Benchmarking Kualitas Daya Industri Semen

advertisement
ISBN 978-979-3733-68-5
Benchmarking Kualitas Daya
Industri Semen
PENGARAH
Dr. Ir. Marzan Aziz Iskandar, M.Sc.
Kepala BPPT
Dr. Ir. Unggul Priyanto, M.Sc.
Deputi Kepala Bidang TIEM
PENANGGUNG JAWAB
Dr. M.A.M. Oktaufik, M.Sc.
Direktur PTKKE
TIM PENYUSUN
Dr. Ferdi Armansyah
Prof. Dr. Ir. Hamzah Hilal, M.Sc.
Ir. Ifanda, M.Sc.
Ir. Achmad Hasan, M.Eng.
Ir. M. Iksan
Dra. Endang Sri Hariatie
Budi Ismoyo, S.T.
Suhraeni Syafei ,S.T.
A. Putri Mayasari, A.Md.
Kornelis Kopong Ola, S.T.
Agus Suhendra, A.Md.
Desain Cover : AWeS
INFORMASI
Bidang Rekayasa Sistem
Pusat Teknologi Konversi dan Konservasi Energi (PTKKE)
Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi
Gedung BPPT II, lantai 20
Jl. M.H. Thamrin No. 8, Jakarta 10340
Tlp. (021) 316 9754
Fax. (021) 316 9765
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ................................................................................. i
DAFTAR GAMBAR ......................................................................... 1
KATA PENGANTAR ...................................................................... iii
Bab-I
PENDAHULUAN ........................................................................... 1
Bab-II
GEJALA KUALITAS DAYA DAN EFEK TERHADAP PERALATAN ........................ 3
2.1. Tinjauan Umum ................................................................ 3
2.2. Uraian Rinci Gangguan Kualitas Daya Yang Terjadi Pada Industri
Semen .................................................................................. 3
2.3. Hasil Pengukuran Kualitas Daya Di PT. Semen Tonasa ..................... 7
Bab-III
KAJIAN RESIKO DAN DAMPAK BIAYA .................................................. 13
3.1. Kajian Resiko ................................................................... 13
3.2.
Dampak Biaya Akibat Gangguan Kualitas Daya ......................... 14
Studi Kasus Dampak Biaya Kualitas Daya Pada Industri Semen Indonesia ... 15
3.3. Analisis Ketidakseimbangan Beban ......................................... 15
3.4. Analisis Hasil Pengukuran .................................................... 16
Bab-IV
SOLUSI MASALAH KUALITAS DAYA .................................................... 19
4.1. Solusi Masalah Faktor Daya .................................................. 19
4.1.1. Power Factor Controller (PFC) ........................................... 19
4.1.2. Capacitor Bank.............................................................. 20
4.2. Solusi Masalah Fluktuasi Tegangan ......................................... 20
4.3. Solusi Masalah Ketidakseimbangan Arus Beban .......................... 24
4.4. Solusi Masalah Ketidakseimbangan Tegangan ............................ 24
4.5. Solusi Masalah Harmonisa ................................................... 25
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................... 27
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Deskripsi proses produksi PT. Semen Tonasa ........................ 1
Gambar 1.2. Diagram alir material dan energi pada proses produksi PT. Semen
Tonasa ..................................................................................... 2
Gambar 2.1. Single line diagram PT. Semen Tonasa II, III, IV ..................... 4
Gambar 2.2 Hasil pengukuran ketidakseimbangan tegangan pada 2 Desember
2010 di PT. Semen Tonasa II dengan alat ukur Hioki tipe 3196 ................... 5
Gambar 2.3. Sebuah ilustrasi bentuk tegangan fundamental dan harmonisa ... 6
Gambar 2.4. Hasil pengukuran tegangan harmonisa pada 2 Desember 2010 di
PT. Semen Tonasa II dengan alat ukur Hioki tipe 3196 ............................ 6
Gambar 2.5. Hasil pengukuran frekuensi (2-12-2010) .............................. 7
Gambar 2.6 Hasil pengukuran tegangan (2-12-2010) ............................... 7
Gambar 2.7 Hasil pengukuran arus (2-12-2010) ..................................... 8
Gambar 2.8. Hasil pengukuran daya PSQ (aktif, reaktif, dan semu) (2-12-2010)
............................................................................................. 8
-12-2010) .................. 9
-12-2010) ................. 9
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
i
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
Gambar
2.11. Hasil pengukuran THD tegangan (2-12-2010) ...................... 10
2.12. Hasil pengukuran THD arus (2-12-2010) ............................ 10
2.13. Hasil pengukuran PSQ dan PF (2-12-2010) ......................... 11
2.14. Hasil pengukuran harmonik tegangan (2-12-2010) ............... 11
2.15. Hasil pengukuran harmonik tegangan (2-12-2010) ............... 12
3.1. Hasil penelitian biaya gangguan dari berbagai institusi ........... 14
4.1. Respon keluaran CVT untuk variasi tegangan masukan ........... 21
4.5. Dip Proof Inverter (DPI) ................................................ 24
ii Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
KATA PENGANTAR
Akhir-akhir ini pertumbuhan konsumsi semen di Indonesia mulai bergeser ke
luar Jawa karena proyek-proyek infrastruktur yang menggunakan semen dalam
jumlah besar di Jawa semakin berkurang. Hal ini disebabkan oleh pengalihan
fokus pembangunan infrastruktur dari Jawa ke luar Jawa dan pemberian
kewenangan pengelolaan uang dari pemerintah pusat ke daerah.
Meningkatnya pembangunan infrastruktur ke luar Jawa menyebabkan
permintaan atas semen meningkat. Pertumbuhan konsumsi semen di Sumatera
mencapai 14% per tahun, serta Kalimantan mencapai 20% per tahun.
Sementara pertumbuhan konsumsi semen di Jawa hanya 4% per tahun.
Mengacu pada tingkat konsumsi sebesar itu, prospek industri semen masih
cerah untuk beberapa tahun ke depan. Sampai dengan akhir 2009, prediksi
penjualan semen tercatat sebesar 41 juta ton, naik 1,5 % dari tahun 2008 yang
mencapai 40 juta ton. Perbandingan antara realisasi produksi semen dengan
kapasitas tahun 2008 mencapai 76%. Sedangkan produksi di tahun 2009 sampai
dengan September mencapai 75,6% dari kapasitas terpasang.
Melihat tingginya permintaan semen, upaya untuk mengoptimalkan produksi
termasuk kaitannya dengan keandalan peralatan pendukung sistem proses
produksi, kualitas daya listrik (power quality) menjadi suatu isu kunci bagi
penyedia, distribusi, dan konsumen tenaga listrik. Permasalahan umum,
seperti harmonisa, variasi tegangan jangka pendek (sags, swells, dan
interruptions) variasi tegangan jangka panjang (undervoltages, overvoltages,
dan interruptions), transien, ketidakseimbangan, variasi frekuensi, dan lainlain dapat menyebabkan beberapa permasalahan kepada konsumen yang
memerlukan tingkat kualitas daya listrik yang tinggi untuk proses industri dan
penggunaan peralatan listrik di rumah-rumah. Dalam hal ini proses industri
semen juga memerlukan tingkat kualitas daya tertentu untuk bisa
menghasilkan nilai produksi yang lebih optimal.
Untuk menerapkan teknologi yang terkait dengan perbaikan kualitas daya,
maka perlu pendalaman mengenai sistem manajemen energi di industri semen
dengan membuat draft benchmark kualitas daya di industri semen.
Sebelumnya BPPT telah menyelesaikan panduan penanganan gangguan
kualitas daya sebagai langkah awal dalam meningkatkan kepedulian
pemerintah dan kalangan industri dalam menangani berbagai permasalahan
kualitas daya listrik. Untuk bisa melakukan penanganan yang lebih spesifik
pada tiap jenis industri maka diperlukan adanya benchmarking terhadap
masing-masing industri tersebut, salah satunya adalah benchmarking kualitas
daya di industri semen.
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
iii
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Bab-I
PENDAHULUAN
Secara umum bahan mentah yang digunakan dalam pembuatan semen adalah
batu kapur, batu silika, tanah liat dan pasir besi serta bahan-bahan tambahan
lainnya tergantung jenis produk yang diinginkan. Bahan mentah tersebut
dihancurkan dan digiling, kemudian dicampur dan dipanaskan di dalam sistem
pemanas awal (cyclone) untuk pemisahan zat kapur karbonat dengan kapur
oksida. Bahan baku selanjut dimasukkan ke tanur putar (kiln) untuk
dipanaskan sehingga terjadi reaksi antara zat kapur oksida dan unsur-unsur
lain membentuk zat kapur silikat dan aluminat pada temperatur sampai 1450
oC - yang disebut clinker burning. Bahan bakar utama yang digunakan adalah
batubara. Hasil pembakaran berupa butiran hitam yang disebut terak atau
klinker. Proses selanjutnya adalah penggilingan terak di tromol semen dengan
menambahkan sejumlah bahan tambahan seperti gipsum pada perbandingan
tertentu. Hasil dari penggilingan ini adalah semen yang siap untuk dijual ke
pasaran dalam kemasan kantong maupun curah. Secara garis besar, produksi
semen terdiri dari 5 tahap proses, yaitu:
1. Penggerusan (crusher)
2. Penggilingan bahan baku (raw mill)
3. Produksi terak (pyro-processing)
4. Penggilingan akhir (finishing mill)
5. Pengepakan (packer)
Gambar 1.1. Deskripsi proses produksi PT. Semen Tonasa
Pasokan listrik industri semen diperoleh dari PLN dan juga pembangkit listrik
yang dikelola sendiri oleh perusahaan semen tersebut. Suatu sistem tenaga
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
1
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
listrik tidak pernah beroperasi pada tegangan dan frekuensi yang konstan.
Pada awalnya kebanyakan peralatan listrik tetap dapat beroperasi dengan
baik walaupun terjadi sedikit deviasi tegangan dan frekuensi dari harga
nominalnya. Pada pabrik dan fasilitas industri modern, banyak perangkat
listrik dan elektronika yang dimasukkan ke dalam sistem otomasi proses.
Programmable logic controllers (PLC), Adjustable-Speed Drives (ASD), motor
energi efisien, mesin-mesin CNC serta berbagai perangkat elektronika daya
telah meningkatkan kualitas produk dan menurunkan biaya produksi yang
harus dibebankan kepada pembeli produk. Namun, berbagai perangkat
otomatis di atas juga berpotensi menimbulkan permasalahan kelistrikan
karena sensitifitasnya yang tinggi, berbeda dengan peralatan dari generasi
terdahulu yang mempunyai toleransi lebih tinggi terhadap variasi tegangan
dan frekuensi. Akibat dari semakin banyaknya jumlah peralatan yang sensitif
ini, pemilik proses industri sering mengalami gangguan proses dan terhentinya
produksi tanpa penyebab yang jelas.
Banyak gangguan pada proses produksi yang seharusnya dapat dicegah.
Dengan pengetahuan mengenai berbagai permasalahan kualitas daya, pihak
produsen di sektor industri akan dapat mengidentifikasi penyebab dari
gangguan yang terjadi dan mengambil tindakan untuk memperbaiki hingga
mencegah berulangnya permasalahan. Benchmark kualitas daya di industri
semen diperlukan untuk menetapkan seberapa besar nilai gangguan yang bisa
ditoleransi agar proses produksi tetap optimal.
Gambar 1.2. Diagram alir material dan energi pada proses produksi PT. Semen
Tonasa
2 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Bab-II
GEJALA KUALITAS DAYA DAN EFEK TERHADAP PERALATAN
2.1. Tinjauan Umum
Kualitas daya listrik merujuk pada berbagai fenomena elektromagnetik yang
dicirikan melalui tegangan dan arus pada suatu waktu tertentu dan pada
lokasi tertentu pada sistem tenaga. Penambahan peralatan elektronik dapat
menyebabkan gangguan elektromagnetik, atau dapat menjadi peka terhadap
fenomena ini.
2.2. Uraian Rinci Gangguan Kualitas Daya Yang Terjadi Pada Industri
Semen

Faktor Daya
Merupakan pergeseran fasa antara tegangan dan arus yang didapatkan
dari perkalian bilangan kompleksnya. Faktor daya dapat bersifat leading (arus
mendahului tegangan) dan dapat juga lagging (arus tertinggal dari tegangan).
Faktor daya leading disebabkan oleh beban yang bersifat kapasitif, dan faktor
daya lagging disebabkan oleh beban yang bersifat induktif. Faktor daya yang
rendah dapat menyebabkan peningkatan rugi-rugi pada saluran, tidak
optimalnya kontrak daya (kVA) dan biaya tambahan akibat denda faktor daya.

Fluktuasi Tegangan
Merupakan rentang perubahan tegangan maksimum dan minimum.
Besarnya tegangan sangat berpengaruh terhadap pengoperasian peralatan.
Apabila tegangan yang disuplai ke beban melebihi tegangan nominalnya, maka
akan terjadi over voltage dan kemungkinan terjadinya gradien tegangan lebih
besar dan bisa menyebabkan discharge. Sebaliknya bila tegangannya rendah
jauh melebihi tegangan nominalnya, maka akan berakibat tidak berfungsinya
peralatan listrik dengan baik dan juga dapat menyebabkan arus lebih.
Fluktuasi tegangan menunjukkan karakteristik fluktuasi beban konsumen,
semakin rendah fluktuasi tegangan menunjukkan kondisi beban cukup baik.

Ketidakseimbangan Arus Beban
Idealnya arus masing-masing fasa sebaiknya sama besar. Apabila arus
fasa tidak seimbang, maka akan berakibat terhadap pemanasan peralatan
terutama pada transformator dan motor.

Ketidakseimbangan Tegangan
Voltage unbalance (ketidakseimbangan tegangan) dapat diperkirakan
ketika penyimpangan maksimum rata-rata dari tegangan 3 fasa atau arus,
dibagi dengan rata-rata tegangan tiga-fasa atau arus yang dinyatakan dalam
persen. Kondisi tak seimbang lebih sering disebabkan oleh variasi dari beban.
Ketika beban satu fasa dengan fasa lain berbeda, maka saat itulah kondisi tak
seimbang terjadi. Hal ini mungkin disebabkan oleh impedansi, tipe beban,
atau jumlah beban berbeda satu fasa dengan fasa lain. Misal satu fasa dengan
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
3
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
beban motor satu fasa, fasa lain dengan heater dan satunya dengan beban
lampu atau kapasitor.
BOILER TURBIN
GENERATOR
Gambar 2.1. Single line diagram PT. Semen Tonasa II, III, IV
Besarnya kerugian yang diakibatkan oleh Voltage Unbalance dapat dihitung
dengan cara:
Kerugian akibat ketidakseimbangan beban = 2 % x Daya
4 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Gambar 2.2 Hasil pengukuran ketidakseimbangan tegangan pada 2 Desember
2010 di PT. Semen Tonasa II dengan alat ukur Hioki tipe 3196
Untuk kasus pengukuran di PT. Semen Tonasa di atas, ketidakseimbangan
tegangan sebesar 0,18%, sedangkan untuk ketidakseimbangan arus terbesar
adalah 1,75%.

Harmonisa dan Interharmonisa
Harmonisa merupakan salah satu gangguan kualitas daya berupa
tegangan sinusoidal yang frekuensinya merupakan kelipatan bilangan bulat
dari tegangan fundamentalnya, misalnya pada tegangan fundamental 50 Hz,
maka tegangan harmonisa ketiga akan memiliki frekuensi 3x50 Hz atau 150
Hz). Distorsi harmonisa eksis karena karakteristik nonlinier peralatan dan
beban pada sistem tenaga listrik. Distorsi arus dan tegangan harmonisa ini
dapat menyebabkan: pemanasan berlebih pada peralatan berputar,
transformator-transformator, dan konduktor-konduktor pembawa arus,
kegagalan atau operasi prematur alat pelindung (seperti sekring-sekring), dan
ketidak tepatan meteran (pengukuran).
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
5
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Gambar 2.3. Sebuah ilustrasi bentuk tegangan fundamental dan harmonisa
Tegangan harmonisa pada umumnya disebabkan oleh penggunaan
peralatan yang memiliki beban non-linier seperti VSD (Variable Speed Drives)
dan SCR (Silicon Controlled Rectifiers). Selain itu penyebab lain harmonic
dapat berasal dari peralatan yang menggunakan inti besi (iron core) seperti
trafo dan motor induksi. Gangguan harmonisa dapat ditanggulangi dengan
penggunaan filter atau trafo sebagai komponen urutan nol (zero sequence
components).
Gambar 2.4. Hasil pengukuran tegangan harmonisa pada 2 Desember 2010 di
PT. Semen Tonasa II dengan alat ukur Hioki tipe 3196
Dari hasil pengukuran tersebut THD tegangan yang dihasilkan masih memenuhi
standar, namun nilainya cukup tinggi untuk memberikan kontribusi terjadinya
losses.

Harmonisa Arus
Merupakan gelombang distorsi yang merusak bentuk gelombang
fundamental (sinusoidal) arus, sehingga bentuk gelombang arus menjadi buruk
6 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
(tidak sinusoidal murni). Penyebab utamanya adalah adanya peralatan listrik
yang bersifat non linier, seperti komputer, inverter, UPS, DC Drive dan
battery chargers. Adanya harmonik arus ini dapat menyebabkan beberapa
kerugian pada peralatan di antaranya overheating, penurunan life time
peralatan dan rugi-rugi energi.
2.3. Hasil Pengukuran Kualitas Daya Di PT. Semen Tonasa
Gambar 2.5. Hasil pengukuran frekuensi (2-12-2010)
Terlihat bahwa frekuensi berfluktuasi karena fluktuasi beban dari yang
terkecil 49,6 Hz sampai yang terbesar 50,4 Hz.
Gambar 2.6. Hasil pengukuran tegangan (2-12-2010)
Terlihat bahwa magnitude masing-masing tegangan fasa hampir sama besar.
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
7
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Gambar 2.7. Hasil pengukuran arus (2-12-2010)
Terlihat bahwa magnitude masing-masing arus fasa tidak sama, bahkan arus
fasa T pernah mengalami penurunan yang sangat tajam, yaitu sekitar 268 A
Gambar 2.8. Hasil pengukuran daya PSQ (aktif, reaktif, dan semu) (2-12-2010)
Terlihat bahwa fluktuasi daya aktif (P), daya semu (S), dan daya reaktif
bervariasi.
P = Daya aktif =
S = Daya semu = V I
8 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Q = Daya reaktif =
Gambar 2.9. Hasil pengukuran faktor daya (cos
-12-2010)
Terlihat bahwa faktor daya (0,85) berada di bawah batas toleransi yang
dikehendaki, yaitu (< 0,95).
Gambar 2.10. Hasil pengukuran faktor daya (cos
-12-2010)
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
9
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Terlihat bahwa faktor daya masing-masing fasa (R, S, dan T) tidak sama.
Faktor daya pada fasa R lebih tinggi, sedangkan faktor daya fasa S paling
rendah.
Gambar 2.11. Hasil pengukuran THD tegangan (2-12-2010)
Terlihat bahwa THD tegangan fasa S paling tinggi (3,6%), sedangkan THD
tegangan fasa R dan fasa T paling rendah (1,8%).
Gambar 2.12. Hasil pengukuran THD arus (2-12-2010)
10 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Terlihat bahwa THD arus fasa S paling tinggi mencapai 5,5% (kurang baik),
sedangkan THD fasa T terendah mencapai 2,5% (cukup bagus).
Gambar 2.13. Hasil pengukuran PSQ dan PF (2-12-2010)
Gambar 2.14. Hasil pengukuran harmonik tegangan (2-12-2010)
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
11
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Gambar 2.15. Hasil pengukuran harmonik tegangan (2-12-2010)
12 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Bab-III
KAJIAN RESIKO DAN DAMPAK BIAYA
Permasalahan kualitas daya yang berkaitan dengan interaksi antara jaringan
distribusi dengan sistem milik konsumen adalah suatu yang dapat dicegah.
Hasil survei terhadap konsumen besar yang mendapatkan suplai listriknya dari
sisi tegangan tinggi melalui jaringan transmisi maupun distribusi menunjukkan
bahwa kualitas suplai daya listrik tidak banyak dipermasalahkan, sementara
survei terhadap konsumen yang lebih kecil pada sisi tegangan rendah
menunjukkan banyaknya keluhan mengenai kualitas suplai daya listrik
mereka. Tiga perubahan besar terhadap karakteristik beban konsumen dan
sistem distribusi tenaga listrik telah mengubah komposisi persamaan kualitas
daya yaitu:
a. Makin tingginya sensitifitas komponen dan peralatan terhadap variasivariasi kualitas daya.
b. Tersambungnya beban-beban sensitif pada jaringan secara luas serta
berbagai proses otomasi.
c. Makin meningkatnya jumlah beban yang menggunakan perangkat
elektronika daya pada proses konversi daya listrik.
3.1. Kajian Resiko
Permasalahan kualitas daya merupakan penyimpangan kelistrikan karena daya
listrik yang disalurkan ke peralatan menyebabkan kerusakan ataupun
kejanggalan operasi pada perangkat elektronika ataupun peralatan listrik
lainnya. Gejala yang lazim timbul antara lain berupa:
a.
b.
c.
d.
e.
Terputusnya operasi atau padamnya peralatan tanpa sebab yang jelas
Kerusakan atau kegagalan peralatan yang tidak menentu
Kendali kinerja proses yang kacau
Terhentinya alur proses produksi serta kesalahan data yang tak menentu
Pemanasan komponen-komponen listrik.
Secara umum pada sektor industri, biaya yang timbul akibat terhentinya suatu
proses produksi sangatlah bervariasi karena sangat beragamnya kategori
produk yang dihasilkan dan tingkat ketelitian yang dibutuhkan dari tiap
peralatan serta variasi fenomena gangguan kualitas daya seperti ditunjukkan
pada gambar 3.1. Menentukan biaya tahunan terkait kualitas daya sangatlah
rumit, dan memang pada kenyataannya hanya mungkin untuk diperkirakan.
Biaya yang disebabkan permasalahan kualitas daya juga sangat bergantung
pada jenis permasalahannya, sistem jaringan pelayanan listrik yang ada,
serta tipe, ukuran, dan karakteristik kinerja elektromekanik dari peralatan
ukur yang digunakan.
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
13
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Gambar 3.1. Hasil penelitian biaya gangguan dari berbagai institusi
3.2. Dampak Biaya Akibat Gangguan Kualitas Daya
Baik atau buruknya kualitas daya tidak akan terlepas dari biaya. Seperti telah
disebutkan sebelumnya, salah satu bagian penting dari penentuan biaya yang
terkait kualitas daya adalah menentukan apa yang sedang terkena gangguan
dan di mana, atau pada aspek operasi bisnis apa sajakah biaya ini muncul.
Beberapa penelitian jangka panjang mengungkapkan efek dari biaya
tersembunyi maupun yang dapat diidentifikasi, pada pihak penyedia tenaga
listrik maupun dari pihak pelanggannya.
Biaya yang dapat diidentifikasi biasanya berhubungan dengan tegangan sag
serta kejanggalan layanan listrik sementara atau lebih lama. Biaya
teridentifikasi biasa disebut sebagai biaya langsung yang mencakup biaya jam
kerja, biaya bahan terbuang, produk yang rusak, biaya pengulangan
pekerjaan, biaya pemrograman ulang atau penggantian data yang hilang, dan
biaya peralatan manufaktur yang rusak.
Sedangkan biaya tersembunyi biasa disebut sebagai biaya tak langsung. Biaya
ini merefleksikan biaya kegagalan penjualan, biaya kerusakan awal peralatan,
biaya produk di luar spesifikasi, biaya dampak pengejaran jadwal pengiriman,
dan biaya berhubungan dengan penurunan reputasi karena kegagalan
pengiriman.
Beberapa persamaan telah dikembangkan untuk mengidentifikasikan perkiraan
secara kasar biaya yang terkait dengan gangguan terhadap berbagai proses,
dilihat dari sudut pandang cash-flow. Biaya teridentifikasi dan biaya
tersembunyi yang akan ditentukan haruslah mencakup hal-hal sebagai berikut:
Total Biaya Gangguan Daya (TBGD) = ( A + B + C + D ) dalam Rupiah
dimana:
A = upah kerja karyawan yang terlibat (Rp.)
B = kerugian produk yang disebabkan oleh gangguan daya (Rp.)
14 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
C = biaya restart (Rp.)
D = biaya tersembunyi (Rp.)
Nilai A , B , C dan D dapat ditentukan sebagai berikut:
A
B
C
D
=
=
=
=
ExFx(G+H)
IxJ
KxLx(G+H)+MxJ
NxO
dimana:
E
F
G
H
I
J
=
=
=
=
=
=
K
L
M
N
O
=
=
=
=
=
jumlah karyawan produktif yang terlibat
jangka waktu terjadinya gangguan (jam)
upah dasar per jam bagi karyawan yang terlibat (Rp.)
biaya overhead per jam per karyawan yang terlibat (Rp.)
kerugian jumlah unit produk yang disebabkan oleh gangguan
biaya kerugian/perbaikan per unit produk yang disebabkan oleh
gangguan
waktu restart (jam)
jumlah karyawan terlibat dalam proses restart
jumlah unit peralatan yang rusak karena proses restart
jumlah elemen biaya tersembunyi
Rp./elemen biaya tersembunyi
Studi Kasus Dampak Biaya Kualitas Daya Pada Industri Semen Indonesia
Terjadinya gangguan kualitas daya listrik pada PT. Semen Tonasa
menyebabkan PT. Semen Tonasa mengalami outage selama 15 – 45 menit.
Kapasitas produksi PT. Semen Tonasa adalah 3,48 juta ton per tahun atau
sekitar 400 ton per jam. Nilai produk semen adalah Rp 750,- per kg. Jumlah
pegawai PT. Semen Tonasa adalah 1775 orang. Total nilai kerugian sekitar Rp.
317,75 juta per jam (belum termasuk peralatan yang rusak, jika ada, dan
perlambatan proses produksi yang total nilai kerugiannya bisa mencapai dua
kali dari nilai di atas).
3.3. Analisis Ketidakseimbangan Beban
Suatu feeder fasa 3 mempunyai beban tidak seimbang dimana arus pada fasa
R = 100 A, fasa S = 200 A, fasa T = 150 A.
a. Resistansi motor atau beban diketahui:
Bila resistansi motor atau beban = 4 ohm, maka losses ketidakseimbangan
beban adalah:
Daya pada beban tida k seimbang  I R2 R  I s2 R  I T2 R
Daya pada beban  100 2 x 4  200 2 x 4  150 2 x 4
 290.000 Watt
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
15
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Apabila beban seimbang, maka masing-masing fasa mengalirkan arus sebesar
150 A. Losses keseimbangan beban adalah:
Losses  150 2 x 4  150 2 x 4  150 2 x 4
 270.000 Watt
Penghematan losses = 290.000 – 270.000 = 20.000 Watt = 20 kW.
Penghematan dalam satu tahun = 8760 x 20 = 175.200 kWh.
Bila tarif listrik = Rp. 650,-/kWh,
Maka besar penghematan dalam rupiah = Rp. 113.880.000,b. Resistansi motor atau beban tidak diketahui
Bila resistansi motor
penghematan adalah:
tidak
diketahui,
maka
cara
menghitung
besar
Kuadrat arus seimbang  150 2  150 2  150 2
 67500 Watt
Kuadrat arus tidak seimbang  100 2  200 2  150 2
 72500 Watt
72500  67500
x100%
67500
 7,4 %
Persentase penghemata n 
Untuk mencari resistansi motor atau beban digunakan:
Bila φ = 300, V = 220 Volt, I = 10 Amp, maka:
Z  R  jX 
V0
220

 2230  19,05  j11
I   10  30
Dengan demikian, penghematan dalam rupiah bisa dicari seperti pada cara
butir a.
3.4. Analisis Hasil Pengukuran
Kasus yang dapat diambil dari hasil pengukuran di PT. Semen Tonasa II yang
dilakukan pada tanggal 2 – 4 Desember 2010 adalah sebagai berikut :
Asumsi
:
penghematan pemasangan filter harmonisa = 10 – 20%
Efisiensi mesin = 0,90
Harga energi listrik = Rp. 650,- per kWh
Daya aktual mesin produksi = 14.500 kVA
16 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Faktor daya
Losses = 10% x Daya Aktual x Faktor Daya
= 0,1 x 14.500 kW x 0,85 = 1.232,5 kW
Potensi losses energi dalam 1 jam
= losses x 1 jam
= 1.232,5 kW x 1 jam = 1.232,5 kWh
Potensi losses energi dalam 1 tahun = 1.232,5 x 24 x 360
= 10.648.800 kWh
Ada 1 unit filter harmonisa yang dipasang di feeder 5 (lihat single line
diagram), dengan spesifikasi filter harmonisa ekivalen berkapasitas = 5.000
kVAr
Saving energi untuk 1 unit filter harmonisa = 10.648.800 kWh/thn x Rp.
650,= Rp. 6.927.120.000,- per tahun
Jadi,
Konsumsi energi industri di feeder 5 per tahun = 106.488.000 kWh, atau
Setara
= Rp. 69.271.200.000,- per tahun
Investasi = Rp. 10.500.000.000,Pay Back Period (PBP)
= investasi / konsumsi listrik = 1 tahun 6 bulan
1. Salah satu cara untuk mengontrol penggunaan energi adalah dengan
menggunakan Energy Management System (EMS). Industri besar seperti
industri semen dapat menggunakan EMS tipe standar (misal: ada 12 titik
monitoring). Investasi peralatan ini sekitar Rp 150.000.000,-. Bila peralatan
ini dapat memonitor sistem operasi suatu industri sehingga dapat
menghindari sebagian pemakaian energi listrik pada WBP (Waktu Beban
Puncak). Saat ini penggunaan energi saat beban puncak adalah 230.000
kWh/bulan. Bila dengan pemasangan EMS dapat mengurangi penggunaan
energi pada WBP (asumsi: 15%), maka biaya energi listrik rata-rata yang
dapat dihemat dalam sebulan adalah 0,15 x 230.000 kWh = 34.500 kWh per
bulan. Berdasarkan TDL Tahun 2010, harga energi listrik untuk jenis tarif I3
adalah LWBP = Rp. 680,- per kWh dan WBP = k x Rp. 680,- per kWh.
Dengan demikian potensi penghematan yang dapat diperoleh dengan cara
ini adalah: 34.500 kWh x (Rp. 952,- – Rp. 680,-) = Rp. 9.384.000,- per bulan
atau sebesar Rp. 112.608.000,- per tahun, maka akan diperoleh Pay Back
Period (PBP) 1,4 tahun.
Keuntungan lain yang diperoleh dengan pemasangan EMS ini adalah
dapatnya dilakukan beberapa hal antara lain:




Identifikasi rugi-rugi energi (identifying energy losses).
Penyeimbangan pembebanan energi online (online energy balancing).
Perhitungan pembiayaan energi per unit output secara akurat.
Indentikasi potensi penghematan energi dengan perbaikan proses (finetuning processes).
 Sebagai Sarana verifikasi kuantitatif pencapaian penghematan energi
setelah instalasi EMS.
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
17
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
3. Untuk Kapasitor, potensi penghematannya seperti berikut:
Penghematan = 1 – [pfjelek/pfbagus]2
Bila dari hasil pengukuran pfjelek = 0,84, dan pfbagus = 0,95, maka potensi
penghematan = [1 – ((0,84)/(0,95))2] x 100% = 22%. Bila daya yang
digunakan sebesar 14.500 kW, maka penghematannya = 0,22 x 14.500 kW =
3.190 kW atau setara dengan 3.190 x 24 x 30 x 12 x Rp. 680,- = Rp.
18.741.888.000,-. Dengan perkiraan investasi harga kapasitor : Rp.
20.000.000.000,-, maka akan memberikan Pay Back Period (PBP) 1 tahun 1
bulan.
18 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Bab-IV
SOLUSI MASALAH KUALITAS DAYA
4.1.
Solusi Masalah Faktor Daya
Ada beberapa cara untuk memperbaiki faktor daya dan meminimalkan daya
nyata yang diambil dari sumber listrik, yaitu:
 Mengurangi daya reactive lagging dari beban
 Mengkompensasi daya reactive lagging dengan memasok daya reactive
leading ke power system
Salah satu cara untuk memperbaiki faktor daya adalah dengan memasang
kompensasi kapasitif menggunakan kapasitor. Pada konsumen level industri
istilah ini lebih dikenal dengan sebutan pemasangan power factor correction
(PFC). Seperti yang dijelaskan sebelumnya kapasitor adalah komponen listrik
yang menghasilkan daya reaktif pada jaringan dimana dia tersambung.
Pemasangan PFC disini sama artinya dengan pemasangan PFC dan capacitor
bank (kumpulan dari kapasitor-kapasitor yang dipasang secara paralel).
4.1.1. Power Factor Controller (PFC)
Fungsi PFC adalah untuk mengatur switching step-step capacitor bank sesuai
dengan nilai kompensasi daya reaktifnya (Qc) yang diperlukan untuk mencapai
target faktor daya (PF) idealnya atau yang telah ditentukan. PFC bekerja
berdasarkan sensing parameter yang disebut C/k faktor yang diperoleh dari
input tegangan dan arus. Ada 2 cara untuk mensetting faktor C/k, yaitu secara
automatic dan manual. Cara automatic mensetting C/k dapat dilakukan
dengan cara mengaktifkan mode automatic pada perhitungan C/k pada PFC.
Cara setting ini akan tergantung pada 4 parameter, yaitu:




Nilai tegangan kerja kapasitor Un
Skala arus (rasio CT yang dipakai)
Konfigurasi jaringan, 3 fasa atau 1 fasa
Rating kapasitor step pertama
PFC secara otomatis akan mengeset nilai C/k apabila ada perubahan pada 4
parameter di atas. Untuk cara manual dapat dilakukan dengan mengacu pada
perhitungan berikut:
𝐶⁄ = 0,62 𝑥
𝑘
𝑄 𝑥 1000
√3 𝑥 𝑈 𝑥 𝑘
dimana:
Q = reactive 3-phase power of one step (kVAR)
U = system voltage (V)
K = CT ratio
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
19
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
4.1.2. Capacitor Bank
Capacitor bank adalah kumpulan kapasitor yang digunakan untuk memberikan
kompensasi reactive power (Qc). Kebutuhan kompensasi reactive power (Qc)
yang dibutuhkan untuk mencapai power factor (pf) dapat dihitung
berdasarkan formula:
𝑄𝑐 = 𝑃𝑜 . (tan 𝜑1 − tan 𝜑2 )
dimana:
Qc = kompensasi reactive power yang dibutuhkan (kVAR)
Kapasitor yang akan digunakan untuk memperkecil atau memperbaiki PF
penempatannya ada dua cara:
1. Cara terpusat kapasitor ditempatkan pada:
a. Sisi primer atau sekunder transformator
b. Pada bus pusat pengontrol
2. Cara terbatas kapasitor ditempatkan pada:
a. Feeder kecil
b. Pada rangkaian cabang
c. Langsung pada beban
Keuntungan lain dari meningkatnya faktor daya:
 Mengurangi overheat peralatan
 Usia pakai peralatan bisa lebih lama
 Mengurangi kehilangan energi dan kerugian operasional
 Energi yang tersedia meningkat
 Mengurangi penurunan tegangan
4.2.
Solusi Masalah Fluktuasi Tegangan
4.2.1. Ferroresonant Transformer
Kebanyakan permasalahan voltage sag dalam sistem tenaga listrik dapat
diatasi dengan ferroresonant transformers atau biasa disebut constantvoltage transformers (CVTs). CVT cocok diterapkan pada beban tegangan
rendah. Tidak seperti pada transformator konvensional, inti transformer boleh
menjadi jenuh (saturated) dengan fluks maknetis, untuk menjaga agar
tegangan keluaran tetap konstan selama terjadi variasi tegangan masukan
seperti kurang tegangan, tegangan lebih dan distorsi harmonisa.
CVT pada umumnya merupakan transformator satu fasa dengan rasio 1:1.
Untuk mendapatkan hasil yang terbaik, CVT harus didesain sedikitnya dua kali
arus beban. Gambar 4.1 memperlihatkan contoh tipikal keluaran dari
ferroresonant transformer terhadap beban. Harus juga diperhatikan bahwa
CVT ini tidak menyimpan energi.
Oleh karena itu, CVT ini hanya
menyelesaikan masalah voltage sag, bukan interupsi.
20 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Gambar 4.1. Respon keluaran CVT untuk variasi tegangan masukan
4.2.2. Uninterruptible Power Supply
Untuk melayani beban-beban kritis yang tidak boleh terjadi pemutusan di
industri dipergunakan UPS. UPS bukan hanya diperuntukkan melayani bebanbeban yang sangat penting (kritis) saja, tetapi juga mengisolir beban-beban
tersebut dari gangguan listrik seperti swell, sag, impuls dan variasi tegangan
yang mungkin saja terjadi.
4.2.2.1.
Konfingurasi Tunggal
Konfigurasi tunggal merupakan salah konfigurasi yang banyak digunakan
karena bentuknya sederhana dan tidak terlalu banyak komponen yang
digunakan, seperti terlihat pada gambar 4.2.
AC
Input
Battery
Charger
U
P
S
U
n
i
t
Alternative
Static
Switch
I
n
v
e
r
t
e
r
Manual
Bypass
Switch
L
o
a
d
B
a
Gambar 4.2. Penggunaan
t UPS konfigurasi tunggal
t
e
Prinsip kerja dari sistem ini dapat dijelaskan
bahwa daya AC masuk yang
r
disearahkan oleh rectifier/battery charger. Pengaturan daya DC didasarkan
pada keperluan pengisian battery danykeperluan daya yang masuk ke inverter.
Inverter ini berfungsi mengubah arus searah menjadi arus bolak balik yang
dibutuhkan oleh beban yang melewati static switch. Pada kondisi normal,
langsung mensuplai beban yang melewati manual switch. Tapi bila terjadi
Source
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
21
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
gangguan pada inverter, maka secara otomatis statis switch merubah
posisinya ke sumber alternatif. Namun untuk tujuan pemeliharaan, posisi
manual switch harus diubah agar suplai daya ke beban dapat diperoleh dari
sumber alternatif.
Apabila sumber utama mengalami gangguan, maka secara otomatis kebutuhan
daya disuplai dari bank battery yang melewati inverter, terus ke static switch
hingga melewati manual switch.
Inverter
Ada dua fungsi utama inverter pada UPS yaitu:
1. Mengubah arus searah menjadi arus bolak balik dengan kandungan
harmonisa (THD) kurang dari 5% atau lebih kecil.
2. Mengatur besar tegangan keluaran agar sesuai dengan tegangan kerja dari
beban. Biasanya berkisar  2% dari tegangan normal.
4.2.2.2.
Konfigurasi Tunggal dengan Penyearah
Konfigurasi dari jenis ini berbeda dengan yang pertama di atas. Perbedaannya
terletak pada adanya rectifier yang dipasang secara tersendiri. Recitifier di
sini hanya berfungsi untuk melayani kebutuhan daya yang masuk ke inverter
dan bukan untuk pengisian battery. Sebuah dioda atau tyristor dipasang untuk
mem-blocking atau mengisolir rectifier dari battery. Sebuah battery charger
dipasang untuk melayani beban DC secara langsung dan juga untuk mengisi
bank battery. Konfigurasi UPS jenis ini dapat dilihat pada gambar 4.3.
AC
Input
R
e
c
t
i
Battery
Charger f
i
e
r
U
P
S
UBlocking
niDioda
t
Static
Switch
Manual
Bypass
Switch
L
I
o
n
a
v
d
e
D
rC
Alternative
Source
t
eLo
ra
Gambar 4.3. Penggunaan UPS konfigurasi
tunggal dengan penyearah
Bd
a
Walaupun demikian kedua sistem ini
t masih memiliki kekurangan. Apabila
terjadi kerusakan pada inverternya,
t maka suplai daya dari rectifier dan
battery ke beban AC tidak dapat dilakukan.
e
r
y
4.2.2.3.
UPS yang Bekerja Paralel
Konfigurasi rangkaian UPS jenis ini dapat menutupi kekurangan dari jenis
pertama dan kedua. Sistemnya adalah dua buah UPS dipasang secara paralel
22 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
untuk melayani satu beban kritis. Tingkat keandalannya adalah dua kali lebih
baik dari pada tipe yang pertama. Sistem konfigurasinya dapat dilihat pada
gambar 4.4.
Battery
Charger
A
AC
Input
Battery
Charger
B
U
P
S
U
ni
t
A
Inverter
A
Static
Interrupter
A
Static
Switch
Inverter
B
Manual
Bypass
Switch
Static
Interrupter
B
L
o
a
d
U
Alternative
P
Source
S
U
ni 4.4. Konfigurasi
Gambar
UPS kerja paralel
B
t
a
B untuk mampu
Setiap inverter didesain
t melayani beban pada kondisi normal.
Pada waktu operasi normal kedua inverter
tersebut dibuat interlock antara
t
satu dengan lainnya, agar tidak bekerja
e secara paralel. Namun bila ada salah
satu inverter mengalami kegagalan maka
secara otomatis beban dilayani oleh
r
inverter lainnya. Static inverter dipasang
untuk mengamankan inverter dari
y
gangguan yang mungkin terjadi pada beban. Static switch berfungsi disamping
untuk memindahkan beban dari inverter satu dengan yang lainnya, juga untuk
mengamankan inverter dari gangguan di beban atau terjadi inrush pada beban
yang melebihi dari kapasitas inverter.
Konfigurasi dari sistem UPS yang digunakan di industri sangat tergantung dari
tingkat keandalan sistem yang diinginkan. Untuk beban-beban penting namun
tidak terlalu kriris, konfigurasi pertama adalah pilihan yang sudah memadai.
Namun untuk beban-beban yang sangat kritis yang tidak boleh sama sekali ada
pemutusan daya, maka biasanya digunakan konfigurasi terakhir, walaupun
agak sedikit mahal dibanding dengan yang lainnya.
4.2.3 Dip-Proof Inverters
Dip-Proof Inverter (DPI) adalah suatu alat baru yang cara kerjanya secara
terus menerus mengkoreksi tegangan AC yang datang untuk mengisi bus
kapasitor DC. Saat terdeteksi adanya tegangan sag yang nilainya di bawah
nilai yang sudah disetel, maka daya yang datang akan diputus dan DPI akan
menghasilkan output gelombang persegi pada beban selama sekitar 1 sampai
3 detik. Waktu lama beban yang dapat disuplai dihitung berdasarkan pada
daya sesungguhnya dengan energi yang tersimpan di dalam suatu bagian DPI.
Karena DPI tidak mempunyai battery maka peralatan ini adalah alat yang
rendah biaya pemeliharaannya. Rata-rata umur dari kapasitor adalah 12
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
23
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
tahun. DPI ini juga ringkas dan ringan jika dibandingkan dengan CVT ataupun
UPS.
Gambar 4.5. Dip Proof Inverter (DPI)
4.3.
Solusi Masalah Ketidakseimbangan Arus Beban
Kondisi tidak seimbang lebih sering disebabkan oleh variasi dari beban. Ketika
beban satu fasa dengan fasa lain berubah, maka saat itulah kondisi tak
seimbang terjadi. Hal ini mungkin disebabkan impedansi, tipe beban, atau
jumlah beban berbeda satu fasa dengan fasa lain. Misal satu fasa dengan
beban motor dan fasa lain dengan heater dan satunya dengan beban lampu
atau kapasitor.
Jika motor hanya satu fasa saja yang berfungsi pada motor tiga fasa, akan
berakibat motor over heating karena arus menjadi sangat besar, sedang
kemampuan output turun. Ketika motor beroperasi pada beban penuh
sedangkan yang berfungsi hanya satu fasa, maka motor mengalami stall
kemudian stop atau berhenti. Dalam kondisi stall, timbullah arus listrik yang
sangat besar (over current) dan menghasilkan kenaikan panas yang besar dan
cepat. Jika proteksi motor tidak bekerja maka kerusakan stator dan rotor
akan hangus (over heating). Pada dasarnya ketidakseimbangan ini dapat
disebabkan oleh ketidakseimbangan beban satu fasa, sambungan rusak, atau
kerusakan regulator tegangan. Masing-masing harus diselidiki untuk
menghilangkan sumber ketidakseimbangan tersebut.
4.4.
Solusi Masalah Ketidakseimbangan Tegangan
Cara yang paling efektif untuk memecahkan masalah peralatan mengalami
panas berlebih karena ketidakseimbangan tegangan adalah dengan
menghilangkan ketidakseimbangan tersebut atau dengan kata lain perlu
adanya EMS (Energy Management System). Pada dasarnya ketidakseimbangan
ini dapat disebabkan oleh tidak seimbangnya beban satu fasa, koneksi rusak,
24 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
atau kerusakan regulator tegangan. Masing-masing kemungkinan harus
diselidiki untuk menghilangkan sumber ketidakseimbangan tersebut.
Proteksi seharusnya dipasang disetiap fasa agar lebih aman. Langkah pertama
test tegangan tak seimbang yaitu dengan mengukur tegangan antar line di
terminal mesin. Juga ukurlah arus di tiap fasa, karena arus tak seimbang
bahkan dapat mencapai 6 -10 kali lebih besar dari tegangan tak seimbang.
Tegangan tak seimbang kebanyakan disebabkan oleh distribusi beban tidak
sama satu fasa dengan fasa lain, cara memperbaiki ialah dengan mengurangi
beban fasa yang tinggi dan menambahkan beban pada fasa yang rendah,
sehingga menghasilkan beban yang sedapat mungkin seimbang. Beban yang
paling umum pada satu fasa ialah dari beban penerangan (lighting), mesin las
(welder) dan motor.
Jika ketidakseimbangan tegangan disebabkan oleh motor dan tidak bisa
dihilangkan, motor harus derated (dioperasikan lebih rendah dari
kemampuannya) untuk melindungi agar motor bisa bertahan lebih lama. Di
luar itu, perlu juga diperhatikan ketika motor di start, motor memerlukan
daya awal yang sangat tinggi, mungkin dapat mencapai beberapa kali atau
lebih dari 5 kali. Arus tinggi menimbulkan panas dan thermal shock, sehingga
jika ini dilakukan berkali-kali dan tanpa ada jedah waktu, maka berakibat
sangat buruk terhadap winding motor, overheating. Sehingga sangatlah perlu
mendapat perhatian serius perihal start dan stop semua motor listrik agar
kerusakan fatal dapat dihindari.
4.5.
Solusi Masalah Harmonisa
Pengaruh arus harmonisa pada fasilitas perangkat listrik dapat dikurangi
dengan beberapa cara. Salah satu metode adalah dengan menambahkan filter
harmonisa untuk mengalihkan arus harmonisa dari peralatan yang ada. Metode
kedua adalah dengan menambah reaktor atau transformator isolasi pada
feeders yang terhubung ke beban yang menghasilkan harmonisa. Metode
ketiga adalah dengan mengisolasi beban harmonisa dari peralatan yang
sensitif lainnya sehingga tingkat harmonisa pada beban sensitif tersebut
menjadi lebih rendah yang disebabkan adanya impedansi sistem antara
sumber harmonisa dan beban sensitif.
Filter arus-harmonisa mencegah arus harmonisa disebabkan oleh beban nonsinusoidal masuk kembali ke jaringan listrik. Filter dapat diterapkan juga pada
gardu untuk mencegah arus harmonisa, atau filter tersebut diinstal paralel
dengan beban individu untuk melindungi pengaruh sistem pendistribusian
pembangkit listrik. Filter harmonisa juga memberikan manfaat untuk
meningkatkan power factor karena adanya kapasitansi di dalam filter.
Beberapa aplikasi yang membutuhkan filter arus-harmonisa:
 Adjustable speed drives (ASD)
 Mesin las and pengisi battery
 Komputer
 Consumer electronics
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
25
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Isolation transformer dan line reactor juga dapat digunakan untuk
mengurangi efek harmonisa pada sistem distribusi tenaga listrik. Aplikasi
paling umum dari line reactor adalah dengan ASD. Seperti disebutkan
sebelumnya, line reactor akan menurunkan kemungkinan ASD mengalami
kegagalan pada kondisi overvoltage saat terpengaruhi capacitor-switching
transient. Selain manfaat ini, reaktansi perangkat ini akan meredam
harmonisa yang dihasilkan oleh ASD.
Isolation Transformer memberikan reaktansi untuk meredam harmonisa
dengan cara yang sama dengan line reactor. Sebagai tambahan reaktansi
terhadap sirkuit, kebanyakan isolation transformer akan mengeliminasi
harmonisa ketiga. Isolation transformer biasanya terdapat sebuah delta
winding. Salah satu karakteristik trafo dengan delta winding adalah bahwa
arus zero-sequence tidak dapat melewati delta winding. Arus zero-sequence
mengandung arus pentanahan maupun arus harmonisa ketiga, sehingga
penerapan perangkat ini mengisolasi feeder dari harmonisa ketiga dan
kesalahan pentanahan yang dihasilkan saat pembebanan.
26 Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
DAFTAR PUSTAKA
1. Billinton, R, Allan, R.N. Reliability Evaluation of Power Systems. Plenum
Press. New York, 1996.
2. IEC publications are available from IEC Sales Department, Case Postale
131, 3, rue de Varemb., CH-1211, Gen•ve 20, Switzerland Suisse.
3. IEC publications are also available in the United States from the Sales
Department, American National Standards Institute,West 42nd Street,
13th Floor, New York, NY 10036, USA.
4. IEEE Std 1159-1995, IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric
Power Quality, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.,
NY, USA, 1995.
5. IEEE Std 1100-1999 (Emerald Book), IEEE Recommended Practice For
Powering & Grounding Electronic Equipment, The Institute of Electrical
and Electronics Engineers, Inc., NY, USA, 1999.
6. IEEE publications are available from the Institute of Electrical and
Electronics Engineers, 445 Hoes Lane, P.O. Box 1331, Piscataway,NJ
08855-1331, USA.
7. IEEE Recommended Practice for Emergency and Standby Power Systems
for Industrial and Commercial Applications [IEEE Orange Book]; IEEE Std
446-1995; IEEE, Inc. ; New York, 1996.
8. Power Quality Solutions for Industrial Customers, California Energy
Commission: 2000.
9. Power Quality: Customer Financial Impact/Risk Assessment Tool; BC Hydro
Power Smart; Vancouver, BC; March 2005.
Benchmarking Kualitas Daya di Industri Semen
27
Download