BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pada penyaluran energi listrik dari tingkat pembangkit sampai tingkat beban, seringkali terdapat gangguan-gangguan yang bisa berupa ketidakseimbangan tegangan pada fasa, gangguan interkoneksi pada saluran transmisi maupun distribusi, gangguan secara mekanis dan gangguangangguan lainnya. Salah satu gangguan yang jarang sekali diperhatikan adalah gangguan karena adanya distorsi harmonik pada kawat penghantar sistem distribusi tenaga listrik. Masalah yang ditimbulkan akibat distorsi harmonik tersebut adalah adanya tambahan rugi-rugi pada penghantar berupa panas, yang pada level tertentu bisa menimbulkan gagalnya sebuah sistem isolasi. Adanya distorsi bentuk gelombang arus dan tegangan pada sistem tenaga listrik, sudah lama ada sejak dikenalnya keberadaan sistem tenaga AC (Alternating Current). Pada saat ini, peralatan-peralatan yang menimbulkan harmonik telah berkembang dengan pesat baik dari segi kualitas maupun kuantitas produknya. Peralatan ini banyak menggunakan bahan semi konduktor seperti dioda, silicon controlled rectifier (SCR), transistor dan peralatan semi konduktor lainnya. Bahan semi konduktor inilah yang menyebabkan terjadinya distorsi arus dan tegangan, karena antara tegangan yang masuk pada sistem tidak sebanding dengan tegangan keluarannya atau mengalami distorsi. Prinsip dasar harmonik adalah gangguan yang terjadi pada sistem distribusi tenaga listrik akibat terjadinya distorsi gelombang arus dan tegangan. Pada dasarnya, harmonik adalah gejala pembentukan gelombanggelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya. Hal ini disebut frekuensi harmonik yang timbul pada bentuk gelombang aslinya, sedangkan bilangan bulat pengali 1
2 frekuensi dasar disebut juga orde harmonik. Misalkan frekuensi dasar/fundamental suatu sistem tenaga listrik adalah 50 Hz, maka harmonik kedua adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 100 Hz, harmonik ketiga adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 150 Hz dan seterusnya. Gelombang-gelombang ini kemudian menumpang pada gelombang murni /asli sehingga terbentuk gelombang cacat yang merupakan jumlah antara gelombang murni sesaat dengan gelombang-gelombang harmoniknya. Pada sistem tenaga listrik terisolasi yang terhubung dengan beban nonlinear akan menghasilkan arus harmonik yang menyebabkan distorsi gelombang arus dan tegangan. Tegangan harmonik juga dapat menyebabkan kenaikan arus pada penghantar netral sehingga mengakibatkan kenaikan rugi-rugi daya. Harmonik dapat menyebabkan pemutusan beban yang sensitif, penurunan keakuratan alat ukur, kegagalan kapasitor tenaga, pemanasan lebih pada kawat penghantar. Harmonik juga mempengaruhi biaya pemakaian energi listrik, resonansi dalam sistem tenaga listrik dan penurunan faktor daya listrik. Untuk menghindari hal tersebut, perlu dilakukan prediksi untuk memperkirakan kondisi pengoperasian dengan cara analisis aliran beban pada sistem tenaga listrik saat kondisi normal. Kemudian dilakukan analisis harmonik dengan menambahkan beban nonlinear sebagai sumber harmonik. Seperti telah diketahui, bahwa fenomena bentuk gelombang tegangan dan gelombang arus dalam sistem tenaga listrik AC, digambarkan sebagai gelombang sinusoidal murni. Dengan perkembangan beban listrik yang semakin besar dan komplek terutama penggunaan beban listrik nonlinier, akan menimbulkan perubahan pada bentuk gelombangnya. Beban linier adalah beban listrik yang perilaku kerjanya tidak menyebabkan berubahnya bentuk gelombang sinusiodal pada (frekuensi fundamental 50 Hz) dari sistem suplai arus bolak balik. Beban nonlinier adalah beban listrik yang mendapat suplai daya dari sistem jaringan, tetapi akan menyebabkan bentuk gelombang sistem suplai arus bolak-balik tidak sinusiodal murni lagi. Distorsi pada bentuk gelombang arus dan tegangan suatu sistem jaringan tenaga listrik
3 bila melebihi limit yang di ijinkan, akan menimbulkan kerugian pada sistem jaringan tersebut. Beban nonlinear yang terhubung pada sistem distribusi, menjadi sumber dari adanya distorsi gelombang arus dan tegangan, karena tersusun atas bahan-bahan semi konduktor, sehingga perlu dilakukan analisis rugi daya kawat penghantar pada sistem distribusi tersebut. 1.2. Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari pembuatan Proyek Akhir ini adalah : 1. Mengukur Total Harmonic Distortion (THD) pada beban harmonik. 2. Menganalisis rugi daya pada penghantar yang ditimbulkan beban harmonik. 1.3. Perumusan Masalah Berdasarkan tujuan penulisan, maka rumusan masalah yang akan dirumuskan pada pembuatan Proyek Akhir ini yaitu : 1. Bagaimana cara mengukur Total Harmonic Distortion (THD) pada beban harmonik? 2. Bagaimana cara menganalisis rugi daya pada penghantar yang ditimbulkan harmonik? 1.4. Pembatasan Masalah Untuk memberikan arah dan ruang lingkup yang jelas demi tercapainya tujuan penulisan dan tidak menyimpang dari permasalahan yang ada maka laporan Proyek Akhir ini lebih dititik beratkan pada : 1. Menentukan spesifikasi beban harmonik. 2. Menguji kawat penghantar dan mengukur Total Harmonic Distortion (THD) yang ditimbulkan beban harmonik. 3. Menganalisis rugi daya pada kawat penghantar yang ditimbulkan beban harmonik.
4 1.5. Metedologi Penulisan 1. Studi Literatur Yaitu metode pengumpulan data dengan cara mengumpulkan data-data yang berasal dari berbagai referensi terkait sebagai penunjang terutama yang berkaitan dengan analisis rugi daya pada penghantar. 2. Bimbingan Yaitu pengumpulan data dengan cara tatap muka langsung dengan pembimbing, agar tetap terarah dalam pembuatan laporan proyek akhir ini. 3. Analisis dan Evaluasi Yaitu melakukan analisis terhadap data-data yang telah didapatkan setelah dilakukan pengukuran kemudian melakukan evaluasi apabila ternyata masih ada kekurangan atau kesalahan. 4. Perbaikan dan Penyempurnaan Bila terdapat kesalahan yang masih dapat diperbaiki, maka pada kesempatan ini penulis berusaha memperbaikinya dan menyempurnakannya. 1.6. Sistematika Penulisan Penyusunan laporan Proyek Akhir ini disusun dalam suatu sistematika penulisan sebagai berikut : 1. BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisikan tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, perumusan masalah, pembatasan masalah, metodologi penulisan, sistematika penulisan. 2. BAB II LANDASAN TEORI Dalam bab ini berisikan teori-teori yang mendukung dalam pembuatan proyek akhir. 3. BAB III PENGAMBILAN DATA Dalam bab ini berisikan penjelasan beban-beban yang akan digunakan dan diukur dalam pembuatan proyek akhir.
5 4. BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN Bab ini berisikan penjelasan tentang pengukuran beban-beban dan analisa dari proyek akhir. 5. BAB V PENUTUP Bab ini berisikan kesimpulan dan saran dari penulisan laporan proyek akhir.