BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bandar Udara Internasional Kualanamu terletak 39 Km dari kota Medan dan
berada di Desa Beringin Kabupaten Deli Serdang Provinsi Sumatera Utara. Bandara ini
merupakan bandara terbesar kedua di Indonesia setelah Bandar Udara internasional
Soekarno-Hatta Jakarta. Pembangunan bandara ini merupakan bagian dari mendukung
program MP3EI, sebagai pengganti Bandar Udara Internasional Polonia yang telah
berusia lebih dari 85 tahun. Sebagai penunjang sarana transportasi dari dan menuju
Bandara Internasional Kualanamu terdapat fasilitas stasiun kereta api yang mudah
diakses oleh para pengguna transportasi udara.
Bandara Internasional Kualanamu memiliki akses kereta api dari kota Medan dan
menuju kota Medan, untuk memenuhi kebutuhan akan transportasi massal dan sebagai
bentuk kemudahan serta kenyamanan bagi pengguna jasa bandara yang dioperasikan
oleh pihak ketiga (PT. KAI cq. PT. Railink). Angkasa Pura II (Persero) menyediakan
fasilitas stasiun dan bangunan penghubung antara stasiun dengan terminal penumpang.
Desain dari stasiun kereta api disesuaikan dengan kebutuhan operasional sebuah sistem
sebagaimana mestinya, dan diperkirakan akan mengangkut penumpang sebanyak 1,9 s/d
Gambar 1.1 Stasiun Kereta Api Bandara Internasional Kualanamu
Gedung stasiun kereta api terdiri dari dua lantai yang terletak tepat didepan
gedung Bandara Internasional Kualanamu. Suplay energi listrik untuk operasional
gedung digunakan energi listrik kapasitas 3000 A dan menggunakan kapasitor bank 900
kVAr. Aplikasi dilapangan untuk operasional suplay energi listrik dibagi menjadi dua
kelompok bagian yaitu:
1. NON PERIORITY LVMDB sumber arus langsung di suplay dari PLN.
2. PERIORITY LVMDB sumber arus di backup dengan menggunakan genset
apabila terjadi gangguan arus listrik dari PLN.
Beban listrik yang yang dilayani oleh suplay NON PERIORITY LVMDB pada area
gedung stasiun kereta api berupaChiller Inverter, Air Handling Unit (AHU),Fan Coil
Unit(FCU),Tavelator, Lampu, UPS dan peralatan elektronik lainnya.
Harmonisa merupakan fenomena yang ditimbulkan dari pengoperasian beban
3
menyebabkan bentuk gelombang arus dan tegangan yang idealnya adalah sinusoidal
menjadi tidak sinusoidal [1]. Semakin banyaknya penggunaan beban non linier
diperkirakan harmonisa yang ditimbulkan akan semakin besar dan dapat mengganggu
sistem kinerja dari peralatan elektronika lainnya dan juga dapat menyebabkan panas
berlebih pada sumber tenaga listrik [2].
Karena meningkatnya penggunaan peralatan bebannon linier dan teknologi baru
dalam bangunan, arus harmonik yang dihasilkan dalam sistem distribusi menimbulkan
masalah baru bagi engineering listrik. Masalah ini serius ketika kualitas daya menjadi
perhatian utama yang disebabkan beberapa beban non linier bila saat diaktifkan
menunjukkan bentuk gelombang terdistorsi oleh tegangan. Sebuah kapasitor bankdapat
digunakan untuk meningkatkan faktor daya dalam sistem listrik, meskipun dalam
beberapa kondisi dapat membuat situasi lebih buruk. Didefinisikan secara luas, daya
berkualitas mengacu kepada sejauh mana tegangan dan arus dalam sistem mewakili
bentuk gelombang sinusoidal [3].
Hasil pengukuran harmonisa yang telah dilakukan pada objek penelitian untuk
fasa R terlihat pada Tabel 1.1 berikut:
Tabel 1.1 Data Pengukuran Harmonisa BebanNon PeriorityStasiun Kereta Api
IHD IHDv-L1
(%)
IHDI-L1
(%)
1 100,00 100,00
3 0,0 2,0
5 0,6 30,0
7 0,4 21,0
9 0,1 1,0
11 0,5 9,0
Tabel 1.1 (Sambungan)
IHD IHDv-L1
(%)
IHDI-L1
(%)
15 0,0 0,0
17 0,0 4,0
19 0,0 4,0
21 0,0 0,0
23 0,0 4,0
Total THD 1,0 41,5
Untuk Fasa S dan T tidak ditampilkan karena besaran harmonisa yang diukur
sama dengan fasa R. Salah satu cara yang sering digunakan untuk meredam harmonisa
adalah dengan menggunakan filter dan untuk mereduksi digunakan filter passive single
tuned. Filter Passive single tuned filter terdiri dari Resistor (R), Induktor (L) dan
Kapasitor (C) yang terhubung secara seri dan dapat meredam harmonisa sekecil
mungkin [4]. Perbandingan arus hubung singkat (ISC) dengan arus beban maksimum (IL)
adalah Short Circuit Ratio (SCR). Nilai SCR digunakan sebagai penentu batasan
standard harmonisa sesuai dengan standard IEEE 519-1992. Sebelum menentukan
batasan standard harmonisa perlu dilakukannya perhitungan untuk arus hubung singkat
(Isc). Filter Passive Single Tuned adalah salah satu dari filter harmonisa yang paling
mudah dalam aplikasi dan desainnya. Sehingga para peneliti banyak menggunakan filter
ini untuk mereduksi harmonisa arus dan harmonisa tegangan.
Berbagai upaya telah dilakukan oleh para peneliti untuk mereduksi harmonisa
menggunakan filter Pasive Single Tuned. Penelitian tentang reduksi harmonisa yang
5
Tabel 1.2 Penelitian FilterPassive Single TunedHarmonisa
Nama Judul Penelitian Penelitian Hasil yang diperoleh
Young Sik Cho et al, 2011 [5]
Single tuned passive harmonioc filter design considering variances of tuning and quality factor
Filter pasif single-tuned
THDi5 berkurang dari 72,6%
menjadi 7,9 %, harmonisa ke 7 dari 61,8 % menjadi 11,2%, harmonisa ke 11 dari 20,9% menjadi 4,5%, harmoisa ke 13 dari 13,2% menjadi 2,9%
Usman Harahap, 2011 [6]
Filter type single tuned is utilitized to harmonisa on power system electrical applied to ETAP (Electrical Transient Analyzer Program) Filter pasif single-tuned
Filterpasif pasif singel tuneddapat Pengurangan THD pada sistem distribusi 20 KV sebesar 0,76% – 0,86% Sumit Kanwar et al, 2013 [7] Power Quality Improvement in Faulty Conditions using Tuned Harmonic Filters Filter Pasif Single Tuned
Pemasangan filter untuk jaringan tiga phasa, dapat menurunkan THDi 6,40% menjadi 1,46%
G.Suresh Babu et al, 2009 [8]
A Novel approach in the design of optimal tuning frequency of a single tuned harmonic filter for an alternator with rectifier loads
Filter Single Tuned
Menurunkan harmonisa arus Ke-5 dari 47,26% menjadi 16,17%
I Nengah Swedan dkk, 2009 [9] Analisa Penanggulangan THD dengan Filter Pasif Pada Sistem
Kelistrikan Di RSUP Sanglah.
Tabel 1.2 (Sambungan)
Nama Judul Penelitian Penelitian Hasil yang diperoleh
Harun Rasjid, 2006 [10]
Zubair Ahmed Memon et al, 2012 [11]
Kajian Penggunaan Filter Pasif sebagai pereduksi efek harmonisa
Harmonics Mitigation of Industrial Power System Using Passive Filters
Filter pasif
Filter Pasif Single Tuned
Dari hasil pengujian THDi lampu hemat energi sebelum
pemasangan filter harmonisa adalah R = 15.9%, S = 10.9%, T = 12.1%, setelah pemasangan filter THDi tereduksi yaitu menjadi R = 2.7%, S = 2.1%, T = 3.6%.
filter pasif mengurangi distorsi total harmonik dari sumber 20,77 mrnjadi 4,32%. Hasil reduksi memenuhi standar harmonisa direkomendasikan IEEE 519.
1.2 Perumusan Masalah
Dari penjelasan sebelumnya dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Adanya pemakaian beban non linier di stasiun kereta api Bandara
Internasional Kualanamu menyebabkan terjadinya harmonisa yang melebihi
batas yang diinginkan.
2. Bagaimana perancangan Filter Pasive Single Tuned dalam bentuk simulasi
untuk mereduksi harmonisa (IHDi) agar sesuai dengan standard harmonisa
7
1.3 Batasan Masalah
Untuk mempermudah agar penelitian yang dilakukan tidak terlalu melebar, maka
penelitian ini akan dibatasi:
1. Untuk menganalisa penelitian ini dilakukan hanya pada satu fasa saja sebab
beban dianggap seimbang.
2. Filter harmonisa yang digunakan pada penelitian ini adalah Filter Pasive
Single Tuned.
3. Pada penelitian ini tidak dibahas bagaimana timbulnya harmonisa yang
dihasilkan oleh beban non linierpada objek penelitian, melainkan dari data
hasil pengukuran langsung pada sumber.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah menentukan berapa besar nilai komponen Filter
Pasive Single Tuned terdiri dari resistansi, reaktansi dan kapasitor yang akan digunakan
sebagai filter harmonisa. Nilai komponen tersebut ditentukan berdasarkan frekuensi
resonansi harmonisa yang dihasilkan oleh beban non linier pada penelitian ini.
Harmonisa yang dihasilkan oleh beban tiga fasa direduksi menggunakan Filter Pasive
Single Tuned dengan metode simulasi menggunakan software Matlab/Simulink. Hasil
yang diharapkan dapat mengetahui hasil harmonisa yang mampu direduksi dengan
menggunakan Filter Pasive Single Tuned.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian yang dilakukan pada gedung stasiun kereta api Bandara Internasional
Kualanamu diharapkan dapat memberi manfaat sebagai berikut:
1 Menambah pengetahuan dan memperkaya ilmu teknik elektro khususnya di
bidang kualitas daya yaitu harmonisa.
2 Menjadi bahan rujukan bagi pengelola gedung stasiun kereta api Bandara
Internasional Kualanamu untuk menentukan besaran nilai filter yang akan
digunakan meredam harmonisa yang ditimbulkan karena penggunaan beban
non linier, dimana hal tersebut dapat mengganggu peralatan listrik lainnya.
3 Menjadi bahan refrensi untuk penelitian lebih lanjut
1.6 Sistematika Penelitian
Sistematika penulisan pada tesis ini sebagai berikut:
Bab 1: Berisikan pendahuluan yang mengemukakan latar belakang, perumusan masalah,
batasan masalah, tujuan, dan manfaat penelitian.
Bab 2: Berisikan tinjauan pustaka berkaitan dengan prinsip harmonisa, perbaikan faktor
daya, karakteristik dan prinsip kerja filter harmonisa.
Bab 3: Berupa metodologi, berisikan sistem kelistrikan pada gedung stasiun kereta api
bandara kualanamu, teknik pengumpulan data dan pengukuran harmonisa.
Bab 4: Berisikan hasil dan pembahasan yang berkaitan dengan hasil penelitian sebelum
dan sesudah menggunakan filter dengan simulasi Matlab/Simulink.
