Analisa Harmonisa Sistem Kelistrikan Pabrik Peleburan Baja PT. Ispat Indo Surabaya Akibat Perubahan Konfigurasi dan Pergantian Trafo Utama Gema Ramadhan 22647 Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 6 Abstrak : Electrical arc furnace yang merupakan peralatan produksi utama dalam peleburan baja juga merupakan sumber harmonisa yang dapat berpengaruh terhadap kelangsungan proses produksi. Pada pembahasan ini, akan dibahas sejauh mana pengaruh harmonisa yang diakibatkan oleh Electrical arc furnace terhadap konsumsi energi akibat perubahan konfigurasi dan pergantian trafo utama pada TR dari MVA menjadi MVA. Untuk memperkecil dampaknya terhadap sistem, maka akan dilakukan simulasi dan analisis harmonisa serta perancangan filter harmonisa untuk mereduksi harmonisa yang terkandung dalam sistem kelistrikan di pabrik tersebut dengan menggunakan ETAP (Electrical Transient Analysis Program). Keywords: Electrical arc furnace, harmonisa, filter I. PENDAHULUAN PT. Ispat Indo adalah sebuah pabrik peleburan baja terbesar di Jawa Timur dengan hasil produksi berupa billet dan wire rod sebagai produk akhir. Perusahaan ini terletak di Desa Kedungturi, Taman Sepanjang Sidoarjo. Peralatan produksi utama dalam peleburan baja di pabrik ini yakni electrical arc furnace menggunakan energi listrik yang sangat besar dalam proses produksinyadan menimbulkan permasalahan pada sistem kelistrikannya. Peralatan ini menyebabkan arus fundamental tidak berbentuk sinusoidal lagi. Fenomena ini yang sering disebut dengan harmonisa. Harmonisa merupakan suatu gejala yang terjadi akibat dioperasikannya beban listrik non linier yang menghasilkan gelombang dengan frekuensi-frekuensi tinggi (merupakan kelipatan dari frekuensi fundamentalnya). Dalam upaya memperoleh efisiensi pengoperasian dan pemanfaatan sistem tenaga listrik, maka pengaruh harmonisa harus diperhitungkan. Oleh karena itu, sebagai tindakan preventif, usaha untuk menganalisis pengaruh harmonisa sangat diperlukan demi kelangsungan proses produksi pabrik tersebut. Salah satu usaha untuk mengatasi permasalahan harmonisa adalah dengan merencanakan suatu fiter harmonisa. Filter harmonisa selain dapat mereduksi distorsi harmonisa juga dapat berfungsi sebagai kompensator reaktif. Tujuan yang hendak dicapai adalah Mengetahui dan menganalisa nilai distorsi harmonisa yang terdapat pada PT. Ispat Indo akibat perubahan konfigurasi dan pergantian trafo utama, mensimulasikan dan mengevaluasi kerja sistem sebelum dan sesudah perubahan konfigurasi dan pergantian trafo utama, mengevaluasi passive filter existing yang terpasang di sistem kelistrikan di PT. Ispat Indo, dan perancangan filter pasif tipe single tuned untuk mereduksi distorsi harmonisa. Hasil yang diperoleh diharapkan mampu memberikan solusi dan manfaat terkait permasalahan kualitas daya akibat pengaruh harmonisa dalam dunia industri. II. DASAR TEORI 2. Harmonisa pada Sistem Tenaga Listrik Dalam sistem Tenaga listrik yang ideal, bentuk gelombang tegangan yang disalurkan ke peralatan konsumen dan bentuk gelombang arus yang dihasilkan adalah gelombang sinus murni, yang mana dalam frekuensi tunggal yang konstan dan pada level tegangan yang konstan pula. Namun dalam perkembangan beban listrik yang semakin besar dan kompleks, terutama penggunaan beban-beban tak linier, akan menimbulkan perubahan pada bentuk gelombangnya. Sehingga menyebabkan terdistorsinya gelombang arus maupun tegangan dan bentuknya menjadi cacat. Cacat gelombang ( gelombang non sinusoidal ) yang disebabkan oleh interaksi antara bentuk gelombang sinus sistem dengan komponen gelombang lain lebih dikenal dengan harmonisa, yaitu komponen gelombang lain yang mempunyai frekuensi kelipatan integer dari komponen fundamentalnya seperti ditunjukkan pada Gambar. Gambar Bentuk Gelombang Harmonisa Hasil dari Penjumlahan Gelombang Fundamental dengan Gelombang Harmonisa ke
2.2 Sumber Harmonisa pada Sistem Distribusi PT. Ispat Indo Dalam sistem tenaga listrik dikenal dua jenis beban yaitu beban linier dan beban non linier. Beban linier adalah beban yang memberikan bentuk gelombang keluaran yang linier artinya arus yang mengalir sebanding dengan impedensi dan perubahan tegangan. Sedangkan beban non linier adalah bentuk gelombang keluarannya tidak sebanding dengan tegangan dalam setiap setengan siklus sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan gelombang masukannya (mengalami distorsi). Beban non linier yang umumnya merupakan peralatan elektronik yang didalamnya banyak terdapat komponen semi konduktor, dalam proses kerjanya berlaku sebagai saklar yang bekerja pada setiap siklus gelombang dari sumber tegangan. Proses kerja ini akan menghasilkan gangguan atau distorsi gelombang arus yang tidak sinusoidal. Sumbersumber harmonisa tersebut dapat berasal dari pemakaian beban-beban tak linier seperti tanur busur listrik, konverter, pengontrol kecepatan motor, dll. Pada pabrik ini terdapat beberapa sumber harmonisa, antara lain electrical arc furnace, ladle refining furnace, dan beberapa charger. Sumber harmonisa paling besar berasal dari electrical arc furnace, yakni tanur busur listrik yang berfungsi untuk melebur baja. Berikut adalah data sumber harmonisa electrical arc furnace yang berasal dari paper pada saat voltage distorsion arc furnace berada pada kondisi typical dan worst case. Harmonic Orde Typical Worst Case 2 7 2 29 4 7. 6.. 7 6 2. 9 Tabel Data typical dan worst case harmonisa tegangan pada beban arc furnace 2. Standar dalam Distorsi Harmonisa Dalam pengaruhnya terhadap sistem kelistrikan, digunakan Total Harmonic Distortion (THD) yakni merupakan parameter harmonisa yang didefinisikan sebagai persentase total komponen harmonisa terhadap komponen fundamentalnya. Secara umum digunakan THD harmonisa dapat dituliskan sebagai berikut : k 2 U n 2 THD x% U Dimana : Un komponen harmonisa U komponen fundamental k komponen harmonisa maksimum yang diamati Tabel 2 Limit Distorsi Harmonisa Arus Sesuai standar IEEE 9992 Maximum Harmonic Current Distortion in Percent of IL Individual Harmonic Order (Odd Harmonic) ISC/IL h< h 7 7 h 2 2 h h THD < 2* 4, 2,,,6, 2 7,, 2,,,, 4, 4,,,7 2 2,,, 2,, >, 7, 6, 2,,4 2 Even harmonic are limited to 2% of the odd harmonic above. Current distortion that result in a dc, e.g. half-wave converters, are not allowed. * All power generation equipment is limited to these values of current distortion regardless of the actual ISC/IL. Where : ISC maximum short circuit at PCC IL maximum demand load current (fundamental frequency component) at PCC Tabel Limit Distorsi Tegangan Harmonisa Arus Sesuai standar IEEE 9-992 Individual Voltage THD Bus Voltage at PCC Distortion (%) (%) 69 kv and below,, 69, kv through 6 kv, 2, 6, kv and above,, 2.4 Filter Harmonisa Tujuan penggunaan filter harmonisa yakni untuk mereduksi amplitudo frekuensi tertentu dari sebuah distorsi tegangan atau distorsi arus. Dengan penambahan filter harmonisa pada suatu sistem tenaga listrik yang mengandung sumber-sumber harmonisa, maka penyebaran arus harmonisa ke seluruh jaringan dapat ditekan sekecil mungkin. Perencanaan Filter Single Tuned Filter dengan penalaan tunggal ditala pada salah satu orde harmonisa (biasanya pada orde harmonisa rendah). Filter ini terdiri dari rangkaian seri kapasitor, reaktor dan resistor (RLC). Impedansi dari rangkaian gambar 2(a) dinyatakan dalam persamaan : Z w R j L C Rangkaian filter ini mempunyai impedansi yang rendah pada frekuensi resonansinya. Sebuah shunt filter dikatakan ditala pada sebuah frekuensi, jika pada frekuensi tersebut reaktansi induktif dan kapasitifnya sama dengan nol. Kualitas sebuah filter (Q) ditentukan dari ketajaman pada penalaannya. Filter dengan Q yang tinggi ditala secara tajam pada satu frekuensi harmonisa yang rendah (contohnya ke-) dan nilai yang umum diantara dan 6. Filter dengan Q yang rendah biasanya dalam batas, sampai memiliki impedansi yang rendah pada jangkauan frekuensi yang lebar. Faktor kualitas (Q) filter didefinisikan sebagai perbandingan antara induktansi (atau kapasitansi) pada saat resonansi dengan besarnya resistansi.
X Q R dengan X L X C X pada keadaan resonansi. C L R Z 2R R Gambar 2 Rangkaian filter penalaan tunggal (a) dan Grafik Impedansi filter terhadap frekuensi (b) III. SISTEM KELISTRIKAN PT. ISPAT INDO Pabrik peleburan baja PT. Ispat Indo mendapat pasokan daya yang berasal dari PLN dengan kapasitas daya terpasang dari PLN adalah 99 MVA dan dengan tegangan kv. Tegangan kv tersebut diturunkan dengan dua buah transformator daya dengan kapasitas //6 MVA ( winding transformer ) dan 6 MVA ( 2 winding transformer ). Untuk transformator //6 MVA menurunkan tegangan dari // kv, kemudian didistribusikan ke beban-beban utama seperti electrical arc furnace dan ladle refining furnace (LRF). sedangkan transformator 6 MVA menurunkan tegangan dari /7 kv kemudian didistribusikan ke beban-beban seperti rolling mill, motor-motor, dsb. IV. HARMONISA DAN PERANCANGAN FILTER PASIF 4. Simulasi pada Kondisi Eksisting Pada kondisi eksisting digunakan trafo dengan rating MVA pada trafo TR. Berikut analisa aliran daya pada kondisi eksisting. Tabel 4 Hasil simulasi aliran daya kondisi eksisting kv MW Mvar MVA PF(%) Main Bus PLN 9.9 7.64 99.27 99.7 2.94 6. 9.47 64.4 99 2.96.76.7 6.247 69.62 29.6 2.66 29.769 99.6. 2.96 7. 2.92 94..9 7.6 6.67.79 7. I.2 4.22 4.964.44 94.4.2. 2.4 4.79.94 4.72 2.99.462.7.94.29.42.4.. 7.7.2 9.29.. 6.2 7. 9.72 69..7 4.96 2.722 6.69..26.7.22.926 PB 2 / f Dari hasil simulasi aliran daya yang dilakukan pada pola operasi kondisi eksisting, total pembebanan sistem, yakni sebesar 99.27 MVA dengan nilai faktor daya sebesar 99.74 %. Dari hasil running simulasi harmonisa dengan ETAP diperoleh tingkat distorsi harmonisa tegangan dan arus pada kondisi eksisting seperti terlihat pada tabel dan tabel 6. Tabel Hasil simulasi harmonisa tegangan kondisi eksisting Rated kv Fund (%) RMS (%) THD (%) IEEE 9 (992)..2 2. 99.7 99.92. 99.7 99.92. 7 99.44 99..9 2. 9.6 9.4 6.9 99. 99.9 4. I 9.6 9.4 6.9 9.6 9.4 6.9 99. 99.9 4. 99. 99.9 4. 9.6 9.4 6.9 9.6 9.4 6.9.69.2.6 22.9.27 99. 99..6 Tabel 6 Hasil simulasi harmonisa arus kondisi eksisting I sc (ka) I L (A) I sc / I L THD (%) IEEE 9 (992).4 2. 4.92.47.6. 2.47 7.6 2.2 2 4.4 246.9 7.7. 2.2 2.9 9.9.4.66. 2.4.6 I 2.2.4.26.4 2.2 24.6.4 2. 2.66 27. 47.6..66. 6.. 2.2 492.7 24.79.79 2.2 2. 2.46 22.9. 97. 94.6 29.29 27.76 7.7 Dari hasil running harmonic analysis seperti pada tabel dan tabel 6 diperoleh nilai-nilai THD tegangan dan arus dari setiap bus yang telah di plot. Nilai THD tegangan dan arus pada beberapa bus masih dibawah atau tidak melebihi nilai standar. Nilai-nilai THD yang melebihi standar ditandai dengan angka yang berwarna merah. Nilai-nilai THD yang melebihi standar pada bus-bus tersebut disebabkan oleh beroperasinya beban arc furnace, yang mana menghasilkan nilai distorsi harmonisa yang tinggi. 4.2 Simulasi pada Kondisi Setelah Pergantian Trafo Pada kondisi ini, akan dibahas hasil simulasi aliran daya dan analisa harmonisa pada sistem dengan menggunakan sebesar MVA pada trafo TR.
Gambar Sistem Kelistrikan PT. Ispat Indo Pergantian trafo yang sebelumnya berkapasitas MVA menjadi MVA ini dimaksudkan agar pabrik dapat memaksimalkan kerja electrical arc furnace, yang mana sebelumnya hanya bekerja 7 % atau sekitar 6 MVA dari kapasitas total daya yang dimiliki electrical arc furnace. Dengan begitu hasil produksi dari pabrik dapat ditingkatkan. Tabel 7 Hasil simulasi aliran daya kondisi sistem setelah pergantian trafo kv MW Mvar MVA PF(%) Main Bus PLN I 2.96 2.96 69.62..9.2.2.94.94 9.47 6.6.22 29.6 2.96 7.6 4.22. 4.72.29 7.644 9.7.46 2.66 7. 6.67 4.964 2.4 2.99.42 9.7 64. 62.97 29.769 2.92.79.44 4.79.462.4 99.7 9.9 4.6 99.6 94. 7. 94.4.7....69.26 7.7 6.2.9.7.2 7. 27.9.22 9.29 9.72 9.99.926. 69.. Hasil running aliran daya pada kondisi setelah pergantian trafo dapat dilihat pada tabel 7. Total pembebanan sistem pada 9.7 MVA dengan faktor daya 99.74 %. Rugi-rugi daya pada jaringan sebesar. MW dan.7 Mvar. Dari hasil running simulasi harmonisa dengan ETAP diperoleh tingkat distorsi harmonisa tegangan dan arus pada kondisi eksisting seperti terlihat pada tabel dan tabel 9. Tabel Hasil simulasi harmonisa tegangan kondisi sistem setelah pergantian trafo Rated kv Fund (%) RMS (%) THD (%) IEEE 9 (992).4 2.9 2. 99.7 99.92 99.7 99.92 7 99.44 99.49.6 2. 9.6 9.. 99. 99.9.6 I 9.6 9.. 9.6 9.. 99. 99.9.6 99. 99.9.6 9.6 9.. 9.6 9...7.4 2.4 22.7.27 99..24.6 Tabel 9 Hasil simulasi harmonisa arus kondisi sistem setelah pergantian trafo Isc (ka) IL(A) Isc / IL THD IEEE 9 (%) (992).4...47 27..7 2.47.6.7 2 4.4 246.9 7.7.9 2.2 2.9 9.9 2.4.66. 2.4.46 I 2.2.4.26.7 2.2 24.6.4 2. 2.66 27. 47.6..66. 6. 2.6 2.2 492.7 24.79.7 2.2 2. 2.46 2.7
Isc (ka) IL(A) Isc / IL 66.9 29.29 2 27 2.2.76 THD (%).72 7. IEEE 9 (992) Sama seperti kasus sebelumnya, THD yang tinggi ini diakibatkan beroperasinya beban electrical arc furnace. Sebagai salah satu arcing devices pada sistem kelistrikan, electrical arc furnace memang terkenal sebagai beban yang menghasilkan distorsi harmonisa yang sangat besar. Hal ini dikarenakan electrical arc furnace memiliki kapasitas besar yang disatukan dalam satu tempat. Penurunan nilai VTHD dan THD arus pada bus-bus yang telah diplot disebabkan juga oleh pergantian trafo menjadi MVA, karena semakin besar rating trafo maka nilai Z impedansi pada trafo tersebut akan semakin besar. Hal ini akan menyebabkan nilai THD yang akan ditimbulkan juga akan menurun. Karena semakin besar nilai impedansi pada trafo tersebut akan menghambat jalan bagi arus harmonisa untuk menyebar. 4. Evaluasi Kinerja Pasif Filter Eksisting yang Terpasang di Sistem Kelistrikan PT. Ispat Indo Pada kondisi eksisting di sistem kelistrikan PT. Ispat Indo, terdapat satu pasif filter single tuned rd yang terpasang di bus kv. Sesuai dengan spesifikasinya, pasif filter ini berfungsi untuk meredam atau mereduksi distorsi harmonisa yang terjadi pada orde ke atau frekuensi pada frekuensi Hz. Namun pada hasil simulasi yang telah dilakukan pada kondisi eksisting dengan kapasitor bank maupun tanpa kapasitor bank, dapat dilihat dan dicermati tidak terdapat distorsi harmonisa untuk orde ke. Orde-orde dominan yang muncul yakni orde 2, 4, dan 7. Orde dominan tersebut muncul di bus tempat sumber harmonisa berada, untuk pengaruh terhadap bus lainnya hanya orde 2 dan orde 4 saja. Secara keseluruhan pasif filter eksisting pada bus ABB Panel tersebut hanya membantu meningkatkan nilai faktor daya pada sistem kelistrikan di PT. Ispat Indo dan tidak mereduksi distorsi harmonisa yang ada. Oleh karena itu dibutuhkan pergantian atau re-konfigurasi pasif filter yang ada dengan pasif filter yang baru, sehingga dapat mereduksi dengan optimal distorsi harmonisa yang terjadi. 4.4 Perencanaan Filter Harmonisa Untuk mengurangi distorsi harmonisa yang terjadi pada sistem kelistrikan PT. Ispat Indo akan direncanakan filter harmonisa jenis passive filter. Passive filter merupakan salah satu solusi yang sangat efektif dan banyak digunakan untuk mereduksi distorsi harmonisa. Untuk sistem yang memiliki peralatan yang mengandung sumber harmonik, kompensasi daya reaktif untuk perbaikan faktor daya akan dipasang bersama sebagai filter harmonik. selain dapat memperbaiki faktor daya sistem, filter juga berfungsi mereduksi arus harmonik yang ada di sistem. Dalam pemasangan filter harmonisa, sebaiknya filter dipasang dekat dengan sumber arus harmonisa. Hal ini dilakukan dengan harapan filter dapat menyerap arus harmonisa yang berasal dari sumber harmonisa dengan baik. Pada perencanaan filter kali ini, nilai kvar kapasitor bank eksisting yakni sebesar 24 Mvar akan digunakan untuk merancang filter dan kapasitor bank tersebut direncanakan akan di off-kan. Filter yang akan dirancang adalah singletuned orde 2 dan single-tuned orde 4. Pada frekuensi penalaan yang telah ditetapkan, perancangan filter pasif jenis single tuned ini merupakan kombinasi filter pasif yang lebih baik bila dibandingkan dengan kombinasi lainnya, sehingga menjadi jalan bagi arusarus harmonisa pada frekuensi diatas frekuensi penalaan yang ada dijaringan dan akan memperbaiki plot impedansi jaringan. Perhitungan Filter Single Tuned Single-tuned 2nd 2 kvar dan single-tuned 4th 4 kvar direncanakan akan dipasang di bus. Nilai komponen kapasitor, resistor dan induktor dapat dihitung sebagai berikut :. Single Tuned Orde Dua Kapasitor ππ 2 πΌπΏ 49.9 π΄ ππΏπΏ πΌπΆ πΌπΏ. ππΏ π 4.4 β¦ ππΆ πΌπΆ 49.9 πΆ.4 µπΉ π ππΆ 2.4 4.4 Induktor Pada frekuensi resonansi π ππΏ ππΆ, maka frekuensi resonansi f Hz, n 2 π ππ πΏ ππ πΆ πΏ πΆ 2 (ππ ) πΆ (2.4 )2.4 6 4. ππ» ππΏ π πΏ 2.4 4. 6.6 β¦ Resistor Faktor kualitas filter (Q), untuk filter single tuned berkisar dipilih nilai Q antara -6.semakin besar nilai Q semakin tajam grafik impedansi filter atau semakin rendah nilai impedansi filter pada frekuensi resonansi. Pada perencanaan filter ini akan dipilih nilai Q 4. ππΏ. π.6 2 π .6 β¦ π 4 Spesifikasi Single-tuned orde 2 yang akan dipasang pada bus : Kapasitor :.4 ππΉ Induktansi : 4. ππ» Resistansi :.6 β¦ πΏ
2. Single Tuned Orde Empat Kapasitor ππ 4 πΌπΏ 69.9 π΄ ππΏπΏ πΌπΆ πΌπΏ ππΏ π. ππΆ 272.27 β¦ πΌπΆ 69.9 πΆ.69 µπΉ π ππΆ 2.4 272.27 Induktor Pada frekuensi resonansi π ππΏ ππΆ, maka frekuensiresonansi f 2 Hz, n 4 π ππ πΏ ππ πΆ πΏ πΆ (ππ )2 πΆ (2.4 2)2.69 6 4.6 ππ» ππΏ π πΏ 2.4 4.6 6 7.2 β¦ Resistor ππΏ. π 7.2 4 π .72 β¦ π 4 Spesifikasi Single-tuned orde 4 yang akan dipasang pada bus : Kapasitor :.69 ππΉ Induktansi : 4.6 ππ» Resistansi :.72 β¦ Tabel Hasil simulasi harmonisa tegangan kondisi eksisting setelah pemasangan filter Rated kv Fund (%) RMS (%) THD (%) IEEE 9 (992).2 2.7 2. 99.9 99.9 2. 99.9 99.9 2. 7 99.44 99.46.7 2. 9.6 9.7 99. 99.7 2.4 I 9.6 9.7 9.6 9.7 99. 99.7 2.4 99. 99.7 2.4 9.6 9.7 9.6 9.7.69.42. 22..27 99.9.24.6 πΏ 4. Simulasi Kondisi Eksisting Setelah Pemasangan Filter Hasil simulasi aliran daya pada beberapa bus setelah pemasangan single-tuned orde 2 dan single-tuned orde 4 di bus dapat dilihat pada Tabel 4.. Dari hasil simulasi aliran daya dapat dilihat faktor daya pada Main bus PLN bernilai 99. %, dengan rugi-rugi pada jaringan sebesar.47 MW dan.29 Mvar. Tabel Hasil simulasi aliran daya kondisi eksisting setelah pemasangan filter kv MW Mvar MVA PF(%) Main Bus PLN I 2.972 2.972 69.62..9.2.2.94.94. 4.6.7 29.6 2.96 7.6 4.22. 4.72.29.922.24. 2.66 7. 6.67 4.964 2.4 2.99.42 9. 6. 6.272 29.769 2.92.79.44 4.79.462.4 99..2 99.6 94. 7. 94.4.7....694.26 7.7 6.2.679..2 7. 2.24.22 9.29 9.72 6.64.927. 69.. Tabel 2 Hasil simulasi harmonisa arus kondisi eksisting setelah pemasangan filter Fund (A) RMS (A) THD (%) IEEE 9 (992) 94. 94. 22.97 22.97 2.2.2 2 4.. 6.29.44.9 7.4 64.9 6.7.27 I 766.99 76.7 7. 24.62 24.7 2.4 27. 27.9.9.2 2.2 7 492.64 492.69.7 6.64 9.9..2 96.2.66 2.. 6.7 Dari hasil simulasi harmonisa, nilai THD tegangan pada beberapa bus setelah pemasangan filter single-tuned orde 2 dan single-tuned orde 4 bus di bus dapat dilihat pada Tabel dapat dilihat pada Tabel 4.. Dengan penambahan filter pada bus nilai THD tegangan sudah tereduksi dengan baik, namun nilai THD tegangan pada bus Furnace dan bus LRF masih melebihi standar. Hal ini dikarenakan di dalam kedua bus merupakan sumber harmonisa yakni electrical arc furnace dan ladle refinnning furnace. Pada bus tersebut tidak mungkin dilakukan pemasangan filter karena dikhawatirkan akan mengakibatkan daya reaktif yang berlebihan, sehingga beban-beban tersebut tidak dapat beroperasi sebagaimana mestinya. Hasil analisis untuk THD arus dapat dilihat pada Tabel 4.2. Setelah pemasangan filter pada bus, THD arus pada beberapa bus nilainya masih berada di atas standar. Dalam perancangan filter sebelumnya sudah di usahakan agar nilai THD arus tersebut tereduksi dengan baik, namun hanya THD tegangan pada beberapa bus saja yang nilai distorsinya dapat direduksi.
Berikut adalah spektrum tegangan dan karakteristik impedansi dari Main Bus PLN setelah dilakukan pemasangan filter harmonisa. Gambar 4 Spektrum Harmonisa Tegangan Main Bus PLN Kondisi Eksisting Setelah Pemasangan Filter Gambar Karakteristik Impedansi Main Bus PLN Kondisi Eksisting Setelah Pemasangan Filter 4.6 Simulasi Kondisi Setelah Pergantian Trafo Akibat Pemasangan Filter Hasil simulasi aliran daya pada beberapa bus setelah pemasangan filter di bus dapat dilihat pada Tabel 4.. Dari hasil simulasi aliran daya dapat dilihat faktor daya pada bernilai 99. %, dengan rugi-rugi pada jaringan sebesar.4 MW dan.72 Mvar. Tabel Hasil simulasi aliran daya kondisi setelah pergantian trafo akibat pemasangan filter kv MW Mvar MVA PF(%) Main Bus PLN I 2.94 2.976 69.62..9.2.2.94.94.7..249 29.6 2.96 7.6 4.22. 4.72.29.7..6 2.66 7. 6.67 4.964 2.4 2.99.42.7 6.74 62.942 29.769 2.92.79.44 4.79.462.4 99. 4.7 4.6 99.6 94. 7. 94.4.7....69.26 7.7 6.2.9..2 7. 27.94.22 9.29 9.72 6.2.927. 69.. Dari hasil simulasi harmonisa, nilai THD tegangan pada beberapa bus setelah pemasangan filter dapat kita lihat pada Tabel 4.4. Tabel 4 Hasil simulasi harmonisa tegangan kondisi setelah pergantian trafo akibat pemasangan filter Rated kv Fund (%) RMS (%) THD (%) IEEE 9 (992).2.6 2. 99.9 99.9.9 99.9 99.9.9 7 99.44 99.4.9 2. 9.6 9.69 99. 99.7 2. I 9.6 9.69 9.6 9.69 99. 99.7 2. 99. 99.7 2. 9.6 9.69 9.6 9.69.69.2 2.6 22.7.27 99.9.24.6 Tabel Hasil simulasi harmonisa arus kondisi setelah pergantian trafo akibat pemasangan filter Fund (A) RMS (A) THD (%) IEEE 9 (992) 9.6 9.6 226.9 226.9 2 2.4 2.4 2 4..6.6.44. 6.6 64.9 6. 7.42 I 766.99 76.7 6.4 24.62 24.7 2.2 27. 27..7.2 2..2 492.64 492.69.4 6.64 9.4.96 2.4 9.2 9.4 2. 79.9 6.46 Dengan penambahan filter pada bus nilai THD tegangan sudah tereduksi dengan baik, namun nilai THD tegangan pada bus Furnace dan bus LRF masih melebihi standar. Hal ini dikarenakan pada kedua bus tersebut terdapat dua sumber harmonisa. Jika dibandingkan dengan THD tegangan pada bus-bus yang telah diplot pada kondisi eksisting setelah pemasangan filter single tuned, terjadi penurunan nilai THD. Besar penurunan sekitar.9% - A.4%. Penurunan Hal ini terjadi tentu karena pemasangan filter, di sisi lain pergantian trafo turut berperan serta dalam penurunan THD. Dari hasil simulasi, untuk nilai THD arus pada beberapa bus yang dijadikan fokus perhatian dapat dilihat pada Tabel 4.. Nilai THD arus yang terjadi masih melebihi nilai standar yang diijinkan. Hanya beberapa bus saja yang nilai THD arusnya dibawah standar. Dalam perancangan filter sebelumnya sudah di usahakan agar nilai THD arus tersebut tereduksi dengan baik, namun hanya THD tegangan pada beberapa bus saja yang nilai distorsinya dapat direduksi. Kasus ini sama yang terjadi pada kondisi
eksisting dengan pemasangan filter harmonisa. Jika dibandingkan dengan THD arus pada kondisi eksisting setelah pemasangan filter, terjadi penurunan nilai THD arus. Namun penurunan ini tidak signifikan. Hanya berkisar antara.% -.2%. Berikut adalah spektrum tegangan dan karakteristik impedansi dari Main Bus PLN setelah dilakukan pemasangan filter harmonisa. Gambar 6 Spektrum Harmonisa Tegangan Main Bus PLN Kondisi Setelah Pergantian Trafo Akibat Pemasangan Filter 4. Fenomena resonansi paralel yang sebelumnya terjadi pada kondisi eksisting telah hilang akibat kenaikan rating trafo dan penggunaan filter. Berikut adalah beberapa saran yang perlu dipertimbangkan :. Kapasitor bank yang terdapat pada bus Furnace sebaiknya jangan dipasang sebagai kapasitor bank murni yang hanya berfungsi meningkatkan faktor daya saja tetapi dipasang bersama rangkaian induktor dan resistor sebagai filter harmonisa supaya dapat menjaga keseimbangan sistem. 2. Perlunya dilakukan rekonfigurasi filter karena filter eksisting yang ada tidak mampu meredam distorsi harmonisa yang terjadi.. Perlu dipertimbangkan untuk mengganti trafo TR dan trafo TR, hal ini diakibatkan pada kondisi eksisting saat dilakukan simulasi load flow kedua trafo tersebut mengalami overload, sehingga dikhawatirkan akan mudah terbakar. Hal ini tentu perlu sangat dipertimbangkan agar kelangsungan proses produksi pabrik tetap terjaga dengan baik. VI. DAFTAR PUSTAKA Gambar 7 Spektrum Harmonisa Tegangan Main Bus PLN Kondisi Eksisting Setelah Pemasangan Filter V. KESIMPULAN DAN SARAN Dari hasil simulasi dan analisis yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:. Dari data yang telah disimulasikan dan dianalisis bahwa pereduksian harmonisa pada beberapa bus dengan melakukan penambahan filter harmonisa single tuned orde dua dan single tuned orde 4 dapat mereduksi THD tegangan di seluruh bus pada kondisi eksisting dan kondisi sistem setelah pergantian trafo. Untuk THD arus pada kondisi eksisting dan kondisi setelah pergantian trafo, nilai THD-nya dapat mengalami penurunan walaupun masih melebihi standar IEE 9 (992). 2. Semakin besar rating trafo, dapat mengurangi distorsi harmonisa karena semakin besar nilai Z impedansi pada trafo maka semakin kecil arus harmonik yang melewati trafo. Hal ini akan menurunkan tingkat distorsi akibat arus harmonik tersebut. Oleh karena itu Pergantian trafo dari MVA menjadi MVA dapat mengurangi distorsi harmonisa yang terjadi pada sistem kelistrikan PT. Ispat Indo.. Penggunaan Filter untuk mereduksi nilai distorsi harmonisa pada sistem kelistrikan PT. Ispat Indo menggunakan filter dengan tipe single tuned orde dua dan single tuned orde 4. Filter diset pada orde tersebut karena merupakan orde harmonik dominan yang terjadi. []. Arrillaga, J, D. A. Bradley, P. S. Bodger. Power System Harmonics. John Wiley & Sons. 9. [2]. Das, J. C. Passive Filters Potentialities and Limitations. IEEE Transactions on Industry Applications. vol. 4. no.. Januari/Februari 24. []. Dugan, R. C, M. F. McGranaghan, H. W. Beaty. Electrical Power System Quality. New York : McGraw-Hill. 996. [4]. IEEE Std. 9-992 - Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems. []. Mendis S. R and Gonzalez D. A. Harmonic in and Arc Transient Overvoltage Analyses Furnace Power Systems. IEEE transactions on industry applications,vol. 2, No. 2, March / April 992. [6]. Nguyen, T.T. Optimal Harmonic Filter Design Procedure. Electric Power Systems Research. 2 page 27-22. Elsevier. 992. RIWAYAT HIDUP Gema Ramadhan dilahirkan di kota Wamena, 24 April 9. Penulis adalah anak ke-2 dari pasangan Bapak Suhardi dan Ibu Ida Farida. Penulis Menempuh jenjang pendidikan di SD Negeri Wamena tahun 994-2, setelah itu penulis melanjutkan pendidikan di SLTPN Fakfak tahun 2-2, kemudian melanjutkan pendidikan di SMUN Negeri Jayapura tahun 2-26. Setelah lulus, penulis melanjutkan studinya di Jurusan Teknik Elektro, Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.