BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sistem distribusi tiga (3) fasa digunakan untuk melayani beban-beban tiga (3) fasa. Dengan beban linier yang seimbang dimana arus pada masing-masing fasa berbeda 120 0, maka tidak ada arus netral. Adapun kondisi bebab-beban non linier seperti Uninterruptible Power Supply (UPS), Penyearah, Power Supply, Komputer dan sebagainya menghasilkan harmonisa [1]. Arus Harmonisa merupakan hasil penjumlahan dari arus dengan frekuensi fundamental dan arus dengan frekuensi kelipatan bilangan bulat frekuensi fundamental [1]. UPS adalah perangkat yang biasanya menggunakan baterai cadangan sebagai daya alternatif, untuk dapat memberikan suplai daya secara terus menerus. UPS merupakan sistem penyedia daya listrik yang sangat penting dan diperlukan untuk dijadikan sebagai benteng dari kegagalan daya, serta kerusakan peralatan. Pada awalnya harga UPS sangat mahal namun kini realatif terjangkau, sehingga banyak yang menggunakannya. UPS dibagi menjadi tiga (3) jenis yaitu indoor UPS (banyak digunakan untuk komputer), outdoor UPS (biasa digunakan pada pemancar/btu), dan internal UPS (lampu darurat). Fungsi UPS bukanlah sebagai pengganti sumber listrik, dalam pengertian bahwa UPS dapat digunakan sebagai pengganti sumber listrik sementara. Waktu maksimal yang diberikan tergantung dari jenis baterai yang dimiliki, umumnya waktu
15 30 menit sudah cukup baik untuk memberi kesempatan menyimpan data serta mematikan sistem sesuai prosedur pengoperasian. Penggunaan UPS mempunyai pengaruh dalam sistem kelistrikan. UPS merupakan salah satu contoh dari beban non linier, karena menggunakan komponenkomponen elektronika sebagai pengatur daya suplai [1]. Beban non linier merupakan penyebab munculnya harmonisa yang dapat mengganggu distribusi listrik. Adanya harmonisa mengakibatkan bentuk gelombang tidak sinus lagi [1]. Dilihat dari penelitian yang sudah pernah dilakukan beberapa peralatan yang memiliki harmonisa, biasanya komponen yang bersifat elektronik seperti dioda, transistor, capasitor, thyristor, integrated circuit (IC), serta peralatan yang menggunakan power supply. Peralatan-peralatan tersebut dianggap berlebihan bahkan cenderung boros dalam mengkomsumsi listrik atau mengandung harmonisa, tetapi hasil yang didapati tidak seperti yang diharapkan, yang diperlukan adalah peralatan yang memiliki kinerja yang baik [1], [2]. Berdasarkan penelitian tentang peralatan UPS dengan penelitian lainnya dapat dilihat dari tabel 1.1, beberapa penelitian hanya membahas tentang prinsip kerja, kegunaan peralatan seperti Rectifier, Inverter, Battery. Sistem penyearah ini dapat memperbaiki faktor daya, menurunkan harmonisa, dan dapat bekerja pada beban 40 % [3]. maupun energi matahari diubah menjadi energi listrik dengan peralatan sederhana menggunakan inverter [4]. prinsip operasional dari power supply yang tidak pernah terputus dengan sistem manajemen berlapis [5]. Pengurangan tekanan pada batterai dengan menggunakan kapasitor pada saat sumber listrik lepas dari sistem [6]. Listrik modern untuk kebutuhan sistem, sehingga menghasilkan energi
berkelanjutan, hemat energi dan ramah lingkungan [7]. Diantara penelitian yang pernah dilakukan tidak ada yang membahas tentang sistem kelistrikan pada UPS yang dapat menimbulkan harmonisa. Tabel 1.1 Penelitian yang sudah dilakukan No Peneliti Judul Penelitian Hasil yang dicapai 1 Mochammad Ashari, Moh. Zaenal Efendi Single Phase Rectifier system with Two Flyback Converters in paralel for Inproving the Quality of Input Line Current Sistem penyearah ini dapat memperbaiki faktor daya, menurunkan harmonisa, dan dapat bekerja pada beban 40% atau lebih, dimana menghasilkan faktor daya >0,9, efisiensi >80% dan harmonisa masih diambang standar IEC 1000-3-2 2007 [3] 2 Nishit kapadia, Amit Patel, Dinesh Kapadia 2012 [4] 3 Sung Hun Ko, Seong-Ryong Lee Simulation and Design of Low Cost Single Phase Solar Inverter A Parallel processing Uninterruptible Power Supply Sudden Voltage Fluctuation for Power Management Energi Matahari diubah menjadi energi listrik dengan peralatan sederhana menggunakan inverter merubah tegangan ac (alternating current) ke dc (direct current) Prinsip operasional dari power supply yang tidak pernah terputus dengan sistem manajemen berlapis 2013 [5]
Lanjutan Tabel 1.1. Penelitian yang sudah dilakukan 4 D. Ranjini, Anitha Sambathkumar 2014 [6] 5 Rafi Angadi, S. Zabiullah, V.Sekhar, Dr. Venugoval.N 2014 [7] Design of Battery-Super Capasitor Combination in Uninterruptible Power Supply (UPS) Analysis & Design UPS System for Smart Grid Pengurangan tekanan pada batterai dengan menggunakan kapasitor pada saat sumber listrik lepas dari system listik modern untuk kebutuhan sistem. Sehingga menghasilkan energi berkelanjutan, hemat energi dan ramah lingkungan Oleh karena itu peneliti akan meneliti UPS yang dapat menghasilkan harmonisa dengan melakukan pengukuran Total Harmonic Distortion Tegangan (THDv), Total Harmonic Distortion Arus (THDi) dan Individual Harmonic Distortion Arus (IHDi). Untuk menjawab perkiraan harmonisa di dalam peralatan UPS tersebut, peneliti melakukan pengukuran THDv, THDi dan IHDi pada UPS, telah dilaksanakan hari Senin 18 Agustus 2014 menggunakan alat ukur Power Quality AnalyzerFluke 43B yang hasilnya dapat lihat pada table 1.2 sebagai berikut [8].
Tabel 1.2 Data Hasil Pengukuran Parameter Satuan Hasil Pengukuran U (Phase Voltage) Volt 214.6 I (Phase Current) Ampe re 0.2 S (Apparent Power) KVA 0.03 P (Active Power) KW 0.03 Q (Reaktive Power) KVAR 0.02 PF (Power Factor) 0,56 Freq Hz 50.3 THDv % 20 THDi % 63,6 IHDi 1 % 100 IHDi 3 % 60,1 IHDi 5 % 39 IHDi 7 % 26,5 IHDi 9 % 19 IHDi 11 % 4,5 IHDi 13 % 13,5 IHDi 15 % 6,5 Berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan, peneliti mengambil data harmonisa yang ditimbulkan UPS, maka untuk mengatasi harmonisa peneliti menggunakan filter pasif ( single-tune passive filter), yang di pasang paralel terhadap beban.
1.2 Perumusan Masalah Dari latar belakang diatas dapat dirumuskan permasalah sebagai berikut; a. Bagaimana karakteristik harmonisa pada peralatan UPS b. Mendesain filter yang tepat untuk dapat mereduksi harmonisa pada peralatan UPS 1.3 Tujuan Penelitian Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk : a. Mengetahui besarnya harmonisa pada UPS b. Merancang filter pasif (single tuned passive filter) yang dapat digunakan untuk mereduksi harmonisa pada UPS 1.4 Batasan Masalah Untuk memfokuskan pembahasan, maka dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut : a. Eksprimen dilakukan hanya untuk mengetahui karakteristik harmonisa pada UPS, bukan untuk mengaplikasikan filter yang dirancang b. Filter yang dirancang dianalisis pengaruhnya terhadap tegangan harmonisa pada UPS melalui Simulasi c. Simulasi dilakukan dengan Matlab Simulink
1.5 Manfaat Penelitian Adapun manfaat dari penelitian ini diharapkan : a. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang karakteristik harmonisa pada UPS b. Menghasilkan suatu pemodelan reduksi harmonisa pada UPS dengan menggunakan filter pasif melalui metode Simulasi c. Menghasilkan publikasi yang dapat dijadikan acuan bagi peneliti lain