BAB II LANDASAN TEORI

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1.
Teori Harmonisa
Harmonisa adalah suatu cacat gelombang yang timbul dari pengoperasian beban
listrik yang sebagian besar diakibatkan dari beban non linear, dimana akan
terbentuk gelombang yang berfrekuensi tinggi yang merupakan kelipatan dari
frekuensi fundamentalnya, dalam hal ini 50Hz, sehingga bentuk gelombang arus
maupun tegangan yang idealnya adalah sinusiodal murni akan cacat akibat distorsi
harmonisa yang terjadi.
Harmonisa didefinisikan sebagai gelombang sinus ( tegangan dan arus ) yang
mempunyai frekuensi kelipatan integer (bilangan bulat) dari frekuensi
fundamentalnya.
Jika frekuensi pada 50/60Hz (Indonesia menggunakan 50Hz) dikatakan sebagai
frekuensi fundamental atau frekuensi dasar (f), maka jika gelombang tersebut
mengalami distorsi atau dikatakan harmonisa bila mengalami kelipatan frekuensi
dari frekuensi dasarnya, misalnya harmonic kedua (2f) pada 100 Hz , ketiga (3f)
150 Hz dan harmonisa ke-n memiliki frekuensi.
Gambar 2.1 Gelombang Fundamental, Harmonisa kedua dan Harmonisa ketiga
6
Pada Gambar 2.1 ditunjukkan bahwa gelombang harmonisa yang ketiga terbentuk
menjadi tiga periode gelombang yang berulang pada saat gelombang yang
berulang pada saat gelombang yang fundamentalnya masih berlangsung dalam
satu periode. Hal ini juga untuk gelombang yang lainnya, seperti gelombang
harmonisa yang ke lima juga terbentuk menjadi lima periode gelombang yang
lebih kecil lagi amplitudenya saat gelombang harmonisa yang fundamental dari
gelombang tersebut masih berlangsung dalam satu periode.
Dari jenis-jenis harmonisa berdasarkan urutan phasa diatas maka dapat
disimpulkan dalam Tabel 2.1 sebagai berikut:
Tabel 2.1 Urutan Polaritas Harmonisa pada sistem tiga phasa.
Harmonisa Ke-
1
2
3
4
5
6
7
8…
Frekuensi (Hz)
50
100
150
200
250
300
350
400…
Urutan
+
-
0
+
-
0
+
-…
2.2.
Sumber Harmonisa
Harmonisa bisa muncul dari beban-beban yang terhubung ke sistem distribusi.
Beban-beban pada sistem tenaga listrik dapat dikelompokkan menjadi dua bagian
yaitu beban linier dan beban non-linier yang akan dijelaskan sebagai berikut :
2.2.1. Beban Linear.
Beban linear adalah beban yang memberikan bentuk gelombang keluaran
yang linear, artinya arus yang mengalir sebanding dengan impendansi dan
perubahan tegangan. Pada beban yang linear, bentuk gelombang arus akan
mengikuti bentuk gelombang tegangannya. Kalau bentuk gelombang
tegangan sumbernya sinusiodal, maka gelombang arus yang mengalir juga
akan sinusoidal.
7
2.2.2. Beban Non Linear.
Baban non linear adalah bentuk gelombang keluaranya tidak sebanding
dengan tegangan dalam setengah siklus sehingga bentuk gelombang arus
maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan gelombang masukkannya
(mengalami Distorsi). Dari dua macam beban diatas, yang paling mampu
menjadi sumber harmonisa adalah beban non linear. Hal ini disebabkan
karena adanya komponen semikonduktor yang mana dalam proses kerjanya
berlaku sebagai saklar yang bekerja pada setiap siklus gelombang dari sumber
tegangan. Selain itu harmonisa dapat juga ditimbulkan oleh peralatan
penyearah khususnya peralatan yang menggunakan penyearah dioda dan
thyristor. Dalam pemakaian inverter sebagai sumber daya listrik dapat
membawa suatu kerugian pada jaringan listrik yang merusak bentuk
gelombang tegangan dan arus bolak-balik sehingga tidak merupakan
gelombang sinus murni. Peralatan-Peralatan yang dapat menjadi sumber
harmonisa :
x
Peralatan mesin/motor penggerak seperti : Mesin dengan pengatur
kecepatan Inverter, Lift, elevator, UPS (Uninterruptible Power Suplies),
PLC, AC VRV dan sbagainya.
x
Perlengkapan elektronik seperti: Komputer, Mesin Fotocopy, Mesin Fax,
PABX, IT server dan sebagainya.
x
Perlengkapan penerangan seperti: lampu LED dan sebagainya.
2.3.
Total Harmonic Distortion ( THD )
Untuk menganalisa pengaruh harmonisa terhadap kualitas tegangan dan arus
ditentukan oleh indek harmonisa yaitu THDV Total Harmonic Distortion tegangan
(THDV) dan Total Demand Distortion arus (TDD).
Perbandingan nilai komponen harmonisa dengan komponen fundamental biasanya
dinyatakan dalam persen, indeks ini disebut dengan Total Harmonic Distortion
tegangan(THDV). THD penyimpangan bentuk gelombang arus dan tegangan yang
mengadung harmonisa terhadap gelombang sinusoida murni dalam satu perioda.
8
THDV untuk gelombang tegangan didefinisikan sebagai beikut :
............................................................(2.1)
Dimana :
1 = Harga rms tegangan fundamental
ℎ = Harga rms tegangan harmonisa ke-h
h = 2,3,4,5,...
THD untuk gelombang arus didefinisikan sebagai beikut :
………………………………………(2.2)
Dimana :
1= Harga rms arus fundamental
ℎ = Harga arus harmonisa ke-h
h = 2,3,4,5,...
2.4.
Standar Harmonisa
Tingkat distortion arus dapat dilihat dari nilai THD, akan tetapi hal tersebut dapat
saja salah saat diiterpresetasikan. Aliran arus yang kecil dapat memiliki nilai THD
yang tinggi, namun tidak terjadi ancaman yang dapat merusak system tenaga
listrik. Dari beberapa analisis mencoba menghindari kesulitan seperti ini dengan
melihat THD pada arus bebean puncak frekwensi dasar dan bukan melihat sampel
sesaat pada frekwensi dasar.
9
Standar harmonisa yang digunakan adalah standar IEEE 519-1992 “ IEEE
Recommended Practices and Requiretment for harmonic Control in electric in
Electrical Power System “, ada dua kriteria yang digunakan untuk mengevaluasi
distorsi harmonisa yaitu: batasan untuk harmonisa arus (%THD I) dan batasan
harmonisa tegangan (%THDV).
%THDI adalah persentase jumlah total arus yang terdistorsi oleh harmonisa
terhadap frekwensi fundamentalnya. Untuk menentukan %THDI tergantung dari
besarnya rasio dari Isc/IL. Isc adalah arus hubng singkat yang ada pada PCC
(Point of Comman Coupling ) sedangkan IL adalah arus beban nominal.
%THDV adalah persentase jumlah total tegangan yang terdistorsi oleh harmonisa
terhadap frekwensi fundamentalnya. %THDV ditentukan oleh tegangan sistem
yang dipakai.
Pada tabel 2.2 ditunjukkan batasan harmonisa arus berdasarkan IEEE 519-1992,
sedangkan tabel 2.3 menunjukkan batasan harmonisa tegangan.
Tabel 2.2 Standar Distorsi Arus
BATAS DISTORSI ARUS MENURUT STANDAR IEEE 519-1992
Isc / IL
Harmonic Order ( Odd Harmonic )
< 11
11 ≤ h ≤ 17 17 ≤ h ≤ 23
THD ( %
23 ≤ h ≤ 25 35 ≤ h
)
< 20*
4.0
2.0
1.5
0.6
0.3
5.0
20 - 50
7.0
3.5
2.5
1.0
0.5
8.0
50 - 100
10.0
4.5
4.0
1.5
0.7
12.0
100 - 1000
12.0
5.5
5.0
2.0
1.0
15.0
> 1000
15.0
7.0
6.0
2.5
1.4
20.0
Sumber : IEEE Standart 519-1992
10
Tabel 2.3 Standar Distorsi Tegangan
Bus voltage at PCC,
Individual voltage
Total voltage distortion
Vn (kV)
Distortion (%)
THDv (%)
Vn ≤ 69
3.0
5.0
69 < Vn ≤ 161
1.5
2.5
Vn > 161
1.0
1.5
Sumber : IEEE Standart 519-1992
2.5.
Karakteristik Beban
Alat-alat pemakaian tenaga listrik untuk gedung perkantoran secara umum dapat
dibagi dalam empat kelompok besar adalah penerangan, tenaga, pemanas /
pendingin dan elektronik.
Data kelompok penerangan termasuk lampu-lampu jenis flouresen, neon, uap
sodium,
lampu metal halide serta tipe lampu lampu LED. Beban Tenaga
umumnya terdiri atas berbagai jenis mesin motor listrik dengan inverter dan untuk
beban pemanas/pendingin ruangan pada, komputer, peralatan digital perangkat IT
, penyearah, osilator dan alat-alat lampu yang dioperasikan dengan elektronik.
Secara umum dalam sistem ketenagalistrikan, pemakaian tenaga listrik pada
empat kelompok besar diatas tidak mengkonsumsi tenaga listrik pada pada waktu
yang bersamaan. Pemakaian beban untuk keperluan penerangan adalah yang
paling sederhana, karena pada umumnya tenaga listrik hanya digunakan mulai
pukul 18.00 sampai dengan pukul 06.00.Pemakaian beban untuk keperluan tenaga
(industri kecil dan besar), umumnya bekerja 24 jam untuk industri besar dan
industri kecil hanya bekerja pada siang hari saja sedangkan untuk gedung
perkantoran yang banyak menggunakan peralatan elektronik, perangkat server
untuk system IT serta kebutuhan pendingin ruangan diaaat jam jam sibuk
sehingga banyak menggunakan daya antara jam 08.00 sampai jam 18.00 wib dan
untuk pemakain malam hari hanya orang orang tertentu atau karayawan yang
lembur. Sehingga untuk perubahan beban pada industri dan gedung perkantoran
11
besar terjadi pada saat pagi saja, dan nilainya sangat kecil, selebihnya hampir
kontiniu, sedangkan untuk industri kecil perubahan beban sangat mencolok antara
siang dan malam. Pemakaian beban untuk daerah komersil dan untuk keperluan
rumah tangga bervariasi. Beban puncak untuk keperluaan rumah tangga terjadi
antara pukul 17.00 sampai dengan pukul 21.00 dan seterusnya.
2.6.
Spesifikasi Umum Rugi-rugi Trafo Distribusi
Berbagai nilai dari rugi-rugi trafo distribusi menurut SPLN 50 tahun 1997 dapat
dilihat pada Tabel 2.4 berikut ini :
Tabel 2.4 Nilai Rugi-Rugi Trafo Distribusi
KVA
Rugi Besi
Rugi Tembaga
Rating
(Watt)
(Watt)
25
75
425
50
150
800
100
300
1600
160
400
2000
200
480
2500
250
600
3000
315
770
3900
400
930
4600
500
1100
5500
800
1750
9100
1000
2300
12100
1250
2500
15000
1600
3000
18100
12
2.7. Klasifikasi Beban Trafo Distribusi
Tujuan utama dari adanya alat trafo distribusi dalam sistem tenaga listrik adalah
untuk mendistribusikan tenaga listrik dari gardu induk ke sejumlah pelanggan atau
konsumen. Pada Tabel 2.5 berikut ini adalah klasifikasi pelanggan listrik yang
dilayani oleh PLN .
Tabel 2.5 Klasifikasi Beban Pelanggan Listrik PLN kelas bisnis dan industry.
.Beban Yang Dilayani
No
Golongan Tarif
Batas Daya
1
B-1 / TR
s/d 450 VA
2
B-1 / TR
900 VA
3
B-1 / TR
1300 VA
4
B-1 / TR
2200 VA
5
B-2 / TR
> 2200 VA s/d 200 KVA
6
B-3 / TM
> 200 KVA
1
I-1 / TR
s/d 450 VA
2
I-1 / TR
900 VA
3
I-1 / TR
1300 VA
4
I-1 / TR
2200 VA
5
I-1 / TR
> 2200 VA s/d 14 KVA
6
I-2 / TR
> 14 KVA s/d 200 KVA
7
I-3 / TM
> 200 KVA
8
I-4 / TT
> 30000 KVA
1
P-1 / TR
s/d 450 VA
2
P-1 / TR
900 VA
3
P-1 / TR
1300 VA
4
P-1 / TR
2200 VA
5
P-1 / TR
> 2200 VA s/d 200 KVA
P-2 / TM
> 200 KVA
P-3 / TR
LPJU
TARIF B ( Bisnis)
TARIF I ( Industri )
TARIF P ( Perkantoran )
13
Keterangan :
B = Pelanggan Listrik Bisnis
I = Pelanggan Listrik Industri
P = Pelanggan Listrik Perkantoran
TR = Tegangan Rendah
TM = Tegangan Menengah
TT = Tegangan Tinggi
LPJU = Lampu Penerangan Jalan Umum
2.8.
Pengaruh haromonisa terhadap system Distribusi Listrik.
2.8.1
Sistem Proteksi
Pada peralatan sistem proteksi, harmonisa dapat menyebabkan:
2.8.1.1. Penurunan rating (derating) akibat pemanasan yang terjadi.
2.8.1.2. Menyebabkan
peningkatan
pemanasan
dan
rugi-rugi
pada
switchgear, sehingga mengurangi kemampuan mengalirkan arus
dan mempersingkat umur beberapa komponen isolator.
2.8.1.3. Timbulnya getaran mekanis pada panel listrik yang merupakan
getaran resonansi mekanis akibat harmonisa arus frekuensi tinggi.
2.8.1.4. Harmonisa dapat menimbulkan tambahan torsi pada kWh-meter
jenis elektromekanis yang menggunakan piringan induksi berputar,
akibatnya putaran piringan akan lebih cepat atau terjadi kesalahan
ukur pada kWh-meter karena piringan induksi tersebut dirancang
hanya untuk beroperasi pada frekuensi dasar.
2.8.1.5. Triple harmonisa pada kawat netral dapat memberikan induksi
harmonisa yang mengganggu sistem telekomunikasi.
2.8.1.6. Pemutus beban dapat bekerja di bawah arus pengenalnya atau
mungkin tidak bekerja pada arus pengenal.
2.8.1.7. Untuk sistem tenaga, arus pada kawat netral membesar (terutama
akibat munculnya kelipatan harmonisa ke-3) serta tegangan sentuh
peralatan membesar dan berbahaya bagi operator.
14
2.8.2. Rugi – Rugi Peralatan Motor Listrik
Harmonisa tegangan dan arus menyebabkan peningkatan rugi-rugi pada
belitan stator, rangkaian rotor, serta laminasi stator dan rotor sehingga
efisiensi mesin menurun. Akibat efek kulit dan arus eddy, rugi-rugi ini
lebih besar dibandingkan rugi-rugi yang disebabkan arus DC. Medan
bocor pada stator dan rotor juga menyebabkan rugi-rugi tambahan. Pada
mesin induksi dan mesin sinkron, rugi-rugi panas tambahan paling banyak
dibangkitkan pada rotor karena urutan polaritas harmonisa yang dihasilkan
oleh motor khususnya motor induksi, polaritasnya dapat bernilai positif
atau negatif. Dari perubahan urutan polaritas harmonisa yakni harmonisa
ke-5 urutan polaritasnya negatif (-), sedangkan harmonisa ke-7 urutan
polaritasnya positif (+), akan memiliki dampak sendiri-sendiri. Bila motor
menghasilkan harmonisa dengan urutan polaritas negatif, maka pada
sistem distribusi akan menimbulkan medan magnet putar dengan arah
maju (forward). Sedangkan untuk polaritas harmonisa negatif akan
menimbulkan medan magnet putar dengan arah mundur (reverse). Urutan
polaritas positif dan negatif harmonisa inilah yang menyebabkan motor
menjadi panas. Sehingga kemampuan mesin akan menurun akibat
pemanasan berlebih karena harmonisa, selain itu umur mesin juga akan
menurun. Sedangkan pada arus harmonisa urutan polaritas nol tidak akan
menimbulkan masalah
pada motor itu
sendiri, melainkan
akan
menimbulkan masalah pada sistem 3 fasa 4 kawat. Yaitu akan
menimbulkan penambahan arus pada kawat netral, biasanya terjadi pada
trafo hubungan wye. Penambahan arus pada kawat netral ini akan
menyebabkan kawat netral menjadi panas, karena kawat netral tidak
memiliki pengaman seperti pemutus arus untuk proteksi tegangan atau
arus lebih. Selain itu, polaritas harmonisa urutan nol ini menyebabkan
terjadinya interferensi pada kabel saluran telekomunikasi. Frekuensi
harmonisa yang lebih tinggi dari frekuensi kerjanya akan mengakibatkan
penurunan efisiensi atau terjadinya kerugian daya.
15
2.9.
Dampak Harmonisa Pada Peralatan Listrik
Distorsi harmonisa bisa menebabkan terjadinya voltage zero crossing,
yang beakibat pada kesalahan operasi bila digunakan untuk sinkronisasi
kontrol. Komputer dan sejenisnya membutuhkan sumber AC yang bila
megandung harmonisa THD (Total Harmonic Distortion) tegangannya
tidak boleh lebih dari 5%, dan untuk masing-masing harmonisa tidak boleh
lebih dari 3% gelombanng dasar (50 Hz).
Efek dari hamonisa tinggi terhadap tegangan dan arus terhadap trafo
distribusi dengan beberapa hal beikut :
x
Trafo distribusi panas, Arus netral tinggi, Kabel dan peralatan listrik panas
dan cepat rusak atau terbakar, Tegangan N – G lebih dari 2 Volt
x
Meningkatkan resonansi penyaluran listrik dan menimbulkan getaran pada
kabel dan peralatan listrik
x
Mempercepat putaran kWh meter jenis elektromekanis
x
Interfrensi terhadap sistem komunikasi jika kabelnya berdekatan
x
Pemutus beban bekerja dibawah area kerja nominalnya
x
Mengurangi Efisiensi distribusi daya
2.10.
Trafo Type K-Factor
Sebuah trafo standar (K-4) tidak dirancang pada penggunaan beban non-linear
yang mengandung arus harmonisa. Apabila trafo standar dipaksa untuk digunakan
pada beban non-linear, maka akan terjadi panas berlebih dan gagal sebelum
waktunya. Dengan alasan tersebut maka untuk mengatasi beban non-linear telah
dirancang transformer khusus untuk menangani arus harmonisa yang terjadi.
K-faktor trafo berbeda dari standar. Trafo ini memiliki kapasitas termal tambahan
untuk mentoleransi efek pemanasan dari arus harmonisa karena memiliki nilai
impendasi yang rendah. Trafo K-faktor jauh lebih mahal dari trafo standar, karena
trafo jenis ini didesain menggunakan bahan material yang berkualitas.
16
Penggunaan K-faktor trafo adalah cara yang baik untuk memastikan bahwa trafo
tidak akan mengalami kegagalan akibat panas berlebih arus harmonisa. Nilai dari
K-factor ini sangat dipengaruhi oleh frekuensi yang mengakibatkan bertambahnya
rugi estimasi pada transformer. Faktor-k ini didefinisikan sebagai penjumlahan
dari kuadrat arus harmonisa dalam p.u dikali dengan kuadrat dari urutan
harmonisa.
Pemilihan K-factor rating dapat juga dilakukan berdasarkan tipe beban yang disuplai
oleh trafo. Arus harmonisa yang dihasilkan oleh beban non-linier dapat
menyebabkan masalah dalam sistem power.
Trafo sangat rentan terhadap temperatur panas dan kegagalan prematur.Untuk
melindungi trafo overheating yang disebabkan oleh harmonisa, desainer dapat
menetapkan peralatan derated, yaitu trafo besar yang akan dijalankan pada nilai
faktor kapasitas mereka, atau
K-faktor trafo khusus dirancang untuk
mengakomodasi arus harmonisa.
K-faktor Preffered trafo adalah trafo yang memiliki kapasitas termal tambahan
yang dikenal ada batasnya, fitur desain yang meminimalkan kerugian arus
harmonic, dan netral dan terminal sambungan pada 200% ukuran normal. K
Faktor trafo memungkinkan operasi hingga kapasitas papan nama tanpa derating.
Alasan lain untuk pilihan ini adalah biaya, K-Faktor trafo lebih murah daripada
sebuah trafo besar.
K-faktor adalah bobot dari arus beban harmonisa menurut efeknya terhadap
pemanasan trafo sebagai berasal dari ANSI / IEEE C57.110. A K-Factor 1,0
menunjukkan beban linear (tidak ada harmonisa ). Semakin tinggi K-factor,
semakin besar efek pemanasan harmonisa.
Ketika beban non-linear disuplai dari sebuah trafo, kadang-kadang diperlukan
untuk rating kapasitas trafo untuk menghindari terlalu panas dan selanjutnya
kegagalan isolasi.
17
K-Factor tranfo dirancang untuk mengurangi efek pemanasan arus harmonisa
yang diciptakan oleh beban seperti pada tabel di bawah ini. K-faktor rating adalah
indeks dari kemampuan trafo menahan konten harmonisa ketika beroperasi dalam
batas suhu dari sistem isolasi.
Tabel 2.6 K- Factor Variasi untuk pemilihan kebutuhan
Load
K-Factor
Electric discharge lighting
K-4
UPS with optional input filtering
K-4
Welders
K-4
Induction heating equipment
K-4
PLCs and solid state controls (other than variable speed drives)
K-4
Telecommunications equipments (e.g PBX)
K-13
UPS without input filtering
K-13
Multiwire receptacle circuits in general care areas of health care
facilities and classrooms of schools, etc
Multiwire receptacle circuits supplying inspection or testing
equipment on an assembly or production line
K-13
K-13
Mainframe computer loads
K-20
Solid state motor drives (variable speed drives)
K-20
Multiwire receptacle circuits in critical care areas and
operating/recovery rooms or hospital
K-20
Untuk membantu berhasil mengatasi masalah dengan cara menerapkan faktor
derating trafo konvensional, K-faktor yang digunakan oleh desainer untuk
mengembangkan trafo. Trafor dibuat khusus untuk beban non-linear dan pemanas
tambahan yang disebabkan oleh arus harmonisa. trafo datang di K-faktor-faktor
dasar seperti 4,9,13,20,30,40 dan 50.
18
2.11.
Pemilihan Trafo Distribusi standar.
Pemilihan kapasitas kVA trafo distribusi didasarkan pada beban yang akan
dilayani. Diusahakan presentasi pembebanan trafo distribusi mendekati 80% trafo
distribusi umumnya mencapai efisiensi maksimum (rugi-rugi trafo minimum).
Bila beban trafo terlalu besar, maka dilakukan penggantian trafo atau penyisipan
trafo atau mutasi trafo (trafo yang melayani beban kecil dimutasikan kebeban
besar, dan begitu sebaliknya). Mutasi antar trafo dapat dilakukan setelah hasil
pengukuran beban diperoleh. rumus berikut dapat digunakan untuk perhitungan
rating trafo distribusi yang dipilih.
KVA Beban ( kVA )
Rating Trafo Distribusi = ----------------------- …………………………( 2.3 )
0,8
Pilih rating trafo distribusi yang sebenarnya (tersedia) yang mendekati hasil
perhitungan dari rumus diatas.
Contoh: Untuk potensi beban 500 KVA, perhitungan rating trafo distribusi:
500 kVA
Rating Trafo Distribusi = ------------- = 625 kVA …………………… ( 2.4 )
0,8
Maka dapat diperoleh rating trafo distribusi yang tersedia 630 kVA,grafik berikut
memperlihatkan rentangan rating trafo distribusi (TD) masih dalam toleransi: 70%
s/d 90% pembebanan:
19
Gambar 2.2 Grafik rentang rating trafo distribusi
Pada pemilihan trafo distribusi baik dalam perencanaan harus melakukan
bebarapa perhitungan selain beban beban yang telah ditentuka juga perhitungan
seta pertimbangan yang lainya.
Berikut beberapa perencaan atau pemilihan kapasitas trafo distribusi untuk
gedung perkatoran dengan beban yang bisa menimbulkan harmonisa :
2.11.1. Perencanaan terhadap rugi rugi daya ( cos-Q/Var ) sesuai ketentuan dari
PLN dengan cos-Q tidak boleh lebih dari 0.8 sehingga harus menyediakan
panel capacitor bank sesuai kebutuhan power daya gedung. Untuk
2
mengoptimalkan daya listrik dan mengurangi rugi-rugi distribusi ( I .r ).
Menghindari denda kVARh dari PLN (utk >200 kVA).Meningkatkan
tegangan kerja pada panel/beban.
20
Rumus perhitungan daya atau kVAR untuk cos-Q.
Gambar 2.3 Rumus daya
P = Daya Guna ( Watt )
S = Daya Semu/Daya Pembagkit ( kVA )
Q = Daya Reaktif ( kVAR )
ɸ = Sudut Fase ( Derajat )
2.11.2. Daya Guna ( Watt )
Daya guna adalah daya yang benar benar terpakai oleh konsumen dan terukur
pada kWH meter
Rumus :
P1 = Vp x I x Cos Ѳ ( untuk tegangan satu fase )
P3 = √3 x VL x I x Cos Ѳ ( Untuk tegangan 3 fase )………………………( 2.5 )
Daya tiga Fase = 1/3 Daya Satu Fase
Keterangan
P = Daya Guna ( Watt )
Vp = Tegangan Fase ( 220 Volt )
VL = Tegangan L – L ( 380 Volt )
I = Arus listrik ( Amper )
Cos Ѳ = Faktor Daya
21
Gambar 2.4 Sistem tegangan
2.11.3. Daya Semu/Daya Pembagkit ( kVA )
Daya Semu adalah yang ditanggung oleh pembangkit listrik yang
dipengaruhi oleh pemakaian daya konsumen dan kondisi faktor daya pada
jaringan listrik.
Rumus :
S1 = Vp x I ( untuk tegangan satu fase )
S3 = √3 x VL x I ( Untuk tegangan 3 fase ) …………………………( 2.6 )
Keterangan
S = Daya Semu ( kVA )
Vp = Tegangan Fase ( 220 Volt )
VL = Tegangan L – L ( 380 Volt )
I = Arus listrik ( Amper )
2.11.4. Daya Reaktif ( Q )
Daya Reaktif adalah daya yang timbul akibat faktor daya rendah atau jelek. Daya
reaktif ini merupakan kerugian dan harus di minimalis dengan menggunakan
capasitor bank.
Rumus :
Q1 = P1 x Tan Ѳ ( Untuk tegangan 1 fase )
Q3 = P3 x Tan Ѳ ( Untuk tegangan 3 fase ) …………………………( 2.7 )
22
Keterangan
Q = Daya Reaktif ( kVAR )
P = Daya Guna( kW)
Tan Ѳ = Tangen sudut fase
Untuk perhitungan kapasitor bank bisa menggunakan rumus : Q = P x 0,8
Gambar 2.5 Rumus VAR ( Q )
2.11.5. Derating Trafo
Pengertian derating trafo pada penelitian ini adalah upaya menurunkan kapasitas
pembebanan trafo yang diakibatkan karena beban berpolusi harmonisa agar trafo
tidak mengalami pemanasan berlebihan.
Derating adalah salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi pengaruh
harmonisa pada trafo distribusi agar trafo akan mempunyai masa pakai (life-time)
yang panjang sehingga secara ekonomi menguntungkan dan sekaligus menjaga
kehandalan sistem tenaga listrik.
Perhitungan untuk menentukan nilai derating suatu trafo dapat dilakukan dengan
metode penghitungan nilai THDF (Transformer Harmonic Distortion Factor)
(Bambangdjaya,2011). THDF adalah merupakan faktor pengali yang dapat
dipergunakan untuk menghitung besar kapasitas daya baru (kVAbaru ) sebuah
trafo. Pada dasarnya nilai THDF trafo dipengaruhi oleh nilai THD terukur dari
sebuah trafo karena dibebani dengan beban non-linear.
23
Nilai THDF dapat dicari dengan rumus sebagai berikut :
1,414
THDF = ------------- x 100%
CF
…….…………………………( 2.8 )
( I rms )
THDF = 1,414 ------------- x 100%
( I puncak )
dengan :
I rms
= arus rms fasa rata-rata ( A )
I puncak
= arus puncak fasa rata rata ( A )
CF ( Crest Factor ) = I puncak / I rms
Rumus untuk menghitung nilai kVAbaru adalah :
kVAbaru
= THDF x kVApengenal ……………………………….( 2.9)
kVApengenal
= kapasitas daya terpasang lama
THDF
= Transformer Harmonic Distortion Factor
Berdasarkan pada landasan teori dan hasil penelitian yang pernah dilakukan maka
penelitian ini dapat diambil hipotensi sebagai berikut :
1. Trafo dibebani dengan beban non- linear seperti : Komputer, Printer,
pendingin ruangan (AC VRV), Pegatur kecepatan mesin ( Inverter ),
Lampu hemat energy ( LHE ), dan peralatan elektronik lainya yang
mengakibatkan distorsi harmonisa tegangan ( THDV ) dan distorsi arus
( TDD ) yang cukup besar.
2. THDV dan TDD dari hasil pergukuran jika melampaui standar IEEE 5191992.
3. Diketahuai data harmonisa maka dapat dihitung nilai penurunyan kapasitas
trafo akan tetapi kalau masih dibawah standar tidak usah diperhitungkan.
24
2.15.6 Pemeliharaan Trafo Distribusi
Pemeliharaan adalah suatu usaha atau kegiatan terpadu yang dilakukan terhadap
suatu benda, untuk mencegah kerusakan atau mengembalikan memulihkannya
kepada keadaan yang normal dengan tetap mempertimbangkan factor ekonomis.
Transformer setelah bekerja dengan baik dan dijaga secara berhati-hati, hanyakan
memerlukan pemeliharaan yang tidak berarti.
Pemeliharaan dilakukan berkala serta perawatan :
x
Pemeliharaan berkala dan periksa suhu ruangan.
x
Pemeriksaan bagian luar.
x
Periksa dan telitilah sambungan ulir, baut, keeling, press dan las apakah
keadaanya memuaskan (jangan sampai ada rembesan, bocoran minyak).
x
Periksa
sambungan
kabel/konduktor
pada
terminal-terminal
dan
pertanahan.
x
Periksa keadaan silikagel dalam alat pengering udara, sedikitnya ¾ dari
silikagel harus masih berwarna biru, kurang dari itu harus diganti
seluruhnya atau diaktifkan kembali : Panas “reaksi” terjadi apabila panas
silikagel mencapai 150° C – 200° C sampai warnanya biru. Periksa juga
keadaan minyak dalam alat pengering udara (± 3 cc minyak trafo). Tutup
alat ini tidak boleh rapat,kendorkan 2-3 putaran.
x
Pengukuran tingkat isolasi minyak (tegangan tembus) Pengukuran ini
dilakukan satu atau dua kali setahun, ambilah satu liter minyak dari tangki
untuk mengisi alat penguji tegangan tembus, alat penguji ini mempunyai
dua elektroda bulat dengan diameter 2,5 mm. Tegangan diberikan
berangsur-angsur ( 2 kV setiap detik mulai dari nol sampai terjadi loncatan
api ).Tes ini harus diulang 5 kali dengan minyak yang sama dengan selang
waktu 30 detik antara tes yang satu dan berikutnya. Harga rata-rata dari
kelima tes ini diambil sebagai hasil. Harga ini harus serendah-rendahnya 30
kV/2,5 mm atau 120 V/2,5 cm. Jika dibawah harga ini, minyak harus
direkondisi melalui pengeringan atau penyaringan atau diganti sama sekali.
25