ANALISA PERANCANGAN FILTER PASIF UNTUK MEREDAM HARMONIK PADA INSTALASI BEBAN NONLINEAR

dokumen-dokumen yang mirip
ANALISIS HARMONIK DAN PERANCANGAN SINGLE TUNED FILTER PADA SISTEM DISTRIBUSI STANDAR IEEE 18 BUS DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP POWER STATION 4.

ANALISIS DAN PERANCANGAN FILTER PASIF UNTUK MEREDUKSI PENGARUH HARMONISA PADA INVERTER 3-FASA MENGGUNAKAN MATLAB/SIMULINK

I Wayan Rinas. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Bali, *

Peredaman Harmonik Arus pada Personal Computer All In One Menggunakan Passive Single Tuned Filter

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. Beban non linier pada peralatan rumah tangga umumnya merupakan peralatan

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Pembangkit Harmonisa Beban Listrik Rumah Tangga. Secara umum jenis beban non linear fasa-tunggal untuk peralatan rumah

PERANCANGAN FILTER PASIF SINGLE TUNED FILTER UNTUK MEREDUKSI HARMONISA PADA BEBAN NON LINIER

NASKAH PUBLIKASI PERANCANGAN HIGH PASS DAMPED FILTER PADA SISTEM DISTRIBUSI STANDAR IEEE 9 BUS DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP POWER STATION 7.

ANALISIS HARMONIK DAN PERANCANGAN HIGH PASS DAMPED FILTER

50 Frekuensi Fundamental 100 Harmonik Pertama 150 Harmonik Kedua 200 Harmonik Ketiga

BAB 1 PENDAHULUAN. tertentu seperti beban non linier dan beban induktif. Akibat yang ditimbulkan adalah

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. yaitu beban linier dan beban non-linier. Beban disebut linier apabila nilai arus dan

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. induk agar keandalan sistem daya terpenuhi untuk pengoperasian alat-alat.

tuned filter dan filter orde tiga. Kemudian dianalisa kesesuaian antara kedua filter

ANALISA PENANGGULANGAN THD DENGAN FILTER PASIF PADA SISTEM KELISTRIKAN DI RSUP SANGLAH

BAB 3 METODE PENELITIAN. Serdang. Dalam memenuhi kebutuhan daya listrik industri tersebut menggunakan

FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL NETWORK (ANN) UNTUK MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA SISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLT

Studi Analisis dan Mitigasi Harmonisa pada PT. Semen Indonesia Pabrik Aceh

ANALISIS HARMONISA YANG DIHASILKAN CYCLOCONVERTER DENGAN BERBAGAI PARAMETER

Desain Filter Pasif Pada Sistem Kelistrikan Industri Guna Mengurangi Distorsi Harmonisa

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Sistem Catu Daya Listrik dan Distribusi Daya

BAB 1 PENDAHULUAN. kelistrikan maka konsumsi daya semakin meningkat. Seperti halnya komputer,

BAB 1 PENDAHULUAN. Energi listrik merupakan peran penting dalam kehidupan diberbagai sektor

JOM FTEKNIK Volume 2 No. 1 Februari

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1 (Sept. 2012) ISSN: B-97

STUDI PENGGUNAAN RANGKAIAN FILTER UNTUK MENGURANGI EFEK HARMONISA PADA LAMPU HEMAT ENERGI

ANALISIS PENGARUH PENGOPERASIAN BEBAN- BEBAN NON-LINIER TERHADAP DISTORSI HARMONISA PADA BLUE POINT BAY VILLA & SPA

BAB I PENDAHULUAN. jarang diperhatikan yaitu permasalahan harmonik. harmonik berasal dari peralatan yang mempunyai karakteristik nonlinier

Rancang Bangun Rangkaian AC to DC Full Converter Tiga Fasa dengan Harmonisa Rendah

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. Bandar Udara Internasional Kualanamu terletak 39 Km dari kota Medan dan

ANALISIS DAN PERANCANGAN FILTER HARMONIK PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DI PUSAT PENAMPUNGAN PRODUKSI MENGGUNG PERTAMINA ASSET IV FIELD CEPU

BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Saat ini sebagian besar pemakaian beban listrik di masyarakat hampir 90%

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. Pada suatu jaringan distribusi arus bolak-balik dengan tegangan (V), daya

ABSTRAK Kata kunci : Beban non linier, Harmonisa, THD, filter aktif high-pass.

Analisis Pengaruh Harmonisa terhadap Pengukuran KWh Meter Tiga Fasa

Analisis Unjuk Kerja Filter Pasif dan Filter Aktif pada Sisi Tegangan Rendah di Perusahaan Semen Tuban, Jawa Timur

BAB 1 PENDAHULUAN. Pemakaian energi listrik pada bangunan industri sebaiknya menjadi kajian

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. Pembangkit tegangan tinggi DC sangat diperlukan pada riset dibidang fisika

Perancangan Low Pass RC Filter untuk Mereduksi Harmonik pada Lampu Hemat Energi (LHE) 20W

² Dosen Jurusan Teknik Elektro Industri 3 Dosen Jurusan Teknik Elektro Industri

ANALISIS FILTER HARMONISA PASIF UNTUK MENGURANGI HARMONISA PADA PENYEARAH TERKENDALI SATU FASA

PERANCANGAN FILTER UNTUK BEBAN FL-2 PADA PL-LB/1 MENGGUNAKAN ETAP POWERSTATION

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Aplikasi Filter Pasif Rc Untuk Mereduksi Harmonik Pada Ac/Dc/Ac Konverter. Asnil*) *Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro, FT-UNP

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN. tegangan, disebabkan jarak sumber ke saluran yang sangat jauh ke beban

NOPTIN HARPAWI NRP Dosen Pembimbing Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT Ir. Sjamsjul Anam, MT

Penyearah (rectifier) Permasalahan yang ditimbulkan oleh harmonisa Permasalahan Harmonisa pada Transformator...

3.2.3 Teknik pengumpulan data Analisis Data Alur Analisis... 42

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. macam sumber listrik dapat digunakan yaitu sumber DC sebesar 600 V, 750

BAB 1 PENDAHULUAN. Harmonisa dan faktor daya merupakan acuan utama dalam menilai sebuah

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1 (Sept. 2012) ISSN: B-91

Perencanaan Filter Hybrid untuk Mengurangi Dampak Harmonisa pada PT. Semen Indonesia Pabrik Rembang

Analisa Harmonisa Sistem Kelistrikan Pabrik Peleburan Baja PT. Ispat Indo Surabaya Akibat Perubahan Konfigurasi dan Pergantian Trafo Utama

SIMULASI PEMASANGAN FILTER HARMONISA PADA SISTEM TENAGA LISTRIK MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Desain Penggunaan Filter Aktif Seri Berbasis Fuzzy Polar Untuk Mengurangi Harmonisa Pada PT Tabang Coal. Oleh : I Wayan Adi Harimbawa

Aplikasi Low Pass RC Filter Untuk Mengurangi Harmonisa Pada Lampu Hemat Energi

Variasi Tuning dan Quality Factor pada Perancangan Single-Tuned Passive Filter untuk Optimasi Reduksi Distorsi Harmonik

92 Teknologi Elektro, Vol. 16, No.03,September -Desember I Gusti Ngurah Dwipayana 1, I Wayan Rinas 2, I Made Suartika 3

Analisis Harmonik pada Lampu Light Emitting Diode

ANALISIS HARMONISA AKIBAT PENGGUNAAN LAMPU LED HARMONICS ANALYSIS ON THE USE OF LED LAMP

BAB I PENDAHULUAN. tombak pemikulan beban pada konsumen. Gangguan-gangguan tersebut akan

Simulasi Filter Pasif dan Perbandingan Unjuk Kerjanya dengan Filter Aktif dan Filter Aktif Hibrid dalam Meredam Harmonisa pada Induction Furnace

WATAK HARMONIK PADA INVERTER TIGA FASA TAK BERBEBAN

Simulasi Pengukuran Daya Listrik Sistem 1 Fasa menggunakan LabVIEW

MODUL III PENGUKURAN TAHANAN PENTANAHAN

PENYEMPURNAAN DESAIN FILTER HARMONISA MENGGUNAKAN KAPASITOR EKSISTING PADA PABRIK SODA KAUSTIK DI SERANG - BANTEN

Aplikasi Filter Pasif Pada Beban Inverter Tiga Fase Berbeban

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN. dibawah Kementrian Keuangan yang bertugas memberikan pelayanan masyarakat

BAB III METODE PENELITIAN

REDUKSI HARMONISA PADA UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY (UPS) DENGAN SINGLE TUNED PASSIVE FILTER OLEH AGUS ALMI NASUTION

REDUKSI HARMONISA DENGAN MENGGUNAKAN FILTER PASIF SINGLE TUNE DAN FILTER MATRIX (STUDI KASUS PADA INDUSTRI PENGOLAHAN PLASTIK) TESIS.

UNIVERSITAS INDONESIA

Penggunaan Filter Daya Aktif Paralel untuk Kompensasi Harmonisa Akibat Beban Non Linier Menggunakan Metode Cascaded Multilevel Inverter

ANALISIS KUALITAS DAYA LISTRIK DI PABRIK GULA TRANGKIL PATI DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ETAP 12.6

Implementasi LCL Filter dalam Mereduksi Harmonisa Akibat Penggunaan VSD (Variable Speed Drive) untuk Meningkatkan Kualitas Daya dan Efisiensi Energi

Kualitas Daya Listrik (Power Quality)

BAB 1 PENDAHULUAN. ini terlihat dengan semakin banyaknya penggunaan peralatan elektronik baik pada

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Studi Perencanaan Filter Hybrid Untuk Mengurangi Harmonisa Pada Proyek Pakistan Deep Water Container Port

Simulasi dan Analisis Fenomena Resonansi Akibat Harmonisa Orde Genap dengan Menggunakan Software ETAP

PENGUKURAN TINGKAT HARMONISA PADA BEBERAPA MERK JUICER (DENGAN STANDAR IEC )

BAB I PENDAHULUAN. industri, tegangan masukan pada peralatan tersebut seharusnya berbentuk

BAB I PENDAHULUAN. modern saat ini. Setiap tempat, seperti perkantoran, sekolah, pabrik, dan rumah

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. berdasarkan induksi medan magnet stator ke statornya, dimana arus rotor motor ini

Analisis Pemasangan Filter Pasif untuk Menanggulangi Distorsi Harmonisa Terhadap Beban non Linier di PT.Wisesa Group

Oleh : ARI YUANTI Nrp

BAB I PENDAHULUAN. perhatian utama pada dunia industri. Banyak faktor yang menjadi penentu kualitas daya dari

BAB 1 PENDAHULUAN. Pemakaian daya listrik dengan beban tidak linier banyak digunakan pada

BAB I PENDAHULUAN. perkembangan teknologi kala ini. Peralatan-peralatan yang biasa dijalankan secara

Reduksi Harmonisa Arus Sumber Tiga-Fasa Dengan Transformator Penggeser Fasa

RANCANG BANGUN SINGLE TUNED FILTER SEBAGAI ALAT PEREDUKSI DISTORSI HARMONIK UNTUK KARAKTERISTIK BEBAN RUMAH TANGGA 2200VA

APLIKASI TAPIS PELEWAT RENDAH LC (LOW PASS LC FILTER) UNTUK MEREDUKSI DISTORSI HARMONISA PADA LAMPU HEMAT ENERGI

ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.3 Desember 2017 Page 3157

PERANCANGAN FILTER PASIF ORDE TIGA UNTUK MENGURANGI HARMONISA AKIBAT BEBAN NON LINEAR (STUDI KASUS PADA TRANSFORMATOR

Kajian Harmonisa Arus Dan Tegangan Listrik di Gedung Administrasi Politeknik Negeri Pontianak

BAB III METODE PENELITIAN

PENGGUNAAN FILTER PASIF UNTUK MEREDUKSI HARMONISA AKIBAT PEMAKAIAN MESIN LAS LISTRIK

Transkripsi:

Techno, ISSN 1410 8607 Volume 13 No. 1, April 2012 Hal. 57 67 ANALISA PERANCANGAN FILTER PASIF UNTUK MEREDAM HARMONIK PADA INSTALASI BEBAN NONLINEAR ANALYZE OF PASSIVE FILTER DESIGN TO REDUCE HARMONIC AT NONLINIER LOADS INSTALATION Hari Prasetijo Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Jenderal Soedirman Jl. Mayjen Sungkono Km 5, Blater Purbalingga 53371 Telp. (0281) 6596700 Email: faydinhari@yahoo.com Abstract Nonlinear loads increasing on a power system results in harmonic distortion (THD) increasing. Harmonic distortion increasing getting bad influences on power system components. Measurement at one of PLN's customer installations with many nonlinear loads shows the amount of voltage THD 9.41% and current THD 15.05%. To reduce the harmonic distortion we can use harmonic filters. The filter designed is a singletunned passive filter. The design of harmonic filters adapted to the dominant order occured. Filters are not only used to reduce harmonic distortion occurred but also increase power factor. From the simulation results that by installing a singletunned passive filters on the system, voltage THD has decreased from 9.41% to 6.61% while the current THD decreased from 15.05% to 10.40%. Meanwhile, system power factor increased from 0.971 to 0.992. Keywords: Total Harmonic Distortion, Passive Filter, Nonliear Load Pendahuluan non linear dirancang untuk dapat menghemat penggunaan energi listrik dan lebih efisien karena menggunakan komponen semi konduktor yang dapat diatur waktu penggunaannya. Contoh bebanbeban non linier adalah variable speed drive, komputer, peralatan yang menggunakan SCR seperti furnace, konverterkonverter statis kendali motor listrik, komputer, lampu fluorescent dengan balast elektronik, dan peralatanperalatan otomatis lainnya. Akan tetapi disisi lain, penggunaan dari komponen semi konduktor ini juga menyebabkan gangguan berupa distorsi sinyal arus dan tegangan yang mengalir kembali ke sistem tenaga listrik. Gangguan ini dikenal dengan sebutan harmonik. Distorsi harmonik dalam sistem tenaga listrik menimbulkan kerugian berupa penurunan kualitas sistem tenaga listrik antara lain terjadi pemanasan pada peralatan, penurunan faktor daya, masalah resonansi dan lainlain. Untuk meningkatkan kualitas sistem tenaga listrik maka distorsi harmonik harus ditekan seminimal mungkin. Salah satu cara untuk menekan harmonik adalah dengan menggunakan filter harmonik (Renny Rakhmawati, 2009). 57

Hari Prasetijo Filter harmonik selain dapat meredam harmonik juga dapat berfungsi sebagai kompensator reaktif pada frekuensi fundamental. Salah satu jenis filter yang cukup sederhana dan dapat digunakan untuk meredam harmonik adalah filter pasif. Aplikasi filter pasif merupakan metode penyelesaian yang efektif dan ekonomis untuk masalah harmonisa karena selain untuk meredam harmonik filter pasif juga digunakan untuk mengkompensasi kerugian daya reaktif akibat adanya harmonik pada sistem instalasi. Filter pasif sebagian besar didesain untuk memberikan bagian khusus untuk mengalihkan arus haromonisa yang tidak diinginkan dalam sistem tenaga. Peneltian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik tegangan dan arus pada instalasi pelanggan dengan banyak beban nonlinear akibat adanya distorsi harmonik, serta perancangan filter pasif untuk meredam distorsi harmonik tersebut. Dengan kesimpulan awal bahwa pemasangan filter pasif dapat menurunkan distorsi harmonik orde dominan yang timbul. Hasil penelitian ini diharapkan memberikan referensi perancangan filter pasif untuk meredam distorsi harmonik. Listrik Di dalam Sistem tenaga listrik dikenal 2 jenis beban yaitu beban linier dan beban nonlinear. linear seperti pada merupakan beban yang memiliki sifat nilai impedansi beban tetap walau tegangan yang diberikan kepadanya berubah dari tegangan rendah hingga tegangan tinggi maupun sebaliknya. Sedangkan beban nonlinear memiliki nilai impedansi beban yang berubah pada saat tegangan mencapai nilai tertentu. Bentuk gelombang arus dari beban nonlinier tidak sinusoidal meskipun sumber tenaga yang dipakai pada saat itu merupakan gelombang sinusoidal yang bagus. Contoh dari beban non linear antara lain komputer, printer, lampu fluorescent yang menggunakan elektronik ballast, kendali kecepatan motor, motor induksi, batere charger, UPS dan sebagainya. Harmonik Harmonik merupakan komponen sinusoidal dari sebuah gelombang periodis yang memiliki frekuensi kelipatan bulat dari fundamental frekuensi gelombang periodis tersebut (IEEE Std. 519:1992). Bila terjadi superposisi antara gelombang frekuensi dasar dengan gelombang frekuensi harmonik maka terbentuklah gelombang yang terdistorsi sehingga bentuk gelombang tidak lagi sinusoidal. Pembentukan gelombang nonsinusoidal hasil distorsi harmonik dapat dilihat pada gambar 1 berikut: Gambar 1. Gelombang hasil distorsi harmonik (Dugan, 2004) Penjumlahan gelombanggelombang sinusoidal pada gambar 1 tersebut menjadi gelombang nonsinusoidal dapat dianalisis menggunakan konsep deret fourier, dapat didefinisikan dengan persamaan berikut: Techno, Volume 13 No 1, April 2012 58

Analisa Perancangan Filter Pasif untuk Meredam Harmonik pada Instalasi Nonlinear...(1) Dengan: Y0 = amplitudo dari komponen DC dimana biasanya dalam jaringan distribusi bernilai nol Yn = nilai rms dari harmonik komponen ken f = frekuensi dasar (50 Hz) ϕn = sudut fasa dari komponen harmonik ken Total Harmonic Distortion (THD) THD menyatakan besarnya distorsi yang ditimbulkan oleh semua komponen harmonik, dapat didefinisikan dengan persamaan berikut :...(2) keterangan: THD = Total Harmonic Distortion Mn = nilai rms arus atau tegangan harmonik ken M1 = nilai rms arus atau tegangan pada frekuensi dasar. SingleTunned Pasif Filter Filter ini terdiri dari rangkaian seri kapasitor, reaktor dan resistor (RLC) seperti ditunjukkan pada gambar 2 dibawah ini: (a) C L R Z (b) Gambar 2. (a) Rangkaian Single Tunned Filter f r f (b)kurva impedansi terhadap frekuensi Impedansi dari rangkaian gambar 2.8 dinyatakan dalam persamaan :...(3) Pada saat resonansi terjadi nilai reaktansi induktif sama dengan nilai reaktansi kapasitif tetapi berbeda fasa 180 sehingga akan saling menghilangkan. Pada keadaan ini nilai impedansi filter menjadi sangat kecil hanya sebesar nilai R dari induktor sehingga akan mengalirkan arus harmonik ke netral. Frekuensi ini diberikan oleh persamaan :...(4) Pada prinsipnya, sebuah single tuned filter dipasang untuk setiap harmonik yang akan dihilangkan. Filterfilter ini dihubungkan pada busbar dimana pengurangan tegangan harmonik ditentukan. Bersamasama, filterfilter ini membentuk filter bank. Ada dua parameter yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan nilai R, L dan C, yaitu : 1. Daya reaktif pada tegangan nominal (var). 2. Frekuensi tuning (Hz). 3. faktor kualitas ( Quality factor, Q ). 4. Penyimpangan frekuensi relatif ( Relative Frequency Deviation,δ ). Langkahlangkah dalam merancang filter pasif adalah sebagai berikut: 1. Menentukan faktor daya awal (pf 0 ) dan faktor daya yang diinginkan ( pf 1 ) 2. Menentukan nilai kapasitansi kapsitor sesuai dengan kebutuhan kompensasi faktor daya yang dihitung dengan persamaan : 59 Techno, Volume 13 No. 1, April 2012

Hari Prasetijo Q c = P(tanφ awal tanφ akhir... (5) 3. Menentukan frekuensi tuning filter 4. Menentukan nilai kapasitor..(6)..(7) Dengan : Q c = Besarnya kompensasi daya reaktif yang diperlukan. V = Tegangan sistem yang digunakan. f = frekuensi fundamental 5. Menentukan nilai induktor yang dicari berdasarkan prinsip resonansi pada orde tuningnya. X L = L =..(8) Dengan n = orde harmonic yang difilter 6. Faktor kualitas (Q) filter didefinisikan sebagai perbandingan antara induktansi (atau kapasitansi) pada saat resonansi dengan besaran resonansi....(9) Perancangan SigleTunned Filter Untuk merancang suatu filter, terlebih dahulu diperlukan proses identifikasi terhadap orde harmonik yang akan dilakukan eliminasi. Data harmonik tegangan terbesar digunakan untuk menentukan harmonik dari orde berapa yang akan difilter dari sistem. Kriteria yang didasarkan pada tegangan harmonik lebih tepat untuk desain filter. Hal ini disebabkan karena lebih mudah menjamin berada dalam batas tegangan yang layak daripada membatasi tingkat arus akibat adanya perubahan impedansi jaringan AC ( Dugan, 2003 ). Berdasarkan data pengukuran, diperoleh nilai daya aktif (P) sebesar 4200 watt, daya kompleks (S) 4400 VA, tegangan nominal (V) 218,4 V harmonik tegangan dan arus terbesar dan melebihi standar ada pada orde 3 sehingga filter pasif akan didesain untuk mereduksi harmonik orde 3. Setelah melakukan proses identifikasi terhadap orde yang akan dilakukan eliminasi, langkah selanjutnya adalah menentukan nilai faktor daya (PF). Dari pengukuran didapatkan nilai faktor daya sebesar 0,971. Perancangan filternya adalah sebagai berikut : 1) Menentukan faktor daya awal dan akhir PF awal = 0,971 φ = 13,83 PF akhir = 0,985 φ = 9,94 2) Menentukan daya reaktif Q C = 4200 x ( tanφ awal tanφ akhir ) = 4200 x ( tan 13,83 tan 9,94 ) = 4200 x ( 0,250,17 ) = 336 VAR 3) Menentukan frekuensi tuning, untuk faktor keamanan filter di tuning 5% dibawah orde aslinya. 3 (5% x 3) = 2,85 4) Menentukan nilai kapasitor 5) Menentukan nilai induktor Techno, Volume 13 No 1, April 2012 60

Analisa Perancangan Filter Pasif untuk Meredam Harmonik pada Instalasi Nonlinear Nilainilai komponen filter hasil perancangan seperti tabel 1 berikut : Tabel 1. Spesifikasi filter hasil perancangan Spesifikasi Nilai L 55,67 mh X L 17,48 Ω C 22,4 uf X C 141,96 Ω Q VAR 336 VAR Rating Tegangan 0,22 KV Q factor 80 Analisa Perhitungan Setelah perancangan filter diatas kemudian dilakukan analisa menggunakan perhitungan tentang pengaruh dari pemasangan filter pasif tersebut. Analisa perhitungannya sebagai berikut : Menentukan arus fundamental yang melalui filter. I f(1) = = = 1,75 A Menentukan arus beban keseluruhan. I L = = = 20,146 A I 1 = 20,1461,75 = 18,396 A Rangkaian pengganti untuk menghitung arus harmonik pada filter 0,1614 1,22 Arus orde 3 pada filter X L(3) = 3 ωl(1) = 3X L(1) = 3 x 17,48 = 52,44 Ω X C(3) = X hs(3) R hs(3) I 3 TH = = = 47,32 Ω = 3X hs(1) = 1,22 x 3 = 3,36 Ω = R hs(1) = 0,1614 Ω = 0,138 x 20,146 = 2,78 A Rangkaian pengganti untuk menghitung arus harmonik orde ke3 pada filter 0,1614 3,36 I3 If(3) 52,44 47,32 2,78 Gambar 4. Rangkaian pengganti untuk menghitung arus harmonik orde ke3 pada filter 17,48 141,96 1,75A Z hs = = 3,364 Ω I f(3) = = 0,3965 x 2,78 = 1,10277 A I 3 = 2,78 1,10277 = 1,6773 A Gambar 3. Rangkaian pengganti untuk menghitung arus harmonik pada filter Arus orde ke3 pada filter 61 Techno, Volume 13 No. 1, April 2012

Out In Hari Prasetijo Perbandingan arus harmonik orde 3 dengan arus fundamental : I 3 /I 1 = 8,33 % Dengan pemasangan filter pasif orde 3 harmonik mengalami penurunan dari 13,8% menjadi 8,33%. 8. Simulasi Simulasi diperlukan sebagai perbandingan analisa hasil perhitungan pada perancangan. Simulasi menggunakan software MATLAB Simulink 7.0.1 dengan blok diagram yang ada pada SimPowerSystem. Dengan simulasi nantinya akan dapat diketahui hasil perancangan apakah sesuai dengan tujuan atau tidak. Pendekatan dilakukan dalam simulasi karena dalam simulasi kondisinya ideal tidak seperti dalam pengukuran maka akan sulit memperoleh hasil simulasi sama dengan hasil pengukuran pada beban. A. Simulasi I Simulasi 1 merupakan simulasi sebelum pemasangan filter pasif. Simulasi ini terdiri dari simulasi distorsi harmonik tegangan (gambar 5) dan simulasi harmonik arus. Dimana hasil simulasi ditunjukkan pada gambar 6 dan spektrum harmoniksa ditunjukkan pada gambar 7. Zs Vs Sumber Harmonik tegangan Discrete, Ts = 5e006 s. pow ergui Gambar 5. Rangkaian simulasi distorsi harmonik tegangan Gambar 6. Sinyal THD tegangan sebelum pemasangan filter v V1 Linear Scope Non Linear Z Z1 Techno, Volume 13 No 1, April 2012 62

i Out In i Out In Analisa Perancangan Filter Pasif untuk Meredam Harmonik pada Instalasi Nonlinear Gambar 7. Spektrum THD tegangan sebelum pemasangan filter Rangkaian simulasi distorsi harmonik arus seperti terlihat pada gambar 8 berikut. Continuous pow ergui Vs Zs A1 v V1 Vin Iin P Q THDI Blok pengukuran Signal Tegangan Sinyal Arus Linear 218.3 0.1503 THDI 4195 Daya aktif (P) 1099 Daya Reaktif (Q) 20.09 Non Linear Z Z1 Gambar 10. Spektrum THD arus sebelum pemasangan filter B. Simulasi II Pada simulasi ini akan ditambahkan filter hasil dari perancangan sebelumnya. Namun karena dalam simulasi kondisinya ideal, filter yang sebelumnya di tune pada orde 2,85 di perhitungan pada simulasi akan ditune pada orde 3 agar dapat diketahui pengaruhnya. Rangkaian simulasi dapat dilihat seperti gambar 11 berikut. 4198 P Daya aktif (P) Gambar 8. Rangkaian simulasi distorsi harmonik arus Hasil simulasi distorsi harmonik arus dan spektrum seperti gambar 9 dan 10 berikut : Discrete, Ts = 5e006 s. pow ergui v V1 Vin Q Iin THDI Blok pengukuran Signal Tegangan 529.7 Daya Reaktif (Q) 218.3 19.48 0.104 THDI Zs A1 Sinyal Arus Vs L1 Linear Non Linear Z Z1 C1 Gambar 9. Sinyal THD arus sebelum pemasangan filter Gambar 11. Rangkaian simulasi distorsi harmonik arus setelah pemasangan filter pasif orde 3. 63 Techno, Volume 13 No. 1, April 2012

Hari Prasetijo Setelah simulasi djalankan didapatkan hasil sebagai berikut : P = 4198 watt Q = 529,7 VAR S = = 4231 VA PF = P/S= 4198/4231= 0,992 I = 19,48 Arms Dari hasil simulasi di atas dengan pemasangan filter pasif faktor daya naik dari 0,967 menjadi 0,992, sedangkan arusnya menurun dari 20,09 Arms menjadi 19,48 Arms. Bentuk signal arusnya seperti terlihat pada gambar 12. Gambar 12. Spektrum THD arus setelah pemasangan filter Dapat dilihat pada gambar 12 spektrum harmonik THD arus turun dari 15,03% sebelum pemasangan filter menjadi 10,40% setelah pemasangan filter yang artinya filter bekerja dengan baik. Karena filter di tune pada orde 3 maka harmonik orde 3 yang paling banyak mengalami penurunan yaitu dari 13,8% menjadi 8,41%. Gambar 11. Sinyal THD arus setelah pemasangan filter Dengan menggunakan FFT Analysis pada simulink dapat diketahui pengaruh pemasangan filter pada harmonik orde 3 dari spektrum arusnya C. Simulasi III Simulasi ini merupakan simulasi untuk mengetahui pengaruh pemasangan filter pada distorsi harmonik tegangan. Parameter yang digunakan sama dengan simulasi distorsi harmonik arus. Rangkaian simulasinya tampak seperti gambar 13 berikut : Techno, Volume 13 No 1, April 2012 64

i Out In Analisa Perancangan Filter Pasif untuk Meredam Harmonik pada Instalasi Nonlinear Zs Discrete, Ts = 5e006 s. pow ergui v V1 P Vin Q Iin THDV Blok pengukuran Signal Tegangan 4195 Daya aktif (P) 1099 Daya Reaktif (Q) 219.2 20.43 0.09391 THDV harmonik tegangan orde 3 filter mempunyai impedansi yang sangat kecil sehingga akan menarik arus yang cukup besar melebihi ratingnya. Hal ini harus dihindari pada aplikasi untuk menghindari kerusakan filter. Oleh karena itu untuk faktor keamanan dalam perancangan filter di tune 5 15% dibawah ordenya. Sedangkan bentuk sinyal dari tegangannya seperti di bawah ini. Sumber Harmonik tegangan A1 Sinyal Arus Vs L1 Linear Non Linear Z Z1 C1 Gambar 13. Rangkaian simulasi distorsi harmonik tegangan setelah pemasangan filter pasif orde 3. Simulasi dijalankan selama 3 periode gelombang atau sekitar 60 ms dan dipatkan hasil : P = 4198 watt Q = 529,6 VAR Gambar 14. Sinyal THD tegangan setelah pemasangan filter S = = 4231 VA PF = P/S= 4198/4231= 0,992 I = 103,2 Arms Terjadi peningkatan arus yang sangat besar ketika filter pasif dipasang yakni dari 20,09 Arms menjadi 103,2 Arms. Hal ini disebabkan adanya penambahan arus akibat adanya harmonik tegangan orde ke 3. Karena filter di tune pada orde ke 3 pada Gambar 15. Spektrum THD tegangan setelah pemasangan filter. Dari spektrum diatas pemasangan filter pasif dapat menurunkan distorsi harmonik tegangan dari 9,39% menjadi 6,61% 65 Techno, Volume 13 No. 1, April 2012

Hari Prasetijo Pengaruh Pemasangan Filter Terhadap Pengukuran Energi Pada KWH meter elektromekanik Pemasangan filter pasif yang dilakukan pada simulasi dapat menurunkan arus rms dari sistem. Dari simulasi II diketahui penurunan arus rms sebesar 0,61 A yaitu dari 20,09 A menjadi 19,48 A. Hal ini berarti dengan pemasangan filter karena arus rmsnya menurun maka torsi dari piringan juga akan menurun. Karena torsi menurun kecepatan putaran dari piringan (disk) menurun yang berakibat menurunnya pembacaan energi pada kwh meter mendekati keadaan sebenarnya. Jika daya yang mengalir ke beban konstan, maka untuk suatu KWH meter dapat kita tulis hubungan E = Pt = N/C Dimana : N = Jumlah putaran piringan C = Konstanta KWHmeter ( put/kwh ) P = Daya ( KW ) t = Waktu ( det ) kecepatan piringan watthourmeter ω tertentu : ω = N/t = CP..(10) dengan P = VIcosφ maka ω = N/t = C VIcosφ..(11) Dari simulasi dan persamaan (10) tersebut dapat dihitung besarnya penurunan kecepatan putaran KWH meter. Pada instalasi beban nonlinear tempat penelitian menggunakan KWH meter dengan konstanta 900 putaran per KWH, perhitungannya sebagai berikut : Sebelum pemasangan filter pasif C = 900 put/kwh V = 218,4 V I = 20,09 A Cos φ = 0,971 Maka ω = 900 (218,4 20,09 0,971) /1000 = 3834,37 putaran/jam Setelah pemasangan filter pasif arus berkurang menjadi 19,48 dan faktor daya naik menjadi 0,992 sehingga ω = 900 (218,4 19,48 0,992)/1000 =3798,36 putaran/jam Dari perhitungan penurunan yang terjadi tidak cukup signifikan hanya sekitar 36 putaran/jam, hal ini dikarenakan penurunan arus rms yang cukup kecil. Walaupun demikian pemasangan flter pasif sedikit bisa mengoreksi pengukuran energi pada kwh meter elektromekanik. Kesimpulan Berdasarkan penelitian dan pembahasan yang dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Pada instalasi beban non linear dengan mayoritas beban peralatan yang menggunakan SMPS ( Switch Mode Power Supply ) yaitu komputer harmonik dominan yang timbul adalah harmonik orde 3, 5, dan 7. 2. Salah satu jenis filter pasif yang digunakan untuk merdam harmonik adalah Single Tunned Filter. 3. Single Tunned Filter dirancang untuk meredam harmonik hanya pada satu orde saja. 4. Untuk menghindari frekuensi resonansi yang tidak diinginkan serta short circuit, filter pasif orde 3 dirancang 5 % dibawah ordenya yaitu 142,5 Hz. Dengan nilai induktor sebesar 55,67 mh dan nilai kapasitor sebesar 22,4 uf untuk perbaikan faktor daya dari 0,971 menadi 0,985. 5. Dengan analisa perhitungan pemasangan filter dapat menurunkan besarnya harmonik Techno, Volume 13 No 1, April 2012 66

Analisa Perancangan Filter Pasif untuk Meredam Harmonik pada Instalasi Nonlinear arus orde 3 dari 13,8 % menjadi 8,33 % sehingga di bawah standar. 6. Dari hasil simulasi, pemasangan filter pasif dapat menurunkan besarnya harmonik arus orde 3 dari 13,8 % menjadi 8,41 % serta menurunkan THD tegangan dari 9,39 % menjadi 6,61 %. 7. Dari hasil simulasi pemasangan filter pasif dapat menurunkan penurunan torsi putaran piringan pada kwh meter elektromekanik serta mengurangi pengukuran besaran harmonik pada kwh meter elektronik. Daftar Pustaka Ali, Mohammad Mahendra et all. Tanpa tahun. Analisys Of Fully Controlled 12 Pulse Converter System And Single Tuned Passive Filter Design To Reduce Harmonics. Jurnal. Surabaya: Department of Electrical Engineering, Faculty of Industrial Technology. Cahyadi, Rifky. 2007. Upaya Penghematan Energi Listrik Dengan Cara Mereduksi Distorsi Harmonik Menggunakan Single Tunned Notch Filter. Skripsi. Depok :Program sarjana Fakultas Teknik UI. Ferracci, Ph., 2001.Power Quality. Cahier Technique Merlin Gerin No:199. D. William & Stevenson Jr, 1983. Analisis Sistem Tenaga Listrik edisi keempat. Erlangga : Jakarta. Dugan, McGranaghan Beaty. 2004. Electrical Power Systems Quality. USA : McGraw Hill. Ferracci, Ph., 2001.Power Quality. Cahier Technique Merlin Gerin No:199 Pramnamto, Aris. 2008. Analisis Penggunaan Single Tunned Filter Sebagai Salah Satu Solusi Masalah Harmonik Pada Rumah Tangga. Skripsi. Depok : Program sarjana Fakultas Teknik UI. Rakhmawati, Renny. 2009. Filter Pasif untuk Meredam Harmonik Ke 5 dalam Sistem Tenaga Listrik. Surabaya : Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Suweden, I Nengah., I Wayan Rinas. 2009. Analisa Penanggulangan THD dengan Filter Pasif Pada Sistem Kelistrikan di RSUP Sanglah. Bali : Jurusan Teknik Elektro Universitas Udayana. Tanoto, 2005. Simulasi Filter Pasif dan Perbandingan Unjuk Kerjanya dengan Filter Aktif dan Filter Aktif Hibrid dalam Meredam Harmonisa pada Induction Furnace. Surabaya : Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Petra. Zuhal, 1990. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. PT Gramedia: Jakarta. 67 Techno, Volume 13 No. 1, April 2012