BAB I PENDAHULUAN. perhatian utama pada dunia industri. Banyak faktor yang menjadi penentu kualitas daya dari

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kualitas daya (power quality) suatu jaringan listrik saat ini menjadi salah satu perhatian utama pada dunia industri. Banyak faktor yang menjadi penentu kualitas daya dari suatu jaringan listrik. Harmonik menjadi salah satu faktor penting kualitas daya jaringan listrik, terutama pada dunia industri yang terdapat banyak beban nonlinier yang digunakan untuk kebutuhan operasinya. Beberapa contoh beban nonlinier sebagai sumber harmonik diantaranya konverter daya, dapur busur (arc furnace), Static VAR Compensator/SVC, inverter dari Distributed Generation (DG), kendali fase elektronik, cyclcoconverter, catu daya dengan pensaklaran (switching mode power supply), dan pulse-width modulated/pwm drive (IEEE Std ). Industri baja merupakan salah satu sektor yang paling sering terjadi fenomena harmonik pada sistem jaringan listriknya, karena dalam proses produksinya menggunakan peralatan listrik berdaya besar seperti trafo untuk peleburan baja pada dapur busur (arc furnace) dan peralatan elektronika daya berupa pengendali kecepatan untuk motor-motor listrik berdaya besar. Pada industri baja terpadu, terdapat fasilitas produksi yang lengkap mulai dari proses pengolahan biji besi hingga prduk baja berupa slab, kawat baja, dan lembaran baja plat atau coil. Fasilitas-fasilitas produksi yang digunakan diantaranya berupa pabrik dapur busur (arc furnace), pembuatan baja slab (slab steel making), dan pembuatan baja lembaran panas (hot strip mill). Hot strip mill yang merupkan salah satu fasilitas dalam industri baja yang terpadu merupakan salah satu bagian penting dalam produksi baja, terutama hasil produk baja berupa lembaran baja baik berupa plate maupun coil. Dalam salah satu proses produksinya, hot strip mill menggunakan motor sinkron berdaya besar dengan sistem Adjustable Speed Drive 1

2 2 (ASD) sebagai penggerak untuk proses penipisan baja. Pengendalian kecepatan motor sinkron tersebut menggunakan peralatan elektronika daya berupa cycloconverter. Aplikasi cycloconverter pada motor sinkron saat ini sudah banyak digunakan pada industri-industri terutama untuk menggerakkan motor berdaya besar. Biasanya digunakan sebagai penggerak untuk motor berdaya besar dengan kecepatan rendah (Chattopadhayay, 1997). Namun dalam operasinya cycloconverter dapat menyebabkan munculnya arus yang mengandung komponen-komponen harmonik bergantung dari frekuensi yang dihasilkan oleh konverter tersebut. Cycloconverter yang biasa digunakan pada industri baja dinilai menjadi salah satu sumber harmonik yang cukup besar bagi jaringan (De La Rosa, 2006). Untuk menanggulangi harmonik akibat operasi cycloconverter tersebut maka diperlukan mekanisme kompensasi berupa filter sehingga dapat mengurangi komponen harmonik pada arus, selain itu juga dapat mengurangi distorsi pada tegangan dan memperbaiki faktor daya. Salah satu solusinya adalah dengan merancang filter pasif yang dibuat sesuai dengan karakteristik harmonik yang dihasilkan oleh cycloconverter. Pemilihan filter pasif sebagai kompensasi harmonik untuk cycloconverter dikarenakan konfigurasinya cukup sederhana karena hanya menggunakan komponen pasif seperti resistor, kapasitor dan induktor dan efisiensinya cukup tinggi, serta secara ekonomi biaya yang dibutuhkan rendah. Dengan merancang filter pasif, yaitu dengan menghitung parameter filter pasif untuk setiap komponen harmonik dominan yang dibuat berdasarkan karakteristik harmonik yang dihasilkan oleh cycloconverter,diharapkan dapat mampu mengurangi harmonik yang muncul secara signifikan sehingga dapat memperbaiki kualitas daya jaringan.

3 3 1.2 Perumusan Masalah Dari latar belakang yang telah dijelaskan, maka perumusan masalah yang akan dibahas pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana karakteristik harmonik yang disebabkan oleh operasi dari cycloconverter pada pabrik hot strip mill? 2. Bagaimana perancangan filter pasif yang tepat untuk mengurangi harmonik yang muncul akibat operasi dari cycloconverter? 3. Apakah filter pasif yang dirancang dapat mengurangi harmonik secara signifikan? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Bagian dan lingkup yang akan dibahas pada penelitian ini adalah harmonik di sisi masukan cycloconverter dan filter pasif paralel. 2. Rangkaian yang mencakup pada penelitian adalah sumber tegangan, filter pasif paralel, trafo dan cycloconverter sebagai sumber harmonik. 3. Sistem tegangan yang dipakai pada penelitian adalah 30 kv pada sumber dan 1.07 kv pada masukan cycloconverter. 4. Jenis cycloconverter yang dijadikan objek penelitian adalah cycloconverter 6-pulsa 3- fase input 3-fase output. 5. Komponen harmonik yang akan dibahas dan dianalisis terbatas pada komponen harmonik dasar karakteristik. 6. Jenis filter yang dirancang dalam penelitian ini adalah filter pasif paralel single-tuned. 7. Simulasi yang dilakukan dalam penelitian menggunakan software SimPowerSystem berbasis Simulink Matlab. 8. Semua komponen yang digunakan dalam simulasi adalah komponen ideal.

4 4 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk: 1. Mengetahui watak harmonik akibat operasi dari cycloconverter pada pabrik hot strip mill. 2. Merancang dan menentukan parameter filter pasif yang tepat untuk mengurangi harmonik yang muncul akibat operasi dari cycloconverter. 3. Mengetahui tanggapan frekuensi impedans serta THD saat filter pasif terpasang pada sistem. 4. Mengetahui pengaruh pemasangan filter pasif terhadap profil daya pada feeder/sisi masukan dari cycloconverter 1.5 Sistematika Penelitian Laporan skripsi ini akan dipaparkan dalam lima bab. Bab pertama merupaka pendahuluan. Bab pertama ini berisi tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian, dan sistematika penelitian. Bab kedua merupakan bab dasar teori. Bab kedua ini menjelaskan tentang landasan teori penelitian yang berhubungan dengan cycloconverter, definisi harmonik beserta indeks dan standar harmonik yang digunakan dalam penelitian, perhitungan dan perancangan filter pasif. Bab ketiga adalah bab metodologi penelitian. Bab ketiga ini menjelaskan tentang proses dalam penelitian yaitu perancangan filter pasif sebagai kompensasi harmonik cycloconverter aspek-aspek pengujian dan jalannya penelitian yang dilakukan.

5 5 Bab keempat adalah bab hasil dan pembahasan. Bab keempat ini berisi data-data perhitungan dan hasil pengujian yang dilakukan selama penelitian disertai dengan pembahasannya. Bab kelima adalah bab kesimpulan dan saran. Bab ini berisi kesimpulan yang diambil dari penelitian yang dilakukan dan saran-saran untuk pengembangan penelitian terkait pada tahap selanjutnya.