Abstrak—Kegagalan sistem disribusi yang disebabkan oleh gangguan harmonisa adalah permasalahan serius dalam sistem peralatan tenaga listrik. Plant diambil dari sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan. Dalam penelitian ini untuk mengurangi distorsi dalam bentuk harmonisa akan dirumuskan suatu penyelesaian dalam mendesain filter harmonisa pada sisi tegangan rendah. Batasan dalam analisa harmonisa antara lain dilakukan dengan simulasi menggunakan
software ETAP 7.5.0. Analisa desain perencanaan filter
harmonisa untuk meredam tingkat distorsi harmonisa adalah langkah yang diambil sebelum pemasangan filter pada bus dengan level tegangan rendah 0,4 kV (low voltage) terhadap aliran daya dan harmonisa di sistem kelistrikan Pabrik PT. Semen Tonasa V Sulawesi Selatan. Sehingga nantinya dapat diketahui kondisi frekuensi harmonisa sebelum dan sesudah penerapan hasil rancangan dari filter harmonisa pada sisi tegangan rendah. Filter harmonisa yang digunakan berjenis filter pasif.Sistem kelistrikan dalam keadaan steady state, semua beban beroperasi, dan menggunakan standar harmonisa IEEE 519-1992. Pemasangan filter ini berfungsi dengan baik untuk meningkatkan nilai power factor dan meredam distorsi harmonisa serta menurunkan nilai THDv (Total Harmonic voltage
Distortion) tegangan pada sistem kelistrikan Pabrik Semen
Tonasa V Sulawesi Selatan.
Kata Kunci : distorsi, harmonisa, filter pasif, low voltage, steady
state
I. PENDAHULUAN
ALAM sektor industri, energi listrik merupakan komponen yang sangat penting. Permasalahan kualitas daya akan muncul dengan semakin berkembangnya penerapan teknologi elektronika dalam bidang industri. PT. (Perseroan Terbatas) Semen Tonasa V Sulawesi Selatan, produsen semen terbesar di kawasan timur Indonesia yang menempati lahan seluas 715 hektar di desa Bungoro, Kecamatan Bungoro, Kabupaten Pangkep, sekitar 68 kilometer dari kota Makassar selanjutnya disebut “PT. Semen Tonasa unit ke V”, merupakan group bisnis global yang bergerak di bidang industri semen yang mampu menghasilkan 2,5 juta ton semen per tahun. Sistem kelistrikan PT. Semen Tonasa V yang terletak di dekat kota Makassar mempunyai beberapa alternatif suplai energi untuk kebutuhan beban operasionalnya yaitu PLN (Perusahaan Listrik Negara), 2 unit Generator dan 1 unit
Emergency Generator.
Kegagalan sistem distribusi yang disebabkan oleh gangguan harmonisa adalah permasalahan serius dalam sistem
peralatan tenaga listrik. Akibat dari distorsi harmonisa adalah meningkatnya rugi-rugi dan dan panas energi pada setiap bagian peralatan dalam sistem distribusi tenaga listrik seperti kabel, transformator serta komponen lainnya. Variable
Frequency Drives (VFD) adalah contoh dari beban non linear
yang menimbulkan harmonisa arus. Sistem kelistrikan industri pada umumnya menggunakan kapasitor daya untuk meningkatkan kualitas daya dan kompensasi daya reaktif. Apabila pada sistem kelistrikan tersebut terdapat sumber arus harmonisa seperti Variable Frequency Drives (VFD) maka kapasitor dapat digunakan sebagai komponen filter harmonisa untuk mengurangi gangguan harmonisa [10]. VFD tersusun atas komponen elektronika daya yaitu rectifier dan inverter yang dipergunakan pada motor untuk efisiensi pemakaian energi listrik [1]. Untuk mengurangi amplitudo satu atau lebih frekuensi tertentu dari sebuah arus maupun tegangan, dapat digunakan filter harmonisa [6].
Perencanaan filter pasif merupakan penalaan filter pada orde harmonisa tertentu untuk menekan distorsi harmonisa yang terjadi hingga berada pada nilai standar yang telah ditentukan. Filter pasif adalah salah satu jenis filter harmonisa. Filter pasif memiliki kelebihan di sisi teknis yaitu dipergunakan sebagai kompensator daya reaktif yang mampu mengurangi drop voltages dan mengurangi rugi-rugi daya serta keuntungan di sisi ekonomis yaitu meningkatkan kapasitas saluran sehingga memungkinkan adanya penambahan peralatan yang dipergunakan untuk meningkatkan proses produksi pada industri tersebut [4].
Metode yang dipergunakan guna mengatasi masalah ini adalah dengan memanfaatkan filter pasif atau filter harmonik untuk jaringan distribusi tegangan rendah dengan besar suplai tegangan antara 220V hingga 380V. Filter pasif adalah filter yang menggunakan elemen pasif yaitu kapasitor, induktor, dan resistor. Perancangan filter pasif tersebut akan dilakukan dengan menggunakan simulasi pada software Electrical
Transient Analyzer Program (ETAP). Tugas Akhir ini
bertujuan untuk mengurangi harmonisa agar suplai daya mempunyai frekuensi yang baik sehingga tidak menjadi ancaman pada peralatan pada sisi tegangan rendah.
II. DASARTEORI
Harmonisa sistem tenaga adalah gelombang-gelombang sinus dengan frekuensi kelipatan (integer) dari frekuensi fundamental, yang dapat diuraikan menjadi jumlah gelombang Rizky Aulia Heydar, Prof.Dr.Ir. Adi Soeprijanto, MT., Prof.Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri (FTI) - Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: adisup@ee.its.ac.id ; zenno_379@yahoo.com
Studi Harmonik Filter Pasif pada Sisi Tegangan
Rendah pada Sistem Kelistrikan PT. Semen
Tonasa V Sulawesi Selatan
2 dengan frekuensi dasar dan distorsi harmonisanya [3]. Gelombang non sinusoidal dapat terbentuk dengan menjumlahkan gelombang – gelombang sinusoidal.
A. Total Harmonic Distorsion
Untuk mengetahui besarnya pengaruh harmonisa pada sistem tenaga listrik digunakan istilah Total Harmonic
Distortion (THD) yang didefinisikan sebagai sebagai
persentase total komponen harmonisa terhadap komponen fundamentalnya (komponen dapat berupa tegangan atau arus).
Tabel 1. Limit distorsi tegangan berdasarkan IEEE Std 519-1992 Tegangan Bus Pada PCC Distorsi Tegangan
Individual (%) THD (%) 69 kV dan ke bawah 3 5 69,001 kV sampai 161 kV 1,5 2,5 161,001 kV dan ke atas 1 1,5 B. Filter Pasif
Filter pasif merupakan salah satu metode penyelesaian yang efektif dan ekonomis untuk masalah harmonik. Filter pasif sebagian besar didesain untuk memberikan bagian khusus untuk mengalihkan arus harmonik yang tidak diinginkan dalam sistem tenaga Filter pasif berfungsi untuk mengurangi amplitudo satu atau lebih frekuensi tertentu dari sebuah tegangan atau arus dengan cara menyediakan jalur yang rendah impedansinya pada frekuensi-frekuensi harmonisa.
Filter pasif seri memiliki karakteristik sebagai resonansi paralel dan merupakan tipe filter yang bersifat sebagai penghalang, yang memiliki impedansi tinggi pada frekuensi tertentu. Sebagai contohnya adalah penggunaan komponen penghalus atau perata gelombang pada peralatan elektronika daya. Sedangkan filter pasif paralel memiliki karakteristik sebagai resonansi seri dan merupakan filter yang bertipe trap yang memiliki impedansi yang rendah pada frekuensi tertentu. Filter pasif dapat dikombinasikan secara seri dan paralel. Dengan penambahan filter harmonisa pada suatu sistem tenaga listrik yang mengandung sumber-sumber harmonisa, maka penyebaran arus harmonisa ke seluruh jaringan dapat ditekan sekecil mungkin. Filter pasif tersusun dari komponen-komponen resistor (R), induktor (L), dan kapasitor (C). Filter dengan penalaan tunggal (Single Tuned Shunt Filter) adalah filter yang dipilih dalam perencanaan filter tugas akhir ini. C. Filter dengan Penalaan Tunggal
Filter dengan penalaan tunggal menala salah satu orde harmonisa biasanya pada orde harmonisa rendah. Sebuah shunt filter menyediakan jalur dengan impedansi rendah untuk suatu frekuensi harmonisa jika pada frekuensi tersebut reaktansi induktif dan kapasitifnya sama dengan nol. Filter ini terdiri dari rangkaian seri kapasitor, reaktor dan resistor (RLC).
− + = C L j R w Z ω ω 1 ) ( (1) (2.49) Rangkaian filter ini mempunyai impedansi yang rendahpada frekuensi resonansinya. Sebuah shunt filter dikatakan ditala pada sebuah frekuensi, jika pada frekuensi tersebut
reaktansi induktif dan kapasitifnya sama dengan nol. Kualitas sebuah filter (Q) ditentukan dari ketajaman pada penalaannya. Filter dengan Q yang tinggi ditala secara tajam pada satu frekuensi harmonik yang rendah (contohnya ke-5) dan nilai yang umum diantara 30 dan 60. Filter dengan Q yang rendah biasanya dalam batas 0,5 sampai 5 memiliki impedansi yang rendah pada jangkauan frekuensi yang lebar.
Faktor kualitas (Q) filter didefinisikan sebagai perbandingan antara induktansi (kapasitansi) pada resonansi dengan besarnya resistansi.
R X
Q= 0 (2) Pada frekuensi resonansi nilai reaktansi induktor atau kapasitor sebagai berikut:
C L C L X n n = = = ω ω 1 0 (3)
Pass band (PB) menyatakan batas frekuensi filter sama
dengan resistansinya. Disini besarnya impedansi sama dengan √2 R0. Sedangkan hubungan faktor kualitas dan pass band
(PB) dinyatakan sebagai berikut:
PB W
Q= 0 (4) Dengan W0 adalah penalaan frekuensi dalam rad/sec.
Kualitas sebuah filter (Q) ditentukan dari ketajaman penalaannya. Nilai Q yang tinggi ditala secara tajam pada satu frekuensi harmonisa yang rendah (contohnya ke-5) dan nilai yang umum digunakan antara 30 dan 60.
Komponen daya aktif umumnya konstan (daya reaktif sama dengan daya aktif dikalikan dengan tan θ), maka dapat ditulis seperti pada persamaan (5) berikut:
Q = (P x tanΦ) Kvar (5) III. SISTEMKELISTRIKANDANPEMODELAN Pada sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan terbagi atas beban-beban yang dikelompokkan dalam sembilan “Electrical Room” (ER) sesuai dengan proses produksi Pabrik Semen Tonasa V tersebut. Kesembilan ER beban tersebut disuplai oleh Generator yang memiliki kapasitas 2x35 MW.Untuk sistem kelistrikannya, selain suplai energi listrik sebesar 2x35 MW, Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan juga memiliki emergency supply energi listrik sebesar 1,25 MW pada Emergency Generator.
Pemodelan sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan menggunakan standar IEC (International
Gambar 1. Model Sistem Kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V
Sulawesi
IV. SIMULASIDANANALISIS
Pemodelan ini dilakukan berdasarkan data-data peralatan sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan untuk kondisi pembebanan minimum dimana dalam simulasi
load flow analysis tidak dihubungkan dengan power Grid U1
dan bus B.PLN. Simulasi aliran daya di sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan dilakukan untuk mengetahui aliran daya pada saat kondisi operasi rata-rata.
Langkah simulasi dan analisis akan dilakukan pada sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan meliputi peredaman tingkat distorsi harmonisa dengan pemasangan filter pasif di sisi tegangan rendah (low voltage).
Langkah pertama yang diambil yakni dengan menganalisis dan mengevaluasi aliran daya pada sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan dengan melakukan running load flow. Setelah menganalisis dan mengevaluasi aliran daya, analisis pada harmonisa juga dilakukan tentunya dengan evaluasi yang baik. Kemudian dilakukan pemasangan filter pasif dengan perencanaan yang baik pada sisi tegangan rendah (low voltage). Hasil dari simulasi pemasangan filter pasif tersebut kemudian dilakukan perbandingan tingkat distorsi harmonisa sebelum dan sesudah pemasangan filter harmonisa.
A. THDv (Total Harmonic voltage Distortion) tegangan
Berikut di bawah ini adalah data lengkap mengenai nilai THDv (Total Harmonic voltage Distortion) tegangan sistem
kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan
Tabel 2. Hasil Simulasi Harmonisa dengan Filter Harmonik
Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan
ID Bus Rating (kV) THDv (%) Standar IEEE % THDI Standar IEEE % THDv (%) % TDD Bus27 6.3 1.16 5 0.75 15 581 SS 51 6.3 1.16 5 1.15 8 581 SS 52 6.3 1.29 5 1.04 5 581 SS 53 6.3 1.16 5 1.15 8 582 ER 51 6.3 1.22 5 3.71 8 582 ER 52 6.3 1.22 5 2.29 8 582 ER 53 6.3 1.21 5 0.78 15 582 ER 54 6.3 1.1 5 2.09 8 582 ER 55A 6.3 1.33 5 3.24 5 582 ER 56 6.3 1.25 5 1.61 12 582 ER 57 6.3 1.28 5 1.35 8 582 ER 58A 6.3 1.2 5 2.82 8 582 ER 58B 6.3 1.19 5 3.16 8 583 GS 51 6.3 1.29 5 1.03 20 582ER51LV 0.4 4.17 5 8.8 8 582ER52ALV 0.4 2.52 5 3.15 8 582ER53LV 0.4 1.04 5 0.8 8 582ER54ALV 0.4 3.84 5 8.06 8 582ER54BLV 0.4 0.99 5 0.79 12 582ER55A LV01 0.4 4.2 5 4.47 8 582ER55A LV02 0.4 1.79 5 2.54 8 582ER55BLV 0.4 1.13 5 0.83 8 582ER57 LV01 0.4 1.06 5 0.76 8 582ER57 LV02 0.4 1.22 5 1.02 20 582ER58LV 0.4 0.98 5 0.76 8 582ER58ALV 0.4 5.35 5 11.39 8 582ER58ALVTR01 0.4 6.43 5 10.55 8 582ER58ALVTR02 0.4 1.44 5 1.2 12 B.VFD4 0.69 7.94 5 7,05 8 B.VFD6 0.69 9.13 5 6,96 5 B.VFD5 0.69 14.84 5 28,37 5 B.VFD14 0.69 14.77 5 29,53 8
Bus pada sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V yang memiliki nilai THDv (Total Harmonic voltage Distortion)
tegangan di atas 4,00 yang akan dilakukan perancangan dan pemasangan filter pasif pada sisi tegangan rendah. Bus yang memiliki nilai THDv (Total Harmonic voltage Distortion)
tegangan lebih dari 3,80 adalah bus 582ER51LV, 582ER54ALV, 582ER55A LV01, 582ER58ALV, 582ER58ALVTR01, B.VFD4, B.VFD5, B.VFD6, B.VFD14 yang diberi warna kuning dan merah dalam kolom nilai THDv
(Total Harmonic voltage Distortion) tegangan. Untuk
mengetahui orde dominan THDv (Total Harmonic voltage
Distortion) tegangan sistem, maka dapat dilihat melalui
spektrum THDv (Total Harmonic voltage Distortion) tegangan
pada bus 582ER51LV, 582ER54ALV, 582ER55A LV01, 582ER58ALV, 582ER58ALVTR01, B.VFD4, B.VFD5, B.VFD6, B.VFD14.
4
Gambar 2. Spektrum THDv (Total Harmonic voltage
Distortion) tegangan bus 582ER51LV
Berikut adalah salah satu contoh Perencaan Filter Harmonisa (Filter Pasif pada Sisi Tegangan Rendah):
B. Perencanaan Perbaikan Faktor Daya Bus 582ER51LV Bus 582ER51LV memiliki faktor daya 83 % lagging. Perbaikan faktor daya pada bus ini direncanakan hingga mencapai 95 %. Daya reaktif yang akan diinjeksikan ke sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan melalui bus 582ER51LV diperoleh dari perhitungan di bawah ini: ∆𝑄𝑄 = 𝑃𝑃𝑃𝑃(tan 𝜃𝜃1− tan 𝜃𝜃2) (5) ∆𝑄𝑄 = 𝑃𝑃𝑃𝑃(tan( 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐−1𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙) − tan( 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐−1𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑏𝑏𝑙𝑙𝑏𝑏𝑏𝑏)) ∆𝑄𝑄 = 1000 𝑃𝑃 (tan( 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐−10,672) − tan( 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐−10,95)) ∆𝑄𝑄 = 1000 𝑃𝑃 (0,672 − 0,328)
∆𝑄𝑄 = 344 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘
Besarnya daya reaktif yang akan diinjeksikan ke bus 582ER51LV adalah sebesar 344 kVAR.
C. Perencanaan Filter Harmonisa Untuk Bus 582ER51LV Dari perhitungan kapasitor yang akan dikonfigurasi dengan induktor dan resistor, total kapasitor yang dibutuhkan untuk meredam harmonisa bus 582ER51LV sebesar 646 kVAR.
Perhitungan Single Tuned Filter Orde 5,
Filter tipe Single Tuned Filter Orde 5 yang direncanakan memerlukan kompensasi daya reaktif sebesar 344 kVAR. Filter ini dipasang dengan hubungan delta pada level tegangan line to line 0,4 kV. Perhitungan nilai-nilai dari komponen kapasitor, induktor, dan resistor adalah sebagai berikut:
a. Kapasitor (C)
Diketahui frekuensi fundamental sistem kelistrikan Pabrik Tonasa V Sulawesi Selatan menggunakan 50 Hz.
𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 =𝑘𝑘𝑙𝑙𝑙𝑙2 𝑋𝑋𝐶𝐶 1 𝑋𝑋𝐶𝐶= 𝜔𝜔0. 𝐶𝐶 ∆𝑄𝑄 = 344 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 ∶ 3 = 115 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 = 𝑘𝑘𝑙𝑙𝑙𝑙2𝜔𝜔0𝐶𝐶 𝐶𝐶 =𝜔𝜔𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 0𝑘𝑘𝑙𝑙𝑙𝑙2 𝐶𝐶 =(2 𝜋𝜋 50)(0,4 𝑃𝑃 10115 𝑃𝑃 103 3)2 𝐶𝐶 =(314)(160.000)115.000 𝐶𝐶 =50.240.000115000 = 0,002289 𝑃𝑃 𝑃𝑃 106 𝐶𝐶 = 2.289 𝜇𝜇𝑃𝑃 b. Induktor (L)
Orde harmonisa yang hendak diredam adalah orde 5 sehingga didapat frekuensi tuning sebesar 250 Hz. Pemilihan frekuensi tuning untuk meredam harmonisa diberi toleransi dibawah 250 Hz menjadi frekuensi tuning sebesar 247 Hz. Pergeseran frekuensi tuning ini bertujuan untuk meng-cover frekuensi harmonisa yang akan diredam agar didapat performa filter yang maksimal.
𝑋𝑋𝐿𝐿= 𝑋𝑋𝐶𝐶 = 𝑋𝑋0 𝜔𝜔𝑛𝑛𝐿𝐿 =𝜔𝜔1𝑛𝑛𝐶𝐶 𝐿𝐿 =(𝜔𝜔1 𝑛𝑛)2𝐶𝐶= 1 (2 𝜋𝜋 247)22.289 𝑃𝑃 10−6 𝐿𝐿 =(1.551,16)212.289 𝑃𝑃 10−6 𝐿𝐿 =5,507556824 𝑃𝑃 101 9 𝑃𝑃 10−6 𝐿𝐿 = 1,815687122 𝑃𝑃 10−4 𝐻𝐻 𝑋𝑋𝐿𝐿= 𝜔𝜔0𝐿𝐿 𝑋𝑋𝐿𝐿= 2 𝜋𝜋 50 (1,815687122 𝑃𝑃 10−4) = 0,057 Ω c. Resistor (R)
Faktor kualitas filter (Q) untuk jenis Single Tuned Filter berada dalam rentang 30 sampai 60 dan dipilih Q = 40. Maka nilai resistornya adalah:
𝑄𝑄 =𝑋𝑋0 𝑘𝑘 𝑘𝑘 =𝑋𝑋𝐿𝐿 𝑄𝑄 = 0,057 40 = 0,001425 Ω D. Hasil Percobaan
a. Harmonisa Sistem Setelah Pemasangan Filter Harmonisa Hasil analisis harmonisa setelah pemasangan filter pasif pada sisi tegangan rendah (0,4 kV) dapat dilihat pada tabel (3)
Tabel 3. Nilai THDv (Total Harmonic voltage Distortion)
tegangan sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan ID Bus Rated kV THDv (%) Standar IEEE (%) Kondisi Harmonisa Sebelum Pemasangan Filter Setelah Pemasangan Filter 582ER55A LV02 0.4 1.79 1.83 5 Safe 582ER55BLV 0.4 1.13 0.61 5 Safe 582ER57 LV01 0.4 1.06 0.55 5 Safe 582ER57 LV02 0.4 1.22 0.68 5 Safe 582ER58LV 0.4 0.98 0.58 5 Safe 582ER58ALV 0.4 5.35 3.17 5 Safe 582ER58ALVTR01 0.4 6.43 3.5 5 Safe 582ER58ALVTR02 0.4 1.44 1.09 5 Safe B.VFD4 0.69 7.94 3.36 5 Safe B.VFD5 0.69 14.84 5.28 5 Safe B.VFD6 0.69 9.13 3.13 5 Safe B.VFD14 0.69 14.77 5.63 5 Safe
Dari Tabel (3) di atas, bahwa seluruh bus di sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan memiliki
nilai THDv (Total Harmonic voltage Distortion) tegangan
yang sudah memenuhi standar IEEE Std. 519-1992. Berikut adalah hasil spektrum dan frequency scan pada bus yang telah dipasang filter pasif:
Gambar 3. Spektrum THDv (Total Harmonic voltage
Distortion) tegangan bus 582ER51LV setelah pemasangan
filter pasif
Gambar 4. Frequency scan THDv (Total Harmonic voltage
Distortion) tegangan bus 582ER51LV setelah pemasangan
filter pasif
E. Perbandingan Tingkat Distorsi Harmonisa Sebelum dan Sesudah Pemasangan Filter Harmonisa.
Berikut adalah perbandingan tingkat distorsi harmonisa sebelum dan sesudah pemasangan filter pasif pada sisi tegangan rendah (0,4 kV) untuk melihat peforma filter harmonisa yang telah dipasang pada sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan. Perbandingan harmonisa
(Total Harmonic voltage Distortion) tegangan sebelum dan
sesudah pemasangan filter dapat dilihat di tabel (4)
Tabel 4. Perbandingan THDv (Total Harmonic voltage
Distortion) tegangan sebelum dan sesudah pemasangan filter
pada bus tegangan rendah
ID Bus Rated kV THDv (%) Standar IEEE (%) Kondisi Harmonisa Sebelum Pemasangan Filter Setelah Pemasangan Filter Bus27 6.3 1.16 0.71 5 Safe 581 SS 51 6.3 1.16 0.71 5 Safe 581 SS 52 6.3 1.29 0.73 5 Safe 581 SS 53 6.3 1.16 0.71 5 Safe 582 ER 51 6.3 1.22 0.75 5 Safe 582 ER 52 6.3 1.22 0.75 5 Safe 582 ER 53 6.3 1.21 0.75 5 Safe 582 ER 54 6.3 1.1 0.67 5 Safe 582 ER 55A 6.3 1.33 0.79 5 Safe 582 ER 56 6.3 1.25 0.71 5 Safe 582 ER 57 6.3 1.28 0.72 5 Safe 582 ER 58A 6.3 1.2 0.73 5 Safe 582 ER 58B 6.3 1.19 0.71 5 Safe 583 GS 51 6.3 1.29 0.73 5 Safe 582ER51LV 0.4 4.17 2.34 5 Safe 582ER52ALV 0.4 2.52 2.29 5 Safe 582ER53LV 0.4 1.04 0.62 5 Safe 582ER54ALV 0.4 3.84 2.24 5 Safe 582ER54BLV 0.4 0.99 0.6 5 Safe 582ER55A LV01 0.4 4.2 1.9 5 Safe
Tabel 4. Perbandingan THDv (Total Harmonic voltage
Distortion) tegangan sebelum dan sesudah pemasangan filter
pada bus tegangan rendah (lanjutan)
ID Bus Rated kV THDv (%) Standar IEEE (%) Kondisi Harmonisa Sebelum Pemasangan Filter Setelah Pemasangan Filter 582ER55A LV02 0.4 1.79 1.83 5 Safe 582ER55BLV 0.4 1.13 0.61 5 Safe 582ER57 LV01 0.4 1.06 0.55 5 Safe 582ER57 LV02 0.4 1.22 0.68 5 Safe 582ER58LV 0.4 0.98 0.58 5 Safe 582ER58ALV 0.4 5.35 3.17 5 Safe 582ER58ALVTR01 0.4 6.43 3.5 5 Safe 582ER58ALVTR02 0.4 1.44 1.09 5 Safe B.VFD4 0.69 7.94 3.36 5 Safe B.VFD5 0.69 14.84 5.28 5 Safe B.VFD6 0.69 9.13 3.13 5 Safe B.VFD14 0.69 14.77 5.63 5 Safe
Dari Tabel (4) dapat dilihat bahwa performa filter harmonisa yang dipasang di bus tegangan rendah 0,4 KV memberikan hasil redaman yang baik. Semua bus beban mengalami penurunan distorsi harmonisa tegangan yang signifikan.
V. KESIMPULAN
Sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan memiliki kualitas daya yang masih belum baik, hal ini dapat dilihat ketika dilakukan running simulasi aliran daya (load flow).
Nilai THDv (Total Harmonic voltage Distortion) tegangan
pada sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan dari hasil pengukuran didapat melebihi standar IEEE 519-1992. Saat existing, Variable Frequency Drive (VFD) dan
Charger merupakan penyebab tingginya nilai THDv (Total
Harmonic voltage Distortion) tegangan. Harus dilakukan perencanaan filter pasif yang dipasang pada sisi tegangan rendah (low voltage) untuk meningkatkan nilai power factor dan meredam distorsi harmonisa serta meminimalkan potensi resonansi pada sistem kelistrikan.
Bus yang akan dilakukan pemasangan filter harmonisa adalah bus 582ER51LV, 582ER54ALV, 582ER55A LV01, 582ER58ALV, 582ER58ALVTR01, B.VFD4, B.VFD5, B.VFD6, B.VFD14. Hasil simulasi dan analisis pemasangan filter pasif pada sisi tegangan rendah dengan metode
individual sebagai upaya meningkatkan kualitas daya pada
sistem kelistrikan Pabrik Semen Tonasa V Sulawesi Selatan disajikan sebagai berikut:
1) Single Tuned Filter orde 5 dipasang pada bus 582ER51LV, 582ER54ALV, 582ER55A LV01, 582ER58ALV, 582ER58ALVTR01, B.VFD5, dan B.VFD14 untuk meredam harmonisa orde 5.
2) Single Tuned Filter orde 11 dipasang pada bus B.VFD4 dan B.VFD6 untuk meredam harmonisa orde 11.
3) Nilai THDv (Total Harmonic voltage Distortion) tegangan
6 4) Untuk meningkatkan power factor atau nilai cos θ, tidak
hanya menggunakan kapasitor bank saja, akan tetapi juga dilakukan peredaman nilai THDv (Total Harmonic voltage
Distortion) tegangan dengan pemasangan filter pasif pada
sisi tegangan rendah, hal ini dikarenakan bus pada level tegangan rendah masih memiliki nilai THDv (Total
Harmonic voltage Distortion) tegangan yang tinggi.
UCAPANTERIMAKASIH
Penulis R.A.H. mengucapkan terima kasih kepada ayah dan ibu Amarullah yang turut memberikan semangat, perhatian, dan kasih sayangnya dalam merampungkan tugas akhir ini.
DAFTARPUSTAKA
[1] Werda Mukti, Ersalina. “Analisis Perencanaan Filter Harmonisa Pada
Sistem Kelistrikan PT. Wilmar Gresik Untuk Meredam Tingkat Distorsi Harmonisa”. Tugas Akhir. ITS. 2011.
[2] Arrillaga, J, D. A. Bradley, P. S. Bodger. “Power System Harmonics”. John Wiley & Sons. 1985.
[3] Penangsang, Ontoseno. “Diktat Kuliah Kualitas Daya Listrik”. ITS. 2011.
[4] Rizkytama, Ardian. “Perencanaan High Pass dan Single Tuned Sebagai
Filter Harmonisa Pada Sistem Kelistrikan Tabang Coal Uograding Plant (TCUP) Kalimantan Timur”. Tugas Akhir. ITS. 2009.
[5] IEEE Std. 1531-2003. “Guide for Application and Specification of Harmonic Filters”.
[6] Pujiantara, Margo., “Penyempurnaan Desain Filter Harmonisa Menggunakan Kapasitor Eksisting Pada Pabrik Soda Kaustik Di Serang-Banten”, JAVA Journal of Electronics Engineering, Vol.1, no.2, pp. 18-19, 2003.
[7] Refandra, Kurnia. “Perencanaan High Pass dan Single Tuned Sebagai
Filter Harmonisa Pada Sistem Kelistrikan British Oil Company Gresik Jawa Timur”. Tugas Akhir. ITS. 2010.
[8] Fourier, J.B.J. “Theorie analytique de la chaleur”. Paris.1822.
[9] Stevenson, William D, “Analisis Sistem Tenaga Listrik”, Diterjemahkan oleh Kamal Idris, Erlangga, Jakarta.1983.
[10] Setiyo Prabowo, Arko. “Perencanaan Filter Harmonisa pada sisi
tegangan rendah untuk mengurangi harmonisa akibat penambahan beban pada sistem kelistrikan PT. Wilmar Gresik”. Tugas Akhir. ITS.
2011.
[11] Power Plant PT Semen Tonasa V, <URL :
http://www.wikabeton.co.id/index.php/20110117192/Project-Category/power-plant-2x35-mw-pt-semen-tonasa-v.html>.
[12] PT Semen Tonasa V, <URL : http://http://www.sementonasa.co.id/>. [13] Analisis Sistem Pengangkutan Semen PT. Semen Tonasa (Persero),
<URL : http://industrialengineering08uh.wordpress.com/>.
[14] Pemodelan Sistem Transportasi Semen Curah PT. Semen Tonasa Unit V dari Plant Site ke Pelabuhan Biringkassi (Studi Kasus PT. Semen Tonasa), <URL : http://industrialengineering08uh.wordpress.com/2011/04/10/pemodelan-
