BAB 1 PENDAHULUAN. meningkatnya arus reaktif. Harmonisa telah terbukti memiliki dampak kerusakan

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Kualtas daya lstrk sangat dpengaruh oleh penggunaan jens-jens beban tertentu sepert beban non lner dan beban nduktf. Akbat yang dtmbulkannya adalah turunnya efsens energ lstrk dan rendahnya kualtas daya dar sstem. In dsebabkan tnggnya kandungan harmonsa dan rendahnya faktor daya karena menngkatnya arus reaktf. Harmonsa telah terbukt memlk dampak kerusakan pada peralatan dantaranya transformator, mesn-mesn berputar, swtchgear, kapastor bank dan relay-relay proteks. Peralatan-peralatan n mengalam rug-rug dan pemanasan yang berlebhan [1,2]. Idealnya energ lstrk dsalurkan ke beban mempunya gelombang snusodal. Dalam kenyataan terjad perubahan bentuk gelombang, karena penggunaan beban lstrk terutama beban-beban non lner semakn banyak. Beban non lner menyebabkan arus yang mengalr pada beban-beban tersebut menjad tdak sama dengan bentuk gelombang tegangannya yang snusodal. Dstors gelombang n dsebabkan oleh berbaga peralatan elektronka yang menggunakan komponen semkonduktor bekerja sebaga saklar. Sstem tenaga lstrk drancang untuk beroperas pada frekuens 50 Hz atau 60 Hz. Akan tetap pada aplkasnya beberapa beban menyebabkan munculnya arus Unverstas Sumatera Utara 1

2 2 ataupun tegangan yang frekuensnya merupakan kelpatan 50 Hz atau 60 Hz. Frekuens 50 Hz dan 60 Hz n dsebut frekuens fundamental dan kelpatannya dsebut frekuens harmonsa. Gelombang dengan frekuens harmonsa n menumpang pada gelombang aslnya yang snusodal, sehngga menghaslkan gelombang yang cacat. Bentuk gelombang yang tdak snusodal n merupakan jumlah antara gelombang snusodal sesaat dengan gelombang harmonsanya. Sebaga contoh, jka frekuens tegangan sumber adalah 50 Hz, maka frekuens harmonsa ke-3, ke-5, dan ke-7, masng-masng adalah 150 Hz, 250 Hz dan 350 Hz. Penympangan bentuk gelombang dukur dalam bentuk dstors harmonsa total (THD). Persentase Total Harmoncs Dstorton (THD) adalah jumlah harga efektp seluruh komponen harmonsa dbag dengan harga komponen dasarnya. Faktor daya rendah sebenarnya dapat datas dengan memasang kapastor bank yang dpasang paralel dengan sstem untuk mengkompensas daya nduktp akbat pembebanan. Dsampng dapat menakkan tegangan sstem, dapat juga menurunkan arus yang mengalr pada beban dan dapat menambah beban tanpa perlu membangun jarngan baru. Adanya kapastor menmbulkan permasalahan baru yatu sumber harmonsa dalam sstem dapat bernteraks dengan kapastor bank dan nduktans sstem, sehngga menmbulkan arus yang besar ketka terjad resonans. Resonans tmbul apabla reaktans nduktf dar sstem dan reaktans kapastf dar kapastor bank sama besarnya pada salah satu frekuens harmonsa tertentu. Karena reaktans dar kapastor berbandng terbalk dengan frekuens, maka Unverstas Sumatera Utara

3 3 pada frekuens tngg reaktansnya menjad kecl. Apabla muncul tegangan dan arus harmonsa yang besar melewat ratngnya kapastor dapat gagal beroperas. Hal n terjad karena kapastor yang mulanya berfungs sebaga penampung arus harmonsa dan perbakan faktor daya menjad tdak berfungs dan menmbulkan panas yang berlebhan. Dalam Gambar 1.1 [3] menunjukkan tegangan dan arus dalam jarngan dengan adanya harmonsa dan tanpa harmonsa Gambar 1.1 Bentuk gelombang dan spektrum yang dhaslkan beban lner dan beban non lner Unverstas Sumatera Utara

4 4 Bla tdak ada harmonsa dalam sstem, gelombang masukan berbentuk snusodal (A 1 ) akan menghaslkan gelombang yang snusodal (A 2 ). Bla gelombang snusodal dan gelombang non snusodal (B 2 ) masuk kedalam jarngan, kemudan kedua gelombang dar jarngan n masuk kedalam beban non lner, maka akan menmbulkan gelombang berbentuk non snusodal (B1 dan B3). Akbat dar gelombang non snusodal dapat menmbulkan gangguan tegangan dan arus dalam sstem Untuk mengatas permasalahan akbat penggunaan beban non lner dapat dgunakan flter yang dnamakan Second Order Damped. Flter n adalah rangkaan resstor dan nduktor dparalel dan dser dengan kapastor. Dengan demkan flter dapat berfungs untuk mengurang harmonsa dan juga sekalgus untuk perbakan faktor daya. Dar uraan datas penelt ngn menganalss dan merancang flter harmonsa dengan judul: Analss kebutuhan flter pasf untuk mengurang gangguan harmonsa dan perbakan faktor daya menggunakan Second Order Damped (Stud Kasus Pada Transformator 400 kva D Polteknk Neger Medan) Flter Second Order Damped merupakan bagan dar tpe flter pasf yang dapat berfungs memnmalsas arus harmonsa yang tmbul pada sstem. Ada dua jens flter pasf, yatu flter ser dan flter shunt. Flter ser drancang mampu untuk Unverstas Sumatera Utara

5 5 dalr arus maksmum yang melalunya, sedangkan flter shunt hanya dalr arus harmonk dan arus fundamental yang jauh lebh kecl dar arus dar sumber sstem. Adanya perbedaan arus yang besar pada flter ser dbandngkan dengan flter shunt, maka penggunaan flter shunt menjad lebh murah dalam pembayaannya darpada flter ser untuk efektftas yang sama. Pada frekuens dasar flter shunt dapat berfungs sebaga pemasok daya reaktf untuk menngkatkan perbakan faktor daya, datas frekuens yang dngnkan mempunya mpedans rendah memberkan jalan ke tanah untuk harmonsa orde tngg yang dhaslkan oleh beban non-lner [1]. antara lan: Beberapa peneltan telah dlakukan berkatan dengan penggunaan flter pasf a. Gonzales pada tahun 1986 d Canonsburg Mc Graw Edson Power System Dvson Of Cooper Industres, yang berjudul Desgn of flter to reduce harmoncs dstorton ndustral power system dengan beban lner (Arc Furnace, sx pulse rectfer), kapastor flter belum terpasang pada sstem. Flter yang drancang adalah Sngle Tuned untuk harmonsa ke 5 dan harmonsa ke 7 menggunakan hgh pass flter. b. Chackphed Madtharad dan Mark Mc Granaghan pada tahun 2008 d Profcal Electrcty Authorty (PEA) Thaland, yang berjudul Harmonc Flter Desgn For Inducton Furnace Load n 22 kv Dstrbuton System dengan beban non lner (Inducton Furnace dengan Kapastas 27 MW, Unverstas Sumatera Utara

6 6 22 kv) kapastor belum terpasang pada sstem. Flter yang drancang adalah Hgh Pass Flter untuk Harmonsa ke-5, 11dan 13, metode dentfkas harmonsanya dengan memplot frekuens respon. c. Srete Nkolovsk, Lajos Jozsa Srete dan Marjan Kalea pada tahun 1999 d Kroasa (Power System of Eastern Croata), yang berjudul Harmonc Analyss Of 110 kv Flter Faslty In power System Of Eastern Croata usng Easy Power Spectrum Program. Beban yang dgunakan beban non lner dan kapastor bank 50 MVAR yang terpasang pada busbar 110 kv. Flter yang drancang adalah Second Order Hgh Pass Flter untuk harmonsa ke 3 dan Notch LC Flter untuk harmonsa ke 5 dan 7 yang drancang oleh ABB. Metoda dentfkas harmonsa adalah dengan scan mpedans Easy Power Spectrum Program. 1.2 Perumusan Masalah Berapa besarkah dstors harmonsa total (Total Harmonc Dstorton) dar THD arus (THD) dan THD tegangan (THDv) yang terjad pada sstem dstrbus tenaga lstrk karena penggunaan beban-beban non lner. Dengan pemasangan flter pasf second order damped, sejauh mana berkurangnya nla THD dan THDv pada ss tegangan rendah dar transformator dstrbus. 1.3 Batasan Masalah Dalam peneltan n perlu dbuat batasan yatu: Unverstas Sumatera Utara

7 7 a. Analss harmonsa dlakukan pada sstem dstrbus dengan beban 3 fasa yang sembang, sehngga analss dlakukan 1 fasa. b. Kapastas transformator yang terpasang adalah 400 kva, 20kV/400/230 Volt, 50 Hz dan sstem Dyn Tujuan Peneltan. Tujuan dar peneltan n adalah merancang flter Second Order Damped untuk mengurang harmonsa dan penngkatan faktor daya akbat penggunaan bebanbeban lner dengan menggunakan software MATLAB/SIMULINK. 1.5 Manfaat Peneltan. Dapat memberkan kontrbus terhadap perkembangan sstem tenaga lstrk khususnya permasalahan harmonsa dalam sstem 3 fasa, mengetahu cara mengurang harmonsa serta menngkatkan faktor daya sstem. 1.6 Metodolog Peneltan Tahapan pada peneltan n adalah sebaga berkut: a. Melakukan pengumpulan data sstem dan pengukuran. b. Melakukan analss hasl pengukuran berdasarkan lteratur. c. Membuat smulas sebelum dan sesudah pemasangan flter dengan menggunakan program MATLAB/SIMULINK d. Membandngkan hasl pengukuran dengan smulas. Unverstas Sumatera Utara

8 8 1.7 Sstematka Pembahasan Tess n dsusun dengan sstematka sebaga berkut: Bab 1: Pendahuluan yang melput latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan peneltan, manfaat peneltan, metodolog peneltan, sstematka pembahasan dan relevans. Bab 2: Teor dasar membahas harmonsa, akbat yang dtmbulkan harmonsa, flter pasf second order damped dan metode Fourer untuk analss harmonsa. Bab 3. Membahas metodolog peneltan. Bab 4. Membahas tentang hasl dan analss. Bab 5. Kesmpulan yang dperoleh dar hasl peneltan dan saran. 1.8 Relevans Dengan hasl analss dan smulas, akan dketahu keuntungan dan keandalan menggunakan flter second order damped dalam memflter harmonsa, sehngga dapat mengurang dstors arus, tegangan harmonsa yang dsebabkan oleh bebanbeban non lner pada sstem dstrbus tenaga lstrk. Unverstas Sumatera Utara