukur dengan lamanya waktu terjadi gangguan, di

mana besarnya tegangan yang terjadi pada saat gangguan selalu kurang dari 10

persen dari tegangan nominalnya. Lama terjadinya interupsi dikarenakan oleh

gangguan pada sistem utilitas dan ditentukan oleh waktu pengoperasian dari

peralatan proteksi. Peralatan proteksi (recloser) pada umumnya akan membatasi interupsi disebabkan oleh gangguan non permanen kurang dari 30 siklus.

Lamanya gangguan karena kesalahan fungsi peralatan atau koneksitas peralatan

yang longgar atau kurang baik.

2.1.3.2Sags

Sags atau dips atau jatuh tegangan adalah suatu peristiwa penurunan tegangan antara 0,1 dan 0,9 pu dari rmstegangan pada frekuensi dayanya selama 0,5 siklus sampai 1 menit. Komunitas peneliti tentang kualitas daya telah

menggunakan istilah sagsselama bertahun-tahun untuk menggambarkan peristiwa penurunan tegangan dalam waktu yang pendek.

Meskipun istilah ini tidak ditetapkan secara resmi, tapi semakin diterima

dan digunakan oleh pengguna dan produsen sistem tenaga listrik. Namun IEC

mendefinisikan untuk fenomena ini sebagai dip.

Terminologi yang digunakan untuk menggambarkan besarnya penurunan

gambaran terhadap menurunnya tegangan menjadi 0,8 pu atau menurunnya

tegangan hingga menjadi 0,2 pu. Maka harus disepakati pengertian yang

bagaimana yang dipakai. Nilai nominal atau nilai dasar dari suatu tegangan juga

harus ditentukan.Sagstegangan biasanya terkait dengan kesalahan atau gangguan dari sistem, tetapi dapat juga terjadi karena penyulangan terhadap suatu beban

besar atau memulai pengoperasian motor berkapasitas besar. Gambar 2.3 di

bawah ini memperlihatkan sebuah sagtegangan karena adanya gangguan satu fasa ke tanah.

Gambar 2.3 SagTegangan Karena Gangguan Satu Fasa Ke Tanah[3]

2.1.3.3Swells

sistem. Salah satu contoh swells adalah terjadinya kenaikan tegangan sementara pada saat gangguan satu fasa ke tanah.

Lonjakan kenaikan tegangan dapat juga disebabkan oleh adanya

pemutusan beban besar atau penyulangan terhadap bank kapasitor. Karakteristik

swells dapat diketahui dengan melihat besar kenaikan tegangan dan lamanya peristiwa itu terjadi. Besarnya kenaikan tegangan yang terjadi dipengaruhi oleh

letak gangguan, besarnya impedansi sistem tenaga serta sistem pentanahannya.

Pada sistem yang tidak diketanahkan dengan impedansi urutan nol yang tak

terhingga, maka tegangan fasa akan mengalami kenaikan sebesar 1,73 pu pada

saat terjadi gangguan satu fasa ke tanah. Untuk gangguan yang terjadi dengan

lokasi berada dekat gardu induk, maka akan terdapat sedikit atau tidak ada

kenaikan tegangan pada fasa yang tidak sehat, karena trafo daya pada gardu induk

biasanya terhubung delta – bintang yang menyediakan impedansi urutan nol yang

rendah, sebagai saluran untuk arus gangguan ke tanah.

2.1.4 Gejala Perubahan Tegangan Durasi Panjang (Long-Duration Variations)[3]

Gejala perubahan tegangan durasi panjang mempunyai waktu

penyimpangan terhadap frekuensi dayanya selama lebih dari 1 menit. Jenis dari

gejala variasi durasi panjang ada 3 (tiga), yaitu : overvoltages, undervoltages, dan sustained interuption. Gejala perubahan tegangan durasi panjang umumnya berasal bukan dari kesalahan atau gangguan sistem, tetapi disebabkan oleh

Gejala perubahan tegangan durasi panjang biasanya ditampilkan sebagai grafik

tegangan rmsterhadap waktu.

2.1.4.1Overvoltage

Overvoltages atau tegangan lebih adalah suatu gejala peningkatan nilai tegangan rmsbolak-balik sebesar lebih dari 110 persen pada frekuensi daya untuk waktu lebih dari 1 menit. Overvoltagesbiasanya akibat operasi pensaklaran beban (misalnya switching dari sebuah beban besar atau kapasitor bank).

2.1.4.2Undervoltage

Undervoltage adalah suatu gejala penurunan tegangan rms bolak-balik sebesar kurang dari 90 persen dari nilai tegangan nominal pada frekuensi daya

untuk durasi lebih dari 1 menit. Undervoltages adalah hasil dari suatu peristiwa kembalinya keadaan overvoltage menuju keadaan normalnya. Sebuah operasi pensaklaran beban atau memutuskan kapasitor bank dapat menyebabkan

undervoltage, sampai keadaan di mana peralatan pengaturan tegangan pada sistem tegangan tersebut dapat membawa kembali pada toleransi nilai tegangan yang

standar.

2.1.4.3 Interupsi Berkelanjutan (Sustained Interruptions)

Pada saat tegangan suplai dari sebuah sistem tenaga menjadi nol untuk

jangka waktu lebih dari 1 menit, maka gejala perubahan tegangan ini disebut

interupsi atau pemadaman berkelanjutan. Gangguan tegangan yang terjadi lebih

dari 1 menit merupakan gangguan permanen yang membutuhkan campur tangan

tenaga teknisi untuk memperbaiki sistem tenaga tersebut, agar kembali menjadi

normal seperti sebelum terjadinya gangguan. Istilah pemadaman berkelanjutan

tertentu dan secara umum tidak ada hubungannya dengan penggunaan istilah

outage. Istilah outagelebih menerangkan keluarnya komponen dari sistem tenaga listrik, di mana hal ini lebih berhubungan dengan keandalan dari suatu sistem

tenaga listrik.

2.1.5 Ketidak-seimbangan Tegangan(Voltage Imbalance)[3]

Ketidak-seimbangan tegangan (voltage imbalance atau unbalance) didefinisikan sebagai penyimpangan atau deviasi maksimum dari nilai rata-rata

tegangan sistem tiga fase tegangan atau arus listrik, dibagi dengan nilai rata-rata

tegangan tiga fasa atau arus tersebut, dan dinyatakan dalam persen.

Gambar 2.4 Ketidak-seimbangan Tegangan Pada Sistem Tenaga Perumahan[3]

Ketidak-seimbangan dapat didefinisikan menggunakan komponen

urutan nol dengan nilai tegangan komponen urutan positif dapat digunakan untuk

menentukan persentase ketidakseimbangan. Gambar 2.4 menunjukkan contoh

kedua buah perbandingan tersebut, yang menggambarkan ketidak-seimbangan

tegangan selama 1 minggu yang terjadi pada saluran tenaga untuk perumahan.

Besarnya ketidak-seimbangan tegangan yang pada sumber utama tidak

boleh lebih dari 2 %. Nilai kritis dari keadaan ketidakseimbangan tegangan adalah

jika nilai persentase perbandingannya melebihi 5 %, hal ini biasanya terjadi

karena terputusnya salah satu fasa dari sistem tenaga listrik tiga fasa.

2.1.6 Distorsi Gelombang(Waveform Distortion)[3]

Distorsi gelombang didefinisikan sebagai suatu penyimpangan bentuk

gelombang dari benuk normal sinusoidal sesuai dengan frekuensi dayanya, pada

keadaan tanpa gangguan (steady state). Terdapat lima jenis penyimpangan bentuk gelombang yang terjadi, yaitu: DC Offset, Harmonisa, Interharmonisa, Nocthing dan Noise.

2.1.6.1DC Offset

DC offset adalah suatu keadaan adanya sebuah tegangan atau arus dc dalam sistem tenaga listrik bolak-balik. DC offsetdapat terjadi sebagai akibat dari gangguan geomagnetik atau disebabkan oleh penggunaan peralatan penyearah

setengah gelombang. Salah satu sumber DC offset adalah lampu hemat energi dimana lampu tersebut menggunakan penyearah dioda, yang menghasilkan

tegangan dc setengah gelombang yang digunakan untuk beroperasinya lampu

efek merugikan pada inti transformator saat trafo beroperasi dalam keadaan jenuh.

Kerugian yang ditimbulkan adalah adanya pemanasan pada trafo dan mengurangi

umur penggunaan transformator tersebut.

2.1.6.2 Harmonisa

Harmonisa merupakan suatu fenomena yang timbul dari pengoperasian

beban listrik yang sebagian besar diakibatkan dari beban non linear, dimana akan

terbentuk gelombang yang berfrekuensi tinggi yang merupakan kelipatan dari

frekuensi fundamentalnya, dalam hal ini 50Hz, sehingga bentuk gelombang arus

maupun tegangan yang idealnya adalah sinusiodal murni akan cacat akibat distorsi

harmonisa yang terjadi.

Harmonisa didefenisikan sebagai gelombang-gelombang sinus (arus dan

tegangan) yang mempunyai frekuensi kelipatan integer (bilangan bulat) dari frekuensi fundamentalnya.(di Indonesia adalah 50 Hz).

Jika frekuensi pada 50/60 Hz (Indonesia menggunakan 50 Hz) dikatakan

sebagai frekuensi fundamental/frekuensi dasar (f), maka jika gelombang tersebut

mengalami distorsi atau dikatakan harmonisa bila mengalami kelipatan frekuensi

dari frekuensi dasarnya, misalnya harmonik kedua (2f) pada 100 Hz , ketiga (3f)

150 Hz dan harmonisa ke-n memiliki frekuensi nf seperti ditunjukkan oleh

Gambar 2.5. Gelombang-gelombang ini akan menumpang pada gelombang

frekuensi dasarnya dan akan terbentuk gelombang cacat yang merupakan

penjumlahan antara gelombang murni dengan gelombang harmonisa ke-3 seperti

Gambar 2.5 Gelombang Fundamental, Harmonisa Kedua dan Harmonisa Ketiga[3]

Gambar 2.6 Gelombang Fundamental yang Terdistorsi Harmonisa Ke-3[3]

Pada Gambar 2.6 ditunjukkan bahwa gelombang harmonisa yang ketiga

terbentuk menjadi tiga periode gelombang yang berulang pada saat gelombang

yang berulang pada saat gelombang yang fundamentalnya masih berlangsung

dalam satu periode. Hal ini juga untuk gelombang yang lainnya, seperti

gelombang harmonisa yang ke lima juga terbentuk menjadi lima periode

gelombang yang lebih kecil lagi amplitudonya saat gelombang harmonisa yang

2.1.6.3 Interharmonisa

Tegangan atau arus yang memiliki komponen-komponen frekuensi yang

bukan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi daya (misalnya 50 atau 60 Hz)

disebut interharmonisa. Interharmonisa dapat muncul sebagai frekuensi diskrit

atau sebagai spektrum pita lebar. Interharmonisa dapat ditemukan dalam jaringan

sistem tenaga listrik untuk semua klasifikasi tegangan. Sumber utama dari distorsi

gelombang interharmonisa adalah konverter frekuensi statis, cyclo-converter, motor induksi, dan peralatan yang menimbulkan busur api. Sinyal pembawa pada

saluran tenaga listrik juga dapat dianggap sebagai interharmonisa.

Interharmonisa dihasilkan dari proses konversi frekuensi, dan nilainya

tergantung dari perubahan beban. Interharmonisa arus dapat membangkitkan

resonansi cukup tinggi pada sistem tenaga listrik sebagai akibat adanya perubahan

frekuensi interharmonisa menjadi frekuensi yang digunakan dalam sistem tenaga.

Hal ini dapat ditunjukkan dengan adanya pengaruh sinyal pembawa pada saluran

daya, adanya flicker yang terlihat secara visual pada lampu fluoressent, atau adanya pencahayaan secara busur listrik seperti yang terjadi pada layar perangkat

komputer.

2.1.6.4Notching

Notching adalah gangguan tegangan periodik yang disebabkan oleh penggunaan peralatan eletronika daya secara normal, di mana terjadi saat

komutasi arus dari satu fasa yang satu ke fasa yang lain. Notching yang terjadi secara kontinu, dapat diketahui karakterisiknya melalui spectrum harmonisa

tegangan yang mengandung gangguan tersebut. Komponen frekuensi yang terkait

akan mudah dilihat atau diukur dengan peralatan pengukuran yang biasa

digunakan untuk analisis harmonisa.

Gambar 2.7 Notching Tegangan Dari Konverter Tiga Fasa[3]

Gambar 2.7 menunjukkan contoh notching tegangan dari konverter tiga fasa yang menghasilkan tegangan arus dc kontinu. Notching dihasilkan pada saat terjadi arus komutasi dari fasa yang satu ke fasa yang lain. Selama periode

tersebut, terdapat hubungan pendek sesaat antara dua fase, yang menyebabkan

nilai tegangan mendekati nol sesuai dengan impedansi sistemnya.

2.1.6.5Noise

Noise didefinisikan sebagai sinyal-sinyal listrik yang tidak diinginkan dengan spektrum broadband kurang dari 200 kHz yang menumpang pada tegangan atau arus dari sistem daya listrik. Noise sering terjadi di dalam konduktor fasa atau ditemukan juga pada konduktor netral. Noise di dalam sistem

tenaga listrik dapat disebabkan oleh perangkat elektronika daya, rangkaian

kendali, peralatan yang menghasilkan busur api, beban dengan sistem

Masalah noise sering diperburuk dengan adanya sistem pentanahan (grounding)yang kurang baik. Pada dasarnya noiseterdiri dari distorsi yang tidak diinginkan dari sinyal daya listrik, di mana sinyal tersebut tidak dapat

diklasifikasikan sebagai distorsi harmonik atau transien. Noisedapat mengganggu peralatan elektronika seperti mikro komputer dan programmable controller. Permasalahan noise dapat dikurangi dengan menggunakan filter, transformator pengisolasi, dan pengkondisian saluran.

2.1.7 Fluktuasi Tegangan(Voltage Fluctuations)[3]

Fluktuasi tegangan adalah suatu perubahan tegangan yang sistematis atau

serangkaian perubahan tegangan secara acak, di mana magnitud dari tegangan

mempunyai nilai yang tidak semestinya, yaitu di luar rentang tegangan ditentukan

oleh ANSI C84.1-1989 sebesar 0,9 sampai 1,1 pu. Menurut IEC 61000-2-1 salah

satu fluktuasi tegangan, mempunyai karakteristik sebagai rangkaian tegangan acak

yang berfluktuasi secara terus menerus. Beban yang berubah sangat cepat dan

terjadi terus-menerus, dan menghasilkan arus beban yang besar dapat

menyebabkan variasi tegangan yang sering disebut sebagai flicker atau kedip tegangan. Istilah flicker atau kedip tegangan berasal dari dampak adanya fluktuasi tegangan terhadap lampu, yang dianggap seperti mata manusia yang berkedip.

2.1.8 Gejala Perubahan Frekuensi Daya(Power Frequency Variations)[3] Gejala perubahan frekuensi daya didefinisikan sebagai penyimpangan

frekuensi dasar sistem tenaga listrik dari nilai nominal tertentu (50 atau 60 Hz).

generator yang mensuplai energi listrik ke sistem. Ada perubahan pada frekuensi

merupakan suatu bentuk proses keseimbangan antara beban yang dinamis dan

perubahan pembangkitan. Ukuran pergeseran frekuensi dan durasinya tergantung

pada karakteristik beban dan tanggapan dari kontrol sistem pembangkit pada saat

terjadi perubahan beban tersebut.

Pada sistem tenaga listrik yang terhubung secara interkoneksi, perubahan

nilai frekuensi yang signifikan jarang dijumpai. Perubahan frekuensi lebih banyak

terjadi pada suatu sistem beban yang disuplai oleh sistem pembangkit yang

terisolir, seperti suatu gedung yang disuplai oleh sebuah genset. Hal ini

disebabkan karena tanggapan atau respon dari sebuah governor terhadap

perubahan beban yang mendadak, kemungkinan tidak akan cukup untuk mengatur

2.2 Kedip Tegangan (Voltage Sags)

Kedip tegangan didefinisikan sebagai penurunan besar tegangan efektif

(rms)antara 0,1 sampai 0,9 pu tegangan pada frekuensi dayanya selama 0,5 siklus (0,5 siklus = 0,01 detik, dengan frekuensi = 50 Hz) sampai 1 menit[3]. Komunitas

peneliti tentang kualitas daya telah menggunakan istilah sags selama bertahun-tahun untuk menggambarkan peristiwa penurunan tegangan dalam waktu yang

pendek.

Meskipun istilah ini tidak ditetapkan secara resmi, tapi semakin diterima

dan digunakan oleh pengguna dan produsen sistem tenaga listrik. Namun IEC

mendefinisikan untuk fenomena ini sebagai dip.

Terminologi yang digunakan untuk menggambarkan besarnya penurunan

tegangan masih sering membingungkan. “Sag 20 persen" dapat memberikan gambaran terhadap menurunnya tegangan menjadi 0,8 pu atau menurunnya

tegangan hingga menjadi 0,2 pu[4]. Maka harus disepakati pengertian yang

bagaimana yang dipakai.

2.2.1 Penyebab Kedip Tegangan[5]

Kedip tegangan dapat terjadi karena beberapa hal:

1. Secara umum disebabkan oleh gangguan pada sistem seperti gangguan

hubung singkat. Gangguan yang sering terjadi pada sistem adalah gangguan

hubung singkat satu fasa ke tanah. Ketika terjadi gangguan fasa ke tanah, arus

yang mengalir ke ground akan semakin besar. Semakin besar arus, maka tegangan akan semakin kecil. Karena gangguan tersebut biasanya terjadi

2. Pengasutan motor berkapasitas besar. Ketika dilakukan pengasutan motor

yang berkapasitas besar, maka arus asut pada saluran akan besar, maka

tegangan akan semakin kecil.

3. Sesuatu yang terjadi pada saluran penyaluran daya seperti kecelakaan saat

perbaikan dalam keadaan bertegangan, lightning (petir) dan benda jatuh yang menyebabkan gangguan ke tanah. Sambaran petir menyebabkan sebagian

besar kedip tegangan. Jika petir menyambar jaringan listrik sampai ke tanah

maka terjadi hubung singkat fasa ke tanah. Ini menyebabkan terjadinya kedip

tegangan. Pemutus daya dan PBO akan semakin sering beroperasi pada saat

cuaca buruk. Angin kencang dapat meniup cabang pohon ke saluran listrik

yang membuat hubungan fasa ke tanah yang menciptakan kedip tegangan.

4. Perubahan beban yang berlebihan/diluar batas dari kemampuan sistem daya.

2.2.2 Dampak Negatif Kedip Tegangan[6]

Dampak negatif yang ditimbulkan kedip tegangan sendiri beramacam-macam,

seperti:

1. Komputer dan jenis lain dari kontrol elektronik akan kehilangan memori dan

proses yang dikontrolnya menjadi kacau saat peralatan tiba-tiba mati akibat

kedip tegangan yang kurang dari 50 %.

2. Akibat yang merugikan lainnya dengan terjadinya kedip tegangan pada motor

antara lain: drop tegangan yang berlebihan yang akan menghambat akselerasi

dari kondisi diam kekecepatan penuhnya dan mal-fungsi dari kinerja

peralatan-peralatan lain seperti rele, kontaktor dan peralatan kontrol.

- PLC akan trip pada tegangan kurang dari 90 % untuk waktu 50 milidetik.

3. Pada sistem penerangan dampak yang akan terjadi adalah adanya kedip

“flicker”. Hal ini mungkin hanya menimbulkan kekesalan saja, tetapi bukan itu masalah sebenarnya. Masalah pada sistem penerangan akibat kedip

tegangan ini adalah pada waktu untuk hidup kembali/restart dan ketahanan/reliability dari lampu tersebut. Untuk lampu jenis fluorescent mungkin akan cepat untuk hidup kembali setelah terjadi kedip tegangan, tetapi

untuk lampu jenis HID (High Intensity Discharge) perlu waktu beberapa menit untuk hidup kembali.

Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan nilai sensitivitas

peralatan-peralatan terhadap kedip tegangan.

Tabel 2.1 Sensitivitas Peralatan Terhadap Kedip Tegangan[6]

Direct current drive controller 88 < 8

Kedip tegangan dapat diatasi dengan kerjasama dari keseluruhan utilitas,

tidak hanya konsumen listrik tetapi juga sistem kelistrikan dan sumber penyaluran

daya listrik, dalam rangka untuk mengurangi jumlah dan tingkat keparahan

dampak masalah tersebut. Berikut ini beberapa metode mengatasi kedip tegangan:

1. Peningkatan sistem pada sisi produsen dan konsumen dilakukan dengan cara

memakai peralatan-peralatan yang tahan untuk menghadapi kedip tegangan,

yaitu peralatan yang setidaknya mampu melewati kedip tegangan dengan

tegangan minimum 70 persen.

2. Memakai beberapa peralatan tambahan seperti: Uninterruptible Power Supply (UPS), Dynamic Voltage Restorers (DVR’s), Motor-Generator Sets, Ferro-resonant / Constant Voltage Transformers (CVT’s).

3. Perbaikan sistem listrik untuk secara signifikan mengurangi jumlah terjatuh dan

2.2.3.1Uninterruptible Power Supply (UPS)

Pada kondisi normal, masukan daya AC beban diperoleh dari suplai PLN.

Selain itu masukan daya AC disearahkan ke dalam daya DC untuk pengisian

baterai.

Ketika terjadi kedip tegangan, daya DC yang dimiliki baterai ini lalu

diubah kembali ke dalam daya AC untuk memberi beban. Jika masukan daya AC

dari PLN gagal, inverter diberikan dari baterai dan melanjutkan untuk menyupali

beban.

Gambar 2.8Uninterruptible Power Supply (UPS)[6] 2.2.3.2Dynamic Voltage Restorers (DVR’S)

Dynamic Voltage Restorer (DVR) merupakan salah satu peralatan yang bisa mengkompensasi tegangan yang hilang sewaktu voltage sagdan interruption. DVR dipasang di antara sumber dan beban yang bertujuan memperbaiki mutu

tegangan pada beban dengan cara menginjeksi tegangan yang dibutuhkan ketika

terjadi gangguan.

DVR harus bisa mendeteksi terjadinya voltage sag dan interruption dengan tepat, jika tegangan beban berfluktuasi pada range yang diijinkan sistem

yaitu -10% s.d +5% dari tegangan nominal, maka DVR akan tidak melakukan

Gambar 2.9Dynamic Voltage Restorers (DVR)[6]

2.2.3.3Motor – Generator (M-G) Sets

Ketika terjadi kedip tegangan dan interupsi, inersia dari mesin dan roda

gaya mempertahankan pasokan listrik selama beberapa detik. Set-up ini juga dapat

digunakan untuk mengisolasi beban sensitif dan kritis dari masalah kualitas daya

lain seperti transien switching dan distorsi harmonik.

Gambar 2.10Motor – Generator (M-G) Sets[6] 2.2.3.4Ferro-resonant / Constant Voltage Transformers (CVT’s)

CVT pada dasarnya adalah transformator dengan perbandingan lilitan 1:1

yang dioperasikan didaerah saturasi pada kurva magnetik, sehingga tegangan

output tidak mengalami perubahan tegangan yang signifikan akibat perubahan

CVT beroperasi persis sama dengan regulator tegangan, pada saat kedip

tegangan, CVT sanggup mempertahankan tegangan output konstan walaupun

tegangan pada primer drop sampai 30 %; tetapi apabila dibebani hanya ¼ dari

rating, tegangan sekunder dapat dipertahankan walaupun tegangan primer turun

hingga 70 %.