analisis kedip tegangan akibat pengasutan motor induksi

ANALISIS KEDIP TEGANGAN AKIBAT PENGASUTAN
MOTOR INDUKSI
Army Frans Tampubolon, Syiska Yana
Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU)
Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA
e-mail : [email protected], [email protected]
Abstrak
Perkembangan teknologi menyebabkan meningkatnya kebutuhan akan daya listrik yang berkualitas.
Kualitas daya listrik dipengaruhi salah satunya oleh kedip tegangan. Kedip tegangan adalah peristiwa
turunnya tegangan dalam waktu kurang dari 1 menit. Dampak negatif dari kedip tegangan salah satunya
adalah terganggunya proses penyampaian data jaringan komputer dan alat kontrol elektronika yang
banyak digunakan saat ini. Penyebab terjadinya kedip tegangan adalah gangguan hubung singkat dan
pengasutan motor induksi. Pada penelitian ini penulis melakukan pengukuran dan analisis kedip
tegangan yang terjadi akibat pengasutan motor induksi. Pengukuran dilakukan di PDAM Tirtanadi
Instalasi Sunggal pada panel pompa air baku/RWP-1, dengan hasil terjadi kedip tegangan akibat
pengasutan pompa air bersih/FWP pada fasa R, S dan T sebesar 67,4%, 78,2% dan 84,1%.
Kata Kunci : Kualitas Daya Listrik, Kedip Tegangan.
1. Pendahuluan
Perkembangan
teknologi
menyebabkan
kebutuhan akan daya listrik dengan kualitas yang
baik atau memenuhi standar menjadi sangat penting
bagi kehidupan masyarakat modern. Karena
peranan tersebut dominan dibidang industri,
telekomunikasi, teknologi informasi, pertambangan,
transportasi umum, dan lain-lain yang semuanya itu
bersifat lebih peka terhadap kualitas daya listrik,
seperti terdapat pada sistem kendali yang berbasis
pada mikroprosesor dan perangkat elektronika daya,
peningkatan kualitas daya listrik perlu terus
dilakukan. Kualitas daya listrik merupakan mutu
daya listrik meliputi, nilai tegangan, frekuensi,
faktor daya, kedip tegangan dan kandungan
harmonisa[1]; dan kedip tegangan adalah salah satu
yang sering terjadi yang walaupun durasi gangguan
hanya beberapa milidetik dapat menyebabkan
produksi berhenti.
Kedip tegangan adalah penurunan besar
tegangan rms (root mean square) dengan durasi
waktu kurang dari 1 menit yang mempunyai
dampak negatif terganggunya proses penyampaian
data jaringan komputer dan alat kontrol elektronika
yang menyebabkan kerugian finansial yang besar
dan konsekuensi kehilangan produktifitas dan daya
saing. Karena dampak yang diakibatkan oleh kedip
tidaklah kecil maka kedip tegangan perlu untuk
diteliti. Motor induksi adalah objek yang akan
diteliti dimana pengasutan motor induksi
merupakan salah satu penyebab terjadinya kedip
tegangan.
2. Kedip Tegangan
Kedip
tegangan
didefinisikan
sebagai
penurunan besar tegangan efektif (rms) antara 0,1
sampai 0,9 pu tegangan pada frekuensi dayanya
selama 0,5 siklus (0,5 siklus = 0,01 detik, dengan
frekuensi = 50 Hz) sampai 1 menit[2]. Komunitas
peneliti tentang kualitas daya telah menggunakan
istilah sags selama bertahun-tahun untuk
menggambarkan peristiwa penurunan tegangan
dalam waktu yang pendek. Meskipun istilah ini
tidak ditetapkan secara resmi, tapi semakin diterima
dan digunakan oleh pengguna dan produsen sistem
tenaga listrik. Namun IEC mendefinisikan untuk
fenomena ini sebagai dip. Terminologi yang
digunakan untuk menggambarkan besarnya
penurunan tegangan masih sering membingungkan.
“Sag 20 persen" dapat memberikan gambaran
terhadap menurunnya tegangan menjadi 0,8 pu atau
menurunnya tegangan hingga menjadi 0,2 pu[3].
Maka harus disepakati pengertian yang bagaimana
yang dipakai.
Penyebab terjadinya kedip tegangan antara lain
disebabkan oleh gangguan pada sistem seperti
gangguan hubung singkat, pengasutan motor
induksi berkapasitas besar, gangguan pada saluran
penyaluran daya seperti kecelakaan saat perbaikan
dalam keadaan bertegangan, lightning (petir) dan
benda jatuh yang menyebabkan gangguan ke tanah
serta perubahan beban yang berlebihan atau diluar
batas dari kemampuan sistem daya[4].
Adapun dampak negatif yang ditimbulkan oleh
kedip tegangan antara lain adalah[5]:
1. Komputer dan jenis lain dari kontrol elektronik
akan kehilangan memori dan proses yang
dikontrolnya menjadi kacau saat peralatan tibatiba mati akibat kedip tegangan yang kurang
dari 50 %.
2. Akibat yang merugikan lainnya dengan
terjadinya kedip tegangan pada motor antara
lain: drop tegangan yang berlebihan yang akan
menghambat akselerasi dari kondisi diam
kekecepatan penuhnya dan mal-fungsi dari
kinerja peralatan-peralatan lain seperti rele,
kontaktor dan peralatan kontrol.
a. Rangkaian rele dan kontaktor akan trip
pada tegangan dibawah 70 %.
b. PLC akan trip pada tegangan kurang dari
90 % untuk waktu 50 milidetik.
3. Pada sistem penerangan dampak yang akan
terjadi adalah adanya kedip “flicker”. Hal ini
mungkin hanya menimbulkan kekesalan saja,
tetapi bukan itu masalah sebenarnya. Masalah
pada sistem penerangan akibat kedip tegangan
ini adalah pada waktu untuk hidup kembali /
restart dan ketahanan / reliability dari lampu
tersebut. Untuk lampu jenis fluorescent
mungkin akan cepat untuk hidup kembali
setelah terjadi kedip tegangan, tetapi untuk
lampu jenis HID (High Intensity Discharge)
perlu waktu beberapa menit untuk hidup
kembali. Tabel 1 menunjukkan nilai sensitifitas
beberapa peralatan listrik terhadap kedip
tegangan[5].
Contactor
Electromagnetic
disconnecting switch
Electromagnetic relays
Medical equipment
Laser maker
50-60
20-30
50
10
50-60
60
90
15-40
130
100
3. Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan cara
melakukan pengukuran data dan pengolahan data.
Pengukuran data dilakukan pada panel dari pompa
air baku/RWP-1 (Raw Water Pump) di PDAM
Tirtanadi Instalasi Sunggal. Pengolahan data
dilakukan
dengan
membandingkan
hasil
pengukuran dengan IEEE Std 1159-1995 tentang
kedip tegangan. Tahapan penelitian ditunjukkan
pada Gambar 1.
Pengukuran Data
Menghitung Besar Kedip Tegangan
Menghitung Durasi Kedip Tegangan
Bandingkan Besar Kedip Tegangan dan
Durasinya dengan IEEE Std 1159-1995
Gambar 1 Tahapan penelitian
Pada penelitian ini digunakan alat ukur Power
Quality Analyzer (PQA) Fluke 435. Pengukuran
kedip tegangan di panel RWP 1 dapat dilihat pada
Gambar 2.
Tabel 1 Sensitivitas Peralatan Terhadap Kedip
Tegangan
Type of Equipment
Motor starter
Variable speed motor
with electronics
PLC I/O Device
Frequency inverter
Variable speed drive
rectifier
Process controller
Computerized numerical
controlled lathe
Direct current drive
controller
Personal computer
50
Time
Duration
Max
(ms)
40
85
10
50-90
82
8-20
1.5
50-80
2-3
70
<8
70
<8
88
<8
50-70
60-160
Remaining
Voltage
(%)
Gambar 2 Pengukuran kedip tegangan RWP 1
menggunakan PQA
Hasil pengukuran yang diperoleh menggunakan
PQA Fluke 435 akan dihitung dan dianalisis
dengan membandingkan menggunakan Standar
IEEE 1159-1995 yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 5 Peristiwa Kedip Tegangan Selama Tiga
Detik
Gambar 3 Karakteristik kualitas daya[2]
4. Hasil dan Analisis
Data kedip tegangan yang diukur pada panel
RWP-1, yang melayani 3 buah pompa air baku
dengan kapasitas setiap pompa 110 liter/detik
berdaya listrik 75 KW, saat terjadi pengasutan
pompa air bersih/FWP (Finish Water Pump) yang
berfungsi untuk mendistribusikan air bersih dari
reservoir instalasi ke reservoir distribusi cabang
melalui pipa transmisi, dengan kapasitas 150
liter/detik dan menggunakan motor AC dengan daya
132 KW.
Gambar 6 Durasi Salah Satu Kedip Jatuh Tegangan
2
Perhitungan durasi kedip tegangan: (10 x 3) =
0,6 sekon.
Berikut ini akan dihitung besar kedip tegangan
yang terjadi pada masing-masing fasa:
Fasa R
1
Perhitungan tegangan: ( x 100) + 140 = 152,5 V.
8
Gambar 4 Tampilan Data Kedip Tegangan
Gambar 4 adalah tampilan data kedip tegangan.
Kedip tegangan yang terukur terjadi selama 3 (tiga)
detik, ditunjukkan pada Gambar 5. Selanjutnya,
kedip tegangan yang diukur durasi waktunya untuk
dianalisis ditunjukkan oleh Gambar 6.
Gambar 7 Tampilan Kedip Tegangan Pada Fasa R
Berdasarkan Gambar 7 pada fasa R, besar kedip
tegangan adalah 152,5 volt atau dengan kata lain
terjadi tegangan jatuh sebesar 226,4 𝑉 − 152,5 𝑉 =
73,9 𝑉𝑜𝑙𝑡.
Fasa S
3
Perhitungan tegangan: (8 x 100) + 140 = 177,5 V
Gambar 8 Tampilan Kedip Tegangan Pada Fasa S
Berdasarkan Gambar 8 pada fasa S, besar kedip
tegangan adalah 177,5 volt atau dengan kata lain
terjadi tegangan jatuh sebesar 227,1 𝑉 − 177,5 𝑉 =
49,6 𝑉𝑜𝑙𝑡.
Fasa T
4
Perhitungan tegangan: (8 x 100) + 140 = 190 V.
Dari Tabel 2 untuk fasa R dengan persen
tegangan selama terjadi kedip adalah sebesar 67,4
% dan dalam durasi waktu 0,6 detik jika
dibandingkan dengan standar IEEE 1159-1995
tentang kedip, dimana kedip tegangan adalah
penurunan besar tegangan antara 10-90 % dalam
durasi waktu 0,01 detik - 1 menit, maka jatuh
tegangan pada fasa R termasuk kedip tegangan;
untuk fasa S dengan persen tegangan selama terjadi
kedip adalah sebesar 78,2 % dan dalam durasi
waktu 0,6 detik jika dibandingkan dengan standar
IEEE 1159-1995 tentang kedip, dimana kedip
tegangan adalah penurunan besar tegangan antara
10-90 % dalam durasi waktu 0,01 detik - 1 menit,
maka jatuh tegangan pada fasa S termasuk kedip
tegangan; untuk fasa T dengan persen tegangan
selama terjadi kedip adalah sebesar 84,1 % dan
dalam durasi waktu 0,6 detik jika dibandingkan
dengan standar IEEE 1159-1995 tentang kedip,
dimana kedip tegangan adalah penurunan besar
tegangan antara 10-90 % dalam durasi waktu 0,01
detik - 1 menit, maka jatuh tegangan pada fasa T
termasuk kedip tegangan.
5. Kesimpulan
Gambar 9 Tampilan Kedip Tegangan Pada Fasa T
Berdasarkan Gambar 9 pada fasa T, besar kedip
tegangan adalah 190 volt atau dengan kata lain
terjadi tegangan jatuh sebesar 225,9 𝑉 − 190 𝑉 =
35,9 𝑉𝑜𝑙𝑡.
Berdasarkan standar IEEE 1159-1995, seperti
yang diperlihatkan pada Gambar 3, yang termasuk
dalam kategori kedip tegangan adalah penurunan
besar tegangan antara 10-90 % dalam durasi waktu
0,01 detik - 1 menit[2]. Adapun hasil analisis data
perhitungan ditunjukkan oleh Tabel 2.
Tabel 2 Analisis Kedip Tegangan
Kedip
Tegangan
(Volt)
Tegangan
Efektif
(Volt)
Persen
Tegangan
(%)
R
152,5
226,4
67,4
S
177,5
227,1
78,2
T
190
225,9
84,1
Fasa
Durasi
(detik)
0,6
Standar
IEEE 1159-1995
Range
Tegangan
(%)
Range
Waktu
10-90
0,01
detik 1
menit
Keterangan
Kedip
Kedip
Kedip
Berdasarkan hasil perhitungan dan analisis
dapat disimpulkan bahwa:
1. Persen tegangan selama terjadi jatuh tegangan
pada tiap fasa adalah:
a. Fasa R = 67,4 % dengan durasi waktu 0,6
detik.
b. Fasa S = 78,2 % dengan durasi waktu 0,6
detik.
c. Fasa T = 84,1 % dengan durasi waktu 0,6
detik.
2. Untuk fasa R, S, dan T dengan persen tegangan
selama terjadi jatuh tegangan sebesar 67,4%,
78,2%, 84,1% dan dalam durasi waktu 0,6
detik jika dibandingkan dengan standar IEEE
1159-1995 tentang kedip, dimana kedip
tegangan adalah penurunan besar tegangan
antara 10-90 % dalam durasi waktu 0,01 detik
- 1 menit, maka jatuh tegangan pada fasa R, S
dan T termasuk kedip tegangan.
Referensi
[1] Djiteng Marsudi, 2011, Pembangkitan Energi
Listrik Edisi Kedua: Penerbit Erlangga, Jakarta.
[2] IEEE Recommended Practice for Monitoring
Electric Power Quality, 1995, “IEEE Std.
1159-1995”, New York: IEEE.
[3] M.H.J. Bollen, 2000, “Understanding Power
Quality Problems: Voltage Sags and
Interruptions”, New York: IEEE Press.
[4] Pawawoi, Andi, 2009, “Analisis Kedip
Tegangan (Voltage Sags) Akibat Pengasutan
Motor Induksi Dengan Berbagai Metode
Pengasutan Studi Kasus di PT. Abaisiat Raya”,
Padang: TeknikA.
[5] Tenaga Nasional Berhad. 2007. Voltage Sag
Solutions for Industrial Customers.