ANALISIS KESESUAIAN ANTARA DOUBLE TUNED FILTER DENGAN
TYPE-C FILTER PADA BEBAN TRANSFORMATOR 400 KVA
POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik Dalam Program Studi Magister Teknik Elektro Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh RADHIAH 197034008/TE
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Judul Tesis : ANALISIS KESESUAIAN ANTARA DOUBLE TUNED FILTER DENGAN TYPE-C FILTER PADA BEBAN TRANSFORMATOR 400 KVA POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE Nama Mahasiswa : Radhiah
Nomor Induk : 197034008
Program Studi : Magister Teknik Elektro
Menyetujui Komisi Pembimbing:
(Prof. Dr. Ir. Usman Baafai) (Dr. Marwan Ramli, M.Si) Ketua Anggota
Sekretaris Program Studi, Dekan,
(Drs. Hasdari Helmi, MT) (Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME)
Telah diuji pada
Tanggal : 11 februari 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. UsmanBaafai Anggota : 1. Dr. Marwan Ramli, M.Si
ABSTRAK
Harmonisa yang ditimbulkan oleh beban-beban industri maupun rumah tangga semakin meningkat pada masa ke masa. Hal ini disebabkan oleh penggunaan beban non linier seperti peralatan elektronika untuk meningkatkan efisiensi. Tesis ini membahas harmonisa yang terjadi pada suatu sistim kelistrikan di Politeknik Negeri Lhokseumawe dan merancang filter pasif jenis Double Tuned Filter dan Type-C Filter untuk mereduksi harmonisa. Filter yang sudah dirancang kemudian disimulasikan dengan menggunakan MATLAB SIMULINK. Dari hasil simulasi diperoleh nilai THDi sebesar 19,9% dengan menggunakan Double Tuned Filter dengan parameter C1 = 650 µF, C2 = 2600 µF, L1 = 0,92 mH, L2 = 0,28 mH, R1 = 2,9
mΩ, R2 = 0,3 mΩ, R3 = 0,3 mΩ nilai THDi turun menjadi 4,59%, nilai ini sudah di
bawah standar IEEE 519-1992. Dengan menggunakan dua buah Type-C Filter, untuk filter orde ke-3 dengan parameter C1 = 350 µF, C2 = 2600 µF, L = 3,6 mH, R = 340
mΩ, dan untuk filter orde ke-5 dengan parameter C1 = 300 µF, C2 = 7200 µF, L = 1,4
mH, R = 220 mΩ THDi juga turun menjadi 5%, nilai ini sudah sesuai dengan standar IEEE 519-1992. Hal ini menunjukkan bahwa pada sistim kelistrikan di Politeknik Negeri Lhokseumawe khususnya pada panel gedung utama lebih sesuai menggunakan Double Tuned Filter.
ABSTRACT
Harmonics caused by industrial and house hold load is increasing from time to time. This is caused by the used of non-linier loads such as electronic equipment to increase efficiency. In this thesis, the researcher discussed the harmonics which occurred in the electric system at Politeknik Negeri Lhokseumawe, and designed passive filter of Double Tuned Filter type and Type-C Filter to reduce harmonics. The designed filters were simulated by using MATLAB SIMULINK. The result of the simulation showed that THDi value was 19,9%. By using Double Tuned Filter with the parameter of C1 = 650 µF, C2 = 2600 µF, L1= 0,92 mH, L2 = 0,28 mH, R1 = 2,9 mΩ, R2 = 0,3 mΩ, R3 = 0,3 mΩ, THDi value decreased to 4,59%, This value were already under the standard of IEEE 519-1992. By using to two Type-C Filter, for the third order with the perameters of C1 = 350 µF, C2 = 2600 µF, L = 3,6 mH, R = 340 mΩ, and for the fifth order with the parameters of C1 = 300 µF, C2 = 7200 µF, L= 1,4 mH, R = 220 mΩ, THDi value also decreased to 5%, and this value was in line with the standard of IEEE 519-1992. This indicates that Double Tuned Filter is more suitably used in the electric system at Politeknik Negeri Lhokseumawe, especially in the panel of the main building.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyiapkan penelitian thesis ini dengan baik. Penelitian ini dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat kurikulum Program Studi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan. Penelitian tesis ini berjudul “Analisis Kesesuaian Antara Double Tuned Filter Dengan Type-C Filter Pada Beban Transformator 400 kVA Politeknik Negeri Lhokseumawe”.
Penulis terutama mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada Orang tua tercinta Ayahanda serta Ibunda, serta yang tercinta Suami beserta Anak-anak, kakak atas doa dan semangat yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai dan Bapak Dr. Marwan. Ramli, M.Si. sebagai pembimbing atas segala saran, bimbingan dan nasehatnya selama penulisan tesis ini. Terima kasih juga penulis ucapakan kepada institusi Politeknik Negeri Lhokseumawe yang telah memberi kesempatan berupa bantuan dan dorongan moril untuk dapat melakukan penelitian ini.
Studi Megister Teknik Elektro, Buk Nur dan Bapak Hasdari Helmi juga Bapak Martin serta seluruh staf pengajar Program Studi Magister Teknik Elektro. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih atas konstribusi dan bantuannya, dan terima kasih buat kawan-kawan semua yang telah banyak membantu.
Mudah-mudahan penelitian tesis ini nantinya dapat bermanfaat bagi Institusi Politeknik Negeri Lhokseumawe dan kepada pembaca. Kritik dan saran dari pembaca yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan.
Medan, 10 April 2012 Penulis,
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Radhiah
Tempat/ Tanggal Lahir : Lhoksukon, 12 juli 1973 Jenis Kelamin : Perempuan
Agama : Islam Bangsa : Indonesia
Alamat : Jalan Lhoksukon Matangkuli gampong Nga Lhoksukon Aceh Utara.
Telepon : 085260801727
PENDIDIKAN :
1. Tamatan SD Negeri Arakeumudi : Tahun 1985.
2. Tamatan SMP Negeri 1 Lhoksukon : Tahun 1988
3. Tamatan SMA Negeri Peusangan : Tahun 1991
4. Tamatan Politeknik Universitas Syiah Kuala : Tahun 1994
5. Tamatan S1 USU Medan : Tahun 1999
PEKERJAAN :
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR TABEL ... iv
DAFTAR GAMBAR ... v
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 5
1.3 Tujuan Penelitian ... 6
1.4 Batasan Masalah ... 6
1.5 Manfaat Penelitian ... 7
1.6 Sistematika Penulisan ... 7
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 8
2.1 Sumber Harmonisa ... 8
2.2 Pengaruh Harmonisa ... 11
2.3 Standard Batas Harmonisa ... 13
2.4 Penyebaran Harmonisa pada Sistim Rel Lima Daya ... 14
2.5 Perhitungan Harmonisa ... 16
2.6 Perhitungan Faktor Daya ... 18
2.8. Filter Pasif ... 20
2.9. Proses Eliminasi Harmonisa ... 23
2.10 Filter Double Tuned ... 24
2.11 Perhitungan Filter Double Tuned ... 27
2.12 Type-C Filter ... 29
2.13 Perhitungan Type-C Filter ... 32
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ... 34
3.1Data Pemakaian Beban di Politeknik Negeri Lhokseumawe ... 34
3.2Teknik Pengukuran yang Dilakukan ... 37
3.3 Teknik Pengumpulan Data ... 39
3.3.1 Data Spesifik Transformator dan Kabel ... 40
3.3.2 Data Pengukuran pada Panel Gedung Utama dengan METREL ... 42
3.4 Perhitungan Hubung Singkat dan Batas Harmonisa ... 49
3.5 Perhitungan Double Tuned Filter ... 51
3.5.1 Menentukan Kebutuhan Kapasitor ... 51
3.5.2 Menentukan Parameter Induktor L ... 53
3.5.3 Menentukan Nilai Tahanan R ... 54
3.6 Perhitungan Type-C Filter ... 56
3.7 Simulasi Matlab Menggunakan Double Tuned Filter ... 59
BAB IV. HASIL DAN ANALISIS ... 64
4.1 Hasil Simulasi Matlab Setelah menggunakan Double Tuned Filter 64
4.2 Hasil Simulasi Matlab Setelah Menggunakan Type-C Filter ... 4.3 Analisis ... 71
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 76
5.1 Kesimpulan ... 76
5.2 Saran ... 76
DAFTAR TABEL
Jenis peralatan terhadap THDi yang dibangkitkan... Model filter harmonisa yang telah dilakukan... Orde harmonisa terhadap persentase tegangan... Batas THDv sesuai standar IEEE 519-1992... Batas arus Harmonisa sesuai standar IEEE 519-1992... Rekapitulasi beban terpasang di Politeknik Negeri
Lhokseumawe... Impedansi kabel saluran... Data hasil pengukuran arus fasa, tegangan fasa, daya, faktor daya, besar THD tegangan dan arus... Data hasil pengukuran tegangan dan arus harmonisa orde ke-n.. Impedansi dan parameter filter... Data hasil pengujian Matlab/Simulink tegangan dan arus
harmonisa orde ke-n setelah menggunakan double tuned
filter... Data hasil pengujian Matlab/Simulink tegangan dan arus
harmonisa orde ke-n setelah menggunakan type-C filter... Harmonisa kondisi sebelum dan setelah menggunakan double tuned filter dan type-C filter untuk
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1.
Bentuk gelombang tegangan dan arus akibat beban non linier 1 fasa...
Bentuk gelombang tegangan dan arus akibat beban non linier 3 fasa...
(a) Rangkaian sumber tegangan (b) Bentuk tegangan distorsi...
Harmonisa urutan nol...
Model penyebaran distorsi tegangan dan arus pada sistem tenaga...
(a) Sudut fasa gelombang tegangan dan arus (b) Vetor segitiga daya...
Model filter pasif...
Kompensasi gelombang filter... Grafik K-means ditunjukkan dengan metode sillahoutte...
Double tuned passive filter...
Karakteristik impedansi double tuned passive filter...
Rangkaian type-C filter...
Kurva impedansi terhadap frekuensi type-C filter...
3.2.
Titik pengukuran pada rel daya gedung utama...
Rangkaian ekivalen perhitungan hubung singkat...
Hasil pengukuran bentuk gelombang arus fasa L2...
Spektrum tegangan dan arus fasa L2...
Hasil pengukuran bentuk gelombang tegangan fasa L2...
Bentuk spektrum arus pada fasa L2...
Bentuk spektrum tegangan pada fasa L2...
(a) Rangkaian paralel dua buah single tuned (b) Rangkaian ekivalen double tuned...
Rancangan model matlab/simulink double tuned filter...
Rancangan model matlab/simulink Type-C filter...
Bentuk gelombang arus setelah menggunakan double tuned filter...
Bentuk spektrum harmonisa arus setelah menggunakan double tuned filter...
Bentuk gelombang tegangan setelah menggunakan double tuned filter...
Bentuk spektrum harmonisa tegangan setelah menggunakan double tuned filter...
Faktor daya setelah menggunakan double tuned filter...
4.6.
4.7.
4.8.
4.9.
4.10.
4.11
Bentuk gelombang arus setelah menggunakan Type-C filter...
Bentuk spektrum harmonisa arus setelah menggunakan Type-C filter...
Bentuk gelombang tegangan setelah menggunakan Type-C filter...
Bentuk spektrum harmonisa tegangan setelah menggunakan Type-C filter...
Faktor daya setelah menggunakan Type-C filter...
Perbandingan bentuk gelombang dan spektrum hasil pengukuran langsung dengan hasil simulasi matlab/simulink untuk arus...
67
67
68
68
69
