Chapter III-V

BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1
Lokasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan adalah studi kasus pada pabrik pengolahan plastik.
Penelitian direncanakan selesai dalam waktu 6 bulan dan lokasi penelitian berada di
industri pengolahan plastik milik PT Guna Kemas Indah yang beralamat di Jalan
Industri No. 11 Kelurahan Kebun Sayur Kecamatan Tanjungmorawa Kabupaten Deli
Serdang. Dalam memenuhi kebutuhan daya listrik industri tersebut menggunakan
sumber listrik dari PT. PLN dengan tarif daya listrik industri kelas 3 (I3) 550 kVA.
Untuk keberlangsungan pasokan listrik, industri tersebut juga didukung oleh
generator set 1000 kVA yang akan digunakan sebagai cadangan jika terjadi gangguan
listrik dari pembangkit PLN.
Sambungan listrik dengan PLN berada pada tegangan menengah 20 kV.
Transformator dengan kapasitas 1000 kVA digunakan untuk menurunkan tegangan
20 kV menjadi 400 V. Gambar 3.1 merupakan rangkaian satu garis distribusi listrik.
Pembangkit
Transformator
Penaik
GI
PCC
Transformator
Penurun
TT/ET GI TAMORA
150 kV
Mesin Produksi
TM 20 kV
1000 kVA
Office
Utility
Crusher
Gambar 3.1 Rangkaian Diagram Satu Garis Industri
Plastik
PCC Skunder
Pembangkit
Saluran Tranmisi
Saluran Tranmisi Primer
Industri Plastik
Beban
56
Universitas Sumatera Utara
57
Mesin yang digunakan untuk menunjang produksi pengolahan plastik baik
yang tergolong beban listrik linier maupun beban listrik non linier dapat dilihat pada
Table 3.1.
Tabel 3.1.Data Penggunaan Beban Listrik Pada Mesin Produksi
3.2
Nama Mesin
Jumlah
Presure Forming
4 Unit
Fongkee (Sheet)
1 Unit
Loly
1 Unit
Printing
2 Unit
Teknik Pengukuran
Untuk melakukan pengukuran harmonisa pada objek penelitian menggunakan
alat ukur portable dan diukur pada panel PCC. Alat ukur yang digunakan adalah
Power Quality Analyzer Merk Metrel terlihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Alat ukur Power Quality Analyzer
Universitas Sumatera Utara
58
Pengukuran menggunakan alat ukur Power Quality Analyzer dilakukan pada
PCC sumber pada bulan September 2015 jam 10.00 WIB bertempat di industri plastik
PT. Guna Kemas Indah, pada saat pengukuran hanya beberapa mesin produksi yang
dioperasikan.
3.3
Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian diperlihatkan pada diagram alir Gambar 3.3 sebagai
berikut:
Mulai
Pengumpulan Data
Pengukuran Tegangan, Arus, Harmonisa Arus (IHDi),
Harmonisa Tegangan (IHDv), Daya Beban
Hasil IHD (%) <
Standar IEEE 5191992
Ya
A
Tidak
Memasukkan data beban dan Filter-1
C
B
Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian
Universitas Sumatera Utara
59
B
Perhitungan Filter Pasif Single Tune
Daya reaktif kapasitor adalah :
Qc = P{tan(cos-1pƒ1) – tan (cos-1p ƒ2)
Tentukan reaktansi kapasitor :
Tentukan Kapasitansi :
Tentukan Reaktansi Induktif dari Induktor:
Tentukan Induktansi dari Induktor:
Tentukan reaktansi karakteristik dari filter
Xn = hn XL
Tentukan Tahanan (R) :
Simulasi MATLAB/Simulink
dengan menggunakan filter pasif
single tune
Tidak
C
Hasil IHD (%) <
Standar IEEE 5191992
Ya
Memasukkan data beban dan Filter-2
D
E
Gambar 3.3 (Sambungan)
Universitas Sumatera Utara
Mulai
Mengumpulkan
Mulai
60
Data Transformator,
Mulai Data kabel, dan
Mulai
data kapasitas hubung singkat di PCC
Mengumpulkan
utama Mengumpulkan
Mengumpulkan
Data Transformator, Data kabel, dan
Data
Transformator,
Data
kabel,
dan
Data
Transformator,
Data
kabel,
dan
data
kapasitas hubung
singkat
di
PCC dan
Melakukan
pengukuran
arus
data kapasitas
hubung
singkat
di PCC
data
kapasitas
hubung
singkat
di
PCC
utama
tegangan harmonisa serta
utama
utama
Pengukuran Faktor Daya
Melakukan
Melakukan
pengukuran
arus arus
dan dan
Epengukuran
Melakukan
pengukuran
arus dan
teganganharmonisa
harmonisa
tegangan
sertaserta
tegangan
harmonisa
serta
Pengukuran
Faktor
Daya
Pengukuran
Faktor
Daya
Pengukuran
Faktor Daya filter
Perhitungan
Perhitungan
faktor
Daya
Perhitungan Filter Matrix
Perhitungan filter
kebutuhan
Q
dan C
Perhitungan
filter
Perhitungan
faktor
Daya
Perhitungan faktor
Daya (KVAR)
Perhitungan
filter
Perhitungan
faktor
Daya
kebutuhan
(KVAR)
∆𝑄
=faktor
(QQDaya
kebutuhan
(KVAR)
C C2 )
1 –dandan
Perhitungan
kebutuhan
∆𝑄
= ( 2 Q1(KVAR)
–
) dan C
2dan
kebutuhan
Q (KVAR)
C
∆𝑄 =
= 2(
1–
2)
∆𝑄== 𝛥𝑄
(
1–
2)
𝛥𝑄 22
= 1 1
=
=
=
𝛥𝑄
2𝛥𝑄
2 .1 .
Perhitungan
inputdan
danoutput,
output,
1 input
Perhitungan
induktor
=induktor
Perhitungan
induktor
input
dan output,
=
2 .
2 %.
𝑥
= induktor
𝑥inputdan
Perhitungan
danoutput,
output,
Perhitungan
. %
. 𝑒 input
= 2.induktor
%
Dimana
=. 𝑥1𝑥. + 2
%
2.
𝑒
=
= nilai
Perhitungan
=XL
c (induktor untuk filter)
2. .XL
. . 3.=
2.
Dimana
+ 2
𝑒𝑒
2
=L 0= 1
dimana
L
1 + L2
𝑐
Dimana
=
+
Dimana
=
+
1
1 =XL
2 2 (induktor untuk filter)
Perhitungan
nilai
XL
3
c
Perhitungan
nilai
XL23XL
=XL
untuk
filter)
Perhitungan
nilai
XL33=XL
=XL
(induktor
untuk
filter)
Perhitungan
nilai
untuk
filter)
c (induktor
c c(induktor
2𝑐 =
=
0
22
𝑐
==
00
𝑐𝑐
Perhitungan resonansi
hamonisa
ke n, yaitu:
2
(
𝑐𝑐
𝑐
𝑝=+
=
=
𝑐)
B
B
B B
=0
222
= √resonansi
Perhitungan
hamonisa ke n, yaitu:
+
Perhitungan
resonansi
hamonisa
n,
𝑝
𝑐 hamonisa
Perhitungan
resonansi
hamonisa
keyaitu:
n, yaitu:
Perhitungan
resonansi
ke n,keyaitu:
2
22(( 𝑝𝑝 +
==00= 0
Dimana
= 1,3,5,7…….
𝑐𝑐)) )
( n++
𝑝
𝑐
=
=√
√ 𝑝+
= √ 𝑝 ++ 𝑐 𝑐
𝑝
𝑐
A
Dimana
Dimanannn===1,3,5,7…….
1,3,5,7…….
dimana
1,3,5,7
.
Dimana n = 1,3,5,7…….
AA
A
Simulasi MATLAB/Simulink dengan
menggunakan filter Matrix
Tidak
D
Hasil IHD (%) <
Standar IEEE 5191992
Ya
Hasil & Pembahasan
Filter Pasif Single Tune dan Filter Matrix
Kesimpulan dan Saran
Selesai
A
Gambar 3.3 (Sambungan)
Universitas Sumatera Utara
61
Dari diagram alir pada Gambar 3.3 terlihat proses penelitian untuk
membandingkan penggunaan filter pasif single tuned dan filter matrix dimulai dari
pengumpulan data, pengukuran dan selanjutnya menghitung parameter filter pasif
single tuned dan matrix yang akan digunakan untuk meredam harmonisa. Kemudian
melakukan simulasi sebelum penggunaan filter, dengan menggunakan filter pasif
single tuned, dan dengan menggunakan filter matrix dengan memakai program
matlab/simulink. Kemudian menganalisis hasil nilai pemodelan simulasi penggunaan
filter pasif single tuned dan filter matrix terhadap standar IEEE 519-1992.
Universitas Sumatera Utara
62
3.4
Hasil Pengukuran
Pengukuran yang telah dilakukan pada objek penelitian dengan cara
pengukuran langsung pada PCC beban. Hasil pengukuran yang diperoleh dapat
dilihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Hasil Pengukuran dengan Alat Ukur Power Quality Analizer
Phase Values
Symbol
Name
L1
L2
L3
Total
Unit
V
Voltage
234,45
238,2
235,11
-
V
I
Current
365,94
383,27
396,54
-
A
THD V
Voltage THD
5,1187
5,4279
4,2477
-
V
THD V
Voltage THD
2,1836
2,2791
1,8068
-
%
THD I
Current THD
14,93
15,399
13,707
-
%
THD I
Current THD
54,004
58,332
53,819
-
A
P
Active Power
80,508
85,617
89,085
255,21
kW
Q
Reactive Power
29,65
31,694
27,498
88,842
kVAR
PF
Power Factor
0,94 ind
0,94 ind
0,96 ind
0,94 ind
DPF
Displacement Factor
0,95 ind
0,95 ind
0,96 ind
-
S
Apparent Power
85,794
91,295
93,233
270,23
kVA
Dalam hal penelitian ini, diasumsikan bahwa beban 3 phasa dianggap seimbang dan
analisis yang dilakukan hanya pada satu phasa saja. Sehingga data yang digunakan
dalam perhitungan dan analisis adalah hasil pengukuran pada phasa L1.
Universitas Sumatera Utara
63
Dari hasil pengukuran Tabel 3.2 dapat diketahui bahwa kandungan harmonisa
arus THDi pada beban industri pengolahan plastik sebesar 14,93%. Kondisi ini tidak
sesuai dengan standar IEEE 519-1992 yaitu THDi yang diizinkan adalah lebih kecil
dari 5%. Karena harmonisa yang dihasilkan melebihi batas yang ditetapkan standar
IEEE 519-1992, maka penelitian ini dapat dilanjutkan untuk dilakukan reduksi
harmonisa dengan menggunakan filter.
Bentuk dari gelombang harmonisa tegangan untuk tiga phasa berdasarkan
pengukuran terlihat pada Gambar 3.4
Gambar 3.4 Spektrum Gelombang Harmonisa Tegangan Phasa L1, L2, L3
Bila dilakukan pengamatan pada Gambar 3.4 menunjukkan gelombang
harmonisa tagangan tidak memperlihatkan adanya gangguan harmonisa. Kandungan
Universitas Sumatera Utara
64
harmonis tegangan terlihat berbentuk sinusoidal dan berdasarkan pengukuran THDv
pada L1 adalah sebesar 2,1836% dibawah batas standar IEEE 519-1992 yaitu 3%,
maka untuk harmonisa tegangan tidak perlu dilakukan reduksi.
Gambar 3.5 berikut adalah merupakan gambar harmonisa arus berdasarkan
hasil pengukuran.
Gambar 3.5 Spektrum Gelombang Harmonisa Arus Phasa L1, L2, L3
Hasil spektrum gelombang harmonisa arus terlihat berbentuk acak sehingga
tidak terlihat berbentuk sinusoidal murni. Fenomena ini disebabkan oleh adanya
gangguan arus yang dikenal dengan arus harmonik sehingga harus dilakukan reduksi
agar kandungan harmonisa arus dapat diredam menjadi dibawah standar yang diatur
dalam IEEE 519-1992. Hasil pengukuran menunjukkan distorsi arus harmonik total
Universitas Sumatera Utara
65
adalah 14,93% melebihi batas standar IEEE 519-1992 yaitu 7%. Grafik harmonisa
tegangan terlihat pada Gambar 3.6 dan grafik harmonisa arus terlihat pada Gambar
3.7 berikut.
Gambar 3.6 Grafik Harmonisa Tegangan Phasa L1, L2, L3
Gambar 3.7 Grafik Harmonisa Arus Phasa L1, L2, L3
Universitas Sumatera Utara
66
Gambar 3.8 dan Gambar 3.9 memperlihatkan bentuk grafik tiap-tiap ordo
ganjil pada harmonisa tegangan dan harmonisa arus phasa L1, L2, L3. Bentuk
gelombang interharmonic tegangan terlihat pada Gambar 3.8 dan interharmonic arus
terlihat pada Gambar 3.9 berikut.
Gambar 3.8 Grafik Interharmonik Tegangan Phasa L1, L2, L3
Gambar 3.9 Grafik Interharmonik Arus Phasa L1, L2, L3
Universitas Sumatera Utara
67
3.5
Perhitungan Arus Hubung Singkat (Isc)
Dalam menentukan batasan harmonisa maksimum dalam standar IEEE 519-
1992, harus diketahui terlebih dahulu nilai short circuit ratio (SCR). SCR adalah
perbandingan antara arus hubung singkat (Isc) dengan arus beban (IL). Menghitung
Isc diperlukan data impedansi saluran dan impedansi transformator yang digunakan
pada sistem tersebut. Adapun urutan langkah-langkah dalam melakukan perhitungan
nilai Isc adalah:
1.
Melakukan Perhitungan Impedansi Transformator Distribusi
Transformator distribusi yang digunakan berkapasitas 1000 kVA dengan
tegangan primer 20 kV dan tegangan skunder 400 V.
V
𝑒
V
√
Reaktansi transformator 4% = 0,04 pu
V
VA
Ω
Maka nilai reaktansi transformator XT = 0,04 x 0,0533333 = 0,0021333 Ω
2.
Perhitungan Impedansi Saluran
Kabel penghantar yang digunakan jenis NYY 4 x 70 mm2 dengan panjang 45 m.
Universitas Sumatera Utara
68
Sehingga data yang diperoleh dari jenis kabel tersebut yaitu :
R = 0,268 Ω/km
Sehingga R = 0,01206 Ω
L = 0,238 mH/km
Sehingga XL = 0,0033646 Ω
Maka Zkabel = 0,01206 + j 0,0033646 Ω
3.
Perhitungan Impedansi Beban
Data hasil pengukuran daya pada busbar PCC diperoleh :
P = 80,508 kW
Q = 29,65 kVAR
S = 85,794 kVA
Tegangan rata-rata = 234,45 V
Sehingga :
V
P
Ω
V
Ω
Diperoleh impedansi beban dalam bentuk bilangan kompleks:
Zbeban = 0,601205 + j 0,221415 Ω
Universitas Sumatera Utara
69
Sedangkan arus total yang mengalir ke beban:
Berdasarkan nilai impedansi yang telah diperoleh, maka dilanjutkan untuk
menghitung nilai impedansi dari sumber:
Zs = jXT + Zkabel
= j 0,0021333 + 0,01206 + j 0,0033646
= 0,01206 + j 0,0054979
= 0,0132541 Ω
Impedansi Thevenin antara sumber tegangan dengan beban adalah:
(
)(
) (
(
)
)
= 0,011824 + j 0,0053689
= 0,0129862 Ω
Diperoleh arus hubung singkat sistem:
Maka diperoleh perbandingan arus hubung singkat (ISC) dengan arus beban (IL)
adalah:
𝑐
√
√
Universitas Sumatera Utara
70
Berdasarkan hasil perhitungan yang diperoleh nilai ISCR 34,18 menjadi acuan dalam
menentukan batasan standar harmonisa IEEE 519-1992 yaitu ISC/IL = 20 < 50 sesuai
dengan Tabel 2.2.
3.6
Perbandingan Batas Standar Harmonisa
Harmonisa yang akan direduksi adalah harmonisa individual yang melebihi
standar IEEE 519-1992. Berdasarkan hasil perhitungan nilai ISC/IL yang telah
dilakukan menjadi acuan untuk menentukan batasan standar harmonisa individual
seperti terdapat pada Tabel 3.3 dan 3.4 berikut:
Tabel 3.3 Data Perbandingan Standar Harmonisa Tegangan per Phasa
IHD
Ordo
IHDv-L1
(%)
IHDv-L2
(%)
IHDv-L3
(%)
Standar
IEEE 519-1992
Keterangan
1
100,00
100,00
100,00
3
0,22
0,32
0,41
3,0
Sesuai
5
0,73
0,33
0,77
3,0
Sesuai
7
1,31
1,62
0,99
3,0
Sesuai
9
0,22
0,09
0,14
3,0
Sesuai
11
0,58
0,75
0,83
3,0
Sesuai
13
0,18
1,15
0,48
3,0
Sesuai
15
0,36
0,17
0,34
3,0
Sesuai
17
0,18
0,11
0,13
3,0
Sesuai
19
0,10
0,21
0,19
3,0
Sesuai
21
0,09
0,09
0,10
3,0
Sesuai
23
0,11
0,11
0,08
3,0
Sesuai
Total THD
2,183
2,279
1,806
Universitas Sumatera Utara
71
Dapat dilihat pada Tabel 3.3 harmonisa tegangan individual berdasarkan
perbandingan yang dilakukan dengan standar IEEE 519-1992 menunjukkan
kesesuaian.Kondisi ini juga dapat diartikan bahwa untuk tegangan pada penelitian ini
tidak terganggu oleh harmonisa dan tidak perlu dilakukan reduksi harmonisa
tegangan.
Tabel 3.4 Data Perbandingan Standar Harmonisa Arus per Phasa
IHD
Ordo
IHDI-L1
(%)
IHDI-L2
(%)
IHDI-L3
(%)
Standar
IEEE 519-1992
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
Total THD
100,00
2,20
14,22
2,35
0,84
1,21
1,03
0,49
0,84
1,20
0,24
0,81
14,95
100,00
2,46
14,48
3,52
0,38
1,70
1,10
0,40
0,54
1,13
0,14
0,31
15,399
100,00
2,83
12,84
2,14
0,75
1,77
0,83
0,13
0,79
0,78
0,15
0,68
13,707
100,00
7,0
7,0
7,0
7,0
3,5
3,5
3,5
2,5
2,5
2,5
1,0
Keterangan
Sesuai
Tidak Sesuai
Sesuai
Sesuai
Sesuai
Sesuai
Sesuai
Sesuai
Sesuai
Sesuai
Sesuai
Tabel 3.4 merupakan perbandingan harmonisa arus individual dengan standar
harmonisa arus individual IEEE 519-1992. Pada ordo ke 5 terlihat nilai IHDi
melebihi batasan standar harmonisa IEEE 519-1992 sehingga menunjukkan besar
yang tidak sesuai. Pada kondisi ini harus dilakukan reduksi harmonisa dengan
menggunakan filter.
Universitas Sumatera Utara
72
3.7

Perhitungan Filter Pasif Single Tuned
Perhitungan Komponen Filter
Perhitungan filter R, L, C yang digunakan untuk mereduksi harmonisa arus
pada penelitian ini adalah menggunakan harmonisa arus yang terburuk melebihi batas
standar harmonisa IEEE 519-1992. Adapun orde harmonisa yang akan direduksi
yaitu ordo 5 saja seperti yang terlihat pada Tabel 3.4. Beban 3 phasa dianggap dalam
keadaan seimbang sehingga simulasi dan analisis data dilakukan pada satu phasa saja,
yaitu dipilih pada phasa L1 (phasa R).
Untuk menentukan kapasitas kapasitor (Qc) diasumsikan bahwa faktor daya
diperbaiki dari pf1= 0,94 menjadi pf2= 0,99. Untuk menghitung kapasitas kapasitor
yang dibutuhkan sebagai filter harmonisa adalah:
Qc = P{tan(cos-1pf1) - tan(cos-1pf2)}
Maka
Qc = P{tan(cos-1 (0,94) - tan(cos-1 (0,99)}
Qc = 80,508{tan(cos-1(0,94)) - tan(cos-1(0,99))}
Qc = 80,508{tan(19,948) - tan(8,1096))}
Qc = 17,748733 kVAR
Qc = 17748,733 VAR
Untuk menentukan reaktansi kapasitor (Xc) adalah sebagai berikut :
(
)
𝑄
Universitas Sumatera Utara
73
Untuk menentukan kapasitansi dari kapasitor (C) adalah sebagai berikut :
Untuk menentukan reaktansi induktif dari induktor (XL) pada harga frekuensi
fundamental adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
74
Untuk menentukan induktansi dari induktor (L) adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
75
Untuk menentukan reaktansi karakteristik dari filter (Xn) adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
76
Dengan mengasumsikan faktor kualitas Filter pasif single tuned (Q) = 100, maka
untukmenentukan nilai tahanan (R) pada filter tersebut adalah sebagai berikut :
𝑄
Universitas Sumatera Utara
77
Sehingga berdasarkan hasil perhitungan filter Pasif Singgle Tuned dengan
komponen R, L, C yang akan digunakan pada penelitian ini untuk mereduksi
harmonisa arus terdapat pada Tabel 3.5 berikut.
Tabel 3.5 Hasil Perhitungan Nilai Filter Pasif Single Tuned
No
Komponen Filter
Simbol
Satuan
1
Reaktansi
R
Ω
2
Induktansi
L
H
3
Kapastansi
C
F
Nilai
 Menghitung nilai Impedansi (ZF) filter pasif single tuned
Untuk mengetahui nilai impedansi setiap ordo filter harmonisa dapat dihitung
dengan menggunakan Persamaan (2.47) berikut ini:
(
( 𝑥
𝑥
|
( 𝑥
𝑥
𝑥
𝑥
𝑥
)
|
𝑥
𝑥
|
)
𝑥
𝑥
𝑥
)
|
Universitas Sumatera Utara
78
Dengan menggunakan cara yang sama diatas dapat dihitung :
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Universitas Sumatera Utara
79
Hasil perhitungan impedansi frekuensi dapat dilihat pada Gambar 3.10 Grafik
impedansi frekuensi berikut ini.
Impedansi vs Orde Harmonisa
Impedansi Filter Pasif Single Tune
3.50
Impedansi (ohm)
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
Orde Harmonisa
Gambar 3.10 Grafik Impedansi Frekuensi Harmonisa
Gambar 3.10 merupakan Grafik impedansi frekuensi berdasarkan harmonisa
arus pada penelitian ini.Berdasarkan bentuk gambar kurva memperlihatkan pada
harmonisa urutan ke-5 memiliki impedansi frekuensi terkecil yaitu 0,00619 Ω.
Apabila diamati untuk harmonisa arus setelah urutan 5 memperlihatkan nilai
impedansi frekuensi kembali naik.
Universitas Sumatera Utara
80
3.8
Perhitungan Filter Matrix
 Menentukan Kebutuhan Kapasitor Untuk Perbaikan Faktor Daya
Pada Tabel 3.2 dapat dilihat hasil pengukuran daya aktif, daya semu, daya
reaktif dan nilai faktor daya. Untuk memperbaiki faktor daya dari 0,94
menjadi 0,99 dibutuhkan kompensasi kapasitor sebesar :
ΔQ = QC = 17748,733 VAR
(
∆𝑄
)
VA
 Menentukan parameter induktor L1dan induktor L2
Menghitung impedansi dua induktor input dan output yaitu :
Arus yang terukur pada phasa R (L1) sesuai Tabel 3.2 yaitu sebesar 365,94 A
Untuk Z = 12% maka nilai kedua induktor dapat dihitung yaitu:
Sehingga L1 = 0,1224 mH dan L2= 0,1224 mH
Universitas Sumatera Utara
81
 Menentukan parameter induktor L3
Parameter L3 menjadi XLC merupakan notasikondisi transfer delta ke bintang
pada rangkaian ekivalen filter matrix. Reaktansi filter XLC kita pilih nilai yang
tertinggi dari pengukuran nilai harmonisa, dan nilai yang terbesar pada harmonisa
orde ke lima (n = 5). Besar nilai reaktansi induktif filter yaitu:
Resonansi terjadi pada harmonisa ke n yaitu:
Dimana Xp dapat dihitung dengan persamaan:
n Xp = n XL transformator + n XL kabel + n XLa
dan Xp kondisi pada frekuensi fundamental yaitu:
Xp = XLtransformator + XL kabel + XLa
Untuk mendapatkan nilai XLa kita gunakan persamaan transfer delta ke bintang,
dimana nilai R1 = 100
XL1 = 314 x 0,0001224 H = 0,0384407 Ω
Dan nilai
Universitas Sumatera Utara
82
Dengan diketahui nilai R1, XL1, dan XL3, maka untuk menentukan nilai XLa yaitu:
Ω
Maka XLa =
Ω dan nilai La =
Xp = 0,0021333 + 0,0033646 + 0,0384406 = 0,0439386 Ω
Sehingga nilai resonansi hamonisa ke n, yaitu:
Atau pada frekuensi n = 4,296 x 50 Hz = 214,79 Hz
Universitas Sumatera Utara
83
Nilai reaktansi transformator, saluran kabel, filter matrix, setelah dihitung
dapat dirangkum seperti Tabel 3.6.
Tabel 3.6. Impedansi dan Parameter Filter
Impendasi dan Parameter Filter
Nilai dan Satuan
Reaktansi induktor input filter L1
0,1224 mH
Reaktansi induktor output filter L2
0,1224 mH
Reaktansi induktor filter L3=LC
0,3943 mH
Reaktansi kapasitor filter C
1027,8 µF
100
Resistansi R filter
 Menghitung nilai Reaktansi Total (Xt) Filter Matrix
Untuk mengetahui nilai reaktansi total setiap ordo filter harmonisa dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.59) berikut ini:
𝑋𝑡 (𝑛)
𝑛𝑋𝑟
𝑛𝑋𝑃 (𝑛 𝑋𝐿𝐶 𝑋𝐶 )
𝑛 (𝑋𝑃 𝑋𝐿𝐶 ) 𝑋𝐶
Sehingga di peroleh nilai reaktansi pada ordo harmonisa ke-3 dan seterusnya yaitu
sebagai berikut :
Xt3 = 0,2799924 Ω
Xt5 = 0,1922040 Ω
Xt7 = 0,4474735 Ω
Xt9 = 0,6073270 Ω
Universitas Sumatera Utara
84
Xt11 = 0,7568531 Ω
Xt13 = 0,9030441 Ω
Xt15 = 1,0477092 Ω
Xt17 = 1,1915374 Ω
Xt19 = 1,3348522 Ω
Xt21 = 1,4778271 Ω
Xt23 = 1,6205644 Ω
Grafik hasil perhitungan reaktansi total dapat dilihat pada Gambar 3.11
berikut ini.
Reaktansi Total vs Orde Harmonisa
Reaktansi Filter Matrix
Reaktansi (ohm)
2.00
1.50
1.00
0.50
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
Orde Harmonisa
Gambar 3.11 Grafik Reaktansi Total Penggunaan Filter Matrix
Universitas Sumatera Utara
85
Gambar 3.11 memperlihatkan bentuk kurva reaktansi total penggunaan filter
matrix setiap ordo harmonisa, terlihat bahwa pada ordo harmonisa ke-5 merupakan
reaktansi total terkecil yaitu sebesar 0,1922040 Ω .Apabila diamati untuk harmonisa
arus setelah urutan ke-5 memperlihatkan nilai reaktansi total frekuensi kembali
menanjak naik.
Universitas Sumatera Utara
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil Penelitian
Hasil Penelitian diperoleh dari suatu simulasi dengan menggunakan software.
Simulasi digunakan untuk menggali pengetahuan lebih dalam dan lebih jauh dengan
cara yang lebih mudah seperti meramalkan suatu kejadian atau memperkirakan
performa dari suatu sistem yang kompleks. Dalam penelitian ini digunakan program
Matlab/Simulink. Reduksi harmonisa pada penelitian ini menggunakan simulasi dua
model filter yaitu filter pasif single tuned dan filter matrix.
4.1.1
Simulasi Matlab Tanpa Menggunakan Filter
Gambar 4.1 merupakan rangkaian simulasi sistem objek penelitian
berdasarkan hasil pengukuran di lapangan..
In R MS
Discre te ,
Ts = 5e -005 s.
In R MS
Display Vs
powe rgui
Display Is
ScopeVs
Scope Is
Zs1
+ -i
Is
Vs
v +
-
V Fasa R
Beban
Ih3
Ih5
Ih7
Ih9
Ih11
Ih13
Ih15
Ih17
Ih19
Ih21
Ih23
Gambar 4.1 Simulasi Matlab/Simulink Tanpa Menggunakan Filter
86
Universitas Sumatera Utara
87
Simulasi pada Gambar 4.1 merupakan rangkaian tanpa menggunakan filter. Hasil
simulasi dengan rangkaian tersebut memperlihatkan besar arus harmonisa individual
seperti pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Simulasi Tanpa Filter Harmonisa (IHDi %)
Standar
IEEE
519-1992
100,00
Simulasi
Tanpa
Filter
100,00
3
2,20
2,31
7,0
5
14,22
14,97
7,0
7
2,35
2,47
7,0
9
0,84
0,88
7,0
11
1,21
1,27
3,5
13
1,03
1,08
3,5
15
0,49
0,51
3,5
17
0,84
0,88
2,5
19
1,02
1,06
2,5
21
0,24
0,25
2,5
23
0,81
0,84
1,0
Total THD
14,95
15,55
IHD
Ordo
Pengukuran
1
Tabel 4.1 merupakan hasil simulasi tanpa menggunakan filter harmonisa, total
harmonisa arus yang tercatat adalah 15,55% selisih 0,6% dari pengukuran dilapangan
yaitu 14,95%. Sehingga rangkaian simulasi pada Gambar 4.1 dapat menggambarkan
kondisi harmonisa pada industri plastik yang dilakukan dalam penelitian ini. IHD
Universitas Sumatera Utara
88
arus yang melebihi batas standar IEEE 519-1992 harus direduksi oleh sebuah filter,
pada Tabel 4.1 terlihat bahwa hanya pada orde ke-5 besar IHD arus berada jauh diatas
batas standar IEEE 519-1992 yaitu sebesar 14,97% dengan batas yang diizinkan
adalah 7%.
Bentuk gelombang arus yang dihasilkan dengan simulasi Matlab/Simulink
tanpa menggunakan filter dapat dilihat pada Gambar 4.2. Terlihat bahwa gelombang
arus tidak berbentuk sinusoidal murni, terdapat riak gelombang dan hampir
membentuk gelombang persegi.
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
400
200
0
-200
-400
0
0.01
0.02
0.03
Time (s)
0.04
0.05
Gambar 4.2 Gelombang Arus Hasil Simulasi Tanpa Menggunakan Filter
Fundamental (50Hz) = 477.2 , THD= 15.55%
15
Mag (% of Fundamental)
Gambar 4.3 merupakan Barchart arus hasil simulasi tanpa menggunakan filter
sesuai dengan Tabel 4.1.
10
5
0
0
5
10
15
Harmonic order
20
Universitas
Sumatera
Utara
25
30
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
400
89
200
0
-200
-400
0
0.01
0.02
0.03
Time (s)
0.04
0.05
Fundamental (50Hz) = 477.2 , THD= 15.55%
Mag (% of Fundamental)
15
10
5
0
0
5
10
15
Harmonic order
20
25
30
Gambar 4.3 Barchart Arus Harmonisa Hasil Simulasi Tanpa Menggunakan Filter
4.1.2
Simulasi Matlab dengan menggunakan Filter Pasif Single Tuned
Gambar rangkaian Simulasi Matlab dengan menggunakan Filter Pasif Single
Tuned yang terdiri dari komponen R, L dan C dapat dilihat seperti gambar 4.4
sebagai berikut:
In R MS
Discre te ,
Ts = 5e -005 s.
In R MS
Display Vs
powe rgui
Display Is
ScopeVs
Scope Is
Zs1
+ -i
Is
Vs
v +
-
V Fasa R
Filter RLC
Beban
Ih3
Ih5
Ih7
Ih9
Ih11
Ih13
Ih15
Ih17
Ih19
Ih21
Ih23
Gambar 4.4 Simulasi Matlab/Simulink Filter Pasif Single Tuned
Universitas Sumatera Utara
90
Simulasi filter Pasif Single Tuned menggunakan program Matlab dilakukan
dengan tahapan seperti pada simulasi tanpa menggunakan filter, kemudian ditambah
dengan sebuah filter RLC dihubung paralel dengan beban. Nilai RLC telah dihitung
dan diperoleh nilai R = 0,0061939 Ω, L = 0, 3943 mH, C = 1027,8 µF. Nilai tersebut
menjadi nilai block parameter dari filter RLC.
Hasil reduksi harmonisa arus dengan simulasi menggunakan filter pasif single
tuned memperlihatkan besar arus harmonisa individual seperti pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Hasil Simulasi Dengan Filter Pasif Single Tuned (IHDi %)
IHD
Simulasi
Standar IEEE
Ordo
Single Tuned
519-1992
1
100,00
3
2,31
7,0
Sesuai
5
2,66
7,0
Sesuai
7
2,20
7,0
Sesuai
9
0,80
7,0
Sesuai
11
1,17
3,5
Sesuai
13
1,00
3,5
Sesuai
15
0,47
3,5
Sesuai
17
0,81
2,5
Sesuai
19
0,99
2,5
Sesuai
21
0,23
2,5
Sesuai
23
0,78
1,0
Sesuai
Total THD
4,77
Keterangan
Universitas Sumatera Utara
91
Tabel 4.2 merupakan hasil simulasi reduksi harmonisa arus dengan
menggunakan filter pasif single tuned, filter ini dapat meredam harmonisa arus total
dari 15,55 % menjadi 4,77%. Jika dilihat dari arus harmonisa individual, hasil
simulasi memperlihatkan bahwa seluruh IHD Ordo harmonisa telah berada dibawah
batas standar IEEE 519-1992.
Bentuk gelombang arus yang dihasilkan dengan simulasi Matlab/Simulink
dengan menggunakan filter pasif single tuned dapat dilihat pada Gambar 4.5. Terlihat
bahwa hasil gelombang yang dihasilkan sudah berbentuk sinusoidal yang
mengindikasikan bahwa sistem telah aman dari gangguan harmonisa arus.
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
500
0
-500
0
0.01
0.02
0.03
Time (s)
0.04
0.05
Gambar 4.5 Gelombang Arus Hasil Simulasi Filter Pasif Single Tuned
Mag (% of Fundamental)
Fundamental (50Hz) = 490.7 , THD= 4.77%
2.5
Gambar 4.6 merupakan Barchart arus hasil simulasi menggunakan filter pasif
2
single tuned sesuai dengan Tabel 4.2.
1.5
1
0.5
0
Universitas Sumatera Utara
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
500
92
0
-500
0
0.01
0.02
0.03
Time (s)
0.04
0.05
Mag (% of Fundamental)
Fundamental (50Hz) = 490.7 , THD= 4.77%
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
5
10
15
Harmonic order
20
25
30
Gambar 4.6 Barchart Arus Harmonisa Hasil Simulasi Filter Pasif Single Tuned
4.1.3
Simulasi Matlab dengan menggunakan Filter Matrix
Untuk membuat rangkaian simulasi filter Matrix pada program Matlab
dilakukan tahapan seperti pada simulasi tanpa menggunakan filter, kemudian
ditambah dengan sebuah filter matrix dihubung seri dan paralel dengan beban. Nilai
komponen R, L1, L2, L3, dan C telah dihitung dan diperoleh nilai R = 100 Ω, L1 =
L2 = 0,1224 mH, L3 = 0,3943 mH, C = 1027,8 µF. Nilai tersebut menjadi nilai block
parameter dari filter matrix.
Sehingga membentuk suatu rangkaian seperti gambar 4.7 sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
93
344.6
In R MS
ScopeVs
Display Is
234.5
In R MS
Discre te ,
Ts = 5e -005 s.
Display Vs
Scope Is
Zs1
powe rgui
L2
L1
+ -i
Is
R
Vs
v +
-
L3
V Fasa R
Beban
Ih3
Ih5
Ih7
Ih9
Ih11
Ih13
Ih15
Ih17
Ih19
Ih21
Ih23
C
Gambar 4.7 Simulasi Matlab/Simulink Menggunakan Filter Matrix
Hasil reduksi harmonisa arus dengan simulasi filter matrix memperlihatkan
bentuk gelombang arus pada Gambar 4.8 dan besar arus harmonisa individual dapat
dilihat pada Tabel 4.3.
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
500
0
-500
0
0.01
0.02
0.03
Time (s)
0.04
0.05
Gambar 4.8 Gelombang Arus Hasil Simulasi Filter Matrix
Mag (% of Fundamental)
Fundamental (50Hz) = 487.1 , THD= 3.06%
2.5
2
1.5
1
0.5
Universitas Sumatera Utara
94
Tabel 4.3 Hasil Simulasi Dengan Filter Matrix (IHDi %)
IHD
Simulasi
Standar IEEE
Ordo
Filter Matrix
519-1992
1
100,00
3
2,60
7,0
Sesuai
5
0,32
7,0
Sesuai
7
1,19
7,0
Sesuai
9
0,43
7,0
Sesuai
11
0,59
3,5
Sesuai
13
0,46
3,5
Sesuai
15
0,20
3,5
Sesuai
17
0,31
2,5
Sesuai
19
0,35
2,5
Sesuai
21
0,08
2,5
Sesuai
23
0,24
1,0
Sesuai
Total THD
3,06
Keterangan
Tabel 4.3 merupakan hasil simulasi reduksi harmonisa arus dengan
menggunakan filter matrix, filter ini dapat meredam harmonisa arus total dari 15,55%
menjadi 3,06%. Jika dilihat dari arus harmonisa individual, hasil simulasi
memperlihatkan bahwa seluruh IHD Ordo harmonisa telah berada dibawah batas
standar IEEE 519-1992. Pada Gambar 4.8 terlihat bahwa hasil gelombang
memperlihatkan sudah berbentuk sinusoidal yang mengindikasikan bahwa tingkat
harmonisa telah sesuai dengan standar yang berlaku.
Universitas Sumatera Utara
95
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
500
Gambar 4.9 merupakan barchart arus hasil simulasi menggunakan filter
0
martix sesuai dengan Tabel 4.3.
-500
0
0.01
0.02
0.03
Time (s)
0.04
0.05
Mag (% of Fundamental)
Fundamental (50Hz) = 487.1 , THD= 3.06%
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
5
10
15
Harmonic order
20
25
30
Gambar 4.9 Barchart Arus Harmonisa Hasil Simulasi Filter Matrix
4.2
Pembahasan Hasil
4.2.1
Perbandingan Hasil Simulasi Reduksi Harmonisa
Hasil simulasi menunjukkan perbedaan bentuk gelombang arus harmonisa
pada saat tanpa menggunakan filter, dengan menggunakan filter pasif single tuned,
dan dengan menggunakan filter matrix. Perbedaan tersebut dapat dilihat pada Gambar
4.10.
Universitas Sumatera Utara
96
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
400
Gelombang Arus Hasil Simulasi
200
Tanpa Menggunakan Filter
-200
0
-400
0
0.01
0.02
0.03
Time (s)
0.04
0.05
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
500
Fundamental (50Hz) = 477.2 , THD= 15.55%
Gelombang Arus Hasil Simulasi
Mag (% of Fundamental)
Filter Pasif Single Tuned
150
-500
10
0
0.01
0.02
0.03
Time (s)
0.04
0.05
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
5
500
Fundamental (50Hz) = 490.7 , THD= 4.77%
Filter Matrix
Mag (% of Fundamental)
Gelombang Arus Hasil Simulasi
00
2.5
0
2
-500
0
1.5
5
0.01
10
15
Harmonic order
0.02
0.03
Time (s)
20
25
0.04
0.05
1
Fundamental (50Hz) = 487.1 , THD= 3.06%
0.5
Gambar 4.10 Perbandingan Bentuk
Gelombang Arus Hasil Simulasi
0
2.5
Mag (% of Fundamental)
30
0
5
10
2
15
Harmonic order
20
25
30
1.5
Dari Gambar 4.10 terlihat bahwa1 bentuk gelombang arus dapat diperbaiki
0.5
dengan menggunakan filter, dan penggunaan
filter matrix membentuk gelombang
0
0
5
10
15
Harmonic order
20
25
30
lebih sinusoidal dibandingkan dengan menggunakan filter pasif single tuned.
Selain perbedaan bentuk gelombang, terjadi juga perbedaan dalam tingkat
reduksi harmonisa arus. Perbandingan tingkat reduksi harmonisa arus dapat dilihat
pada Gambar 4.11.
Universitas Sumatera Utara
97
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
400
200
0
-200
-400
0
0.01
0.02
0.03
Time (s)
0.04
0.05
Fundamental (50Hz) = 477.2 , THD= 15.55%
Barchart Arus Harmonisa Hasil
Simulasi Tanpa Menggunakan
Filter
Mag (% of Fundamental)
15
10
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
500
5
0
0
0
-500
0
5
0.01
10
15
20
0.02 Harmonic
0.03order 0.04
Time (s)
25
30
0.05
Barchart Arus Harmonisa Hasil
Simulasi Filter Pasif Single
Tuned
Mag (% of Fundamental)
Fundamental (50Hz) = 490.7 , THD= 4.77%
2.5
2
FFT window: 3 of 750 cycles of selected signal
1.5
500
1
0
0.5
0
-500
0
0
5
0.01
10
15
20
0.02 Harmonic
0.03 order 0.04
Time (s)
25
0.05
30
Barchart Arus Harmonisa Hasil
Simulasi Filter Matrix
Mag (% of Fundamental)
Fundamental (50Hz) = 487.1 , THD= 3.06%
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
5
10
15
Harmonic order
20
25
30
Gambar 4.11 Perbandingan Barchart Arus Harmonisa Hasil Simulasi
Gambar 4.11 memperlihatkan bahwa simulasi tanpa menggunakan filter
menghasilkan THD arus sebesar 15,55%, sedangkan simulasi dengan menggunakan
filter pasif single tuned dapat mereduksi harmonisa sehingga menghasilkan THD arus
sebesar 4,77%, dan simulasi dengan menggunakan filter matrix mampu mereduksi
harmonisa arus sehingga menghasilkan THD arus sebesar 3,06%.
Universitas Sumatera Utara
98
4.2.2
Reduksi Harmonisa Terhadap Standar IEEE 519-1992
Perbandingan reduksi harmonisa arus individual antara pengukuran, simulasi
tanpa filter, simulasi dengan filter pasif single tuned, dan simulasi dengan filter
matrix, serta perbandingan terhadap standar IEEE 519-1992 dapat dilihat pada Tabel
4.4.
Tabel 4.4 Perbandingan Standar Harmonisa Arus Individual (IHDi %)
Simulasi
Single
Tuned
100,00
Simulasi
Filter
Matrix
100,00
Standar
IEEE
519-1992
100,00
Simulasi
Tanpa
Filter
100,00
3
2,20
2,31
2,31
2,60
7,0
5
14,22
14,97
2,66
0,32
7,0
7
2,35
2,47
2,20
1,19
7,0
9
0,84
0,88
0,80
0,43
7,0
11
1,21
1,27
1,17
0,59
3,5
13
1,03
1,08
1,00
0,46
3,5
15
0,49
0,51
0,47
0,20
3,5
17
0,84
0,88
0,81
0,31
2,5
19
1,02
1,06
0,99
0,35
2,5
21
0,24
0,25
0,23
0,08
2,5
23
0,81
0,84
0,78
0,24
1,0
Total THD
14,95
15,55
4,77
3,06
IHD
Ordo
Pengukuran
1
Universitas Sumatera Utara
99
Grafik perbandingan harmonisa arus pada data Tabel 4.4 yaitu saat
pengukuran, tanpa menggunakan filter dan dengan menggunakan dua model filter
dapat dilihat pada Gambar 4.12 berikut.
Arus Harmonisa (%)
Hasil Pengukuran
Simulasi Tanpa Filter
Simulasi Single Tuned
Simulasi Filter Matrix
16
14
12
10
8
6
4
2
0
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
Total
THD
Orde Harmonisa (n)
Gambar 4.12 Grafik Hasil Perbandingan Arus Harmonisa
Grafik pada Gambar 4.12 menunjukkan bahwa Filter Matrix mampu
mereduksi harmonisa arus dari total THD sebesar 15,55% menjadi 3,06%. Lebih baik
dari pada Filter Pasif Single Tuned yang hanya dapat mereduksi total harmonisa arus
dari 15,55% menjadi 4,77%.
Filter Matrix dan Filter Pasif Single Tuned dapat mereduksi harmonisa
menjadi dibawah standar ditetapkan dalam IEEE 519-1992 seperti terlihat pada
Gambar 4.13 berikut.
Universitas Sumatera Utara
Arus Harmonisa (%)
100
16
14
12
10
8
6
4
2
0
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
Orde Harmonisa (n)
Hasil Pengukuran
Simulasi Tanpa Filter
Simulasi Filter Matrix
Standar IEEE 519-1992
Simulasi Single Tuned
Gambar 4.13 Grafik Arus Harmonisa dengan Standar IEEE 519-1992
4.2.3
Tingkat Reduksi Harmonisa Filter Pasif Single Tuned dan Filter Matrix
Filter pasif single tuned dapat mereduksi dari harmonisa arus sebesar 15,55%
menjadi 4,77%, hal ini memperlihatkan bahwa total THD arus berkurang sebanyak
69,32% dari sebelum pemasangan filter pasif single tuned. Sedangkan penggunaan
filter matrix dapat menurunkan total THD arus sebesar 80,32% yaitu dari sebelumnya
harmonisa arus 15,55% menjadi 3,06%. Tingkat reduksi filter dalam menurunkan
harmonisa arus pada tiap-tiap ordo dapat dilihat pada Tabel 4.5. dan Tabel 4.6.
Universitas Sumatera Utara
101
Tabel 4.5 Tingkat Penurunan Harmonisa Arus dengan Filter Pasif Single Tuned
IHD Ordo
Simulasi
Tanpa Filter
(IHDi %)
Simulasi Filter
Pasif Single Tuned
(IHDi %)
Tingkat Penurunan
dengan Menggunakan
Filter Pasif Single Tuned
3
2,31
2,31
0,00%
5
14,97
2,66
82,23%
7
2,47
2,20
10,93%
9
0,88
0,80
9,09%
11
1,27
1,17
7,87%
13
1,08
1,00
7,41%
15
0,51
0,47
7,84%
17
0,88
0,81
7,95%
19
1,06
0,99
6,60%
21
0,25
0,23
8,00%
23
0,84
0,78
7,14%
Total THD
15,55
4,77
69,32%
Pada Tabel 4.5 terlihat bahwa pada IHD ordo ke-3 tidak terjadi perubahan
arus harmonisa yaitu tetap 2,31%. Pada IHD orde ke-5, yang merupakan target
harmonisa yang ingin direduksi, terlihat bahwa filter pasif single tuned dapat
menurunkan harmonisa arus sebesar 82,23% yaitu dari harmonisa arus sebesar
14,97% dapat dikurangi menjadi 2,66%. Penurunan tingkat harmonisa pada IHD ordo
ke-7 adalah sebesar 10,93%, ordo ke-9 adalah sebesar 9,09%. Penurunan harmonisa
arus setelah di filter pada ordo ke-11 dan seterusnya relatif stabil antara 7% dan 8%
dari harmonisa arus sebelum menggunakan filter pasif single tuned.
Universitas Sumatera Utara
102
Tabel 4.6 Tingkat Penurunan Harmonisa Arus dengan Filter Matrix
IHD Ordo
Simulasi
Tanpa Filter
(IHDi %)
Simulasi Filter
Matrix (IHDi %)
Tingkat Penurunan
dengan Menggunakan
Filter Martix
3
2,31
2,60
-12,55%
5
14,97
0,32
97,86%
7
2,47
1,19
51,82%
9
0,88
0,43
51,14%
11
1,27
0,59
53,54%
13
1,08
0,46
57,41%
15
0,51
0,20
60,78%
17
0,88
0,31
64,77%
19
1,06
0,35
66,98%
21
0,25
0,08
68,00%
23
0,84
0,24
71,43%
Total THD
15,55
3,06
80,32%
Tabel 4.6 memperlihatkan pada IHD ordo ke-3 harmonisa arus tidak menurun
tetapi terjadi peningkatan arus harmonisa yaitu dari 2,31% menjadi 2,6%. IHD orde
ke-5, yang merupakan target harmonisa yang ingin direduksi, terlihat bahwa filter
matrix dapat menurunkan harmonisa arus sebesar 97,86% yaitu dari harmonisa arus
sebesar 14,97% dapat dikurangi menjadi 0,32%. Penurunan tingkat harmonisa pada
IHD ordo ke-7 adalah sebesar 51,82%, ordo ke-9 adalah sebesar 51,14%. Penurunan
harmonisa arus setelah di filter pada ordo ke-11 dan seterusnya relatif stabil antara
50% dan 70% dari harmonisa arus sebelum menggunakan filter matrix.
Universitas Sumatera Utara
103
4.2.4
Komponen Filter Harmonisa
Filter pasif single tuned dan filter matrix merupakan komponen yang terdiri
dari rangkaian resistor, induktor, dan kapasitor (RLC). Komponen RLC dihubungkan
seri sehingga menjadi filter pasif single tuned. Sedangkan filter matrix dirancang
dengan dua buah induktor (L1, L2), satu buah Kapasitor, dan Resistor. Pada Tabel 4.7
terlihat perbedaan nilai parameter dalam merancang suatu filter.
Tabel 4.7 Perbandingan Nilai Parameter Filter
Komponen Filter
Nilai Komponen Filter
Pasif Single Tuned
Nilai Komponen Filter
Matrix
Resistansi (R)
0,0061939 Ω
100 Ω
Induktansi (L)
0,3943 mH
Kapasitansi (C)
1027,8 µF
L1 = L2 = 0,1224 mH
L3 = Lc = 0,3943 mH
1027,8 µF
Dari Tabel 4.7 terlihat bahwa nilai resistansi dan induktansi pada filter matrix
lebih besar dari pada filter pasif single tuned sehingga pada penggunaan filter matrix
lebih cepat menimbulkan panas dari pada penggunaan filter pasif single tuned.
Universitas Sumatera Utara
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh sesuai dengan rumusan masalah,
batasan masalah, dan tujuan penelitian maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Pemodelan simulasi menggunakan Filter Pasif Single Tuned diperlihatkan
bahwa THD (Total Harmonic Distortion) Arus dari 15,55 % telah direduksi
menjadi 4,77 %. Filter Pasif Single Tuned dapat mereduksi total THD arus
sistem sehingga sesuai ketentuan standar IEEE 519-1992.
2. Pemodelan simulasi menggunakan Filter Martix diperlihatkan bahwa THD
Arus dari 15,55 % telah direduksi menjadi 3,06 %. Filter Matrix dapat
mereduksi total THD arus sistem sehingga sesuai ketentuan standar IEEE
519-1992.
3. Filter Matrix dapat menurunkan arus harmonisa hampir keseluruhan ordo IHD
sebesar rata-rata 50% dari sebelum penggunaan filter, sedangkan filter pasif
single tuned mampu menurunkan satu ordo harmonisa yang diinginkan dan
hanya sedikit mengurangi harmonisa arus ordo yang lain.
104
Universitas Sumatera Utara
105
4. Perbandingan lainnya dari penggunaan filter pasif single tuned dan filter
matrix dapat dilihat pada Tabel 5.1 berikut :
Tabel 5.1 Perbandingan Lainnya Dari Penggunaan Filter Pasif Single Tuned Dan
Filter Matrix
Perbandingan
Filter Pasif Single Tuned
Filter Matrix
Tingkat Penurunan Total
Dapat menurunkan THD
Dapat menurunkan THD
Harmonisa
hingga sebesar 69,32%
hingga sebesar 80,32%
Nilai Parameter
R = 0,0061939 Ω
R = 100 Ω
Komponen Filter
L = 0,3943 mH
L1 = L2 = 0,1224 mH
C = 1027,8 µF
L3 = LC = 0,3943 mH
C = 1027,8 µF
Universitas Sumatera Utara
106
5.2
Saran
Adapun saran-saran yang diberikan yaitu:
1. Penelitian ini masih merupakan simulasi sehingga masih dapat dikembangkan
lebih lanjut dengan membuat prototype filter.
2. Jumlah resistansi (R) yang berbeda pada filter berpotensi menghasilkan panas
yang berbeda pula sehingga dapat dibuat kajian dalam penelitian lebih lanjut.
3. Dapat dilakukan penelitian lebih lanjut untuk perbandingan penggunaan filter
pasif single tuned dengan filter matrix dari segi pemasangan dan implementasi
serta penggunaan pada sistem jaringan 3 phasa.
4. Penelitian ini dapat menjadi referensi untuk dilakukan penelitian lebih lanjut.
Universitas Sumatera Utara