Dosen Pembimbing : Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D. Dimas Fajar Uman Putra, ST., MT. Oleh : Rahmat Septian Wijanarko

Transkripsi

1 PENENTUAN PERALATAN UNTUK MEREDAM HARMONISA BERDASARKAN JENIS SUMBER HARMONISA, ORDE DAN MAGNITUDE HARMONISA DENGAN MEMPERHITUNGKAN BIAYA INVESTASI DI PT.WILMAR NABATI, GRESIK Oleh : Rahmat Septian Wijanarko Dosen Pembimbing : Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D. Dimas Fajar Uman Putra, ST., MT.

2 Outline Presentasi 1 LATAR BELAKANG 2 TUJUAN TUGAS AKHIR 3 TEORI PENUNJANG 4 SISTEM KELISTRIKAN PT. WILMAR NABATI 5 SIMULASI DAN ANALISIS 6 KESIMPULAN

3 Latar Belakang PT. Wilmar Nabati, Gresik merupakan perusahaan yang memproduksi minyak nabati, oleo chemical, bio energy dan produk sampingan berupa pupuk. Terdapat permasalahan kualitas daya (power quality) yaitu berupa munculnya gangguan harmonisa. Beberapa peralatan di industri yang umumnya digunakan untuk meredam gangguan harmonisa antara lain trafo penggeser fasa, filter harmonisa (aktif dan pasif) dan reaktor.

4 Tujuan Tugas Akhir Karakteristik Harmonisa di sistem 1 Penentuan Peralatan Peredam Harmonisa 4 2 Tingkat Efektifitas Peralatan 3 Biaya Investasi

5 Teori Penunjang Harmonisa Peralatan Peredam Harmonisa Standar Harmonisa

6 Teori Penunjang Harmonisa komponen sinusoidal tegangan dan arus yang mempunyai frekuensi kelipatan bilangan bulat (integer) dari frekuensi dasar pada kondisi steady state

7 Teori Penunjang Indeks Harmonisa Untuk mengetahui besarnya pengaruh harmonisa pada sistem tenaga listrik digunakan istilah Total Harmonic Distortion (THD) THD V h 2 V 1 V 2 h THD I h 2 I 1 I 2 h Keterangan : THD V dan THD I adalah THD tegangan dan THD arus V h dan I h adalah tegangan dan arus harmonisa V 1 dan I 1 adalah tegangan dan arus fundamental

8 Teori Penunjang Standar Harmonisa Standar harmonisa tegangan yang digunakan adalah IEEE std Tegangan Bus Pada PCC Distorsi Tegangan Individual / IHD (%) Distorsi Tegangan Total / THD (%) 69 kv dan ke bawah 3,0 5,0 69,001 kv sampai 161 kv 1,5 2,5 161,001 kv dan ke atas 1,0 1,5 Keterangan : PCC = Point of Common Coupling IHD = Individual Harmonic Distortion THD = Total Harmonic Distortion

9 Teori Penunjang Standar Harmonisa Standar harmonisa arus yang digunakan adalah IEEE std Distorsi Harmonisa Arus Maksimum dalam % terhadap I L Orde Harmonisa Individual I SC /I L <11 11 h h h h TDD < 20 * 4 2 1,5 0,6 0, ,5 2,5 1 0, ,5 4 1,5 0, , > ,5 1,4 20 Harmonisa orde genap dibatasi 25% dari Harmonisa orde ganjil di atas. Tidak diperbolehkan distorsi arus yang dihasilkan sistem DC, contohnya konverter setengah gelombang * Semua peralatan pembangkit listrik terbatas pada nilai-nilai distorsi arus terlepas dari I SC /I L aktual. Keterangan : Isc = Arus hubung singkat maksimum pada PCC IL = Arus beban maksimum (komponen frekuensi fundamental) pada PCC TDD = Total Demand Distortion

10 Teori Penunjang Peralatan Peredam Harmonisa Trafo Penggeser Fasa Filter Harmonisa Pasif Reaktor

11 Prinsip kerjanya : Teori Penunjang Peralatan Peredam Harmonisa (1) Trafo Penggeser Fasa Mensuper-posisikan komponen-komponen harmonisa yang ada di dua cabang beban sistem sehingga saling meniadakan.

12 Teori Penunjang Peralatan Peredam Harmonisa (2) Filter Harmonisa Pasif 1. Digunakan untuk mereduksi harmonisa orde frekuensi tertentu 2. Prinsip kerjanya adalah resonansi yaitu dengan cara menyediakan jalur yang impedansinya rendah pada frekuensi-frekuensi harmonisa. 3. Pada filter harmonisa pasif jenis single-tuned, hanya ada satu orde yang ditala. C L R Rangkaian filter single-tuned Grafik impedansi terhadap frekuensi

13 Teori Penunjang Peralatan Peredam Harmonisa (3) Reaktor 1. adalah sebuah peralatan induktor yang dipasang secara seri pada saluran. 2. Reaktor dirancang untuk mengurangi arus yang mengalir pada saluran terutama saat terjadi hubung singkat. 3. Dalam beberapa kasus (pada gambar 4), penggunaan reaktor juga dapat mengurangi harmonisa, contohnya load reactor dan line reactor. Gambar Line reactor dan Load reactor

14 Flowchart Peredaman Harmonisa MULAI Pengumpulan data yang dibutuhkan (data single line diagram, data peralatan dan data pengukuran harmonisa) a identifikasi karakteristik harmonisa Penggunaan Phase Shifting Trafo Ya Pemodelan sistem kelistrikan secara keseluruhan Simulasi dan analisis aliran daya (load flow) Nilai profil tegangan sesuai standar Indeks harmonisa tegangan sesuai standar Tidak Penempatan dan perhitungan filter harmonisa pasif Ya Tidak Pengaturan Tap Trafo Simulasi dan analisis aliran daya harmonisa (harmonic load flow) Ya Indeks harmonisa arus sesuai standar Tidak Penempatan dan perhitungan reaktor a SELESAI

15 Sistem Kelistrikan PT. Wilmar Nabati, Gresik Gambar Single Line Diagram PT. Wilmar Nabati, Gresik

16 Sistem Kelistrikan PT. Wilmar Nabati, Gresik Data Grid dan Generator ID Type Rated kv MW Mvar Mode Operasi % PF PLN Segara Madu Power Grid 20 18, Swing ID Type Rated kv MW rating MVAR rating Mode Operasi % PF BPT 1 Generator Sinkron MVAR Control BPT 2 Generator Sinkron MVAR Control DEG 1 Generator Sinkron MVAR Control DEG 2 Generator Sinkron MVAR Control DEG 3 Generator Sinkron MVAR Control DEG 4 Generator Sinkron MVAR Control NGT Generator Sinkron MVAR Control STG 1 Generator Sinkron MVAR Control 85.8 STG 2 Generator Sinkron MVAR Control 85.8

17 Sistem Kelistrikan PT. Wilmar Nabati, Gresik Data Trafo ID Bus / Plant Rating Daya Rating Tegangan (MVA) (kv) Air Comp. Bus / 0.4 Biodiesel Bus / 0.4 Biodiesel 3 Bus / 0.4 Biorefinery Bus / 0.4 Blow Moulding Bus / 0.4 Boiler Bus / 0.4 BWRO Bus / 0.4 CPC Bus / 0.4 CPC 3 Bus / 0.4 CPKO Plant Bus 41006_B / 0.4 FAL Compressor Bus 57001_BA / 0.4 Fatty Acid 01 + Hydrogenat. Bus / 0.4 Fatty Acid Bus / 0.4 Fatty Alcohol Bus 57001_BA / 0.4 Finishing SUB Bus / 0.4 Flour Mill Bus / 0.4 H2 Electrolysis Bus / 0.4 H2 Hydrochem 01 Bus 41006_B / 0.4 Jetty & SWRO 1 Bus 56004_A / 0.4 ME-Fract Bus / 0.4 MES Bus Coupling / 0.4 New Compressor Bus 41006_B / 0.4 NPK 01 Bus / 0.4 NPK 02 Bus / 0.4 NPK 03 Bus / 0.4

18 Sistem Kelistrikan PT. Wilmar Nabati, Gresik Data Trafo (lanjutan) ID Bus / Plant Rating Daya Rating Tegangan (MVA) (kv) PFAD GLY Bus / 0.4 PKC 1 Bus / 0.4 PKC 2 Bus / 0.4 PK Solvent Extraction Bus / 0.4 Ref & Fract 2600T Bus / 0.4 Ref & Fract 3000T Bus / 0.4 Refinery & Frac 3100TPD Bus / 0.4 RO / ETP Bus / 0.4 Rock Grinding Bus bay / 0.4 SWRO 2 &3 Bus / 0.4 T1 Bus / 0.4 T3 Bus / 0.4 T4 Bus / 0.4 T5 Bus / 0.4 T7 Bus / 0.4 T8 Bus / 0.4 T10 Bus / 0.4 T11 Bus / 0.4 Text Line 4 Bus / 0.4 Texturizing L1,2,3 Bus / 0.4 Texturizing L4,5 Bus / 0.4 TF 64 MT, 80 MT Bus / 0.4 TF - KB Bus / 0.4 TF - NKB Bus / 0.4 TF OLEO + Shipment Bus / 0.4 WS 1 Bus / 0.4 WS 3 Bus / 0.4 WS BPT Bus / 0.4

19 Sistem Kelistrikan PT. Wilmar Nabati, Gresik Data Beban Pola operasi beban yang ada di PT. Wilmar Nabati dibagi menjadi 2 yaitu beban penuh (peak load) dan beban normal (normal load). Jenis Beban Beban Penuh Beban Normal Motor 3 fasa MW MW Motor 1 fasa MW MW Lump Load 1.48 MW 1.48 MW

20 Sistem Kelistrikan PT. Wilmar Nabati, Gresik Data Kapasitor Bank ID kapasitor Rating Daya (kvar) Rating Tegangan (kv) Trafo Keterangan CAP 2 60 kvar 0.4 kv Refinery & Fractination 3000T Continous CAP kvar 0.4 kv Fatty Acid 01 + Continous CAP kvar 0.4 kv Hydrogenation Stand by CAP kvar 0.4 kv Finishing Sub Continous CAP kvar 0.4 kv PKC 1 Continous CAP kvar 0.4 kv PKC 1 Continous

21 Simulasi dan Analisis 1. Simulasi load flow sistem kelistrikan pada kondisi peak load dan normal load. (pengaturan tap trafo) 2. Simulasi harmonic load flow sistem kelistrikan pada kondisi peak load dan normal load. 3. Perbandingan tingkat distorsi harmonisa sebelum dan sesudah pemasangan peralatan peredam harmonisa yaitu trafo penggeser fasa dan filter harmonisa pasif. 4. Perhitungan reaktor untuk meredam gangguan harmonisa bila pemasangan filter harmonisa pasif masih belum berhasil meredam gangguan harmonisa.

22 Simulasi dan Analisis (peak load) Pengaturan Tap Trafo Tujuannya adalah untuk memperbaiki nilai tegangan pada bus Trafo ID Fatty Acid 01 + Hydrogenation Fatty Acid Fatty Alcohol Tap trafo primer (-2.5%) primer (-2.5%) primer (-5%) Peak Load Bus ID %V sebelum %V setelah % 99.3% % 99.75% % 99.75% % 99.43% % 99.75% % 99.39% % 98.4% % 99.49% % 99.49% % 99.27% % 97.83% % 98.75% % 99.22% % 99.18% % 98.87% % 98.22% % 98.41% % 99.21% % 98.66% %V standar % % % % %

23 Simulasi dan Analisis (peak load) Hasil Simulasi Harmonic Load Flow Data THD V tidak sesuai standar pada kondisi peak load di PT. Wilmar Nabati, Gresik Bus ID Nama Plant dan Panel Nominal kv Indeks THD V Standard THD V (%) 112 Gas Burner Gas Burner Field Tank & Plant Utilities Ref 2500 TPD

24 Simulasi dan Analisis (peak load) Hasil Simulasi Harmonic Load Flow Data IHD V tidak sesuai standar pada kondisi peak load di PT. Wilmar Nabati, Gresik Bus ID Nama Plant dan Panel Nominal kv Orde Magnitude (%) Standard IHDV (%) 111 H2 Hydrochem Preparation TF - NKB Gas Burner Gas Burner Gas Burner Outgoing trafo Finishing Sub Air Compressor Beading Plant Packaging Field Tank & Plant Utilities Tank Farm KB Ref 2500 TPD CAP10TPB+CIP CAP25TPB Glycerine Water Pret Glycerine Water Evapo Outcome trafo Fatty Acid 01+ Hydrogenation Glycerine Distillation Fatty Acid Distillation FA Plant Utilites Hydrogenation Hydrogenation Utilitites Hydrogenation

25 Simulasi dan Analisis (peak load) Hasil Simulasi Harmonic Load Flow Data THD I tidak sesuai standar pada kondisi peak load di PT. Wilmar Nabati, Gresik Bus Trafo Trafo Isc (ka) IL (ka) Isc/IL Standar THD I THD I (%) 1 Air Comp Biodiesel Finishing SUB H2 Hydrochem Refinery & Frac 3100TPD TF - NKB

26 Penggunaan Trafo Penggeser Fasa (peak load) Lokasi 1 : Bus 51002

27 Penggunaan Trafo Penggeser Fasa (peak load) Lokasi 2 : Bus 53002

28 Simulasi dan Analisis (peak load) Penggunaan Trafo Penggeser Fasa Perubahan nilai indeks gangguan harmonisa tegangan sebelum dan sesudah pengoperasian trafo penggeser fasa pada saat kondisi peak load di 2 lokasi Data Nilai THD Trafo ID Bus ID sebelum menggunakan phase shifting trafo setelah menggunakan phase shifting trafo Standar Refinery & Fract 3100 TPD % 5.85% 5% Trafo ID Bus ID orde sebelum menggunakan phase shifting trafo Data Nilai IHD setelah menggunakan phase shifting trafo Standar Refinery&Fract 3100 TPD % 3.08% 3% % 3.4% 3% TF - KB % 2.57% 3% H2 Hydrochem % 1.45% 3%

29 Simulasi dan Analisis (peak load) Hasil Simulasi Harmonic Load Flow Setelah Penggunaan Trafo Penggeser Fasa Data THD V tidak sesuai standar pada kondisi peak load di PT. Wilmar Nabati, Gresik Bus ID Nama Plant dan Panel Nominal kv Indeks THD V Standard THD V (%) 112 Gas Burner Gas Burner Ref 2500 TPD Oil Fat Splitting

30 Simulasi dan Analisis (peak load) Hasil Simulasi Harmonic Load Flow Setelah Penggunaan Trafo Penggeser Fasa Data IHD V tidak sesuai standar pada kondisi peak load di PT. Wilmar Nabati, Gresik Bus ID Nama Plant dan Panel Nominal kv Orde Magnitude (%) Standard IHD V (%) 112 Gas Burner Gas Burner Gas Burner Air Compressor Ref 2500 TPD Oil Fat Splitting

31 Simulasi dan Analisis (peak load) Pemasangan Filter Harmonisa Pasif 1. Perbaikan Faktor Daya Q = P [tan cos 1 φ awal tan cos 1 φ target ] 2. Kapasitor (C) kvar = V l l 2 X C kvar = V 2 l l ω 0 C kvar C = V 2 l l ω 0 3. Induktor (L) X L = X C = X 0 ω n L = X L 1 ω n C = ω 0 L 4. Resistor (L) Q = X 0 R R = X 0 Q Keterangan : Q = Faktor kualitas pada filter (asumsi Q=30)

32 Desain Filter (1) (peak load) Desain filter di Bus 112 (Bus Outgoing Trafo Boiler) Single Tuned Orde 5, frekuensi Tuning (ω n ) = 250 Hz PF sebelum 91.6% PF sesudah 94% Q = 173 x ( tan θ awal tan θ target ) = 173 x (tan(cos )- tan (cos )) = kvar kvar yang digunakan (Q c ) per fasa sebesar 13 kvar Maka, nilai kapasitor sebagai komponen filter adalah kvar 13 kvar C = V 2 = l l ω = μf ( ) nilai induktor sebagai komponen filter adalah 1 L = ω 2 n C = 1 ( ) 2 = 1.57 mh μf X L = ω 0 L = mh = Ω X C = X L = X 0 = Ω Dan komponen resistansi filternya (asumsi Q = 30) adalah R = X 0 Q = = Ω 30

33 Simulasi dan Analisis (peak load) Hasil Simulasi Harmonic Load Flow Setelah Penggunaan Filter Harmonisa Pasif Data perubahan THD V pada kondisi peak load di PT. Wilmar Nabati, Gresik Bus ID Nama Plant dan Panel Nominal kv THD V sebelum THD V sesudah Standard THD V (%) 112 Gas Burner Gas Burner Ref 2500 TPD Oil Fat Splitting

34 Simulasi dan Analisis (peak load) Hasil Simulasi Harmonic Load Flow Setelah Penggunaan Filter Harmonisa Pasif Data perubahan IHD V pada kondisi peak load di PT. Wilmar Nabati, Gresik Bus ID Nama Plant dan Panel Nominal kv Orde Magnitude sebelum (%) Magnitude sesudah (%) Standard IHD V (%) 112 Gas Burner Gas Burner Gas Burner Air Compressor Ref 2500 TPD Oil Fat Splitting

35 Simulasi dan Analisis (peak load) Hasil Simulasi Harmonic Load Flow Setelah Penggunaan Filter Harmonisa Pasif Data perubahan THD I pada kondisi peak load di PT. Wilmar Nabati, Gresik dari kondisi awal tidak memenuhi standar Bus Trafo Trafo THD I sebelum (%) THD I sesudah (%) Standar THD I (%) 1 Air Comp Boiler Finishing SUB H2 Hydrochem Refinery & Frac 3100TPD TF - NKB

36 Pemasangan Reaktor (peak load) Desain reaktor di Bus 112 (Bus Outgoing Trafo Boiler) Untuk mengurangi harmonisa arus Namun tetap menjaga agar tegangan tetap sesuai standar Nilai tegangan trafo boiler sebelum pemasangan reaktor = 99.79% x 0.4 kv = kv Agar nilai tegangan tetap memenuhi standar, maka penurunan tegangan maksimal adalah 2% atau = 97.79% x 0.4 kv = kv. Maka impedansi reaktor = 2% Z base Z Ω Ω = kv2 MVA = = Ω = Ω x 2% = Ω

37 Pemasangan Reaktor (peak load) Desain reaktor di Bus 112 (Bus Outgoing Trafo Boiler) Bus Trafo Trafo TDD I sebelum (%) TDD I sesudah (%) Standar TDD (%) 26 Boiler

38 Simulasi dan Analisis (peak load) Hasil Simulasi Harmonic Load Flow Setelah Penggunaan Reaktor Data perubahan THD I pada kondisi peak load di PT. Wilmar Nabati, Gresik dari kondisi awal tidak memenuhi standar Bus Trafo Trafo THD I sebelum (%) THD I sesudah (%) Standar THD I (%) 1 Air Comp Boiler Finishing SUB H2 Hydrochem Refinery & Frac 3100TPD TF - NKB

39 Simulasi dan Analisis (peak load) Perhitungan Biaya Ekonomis Penggunaan trafo penggeser fasa di 2 lokasi yaitu pada trafo H2 Hydrochem 01 dan trafo Refinery&Fract 3100 TPD mampu meredam gangguan harmonisa atau setara dengan penggunaan 2 filter harmonisa pasif di panel TF OLEO Shipment dan di panel TF-KB. Trafo ID Bus ID orde sebelum menggunakan phase shifting trafo Data Nilai IHD setelah menggunakan phase shifting trafo Standar Refinery&Fract 3100 TPD % 3.08% 3% % 3.4% 3% TF - KB % 2.57% 3% H2 Hydrochem % 1.45% 3%

40 Simulasi dan Analisis (peak load) Perhitungan Biaya Ekonomis Misalkan pada panel TF OLEO Shipment seharusnya dipasang filter dengan kapasitas 2642 kva dan pada panel TF-KB seharusnya dipasang filter dengan kapasitas 1311 kva. Sehingga, penghematan yang bisa didapat adalah sebesar 12 $/kva x [2642 kva kva] = $ = Rp ,00 (Asumsi 1$=Rp ,00)

41 KESIMPULAN 1. Berdasarkan data pengukuran, orde harmonisa yang dominan di sistem kelistrikan PT.Wilmar Nabati, Gresik adalah orde 5,7,11 dan 13, maka digunakanlah filter jenis single-tuned. 2. Penggunaan trafo penggeser fasa dapat meredam harmonisa orde 5 dan 7 tapi tidak bisa meredam harmonisa orde 11. Selain itu tidak di semua lokasi dapat digunakan trafo penggeser fasa, sehingga digunakan filter harmonisa pasif. 3. Pemasangan filter harmonisa pasif dapat meredam semua gangguan harmonisa tegangan dan harmonisa arus sehingga memenuhi standar IEEE , pada saat kondisi beban puncak maupun beban normal, kecuali pada plant boiler. 4. Pemasangan reaktor pada sisi outgoing trafo boiler efektif untuk meredam harmonisa arus. Perhitungan reaktor perlu dilakukan secara tepat karena bila tidak, dapat menyebabkan penurunan tegangan yang terlalu besar. 5. Penggunaan trafo pengggeser fasa dapat mengurangi penggunaan filter harmonisa sehingga dapat menghemat biaya investasi sebesar Rp ,00 untuk peredaman harmonisa di sistem kelistrikan PT.Wilmar Nabati Gresik.

42

43 Prinsip kerjanya : Teori Penunjang Peralatan Peredam Harmonisa (1) Trafo Penggeser Fasa Mensuper-posisikan komponen-komponen harmonisa yang ada di dua cabang beban sistem sehingga saling meniadakan.

44 Teori Penunjang Peralatan Peredam Harmonisa (1) Trafo Penggeser Fasa Memiliki efek peredaman harmonisa yang sama dengan multipulse transformer (12-pulse transformer). Pada trafo delta/delta (fasa geser 0 ) pada sumber yang sama dengan trafo delta/wye. Orde harmonisa signifikan = (n x p) ± 1 (n = bilangan integer, p = jumlah pulsa) Oleh karena itu system 12 pulsa akan menghasilkan orde dominan ke-11, 13, 23, 25, dst. Namun akan meredam orde ke-5, 7, 17, 19, dst.

45 Catatan Tambahan Desain Filter (peak load)

46 Desain Filter (1) (peak load) Desain filter di Bus 112 (Bus Outgoing Trafo Boiler) Single Tuned Orde 5, frekuensi Tuning (ω n ) = 250 Hz PF sebelum 91.6% PF sesudah 94% Q = 173 x ( tan θ awal tan θ target ) = 173 x (tan(cos )- tan (cos )) = kvar kvar yang digunakan (Q c ) per fasa sebesar 13 kvar Maka, nilai kapasitor sebagai komponen filter adalah kvar 13 kvar C = V 2 = l l ω = μf ( ) nilai induktor sebagai komponen filter adalah 1 L = ω 2 n C = 1 ( ) 2 = 1.57 mh μf X L = ω 0 L = mh = Ω X C = X L = X 0 = Ω Dan komponen resistansi filternya (asumsi Q = 30) adalah R = X 0 Q = = Ω 30

47 Single Tuned Orde 11, frekuensi Tuning (ω n ) = 550 Hz PF sebelum 94.1% PF sesudah 96% Q = 173 x ( tan θ awal tan θ target ) = 173 x (tan(cos )- tan (cos )) = kvar Desain Filter (1) (peak load) Desain filter di Bus 112 (Bus Outgoing Trafo Boiler) kvar yang digunakan (Q c ) per fasa sebesar 11.5 kvar Maka, nilai kapasitor sebagai komponen filter adalah kvar 11.5 kvar C = V 2 = l l ω = μf ( ) nilai induktor sebagai komponen filter adalah 1 L = ω 2 n C = 1 ( ) 2 = mh μf X L = ω 0 L = mh = Ω X C = X L = X 0 = Ω Dan komponen resistansi filternya (asumsi Q = 30) adalah R = X 0 = = Ω Q 30

48 Single Tuned Orde 7, frekuensi Tuning (ω n ) = 350 Hz PF sebelum 96% PF sesudah 99% Q = 173 x ( tan θ awal tan θ target ) = 173 x (tan(cos )- tan (cos )) = kvar Desain Filter (1) (peak load) Desain filter di Bus 112 (Bus Outgoing Trafo Boiler) kvar yang digunakan (Q c ) per fasa sebesar 26 kvar Maka, nilai kapasitor sebagai komponen filter adalah kvar 26 kvar C = V 2 = l l ω = μf ( ) nilai induktor sebagai komponen filter adalah 1 L = ω 2 n C = 1 ( ) 2 = 0.4 mh μf X L = ω 0 L = ,4 mh = Ω X C = X L = X 0 = Ω Dan komponen resistansi filternya (asumsi Q = 30) adalah R = X 0 = = Ω Q 30

49 Single Tuned Orde 5, frekuensi Tuning (ω n ) = 250 Hz PF sebelum 91.3% PF sesudah 95% Q = 368 x ( tan θ awal tan θ target ) = 368 x (tan(cos )- tan (cos )) = KVar Desain Filter (2) (peak load) Desain filter di Bus 111 (Bus Outgoing Trafo H2 Hydrochem 01) kvar yang digunakan (Q c ) per fasa sebesar 43.5 kvar Maka, nilai kapasitor sebagai komponen filter adalah kvar 43.5 kvar C = V 2 = l l ω = μf ( ) nilai induktor sebagai komponen filter adalah 1 L = ω 2 n C = 1 ( ) 2 = mh μf X L = ω 0 L = mh = Ω X C = X L = X 0 = Ω Dan komponen resistansi filternya (asumsi Q = 30) adalah R = X 0 = = Ω Q 30

50 Single Tuned Orde 5, frekuensi Tuning (ω n ) = 250 Hz PF sebelum 91.6% PF sesudah 95% Q = 1648 x ( tan θ awal tan θ target ) = 1648 x (tan(cos )- tan (cos )) = KVar Desain Filter (3) (peak load) Desain filter di Bus 4 (Bus Outgoing Trafo Finishing Sub) kvar yang digunakan (Q c ) per fasa sebesar 252 kvar Maka, nilai kapasitor sebagai komponen filter adalah kvar 252 kvar C = V 2 = l l ω = μf ( ) nilai induktor sebagai komponen filter adalah 1 L = ω 2 n C = 1 ( ) 2 = mh μf X L = ω 0 L = mh = Ω X C = X L = X 0 = Ω Dan komponen resistansi filternya (asumsi Q = 30) adalah R = X 0 Q = = Ω 30

51 Single Tuned Orde 5, frekuensi Tuning (ω n ) = 250 Hz PF sebelum 91.5% PF sesudah 95% Q = 310 x ( tan θ awal tan θ target ) = 310 x (tan(cos )- tan (cos )) = KVar Desain Filter (4) (peak load) Desain filter di Bus 113 (Bus Outgoing Trafo TF-NKB) kvar yang digunakan (Q c ) per fasa sebesar 35 kvar Maka, nilai kapasitor sebagai komponen filter adalah kvar 35 kvar C = V 2 = l l ω = μf ( ) nilai induktor sebagai komponen filter adalah 1 L = ω 2 n C = 1 ( ) 2 = mh μf X L = ω 0 L = mh = Ω X C = X L = X 0 = Ω Dan komponen resistansi filternya (asumsi Q = 30) adalah R = X 0 Q = = Ω 30

52 Single Tuned Orde 5, frekuensi Tuning (ω n ) = 250 Hz PF sebelum 90.2% PF sesudah 98% Q = 868 x ( tan θ awal tan θ target ) = 868 x (tan(cos )- tan (cos )) = KVar Desain Filter (5) (peak load) Desain filter di Bus 72 (Bus Outgoing Trafo Air Compressor) kvar yang digunakan (Q c ) per fasa sebesar 240 kvar Maka, nilai kapasitor sebagai komponen filter adalah kvar 240 kvar C = V 2 = l l ω = μf ( ) nilai induktor sebagai komponen filter adalah 1 L = ω 2 n C = 1 ( ) 2 = mh μf X L = ω 0 L = mh = Ω X C = X L = X 0 = Ω Dan komponen resistansi filternya (asumsi Q = 30) adalah R = X 0 Q = = Ω 30

53 Single Tuned Orde 5, frekuensi Tuning (ω n ) = 250 Hz PF sebelum 90.2% PF sesudah 95% Q = 5623 x ( tan θ awal tan θ target ) = 5414 x (tan(cos )- tan (cos )) = kvar Desain Filter (6) (peak load) Desain filter di Bus 2 (Bus Outgoing Trafo Refinery & Frac. 3100TPD) kvar yang digunakan (Q c ) per fasa sebesar 845 kvar Maka, nilai kapasitor sebagai komponen filter adalah kvar 845 kvar C = V 2 = l l ω = μf ( ) nilai induktor sebagai komponen filter adalah 1 L = ω 2 n C = 1 ( ) 2 = mh μf X L = ω 0 L = mh = Ω X C = X L = X 0 = Ω Dan komponen resistansi filternya (asumsi Q = 30) adalah R = X 0 Q = = Ω 30

54 Single Tuned Orde 11, frekuensi Tuning (ω n ) = 550 Hz PF sebelum 95% PF sesudah 98% Q = 5620 x ( tan θ awal tan θ target ) = 5620 x (tan(cos )- tan (cos )) = KVar Desain Filter (6) (peak load) Desain filter di Bus 2 (Bus Outgoing Trafo Refinery & Frac. 3100TPD) kvar yang digunakan (Q c ) per fasa sebesar 706 kvar Maka, nilai kapasitor sebagai komponen filter adalah kvar 706 kvar C = V 2 = l l ω = μf ( ) nilai induktor sebagai komponen filter adalah 1 L = ω 2 n C = 1 ( ) 2 = mh μf X L = ω 0 L = mh = Ω X C = X L = X 0 = Ω Dan komponen resistansi filternya (asumsi Q = 30) adalah R = X 0 Q = = Ω 30

55 Single Tuned Orde 11, frekuensi Tuning (ω n ) = 550 Hz PF sebelum 86.6% PF sesudah 95% Q = 2984 x ( tan θ awal tan θ target ) = 2984 x (tan(cos )- tan (cos )) = KVar Desain Filter (7) (peak load) Desain filter di Bus 9 (Bus Outgoing Trafo Fatty Acid 01+ Hydrogenation) kvar yang digunakan (Q c ) per fasa sebesar 742 kvar Maka, nilai kapasitor sebagai komponen filter adalah kvar 742 kvar C = V 2 = l l ω = μf ( ) nilai induktor sebagai komponen filter adalah 1 L = ω 2 n C = 1 ( ) 2 = mh μf X L = ω 0 L = mh = Ω X C = X L = X 0 = Ω Dan komponen resistansi filternya (asumsi Q = 30) adalah R = X 0 Q = = Ω 30

56 Catatan Tambahan Summary Desain Filter (peak load) No. Bus Jenis filter C (μf) L (mh) R (mω) Q Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde

57 Catatan Tambahan Summary Desain Filter (normal load) No. Bus Jenis filter C (μf) L (mh) R (mω) Q Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde Single-tuned orde

58 Catatan Tambahan Desain Reaktor (peak load) Trafo Kapasitas reaktor (Ω) TDD I sebelum (%) TDD I sesudah (%) Standar TDD % V sebelum % V sesudah Boiler Ω % 97.79%

59 Catatan Tambahan Desain Reaktor (normal load) Trafo Kapasitas reaktor (Ω) TDD I sebelum (%) TDD I sesudah (%) Standar TDD % V sebelum % V sesudah Boiler Ω % 97.79% Finishing Sub Ω % 97.48%

60 Catatan Tambahan Sumber Harmonisa A. Konverter Kebanyakan beban yang menimbulkan cacat gelombang (deforming loads) adalah beban-beban yang mengandung konverter (static converter). Beberapa contoh yang umum antara lain : Lampu flourescent, dimmer. Komputer Perangkat elektronik untuk rumah tangga (TV, microwave, pemanas). Variable speed drive (VSD). Charger baterai. Uninterruptible Power Supply (UPS). B. Tanur Busur Listrik (Electric Arc Furnace) C. Transformator D. Mesin-Mesin Berputar

61 Catatan Tambahan Sumber Harmonisa A. Konverter Kebanyakan beban yang menimbulkan cacat gelombang (deforming loads) adalah beban-beban yang mengandung konverter (static converter). Beberapa contoh yang umum antara lain : Lampu flourescent, dimmer. Komputer Perangkat elektronik untuk rumah tangga (TV, microwave, pemanas). Variable speed drive (VSD). Charger baterai. Uninterruptible Power Supply (UPS). B. Tanur Busur Listrik (Electric Arc Furnace) C. Transformator D. Mesin-Mesin Berputar Pada penyearah enam pulsa, harmonisa yang terjadi hanya pada orde 6k+1, dengan k adalah bilangan integer. Orde harmonisa 6k+1 untuk harmonisa urutan negatif sedangkan orde harmonisa 6k-1 untuk harmonisa urutan positif. Pada penyearah dua belas pulsa harmonisa yang terjadi hanya pada orde 12k+1.

62 Catatan Tambahan Efek Negatif Harmonisa Pengaruh negatif harmonik dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu efek seketika (instantaneous effects) dan efek jangka panjang (long-term effects) karena overheating. Yang termasuk pada efek seketika, contohnya adalah mengganggu pengoperasian kontroler pada sistem elektonik. Harmonik juga dapat menyebabkan salah pembacaan (misreading) pada pengukuran besaran listrik. Gelombang terdistorsi pada saluran menimbulkan interferensi pada saluran komunikasi dan rangkaian kontrol atau monitoring. Sedangkan efek jangka panjang yang sering terjadi adalah overheating, misalnya pada kapasitor. Selain itu, overheating pada mesin-mesin listrik maupun transformator terjadi karena adanya rugi-rugi energi tambahan akibat harmonik. Pada kabel dan peralatan, rugi-rugi energi tambahan ini disebabkan oleh bertambahnya nilai rms arus untuk daya aktif yang sama dan bertambahnya resistansi inti yang sebanding dengan bertambahnya frekuensi (karena skin effect).

63 Catatan Tambahan Fourier Menurut metode Fourier, suatu fungsi periodik dapat diuraikan menjadi fungsi-fungsi sinusoidal dengan frekuensi, amplitude, dan sudut fasa tertentu apabila memenuhi syarat-syarat: Merupakan fungsi periodik f ωt = f ωt + T dengan T = periode Merupakan fungsi kontinyu atau fungsi tak kontinyu dengan jumlah ketidakkontinyuan yang tertentu selama satu periode Selama selang periode, fungsi harus mempunyai harga rata-rata tertentu Dalam satu periode T, fungsi harus mempunyai harga maksimum atau minimum yang jumlahnya tertentu.

64 Catatan Tambahan Fourier (lanjutan) Apabila syarat-syarat diatas dipenuhi maka fungsi dapat diuraikan menjadi deret Fourier yang bentuknya sebagai berikut: f ωt = a 0 dengan : + 2 n=1 a 0 = 2 T 0T f ωt d ωt (a n cos ωnt + b n sin ωnt) a n = 2 T 0T f ωt cos nωt d(ωt) b n = 2 T 0T f( ωt) sin nωt d(ωt) Penyederhanaan analisis Fourier dapat dilakukan dengan menggunakan sifat-sifat khusus sebagai berikut: Jika luas siklus positif dan negatif dalam satu periode sama maka a 0 =0 Jika f ω t = f(ω t + π) atau fungsi mempunyai simetri setengah gelombang maka tidak akan muncul harmonisa orde genap Jika fungsi merupakan fungsi genap f ω t = f( ω t ) maka b n = 0 Jika fungsi merupakan fungsi ganjil f ω t = f(ω t + π) maka a n = 0