PENGUKURAN DAN ANALISA KUALITAS DAYA LISTRIK DI PAVILIUN GARUDA RUMAH SAKIT DR. KARYADI SEMARANG

Transkripsi

1 PENGUKURAN DAN ANALISA KUALITAS DAYA LISTRIK DI PAILIUN GARUDA RUMAH SAKIT DR. KARYADI SEMARANG Luqman Assaffat ) ) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muammadiya Semarang Jl. Kasipa no 0, Semarang Indonesia assaffat@yaoo.com ABSTRAK Ruma Sakit dr Karyadi Semarang merupakan ruma sakit milik Pemerinta Provinsi Jawa Tenga dan merupakan Terbesar di kota Semarang, di mana ruma sakit ini mempunyai peralatan-peralatan kedokteran dan keseatan yang modern dan canggi. Untuk peningkatan pelayanan kepada pasien dari kalangan yang berada, maka piak manajemen Ruma Sakit Dr. Karyadi membangun fasilitas rawat inap yang kusus untuk kelas IP dan IP yang ditempatkan pada suatu gedung rawat inap yang bernama Paviliun Garuda Untuk menjamin kenyamanan dan pelayanan keseatan yang prima bagi pasien kelas IP dan IP tersebut, maka di Paviliun Garuda RS Dr. Karyadi terdapat perlengkapan-perlengkapan keseatan dan fasilitas-fasilats penunjang lainnya yang memerlukan tenaga listrik. Untuk menjaga kualitas daya listrik pada sistem tersebut diperlukan pengukuran dan monitoring kualitas daya listrik dalam jangka waktu tertentu. Pengukuran kualitas daya ini menggunakan alat A3Q analyzer, di mana dengan alat tersebut dapat dketaui dan dianalisa tentang besaran listrik, bentuk gelombang tegangan dan arus listrik, spektrum armonisa, daya dan faktor daya, arus netral, kesetimbangan beban. Pengamatan dan pengukuran dilakukan pada Transformator 0 k/380 yang kusus mensuplai daya lisrik untuk Paviliun Garuda, Ruma Sakit Dr. Karyadi. Data yang diperole kemudian dibandingkan dengan standar yang berlaku dan sesuai dengan nilai yang diijinkan. Dari penelitian disimpulkan bawa secara umum kualitas daya listrik di Paviliun Garuda Ruma Sakit DR Karyadi Semarang dalam keadaan baik, karena memenui syarat yang diijinkan Kata kunci : kualitas daya listrik, armonisa, daya dan faktor daya, A3Q Analyzer. Pendauluan Kebutuan teradap energi listrik yang terus berkembang mengendaki suatu kontinuitas suplai listrik serta memerlukan kualitas dari suplai daya listrik itu sendiri. Adanya beban-beban listrik yang tak linier seperti peralatan-peralatan yang banyak menggunakan komponen elektronika di jaringan elektrik menyebabkan terjadinya polusi pada sistem tegangan, seingga akan menurunkan kualitas dari daya listrik. Di mana al ini sangat mengganggu dan bakan dapat merusak bagi peralatan yang membutukan sistem atau bentuk dari tegangan yang mendekati sinusoidal. Begitu pentingnya suatu kualitas daya listrik, maka akir-akir ini permasalaan kualitas energi listrik semakin mendapat peratian, baik dari sisi konsumen listrik (beban) maupun dari sisi pengelola sistem kelistrikan. Sala satu aspek dari penurunan kualitas daya listrik adala berkurangnya efisiensi energi. Seingga dapat dikatakan bawa kualitas daya listrik merupakan sala satu parameter yang perlu dipertimbangkan dalam pengelolaan energi listrik pada suatu sektor. Ruma Sakit Dr. Karyadi Semarang yang merupakan suatu ruma sakit terbesar di Jawa Tenga, dilengkapi dengan peralatan-peralatan keseatan dan kedokteran yang modern. Di mana peralatan-peralatan tersebut pastila memerlukan suatu kualitas daya listrik yang baik, untuk menunjang bekerjanya peralatan tersebut. Seingga diperlukan suatu pengukuran dan monitoring yang rutin dan berkala teradap kualitas daya listrik di Ruma sakit tersebut. Dengan adanya penelitian teradap kualitas daya listrik ini, di arapkan supali energi listrik di Ruma Sakit Dr. Karyadi Semarang, kususnya di Paviliun Garuda akan selalu terjaga dengan baik.. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adala untuk mengukur dan menganalisa kualitas daya listrik di Paviliun Garuda 3. Kualitas Daya Listrik Kualitas daya listrik ditentukan ole kualitas dari arus, tegangan, frekuensi, armonisa, Rugi daya, faktor daya dan pengetanaan (grounding), serta kesetimbangan system. Kualitas daya listrik dapat dikatakan baik jika arus, tegangan, dan frekuensi yang terdapat di suatu tempat atau sektor selalu konstan. Tetapi pada kenyataanya arus, tegangan dan frekuensi tersebut tidak selalu bernilai konstan, tergantung pada peralatan listrik atau beban yang dipakai dan pengaturan sistem distribusi listriknya. Media Elektrika, ol. No., 009 : 8 3 8

2 3.. Tegangan, Arus dan Frekuensi Ideal Tegangan yang baik adala tegangan yang berbentuk sinusoidal murni. Selain dari bentuk gelombang yang sinusoidal, kualitas tegangan yang baik ditentukan pula ole besarnya yang konstan serta kesetimbangannya terjaga. Kualitas tegangan ini tergantung dari piak suplai energi listrik, dalam al ini adala PLN. Faktor faktor yang mempengarui kualitas tegangan adala dari sistem pembangkitan yang baik serta sistem distribusi listrik yang baik pula. Apabila kedua faktor tersebut kurang baik, maka tegangan yang diterima pada sisi konsumen juga kurang baik. Tegangan ideal yang searusnya diterima ole 0 piak konsumen adala 0 0 untuk fasa A (R 0 atau L), 0 0 untuk fasa B (S atau L) 0 dan 0 0 untuk fasa C (T atau L). Frekuensi ideal yang diterima ole konsumen listrik adala arus sesuai dengan standar yang berlaku. Di Indonesia, frekuensi tegangan listrik di atur pada 50 Hz. 3.. Harmonisa Harmonisa merupakan gejala pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya. Frekuensi dasar sistem tenaga listrik di Indonesia adala 50 Hz, seingga armonisa mempunyai frekuensi dengan nilai kelipatan dari 50 Hz. Sebagai conto, armonisa kedua adala gelombang dengan frekuensi sebesar 00 Hz, armonik ketiga adala gelombang dengan frekuensi sebesar 50 Hz dan seterusnya. Gelombang-gelombang ini kemudian menumpang pada gelombang murni atau aslinya seingga terbentuk gelombang cacat yang merupakan jumla antara gelombang murni sesaat dengan gelombang armoniknya. Gambar. tegangan sinusoidal ideal, dengan v rms 0 60Hz Gambar 3. Bentuk gelombang armonisa dengan frekuensi dasar 60 Hz Gambar. tegangan tiga fasa ideal, dengan v L-L Hz Bentuk gelombang arus listrik yang baik berbentuk sinusoidal juga. Kualitas arus listrik dipengarui ole beban atau peralatan-peralatan yang dipakai pada suatu tempat. Beban beban listrik yang bersifat resistif akan mengasilkan faktor daya, beban-beban listrik yang bersifat induktif akan mengasilkan faktor daya tertinggal dan beban-beban listrik yang bersifat kapasitif akan mengasilkan faktor daya mendaului. Selain itu, beban-beban yang bersifat tak linier akan menyebabkan bentuk gelombang arus listrik menjadi tidak sinusoidal lagi. Harmonisa dapat menyebabkan suatu distorsi armonisa, yaitu suatu gangguan yang terjadi pada sistem distribusi tenaga listrik akibat terjadinya distorsi gelombang arus dan tegangan. Tingkat distorsi armonisa dijelaskan melalui spektrum armonisa yang lengkap dengan magnitude dan sudut fase masing masing komponen armonisa tunggal. Hal yang juga umum untuk kuantitas tunggal, Total Harmonics Distortion ()/Distorsi Total Harmonisa, sebagai ukuran nilai efektif dari distorsi armonisa. Gambar 4. Spektrum armonisa Pengukuran dan Analisa Kualitas...(Luqman Assaffat) 9

3 Nilai Distorsi Harmonisa Total () dari suatu gelombang dapat diitung dengan formula : = max Di mana = M M M...() adala nilai rms komponen armonisa dari kuantitas M. Kuantitas M dapat berupa besaran tegangan maupun besaran arus I, seingga nilai distorsi armonisa total tegangan dan I nilai distorsi armonisa total arus listrik, dimana : = max =...() max I = I =...(3) I Nilai rms dari total bentuk gelombang bukanla penjumlaan dari setiap komponen armonisa, tetapi akar kuadrat dari penjumlaan kuadratnya. Hubungan dengan nilai rms dari gelombang adala : 3.3. Daya dan Faktor Daya Daya listrik diukur dengan tiga besaran utama, yaitu : daya semu atau daya kompleks S dengan satua olt Ampere (A), daya nyata atau daya aktif P dengan satuan Watt (W) serta daya reaktif Q dengan satuan olt Amper Reaktif (AR), di mana : S = * I...(5) P = S cosϕ...(6) Q = S sinϕ...(7) S + = P Q...(8) Faktor cos ϕ sering disebut sebagai faktor daya (power factor, pf), seingga dapat di formulasikan bawa : pf = ϕ = P S cos...(9) Hubungan antara ketiga bua daya listrik tersebut, dapat digambarkan dengan suatu segitiga daya seperti pada gambar di bawa ini : max rms = M = = M (4) Standar armonisa berdasarkan standar IEEE Ada dua kriteria yang digunakan untuk mengevaluasi distorsi armonisa. Yaitu batasan untuk armonisa arus, dan batasan untuk armonisa tegangan. Untuk standard armonisa arus, ditentukan ole rasio I I SC L. I adala SC arus ubung singkat yang ada pada PCC (Point of Common Coupling), sedangkan I L adala arus beban fundamental nominal. Sedangkan untuk standard armonisa tegangan ditentukan ole tegangan sistem yang dipakai. Table. Batas distorsi tegangan (dalam % i) Tegangan PCC Harmonisa Individual (%) (%) <0 4,0, ,0 3, ,0 4, ,0 5,5 > 000 5,0 7,0 Gambar 5. Segitiga daya listrik Namun dengan adanya suatu distorsi armonisa pada gelombang tegangan dan arus listrik, maka persamaan (8) dan (9) tersebut tidak berlaku. Hal ini disebabkan ole adanya distorsi tegangan dan arus menyebabkan terjadinya distorsi daya listrik D (A), di mana : D = S P Q...(0) cos ϕ digunakan untuk mengukur Seingga faktor daya dengan frekuensi dasar yang tidak mengandung armonisa. cos ϕ disebut juga displacement power factor atau disingkat dengan DPF, yang merupakan faktor daya karena pergeseran fasa antara tegangan dan arus listrik. Sedangkan besaran pf diperuntukkan untuk mengukur faktor daya dengan frekuensi yang mengandung armonisa, di mana : pf = DPF...() + Media Elektrika, ol. No., 009 : 8 3 0

4 3.4. Kesetimbangan Sistem Sistem dapat dikatakan seimbang apabila tegangan tiga fasa yang mensuplai suatu tempat atau sektor adala seimbang, di mana setiap fasa mempunyai besar tegangan yang sama dan mempunyai perbedaan sudut fasanya adala 0 0 listrik, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Selain tegangan tiga fasa yang seimbang, kualitas daya listrik juga diliat dari keseimbangan beban tiga fasa yang seimbang. Apabila pembebanan pada suatu sistem seimbang, maka indikatornya adala arus pada setiap fasa idealnya adala sama besar dan mempunyai sudut fasa yang idealnya juga terpisa 0 0 listrik juga. Menurut ANSI C ketidak-seimbangan tegangan sistem tidak bole melebii 3% pada saat tidak dibebani, dan maksimal 6% untuk sistem yang dibebani Grounding Pentanaan atau grounding yang baik dan ideal adala tidak adanya arus netral yang mengalir padanya. Adanya arus pada netral disebabkan ole ketidak-seimbangan pembebanan pada sistem tiga fasa, atau resistansi pada pentanaan yang terlalu tinggi. Menurut PUIL, resistansi pentanaan standar tidak bole melebii dari Om. 4. Metodologi Metodologi yang digunakan pada penelitian ini adala dengan cara pengukuran langsung menggunakan alat ukur Power Quality Analyzer A3Q merk LEM, pada sisi sekunder Transformator Distribusi 0 k / 380 yang kusus mensuplai daya listrik untuk Paviliun Garuda. 5. Hasil Pengukuran dan Analisa Hasil pengukuran teradap besaran listrik pada sisi sekunder transformator distribusi Paviliun Garuda di Ruma Sakit Dr. Karyadi Semarang dengan menggunakan alat ukur A3Q analyzer diperliatkan pada gambar berikut ini. Gambar 8. Hasil Pengukuan Besaran Listrik Tabel 8 memperliatkan bawa besarnya tegangan rata-rata di atas 0, dan dianggap masi ideal. Frekuensi 50, dianggap baik dan ideal. Arus listrik pada sistem dapat dikatakan kurang seimbang, terutama pada fasa T atau L3 yang terliat paling tinggi. Pada netral terdapat arus listrik yang cukup tinggi sebesar 40 A. Hasil pengukuran teradap bentuk gelombang tegangan dan arus listrik dengan menggunakan alat ukur A3Q analyzer diperliatkan pada gambar berikut ini : a) Fasa R atau L b) Fasa S atau L Gambar 6. Pemasangan Alat Ukur A3Q pada sisi sekunder Transformator Distribusi Gambar 7. Alat Ukur A3Q LEM c) Fasa T atau L3 d) Netral Gambar 9. Bentuk tegangan dan arus listrik asil pengukuran Dari gambar di atas terliat bawa bentuk gelombang tegangan setiap fasa berbentuk sinusoidal yang berarti tegangan sistem mempunyai kualitas yang baik serta ideal. Begitu juga bentuk gelombang arus listrik pada semua fasa mempunyai bentuk gelombang yang baik. Terliat pula bentuk gelombang arus pada netral yang searusnya berupa garis lurus. Pengukuran dan Analisa Kualitas...(Luqman Assaffat)

5 Hasil pengukuran teradap spectrum armonisa tegangan dengan menggunakan alat ukur A3Q analyzer pada sisi sekunder transformator distribusi pada Paviliun Garuda Ruma Sakit Dr. Karyadi Semarang diperliatkan pada gambar dan tabel berikut ini a) Tegangan 3 fasa b) Arus 3 fasa Gambar. Ketidak-seimbangan sistem a) Fasa R atau L b) Fasa S atau L c) Fasa T atau L3 d) Netral Gambar 0. Spektrum armonisa tegangan fasa dan arus netral Dari gambar di atas terliat bawa tegangan pada semua fasa di bawa %, seingga pada sistem ini dapat dikatagorikan baik, karena masi berada pada standar yang diijinkan. Namun pada arus netral sangat tinggi sekali sebesar 86,0%, al ini menandakan bawa sistem pentanaan pada sistem tenaga listrik di Paviliun Garuda Ruma Sakit Dr. Karyadi Semarang sangat buruk. Hasil pengukuran teradap daya, factor daya dan destorsi daya listrik dengan menggunakan alat ukur A3Q analyzer diperliatkan pada gambar berikut ini berikut ini Gambar. Daya dan faktor daya listrik Dari asil pengukuran daya, faktor daya memperliatkan asil yang baik, di mana faktor daya dan cos φ bernilai di atas 0,9. Sedangkan asil pengukuran ketidakseimbangan sistem diperole asil sebesar 0,5% seingga kesetimbangan sistem di Ruma Sakit Islam Sultan Agung masi dalam batas standar yang diijinkan. 6. Kesimpulan Dari asil pengukuran dan analisa kualitas daya di Paviliun Garuda Ruma Sakit Dr. Karyadi Semarang, dapat ditarik suatu kesimpulan bawa :. Kualitas tegangan, arus dan frekuensi dalam keadaan baik. Tingkat distorsi armonisa tegangan dan arus masi berada pada standar yang diijinkan 3. Kualitas daya, faktor daya, cos φ serta distorsi daya sangat baik 4. Ketidak-setimbangan sistem masi dalam batas standar yang dijinkan 5. Sistem pentanaan pada sistem tenaga listrik di Paviliun Garuda Ruma Sakit Dr. Karyadi Semarang tidak baik 7. DAFTAR PUSTAKA. Alexander Kusko, Marc T. Tompson, 007, Power Quality in Electrical System, McGraw-Hill Companies. Anggelo Baggini, 008, Handbook of Power Quality, Jon Wiley & Sons Ltd, New York. 3. Arrilaga, J, Bradley, D.A., Bodger, P.S, 985, Power System Harmonics, Jon Wiley & Sons Ltd, New York. 4. Arrilaga, J, Watson N.R., S Cen, 000, Power System Quality Assesment, Jon Wiley & Sons Ltd, New York. 5. Barry Kennedy, 004, Power Quality Primer, McGraw-Hill Companies 6. Cristof Naek Halomon Tobing, 008, Pengaru Harmonik Pada Transformator Distribusi Tugas Akir Universitas Indonesia, Jakarta 7. Dugan, R.C, McGranagan M.F, Beaty H.W., 996, Electrical Power System Quality, McGraw-Hill Book Company, New York. 8. Davis, E.J, Emanuel, A.E., Pileggi, D.J., 000, Evaluation of Single Point Measurement Metod for Harmonic Pollution Cost Allocation, IEEE Trans. On Power Delevery, pp IEEE Task Force, April 993, Effect of Harmonic on Equipment, IEEE Trans. Power Delivery, vol.8, pp , 0. IEEE Task Force, Sept985, Te Effect of Power system Harmonic on Power System Equipment and Loads IEEE Trans. Power Media Elektrika, ol. No., 009 : 8 3

6 Apparatus and Systems, vol PAS-04, pp Mc Granagan M.F, 998, Overview of te Guide for Applying Harmonic Limits on Power Systems-IEEE P59A, Te 8 t International Conference on Harmonic and Quality of Power ICHQP.. Prasetyo Roem, 006, Penggunaan Alat Pengemat Energi Yang Melawan Hukum, Kompas, Jakarta 3. Syafrudin Masri, 004, Analisa Kualitas Daya Sistem Distribusi Tenaga Listrik Perumaan Modern, Jurnal Rekayasa Elektrika ol.3 no., Universiti Sains Malaysia 4. Usman Sale Baafi,006, Sistem Tenaga Listrik : Polusi Dan Pengaru Medan Elektromagnetik Teradap Keseatan Masyarakat, Pidato Pengukuan Guru Besar Universitas Sumatera Utara, Medan Pengukuran dan Analisa Kualitas...(Luqman Assaffat) 3