BAB 1 PENDAHULUAN. Pemakaian energi listrik pada bangunan industri sebaiknya menjadi kajian

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pemakaian energi listrik pada bangunan industri sebaiknya menjadi kajian awal sebelum perencanaan bagi pemilik dan penggunanya. Dengan demikian pemilihan peralatan listrik yang akan digunakan seperti mesin produksi, motor listrik, lampu penerangan, mesin pendingin dan pengaruh pengaturan operasionalnya sangat diperhatikan, sehingga biaya pemakaian energi listrik dapat ditekan seminimal mungkin. Pada bangunan yang sudah dibangun dengan menggunakan teknologi yang sudah ada dan belum menggunakan manajemen energi perlu ada kajian untuk mengetahui efisiensi energi yang terpakai. Pelaksanaan perencanaan energi merupakan langkah awal untuk memulai manajemen energi yang baik. Dengan mengetahui perencanaan energi tersebut akan diperoleh data yang konkrit mengenai kondisi peralatan yang ada pada gedung industri, kebutuhan biaya operasional energi, dan manajemen energi yang akan dipakai. Dari data-data ini dapat dianalisa dan diidentifikasi untuk mengetahui sejauh mana peluang penghematan energi yang dicapai [1]. Industri pengolahan plastik pada saat ini mulai bertumbuh kembang seiring dengan kemajuan zaman. Pengolahan biji plastik menjadi kemasan plastik yang digunakan oleh industri untuk mengemas produk mereka tentunya pasti menggunakan mesin pengolahan. Mesin pengolahan yang digunakan terdiri dari 1

2 2 komponen listrik yang tergolong kategori beban linier dan beban non linier. Penggunaan perangkat control yang terdiri dari komponen elektronika dapat menimbulkan beban listrik menjadi tidak linier. Hal ini disebabkan karena terjadinya proses switching dari komponen tersebut. Harmonisa merupakan fenomena yang disebabkan dari pengoperasian beban listrik non-linier, dimana akan terbentuk gelombang yang berfrekuensi dasar 50 Hz atau 60 Hz dan menyebabkan bentuk gelombang arus dan tegangan yang idealnya adalah sinusoidal murni menjadi tidak sinusoidal [2]. Sistem kelistrikan yang terdapat pada industri plastik dan menjadi objek penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.1 berikut: Gardu Induk GI TAMORA 1000 kva Mesin Produksi TT 150 kv TM 20 kv Kantor Peralatan/ Utility Crusher Pembangkit Saluran Transmisi Primer Saluran Transmisi Sekunder PCC Sekunder Industri Plastik Beban Gambar 1.1 Diagram Satu Garis Sistem Kelistrikan

3 3 Gambar 1.1 memperlihatkan diagram satu garis catu kelistrikan mulai dari Gardu Induk Tanjungmorawa sampai ke beban yang menjadi objek penelitian yaitu beban yang tergolong dalam pengelompokan beban mesin produksi. Hasil pengukuran harmonisa yang telah dilakukan pada objek penelitian seperti terlihat pada Tabel 1.1 berikut. Tabel 1.1 Data Pengukuran Harmonisa Beban Mesin Produksi IHD Ordo IHDv-L1 IHDv-L2 IHDv-L3 IHD I -L1 IHD I -L2 IHD I -L ,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 3 0,22 0,32 0,41 2,20 2,46 2,83 5 0,73 0,33 0,77 14,22 14,48 12,84 7 1,31 1,62 0,99 2,35 3,52 2,14 9 0,22 0,09 0,14 0,84 0,38 0, ,58 0,75 0,83 1,21 1,70 1, ,18 1,15 0,48 1,03 1,10 0, ,36 0,17 0,34 0,49 0,40 0, ,18 0,11 0,13 0,84 0,54 0, ,10 0,21 0,19 1,20 1,13 0, ,09 0,09 0,10 0,24 0,14 0, ,11 0,11 0,08 0,81 0,31 0,68 Total THD 2,183 2,279 1,806 14,95 15,399 13,707

4 4 Perbandingan arus hubung singkat (I SC ) dengan arus beban maksimum (I L ) disebut dengan Short Circuit Ratio (SCR). Nilai SCR digunakan sebagai penentu batasan standar harmonisa sesuai dengan standar IEEE Sebelum menentukan batasan standar harmonisa perlu dilakukan perhitungan untuk arus hubung singkat (Isc). Sehingga dapat ditentukan apakah sistem yang dijadikan objek penelitian perlu dilakukan perbaikan harmonisa atau tidak. Dari Tabel 1.1 terlihat bahwa data pengukuran harmonisa arus pada individual harmonic distortion (IHD) orde 5 adalah 14,22% pada phasa L1, 14,48% pada phasa L2, dan 12,84% pada phasa L3. Angka IHD tersebut sudah termasuk besar dan kemungkinan telah melampaui batas yang ditetapkan standar IEEE Hal inilah yang menjadi dasar bahwa sistem kelistrikan pada industri tersebut layak untuk dilakukan penelitian yaitu dengan mereduksi harmonisa menggunakan filter. Banyak penelitian yang dilakukan untuk memperbaiki kualitas daya, upaya yang dilakukan mulai dari mengganti peralatan yang digunakan dengan peralatan hemat energi dan tidak mengandung harmonisa, pemasangan kapasitor bank dan lainlain. Berdasarkan hasil penelitian terdahulu tentang penggunaan filter untuk reduksi harmonisa menjadi dasar penelitian ini dalam menentukan penggunaan filter untuk mereduksi harmonisa. Beberapa penelitian tentang reduksi harmonisa pada yang telah dilakukan oleh para peneliti terdahulu dapat dilihat pada Tabel 1.2 berikut.

5 5 Tabel 1.2 Penelitian Filter Pasif Nama Judul Penelitian Penelitian Hasil yang diperoleh Young Sik Cho et all, 2011 [3] Single tuned passive harmonioc filter design considering variances of tuning and quality factor Filter pasif single-tuned THD i 5 berkurang dari 72,6% menjadi 7,9 %, harmonisa ke 7 dari 61,8 % menjadi 11,2%, harmonisa ke 11 dari 20,9% menjadi 4,5%, harmoisa ke 13 dari 13,2% menjadi 2,9% Sumit Kanwar et all, 2013 [4] Power Quality Improvement in Faulty Conditions using Tuned Harmonic Filters Filter Pasif Single Tuned Pemasangan filter untuk jaringan tiga phasa, dapat menurunkan THDi 6,40% menjadi 1,46% G.Suresh Babu et all, 2009 [5] A Novel approach in the design of optimal tuning frequency of a single tuned harmonic filter for an alternator with rectifier loads Filter Single Tuned Menurunkan harmonisa arus Ke-5 dari 47,26% menjadi 16,17% Zubair Ahmed Memon et all, 2012 [6] Harmonics Mitigation of Industrial Power System Using Passive Filters Filter Pasif Single Tuned filter pasif mengurangi distorsi total harmonik dari sumber 20,77 mrnjadi 4,32%. Hasil reduksi memenuhi standar harmonisa direkomendasikan IEEE 519. Harun Rasjid, 2006 [7] Kajian Penggunaan Filter Pasif sebagai pereduksi efek harmonisa Filter pasif Dari hasil pengujian THDi lampu hemat energi sebelum pemasangan filter harmonisa adalah R = 15.9%, S = 10.9%, T = 12.1%, setelah pemasangan filter THDi tereduksi yaitu menjadi R = 2.7%, S = 2.1%, T = 3.6%.

6 6 Tabel 1.2 (Sambungan) Nama Judul Penelitian Penelitian Hasil yang diperoleh Supri Hardi [8] Filter matrix sebagai filter harmonisa dan perbaikan faktor daya: studi kasus pada transformator 400 Kva 20kv/400v, bengkel listrik di Politeknik Negeri Lhokseumawe Menggunakan filter matrix Total Harmonic Distortion (THD) tegangan dari 5,60% telah dikurangi menjadi 2,30% dan THD arus dari 7,80% mampu dikurangi menjadi 3,15%. Filter matrix di tuning pada harmonisa ke 3 tapi mampu meredam harmonisa ke 5, dan 7 yang juga merupakan amplitudo arus atau tegangan terbesar menjadi lebih rendah. Filter matrix juga mampu memperbaiki faktor daya dari 0,71 menjadi 0, Perumusan Masalah Masalah yang akan diselesaikan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut: 1. Harmonisa arus yang terdapat pada beban industri pengolahan plastik akibat penggunaan beban yang non linier tidak sesuai dengan standar IEEE Perbandingan hasil dengan menggunakan Filter Pasif Single Tuned dan Filter Matrix dalam mereduksi harmonisa arus pada beban industri pengolahan plastik.

7 7 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah mereduksi harmonisa dengan menggunakan Filter Pasif Single Tuned dan Filter Matrix pada industri pengolahan plastik. Tujuan ini juga dapat membantu industri pengolahan plastik tersebut dalam mereduksi kandungan harmonisa arus sehingga sesuai standar IEEE Batasan Masalah Batasan masalah yang akan diteliti adalah : 1. Penelitian hanya difokuskan pada masalah filter hamonisa pada beban produksi industri pengolahan plastik dengan menggunakan Filter Pasif Single Tuned dan Filter Matrix. 2. Mengamati hasil reduksi harmonisa arus menggunakan Filter Pasif Single Tuned dan Filter Matrix yang telah ditentukan dengan menggunakan software Matlab/Simulink. 3. Beban tiga phasa dianggap seimbang, untuk itu pembahasan dilakukan hanya pada satu phasa saja, dipilih phasa L1 dengan tingkat harmonisa rata-rata.

8 8 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang akan diperoleh pada penelitian ini adalah : 1. Memberikan informasi kepada menejemen perusahaan pengolahan plastik tersebut tentang besarnya kandungan harmonisa arus yang dihasilkan oleh mesin-mesin produksi. 2. Mengetahui nilai komponen filter yang digunakan untuk reduksi harmonisa arus sesuai standar IEEE Mengetahui kemampuan Filter Pasif Single Tuned dan Filter Matrix dalam mereduksi harmonisa. 4. Menjadi bahan rujukan/referensi untuk pengembangan penelitian lebih lanjut sehingga diperoleh hasil penelitian yang maksimal.