BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Harmonisa dan faktor daya merupakan acuan utama dalam menilai sebuah sistem mempunyai kualitas daya listrik baik atau buruk. Masalah yang ditimbulkan oleh pengaruh tingginya harmonisa dan faktor daya rendah secara umum adalah efisien sistem menjadi rendah dan biaya operasi pemakaian energi listrik menjadi tinggi. Beban non linier adalah komponen pembangkit harmonisa. Pada dokumen IEEE menggambarkan bentuk gelombang yang terdistorsi, dimana jumlah harmonisa dan besar harmonisa setiap komponennya yang disebabkan oleh peralatan elektronika daya (beban non linier) [1]. Keberadaan Total Harmonic Distortion (THD) yang tinggi dan faktor daya yang rendah tentunya dapat menambah pembebanan transformator, bahkan dapat mempengaruhi kinerja peralatan lain dengan sumber listrik tersebut. Keberadaan harmonisa pada kualitas daya sudah ditentukan batas yang diizinkan sesuai standar internasional yaitu IEEE-519-1992 dan besar batasan THD yang diizinkan untuk harmonisa tegangan yaitu sebesar 5%. Besar harmonisa yang dibangkitkan oleh setiap peralatan listrik dapat dilihat pada Tabel 1.1 sebagai gambaran besar THDi yang terjadi pada sistem yang ada di Politeknik.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1. Jenis peralatan terhadap THDi yang dibangkitkan [2]
Jenis Peralatan Fluorescent Lamp (with Magnetic Ballast) Fluorescent Lamp (with Electronic Ballast) Computer Laser printer Refrigerator Residential Air Conditioner Charger battery UPS
Tegangan (Volt)
THDi( %)
277
18.5
277
11.6
240
134
240
134
120
6.3
240
10,5
240
91
Keterangan Dominan harmonisa ke 3
91% Dominan harmonisa ke 3 91% Dominan harmonisa ke 3 Dominan harmonisa ke 3 Dominan harmonisa ke 3
Dengan data beban yang ada tersebut tentunya permasalahan harmonisa dan faktor daya yang rendah merupakan masalah yang harus diselesaikan. Dimana pada kenyataannya sistem kelistrikan yang ada di Politeknik saat ini sebagian besar adalah beban non linier. Beban elektronika pembangkit harmonisa yang paling dominan yaitu Komputer, UPS, DC Drive, Mesin Las, dengan total daya terpasang sebesar 277.350 Watt. Penyebab faktor daya rendah yang paling dominan yaitu lampu penerangan yang menggunakan ballast magnet (lampu TL) dengan faktor daya 0,45 dengan total daya terpasang sebesar 296.640 Watt. Kemudian beban pengkondisi udara dengan total daya terpasang sebesar 177.548 Watt. Dimana untuk pengkondisi udara yang sudah diteliti yaitu untuk jenis konvensional dengan THD sebesar 0,39% dan faktor daya 0,99. Ada jenis lain yang saat ini berkembang yaitu jenis pengkondisi
Universitas Sumatera Utara
udara dengan pengaturan kecepatan menggunakan inverter yang saat ini sudah banyak digunakan oleh masyarakat karena hemat energi, tetapi pengkondisi udara jenis ini merupakan pembangkit harmonisa yang paling besar yaitu 114,14 % dengan faktor daya 0,59 [3]. Sementara belum ada filter harmonisa dan perbaikan faktor daya yang dipasang, dan belum pernah dilakukan audit energi listrik sehingga dapat mengkhawatirkan kinerja tranformator 400 kVA tersebut. Dari data pengukuran awal yang dilakukan pada panel gedung utama dengan menggunakan Power Q link (matrel). Besar THD dan faktor daya yang terukur yaitu, THD arus sebesar 19,9 %, dan faktor daya 0,78. Apabila dilihat dari data awal tersebut, THD arus telah menggambarkan nilai THD yang terjadi dan melebihi standar IEEE-519-1992. Hasil yang diharapkan dari kenyataan yang ada tersebut yaitu dapat meredam harmonisa yang terjadi sesuai standar IEEE-519-1992, minimal THDi di bawah 5 %. Dengan demikian kualitas daya akan lebih baik, pembebanan transformator lebih maksimal dan pengaruh kerugian teknis lebih diminimalkan serta kinerja sistem peralatan lain tidak terganggu. Penelitian ini bermaksud merancang double tuned filter dan Type-C filter yang akan mereduksi harmonisa sekaligus memperbaiki faktor daya sistem tersebut. Penempatan filter direncanakan pada sistem distribusi daya listrik pada panel gedung utama di Politeknik Negeri Lhokseumawe. Banyak metode yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya dalam hal meredam harmonisa dan sekaligus memperbaiki faktor daya.
Universitas Sumatera Utara
Penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya berkaitan dengan filter untuk meredam hamonisa dengan berbagai teknologi yaitu: Tabel 1.2. Model filter harmonisa yang telah dilakukan [4-10] Metode Identifikasi Harmonisa Simulasi program
Jenis Filter yang Dirancang membanding kan dua single tuned dengan single tuned dan Type-C filter
An optimization based technique for power sistem harmonisa filter design
Simulasi program
Optimal nilai C1 dan C2 pada Type-C filter damped
pada sudut δ = 10-4 dan untuk α1 = 1, α2 = 0,2, dan α3 = 0,0005, dengan nilai parameter filter yaitu C1 = 15 uF, C2 40 uF, dengan tahanan R = 700 ohm, dan L = 0,15 H
L.I.Koverni kova March,2010 [6]
Centralized normalization of harmonisa voltages by the third-orde passive filter
Simulasi program
filter pasif orde tiga dan membanding kan dengan Type-C filter
Effisiensi dari peredaman harmonisa tegangan orde ke n (3, 5, 7) oleh filter orde ke tiga dan Type-C filter . Ternyata kinerja kedua filter tersebut mampu mengurangi harmonisa tegangan pada level yang hampir sama.
4
Marco Liserre, dkk IEEE, 2008[7]
Design and Control of an LCL Filter Based Three Phase Active Rectifier
Simulasi dan Percobaan dilakukan di Laboratorium
Filter LCL pada Voltage Source Converter (VSC)
Dari hasil percobaan didapatkan THD arus sebesar 3%, dan THD tegangan 1,4%
5
T. Messikh, S. Mekhilef, and N. A. Rahim[8]
Adaptive Notch Filter for Harmonisa current Mitigation
Simulasi program
filter dan aktif
pasif filter
Sebelumnya THDI 24,33%Dengan filter THDI 4,57%
6
Darwin Rivas,dkk IEEE, 2003[9]
Improving Passive Filter Compenstion Performance with Active Techniques
Simulasi MATLAB/ Simulink.
Filter dan Aktif
Pasif Filter
Sebelum dipasang filter THDv sebesar 7,51%. Sedangkan setelah dipasang filter pasif dan filter akif THDv menjadi 4,7%.
7
AKAGI. H[10]
Modern active filters and traditional passive filters
Simulasi program
Filter pasif dan aktif
sebelumnya THDI 32.5%. Dengan filter THDI 2%.
No
Nama
Judul Penelitian
1
Chih-ju chou, dkk IEEE february 2000[4]
Optimal Planning Of Large PassiveHarmonisa-Filters Set At High Voltage Level
2
Adel M. Sharaff, Michael E. Fisher January 1994[5]
3
Hasil yang Diperoleh Menggunakan dua buah filter single tuned THDI awal 6.55% menjadi 4,8% THDV awal 4,11% menajdi 3,11% Menggunakan single tuned dan Type-C filter THDI awal 7,04% menjadi 4,82% THDV awal 6,86% mejadi 3,2%
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel 1.2 terlihat bahwa penelitian yang dilakukan dengan berbagai teknologi dan menghasilkan nilai yang sangat bervariasi dalam mengurangi harmonisa. . 1.2. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah di atas, masalah yang akan dibahas mengenai peredaman harmonisa dan perbaikan faktor daya dengan menggunakan double tuned filter dan Type-C filter khususnya di panel gedung utama Politeknik Negeri Lhokseumawe yaitu: 1.
Bagaimana menentukan nilai parameter komponen resistansi, induktansi dan kapasitansi pada double tuned filter dan type-C filter yang akan digunakan.
2.
Bagaimana cara mendesain double tuned filter dan type-C filter untuk mereduksi harmonisa pada rel daya gedung utama sistem kelistrikan di Politeknik Negeri Lhokseumawe.
3.
Bagaimana mensimulasikan dengan software MATLAB SIMULINK untuk pemasangan double tuned filter dan type-C filter yang akan digunakan agar dapat mereduksi harmonisa.
4.
Bagaimana kesesuaian pemakaian double tuned filter dan Type-C filter sebagai filter harmonisa pada rel daya gedung utama Politeknik Negeri Lhokseumawe.
Universitas Sumatera Utara
5.
Bagaimana kesesuaian penggunaan kedua filter, terhadap standar IEEE 519-1992 yang diizinkan.
1.3. Tujuan Penelitian Adapun tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan kesesuaian penggunaan antara double tuned filter dan Type-C filter dengan menentukan parameter yang tepat, untuk meredam harmonisa yang terjadi. Kemudian dianalisa keseuaian antara double tuned filter dengan Type-C filter dalam meredam harmonisa tersebut. Hasil peredaman harmonisa THDi minimal di bawah standar IEEE 519-1992.
1.4. Batasan Masalah Mengingat luasnya permasalahan mengenai peredaman harmonisa dengan menggunakan double tuned filter dengan Type-C filter, maka permasalahan ini dibatasi sebagai berikut: 1. Penelitian hanya difokuskan pada masalah peredaman harmonisa dan perbaikan faktor daya pada sistem tersebut dengan menggunakan double tuned filter dan Type-C filter. 2.
Persoalan sumber–sumber harmonisa dan pengaruh penggunaan double tuned filter dan Type-C filter terhadap sistem lain merupakan persoalan tersendiri dan tidak dibahas.
Universitas Sumatera Utara
3.
Beban dianggap seimbang pada pembebanan setiap fasanya sehingga masalah beban tak seimbang tidak dibahas.
1.5. Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah mendapatkan kualitas daya listrik yang lebih baik. Dengan harmonisa yang rendah dan faktor daya yang tinggi, maka akan mengurangi kerugian biaya operasi, serta pengaruh kerja peralatan lain tidak terganggu.
1.6.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan sebagai berikut: Bab 1: Berisikan pendahuluan yang mengemukakan latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, dan manfaat penelitian. Bab 2: Berisikan tinjauan pustaka berkaitan dengan prinsip harmonisa, perbaikan faktor daya, karakteristik dan prinsip kerja Double Tuned Filter dan Type-C filter. Bab 3: Berupa metodologi penelitian, berisikan sistem kelistrikan di Politeknik Negeri Lhokseumawe, teknik pengumpulan data, pengukuran harmonisa dan faktor daya, perhitungan komponen Double Tuned Filter dan Type-C filter. Bab 4: Berisikan hasil dan analisis, simulasi matlab/simulink saat menggunakan Double Tuned Filter dan Type-C filter. Bab 5: Berisikan kesimpulan dan saran.
Universitas Sumatera Utara
