Pengaruh Beban Non-Linear Terhadap Efisiensi dan Suhu Trafo Distribusi di Gedung Perkantoran

Pengaruh Beban Non Linear pada Sistem Instalasi Kelistrikan Gedung Perkantoran Terpadu Terhadap Efisiensi dan Suhu

Trafo Distribusi 20 kV dengan Simulasi Software ETAP

Oleh :

I PUTU ARSA ADI NUGRAHA NIM : 22040270003

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA

LATAR BELAKANG RUMUSAN

MASALAH BATASAN MASALAH

KAJIAN PUSTAKA

TUJUAN PENELITIAN

1 Trafo distribusi merupakan

komponen utama yang sangat penting dari sistem

distribusi untuk

menurunkan tegangan dari sisi Saluran Tegangan Menengah 20kV menjadi 400/380/220V.

Peningkatan penggunaan 2 peralatan listrik berbasis elektronik, seperti komputer, server, printer, pendingin udara inverter, serta lampu hemat energi sebagai beban listrik perkantoran.

3

Harmonisa dapat menyebabkan

pemanasan berlebih pada trafo, serta penurunan efisiensi operasi, yang dapat mempercepat

penurunan umur isolasi dan umur pakai trafo

4

Peningkatan penggunaan peralatan listrik berbasis elektronik sebagai beban listrik perkantoran menimbulkan distorsi harmonisa dalam sistem kelistrikan. Harmonisa dapat menyebabkan pemanasan berlebih pada trafo, serta penurunan efisiensi operasi, yang dapat mempercepat penurunan umur isolasi dan umur pakai trafo. Hal itu menjadi tantangan dalam menjaga keandalan trafo distribusi sebagai komponen utama dari sisi sumber sistem distribusi perkantoran. Sehingga perlu dilakukan evaluasi pengaruh beban non linear terhadap kinerja trafo distribusi 20 kV gedung perkantoran dengan simulasi software ETAP. Dimana hasilnya sebagai mitigasi potensi gangguan yang akan timbul dan memastikan keandalan sistemkelistrikan serta metode pemeliharaan yang dilakukan tepat.

BAB I Beban non-linear.

menimbulkan

harmonisa dalam sistem kelistrikan.

5 Gedung perkantoran merupakan salah satu pengguna energi listrik terbesar, dengan

banyaknya peralatan elektronik non-linear seperti AC, komputer, dan pompa air yang menjadi sumber utama harmonisa.

Evaluasi pengaruh beban non linear terhadap system kelistrikan trafo

distribusi 20 kV gedung perkantoran perlu

dilakukan dengan

simulasi software untuk mitigasi potensi

gangguan yang akan timbul.

6

LATAR BELAKANG

RUMUSAN MASALAH BATASAN MASALAH

KAJIAN PUSTAKA

TUJUAN PENELITIAN

1 Bagaimana pengaruh profil beban non-linear dengan harmonisa pada sistem instalasi kelistrikan terhadap kinerja trafo distribusi 20 kV di gedung perkantoran terpadu

2 Seberapa besar distorsi harmonisa (THD arus dan tegangan) yang ditimbulkan oleh beban non-linear dalam sistem tersebut?

Penelitian ini bertujuan menjawab bagaimana metode evaluasi profil bebannon linear dan skenario pemodelan dalam sistem kelistrikan trafo distribusi melalui software ETAP dapat dioptimalkan untuk mengetahui gambaran potensi dampak timbulnya harmonisa pada setiap kondisi beban yang terpasang sesuai dengan standar IEEE 519-2014. Selain itu hasil dari skenario pemodelan yang dilakukan dapat menjadi referensi untuk peningkatan sistem proteksi dan prosedur pengelolaan beban serta pemeliharaan trafo distribusi yang diamati.

3 Apa solusi teknis penanganan harmonisa yang dapat diterapkan untuk meminimalkan dampak pada trafo distribusi sesuai standar IEEE 519 ?

BAB I

LATAR BELAKANG

BATASAN MASALAH

KAJIAN PUSTAKA

TUJUAN PENELITIAN RUMUSAN MASALAH

1 Mengidentifikasi profil beban non-linear dan harmonisa pada sistem kelistrikan gedung perkantoran.

2 Menganalisis distorsi harmonisa dan parameter pengaruh terhadap trafo distribusi.

Tujuan utama adalah klasifikasi pengaruh harmonisa beban non-linear dan dampaknya terhadap trafo distribusi 20 kV gedung perkantoran, sehingga dapat memberikan gambaran rekomendasi teknis dan operasional terhadap perencanaan, pemeliharaan, dan pengelolaan beban trafo distribusi 20 kV dari skenario hasil pemodelan.

3 Memberikan hasil klasifikasi teknis pengaruh harmonisa beban non-linear terhadap trafo distribusi 20 kV di gedung perkantoran terhadap perencanaan pemeliharaan dan pengelolaan beban dari skenario hasil pemodelan.

BAB I

LATAR BELAKANG

BATASAN MASALAH

KAJIAN PUSTAKA

TUJUAN PENELITIAN

1 Data yang akan dianalisa hanya pada beberapa beban non linear utama yang terpasang dan data harian kinerja trafo distribusi selama 6 bulan terakhir

2

Simulasi dan evaluasi yang dilakukan hanya berdasarkan perbandingan dengan scenario pada software ETAP.

Batasan ini ditetapkan untuk fokus pada evaluasi pengaruh harmonisa profil beban non-linear dan dampaknya terhadap trafo distribusi 20 kV gedung perkantoran dari sisi distribusi jaringan tegangan rendah.

3

Parameter kualitas daya listrik yang dianalisis hanya meliputi: Total Harmonic Distortion (THD) arus dan tegangan, faktor daya (power factor), dan suhu pada trafo distribusi.

4 Penelitian tidak mencakup gangguan eksternal seperti gangguan petir, switching jaringan, atau gangguan dari sisi hulu (gardu induk).

RUMUSAN MASALAH

BAB I

LATAR BELAKANG

BATASAN MASALAH

KAJIAN PUSTAKA TUJUAN

PENELITIAN RUMUSAB MASALAH

BAB II

No Jurnal Penelitian Metode Data Penelitian ^Hasil

Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa pada sistem kelistrikan laboratorium di Sekolah Menengah Kejuruan Negeri 5 Surabaya memiliki faktor daya yang kurang baik, yaitu sebesar 67% serta memiliki kandungan harmonisa yang tinggi. Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka dilakukan perancangan filter harmonisa untuk dipasang pada bus yang bermasalah. Dapat disimpulkan bahwa penambahan filter harmonisa (single tuned filter) merupakan solusi paling tepat untuk mengatasi permasalahan pada kelistrikan laboratorium komputer di Sekolah Menengah Kejuruan Negeri 5 Surabaya. Hasil simulasi dan analisis pemasangan filter pasif sebagai upaya optimalisasi kualitas daya pada sistem kelistrikan di Sekolah Menengah Kejuruan Negeri 5 Surabaya, setelah dilakukan pemasangan filter, nilai kandungan harmonisa dapat diminimalisasi dan nilai power factor sesuai dengan standar PLN.

Hasil pengukuran menunjukkan bahwa persentase THDi di laboratorium komputer pada jam 11.00 ke atas berada pada kisaran diatas 5%. Bila mengacu kepada standar IEEE bahwa persentase THDi paling besar adalah 5% maka persentase THDi di laboratorium komputer Sekolah Menengah Kejuruan Negeri 5 Surabaya saat ini tidak memenuhi standar yang diizinkan.

Menggunakan metode kuantitatif dan analisis data harmonisa menggunakan standar IEEE, Dimana menggunakan proses observasi, pengambilan data harmonisa, Analisa harmonisa, Mitigasi Harmonisa, Kesimpulan

Analisis Harmonisa pada Sistem Kelistrikan di Sekolah Menengah Kejuruan Negeri 5 Surabaya

1

1. Semua peralatan listrik objek penelitian ini memiliki nilai THDv yang memenuhi standar THDv maksimum IEEE 519-2014.

2. Berdasarkan hasil analisis perbandingan THDi dan faktor daya pada peralatan listrik, sebagai

berikut:

a. Peralatan listrik nonlinier yang menggunakan banyak komponen elektronik didalam rangkaiannya, memiliki THDi yang sangat tinggi dalam rentang nilai 118,36 % hingga 216,42%

yang tidak memenuhi standar IEEE 519-2014 dan nilai faktor daya rendah 0,36 hingga 0,6, tidak memenuhi standar faktor daya PLN ≥ 0,85.

b. Peralatan listrik yang biasanya digunakan untuk menggerakkan motor listrik, memiliki nilai THDi dan nilai faktor daya yang bervariasi. Nilai THDi peralatan listrik ini bervariasi diantara 7,60% hingga 22,73% dimana sebagian peralatan ini memiliki THDi dalam batas standar IEEE 519-2014. Dan juga nilai faktor dayanya bervariasi diantara 0,46 hingga 0,98 c. Peralatan listrik peralatan listrik kategori beban linier yang menggunakan elemen logam pemanas atau kawat pijar didalamnya, memiliki THDi diantara 1,07% hingga 2,10% yang memenuhi standar IEEE 519-2014 dan faktor daya diantara nilai 0,98 hingga 1,0, yang memenuhi standar faktor daya PLN ≥ 0,85.

Berdasarkan hasil analisis, diperoleh kesimpulan secara umum yaitu:

Semua peralatan listrik objek penelitian ini umumnya memiliki nilai THDv yang memenuhi standar 8% THDv maksimum standar IEEE 519-2014. Berdasarkan hasil analisis perbandingan THDi dan faktor daya pada peralatan listrik, diproleh hasil sebagai berikut:

Tujuh peralatan listrik nonlinier memiliki THDi yang sangat tinggi dalam rentang 118,36% hingga 216,42% yang tidak memenuhi standar IEEE 519-2014 dan nilai faktor daya sangat rendah 0,36 hingga 0,6, yang tidak memenuhi standar faktor daya PLN ≥ 0,85.

Tujuh peralatan listrik non-elektronik, memiliki nilai THDi dan faktor daya bervariasi, dimana THDi diantara 7,60% hingga 22,73%

dan nilai faktor daya diantara 0,46 hingga 0,98.

Empat peralatan listrik kategori beban linier, yang menggunakan elemen logam pemanas atau kawat pijar didalamnya, memiliki THDi sangat rendah diantara 1,07% hingga 2,10%, memenuhi standar IEEE 519-2014 dan faktor daya tinggi diantara nilai 0,98 hingga 1,0, yang memenuhi standar faktor daya PLN ≥ 0,85.

Menggunakan metode kuantitatif, deskriptif, dan analisa pada 18 peralatan Listrik rumah tangga melalui data pengukuran yang diproses, dievaluasi, dan dibandingkan dengan standar harmonik arus dan tegangan berdasarkan standar IEEE 519-2014 dan standar faktor daya PLN (≥0,85).

Analisa Harmonisa dan Faktor Daya Peralatan Listrik Rumah Tangga Pada Sistem Tegangan Rendah 220 V

2

LATAR BELAKANG

BATASAN MASALAH

KAJIAN PUSTAKA TUJUAN

PENELITIAN RUMUSAB MASALAH

BAB II

No Jurnal Penelitian Metode Data Penelitian ^Hasil

Hasil penelitian ini memperlihatkan bahwa penggunaan secara bersamaan LHE dan LED dalam jumlah yang besar yaitu 60 buah LHE dan LED akan menimbulkan distorsi bentuk gelombang arus dengan total THDi sebesar 63,97% melebihi nilai standar IEEE Std 519- 2014, dengan arus harmonik dominan pada orde ke-3 dengan THDi 74% dan orde ke-5 dengan THDi 37,6% dan nilai THDv 2,44%, masih dibawah standar 5,0% dari IEEE Std 519-2014.

Tingginya nilai THDi ini berdampak buruk pada rendahnya nilai PF 0,722, yang tidak memenuhi syarat faktor daya ≥ 0,85 menurut standar PLN.

Hasil perhitungan nilai faktor daya sebenarnya, diperoleh nilai TPF 0,608 lebih rendah dari nilai PF 0,722. Rendahnya nilai TPF ini sangat dipengaruhi nilai DPF dengan nilai arus harmonik THDi yang tinggi.

Parameter utama yang diukur dalam pengujian ini adalah: Vrms (V), Irms (mA), P (W), Q (VAR), S (VA), f (Hz), FD, tegangan harmonik THDv (%), arus harmonik THDi (%), serta amplitudo dan sudut fasa masingmasing arus harmonik dan tegangan harmonik dari orde 1 hingga orde 25 yang diukur. THDi dengan arus harmonik dominan pada orde ke-3 dan orde ke-5, selanjutnya menurun dari orde ke-7, ke-9 hingga ke-11, dengan nilai THDi sebesar 63,97%, melebihi nilai standar IEEE Std 519-2014, dimana standar THD arus untuk orde harmonisa 3 ≤ h

< 11 sebesar 4,0%.

Metodologi yang digunakan dalam metode penelitian kuantitatif dengan melakukan pengujian eksperimental pada penggunaan 60 buah LHE dan LED dalam kondisi nyala bersamaan.

Analisis Total Harmonic Distortion (THD) dan Arus

Harmonik Akibat

Penggunaan Lampu Hemat Energi (LHE) dan Light- Emitting Diode (LED) secara Kolektif Pada Jaringan Tegangan Rendah 3

1. Besar harmonisa tegangan (THDv) masih di bawah 5% yang artinya belum melampaui batas yang ditentukan sesuai IEEE Std. 519-2014 2. Harmonisa tegangan (THDv) yang tertinggi di Gedung Equity Tower adalah rata-rata sebesar

2,8 % pada fasa R,.

3. Harmonisa arus (THDi) yang terjadi di Gedung Equity Tower tertinggi adaalah rata- rata sebesar 17,0% pada fasa T sehingga masih dibawah standar 20% yang artinya belum melampaui batas yang ditentukan sesuai IEEE Std 519-2014.

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada tanggal 1 Mei sampai dengan 10 Mei 2022 di Gedung Equity Tower Jakarta, maka hasil penelitian disajikan dalam bentuk penyajian data yang sesuai dengan hasil pengukuran yang dilakukan sebelumnya.

Pada penelitan ini data diperoleh dengan melakukan pengukuran langsung pada Low Voltage Main Station Boards (LVMSB) di Gedung Equity Tower. Penelitian dilakukan di luar waktu beban puncak jam 08.00, 11.00, dan di waktu beban puncak 18.00 21.00 WIB pada setiap harinya.

Penelitian ini memilih metode penelitian kuantitatif dengan pendekatan diskriptif.

Analisa Beban Non Liniear terhadap Nilai THDI dan THDV di Gedung Equity Tower

4

Nilai THDi pada trafo daya 1 sebesar 9,24% dan trafo daya 2 sebesar 9,04%. Dari hasil THDi tersebut menghasilkan gelombang non- sinusionidal karena melebihi standar IEEE 5192014. Hasil perhitungan derating trafo daya karena pembebanan non-linier dengan metode THDF CBEMA sebesar 0,95 untuk trafo daya 1 dan trafo daya 2 dengan kapasitas baru setelah derating sebesar 57 MVA dan 28,5 MVA.

Sedangkan hasil perhitungan derating trafo daya karena pembebanan non-liner dengan metode k-factor IEEE C57.110 sebesar 0,96 untuk trafo daya 1 dan trafo daya 2 dengan kapasitas baru setelah derating sebesar 57,9 MVA dan 28,8 MVA. Hasil derating karena pembebanan non-linier tidak jauh berbeda, dan hasil derating pada trafo daya tidak terlalu besar karena THDi yang di dapatkan hanya sedikit melebihi standar IEEE 519-2014, dan pembebananya pada Gardu Induk Blora 150 KV hanya beban SMPS atau beban komersil.

Hasil analisis dan perhitungan yang ditunjukan,menjelaskan bahwa nilai k-factor dari kedua trafo hanya sebesar 1.31, dan derating factor sebesar 0.96. Hal ini membuktikan bahwa trafo yang digunakan Gardu Induk Blora sudah memenuhi standar PLN. Kapasitas

Metode yang digunakatan kuantitatif dengan pengujian simulasi untuk perbandingan.

Perhitungan Dan Analisis Derating Trafo Daya Karena Pembebanan Non- Linier

5

METODE

PENELITIAN FLOWCHART

1. Metode Pendekatan:

Kuantitatif (Perhitungan) Simulasi Eksperimental Tahapan Penelitian:

• Studi Literatur

• Observasi Sistem

• Pengumpulan Data

• Data sistem jaringan pembebanan trafo

• Data kinerja sitem (Jan 2025–Juli 2025)

• Pengolahan Data Awal

• Perancangan Simulasi

• Pengecekan Hasil Simulasi

• Evaluasi Hasil Simulasi

• Kesimpulan

2. Simulasi Model ETAP Skenario :

EVALUASI

SIMULASI MODEL BAB III

Sistem tegangan IHD

_V

(%) THD

_V

(%)

Vrms ≤ 69 kV 3.0 5.0

69 Kv < Vrms ≤ 161 kV 1.5 2.5

Vrms > 161 kV 1.0 1.5

Standar Harmonisa Tegangan

Sistem tegangan I

_SC

/I

_load

THD

₁

(%)

<20 5.0

20-50 8

50-100 12

100-1000 15

>1000 20

<20 2.5

20-50 4

50-100 6.0

100-1000 7.5

>1000 10

<50 2.5

≥50 4

Standar Harmonisa Arus

Vrms ≤ 69 kV

69 Kv < Vrms ≤ 161 kV

Vrms > 161 kV

3. Evaluasi Sistem dengan Simulasi dan Standar IEEE 519-2014

2. Pengamatan Sistem :

Melakukan perhitungan data existing

METODE PENELITIAN FLOWCHART

EVALUASI

SIMULASI MODEL

BAB III

METODE PENELITIAN FLOWCHART

EVALUASI

SIMULASI MODEL

BAB III

Mengapa menggunakan analisa dengan beban non linear ?

Untuk memberikan informasi harmonisa yang terjadi pada beban non linear serta dampak tidak langsungnya terhadap trafo distribusi terkait pengaruh total harmonic distortion pada suhu dan efisiensi trafo.

Mengapa Menggunakan Penelitian Harmonisa Menggunakan Simulasi ETAP 20.6.0?

Memberikan pemahaman tentang pentingnya mengetahui dampak pengaruh penambahan jenis beban non linear terhadap harmonisa pada trafo distribusi yang terjadi aktual maupun dengan simulasi sesuai skenario.

Tujuan Evaluasi :

Memberikan informasi tentang klasifikasi profil pembebanan non linear pada trafo distribusi gedung perkantoran serta rekomendasi untuk pengelolaan beban dan pemeliharaan trafo

Kesimpulan

Setiap profil beban linear memiliki karakteristik tertentu terhadap munculnya distorsi harmonisa

Simulasi ETAP mempermudah pembelajaran untuk pemodelan data dan grafik yang timbul terhadap pengukuran suhu dan kinerja trafo distribusi.

Penelitian Pengaruh Beban Non Linear pada Sistem Instalasi Kelistrikan Gedung Perkantoran Terpadu Terhadap Efisiensi

dan Suhu Trafo Distribusi 20 kV dengan Simulasi Software ETAP memberikan gambaran klasisikasi tentang pengaruh beban

non linear terhadap trafo distribusi.

SEKIAN

TERIMA KASIH DAN