Reduksi Harmonisa Pada Jaringan Listrik Menggunakan Inverter Gelombang Segi Empat Sebagai Filter Aktif

Transkripsi

1 Reduksi Harmonisa Pada Jaringan Listrik Menggunakan nerter Gelombang Segi Empat Sebagai Filter Akti Tri Bowo ndrato ), Mauridi Hery Purnomo ), Muammad Asari 3) Maasiswa Program Pasca Sarjana, TS Surabaya, FT, Jurusan Teknik Elektro, Bidang Kealian Teknik Sistem Tenaga, Sta Pengajar Politeknik Keseatan Surabaya, Jurusan Teknik Elektromedik,3 Sta Pengajar dan Pembimbing Program Pasca Sarjana, nstitut Teknologi Sepulu Nopember Surabaya, Fakultas Teknik ndustri, Jurusan Teknik Elektro ABSTRAK Paper ini membaas desain ilter akti dengan menggunakan inerter gelombang segi empat untuk mengurangai distorsi armonisa arus pada jaringan listrik yang terubung dengan beban tak linier. Filter akti ini diubungkan secara seri dengan ilter pasi L-C dan masing-masing ilter bekerja pada armonisa ke lima dan ketuju. Hasil simulasi yang dilakukan dengan menggunakan power simulasi (PSM) ersi 4., menunjukan bawa ilter dapat meredam distorsi sebesar 0,5 % untuk arus sumber dan 0,9 % untuk arus beban. Kata kunci : Filter daya akti, reduksi armonisa, inerter gelomban segi empat.. PENDAHULUAN Aplikasi beban nonlinear pada system tenaga terus meningkat dengan cepat, terutama di industri dengan daya ingga orde megawatt. Beban nonlinear mempengarui arus armonisa ke dalam sistim tenaga dan menyebabkan permasalaan pada trao, motor kontrol, dan lain-lain. Filter ybrid merupakan kombinasi ilter pasi dan aktip sebagai solusi praktis untuk meredam armonisa. Filter akti dengan pulsewidt modulasi ( PWM) merupakan solusi untuk mengkompensasi armonisa [] [4]. Gambar skema dasar ilter akti pada power system Gambar menunjukkan rangkaian ekialen ilter armonisa kelima. Diasumsikan kompensasi armonisa dicapai pada armonisa yang ke lima, seingga komponen armonisa ke lima dari arus i s dengan sepenunya dapat diilangkan (i s,5t = 0).. nerter Gelombang Segi-empat Sebagai Filter Akti Flter akti pada penelitian terdiri dari inerter yang diubungkan secara seri dengan ilter pasi armonisa kelima dan ketuju, dengan skema dasar seperti ditunjukkan pada gambar. Gambar Rangkaian ekialen ilter armonisa ke 5 Arus armonisa ke lima di dalam ilter pasi kelima i 5,5t dan arus armonisa ke lima di dalam ilter pasi ke tuju i 7,5t pada sistem dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut. i load,5t in5 = () dengan. i load,5t in5 = () STE 008-UNESA-Tri Bowo ndrato

2 = r5 jω 5L 5 (3) jω C 5 5 = r jω L jω C 5 7 (4) Kompensasi armonisa pada rekuensi armonisa ke lima pada sumber arus i s dicapai dengan pengendalian tegangan inerter in5 seingga load,5t yang memenui s,5t dapat ditentukan dengan persamaan sbb : load, 5t = s,5t = i. (5) in5 Gambar 4 inerter ilter akti yang diubungkan ke ilter LC melalui kopel transormator in5 = 5,5t 7,5t.. s,5t i load,5t (6) Gambar 3 Rangkaian ekialen ilter armonisa ke 7 Dengan cara yang sama untuk rangkaian ekialen ilter armonisa ketuju, tegangan pada inerter 7 ( in7 ) dapat dinyatakan sebagai berikut : in7 =. 7,7t 5,7t 7,7t. s,7t 5,7t 5,7t 7,7t i load,7t Gambar 4 menunjukkan inerter ilter akti yang disambungkan ke ilter L-C melalui suatu kopel transormator dengan inerter ilter akti beroperasi pada modus squarewae pada rekwensi dominan tertentu untuk mencapai kompensasi armonisa. Untuk penyederanaan di dalam simulasi, tegangan bus inerter diasumsikan konstan. Gambar 5 menunjukkan sistem switcing pada inerter sebagai ilter akti, amplitudo tegangan keluaran dikendalikan dengan sudut penyulutan α dengan tegangan keluaran seperti yang ditunjukkan pada persamaan (8) π α out = dc sin 4 (8) (7) Gambar 5 pensaklaran pada inerter gelombang segi empat. Hasil Dan Pembaasan Gambar 6 Model simulasi Model simulasi ditunjukkan pada gambar 6 Simulasi dilakukan dengan menggunakan PSM dengan parameter sistim sebagai berikut, Tegangan suplai : 380 /50 Hz (line-line), Beban menggunakan rangkaian bridge diode 3 pase dengan data-data sbb: induktor L dc = 0,5 mh, kapasitor C dc = μf dan taanan R dc = 0 Ω. Filter Akti dengan inerter tiga ase, dengan tegangan sumber dc 00 olt. Coupling-transormator diasumsikan sebagai trao ideal dengan perbadingan transormasi :. STE 008-UNESA-Tri Bowo ndrato

3 Komponen-komponen ilter pasi yang digunakan adala L 5 = 70 μh, C 5 = 000 μf, L 7 = 00 μh, C 7 = 700 μf s Load s Load Fondamental 53,85 53,85 30,30 305, Sebelum Dipasang Filter Akti Hasil simulasi sebelum dipasang ditunjukkan sebagai berikut : ilter akti _5t 6,94 6,94 0,03 6,65 _7t 4,85 4,85 0,0 0,8 Dari asil simulasi seperti yang ditunjukkan pada gambar dan tabel diatas dapat diitung total amonic distortion (THD) untuk arus dan tegangan sebagai berikut : Total amonic distortion (THD) untuk arus THD = (a) No. Arus THD s 3,7 % Load 3,7 % Total amonic distortion (THD) untuk tegangan (b) Gambar 6 (a) arus suplai dan arus beban (b) tegangan suplai dan tegangan beban THD = No. Tegangan THD s 0,005 % Load 9,4 % Gambar 7 spektrum rekwensi arus suplai dan arus beban 3.. Sesuda dipasang ilter daya akti Hasil simulasi sesuda menggunakan ilter akti dapat ditunjukkan dengan bentuk gelombang sebagai berikut Gambar 9a arus suplai dan arus beban Gambar 8 spektrum rekwensi tegangan beban Tabel. data pengukuran sebelum ada ilter akti STE 008-UNESA-Tri Bowo ndrato 3

4 Tabel. data pengukuran setela ada ilter akti s Load s Load Fondamental 63,3 50,84 87,0 58,68 _5t 0,50 8,86 0,03 6,83 Gambar 9b arus ilter kelima dan ketuju _7t 0,68 5,93 0,06 3,76 Dari asil simulasi setela dipasang ilter seperti ditunjukkan pada gambar dan tabel dapat ditentukan total amonic distortion (THD) sebagai berikut : Total amonic distortion (THD) untuk arus THD = (a) No. Arus THD s 0,5 % Load 0,9 % Total amonic distortion (THD) untuk tegangan (b) Gambar 0 (a) tegangan suplai dan beban (b) tegangan inerter in5 dan in7. THD = No. Tegangan THD s 0,035 % Load 3,0` % Gambar spektrum rekwensi arus sumber dan arusbeban. KESMPULAN Hasil simulasi yang tela dilakukan pada kondisi sebelum dan sesuda dilakukan pemasangan ilter daya akti, menunjukkan bawa ada reduksi destorsi armonisa pada arus jaringan listrik sebesar 0,5% dari 3,7% sebelum dipasang ilter untuk arus sumber dan 0,9% dari 3,7% sebelum dipasang ilter untuk arus beban. Total armonic distortion (THD) arus beban belum memenui standart THD yang direkomendasikan (EEE 59). Gambar spektrum rekwensi tegangan beban. DAFTAR PUSTAKA. Po-Tai C, Subasis B, and Deepak D. D, Line Harmonisas Reduction in Hig-Power Systems Using Square-Wae nerters-based Dominant STE 008-UNESA-Tri Bowo ndrato 4

5 Harmonisa Actie Filter EEE Transactions On Power Electronics, ol. 4, No., Marc 999. L. Gyugyi and E. C. Strycula, Actie power ilters, in EEE/AS Con. Proc., 976, pp Limboto L, Ontoseno P, M. Asari, Simulasi ybrid actie ilter dalam meredam armonisa pada induction urnace dengan daya 9KW, 3,8 KA, 00, 3pase, 50/60 Hz, dengan menggunakan program PSim er F.. Peng, H. Akagi, and A. Nabae, A new approac to armonisa compensation in power systems, in EEE/AS Con. Proc., 988, pp STE 008-UNESA-Tri Bowo ndrato 5