i DAFTAR ISI
JUDUL ... i
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ... ii
LEMBAR PERSYARATAN GELAR SARJANA ... iii
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iv
KATA PENGANTAR ... v
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan ... 2 1.4 Manfaat ... 2 1.5 Batasan Masalah ... 3
BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir ... 4
2.2 Tinjauan Pustaka ... 5
2.2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik ... 5
2.2.1.1 Sistem 3 Fasa 4 Kawat ... 5
2.2.1.2 Daya pada Sistem Tiga Phasa ... 7
2.2.2 Asymetri ... 8
2.2.2.1 Penyebab Asymetri ... 9
2.2.2.2 Komponen simetris ... 9
2.2.3 Arus Netral ... 12
▸ Baca selengkapnya: trend non linier adalah
(2)ii
2.2.4.1 Beban Linier ... 14
2.2.4.2 Beban Non Linier... 15
2.2.5 Harmonisa ... 16
2.2.5.1 Total Harmonic Distortion (THD) ... 18
2.2.5.2 Fast Fourier Transform (FFT) Sebagai Metode Analisis Sinyal ... 20
2.2.6 Standar Harmonisa pada Sistem Tenaga Listrik ... 22
2.2.6.1 Standar THD Tegangan ... 22
2.2.6.2 Standar THD Arus pada Tegangan 120 V sampai 69 kV ... 23
2.2.6.3 Perhitungan Rasio Hubung Singkat ... 24
2.2.7 Dampak Harmonisa ... 25
2.2.8 Pemodelan dan Simulasi ... 27
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 33
3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian ... 33
3.2.1 Sumber Data ... 33 3.2.2 Jenis Data ... 33 3.3 Tahapan Penelitian ... 34 3.4 Analisis Data ... 34 3.5 Bahan Penelitian ... 35 3.6 Alur Analisis ... 36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Sistem Kelistrikan di RSUD Kabupaten Klungkung ... 37
4.2 Pengelompokan Beban Non Linier... 40
4.3 Pemodelan dan Simulasi THD dan Simulink Matlab ... 41
4.3.1 Pemodelan Sistem... 41
4.3.1.1 Pemodelan Sumber Tiga phasa (Three-phase Source) ... 42
4.3.1.2 Pemodelan Beban Linier dalam kondisi Seimbang ... 45
iii
4.3.1.3 Pemodelan Beban Linier dalam kondisi
Tak Seimbang ... 47 4.3.1.4 Pemodelan Beban Non Linier dalam kondisi
Seimbang ... 52 4.3.1.5 Pemodelan Beban Non Linier dalam kondisi
Tak Seimbang ... 54 4.3.2 Hasil Simulasi THD Arus dan THD Tegangan ... 59
4.3.2.1 Hasil Simulasi kondisi seimbang dengan
Beban Linier ... 59 4.3.2.2 Hasil Simulasi kondisi tak seimbang dengan
Beban Linier ... 62 4.3.2.3 Hasil Simulasi kondisi seimbang dengan
Beban Non Linier ... 68 4.3.2.4 Hasil Simulasi kondisi tak seimbang dengan
Beban Non Linier ... 76 4.4 Analisis THD Berdasarkan IEEE Standard 519-2014 ... 84
4.4.1 Analisis THD Tegangan Berdasarkan IEEE Standard 519-2014 ... 84 4.4.2 Analisis THD Arus Berdasarkan IEEE Standard
519-2014 ... 86 4.5 Analisis pengaruh Beban Seimbang dan Tak Seimbang
terhadap Total Harmonic Distortion dan Arus Netral ... 89 4.5.1 Analisis pengaruh Beban Seimbang terhadap
Total Harmonic Distortion dan Arus Netral
Beban Linier ... 89 4.5.2 Analisis pengaruh Beban Tak Seimbang terhadap
Total Harmonic Distortion dan Arus Netral
Beban Non Linier ... 89 BAB V SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan ... 91 5.2 Saran ... 91
iv
DAFTAR PUSTAKA ... 92 LAMPIRAN – LAMPIRAN ... 94
v
Abstrak
Harmonisa mengakibatkan terjadinya distorsi pada gelombang arus dan tegangan. Ketidakseimbangan beban pada suatu sistem tiga fasa tak seimbang akan mengakibatkan adanya harmonisa. Arus-arus harmonisa beban non linier pada sistem 3 fasa 4 kawat menyebabkan arus penghantral netral menjadi 3 kali lebih besar dari arus fasanya
Penelitian ini melakukan pengukuran THD pada Transformator 1 yang terpasang di RSUD Kabupaten Klungkung yang kemudian dibandingkan dengan hasil simulasi THD pada simulink MATLAB. Dilakukannya simulasi pengaruh ketidakseimbangan beban terhadap (THD) dan Arus Netral, dapat diketahui seberapa besar perubahan nilai yang terjadi pada arus netral akibat adanya ketidakseimbangan beban dan harmonisa.
Hasil simulasi yang telah dilakukan pada kondisi seimbang dengan beban linier nilai arus netral adalah 0. Pada kondisi tak seimbang dengan beban linier nilai arus netral adalah 45,76 A. Pada kondisi seimbang dengan beban non linier nilai arus netral 61,62 A dengan prosentase THDv pada fasa R 1,49%, S 1,47%, T 1,48% dan THDi pada fasa R 16,38%, S 16,31%, T 16,19%. Pada kondisi tak seimbang dengan beban non linier terjadi peningkatan yaitu nilai arus netral 65,5 A dengan prosentase THDv pada fasa R 1,61%, S 1,49%, T 1,46% dan THDi pada fasa R 18,47%, S 16,57%, T 15,84%.
vi
Abstract
Harmonics lead to distortion by waves, currents and voltages. Imbalance in an unbalaced three phase system will result in harmonics. Harmonic currents of non-linear load on the system 3 phase 4 wire causes a current to neutral penghantral to 3 times greater than the current phase, in which the distribution of non-linear loads in hospitals Klungkung not balanced on 3-phase 4-wire system.
In this study measured THD at 1 transformer installed in hospitals Klungkung regency which is then compared with the results of the simulation THD on MATLAB Simulink. By simulating the effect of the load imbalance (THD) and neutral currents, it can be seen how much the value changes that occur in the neutral current due to load imbalance and harmonics.
The simulation results that have been carried out under a linear load balanced with neutral current value is 0. In the condition is not balanced by a linear load value of neutral current is 45,76 A. In balanced condition with non-linier load current value with the percentage of neutral 61,62 A THDv on phase R 1,49%, S 1,47%, T 1,48% and THDi in the phase R 16,38%, S 16,31%, T 16,19%. The condition is not balanced by an increase in non linier load value neutral current with the percentage 65,5 A THDv on phase R 1,61%, S 1,49%, T 1,46% and THDi in the phase R 18,47%, S 16,57 %, T 15,84%.
vii BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peningkatan aktivitas kehidupan manusia secara langsung mengakibatkan semakin tinggi permintaan akan penggunaan energi listrik. Energi listrik merupakan kebutuhan primer yang tidak dapat dipisahkan dari kehidupan masyarakat, sehingga didalam pendistribusiannya harus memiliki keandalan dengan kontinuitas pelayanan yang baik, dan sangat perlu diperhatikan kualitas daya yang disalurkan.
Pengoperasian sistem tenaga listrik tidak luput dari permasalahan ketidak-seimbangan beban. Keadaan tak seimbang merupakan keadaan dimana salah satu syarat dari keadaan seimbang tidak terpenuhi yaitu : ketiga vektor sama besar tetapi tidak membentuk sudut 120°, ketiga vektor tidak sama besar tetapi membentuk sudut 120° atau ketiga vektor tidak sama besar dan tidak membentuk sudut 120°. Ketidakseimbangan beban pada sistem dapat mengakibatkan adanya arus yang mengalir pada kawat netral.
Sistem kelistrikan RSUD Kabupaten Klungkung mengoperasikan 2 buah transformator distribusi 20kV/400V dengan kapasitas masing-masing sebesar 197 kVA. Kedua transformator tersebut masing-masing memiliki 1 buah MDP (Main Distribution Panel) yang kemudian dibagi dalam 18 buah SDP (Sub-Distribution Panel). Penelitian ini hanya membahas pada transformator 1, penelitian ini melakukan pengukuran THD tegangan dan THD arus saat beban puncak pada tiap-tiap MDP yang terpasang. Hasil pengukuran yang diperoleh akan dibandingkan dengan standar IEEE 519 tahun 2014 yang dijadikan sebagai acuan analisis. Setelah dilakukan pengukuran awal diketahui bahwa THD tegangan pada transformator 1 yaitu pada fasa R = 1,52 fasa S = 1,52 fasa T = 1,49 . Sedangkan THD arus pada transformator 1 yaitu pada fasa R = 17,19 fasa S = 15,28 fasa T = 17,71
. Berdasarkan standar IEEE 519 tahun 2014 bahwa batasan THD tegangan yang diperbolehkan pada sistem dengan tegangan nominal dibawah 1kV yaitu sebesar
viii
8% sehingga diketahui bahwa THD tegangan pada transformator 1 yang terukur masih sesuai dengan standar yang ditetapkan. Sedangkan untuk menentukan batasan THD arus harus dilakukan perhitungan rasio hubung singkatnya (SCratio) terlebih dahulu. Hasil perhitungan rasio hubung singkat yang telah dilakukan diketahui bahwa rata-rata SCratio-nya yaitu sebesar 25.07. SCratio sebesar 25.07 maka batasan THD arus yang diperbolehkan pada sistem berdasarkan standar IEEE 519 tahun 2014 yaitu sebesar 8% sehingga diketahui bahwa THD arus pada transformator 1 yang terukur tidak sesuai dengan standar.
Dari latar belakang tersebut penulis akan melakukan penelitian dengan judul “Analisis THD dan peningkatan arus pada kawat netral akibat pengoperasian beban non linier yang tak seimbang pada sistem tenaga listrik di RSUD Kabupaten Klungkung.”.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan harmonisa yang dimuat dalam latar belakang di atas maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut :
Bagaimanakah pengaruh pengoperasian beban non linier yang tak seimbang terhadap Total Harmonic Distortion (THD) dan perubahan nilai arus pada kawat netral transformator di RSUD Kabupaten Klungkung?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh beban terhadap distorsi harmonisa dan pengaruh peningkatan arus netral pada sistem tenaga listrik di Rumah Sakit Umum Daerah (RSUD) Kabupaten Klungkung.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diberikan dari penelitian ini adalah dapat memberikan pengetahuan kepada masyarakat pada umumnya dan mahasiswa teknik elektro pada khusunya mengenai pengaruh beban tak seimbang terhadap distorsi harmonisadan peningkatan arus netral pada sistem tenaga listrik di Rumah Sakit Umum Daerah (RSUD) Kabupaten Klungkung.
ix 1.5 Batasan Masalah
Adapun beberapa batasan analisis yang digunakan untuk menyelesaikan masalah dalam penelitian ini, antara lain :
1. Dalam penelitian ini analisis yang dilakukan sebatas pada data hasil pengukuran dan data beban di Rumah Sakit Umum Daerah (RSUD) Kabupaten Klungkung.
2. Data yang diukur lebih dikhususkan pada tegangan, arus netral, daya nyata, daya aktif, cos φ, serta tingkat kandungan THD tegangan dan THD arus pada tiap-tiap MDP yang terpasang.
3. Simulasi pengaruh beban seimbang dan tak seimbang tehadap total harmonic distortion, arus netralmenggunakan menggunakan perangkat lunak Simulink MATLAB dengan menggunakan Fast Fourier Transform (FFT) Tools. 4. Standar yang digunakan sebagai acuan analisis yaitu standar IEEE 519 tahun
2014.
5. Dalam penelitian ini hanya membahas pada transformator I di Rumah Sakit Umum Daerah (RSUD) Kabupaten Klungkung.
