PEREDAMAN HARMONISA BEBAN RUMAH TANGGA DENGAN LOW PASS FILTER LCL TESIS. OLEH NAMA : Pintor Rumapea NIM : /TE

Transkripsi

1 1 PEREDAMAN HARMONISA BEBAN RUMAH TANGGA DENGAN LOW PASS FILTER LCL TESIS OLEH NAMA : Pintor Rumapea NIM : /TE FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 2 PEREDAMAN HARMONISA BEBAN RUMAH TANGGA DENGAN LOW PASS FILTER LCL TESIS Untuk memproleh gelar Magister Teknik dalam program studi Magister Teknik Elektro pada Fakultas Teknik OLEH NAMA : Pintor Rumapea NIM : /TE FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 3 Judul Tesis : PEREDAMAN HARMONISA BEBAN RUMAH TANGGA DENGAN LOW PASS FILTER LCL Nama Mahasiswa : Pintor Rumapea Nomor Induk : Program Studi : Magister Teknik Elektro Menyetujui Komisi Pembimbing: Prof.Dr.Ir. Usman Baafai Ketua Ir. Refdinal Nazir, M.S,Ph.D Anggota Sekretaris Program Studi Dekan, (Drs. Hasdari Helmi, MT) (Prof.Dr.Ir. Bustami Syam, MSME) Telah Lulus : 31 Mei 2014

4 4 Telah diuji pada Tanggal : Panitia penguji tesis Ketua : Prof. Dr. Ir. Usman Baafai Anggota : Ir. Refdinal Nazir, M.S., Ph.D : Prof. Drs. Tulus, M.Si, Ph.D : Dr. Marwan Ramli,M.Si

5 5 ABSTRAK Sebagian besar pemakaian beban listrik rumah tangga di masyarakat saat ini hampir 90% memakai beban elektronika atau beban non linier. Pemakaian beban non linier diantaranya lampu hemat energi, televisi, radio-tape, komputer, printer, charger, pendingin ruangan dan peralatan electro domestics. Beban non linier tersebut merupakan beban yang menimbulkan harmonisa. Hasil pengukuran beban rumah tangga dengan THD I sebesar 32,2% dan faktor daya 0,88. Dengan memanfaatkan program Matlab/simulink dapat diperlihatkan bahwa harmonisa diredam oleh Low pass filter LCL sehingga Total Harmonic Distortion (THD I ) diturunkan menjadi 4,91% dan factor daya naik menjadi 0,894, sehingga semua nilai harmonisa individu sudah sesuai standar IEC Kata-kata kunci: Harmonisa, Low Pass Filter LCL, THDv, THDi, IEC

6 6 ABSTRACT Nearly 90% of the household electrical load today uses either electronic load or non-linear load. The use of non-linear load includes energy-saving lights, televisions, radio-tape recorders, computers, printers, chargers, air-conditioners, and other electro-domestic equipment. This non-linear load will cause harmonics. The objective of the research was to identify filter design by calculating Low Pass Filter LCL parameters and to filter harmonics which was caused by household equipment, according to IEC standard. The result of the measurement on household load in THD i was 32.2% with the power factor of By using Matlab/simulink program, it was found that harmonics, soaked in Low Pass Filter LCL with Total harmonic Distortion, was decreased to 4.91% and the power factor was increased to 0.894; all individual harmonic values would meet the IEC standard. Keywords: Harmonics, Low Pass Filter LCL, THD v, THD i, IEC

7 7 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Penulisan tesis ini dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat kurikulum Program Studi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik, Medan. Tesis ini berjudul Peredaman Harmonisa Beban Rumah Tangga Dengan Low Pass Filter LCL dimana penulis merasa tertarik dengan masalah filter harmonisa dan perbaikan faktor daya untuk meningkatkan kualitas daya listrik. Penulis terutama sekali mengucapkan terima kasih kepada orang tua tercinta, istri, dan anak-anak tersayang atas doa dan dorongan batin yang tak ternilai harganya. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai dan Bapak Ir. Refdinal Nazir, M.S., Ph.D sebagai pembimbing tesis saya, atas segala saran, bimbingan dan nasehatnya selama penulisan ini berlangsung. Terima kasih juga disampaikan kepada Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM &H, M.Sc (CTM), Sp.A(K), selaku Rektor atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister, dan kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik yang

8 8 memberikan kesempatan menjadi mahasiswa Program Studi Magister Teknik Elektro. Penulis juga mengucapkan terimah kasih atas konstribusi dan bantuan Bapak Prof. Dr. Ir.Usman Baafai selaku Ketua Program Studi atas upaya dan usahanya mensukseskan Program Studi Magister Teknik Elektro, serta seluruh staf pengajar Program Studi Magister Teknik Elektro. Mudah-mudahan tesis ini juga dapat bermanfaat bagi PT. PLN(Persero) sebagai penyedia tenaga listrik di Indonesia dan kepada pembaca khususnya yang tertarik mengenai filter harmonisa dan perbaikan faktor daya. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang dapat membantu perbaikan untuk tulisan selanjutnya. Medan, Mei 2014 Penulis, Pintor Rumapea

9 9 DAFTAR RIWAYAT HIDUP Saya yang bertanda tangan dibawah ini: Nama : Pintor Rumapea Tempat/Tanggal Lahir : Samosir/01 Nopember 1963 Jenis Kelamin Agama Bangsa Alamat : Laki-laki : Kristen : Indonesia : Jl. Berdikari No Padang Bulan. Medan Menerangkan dengan sesungguhnya riwayat hidup sebagai berikut: PENDIDIKAN 1. Tamatan SD : Tahun Tamatan SMP : Tahun Tamatan SMA : Tahun Tamatan S1 : Tahun 1988 PEKERJAAN 1. Tahun : Utility Supervisor Pada PT. Aribhawana Utama. Belawan 2. Tahun : Project Engineer Pada Cogelex Alsthom. Jakarta 3. Tahun 1994 Sekarang: Pegawai PT.PLN (Persero).

10 10 Demikian riwayat pendidikan dan pekerjaan ini saya buat dengan sebenarnya. Medan, Mei 2014 Pintor Rumapea

11 11 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... ABSTRACT KATA PENGHANTAR.... DAFTAR RIWAYAT HIDUP... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR.. DAFTAR TABEL... BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Pembangkit Harmonisa Beban Listrik Rumah Tangga Switch-mode power supplies Lampu ballast elektronik Variable speed pada pendingin ruangan Battery chargers 2.2. Distorsi Gelombang Arus dan Tegangan Batasan Harmonisa Batas harmonisa kelas A Batas harmonisa kelas B Batas harmonisa kelas C Batas harmonisa kelas D Besar Nilai Harmonisa Meredam Harmonisa i ii iii v vii ix x

12 Low Pass Filter LCL 2.7. Faktor Daya Kelebihan Low Pass Filter LCL Karakteristik Low Pass Filter LCL Penempatan Low Pass Filter LCL Perhitungan Parameter Low Pass Filter LCL Perhitungan kebutuhan daya reaktif Perhitungan filter induktor Perhitungan induktor filter.. BAB 3 METODELOGI PENELITIAN 3.1. Metode Pengukuran dan Perancangan 3.2. Data Pemakaian Beban Rumah Tangga Perhitungan Pemakaian Arus Beban Teknik Pengukuran yang Dilakukan Data Pengukuran di Terminal APP Hasil Pengukuran 3.7. Perbandingan Hasil Pengukuran dan Standar IEC Perhitungan filter Menentukan kebutuhan kapasitor sebagai perbaikan faktor daya Menentukan parameter induktor L Menentukan parameter induktor L 2 filter 3.9. Data Tranformator dan Impedansi Kabel... BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Hasil simulasi sebelum menggunakan filter LCL Hasil simulasi setelah menggunakan filter LCL Perbandingan hasil simulasi Pembahasan..... BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran.. DAFTAR PUSTAKA

13 13 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman DC power supply dengan filter LC... Bentuk gelombang tegangan dan arus dengan beban RL kondisi menggunakan filter C... Low pass filter LCL.. Rangkaian kapasitor pada beban non linier.. Karakteristik filter LCL Diagram satu garis beban non linier rumah tangga dengan low pass Filter LCL Vektor diagram segitiga daya untuk menentukan kebutuhan daya reaktif Q.. Instalasi filter LCL dengan beban rumah tangga. Titik pengukuran di terminal APP Bentuk gelombang tegangan terdistorsi dengan THD 3,2%... Bentuk spektrum tegangan dengan THD 3,2 %... Bentuk gelombang arus terdistorsi dengan THD 32,2%... Bentuk spektrum arus dengan THD 32,2%... Rangkaian simulasi matlab/simulink sebelum di filter LCL Bentuk gelombang tegangan sebelum difilter dengan THD V = 3,38%... Bentuk spektrum tegangan harmonisa sebelum difilter dengan THD V = 3,38%... Bentuk gelombang arus sebelum difilter dengan THD I =32,25% Bentuk spekrum arus harmonisa sebelum difilter dengan THD I = 32,25%. Rangkaian simulasi matlab/simulink dengan low pass filter LCL... Bentuk gelombang arus setelah menggunakan low pass filter LCL pada (C 145 uf) dengan THD I sebesar 4,91 %... Bentuk spektrum harmonisa arus setelah menggunakan low pass filter LCL pada (C 145 uf) dengan THD I sebesar 4,91%... Bentuk gelombang tegangan setelah menggunakan low pass filter LCL pada (C 145 uf) dengan THD V sebesar 1,02%... Bentuk spektrum harmonisa tegangan setelah menggunakan low pass filter LCL pada (C 145 uf) dengan THD V sebesar 1,02%... Perbandingan bentuk gelombang dan spektrum hasil simulasi matlab/simulink untuk arus sebelum dan setelah di filter... Hubungan orde harmonisa n terhadap arus individu

14 14 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Model filter harmonisa yang telah dilakukan... Jumlah beban yang akan dilakukan pengukuran.. Data pengukuran awal THD i.... Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas A. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas B. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas C. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas D. Batas arus harmonisa untuk kelas A dan kelas D. Jumlah beban yang akan dilakukan pengukuran.. Hasil pengukuran orde harmonisa ke n untuk tegangan dan arus Hasil Pengukuran tegangan, arus, daya, faktor daya dan harmonisa.. Perbandingan batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas A standar IEC terhadap hasil pengukuran.. Impedansi kabel saluran Twisted Isolation Cable (TIC).. Rekapitulasi impedansi dan parameter filter Hasil simulasi matlab/simulink arus harmonisa orde n sebelum menggunakan filter LCL.. Hasil simulasi matlab/simulink arus harmonisa orde n setelah menggunakan filter LCL.. Harmonisa arus kondisi sebelum dan setelah menggunakan filter LCL