BAB II LANDASAN TEORI 2.1.
Teori Harmonisa
Harmonisa adalah suatu cacat gelombang yang timbul dari pengoperasian beban listrik yang sebagian besar diakibatkan dari beban non linear, dimana akan terbentuk gelombang yang berfrekuensi tinggi yang merupakan kelipatan dari frekuensi fundamentalnya, dalam hal ini 50Hz, sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan yang idealnya adalah sinusiodal murni akan cacat akibat distorsi harmonisa yang terjadi. Harmonisa didefinisikan sebagai gelombang sinus ( tegangan dan arus ) yang mempunyai frekuensi kelipatan integer (bilangan bulat) dari frekuensi fundamentalnya. Jika frekuensi pada 50/60Hz (Indonesia menggunakan 50Hz) dikatakan sebagai frekuensi fundamental atau frekuensi dasar (f), maka jika gelombang tersebut mengalami distorsi atau dikatakan harmonisa bila mengalami kelipatan frekuensi dari frekuensi dasarnya, misalnya harmonic kedua (2f) pada 100 Hz , ketiga (3f) 150 Hz dan harmonisa ke-n memiliki frekuensi.
Gambar 2.1 Gelombang Fundamental, Harmonisa kedua dan Harmonisa ketiga
6
Pada Gambar 2.1 ditunjukkan bahwa gelombang harmonisa yang ketiga terbentuk menjadi tiga periode gelombang yang berulang pada saat gelombang yang berulang pada saat gelombang yang fundamentalnya masih berlangsung dalam satu periode. Hal ini juga untuk gelombang yang lainnya, seperti gelombang harmonisa yang ke lima juga terbentuk menjadi lima periode gelombang yang lebih kecil lagi amplitudenya saat gelombang harmonisa yang fundamental dari gelombang tersebut masih berlangsung dalam satu periode.
Dari jenis-jenis harmonisa berdasarkan urutan phasa diatas maka dapat disimpulkan dalam Tabel 2.1 sebagai berikut:
Tabel 2.1 Urutan Polaritas Harmonisa pada sistem tiga phasa. Harmonisa Ke-
1
2
3
4
5
6
7
8…
Frekuensi (Hz)
50
100
150
200
250
300
350
400…
Urutan
+
-
0
+
-
0
+
-…
2.2.
Sumber Harmonisa
Harmonisa bisa muncul dari beban-beban yang terhubung ke sistem distribusi. Beban-beban pada sistem tenaga listrik dapat dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu beban linier dan beban non-linier yang akan dijelaskan sebagai berikut :
2.2.1. Beban Linear. Beban linear adalah beban yang memberikan bentuk gelombang keluaran yang linear, artinya arus yang mengalir sebanding dengan impendansi dan perubahan tegangan. Pada beban yang linear, bentuk gelombang arus akan mengikuti bentuk gelombang tegangannya. Kalau bentuk gelombang tegangan sumbernya sinusiodal, maka gelombang arus yang mengalir juga akan sinusoidal.
7
2.2.2. Beban Non Linear. Baban non linear adalah bentuk gelombang keluaranya tidak sebanding dengan tegangan dalam setengah siklus sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan gelombang masukkannya (mengalami Distorsi). Dari dua macam beban diatas, yang paling mampu menjadi sumber harmonisa adalah beban non linear. Hal ini disebabkan karena adanya komponen semikonduktor yang mana dalam proses kerjanya berlaku sebagai saklar yang bekerja pada setiap siklus gelombang dari sumber tegangan. Selain itu harmonisa dapat juga ditimbulkan oleh peralatan penyearah khususnya peralatan yang menggunakan penyearah dioda dan thyristor. Dalam pemakaian inverter sebagai sumber daya listrik dapat membawa suatu kerugian pada jaringan listrik yang merusak bentuk gelombang tegangan dan arus bolak-balik sehingga tidak merupakan gelombang sinus murni. Peralatan-Peralatan yang dapat menjadi sumber harmonisa : x
Peralatan mesin/motor penggerak seperti : Mesin dengan pengatur kecepatan Inverter, Lift, elevator, UPS (Uninterruptible Power Suplies), PLC, AC VRV dan sbagainya.
x
Perlengkapan elektronik seperti: Komputer, Mesin Fotocopy, Mesin Fax, PABX, IT server dan sebagainya.
x
Perlengkapan penerangan seperti: lampu LED dan sebagainya.
2.3.
Total Harmonic Distortion ( THD )
Untuk menganalisa pengaruh harmonisa terhadap kualitas tegangan dan arus ditentukan oleh indek harmonisa yaitu THDV Total Harmonic Distortion tegangan (THDV) dan Total Demand Distortion arus (TDD). Perbandingan nilai komponen harmonisa dengan komponen fundamental biasanya dinyatakan dalam persen, indeks ini disebut dengan Total Harmonic Distortion tegangan(THDV). THD penyimpangan bentuk gelombang arus dan tegangan yang mengadung harmonisa terhadap gelombang sinusoida murni dalam satu perioda.
8
THDV untuk gelombang tegangan didefinisikan sebagai beikut :
............................................................(2.1) Dimana : 1 = Harga rms tegangan fundamental ℎ = Harga rms tegangan harmonisa ke-h h = 2,3,4,5,...
THD untuk gelombang arus didefinisikan sebagai beikut :
………………………………………(2.2)
Dimana : 1= Harga rms arus fundamental ℎ = Harga arus harmonisa ke-h h = 2,3,4,5,...
2.4.
Standar Harmonisa
Tingkat distortion arus dapat dilihat dari nilai THD, akan tetapi hal tersebut dapat saja salah saat diiterpresetasikan. Aliran arus yang kecil dapat memiliki nilai THD yang tinggi, namun tidak terjadi ancaman yang dapat merusak system tenaga listrik. Dari beberapa analisis mencoba menghindari kesulitan seperti ini dengan melihat THD pada arus bebean puncak frekwensi dasar dan bukan melihat sampel sesaat pada frekwensi dasar.
9
Standar harmonisa yang digunakan adalah standar IEEE 519-1992 “ IEEE Recommended Practices and Requiretment for harmonic Control in electric in Electrical Power System “, ada dua kriteria yang digunakan untuk mengevaluasi distorsi harmonisa yaitu: batasan untuk harmonisa arus (%THD I) dan batasan harmonisa tegangan (%THDV). %THDI adalah persentase jumlah total arus yang terdistorsi oleh harmonisa terhadap frekwensi fundamentalnya. Untuk menentukan %THDI tergantung dari besarnya rasio dari Isc/IL. Isc adalah arus hubng singkat yang ada pada PCC (Point of Comman Coupling ) sedangkan IL adalah arus beban nominal. %THDV adalah persentase jumlah total tegangan yang terdistorsi oleh harmonisa terhadap frekwensi fundamentalnya. %THDV ditentukan oleh tegangan sistem yang dipakai. Pada tabel 2.2 ditunjukkan batasan harmonisa arus berdasarkan IEEE 519-1992, sedangkan tabel 2.3 menunjukkan batasan harmonisa tegangan.
Tabel 2.2 Standar Distorsi Arus
BATAS DISTORSI ARUS MENURUT STANDAR IEEE 519-1992
Isc / IL
Harmonic Order ( Odd Harmonic ) < 11
11 ≤ h ≤ 17 17 ≤ h ≤ 23
THD ( %
23 ≤ h ≤ 25 35 ≤ h
)
< 20*
4.0
2.0
1.5
0.6
0.3
5.0
20 - 50
7.0
3.5
2.5
1.0
0.5
8.0
50 - 100
10.0
4.5
4.0
1.5
0.7
12.0
100 - 1000
12.0
5.5
5.0
2.0
1.0
15.0
> 1000
15.0
7.0
6.0
2.5
1.4
20.0
Sumber : IEEE Standart 519-1992
10
Tabel 2.3 Standar Distorsi Tegangan
Bus voltage at PCC,
Individual voltage
Total voltage distortion
Vn (kV)
Distortion (%)
THDv (%)
Vn ≤ 69
3.0
5.0
69 < Vn ≤ 161
1.5
2.5
Vn > 161
1.0
1.5
Sumber : IEEE Standart 519-1992 2.5.
Karakteristik Beban
Alat-alat pemakaian tenaga listrik untuk gedung perkantoran secara umum dapat dibagi dalam empat kelompok besar adalah penerangan, tenaga, pemanas / pendingin dan elektronik. Data kelompok penerangan termasuk lampu-lampu jenis flouresen, neon, uap sodium,
lampu metal halide serta tipe lampu lampu LED. Beban Tenaga
umumnya terdiri atas berbagai jenis mesin motor listrik dengan inverter dan untuk beban pemanas/pendingin ruangan pada, komputer, peralatan digital perangkat IT , penyearah, osilator dan alat-alat lampu yang dioperasikan dengan elektronik. Secara umum dalam sistem ketenagalistrikan, pemakaian tenaga listrik pada empat kelompok besar diatas tidak mengkonsumsi tenaga listrik pada pada waktu yang bersamaan. Pemakaian beban untuk keperluan penerangan adalah yang paling sederhana, karena pada umumnya tenaga listrik hanya digunakan mulai pukul 18.00 sampai dengan pukul 06.00.Pemakaian beban untuk keperluan tenaga (industri kecil dan besar), umumnya bekerja 24 jam untuk industri besar dan industri kecil hanya bekerja pada siang hari saja sedangkan untuk gedung perkantoran yang banyak menggunakan peralatan elektronik, perangkat server untuk system IT serta kebutuhan pendingin ruangan diaaat jam jam sibuk sehingga banyak menggunakan daya antara jam 08.00 sampai jam 18.00 wib dan untuk pemakain malam hari hanya orang orang tertentu atau karayawan yang lembur. Sehingga untuk perubahan beban pada industri dan gedung perkantoran 11
besar terjadi pada saat pagi saja, dan nilainya sangat kecil, selebihnya hampir kontiniu, sedangkan untuk industri kecil perubahan beban sangat mencolok antara siang dan malam. Pemakaian beban untuk daerah komersil dan untuk keperluan rumah tangga bervariasi. Beban puncak untuk keperluaan rumah tangga terjadi antara pukul 17.00 sampai dengan pukul 21.00 dan seterusnya. 2.6.
Spesifikasi Umum Rugi-rugi Trafo Distribusi
Berbagai nilai dari rugi-rugi trafo distribusi menurut SPLN 50 tahun 1997 dapat dilihat pada Tabel 2.4 berikut ini : Tabel 2.4 Nilai Rugi-Rugi Trafo Distribusi KVA
Rugi Besi
Rugi Tembaga
Rating
(Watt)
(Watt)
25
75
425
50
150
800
100
300
1600
160
400
2000
200
480
2500
250
600
3000
315
770
3900
400
930
4600
500
1100
5500
800
1750
9100
1000
2300
12100
1250
2500
15000
1600
3000
18100
12
2.7. Klasifikasi Beban Trafo Distribusi Tujuan utama dari adanya alat trafo distribusi dalam sistem tenaga listrik adalah untuk mendistribusikan tenaga listrik dari gardu induk ke sejumlah pelanggan atau konsumen. Pada Tabel 2.5 berikut ini adalah klasifikasi pelanggan listrik yang dilayani oleh PLN . Tabel 2.5 Klasifikasi Beban Pelanggan Listrik PLN kelas bisnis dan industry. .Beban Yang Dilayani
No
Golongan Tarif
Batas Daya
1
B-1 / TR
s/d 450 VA
2
B-1 / TR
900 VA
3
B-1 / TR
1300 VA
4
B-1 / TR
2200 VA
5
B-2 / TR
> 2200 VA s/d 200 KVA
6
B-3 / TM
> 200 KVA
1
I-1 / TR
s/d 450 VA
2
I-1 / TR
900 VA
3
I-1 / TR
1300 VA
4
I-1 / TR
2200 VA
5
I-1 / TR
> 2200 VA s/d 14 KVA
6
I-2 / TR
> 14 KVA s/d 200 KVA
7
I-3 / TM
> 200 KVA
8
I-4 / TT
> 30000 KVA
1
P-1 / TR
s/d 450 VA
2
P-1 / TR
900 VA
3
P-1 / TR
1300 VA
4
P-1 / TR
2200 VA
5
P-1 / TR
> 2200 VA s/d 200 KVA
P-2 / TM
> 200 KVA
P-3 / TR
LPJU
TARIF B ( Bisnis)
TARIF I ( Industri )
TARIF P ( Perkantoran )
13
Keterangan : B = Pelanggan Listrik Bisnis I = Pelanggan Listrik Industri P = Pelanggan Listrik Perkantoran TR = Tegangan Rendah TM = Tegangan Menengah TT = Tegangan Tinggi LPJU = Lampu Penerangan Jalan Umum
2.8.
Pengaruh haromonisa terhadap system Distribusi Listrik. 2.8.1
Sistem Proteksi
Pada peralatan sistem proteksi, harmonisa dapat menyebabkan: 2.8.1.1. Penurunan rating (derating) akibat pemanasan yang terjadi. 2.8.1.2. Menyebabkan
peningkatan
pemanasan
dan
rugi-rugi
pada
switchgear, sehingga mengurangi kemampuan mengalirkan arus dan mempersingkat umur beberapa komponen isolator. 2.8.1.3. Timbulnya getaran mekanis pada panel listrik yang merupakan getaran resonansi mekanis akibat harmonisa arus frekuensi tinggi. 2.8.1.4. Harmonisa dapat menimbulkan tambahan torsi pada kWh-meter jenis elektromekanis yang menggunakan piringan induksi berputar, akibatnya putaran piringan akan lebih cepat atau terjadi kesalahan ukur pada kWh-meter karena piringan induksi tersebut dirancang hanya untuk beroperasi pada frekuensi dasar. 2.8.1.5. Triple harmonisa pada kawat netral dapat memberikan induksi harmonisa yang mengganggu sistem telekomunikasi. 2.8.1.6. Pemutus beban dapat bekerja di bawah arus pengenalnya atau mungkin tidak bekerja pada arus pengenal. 2.8.1.7. Untuk sistem tenaga, arus pada kawat netral membesar (terutama akibat munculnya kelipatan harmonisa ke-3) serta tegangan sentuh peralatan membesar dan berbahaya bagi operator.
14
2.8.2. Rugi – Rugi Peralatan Motor Listrik Harmonisa tegangan dan arus menyebabkan peningkatan rugi-rugi pada belitan stator, rangkaian rotor, serta laminasi stator dan rotor sehingga efisiensi mesin menurun. Akibat efek kulit dan arus eddy, rugi-rugi ini lebih besar dibandingkan rugi-rugi yang disebabkan arus DC. Medan bocor pada stator dan rotor juga menyebabkan rugi-rugi tambahan. Pada mesin induksi dan mesin sinkron, rugi-rugi panas tambahan paling banyak dibangkitkan pada rotor karena urutan polaritas harmonisa yang dihasilkan oleh motor khususnya motor induksi, polaritasnya dapat bernilai positif atau negatif. Dari perubahan urutan polaritas harmonisa yakni harmonisa ke-5 urutan polaritasnya negatif (-), sedangkan harmonisa ke-7 urutan polaritasnya positif (+), akan memiliki dampak sendiri-sendiri. Bila motor menghasilkan harmonisa dengan urutan polaritas negatif, maka pada sistem distribusi akan menimbulkan medan magnet putar dengan arah maju (forward). Sedangkan untuk polaritas harmonisa negatif akan menimbulkan medan magnet putar dengan arah mundur (reverse). Urutan polaritas positif dan negatif harmonisa inilah yang menyebabkan motor menjadi panas. Sehingga kemampuan mesin akan menurun akibat pemanasan berlebih karena harmonisa, selain itu umur mesin juga akan menurun. Sedangkan pada arus harmonisa urutan polaritas nol tidak akan menimbulkan masalah
pada motor itu
sendiri, melainkan
akan
menimbulkan masalah pada sistem 3 fasa 4 kawat. Yaitu akan menimbulkan penambahan arus pada kawat netral, biasanya terjadi pada trafo hubungan wye. Penambahan arus pada kawat netral ini akan menyebabkan kawat netral menjadi panas, karena kawat netral tidak memiliki pengaman seperti pemutus arus untuk proteksi tegangan atau arus lebih. Selain itu, polaritas harmonisa urutan nol ini menyebabkan terjadinya interferensi pada kabel saluran telekomunikasi. Frekuensi harmonisa yang lebih tinggi dari frekuensi kerjanya akan mengakibatkan penurunan efisiensi atau terjadinya kerugian daya.
15
2.9.
Dampak Harmonisa Pada Peralatan Listrik
Distorsi harmonisa bisa menebabkan terjadinya voltage zero crossing, yang beakibat pada kesalahan operasi bila digunakan untuk sinkronisasi kontrol. Komputer dan sejenisnya membutuhkan sumber AC yang bila megandung harmonisa THD (Total Harmonic Distortion) tegangannya tidak boleh lebih dari 5%, dan untuk masing-masing harmonisa tidak boleh lebih dari 3% gelombanng dasar (50 Hz). Efek dari hamonisa tinggi terhadap tegangan dan arus terhadap trafo distribusi dengan beberapa hal beikut : x
Trafo distribusi panas, Arus netral tinggi, Kabel dan peralatan listrik panas dan cepat rusak atau terbakar, Tegangan N – G lebih dari 2 Volt
x
Meningkatkan resonansi penyaluran listrik dan menimbulkan getaran pada kabel dan peralatan listrik
x
Mempercepat putaran kWh meter jenis elektromekanis
x
Interfrensi terhadap sistem komunikasi jika kabelnya berdekatan
x
Pemutus beban bekerja dibawah area kerja nominalnya
x
Mengurangi Efisiensi distribusi daya
2.10.
Trafo Type K-Factor
Sebuah trafo standar (K-4) tidak dirancang pada penggunaan beban non-linear yang mengandung arus harmonisa. Apabila trafo standar dipaksa untuk digunakan pada beban non-linear, maka akan terjadi panas berlebih dan gagal sebelum waktunya. Dengan alasan tersebut maka untuk mengatasi beban non-linear telah dirancang transformer khusus untuk menangani arus harmonisa yang terjadi. K-faktor trafo berbeda dari standar. Trafo ini memiliki kapasitas termal tambahan untuk mentoleransi efek pemanasan dari arus harmonisa karena memiliki nilai impendasi yang rendah. Trafo K-faktor jauh lebih mahal dari trafo standar, karena trafo jenis ini didesain menggunakan bahan material yang berkualitas.
16
Penggunaan K-faktor trafo adalah cara yang baik untuk memastikan bahwa trafo tidak akan mengalami kegagalan akibat panas berlebih arus harmonisa. Nilai dari K-factor ini sangat dipengaruhi oleh frekuensi yang mengakibatkan bertambahnya rugi estimasi pada transformer. Faktor-k ini didefinisikan sebagai penjumlahan dari kuadrat arus harmonisa dalam p.u dikali dengan kuadrat dari urutan harmonisa. Pemilihan K-factor rating dapat juga dilakukan berdasarkan tipe beban yang disuplai oleh trafo. Arus harmonisa yang dihasilkan oleh beban non-linier dapat
menyebabkan masalah dalam sistem power. Trafo sangat rentan terhadap temperatur panas dan kegagalan prematur.Untuk melindungi trafo overheating yang disebabkan oleh harmonisa, desainer dapat menetapkan peralatan derated, yaitu trafo besar yang akan dijalankan pada nilai faktor kapasitas mereka, atau
K-faktor trafo khusus dirancang untuk
mengakomodasi arus harmonisa. K-faktor Preffered trafo adalah trafo yang memiliki kapasitas termal tambahan yang dikenal ada batasnya, fitur desain yang meminimalkan kerugian arus harmonic, dan netral dan terminal sambungan pada 200% ukuran normal. K Faktor trafo memungkinkan operasi hingga kapasitas papan nama tanpa derating. Alasan lain untuk pilihan ini adalah biaya, K-Faktor trafo lebih murah daripada sebuah trafo besar. K-faktor adalah bobot dari arus beban harmonisa menurut efeknya terhadap pemanasan trafo sebagai berasal dari ANSI / IEEE C57.110. A K-Factor 1,0 menunjukkan beban linear (tidak ada harmonisa ). Semakin tinggi K-factor, semakin besar efek pemanasan harmonisa. Ketika beban non-linear disuplai dari sebuah trafo, kadang-kadang diperlukan untuk rating kapasitas trafo untuk menghindari terlalu panas dan selanjutnya kegagalan isolasi.
17
K-Factor tranfo dirancang untuk mengurangi efek pemanasan arus harmonisa yang diciptakan oleh beban seperti pada tabel di bawah ini. K-faktor rating adalah indeks dari kemampuan trafo menahan konten harmonisa ketika beroperasi dalam batas suhu dari sistem isolasi. Tabel 2.6 K- Factor Variasi untuk pemilihan kebutuhan
Load
K-Factor
Electric discharge lighting
K-4
UPS with optional input filtering
K-4
Welders
K-4
Induction heating equipment
K-4
PLCs and solid state controls (other than variable speed drives)
K-4
Telecommunications equipments (e.g PBX)
K-13
UPS without input filtering
K-13
Multiwire receptacle circuits in general care areas of health care facilities and classrooms of schools, etc Multiwire receptacle circuits supplying inspection or testing equipment on an assembly or production line
K-13
K-13
Mainframe computer loads
K-20
Solid state motor drives (variable speed drives)
K-20
Multiwire receptacle circuits in critical care areas and operating/recovery rooms or hospital
K-20
Untuk membantu berhasil mengatasi masalah dengan cara menerapkan faktor derating trafo konvensional, K-faktor yang digunakan oleh desainer untuk mengembangkan trafo. Trafor dibuat khusus untuk beban non-linear dan pemanas tambahan yang disebabkan oleh arus harmonisa. trafo datang di K-faktor-faktor dasar seperti 4,9,13,20,30,40 dan 50.
18
2.11.
Pemilihan Trafo Distribusi standar.
Pemilihan kapasitas kVA trafo distribusi didasarkan pada beban yang akan dilayani. Diusahakan presentasi pembebanan trafo distribusi mendekati 80% trafo distribusi umumnya mencapai efisiensi maksimum (rugi-rugi trafo minimum). Bila beban trafo terlalu besar, maka dilakukan penggantian trafo atau penyisipan trafo atau mutasi trafo (trafo yang melayani beban kecil dimutasikan kebeban besar, dan begitu sebaliknya). Mutasi antar trafo dapat dilakukan setelah hasil pengukuran beban diperoleh. rumus berikut dapat digunakan untuk perhitungan rating trafo distribusi yang dipilih. KVA Beban ( kVA ) Rating Trafo Distribusi = ----------------------- …………………………( 2.3 ) 0,8 Pilih rating trafo distribusi yang sebenarnya (tersedia) yang mendekati hasil perhitungan dari rumus diatas. Contoh: Untuk potensi beban 500 KVA, perhitungan rating trafo distribusi: 500 kVA Rating Trafo Distribusi = ------------- = 625 kVA …………………… ( 2.4 ) 0,8 Maka dapat diperoleh rating trafo distribusi yang tersedia 630 kVA,grafik berikut memperlihatkan rentangan rating trafo distribusi (TD) masih dalam toleransi: 70% s/d 90% pembebanan:
19
Gambar 2.2 Grafik rentang rating trafo distribusi
Pada pemilihan trafo distribusi baik dalam perencanaan harus melakukan bebarapa perhitungan selain beban beban yang telah ditentuka juga perhitungan seta pertimbangan yang lainya. Berikut beberapa perencaan atau pemilihan kapasitas trafo distribusi untuk gedung perkatoran dengan beban yang bisa menimbulkan harmonisa : 2.11.1. Perencanaan terhadap rugi rugi daya ( cos-Q/Var ) sesuai ketentuan dari PLN dengan cos-Q tidak boleh lebih dari 0.8 sehingga harus menyediakan panel capacitor bank sesuai kebutuhan power daya gedung. Untuk 2
mengoptimalkan daya listrik dan mengurangi rugi-rugi distribusi ( I .r ). Menghindari denda kVARh dari PLN (utk >200 kVA).Meningkatkan tegangan kerja pada panel/beban.
20
Rumus perhitungan daya atau kVAR untuk cos-Q.
Gambar 2.3 Rumus daya P = Daya Guna ( Watt ) S = Daya Semu/Daya Pembagkit ( kVA ) Q = Daya Reaktif ( kVAR ) ɸ = Sudut Fase ( Derajat )
2.11.2. Daya Guna ( Watt ) Daya guna adalah daya yang benar benar terpakai oleh konsumen dan terukur pada kWH meter Rumus :
P1 = Vp x I x Cos Ѳ ( untuk tegangan satu fase ) P3 = √3 x VL x I x Cos Ѳ ( Untuk tegangan 3 fase )………………………( 2.5 ) Daya tiga Fase = 1/3 Daya Satu Fase
Keterangan P = Daya Guna ( Watt ) Vp = Tegangan Fase ( 220 Volt ) VL = Tegangan L – L ( 380 Volt ) I = Arus listrik ( Amper ) Cos Ѳ = Faktor Daya
21
Gambar 2.4 Sistem tegangan
2.11.3. Daya Semu/Daya Pembagkit ( kVA ) Daya Semu adalah yang ditanggung oleh pembangkit listrik yang dipengaruhi oleh pemakaian daya konsumen dan kondisi faktor daya pada jaringan listrik. Rumus : S1 = Vp x I ( untuk tegangan satu fase ) S3 = √3 x VL x I ( Untuk tegangan 3 fase ) …………………………( 2.6 )
Keterangan S = Daya Semu ( kVA ) Vp = Tegangan Fase ( 220 Volt ) VL = Tegangan L – L ( 380 Volt ) I = Arus listrik ( Amper )
2.11.4. Daya Reaktif ( Q ) Daya Reaktif adalah daya yang timbul akibat faktor daya rendah atau jelek. Daya reaktif ini merupakan kerugian dan harus di minimalis dengan menggunakan capasitor bank. Rumus : Q1 = P1 x Tan Ѳ ( Untuk tegangan 1 fase ) Q3 = P3 x Tan Ѳ ( Untuk tegangan 3 fase ) …………………………( 2.7 )
22
Keterangan Q = Daya Reaktif ( kVAR ) P = Daya Guna( kW) Tan Ѳ = Tangen sudut fase Untuk perhitungan kapasitor bank bisa menggunakan rumus : Q = P x 0,8
Gambar 2.5 Rumus VAR ( Q )
2.11.5. Derating Trafo Pengertian derating trafo pada penelitian ini adalah upaya menurunkan kapasitas pembebanan trafo yang diakibatkan karena beban berpolusi harmonisa agar trafo tidak mengalami pemanasan berlebihan. Derating adalah salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi pengaruh harmonisa pada trafo distribusi agar trafo akan mempunyai masa pakai (life-time) yang panjang sehingga secara ekonomi menguntungkan dan sekaligus menjaga kehandalan sistem tenaga listrik. Perhitungan untuk menentukan nilai derating suatu trafo dapat dilakukan dengan metode penghitungan nilai THDF (Transformer Harmonic Distortion Factor) (Bambangdjaya,2011). THDF adalah merupakan faktor pengali yang dapat dipergunakan untuk menghitung besar kapasitas daya baru (kVAbaru ) sebuah trafo. Pada dasarnya nilai THDF trafo dipengaruhi oleh nilai THD terukur dari sebuah trafo karena dibebani dengan beban non-linear.
23
Nilai THDF dapat dicari dengan rumus sebagai berikut : 1,414 THDF = ------------- x 100% CF
…….…………………………( 2.8 )
( I rms ) THDF = 1,414 ------------- x 100% ( I puncak ) dengan : I rms
= arus rms fasa rata-rata ( A )
I puncak
= arus puncak fasa rata rata ( A )
CF ( Crest Factor ) = I puncak / I rms
Rumus untuk menghitung nilai kVAbaru adalah : kVAbaru
= THDF x kVApengenal ……………………………….( 2.9)
kVApengenal
= kapasitas daya terpasang lama
THDF
= Transformer Harmonic Distortion Factor
Berdasarkan pada landasan teori dan hasil penelitian yang pernah dilakukan maka penelitian ini dapat diambil hipotensi sebagai berikut : 1. Trafo dibebani dengan beban non- linear seperti : Komputer, Printer, pendingin ruangan (AC VRV), Pegatur kecepatan mesin ( Inverter ), Lampu hemat energy ( LHE ), dan peralatan elektronik lainya yang mengakibatkan distorsi harmonisa tegangan ( THDV ) dan distorsi arus ( TDD ) yang cukup besar. 2. THDV dan TDD dari hasil pergukuran jika melampaui standar IEEE 5191992. 3. Diketahuai data harmonisa maka dapat dihitung nilai penurunyan kapasitas trafo akan tetapi kalau masih dibawah standar tidak usah diperhitungkan.
24
2.15.6 Pemeliharaan Trafo Distribusi Pemeliharaan adalah suatu usaha atau kegiatan terpadu yang dilakukan terhadap suatu benda, untuk mencegah kerusakan atau mengembalikan memulihkannya kepada keadaan yang normal dengan tetap mempertimbangkan factor ekonomis. Transformer setelah bekerja dengan baik dan dijaga secara berhati-hati, hanyakan memerlukan pemeliharaan yang tidak berarti. Pemeliharaan dilakukan berkala serta perawatan : x
Pemeliharaan berkala dan periksa suhu ruangan.
x
Pemeriksaan bagian luar.
x
Periksa dan telitilah sambungan ulir, baut, keeling, press dan las apakah keadaanya memuaskan (jangan sampai ada rembesan, bocoran minyak).
x
Periksa
sambungan
kabel/konduktor
pada
terminal-terminal
dan
pertanahan. x
Periksa keadaan silikagel dalam alat pengering udara, sedikitnya ¾ dari silikagel harus masih berwarna biru, kurang dari itu harus diganti seluruhnya atau diaktifkan kembali : Panas “reaksi” terjadi apabila panas silikagel mencapai 150° C – 200° C sampai warnanya biru. Periksa juga keadaan minyak dalam alat pengering udara (± 3 cc minyak trafo). Tutup alat ini tidak boleh rapat,kendorkan 2-3 putaran.
x
Pengukuran tingkat isolasi minyak (tegangan tembus) Pengukuran ini dilakukan satu atau dua kali setahun, ambilah satu liter minyak dari tangki untuk mengisi alat penguji tegangan tembus, alat penguji ini mempunyai dua elektroda bulat dengan diameter 2,5 mm. Tegangan diberikan berangsur-angsur ( 2 kV setiap detik mulai dari nol sampai terjadi loncatan api ).Tes ini harus diulang 5 kali dengan minyak yang sama dengan selang waktu 30 detik antara tes yang satu dan berikutnya. Harga rata-rata dari kelima tes ini diambil sebagai hasil. Harga ini harus serendah-rendahnya 30 kV/2,5 mm atau 120 V/2,5 cm. Jika dibawah harga ini, minyak harus direkondisi melalui pengeringan atau penyaringan atau diganti sama sekali.
25
