ANALISIS DISTORSI HARMONISA-HARMONISA PADA SISTEM JARINGAN (Zulhajji) 45 ANALISIS DISTORSI HARMONISA-HARMONISA PADA SISTEM JARINGAN (Zulhajji) ANALISIS DISTORSI HARMONISA-HARMONISA PADA SISTEM JARINGAN Zulhajji Dosen Jurusan Pendidikan Teknik Elektro FT UNM Abstrak Harmonisa yang ditimbulkan beban non linier dapat menyebar ke seluruh bagian sistem tenaga listrik. Distorsi bentuk gelombang tegangan dan arus yang ditimbulkan akan menjadi potensi gangguan yang serius bagi peralatan supply maupun beban listrik yang terhubung secara bersama bila melebihi batas yang ditetapkan. Data diambil melalui pengukuran harmonisa baik IHD maupun THD pada setiap bus. Pengelompokan beban atas tingkatan bus pada kasus ini dipandang cara yang cukup baik untuk mengamati perambatan harmonisa pada sistem. Melalui penelitian ini didapatkan penekanan nilai distorsi terutama pada arus harmonisa pada bus pertama sebesar THDi 2,12%, bus kedua sebesar THDi 4,13%, bus ketiga sebasar THDi 3,98% dan bus ke empat sebesar THDi 5,78%. Kata kunci : Distorsi , harmonisa-harmonisa sistem , arus harmonisa distorsi (IHD), dan tegangan harmonisa distorsi (THD). semakin peralatan listrik seperti meteran, relay proteksi, beragamnya peralatan listrik khususnya beban non kapasitor dan lain-lain pada konsumen tersambung. linier berbanding lurus dengan potensi gangguan Penyelesaian kualitas daya listrik. Wacana tentang jaminan kualitas bawah/beban (down stream) akan membawa dampak listrik selama ini masih ditujukan pada perusahaan yang sangat berarti pada tingkat atas (up stream). Pertumbuhan konsumen dan masalah harmonic pada level pemasok listrik. Bagi kalangan konsumen isu kualitas Manfaat dari studi ini antara lain mendeteksi daya belum begitu popular, karena pengaruhnya potensi gangguan akibat harmonik pada jaringan dianggap distribusi konsumen dan mengetahui bagaimana tidak signifikan sebagai upaya prosedur penanganannya secara mudah dan tepat. meningkatkan efisiensi suatu produksi. PT. Pura Nusa Persada adalah konsumen Bagi perusahaan listrik dapat dipakai sebagai dasar dengan daya terpasang 5000 kVA merupakan salah untuk satu perusahaan milik PT. Pura Group Kudus. Selama akumulasi perambatan harmonik tinggi pada jaringan ini gangguan masalah kelistrikan ditangani dengan distribusi pola kuratif, saat terjadi gangguan baru dilakukan diantaranya adalah : perbaikan a. atau penggantian peralatan yang melakukan utilitas. tindakan Beberapa preventi tujuan terhadap studi ini Besarnya potensi harmonik dengan sumber bermasalah. Akibatnya gangguan sering terulang harmonic terjadi memonitor pada setiap tingkatan bus jaringan karena penyebab masalahnya tidak karena keterbatasan dan beragam b. Hasil evaluasi potensi harmonic berdasarkan standar IEEE 519-1992 dan penyelesaian masalah alat dan sumber daya manusia. Oleh karena itu evaluasi kualitas daya dapat harmonic dengan menerapkan pendekatan yang dilakukan sebagai slternatif mendapatkan informasi direkomendasikan IEC dan IEEE mengenai bersamaan melalui simulasi. potensi sumber dengan listrik PT. Pura Nusa Persada. dihilangkan. Diduga hal ini disebabkan sumber gangguan tidak teridentifikasi banyak gangguan. Fokus pengamatan akan ditekankan pada masalah harmonic. secara Aliran daya harmonic dalam sistem tenaga Sementara itu pengaruh harmonisa baik secara diilustrasikan kuantitatif maupun aliran daya fundamental dan aliran daya harmonic 46 kualitatif berpengaruh pada dan dipakai untuk mengapresiasikan ANALISIS DISTORSI HARMONISA-HARMONISA PADA SISTEM JARINGAN (Zulhajji) (Arillaga dkk, 1985). Generator G merupakan sumber tegangan sinusoidal dasar dan mencatu suatu a. Total Harmonic Distortions (THD) THD tegangan : konverter statis terkendali beban resistif melalui impedansi sistem (Rs + JXs). Generator mencatu daya ¥ dasar Pgi melalui PCC. Sebagian besar daya ini THDV = mengalir ke beban, dan sebagian kecil mengalir ke converter. Selain itu juga rugi yang dicatu ke resistansi sistem. åV 2 h h= 2 x100 V1 THD arus : Tegangan generator adalah sinusoidal pada ¥ frekuensi dasar, sehingga dayanya juga berfrekuensi dasar dan dalam diagram ini terlihat sebagai THD I = pembangkit arus harmonic. Sedangkan converter åI 2 h h= 2 x100 I1 terlihat sebagai pembangkit arus harmonik. Sebagian kecil daya dasar ditransformasikan menjadi daya Yang didefinisikan sebagai perbandingan harmonik , yaitu Psh dan Pgh yang kembali menuju nilai rms komponen harmonic terhadap komponen resistansi sistem dan generator. Sebagian besar daya dasar dan biasanya dalam persen. Indeks ini harmonik mengalir menuju beban Plh. Karena Rs dan digunakan untuk mengukur penyimpangan dari R1 terhubung seri, maka perbandingan antara Plh bentuk gelombang satu periode yang mengandung /(Psh + Pgh) juga dapat diekspresikan sebagai R1/(Rs harmonic pada satu gelombang sinus sempurna. + Rg). Dalam prakteknya , R1/(Rs + Rg) adalah Untuk satu gelombang sinus sempurna pada frekuensi sangat besar, dan untuk alas an ini bagian daya dasar, THD adalah nol. Demikian pula, pengukuran harmonic yang mengalir dalam sistem arus bolak- distorsi harmonic individual untuk tegangan dan arus balik adalah kecil, dan arus akan terdistorsi. Rugi total pada orde ke-h didefinisikan sebagai Vh/V1 dan Ih/I1. dalam impedans sistem terdiri atas rugi-rugi dasar Ps1, dicatu dari generator, dan rugi daya harmonic b. Total Demand Distortions (TDD) dari converter , Psh + Pgh. Rugi ini dalam sistem ¥ adalah lebih besar dengan perbandingan dalam hubungannya dengan rugi yang diakibatkan oleh TDD = beban liniar. Impedans sistem pencatu biasanya jauh åI 2 h h =2 I1 x100 lebih kecil dari bagian paralel beban takliner. Bagaimanapun, arus harmonic akan terbagi sesuai dalam 15 atau 30 menit dalam frekuensi dengan perbandingan impedans. Dalam evaluasi harmonic bebebrapa indeks penting berikut digunakan Dengan Il, adalah permintaan arus beban maksimum, untuk melukiskan pengaruh harmonic pada komponen sistem tenaga. Menurut rekomendasi IEC setiap dasar. peralatan disyaratkan memenuhi batas persyaratan harmonic. Sedangkan menurut rekomendasi IEEE pada setiap PCC masing-masing konsumen yang perlu disyaratkan. Efek harmonic dapat diminimisasi dengan mempergunakan tapis pasif yang dipasang secara shunt pada beban. Jenis tapis ada kekhasan yakni pembuatannya dengan mengatur impedansi pada 47 ANALISIS DISTORSI HARMONISA-HARMONISA PADA SISTEM JARINGAN (Zulhajji) tapis. Impedansi yang didapat diperoleh pada keadaan METODE mendekati frekuensi resonansi. Tapis jenis ini dapat melaksanakan pengurangan harmonic untuk satu Tahapan – tahapan penelitian sebagai berikut : frekuensi tunggal secara efektif. Tujuan utama a. Pembuatan model pemasangan tapis pasif parallel adalah : konsumen industri a. Untuk mengurangi tegangan harmonic dan arus pengukuran beban linier dan nonlinier. harmonic dalam jaringan ac pada level yang b. sistem dengan distribusi data listrik jaringan, Analisis dan evaluasi hasil perhitungan THDv di bus dan THDi di branch pada setiap virtual PCC diizinkan. yang ditentukan sesuai dengan standar IEEE. b. Menyediakan seluruhnya atau sebagian daya reaktif yang dibutuhkan oleh beban takliniar c. virtual PCC yang memiliki THD melebihi batas merupakan langkah awal penalaran tapis. standard an pengujian kembali nilai THDv dan Faktor kualitas suatu tapis pasif parallel THDi-nya. merupakan ketajaman penalaran, dan merupakan perbandingan antara induktansi atau kapasitansi Mendisain tapis untuk bus/branch pada lokasi d. Memonitor pengaruh harmonic baik sebelum dan dengan resistansinya pada saat beresonansi. Tapis sesudah virtual PCC dipasang tapis pada lokasi pasif parallel dengan Q tinggi ditala pada satu dan jenis tapis yang memberi pengurangan secara harmonic berfrekuensi rendah, misalnya harmonic ke efektif. -5 dan nilai Q-nya berkisar antara 30 dan 60, tapis ini disebut single tuned filter. Tapis ini merupakan untai RCL seri, yang ditala pada satu frekuensi harmonic (harmonic orde rendah) dengan HASIL DAN PEMBAHASAN persamaan Sumber harmonic pada PM 7.1 adalah impedansinya adalah : kontribusi dari berbagai bus antara lain MCC 71 1 ö æ Z = R + j ç wL ÷ wC ø è dengan beban 187.2 kVA dan PF 0,47 dengan THDv 1,67% dan THDi 3,64%, MCC 72 dengan beban 192,6 kVA dan PF 0,81 dengan THDv 1,96% dan Yang pada frekuensi resonansinya (fr) direduksi THDi 14,65% dan MCC 73 dengan beban 571,4 kVA menjadi R. dan PF 0,85 dengan THDv 2,89%, THDi 9,44%. fr = 1 Potensi harmonic terdapat pada bus MCC.72 dan 2p LC MCC. 73 dimana THDi-nya melebihi batas 5%. Sumber harmonic ini berimbas pada bus PM. 71 atau Ada dua parameter pokok yang harus virtual PCC.A dimana hasil evaluasi menunjukkan dipertimbangkan untuk menentukan R, C, dan L yaitu nilai THDv sebesar 1,13% dan THDi-nya sebesar factor kualitas Q, dan revisi frekuensi tala. Q untuk 3,10%. STF (single Tuned Filter) dihitung dengan persamaan menunjukkan kontribusi harmonic yang signifikan sebagai berikut : pada sistem karena dari evaluasi tidak ditunjukkan Q= Xo R Secara parsial pada PCC.A tidak nilai yang melebihi batas. Bentuk gelombang arus yang ditunjukkan tidak begitu baik. Simulasi Dengan Xo adalah induktans L atau kapasitans C saat pemasangan filter menentukan pada bus MCC.71 frekuensi resonans. perlu dipasang filter single tuned dengan nilai XL 0,007 ohm dan XC 0,138 ohm. Begitu pula pada bus 48 ANALISIS DISTORSI HARMONISA-HARMONISA PADA SISTEM JARINGAN (Zulhajji) PM.71 perlu dipasang filter dengan nilai R 0,001 lain. Koordinasi filter yang tepat memberikan ohm, XL 0,014 ohm dan XC 0,262 ohm. pengaruh positif pada sistem ditunjukkan penurunan Mempertimbangkan pula pemasangan filter yang berarti pada bus Pm.71 memiliki THDi 2,12% adalah bus PM.72 memiliki THDi 4,13% bus PM.81 perubahan pada PCC.A adalah nilai THDv sebesar memiliki THDi 3,98% dan bus PM.82 memiliki THDi 1,29% dan THDi-nya 2,12 %. Sumber harmonic pada 5,78%. pada lokasi lain, hasil yang dapat diamati PM 72 adalah kontribusi dari berbagai bus antara lain Perlu dikembangkan lagi pemodelan dan : MCC.74 dengan beban 202,7 kVA dan PF 0,84 simulasi distorsi harmonic pada bus dengan sistem dengan THDv 3,29% dan THDi 7,91%, MCC.76 tiga fasa yang tidak seimbang dengan sumber dengan beban 203,8 kVA dan PF 0,74 dengan THDv harmonic yang tidak seimbang pula pada setiap 3,57% dan THDi 4,03% dan MCC.77 dengan beban fasanya. 278,3 kVA dengan PF 0,84 dengan THDv 3,58% dan THDi 3,02 %. Potensi harmonic terdapat pada DAFTAR PUSTAKA MCC.74 THDi-nya melebihi batas 5%. Sumber harmonic ini berimbas pada bus PM.72 atau virtual PCC.B dimana hasil evaluasi menunjukkan nilai THDv sebesar 2,93 % adan THDi sebesar 5,4%. Secara parsial pada PCC.B satu bus diMCCnya mampu memberi kontribusi harmonic yang signifikan pada bus diatasnya ditunjukkan hasil evaluasi yang menunjukkan melebihi batas. Nilai THDi didominasi oleh harmonic ke-5 melebihi batas standar sedangkan Arrilaga, 2000. Power System Quality Assesment. John Wiley & Sons Ltd. New York. Day Al, Mahmud AA, 1987. Methode of Evaluation of Harmonic Levels In Industrial Plant Distribution systems. IEEE Transc. On Industrial Aplications Vol 1A.23.no. 3, pp.498-503. New York. Emanuel AE, 1993. A Survey of Harmonic Voltages and Currents at The Customers Bus. IEEE Transc. On Power Delivery. New York. THDv pada semus harmoniknya masih di bawah batas. Simulasi dengan pemasangan filter pada bus PM.72 dilakukan dengan filter single tuned dengan nilai R 0.009 ohm, XL 0,15 ohm dan XC 3,62 ohm. Sabar Nababan, 2001. Tapis Paralel Pasif Untuk Mengurangi Distorsi Harmonik Beban taklinier. Thesis JTE FT-UGM, Yogyakarta. Suprianto, 2005. Evaluasi harmonic Pada Sistem Tenaga Listrik . Thesis JTE FT –UGM , Yogyakarta. SIMPULAN DAN SARAN Secara umum perhitungan harmonic yang Yan Y, 1994. Harmonic Analysis for Industrial Customers. IEEE Transc. On Industrial Aplication. Vol 30. New York. dilakukan memiliki distorsi tinggi pada nilai THDi disbanding THDv pada virtual PCC. Terhitung pada bus PM.71 memiliki THDv sebesar 1,13% dan THDi 3,10%, bus PM.72 memiliki THDv sebesar 2,93% dan THDi 5,48%, bus PM.81 memiliki THDv sebesar 4,72% dan THDi 22,91% dan bus PM.82 memiliki THDv sebesar 3,57% dan THDi 14,15%. Penentuan ukuran filter perlu mempertimbangkan pengaruhnya terhadap bus-bus 49