ANALISIS DISTORSI HARMONISA-HARMONISA PADA SISTEM JARINGAN (Zulhajji)

Transkripsi

1 ANALSS DSTORS HARMONSA-HARMONSA PADA SSTEM JARNGAN 45

2 ANALSS DSTORS HARMONSA-HARMONSA PADA SSTEM JARNGAN ANALSS DSTORS HARMONSA-HARMONSA PADA SSTEM JARNGAN Zulajji Dosen Jurusan Pendidikan Teknik Elektro FT UNM Abstrak Harmonisa yang ditimbulkan beban non linier dapat menyebar ke seluru bagian sistem tenaga listrik. Distorsi bentuk gelombang tegangan dan arus yang ditimbulkan akan menjadi potensi gangguan yang serius bagi peralatan supply maupun beban listrik yang terubung secara bersama bila melebii batas yang ditetapkan. Data diambil melalui pengukuran armonisa baik HD maupun THD pada setiap bus. Pengelompokan beban atas tingkatan bus pada kasus ini dipandang cara yang cukup baik untuk mengamati perambatan armonisa pada sistem. Melalui penelitian ini didapatkan penekanan nilai distorsi terutama pada arus armonisa pada bus pertama sebesar THDi,%, bus kedua sebesar THDi 4,3%, bus ketiga sebasar THDi 3,98% dan bus ke empat sebesar THDi 5,78%. Kata kunci : Distorsi, armonisa-armonisa sistem, arus armonisa distorsi (HD), dan tegangan armonisa distorsi (THD). Pertumbuan konsumen dan semakin beragamnya peralatan listrik kususnya beban non linier berbanding lurus dengan potensi gangguan kualitas daya listrik. Wacana tentang jaminan kualitas listrik selama ini masi ditujukan pada perusaaan pemasok listrik. Bagi kalangan konsumen isu kualitas daya belum begitu popular, karena pengarunya dianggap tidak signifikan sebagai upaya meningkatkan efisiensi suatu produksi. PT. Pura Nusa Persada adala konsumen dengan daya terpasang 5000 ka merupakan sala satu perusaaan milik PT. Pura Group Kudus. Selama ini gangguan masala kelistrikan ditangani dengan pola kuratif, saat terjadi gangguan baru dilakukan perbaikan atau penggantian peralatan yang bermasala. Akibatnya gangguan sering terulang terjadi karena penyebab masalanya tidak diilangkan. Diduga al ini disebabkan sumber gangguan tidak teridentifikasi karena keterbatasan alat dan sumber daya manusia. Ole karena itu evaluasi kualitas daya dapat dilakukan sebagai slternatif mendapatkan informasi mengenai potensi sumber gangguan. Fokus pengamatan akan ditekankan pada masala armonic. Sementara itu pengaru armonisa baik secara kuantitatif maupun kualitatif berpengaru pada peralatan listrik seperti meteran, relay proteksi, kapasitor dan lain-lain pada konsumen tersambung. Penyelesaian masala armonic pada level bawa/beban (down stream) akan membawa dampak yang sangat berarti pada tingkat atas (up stream). Manfaat dari studi ini antara lain mendeteksi potensi gangguan akibat armonik pada jaringan distribusi konsumen dan mengetaui bagaimana prosedur penanganannya secara muda dan tepat. Bagi perusaaan listrik dapat dipakai sebagai dasar untuk melakukan tindakan preventi teradap akumulasi perambatan armonik tinggi pada jaringan distribusi utilitas. Beberapa tujuan studi ini diantaranya adala : a. Besarnya potensi armonik dengan sumber armonic banyak dan beragam dengan memonitor pada setiap tingkatan bus jaringan listrik PT. Pura Nusa Persada. b. Hasil evaluasi potensi armonic berdasarkan standar EEE dan penyelesaian masala armonic dengan menerapkan pendekatan yang direkomendasikan EC dan EEE secara bersamaan melalui simulasi. Aliran daya armonic dalam sistem tenaga diilustrasikan dan dipakai untuk mengapresiasikan aliran daya fundamental dan aliran daya armonic 46

3 ANALSS DSTORS HARMONSA-HARMONSA PADA SSTEM JARNGAN (Arillaga dkk, 985). Generator G merupakan sumber tegangan sinusoidal dasar dan mencatu suatu konverter statis terkendali beban resistif melalui impedansi sistem (Rs + JXs). Generator mencatu daya dasar Pgi melalui PCC. Sebagian besar daya ini mengalir ke beban, dan sebagian kecil mengalir ke converter. Selain itu juga rugi yang dicatu ke resistansi sistem. Tegangan generator adala sinusoidal pada frekuensi dasar, seingga dayanya juga berfrekuensi dasar dan dalam diagram ini terliat sebagai pembangkit arus armonic. Sedangkan converter terliat sebagai pembangkit arus armonik. Sebagian kecil daya dasar ditransformasikan menjadi daya armonik, yaitu P s dan P g yang kembali menuju resistansi sistem dan generator. Sebagian besar daya armonik mengalir menuju beban P l. Karena R s dan R terubung seri, maka perbandingan antara Pl /(Ps + Pg) juga dapat diekspresikan sebagai R/(Rs + Rg). Dalam prakteknya, R/(Rs + Rg) adala sangat besar, dan untuk alas an ini bagian daya armonic yang mengalir dalam sistem arus bolakbalik adala kecil, dan arus akan terdistorsi. Rugi total dalam impedans sistem terdiri atas rugi-rugi dasar Ps, dicatu dari generator, dan rugi daya armonic dari converter, Ps + Pg. Rugi ini dalam sistem adala lebi besar dengan perbandingan dalam ubungannya dengan rugi yang diakibatkan ole beban liniar. mpedans sistem pencatu biasanya jau lebi kecil dari bagian paralel beban takliner. Bagaimanapun, arus armonic akan terbagi sesuai dengan perbandingan impedans. Dalam evaluasi armonic bebebrapa indeks penting berikut digunakan untuk melukiskan pengaru armonic pada komponen sistem tenaga. a. Total Harmonic Distortions (THD) THD tegangan : THD arus : THD THD = = = = x00 x00 Yang didefinisikan sebagai perbandingan nilai rms komponen armonic teradap komponen dasar dan biasanya dalam persen. ndeks ini digunakan untuk mengukur penyimpangan dari bentuk gelombang satu periode yang mengandung armonic pada satu gelombang sinus sempurna. Untuk satu gelombang sinus sempurna pada frekuensi dasar, THD adala nol. Demikian pula, pengukuran distorsi armonic individual untuk tegangan dan arus pada orde ke- didefinisikan sebagai / dan /. b. Total Demand Distortions (TDD) TDD = = x00 Dengan l, adala permintaan arus beban maksimum, dalam 5 atau 30 menit dalam frekuensi dasar. Menurut rekomendasi EC setiap peralatan disyaratkan memenui batas persyaratan armonic. Sedangkan menurut rekomendasi EEE pada setiap PCC masing-masing konsumen yang perlu disyaratkan. Efek armonic dapat diminimisasi dengan mempergunakan tapis pasif yang dipasang secara sunt pada beban. Jenis tapis ada kekasan yakni pembuatannya dengan mengatur impedansi pada 47

4 ANALSS DSTORS HARMONSA-HARMONSA PADA SSTEM JARNGAN tapis. mpedansi yang didapat diperole pada keadaan mendekati frekuensi resonansi. Tapis jenis ini dapat melaksanakan pengurangan armonic untuk satu frekuensi tunggal secara efektif. Tujuan utama pemasangan tapis pasif parallel adala : a. Untuk mengurangi tegangan armonic dan arus armonic dalam jaringan ac pada level yang diizinkan. b. Menyediakan selurunya atau sebagian daya reaktif yang dibutukan ole beban takliniar merupakan langka awal penalaran tapis. Faktor kualitas suatu tapis pasif parallel merupakan ketajaman penalaran, dan merupakan perbandingan antara induktansi atau kapasitansi dengan resistansinya pada saat beresonansi. Tapis pasif parallel dengan Q tinggi ditala pada satu armonic berfrekuensi renda, misalnya armonic ke -5 dan nilai Q-nya berkisar antara 30 dan 60, tapis ini disebut single tuned filter. Tapis ini merupakan untai RCL seri, yang ditala pada satu frekuensi armonic (armonic orde renda) dengan persamaan impedansinya adala : æ ö Z = R + jçwl - è wc ø Yang pada frekuensi resonansinya (fr) direduksi menjadi R. fr = p LC Ada dua parameter pokok yang arus dipertimbangkan untuk menentukan R, C, dan L yaitu factor kualitas Q, dan revisi frekuensi tala. Q untuk STF (single Tuned Filter) diitung dengan persamaan sebagai berikut : Q = X R o Dengan Xo adala induktans L atau kapasitans C saat frekuensi resonans. METODE Taapan taapan penelitian sebagai berikut : a. Pembuatan model sistem distribusi listrik konsumen industri dengan data jaringan, pengukuran beban linier dan nonlinier. b. Analisis dan evaluasi asil peritungan THDv di bus dan THDi di branc pada setiap virtual PCC yang ditentukan sesuai dengan standar EEE. c. Mendisain tapis untuk bus/branc pada lokasi virtual PCC yang memiliki THD melebii batas standard an pengujian kembali nilai THDv dan THDi-nya. d. Memonitor pengaru armonic baik sebelum dan sesuda virtual PCC dipasang tapis pada lokasi dan jenis tapis yang memberi pengurangan secara efektif. HASL DAN PEMBAHASAN Sumber armonic pada PM 7. adala kontribusi dari berbagai bus antara lain MCC 7 dengan beban 87. ka dan PF 0,47 dengan THDv,67% dan THDi 3,64%, MCC 7 dengan beban 9,6 ka dan PF 0,8 dengan THDv,96% dan THDi 4,65% dan MCC 73 dengan beban 57,4 ka dan PF 0,85 dengan THDv,89%, THDi 9,44%. Potensi armonic terdapat pada bus MCC.7 dan MCC. 73 dimana THDi-nya melebii batas 5%. Sumber armonic ini berimbas pada bus PM. 7 atau virtual PCC.A dimana asil evaluasi menunjukkan nilai THDv sebesar,3% dan THDi-nya sebesar 3,0%. Secara parsial pada PCC.A tidak menunjukkan kontribusi armonic yang signifikan pada sistem karena dari evaluasi tidak ditunjukkan nilai yang melebii batas. Bentuk gelombang arus yang ditunjukkan tidak begitu baik. Simulasi pemasangan filter menentukan pada bus MCC.7 perlu dipasang filter single tuned dengan nilai XL 0,007 om dan XC 0,38 om. Begitu pula pada bus 48

5 ANALSS DSTORS HARMONSA-HARMONSA PADA SSTEM JARNGAN PM.7 perlu dipasang filter dengan nilai R 0,00 om, XL 0,04 om dan XC 0,6 om. Mempertimbangkan pula pemasangan filter pada lokasi lain, asil yang dapat diamati adala perubaan pada PCC.A adala nilai THDv sebesar,9% dan THDi-nya, %. Sumber armonic pada PM 7 adala kontribusi dari berbagai bus antara lain : MCC.74 dengan beban 0,7 ka dan PF 0,84 dengan THDv 3,9% dan THDi 7,9%, MCC.76 dengan beban 03,8 ka dan PF 0,74 dengan THDv 3,57% dan THDi 4,03% dan MCC.77 dengan beban 78,3 ka dengan PF 0,84 dengan THDv 3,58% dan THDi 3,0 %. Potensi armonic terdapat pada MCC.74 THDi-nya melebii batas 5%. Sumber armonic ini berimbas pada bus PM.7 atau virtual PCC.B dimana asil evaluasi menunjukkan nilai THDv sebesar,93 % adan THDi sebesar 5,4%. Secara parsial pada PCC.B satu bus dimccnya mampu memberi kontribusi armonic yang signifikan pada bus diatasnya ditunjukkan asil evaluasi yang menunjukkan melebii batas. Nilai THDi didominasi ole armonic ke-5 melebii batas standar sedangkan THDv pada semus armoniknya masi di bawa batas. Simulasi dengan pemasangan filter pada bus PM.7 dilakukan dengan filter single tuned dengan nilai R om, XL 0,5 om dan XC 3,6 om. SMPULAN DAN SARAN Secara umum peritungan armonic yang dilakukan memiliki distorsi tinggi pada nilai THDi disbanding THDv pada virtual PCC. Teritung pada bus PM.7 memiliki THDv sebesar,3% dan THDi 3,0%, bus PM.7 memiliki THDv sebesar,93% dan THDi 5,48%, bus PM.8 memiliki THDv sebesar 4,7% dan THDi,9% dan bus PM.8 memiliki THDv sebesar 3,57% dan THDi 4,5%. Penentuan ukuran filter perlu mempertimbangkan pengarunya teradap bus-bus lain. Koordinasi filter yang tepat memberikan pengaru positif pada sistem ditunjukkan penurunan yang berarti pada bus Pm.7 memiliki THDi,% bus PM.7 memiliki THDi 4,3% bus PM.8 memiliki THDi 3,98% dan bus PM.8 memiliki THDi 5,78%. Perlu dikembangkan lagi pemodelan dan simulasi distorsi armonic pada bus dengan sistem tiga fasa yang tidak seimbang dengan sumber armonic yang tidak seimbang pula pada setiap fasanya. DAFTAR PUSTAKA Arrilaga, 000. Power System Quality Assesment. Jon Wiley & Sons Ltd. New York. Day Al, Mamud AA, 987. Metode of Evaluation of Harmonic Levels n ndustrial Plant Distribution systems. EEE Transc. On ndustrial Aplications ol A.3.no. 3, pp New York. Emanuel AE, 993. A Survey of Harmonic oltages and Currents at Te Customers Bus. EEE Transc. On Power Delivery. New York. Sabar Nababan, 00. Tapis Paralel Pasif Untuk Mengurangi Distorsi Harmonik Beban taklinier. Tesis JTE FT-UGM, Yogyakarta. Suprianto, 005. Evaluasi armonic Pada Sistem Tenaga Listrik. Tesis JTE FT UGM, Yogyakarta. Yan Y, 994. Harmonic Analysis for ndustrial Customers. EEE Transc. On ndustrial Aplication. ol 30. New York. 49