BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tersedianya tenaga listrik merupakan faktor yang sangat penting dalam menunjang perkembangan sektor industri nasional. Kualitas daya yang baik pada suatu sistem tenaga listrik adalah suatu keharusan. Kualitas daya dipengaruhi oleh jenis beban dalam sistem. Dalam sistem tenaga listrik dikenal dua jenis beban yaitu beban linear dan beban non linear. Beban non linear adalah beban yang impedansinya tidak konstan dalam setiap periode tegangan masukan. Dengan impedansinya yang tidak konstan, maka arus yang dihasilkan tidaklah berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan. Contoh beban non linear untuk keperluan industri adalah Electric Arc Furnace (EAF). Electric Arc Furnace sebagai bagian utama dari pembuatan baja, yang digunakan semakin berkembang di industri besi dan baja. Pada saat ini, pihak utilitas tenaga listrik menghadapi masalah yang disebabkan oleh beban Electric Arc Furnace. Electric Arc Furnace mengubah energi listrik ke energi panas dalam bentuk busur listrik untuk meleburkan bahan baku yang ada pada furnace. Busur listrik yang ada diantara elektroda dan bahan peleburan, dikarakteristikan sebagai tegangan rendah dan arus tinggi. Selama proses peleburan, panjang dari busur listrik ini mengalami perubahan yang acak. Banyak faktor yang menyebabkan perubahan pada panjang atau pendeknya busur listrik. Salah satunya adalah jenis dan kerapatan bahan peleburan yang digunakan. Besarnya jenis dan kerapatan bahan akan berpengaruh
1
2
pada nilai resistansi bahan tersebut, yang juga akan berpengaruh pada panjang dan besarnya arus yang digunakan untuk meleburnya. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya selama Electric Arc Furnace beroperasi, perubahan busur secara acak dan juga konstribusi kontrol sistem terhadap perubahan dinamis kelistrikan dan panas, yang menyebabkan permasalahan serius pada sistem tenaga listrik. Beban Electric Arc Furnace juga dapat menyebabkan permasalahan seperti ketidakseimbangan, harmonik, inter-harmonik, dan tegangan flicker (Zheng, 2000). Untuk mengetahui bagaimana karakteristik tegangan dan arus dari beban Electric Arc Furnace terhadap berbagai jenis kerapatan bahan peleburan dibutuhkan pemodelan. Dengan pemodelan yang akurat terhadap Electric Arc Furnace bisa digunakan untuk menganalisa harmonik maupun kompensasi tegangan flicker. Salah satu pemodelan Electric Arc Furnace adalah berdasarkan kurva Voltage Current Characteristic. Metode dengan pemodelan V-I Characteristic (VIC) merupakan pemodelan yang paling sederhana dan akurat, hasilnya dapat memenuhi kondisi operasi dari Electric Arc Furnace, dan penyederhanaan pada VIC merupakan faktor utama akurasi (Zheng, 1998). 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, rumusan masalah pada penelitian ini antara lain : 1.
Diperlukan pemodelan beban EAF untuk mengetahui dan menganalisis karakteristik tegangan dan arusnya.
3
2.
Perbedaan karakteristik kelistrikannya yang disebabkan oleh berbagai jenis kerapatan bahan material peleburan (nilai resistansi bahan).
1.3 Batasan Masalah Batasan masalah pada penelitian ini antara lain : 1. Pemodelan dari Electric Arc Furnace (EAF) berupa pemodelan yang berdasarkan kurva
tegangan
–
arus
(Voltage
Current
Characteristic/VIC)
dengan
menggunakan software Matlab. 2. Karakteristik kelistrikan yang dimaksud adalah tegangan, arus, daya dan daya serta harmonisa dari beban EAF dan juga bahan material yang dimaksud adalah menggunakan bahan peleburan dengan kerapatan bahan rendah, sedang, dan tinggi. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini antara lain : 1. Mengetahui pemodelan beban Electric Arc Furnace (EAF). 2. Mengetahui perubahan slope garis pada kurva VIC pada penggunaan berbagai jenis kerapatan bahan peleburan. 3. Mengetahui perubahan bentuk gelombang tegangan dan arus busur listrik yang dihasilkan pada penggunaan berbagai jenis kerapatan bahan peleburan. 4. Mengetahui perubahan harmonisa (THD) tegangan dan arus busur listrik pada penggunaan berbagai jenis kerapatan bahan peleburan. 5. Mengetahui waktu yang diperlukan untuk melebur bahan berdasarkan pada energi dan daya beban EAF pada penggunaan berbagai jenis kerapatan bahan peleburan.
4
1.5 Manfaat Penelitian Setelah diketahui hasil penelitian mengenai “Karaktersitik Voltage Current Beban Electric Arc Furnace (EAF) Dengan Berbagai Jenis Bahan Material”, maka diharapkan akan diperoleh manfaat sebagai berikut : 1. Memberikan gambaran yang mudah dipahami dalam pemodelan beban non linear berupa Electric Arc Furnace (EAF). 2. Memberikan informasi perubahan yang terjadi pada karakteristik kelistrikannya (meliputi tegangan, arus, daya, energi dan harmonisa) dengan berbagai jenis kerapatan bahan material yang digunakan. 1.6 Sistematika Penulisan Penelitian Penelitian ini disusun berdasarkan sistematika pembahasan sebagai berikut: BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisi mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan penelitian. BAB II : DASAR TEORI Bab ini berisi penjelasan mengenai konsep dan teori secara umum mengenai beban Electric Arc Furnace (EAF), permasalahan yang disebabkan oleh beban EAF, dan pemodelan dan karakteristik dari Electric Arc Furnace (EAF). BAB III : METODE PENELITIAN Bab ini berisi penjelasan mengenai alat penelitian, pemodelan EAF, data penelitian, diagram alir penelitian dan variabel yang diamati.
5
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi penjelasan hasil dan pembahasan dari hasil penelitian. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari hasil dari penelitian.
