FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL NETWORK (ANN) UNTUK MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA SISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLT

(1)

FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE

BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL

NETWORK (ANN) UNTUK

MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA

SISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLT

FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE

BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL

NETWORK (ANN) UNTUK

MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA

SISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLT

Nama

Nama : : AndykaAndyka BangunBangun WicaksonoWicaksono NRP NRP : 2: 22 111 050 232 111 050 23 NRP NRP : 2: 22 111 050 232 111 050 23 Dosen Pembimbing Prof.Ir.Mochamad Ashari,M.Eng.,Ph.D Ir. Arif Musthofa, MT.

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014

(2)

LATAR BELAKANG MASALAH

Harmonisa merupakan gangguan yang terjadi pada

sistem distribusi tenaga listrik akibat terjadinya distorsi gelombang arus dan tegangan.

Penggunaan peralatan yang mempunyai karakteristik

non linier menyebabkan timbulnya harmonisa non linier menyebabkan timbulnya harmonisa

Keberadaan Arus harmonisa dalam sistem tenaga listrik tidak dapat dihilangkan.

Salah satu cara untuk menurunkan kandungan arus harmonisa adalah dengan filter pasif frekuensi tunggal.

(3)

PERUMUSAN MASALAH

Bagaimana menurunkan Total Harmonic Distortion (THD) arus dengan Filter Aktif yang dikombinasikan proses PQ teori

dengan kompensator PI dan ANN.

Bagaimana cara menentukan kapasitas filter aktif untuk

mereduksi arus harmonisa yang mengalir ke sumber sistem

daya daya

Membandingkan hasil unjuk kerja antara tanpa filter, dengan filter tanpa kompensator, dengan kompensator PI ,sdan

(4)

TUJUAN TUGAS AKHIR

Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui

seberapa besar pengaruh dari filter aktif terhadap

penurunan Total Harmonic Distortion pada sistem

tenaga listrik

(5)

RUANG LINGKUP PEMBAHASAN

Pembahasannya dilakukan dengan simulasi

menggunakan software MATLAB SIMULINK

TM

(6)

DASAR TEORI

Perkembangan beban listrik yang semakin besar dan komplek, serta pemakaian komponen semikonduktor dalam konversi energi listrik seperti peralatan converter,

inverter, dan lain-lain yang merupakan beban non-linier

akan menimbulkan perubahan bentuk gelombang

aslinya, yang disebabkan oleh interaksi antara bentuk

gelombang sinusoidal sistem dengan komponen gelombang sinusoidal sistem dengan komponen

gelombang lain.

Distorsi harmonik memberikan kerugian berupa penurunan kualitas sistem tenaga listrik antara lain, terjadi pemanasan pada peralatan, penurunan faktor daya, masalah resonansi dan lain-lain. Untuk meningkatkan kualitas sistem tenaga listrik maka distorsi harmonik harus ditekan seminimal mungkin

(7)

HARMONISA

Definisi Harmonisa:

Harmonisa merupakan suatu fenomena yang timbul akibat pengoperasian beban listrik non linier sehingga terbentuklah gelombang frekuensi tinggi yang merupakan kelipatan dari

frekuensi fundamentalnya frekuensi fundamentalnya

(8)

PENGARUH

PENGARUH HARMONISA

HARMONISA

Efek utama dari tegangan dan arus harmonisa di dalam sistem tenaga adalah:

Penambahan tingkat harmonisa akibat dari resonansi hubungan seri dan pararel.

Penurunan efisiensi pada daya generator, transmisi dan Penurunan efisiensi pada daya generator, transmisi dan

pemakaiannya.

Interferensi dengan rangkaian-rangkaian telepon

(telekomunikasi) dan pemancar karena arus harmonisa urutan nol.

Kesalahan-kesalahan pada meter-meter piringan putar pengukur energi.

(9)

STANDART HARMONISA

Berdasarkan IEEE Standard 519-1992

Tabel 2.1. Current Distortion Limits untuk General Distribution

System

Maximum Harmonics Current Distortion I_n% I_L

Individual Harmonic Order (Odd Harmonics) Individual Harmonic Order (Odd Harmonics)

I_sc/ I_L < 11 11=<h<17 17=<h<23 23=<h<35 35=<h THD <20 4 2 1.5 0.6 0.3 5 20-50 7 3.5 2.5 1 0.5 8 50-100 10 4.5 4 1.5 0.7 12 100-1000 12 5.5 5 2 1 15 >1000 15 7 6 2.5 1.4 20

(10)

Voltage at PCC Individual Voltage Distortion (%)

Total Harmonic Distortion THD (%)

69 kV and below 3.0 5.0

Tabel 2.2. Voltage Distortion Limits

69 kV – 161 kV 1.5 2.5

(11)

FILTER

FILTER AKTIF

AKTIF

Filter aktif mempergunakan amplifier bersama-sama dengan resistor dan kapasitor untuk mencapai cirri-ciri khas rekuensi selektif. Filter aktif

menawarkan sejumlah keuntungan dibanding filter pasif (RLC). Filter aktif tidak memerlukan induktor, yang secara fisik besar pada frekuensi rendah (sebagai contoh frekuensi audio) dan karenanya tidak cocok dipakai dalam desain kompak yang menggunakan rangkaian terpadu. Selain itu, filter aktif desain kompak yang menggunakan rangkaian terpadu. Selain itu, filter aktif menawarkan keluwesan (kemampuan dalam segala hal/serba bisa) dalam desain, control yang dapat deprogram dari sifatnya yang memungkinkan dan bila diperlukan. Kekurangannya adalah filter aktif memerlukan

pasokan daya, yang akan memasukkan noise ke dalam system, dan dalam hal filter kapasitor yang di switch, sinyal waktu dapat menimbulkan

gangguan dan distorsi. Akan tetapi, problem potensial ini semuanya dapat dihindarkan dengan perancangan yang baik. Filter low pass RC yang

(12)

KOMPONEN FILTER

Berdasarkan hal ini filter dapat dibagi menjadi 4.

1. Filter lolos bawah (low pass filter), pass band berawal dari w = 2pf = 0 radian/detik sampai dengan w = w0 radian/detik, dimana w0 adalah frekuensi cut-off.

2. Filter lolos atas (high pass filter), berkebalikan dengan filter

lolos bawah, stop band berawal dari w = 0 radian/detik sampai lolos bawah, stop band berawal dari w = 0 radian/detik sampai

dengan w = w0 radian/detik, dimana w0 adalah frekuensi cut-off.

3. Filter lolos pita (band pass filter), frekuensi dari w1 radian/detik sampai w2 radian/detik adalah dilewatkan, sementara frekuensi lain ditolak.

4. Filter stop band, berkebalikan dengan filter lolos pita,

frekuensi dari w1 radian/detik sampai w2 radian/detik adalah ditolak, sementara frekuensi lain diteruskan.

(13)

Menentukan frekuensi tuning filter

Menurut IEEE 1531-2003 filter harmonisa frekuensi

tunggal, pemilihan frekuensinya ditentukan 3%-15%

dibawah frekuensi yang ditentukan.

Jadi frekuensi tuning filter adalah 3% dari 250 hz

(frekuensi harmonisa ke-5) hasilnya (f5) = 243 hz, dan

nilai penalaannya (h) adalah 4.86

(14)

PERENCANAAN FILTER DAN ANALISA

Perhitungan Total Harmonic Distortion (THD) Perhitungan ITHD.

Diasumsikan bahwa spektrum harmonisa PP1, PP2 dan PP7 sama, karena itu perhitungan THDi disederhanakan dengan

menggunakan persentasi arus rms sesuai tabel 3.7. pengukuran pada fasa T pada fasa T 1 2 2 I I I k k n THD

∑

= = 1 2 31 2 4 2 3 2 2 2

...

I

_DC

+

9471 . 0 0041 , 0 ... 0061 . 0 0392 . 0 0086 . 0 0067 . 0 2 + 2 + 2 + 2 + + 2

9471

.

0 10169077

.

0

= = = = 33,67 %

(15)

(16)

SPESIFIKASI SIMULASI :

Tegangan = 220/380Volt Frekuensi = 50 Hertz

resistansi sumber = 0.01 Ohm

induktansi sumber = 1x10-6 _H

Resistansi saluran= 0.001 Ohm Resistansi saluran= 0.001 Ohm

induktansi saluran = 1.2x10-5_H

induktansi coupling = 1mH Kapasitor dc = 40µF

tegangan dc = 850 Volt DC

time sampling =50x10-6 detik

FFT sampling time = 350x10-6 detik

(17)

(18)

IMPEDANSI SUMBER

resistansi sumber = 0.01 Ohm

induktansi sumber = 1x10

-6

_H

Z=R+jXL

Z=0.01+j 0.000314

Drop tegangan disumber sebesar

∆V=0.397643879696659 Volt

(19)

IMPEDANSI SALURAN

Resistansi saluran= 0.001 Ohm

induktansi saluran = 1.2x10

-5

_H

Z=R+jXL

Z= 0.001 + j0.003768

Drop tegangan di saluran sebesar

∆V= 1.40266204561340 Volt

(20)

BEBAN NONLINIER

Adalah beban yang mempunyai bentuk gelombang arus yang tidak seperti bentuk gelombang tegangan.

Contoh :

VSD = variable speed drive Rectifier

Radio Radio TV