4

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Mutakhir

Terdapat beberapa penelitian sebelumnya yang tentunya mendukung tugas

akhir ini, dan penelitian tersebut dapat dijadikan acuan atau pedoman dalam

penulisan. Penelitian yang dilakukan oleh I Kadek Suwardana (2013), tentang

Simulasi Penentuan Penempatan Filter Aktif Shunt Untuk Mendapatkan Distorsi

Daya Yang Terkecil Di Blue Point Bay Villa & SPA. Penelitian ini dilakukan

simulasi penggunaan filter aktif shunt menggunakan software MATLAB,

pengelompokan jenis beban non linier, perhitungan daya aktif (P) dan arus beban

(IL), simulasi pada sistem sebelum dan sesudah penggunaan filter aktif, analisis

daya distorsi (D), analisis THD hasil simulasi dan pengukuran sesuai dengan

IEEE 519-1992 yang ditentukan dan analisis penempatan filter aktif shunt yang

tepat untuk menekan distorsi daya. Hasil analisis menunjukkan pemasangan filter

aktif shunt menyebabkan kandungan THD arus dan tegangan telah sesuai dengan

standar IEEE 519-1992 yang ditentukan yaitu ≤ 15%. Daya distorsi harmonisa

pada sistem mengalami penurunan dan terjadi peningkatan faktor daya mendekati

unity power factor pada feeder. Penempatan filter aktif shunt yang terbaik untuk

menurunkan THD dan distorsi daya yaitu pada SDP 2 MDP 2 yaitu 7.551,23 VA

Selain penelitian yang dilakukan oleh I Kadek Suwardana (2013),

penelitian telah pula dilakukan oleh Abdurrahman Ghifari, Agung Warsito,

Susatyo Handoko (2013), tentang Studi Harmonisa Pengaruh Kapasitor Bank

Pada Sistem Kelistrikan PT. Chandra Asri Petrochemical, TBK. Penelitian ini

menggunakan hasil simulasi software ETAP power station, dari hasil

penelitiannya di dapatkan bahwa besarnya harmonisa tegangan pada main

substation akan berkurang apabila faktor daya sistem meningkat akibat dipasang

kapasitor bank. Penambahan kapasitor bank dapat mengurangi ITHD, namun

apabila terjadi resonansi yang terjadi akibat pemasangan kapasitor bank dapat

menyebabkan arus pada kapasitor dan ITHD naik. Penelitian ini juga dilakukan

5

pemasangan harmonic filter dengan single tuned filter dapat mengurangi ITHD

pada LV T6 sampai 73,36% dari nilai awalnya.

Penelitian juga dilakukan oleh Nofix Jefri Alfama (2013) dengan judul

Analisis Harmonik Dan Perancangan Single Tuned Filter Pada Sistem Distribusi

Standar IEEE 18 Bus Dengan Menggunakan Software Etap Power Station 4.0.

Penelitian ini dilakukan analisis harmonik dan perancangan single tuned filter

pada sistem distribusi standard IEEE 18 bus dengan cara melakukan simulasi

menggunakan software ETAP Power Station. Penelitian dimulai dengan membuat

model sistem distribusi dan memasukkan data-data parameter sistem ke dalam

model tersebut. Simulasi aliran daya untuk mengamati nilai dan arah aliran daya,

simulasi analisis harmonik tanpa beban non linier dan dengan menambahkan

beban nonlinier, merancang single tuned filter, dan pemasangan single tuned filter

pada sistem distribusi untuk mengurangi distorsi harmonik. Dari hasil simulasi

harmonik akan diketahui pengaruh dari pemasangan beban non linier dan single

tuned filter pada sistem distribusi. Hasil simulasi menunjukkan bahwa dengan

adanya pemasangan beban nonlinier pada sistem distribusi mengakibatkan nilai

Total Harmonic Distortion tegangan pada bus yang dekat dengan sumber

harmonik mengalami kenaikan berkisar antara 7.88 % sampai 8.21 % dan

meningkatnya rugi-rugi daya nyata sebesar 17.6 kW. Setelah dilakukan

perancangan dan pemasangan single tuned filter maka nilai Total Harmonic

Distortion tegangan mengalami penurunan berkisar antara 3.29 % sampai 4.54 %

sehingga sesuai dengan batas standar distorsi harmonik dan mengurangi rugi-rugi

daya nyata sebesar 17.6 kW pada sistem distribusi.

2.2 Sistem Tenaga Listrik

Secara umum sistem tenaga listrik tediri dari beberapa komponen dasar

yaitu pusat pembangkit listrik (Power Plant), transmisi tenaga listrik, sistem

distribusi dan beban. Pusat pembangkit (Power Plant) merupakan tempat energi

listrik pertama kali dibangkitkan, dimana terdapat turbin sebagai penggerak mula

(Prime Mover) dan generator yang membangkitkan listrik. Setelah energi listrik

tersebut dibangkitkan maka akan dilakukannya proses transmisi tenaga listrik

6

yang merupakan proses penyaluran tenaga listrik dari tempat pembangkit tenaga

listrik (Power Plant) sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumen pengguna

listrik melalui sistem distribusi. Sistem distribusi merupakan subsistem tersendiri

yang terdiri dari: pusat pengatur (Distribution Control Center, DCC), saluran

tegangan menengah (6 kV dan 20 kV, yang juga biasa disebut tegangan distribusi

primer) yang merupakan saluran udara atau kabel tanah, gardu distribusi tegangan

menengah yang terdiri dari panel-panel pengatur tegangan menengah dan trafo

sampai dengan panel-panel distribusi tegangan rendah (380V, 220V) yang

menghasilkan tegangan kerja atau tegangan jala-jala yang nantinya disalurkan ke

beban untuk industri dan konsumen. Ketentuan dasar sistem tenaga listrik :

(Standar IEC dan IEEE)

1. Menyediakan setiap waktu, tenaga listrik untuk keperluan konsumen.

2. Menjaga kestabilan nilai tegangan, dimana tidak lebih toleransi ±10%

3. Menjaga kestabilan frekuensi, dimana tidak lebih toleransi ±0,1Hz

4. Harga yang tidak mahal (Efisien)

5. Standar keamanan (safety)

6. Respek terhadap lingkungan

Gambar 2.1. Tiga komponen utama dalam penyaluran tenaga listrikSumber : Suhardono, 2011

2.3 Penghantar dan Kabel Listrik dalam Instalasi Listrik

Bahan penghantar kabel instalasi listrik merupakan sebuah bahan yang

berfungsi sebagai penghubung dan penghantar aliran listrik dari satu komponen

7

listrik ke komponen listrik yang lain. Bahan penghantar yang biasanya digunakan

dalam instalasi listrik harus memenuhi syarat dan sesuai dengan tujuan

penggunaanya, serta telah diuji mutunya oleh lembaga yang berwenang. Ukuran

penghantar listrik dinyatakan dalam ukuran luas penampang inti penghantar dan

dinyatakan dengan satuan mm2. (Asep Hapiddin, 2009)

Tembaga dan alumunium merupakan jenis bahan penghantar yang

biasanya digunakan sebagai penghantar aliran listrik. Bahan tembaga yang

digunakan sebagai penghantar listrik harus memiliki kemurnian minimal 99%.

Tahanan jenis bahan tembaga yang diisyaratkan tidak melebihi 0,017241

ohm.mm2/m pada suhu 20o C atau sama dengan daya hantar 50 siemen 100%

IACS (International Annealid Copper Standard). Koefisien suhu pada suhu awal

20o C adalah 0,04% per derajat celcius. Jika terjadi kenaikan suhu 20o C, akan

terjadi kenaikan tahanan jenis 4% luas penampang penghantar tembaga harus

memenuhi standar internasional. Kabel instalasi yang memiliki selubung banyak

digunakan dalam instalasi listrik jika dibandingkan dengan kabel dalam pipa,

kabel instalasi berselubung, terdapat beberapa kelebihan, diantaranya lebih mudah

dibengkokkan dan lebih tahan terhadap pengaruh asam dan uap atau gas. Pada

kabel instalasi listrik berselubung, terdapat beberapa huruf untuk memberikan

kode pada kabel tersebut antara lain: (Asep Hapiddin, 2009)

a. N : kabel standar dengan penghantar tembaga.

b. NA : kabel standar dengan penghantar Alumunium.

c. Y : kabel dengan isolasi atau selubung PVC.

d. F : kabel dengan perisai kawat pipih.

e. R : kaber dengan perisai kawat baja bulat.

f. Gb : Kabel spiral pita baja.

g. Re : Kabel pengantar padat bulat.

h. Rm : Kabel penghantar bulat padat banyak.

i. Se : Kabel penghantar padat bentuk sektor.

j. Sm : Kabel penghantar kawat banyak bentuk sektor.

8

Tabel 2.1. Kemampuan penghantaran arus kabel instalasi berbahan tembaga, berisolasi, danberselubung PVC

Luas Penampang

Nominal Kabel

Kemampuan Hantar Arus

Maksimum

Kemampuan Hantar Arus

Nominal Maksimum

Pengaman

Mm2 Ampere (A) Ampere (A)

1,5 19 20

2,5 25 25

4 34 35

6 44 50

10 6 63

16 82 80

25 108 100

35 134 125

50 167 160

70 207 224

95 249 250

120 291 300

150 334 355

185 380 355

240 450 425

300 520 500

Sumber : Dedi Rusmadi, 2006

Adapun nilai tegangan nominal kabel berdasarkan warna selubung luar

kabel yang berbahan PVC telah dibakukan, dalam PUIL ayat 720 G1, seperti

tercantum dalam tabel 2.2 berikut.

Tabel 2.2 Tegangan nominal kabel berdasarkan warna selubung luar kabel PVCJenis Kabel Tegangan Nominal Warna Selubung Luar

Kabel berselubung PVC

untuk instalasi tetap

(misalnya ,NYM)

500V Putih

Hantaran udara berselubung

PVC(misalnya,NYMT)500V Hitam

Kabel berselubung PVC 0,6 / 1KV Hitam

Kabel berselubung PVC Diatas 1 KV Merah

Sumber : Dedi Rusnadi, 2006

9

Jenis Kabel Instalasi yang digunakan dalam instalasi listrik rumah adalah

jenis kawat tembaga, bukan dengan kabel serabut. Ada berbagai jenis kabel kawat

tenbaga yang digunakan dalam instalasi listrik rumah, seperti tipe kabel

NYA,NYM dan NYY. (Asep Hapiddin, 2009).

PUIL 2011 ayat 2.2.2.2 menetapkan bahawa setiap konduktor harus

mempunyai KHA yang tidak kurang dari arus yang mengalir di dalamnya. Untik

itu KHA harus dianggap tidak kurang dari kebutuhan maksimum yang ditentukan

dalam PUIL 2011 ayat 2.3.2 untuk sirkit utama dan sirkit cabang, atau dalam

PUIL 2011 ayat 2.3.4 untuk sirkit utama atau sirkit cabang dengan cara

pengukuran atau pembatasan, atau dalam PUIL ayat 2.3.5 untuk sirkit akhir.

Untuk kabel dilindungi oleh bahan isolasi keseluruhannya.

2.3.1 Kabel NYA

Kabel NYA jenis kabel tembaga berinti tunggal dan berlapis bahan isolasi

PVC, yang biasa digunakan untuk instalasi luar/kabel udara. Kode warna isolasi

pada kabel NYA terdiri atas warna merah, kuning, biru dan hitam. Jenis kabel ini

banyak digunakan dalam instalasi listrik perumahan karena harganya yang relatif

murah . akan tetapi, kabel NYA merupakan jenis kabel yang mudah cacat dan

mudah terkelupas dikarenakan isolasinya yang hanya 1 lapis. Kabel NYA adalah

kabel tipe udara sehingga tidak terlalu tahan terhadap air dan udara lembab.

Jika memakai kabel NYA dalam instalasi listrik untuk pengamanan kabel

harus dipasang dalam pipa/conduit jenis PVC atau saluran tertutup. Hal tersebut

dilakukan agar kabel tidak mudah terkelupas akibat bergesekan dengan benda

lain. Jika isolasi kabel terkelupas, kawat kabel tersebut tidak akan tersentuh oleh

manusia. (Asep Hapiddin, 2009)

Gambar 2.2 Kabel NYA

10

2.3.2 Kabel NYY

Kabel NYY memiliki lapisan isolasi PVC yang biasanya berwarna hitam,

ada yang berinti 2, 3 atau 4 . kabel NYY merupakan kabel Instalasi listrik yang

dipergunakan untuk instalasi tertanam (kabel tanah) dan memiliki lapisan isolasi

yang lebih kaut dari kabel NYM. (Asep Hapiddin,2009)

Gambar 2.3 Kabel NYY

2.3.3 Kabel NYFGBY

Kabel NYFGBY/NYRGbY/NYBY merupakan Kabel ini dirancang khusus

untuk instalasi tetap dalam tanah yang ditanam langsung tanpa memerlukan

perlindungan tambahan (kecuali harus menyeberang jalan). Pada kondisi normal

kedalaman pemasangan dibawah tanah adalah 0,8 meter.

Gambar 2.4 Kabel NYFGBY

2.4 Panel Hubung Bagi (PHB)

PHB adalah panel berbentuk lemari (cubicle), yang dapat dibedakan

sebagai (Sutarno, 2011) :

1. Panel Utama/MDP (Main Distribution Panel) panel yang berfungsi sebagai

penerima listrik dari trafo dan memungkinkan pembagian distribusi listrik ke

beberapa sirkuit dengan menggunakan ACB (Air Circuit Breaker) untuk

11

memutuskan sirkuit di setiap rangkaian dan mendistribusikan listrik tersebut ke

SDP (Sub Distributian Panel).

2. Panel Cabang/SDP (Sub Distribution Panel) adalah panel yang berfungsi untuk

mendistribusikan listrik dari MDP (Main Distribution Panel) ke peralatan

listrik lainnya sesuai dengan kebutuhan.

3. Panel Beban/SSDP (Subsub Distribution Panel)

Untuk PHB sistem tegangan rendah, hantaran utamanya merupakan kabel

feeder dan biasanya menggunakan NYFGBY. Di dalam panel biasanya busbar/rel

dibagi menjadi dua segmen yang saling berhubungan dengan saklar pemisah, yang

satu mendapat saluran masuk dari APP (pengusaha ketenagalistrikan) dan satunya

lagi dari sumber listrik sendiri (genset). Dari kedua busbar didistribusikan ke

beban secara langsung atau melalui SDP dan atau SSDP. Tujuan dari pembagian

busbar menjadi dua segmen adalah jika sumber listrik dari PLN mati akibat

gangguan ataupun karena pemeliharaan, maka suplai ke beban tidak akan

terganggu dengan adanya sumber listrik sendiri (genset) sebagai cadangan.

2.5 Kualitas Daya Listrik

Kualitas daya listrik merupakan tenaga listrik yang handal, energi listrik

yang memiliki kualitas baik dan memenuhi standar, serta mempunyai kontribusi

yang sangat penting bagi kehidupan masyarakat. Kualitas daya listrik juga dapat

diartikan sebagai hubungan dari daya listrik dengan peralatan listrik. Jika

peralatan listrik dapat bekerja handal tanpa mengalami tekanan dan juga kerugian,

maka dapat dikatakan peralatan listrik tersebut memiliki kualitas daya yang baik.

Begitu pula sebaliknya, jika peralatan listrik bekerja kurang handal atau gagal

fungsi serta mengalami kerugian saat pengoperasiaannya maka dapat dikatakan

peralatan listrik tersebut memiliki kualitas daya yang buruk. Pada dasarnya,

tegangan berbentuk sinusoidal yang memiliki amplitudo dan frekuensi yang

sesuai dengan standar (pada umumnya) atau spesifikasi sistem. Namun pada

kenyataanya, sumber daya listrik tidak ada yang ideal dan pada umumnya daya

listrik dapat menyimpang dengan cara-cara berikut (Dugan,dkk, 2003) :

12

1. Peak variation atau RMS adalah 2 hal yang penting dalam membedakan jenis

dari peralatan.

2. Swell adalah Saat dimana tegangan RMS melebihi dari tegangan nominal

sebesar 10 – 80 % pada 0.5 cycle sampai 1 menit.

3. Dip atau Sag adalah kejadian dimana tegangan RMS di bawah tegangan

nominal sebesar 10-90 % dalam 0.5 cycle sampai 1 menit.

4. Kenaikan tegangan yang sangat singkat disebut “spikes”, “impulse” atau

“surja”, yang umumnya disebabkan oleh switch off-nya beban induktif yang

besar atau (yang sering terjadi) karena petir.

5. Under voltage adalah saat dimana tegangan nominal turun di bawah 90%

selama lebih dari 1 menit.

6. Overvoltage terjadi saat tegangan nominal meningkat sampai di atas 110%

selama lebih dari 1 menit.

7. Variasi frekuensi.

8. Variasi gelombang (biasanya menggambarkan harmonisa).

2.5.1 Konsep kualitas daya listrik

Kualitas daya listrik menjadi perhatian lebih saat ini yang semakin

meningkat seiring dengan peningkatan penggunaan energi listrik dan utilitas

kelistrikan. Istilah kualitas daya listrik telah menjadi isu penting pada industri

tenaga listrik sejak akhir 1980-an. Kualitas daya listrik merupakan suatu konsep

yang memberikan gambaran tentang baik atau buruknya mutu daya listrik akibat

adanya beberapa jenis gangguan yang terjadi pada sistem kelistrikan (Dugan, dkk

1996).

Empat alasan utama, para ahli di bidang tenaga listrik memberikan

perhatian lebih pada isu kualitas daya listrik (Dugan, dkk 1996), yaitu :

1. Saat ini pertumbuhan beban-beban listrik bersifat lebih peka terhadap

kualitas daya listrik seperti halnya sistem kendali dengan berbasis pada

mikroprosesor dan perangkat elektronika daya.

2. Meningkatnya efisiensi sistem daya listrik secara keseluruhan, sehingga

menimbulkan terjadinya peningkatan penggunaan peralatan yang

13

memiliki tingkat efisiensi tinggi, seperti pengaturan kecepatan motor

listrik dan penggunaan kapasitor untuk perbaikan faktor daya.

Penggunaan peralatan tersebut dapat mengakibatkan peningkatkan

tingkat harmonik pada sistem daya listrik, dimana para ahli

mengkhawatirkan dampak harmonisa tersebut di masa mendatang yang

dapat menurunkan kemampuan dari sistem daya listrik itu sendiri.

3. Meningkatnya kesadaran pengguna energi listrik mengenai masalah

kualitas daya listrik. Para pengguna utilitas kelistrikan menjadi lebih

pandai dan bijak dalam persoalan seperti interupsi, sags, dan peralihan

transien dan merasa berkepentingan untuk meningkatkan kualitas

distribusi daya listriknya.

4. Sistem tenaga listrik yang satu sama lainnya saling berhubungan dalam

suatu jaringan interkoneksi, dimana sistem tersebut memberikan suatu

konsekuensi bahwa kegagalan dari setiap komponen dapat

mengakibatkan kegagalan pula pada komponen yang lainnya.

2.5.2 Jenis-jenis permasalahan kualitas daya listrik

Ada beberapa jenis-jenis permasalahan dalam kualitas daya listrik seperti

(Dugan, dkk 1996):

1. Gejala Peralihan (Transient), yakni gejala perubahan variabel (tegangan,

arus dan lain-lain) yang terjadi selama masa transisi dari keadaan operasi

lunak (steady state) menjadi keadaan yang lainnya.

2. Gejala Perubahan Tegangan Durasi Pendek (Short-Duration Variations),

yakni gejala perubahan nilai tegangan dalam waktu yang begitu singkat

yaitu kurang dari 1 (satu) menit.

3. Gejala Perubahan Tegangan Durasi Panjang (Long-Duration Variations),

yakni gejala perubahan nilai tegangan, dalam waktu yang lama yaitu

lebih dari 1 (satu) menit.

4. Ketidakseimbangan Tegangan, yakni gejala perbedaan besarnya tegangan

dalam sistem tiga fasa serta sudut fasanya.

14

5. Distorsi Gelombang, yakni gejala penyimpangan suatu gelombang

(tegangan dan arus) dari bentuk idealnya berupa gelombang sinusoidal

6. Fluktuasi Tegangan, yakni gejala perubahan besarnya tegangan secara

sistematik.

7. Gejala Perubahan Frekuensi Daya yakni gejala penyimpangan frekuensi

daya listrik pada suatu sistem tenaga listrik.

2.6 Teori Harmonisa

Berdasarkan Standart IEC (International Electrotechnical Commission)

1000.4-11, gangguan harmonisa tergolong kedalam Distorsi Bentuk Gelombang

(Dugan, dkk 1996). Pengertian harmonik menurut International Electrotechnical

Commision (IEC) 6100-2-1- 1990 didefenisikan yakni tegangan ataupun arus

sinusoidal yang mempunyai kelipatan frekuensi sistem pasokan tenaga listriknya

sebagaimana yang dirancang untuk dioperasikan ( 50 Hz ataupun 60 Hz). Hampir

sama dengan IEC, Institute of Electrical and Electronic Engineering (IEEE) Std

1159-1995 mendefenisikan harmonik sebagai tegangan ataupun arus sinusoida

yang mempunyai kelipatan bulat dari frekuensi dimana sistem tenaga listrik

pasokannya dirancang untuk dioperasikan (atau disebut juga dengan terminologi:

frekuensi fundamental, yaitu pada umumnya 50 Hz atau 60 Hz (Syahwil,dkk

2010). Selain itu, harmonisa ialah gangguan yang terjadi karena adanya distorsi

gelombang arus dan gelombang tegangan dalam sistem distribusi tenaga listrik.

Dasarnya, harmonisa itu merupakan pembentukan gelombang-gelombang dengan

frekuensi berbeda. Dimana ini merupakan perkalian bilangan bulat dengan

frekuensi fundamentalnya atau frekuensi dasarnya.

15

Gambar 2.5 Gelombang fundamental, gelombang harmonisa dan gelombang terdistorsi.Sumber : Suryajaya, 2011

2.6.1 Sumber harmonisa

Terjadinya gangguan harmonisa pada sistem tenaga listrik di industri

disebabkan karena banyaknya pemakaian peralatan yang merupakan beban–beban

non linier, seperti: inverter, converter, dan lain sebagainya.

Gambar 2.6 Penurunan derajat tegangan pada jaringan yang disebabkan beban non linier.Sumber : Ferracci, Ph, 2001

Ada empat sebab dasar yang menyebabkan terjadinya harmonisa dalam

bentuk gelombang non linier, yaitu (Susiono, 1999) :

1. Sumber arus dan tegangan non sinusoidal, dan elemen-elemen rangkaian

(resistor, induktor, dan kapasitor) adalah linier (independent).

2. Sumber arus dan tegangan sinusoidal, sedangkan elemen-elemen

rangkaian mengandung elemen nonlinier.

16

3. Sumber arus dan tegangan non sinusoidal, sedangkan elemen-elemen

rangkaian nonlinier.

4. Sumber arus dan tegangan yang berupa sumber DC, sedangkan

rangkaiannya mengandung elemen yang berubah secara periodik.

2.6.2 Pengaruh harmonisa dalam sistem tenaga listrik

Ada beberapa akibat yang ditimbulkan oleh adanya harmonisa dalam

sistem tenaga listrik, antara lain adalah:

1. Dengan adanya harmonisa akan meningkatkan nilai efektif (RMS)

arus listrik, sehingga rugi-rugi tembaga (I2R) juga semakin meningkat.

2. Dengan adanya harmonisa yang berfrekuensi lebih tinggi, akan

meningkatkan rugi-rugi inti (histeresis dan arus pusar) pada mesin-

mesin listrik (misalnya transformator).

3. Harmonisa akan meningkatkan nilai efektif tegangan sehingga akan

meningkatkan kerapatan medan magnet pada inti besi yang juga akan

meningkatkan rugi-rugi inti (transformator).

4. Dengan meningkatnya rugi-rugi pada poin pertama sampai dengan

poin ketiga di atas, suhu kerja peralatan juga semakin tinggi dan pada

akhirnya akan mengurangi umur peralatan. Selain itu, meningkatnya

rugi-rugi akan menurunkan efisiensi peralatan.

5. Tegangan efektif yang meningkat akibat adanya harmonisa ini juga

akan meningkatkan kuat medan listrik yang dipikul oleh isolasi

peralatan.

6. Menimbulkan panas yang berlebih pada isolasi kapasitor.

7. Dengan adanya harmonisa, efek kulit (skin effect) akan meningkat

pada kabel sehingga menaikkan resistansi AC (Rac) yang dapat

meningkatkan rugi-rugi.

8. Alat proteksi tidak bekerja secara tepat. Sekring dapat bekerja pada

arus di bawah nominalnya, relai bisa bekerja pada selang waktu yang

lebih cepat ataupun lebih lambat dibanding dengan waktu yang

diharapkan ketika bekerja pada frekuensi fundamental. Oleh karena

17

itu, dalam merencanakan alat proteksi, faktor harmonisa harus juga

diperhitungkan.

9. Menimbulkan kesalahan pengukuran pada alat ukur.

10. Menimbulkan interfrensi pada saluran komunikasi radio, telepon, PLC

(Power Line Carrier) melalui kopling induktif.

11. Memperburuk faktor daya.

2.6.3 Interharmonisa

Interharmonisa merupakan arus atau tegangan yang mempunyai komponen

frekuensi yang bukan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi daya (misalnya, 50

atau 60 Hz). Interharmonisa ini dapat ditemukan dalam jaringan sistem tenaga

listrik untuk semua klasifikasi tegangan. Sumber utama dari distorsi gelombang

interharmonisa ialah berasal dari konverter frekuensi statis, cycloconverter, motor

induksi, dan juga peralatan yang dapat menimbulkan busur api. Sinyal pembawa

pada saluran tenaga listrik juga dapat disebut sebagai interharmonisa Hal ini dapat

dilihat dengan adanya pengaruh sinyal pembawa pada saluran daya, adanya flicker

yang terlihat secara visual pada lampu fluoressent, atau dengan adanya

pencahayaan secara busur listrik seperti yang terjadi pada layar perangkat

komputer.

Proses konversi frekuensi dapat dihasilkan ,yang nilainya tergantung dari

perubahan beban. Interharmonisa dapat pula muncul sebagai frekuensi diskrit atau

sebagai spektrum pita lebar. Interharmonisa arus dapat membangkitkan resonansi

yang cukup tinggi pada sistem tenaga listrik sebagai akibat adanya perubahan

frekuensi interharmonisa menjadi frekuensi yang digunakan dalam sistem tenaga.

2.6.4 Orde harmonisa

Orde Harmonisa adalah perbandingan frekuensi harmonisa dengan

frekuensi dasar (Ghifari, dkk, 2013), dapat kita definisikan dengan sebuah

persamaan berikut :

n = ƒn/F ……………………………………………………………………..(2.1)

18

Keterangan :

n : Orde harmonisa

ƒ : Frekuensi dasar harmonisa ke-n (Hz)

F : Frekuensi dasar (Hz)

Gelombang dengan frekuensi dasar tidak dianggap sebagai harmonisa,

yang dianggap sebagai harmonisa adalah orde ke-2 sampai ke-n.

2.6.5 Spektrum harmonisa

Spektrum harmonisa adalah pendistribusian dari semua amplitudo dari

komponen harmonisa sebagai fungsi dari orde harmonisanya diilustrasikan dari

screenshot etap (Ghifari, dkk, 2013).

Gambar 2.7 Bentuk spektrum harmonisaSumber : Ghifari, dkk, 2013

Gambar diatas bisa kita lihat bahwa spektrum merupakan perbandingan

antara arus atau frekuensi harmonisa terhadap arus atau tegangan frekuensi dasar.

Spektrum digunakan sebagai dasar perencanaan pembuatan filter yang akan

digunakan untuk mereduksi harmonisa.

2.6.6 Harmonisa pada jaringan distribusi

Untuk mempermudah dalam menganalisa persoalan harmonisa pada

jaringan distribusi, maka representasi suatu jaringan bisa dinyatakan dalam model

19

jaringan dengan beban nonlinier seperti pada Gambar 2.8 di bawah ini. (Susiono,

1999)

Gambar 2.8 Representasi jaringan distribusi dengan beban non linierSumber : Susiono, 1999

Pada penyulang distribusi radial dan pada penyulang yang melayani

kawasan industri, kecendrungan arus harmonisa akan mengalir dari beban

(sumber harmonik) ke arah sistem sumber daya (power source). Hal ini terjadi

karena, impedansi sumber biasanya relatif lebih kecil dari pada impedansi sumber

harmonik sehingga sebagian besar arus harmonik mengalir ke arah sumber daya,

seperti pada Gambar 2.9 di bawah ini.

Gambar 2.9 Aliran arus harmonikSumber : Susiono, 1999

Apabila pada saluran tersebut terpasang impedansi yang relatif rendah

pada frekuensi harmonik, maka lintasan arus harmonik akan berubah, hal seperti

ini misalnya terjadi karena pemasangan bangku kapasitor (capasitor bank) untuk

perbaikan faktor daya pada beban. Kejadian seperti ini ditunjukkan oleh Gambar

2.10 di bawah ini. (Susiono,1999)

20

Gambar 2.10 Perubahan lintasan arus harmonikSumber : Susiono, 1999

Beban non linier umumnya berupa komponen semikonduktor, sehingga

sebagian besar harmonik merupakan fenomena yang timbul akibat bekerjanya

suatu peralatan elektronik, misalnya komputer, TV, motor listrik berpengaturan

kecepatan, lampu hemat energi dengan ballast elektronik, dan lainnya.

2.6.7 Beban linier dan beban non linier

1. Beban Linier

Beban linear adalah beban yang impedansinya selalu konstan sehingga

arus selalu berbanding lurus dengan tegangan setiap waktu (De La Rosa, 2006).

Beban linear ini mematuhi Hukum Ohm yang menyatakan bahwa arus berbanding

lurus dengan tegangan. Gelombang arus yang dihasilkan oleh beban linier akan

sama dengan bentuk gelombang tegangan, apabila diberi tegangan sinusoidal,

maka arus yang mengalir ke beban linier juga merupakan sinusoidal sehingga

tidak terjadi distorsi dan tidak menimbulkan harmonisa. Beberapa contoh beban

linier adalah lampu pijar, pemanas, resistor, dan lain-lain. Gambar 2.11 berikut

adalah contoh bentuk gelombang arus dan tegangan dengan beban linear (De La

Rosa, 2006).

Gambar 2.11 Bentuk gelombang arus dan tegangan beban linierSumber : Dugan, dkk, 2003

21

2. Beban Non Linier

Beban non linier adalah beban yang impedansinya tidak konstan dalam

setiap periode tegangan masukan. Impedansinya yang tidak konstan, maka arus

yang dihasilkan tidaklah berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan,

sehingga beban non linear tidaklah mematuhi Hukum Ohm yang menyatakan arus

berbanding lurus dengan tegangan (De La Rosa, 2006).

Gelombang arus yang dihasilkan oleh beban non linier tidak sama

dengan bentuk gelombang tegangan sehingga terjadi cacat (distorsi). Gambar 2.12

berikut ini adalah beberapa contoh beban non linear untuk keperluan rumah

tangga maupun industri (Rusli, 2009).

Gambar 2.12 Jenis beban non linearSumber: Rusli, 2009

Gambar 2.13 berikut adalah contoh bentuk gelombang tegangan dan arus

dengan beban non linear.

Gambar 2.13 Gelombang arus dan tegangan beban non linier.Sumber : Suryajaya, 2011

22

Gambar 2.14 Arus yang diserap oleh beban non linierSumber : Dugan ,dkk, 2003

Kecendrungan penggunaan beban-beban elektronika dalam jumlah besar

akan menimbulkan masalah yang tidak terelakkan sebelumnya. Berbeda dengan

beban-beban listrik yang menarik arus sinusoidal, beban-beban elektronik menarik

arus dengan bentuk non sinusoidal walaupun disupalai oleh tegangan sinusoidal.

Beban yang memiliki sifat ini disebut sebagai beban non linear (Rusli, 2009).

Beban non linier adalah peralatan yang menghasilkan gelombang-

gelombang arus yang berbentuk sinusoidal berfrekuensi tinggi yang disebut

dengan arus harmonisa. Arus harmonisa ini menimbulkan banyak implikasi pada

peralatan sistem tenaga listrik, misalnya rugi-rugi jaringan akan meningkat,

pemanasan yang tinggi pada kapasitor, transformator, dan pada mesin-mesin

listrik yang berputar serta kesalahan pada pembacaan alat ukur RMS.

2.6.8 Penyearah (Rectifier)

Sumber utama dari harmonisa adalah penyearah. Jika dilihat dari segi

pengendalian. Penyearah dibagi menjadi dua jenis yakni :

1. Penyearah tak terkendali (dengan dioda)

2. Penyearah terkendali (dengan thyristor)

Penyearah yang pertama dan kedua mengintrodusir harmonisa dalam

jumlah yang besar. Penyearah kedua, selain untuk menghasilkan harmonisa, juga

mempunyai faktor daya yang sangat rendah. Sedangkan penyearah pertama,

khususnya dari jenis satu phasa ialah penyumbang harmonisa terbesar dari sektor

perumahan. Peralatan elektronik yakni meliputi televisi, printer, scanner,

komputer, monitor, oven microwave, dan lainnya menggunakan penyearah jenis

ini pada seksi front-end-nya. Pada Gambar 2.15 ditampilkan topologi penyearah

23

pertama. Penyearah tak terkendali tiga phasa sangat sering ditemui pada sektor

industri. Penyearah ini sangat lazim dijumpai pada seksi front-end pengendali

putaran motor-motor asinkron tiga phasa dalam semua sektor industri

Gambar 2.15 Topologi penyearah tak-terkendali satu phasaSumber: Dugan, dkk, 2003

Sedangkan penyearah jenis kedua, yaitu penyearah terkendali biasa

digunakan dalam sektor industri yang menggunakan pengendalian putaran motor

DC dengan penyearah. Pada Gambar 2.16 diperlihatkan topologi dan bentuk arus

penyearah terkendali tiga phasa.

Gambar 2.16 Topologi penyearah terkendali tiga fasaSumber: Dugan, dkk, 2003

Bentuk arus penyearah terkendali tiga phasa hampir sama dengan bentuk

arus penyearah tak terkendali tiga phasa, terkecuali mempunyai beda phasa

terbelakang terhadap tegangan

Harmonisa pada sistem distribusi tenaga listrik akan mengakibatkan

penurunan kinerja pada komponen tersebut. Timbulnya harmonisa ketiga ini dapat

mengkibatkan panas yang berlebih pada kawat netral dan transformator, hal ini

yang merupakan dampak paling umum akibat adanya harmonisa. Pembebanan

R

Io

S

T

24

yang seimbang, arus beban dari beban linier akan saling mengurangi sehingga

dengan begitu arus netralnya akan menjadi nol. Tidak sama halnya pada keadaan

tak seimbang dengan beban non linier, akan muncul harmonisa ganjil kelipatan

tiga. Harmonisa ini yang akan membuat arus netral menjadi semakin besar,

sehingga rugi-rugi daya akan bertambah besar juga.

Tabel 2.3 Polaritas dari komponen harmonisaOrde harmonisa 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Frekuensi (Hz) 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Urutan + - 0 + - 0 + - 0

Sumber : Suryajaya, 2011

Harmonisa yang urutan positif akan mengakibatkan medan magnet putar

arah maju pada motor dan ini juga mengakibatkan panas pada jaringan distribusi,

begitu pula sebaliknya dengan harmonisa yang urutan negatif. Sedangkan

harmonisa yang urutan nol akan menimbulkan panas berlebih, selain itu akan

mengakibatkan arus netral menjadi meningkat.

2.6.9 Total harmonic distortion (THD)

Distorsi harmonisa atau harmonic distortion disebabkan oleh peralatan-

peralatan nonlinier dalam suatu sistem tenaga listrik. Peralatan yang dikategorikan

kedalam beban non linier yakni apabila mempunyai output yang nilainya tidak

sebanding dengan tegangan yang diberikan (Dugan, dkk, 1996).

Gambar 2.17 Beban non linierSumber : Dugan, dkk, 1996

Gambar 2.17 merupakan ilustrasi dari konsep dengan kasus tegangan

masukan sinusoidal diberikan pada resistor nonlinear, dimana arus dan tegangan

bervariasi sesuai dengan kurva yang ditampilkan. Selain itu tegangan masukan

25

berupa sinusoidal sempurna, tetapi arus yang dihasilkan berupa gelombang

terdistorsi. Peningkatan tegangan walaupun hanya beberapa persen dapat

menyebabkan terjadinya penggandaan arus dan akan menghasilkan bentuk

gelombang yang berbeda. Hal ini merupakan sumber dari distorsi harmonisa

dalam sistem tenaga listrik (Dugan, dkk, 1996).

Gambar 2.18 Gelombang terdistorsiSumber: Dugan, dkk, 1996

Gambar 2.18 memperlihatkan bentuk gelombang terdistorsi yang

merupakan penjumlahan dari beberapa gelombang sinusoidal yang memiliki

variasi frekuensi yang berbeda. Gelombang sinusoidal yang mempunyai frekuensi

berbeda ini merupakan hasil kelipatan dari bilangan bulat dengan frekuensi

fundamentalnya. Dan jumlah dari gelombang sinusoidal disebut dengan deret

fourier, di mana Fourier tersebut merupakan nama matematikawan besar yang

berhasil menemukan suatu konsep yang dapat menjelaskan tentang gelombang

terdistorsi tersebut.

Nilai Distorsi Harmonisa Total (THD) dari suatu gelombang dapat

dihitung dengan menggunakan rumus :

= ∑......................................................................…….. (2.2)

Dimana Mh adalah nilai rms komponen harmonisa h dari kuantitas M.

Kuantitas M dapat berupa besaran tegangan V maupun besaran arus I, sehingga

THDv nilai distorsi harmonisa total tegangan dan THDI distorsi harmonisa total

arus listrik, dimana :

26

= ∑……………………………………………….......(2.3)

= ∑.....................................................................……...(2.4)

Nilai rms dari total bentuk gelombang bukanlah penjumlahan dari setiap

komponen harmonisa, tetapi akar kuadrat dari penjumlahan kuadratnya.

Hubungan THD dengan nilai rms dari gelombang adalah := ∑ = + √1 + .................................……...(2.5)

Tegangan harmonisa selalu digunakan sebagai pedoman untuk nilai dasar

dari bentuk gelombang sesaat. Hal ini dikarenakan tegangan mempuyai persentase

perbedaan yang kecil, dimana THD tegangan adalah pendekatan dari jumlah yang

sebenarnya. Hal ini tidak berlaku untuk arus listrik, karena sebuah arus yang

mempunyai nilai kecil dapat menghasilkan THD yang tinggi, sehingga tidak dapat

digunakan untuk menggambarkan keadaan suatu sistem (Dugan, dkk, 1996)

Standar harmonisa berdasarkan standar IEEE 519-1992. Ada dua kriteria

yang digunakan untuk mengevaluasi distorsi harmonisa. Yaitu batasan untuk

harmonisa arus, dan batasan untuk harmonisa tegangan. Untuk standard

harmonisa arus, ditentukan oleh rasio Isc/IL. Isc adalah arus hubung singkat SC

yang ada pada PCC (Point of Common Coupling) dan IL adalah arus beban

maksimum. Dan untuk standard harmonisa tegangan ditentukan oleh tegangan

sistem yang dipakai.

2.6.10 Standar harmonisa

Yang dijadikan standar harmonisa yakni IEEE 519-1992. Ada dua kriteria

yang dapat mengevaluasi harmonisa yaitu Distorsi harmonisa arus (THDI) dan

harmonisa tegangan (THDV). Harmonisa juga memiliki batas yang dapat

ditentukan dari perbandingan arus hubung singkat yang ada pada PCC (Point of

Common Coupling), dan IL merupakan arus beban fundamentalnya. Batas

harmonisa tegangan sendiri ditentukan dari besarnya tegangan sistem yang

27

terpasang. Standar harmonisa yang diizinkan untuk arus dan tegangan berdasarkan

IEEE 519-1992 dapat dilihat pada table dibawah ini (Dugan. dkk, 2003) :

Tabel 2.4 Current distortion limits untuk general distribution system

Maximum Harmonics Current Distortion In % IL

Individual Harmonic Order (Odd Harmonics)

Isc / IL <11 11=<h<17 17=<h<23 23=<h<35 35=<h THD %

<20 4 2 1.5 0.6 0.3 5

20-50 7 3.5 2.5 1 0.5 8

50-100 10 4.5 4 1.5 0.7 12

100-1000 12 5.5 5 2 1 15

>1000 15 7 6 2.5 1.4 20

Sumber : IEEE Std 519-1992

THD arus harmonisa yang urutan genap dibatasi oleh 25 % dari harmonisa

yang urutan ganjil diatas. Distorsi arus yang ditimbulkan oleh sebuah penyearah

setengah gelombang dc tidak diizinkan atau tidak termasuk pada tabel diatas.

Dengan :

Isc = Max short circuit current di PCC (Point of Common Coupling)

IL = Max load current (arus beban fundamental) di PCC

Menurut IEEE Standard 519-1992, untuk mengetahui standar batas

maksimum THDi pada utility, maka harus diketahui terlebih dahulu rasio hubung

singkat (short-circuit ratio). SCratio yang dapat dicari dengan menggunakan rumus:

SCratio = ………………………………………………………………(2.6)

Dimana, Isc (Arus hubung singkat) dapat dicari dengan rumus :

(%)ZKV3

100KVAcI

s

Sedangkan IL (Arus beban maksimum) dapat dicari dengan rumus :

IL= .√ . ………………………………………………………..(2.8)

Keterangan:

SCI = Arus hubung singkat maksimum pada PCC

LI = Arus beban maksimum

KW = Total daya aktif

…………………………………….……...(2.7)

28

TabeL 2.5 Voltage distortion limits

Voltage at PCC Individual Voltage Distortion (%)Total Harmonic Distortion THD

(%)

69 kV and below 3.0 5.0

69 kV – 161 kV 1.5 2.5

161 kV 1.0 1.5

Sumber : IEEE Std 519-1992

2.6.11Permasalahan teknis yang ditimbulkan oleh harmonisa

2.6.11.1 Konsep daya

Bila arus dan tegangan dapat dinyatakan secara umum sebagaimana

persamaan (2.8) dan (2.9) sebagai : (Buhron, 2001)

...............................................……(2.9)

…………………………...….…(2.10)

Daya aktif dapat dinyatakan sebagai :

............................................…….(2.11)

Daya nyata dinyatakan sebagai :

..............................................…….(2.12)

Bila daya reaktif diturunkan dengan cara yang sama sebagaimana

mendapatkan daya aktif P, maka didapat :

...............................................…….(2.13)

Definisi daya reaktif pada persamaan (2.13) di atas belum disepakati

secara bulat oleh para insinyur listrik. Salah satunya dikarenakan apabila kita

terapkan persamaan “standar” untuk daya tampak (apparent power):

……………………………………(2.14)

)cos()(1

hh

oh hatv

)cos()(1

hh

oh hbti

)cos(1

hhh

hhtotal baP

1h

hhtotal baS

)sin(1

hhh

hhtotal baQ

22 QPS

29

Dimana :

S = Daya Semu (VA)

P = Daya Aktif (Watt)

Q = Daya Reaktif (Var)

ternyata P dan Q tidak memenuhi persamaan di atas. Untuk itu, diintrodusir satu

besaran lain, yaitu daya distorsi D, yang dinyatakan sebagai:

……………………………………(2.15)

Dari ulasan singkat di atas, tampak bahwa definisi daya, khususnya daya

reaktif yang normal harus ditinjau ulang akibat kehadiran harmonisa. Nilai dari

daya distorsi juga dapat dinyatakan sebagai berikut:

D = …………………………………………(2.16)

Hubungan antara daya semu, daya aktif, daya reaktif dan daya distorsi

dapat dilihat dari hubungan tetahedron dibawah ini:

Gambar 2.19 Tetahedron yang menyatakan hubungan antara daya S, P, Q dan DSumber : Buhron, 2001

Gambar diatas menunjukkan bahwa dengan adanya daya distorsi, maka

terjadi perubahan nilai daya semu dari S1 menjadi S dan juga daya reaktif dari Q1

menjadi Q (Septiawan, 2012).

2.6.11.2 Konsep faktor daya

Jika arus dan tegangan berbentuk sinusoidal, maka faktor daya diartikan

sebagai cosinus sudut yang dibentuk antara simpangan nol (zero-crossing)

222 QPSD

223

22 ... hrms IIIV

30

tegangan dan simpangan nol arus, dengan nol tegangan sebagai acuan (Buhron,

2001). Seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.20 di bawah ini.

Gambar 2.20 Kurva arus dan tegangan pada beban linierSumber : Buhron, 2001

Bila arus dan atau tegangan tidak sinusoidal, seperti pada gambar di atas,

definisi tersebut tidak lagi dapat digunakan.

Permasalahan akan timbul jika salah satu atau kedua besaran tidak

sinusoidal sebagaimana yang diperlihatkan pada gambar di atas, terlebih lagi

apabila besaran-besaran memiliki beberapa simpangan nol. Jadi untuk

menyelesaikan permasalahan mengenai faktor daya, ada dua definisi yang umum

digunakan yang berkaitan dengan bentuk arus dan atau tegangan yang tidak

sinusoidal, yaitu true power factor (tpf atau pf saja). (Sutanto; Buhron, 2001)

……………………………………….(2.17)

dan displacement power factor (dpf),

………………………………………...(2.18)

True power factor (tpf) merupakan ukuran dari kemampuan daya

rangkaian, dengan mencakup seluruh komponen harmonisa. Nilai tpf adalah selalu

lebih kecil atau sama dengan dpf (yaitu dalam kasus arus dan tegangan

sinusoidal).

rms

fseluruhtotal

I

Ptpf

rms

rekuensi

V

11 IV

Pdpf

lfundamenta

31

2.6.11.3 Tegangan sistem

Arus sumber yang tidak berbentuk sinusoidal dapat menyebabkan

terjadinya cacat tegangan pada tegangan sistem. Dalam domain waktu, fenomena

cacat tegangan dapat berupa puncak dan lembah yang terpotong dapat dijelaskan

sebagai berikut, yakni arus yang ditarik dari sumber hanya mengalir ketika

gelombang tegangan berada di sekitar puncak dan lembah. Dengan begitu, jatuh

tegangan pada feeder juga hanya terjadi ketika tegangan berada di sekitar puncak

dan lembah. Jatuh tegangan ini ditandai dengan pemotongan (clipping) tegangan

yang hanya terjadi di sekitar puncak dan lembah (Yuliana, 2009).

Gambar 2.21 Rangkaian ekivalen feederSumber : Buhron, 2001

Seperti yang tampak pada Gambar 2.21 feeder memiliki elemen resistif

dan induktif. Apabila efek kulit (skin effect) dan efek proximity dapat diabaikan,

maka elemen resistif secara ideal memiliki sifat yang bernilai konstan untuk setiap

nilai frekuensi dari DC hingga infinit. Dengan demikian, elemen resistif

memberikan kontribusi jatuh tegangan yang tetap untuk setiap komponen

frekuensi. Perilaku yang berbeda terjadi pada elemen induktif, yang disebabkan

oleh reaktansi induktif yang bervariasi terhadap frekuensi, dari nol pada DC

hingga infinit pada frekuensi infinit. Dengan demikian, elemen induktif

memberikan kontribusi jatuh tegangan yang berbeda untuk setiap komponen

frekuensi. Reaktansi induktif untuk setiap komponen frekuensi dapat dinyatakan

sebagai :

………………………………………(2.19)

Jatuh tegangan V untuk setiap komponen dapat dituliskan sebagai :

Vn = In.Zn ……………………………………………………...(2.20)

LnjLnjXn ..314.50...2

32

dimana In adalah nilai-nilai efektif komponen arus harmonisa dan Zn = R +

j314.n.L. Dari persamaan (2.20) tersebut tampak bahwa jatuh tegangan

bergantung pada nilai efektif komponen-komponen arus harmonisa dan impedansi

pada frekuensi harmonisa.

2.7 ETAP (Electric Transient and Analysis Program)

ETAP (Electric Transient and Analysis Program) merupakan perangkat

lunak yang dapat mendukung sistem tenaga listrik. Dan perangkat ini mampu

bekerja dalam keadaan offline untuk simulasi tenaga listrik, online untuk

pengelolaan data real-time atau digunakan untuk mengendalikan sistem secara

real-time. Fitur yang terdapat dalam ETAP bermacam-macam antara lain, yang

digunakan untuk menganlisa pembangkit tenaga listrik, sistem transmisi maupun

sistem distribusi tenaga listrik. ETAP juga dapat digunakan untuk membuat

proyek sistem tenaga listrik dalam bentuk single line diagram (diagram satu garis)

dan juga jalur sistem pentanahan untuk berbagai bentuk analisis, antara lain:

hubung singkat, aliran daya, starting motor, trancient stability, koordinasi relay

proteksi dan sistem harmonisasi. Proyek dari sistem tenaga listrik memiliki

masing-masing elemen rangkaian yang dapat diedit langsung dari diagram satu

garis dan atau jalur sistem pentanahan. Yang dapat mempermudahkan hasil

perhitungan analisis dapat ditampilkan pada single line diagram (Operation

Technology, 2001).

Harmonisa analysis pada ETAP memberikan fasilitas untuk

mensimulasikan, memodelkan dan menganalisis fenomena harmonisa pada sistem

tenaga listrik. Metode yang digunakan untuk menganalisa harmonisa adalah

harmonics load flow method dan harmonics frequency scan method. Dengan

menggunakan kedua metode ini dan kombinasinya, harmonisa yang muncul akan

dihitung dan dibandingkan dengan batas/standar dari industri dan permasalahan

yang muncul pada sistem tenaga khususnya pada kualitas daya. Adapun

parameter-parameter yang digunakan pada ETAP dan fungsinya adalah:

33

2.7.1 Study toolbar

Toolbar untuk analisa harmonisa akan muncul ketika kita bekerja dalam

harmonics analysis mode.

Gambar 2.22 Study toolbar pada ETAP

1. Run Harmonics Load Flow : Menjalankan nalisa aliran daya untuk studi

harmonisa. Hasil studi aliran daya harmonisa akan muncul pada one line

diagram dan dapat dilihat pada output report dan plot hasil keluaran setelah

perhitungan selesai dijalankan.

2. Run Frequency Scan : Menjalankan analisis scan frekuensi untuk studi

harmonisa. Hasil studi scan frekuensi harmonisa akan muncul pada one line

diagram dan dapat dilihat pada output report dan plot hasil keluaran setelah

perhitungan selesai dijalankan.

3. Display Options : Mengatur tampilan hasil studi harmonisa pada one line

diagram.

Get Archtved Data

Run Frequency Scan

Display Options

Alert View

Report Manager

Harmonic Analysis Plot

Get Online Data

Halt Current Calculation

Run Harmonic Load Flow

34

4. Alert View : Menampilkan kondisi-kondisi sistem yang marginal atau kritis

dengan batas-batas yang dapat disetting pada studi case editor.

5. Report Manager :Mengatur report keluaran hasil studi harmonisa.

6. Harmonic Analysis Plot : Melihat grafik hasil studi harmonisa.

2.7.2 Study case editor

Harmonics analysis studi case editor berisi variable-variabel control untuk

penyelesaian analisa harmonisa seperti kondisi pembebanan, dan beberapa pilihan

format laporan atau output software.

Gambar 2.23 Study case editor pada ETAP

2.7.3 Info page

Berisi ketentuan untuk parameter umum, kondis pembebanan, opsi

keluaran dan study case dari harmonics analysis.

Gambar 2.24 Info page pada ETAP

35

1. Study Case Id : Id untuk studi kasus analisa harmonisa yang akan dilakukan.

2. Initial Load Flow : memilih metode perhitungan analisa aliran daya.

3. Max. Iteration : Jumlah maksimum iterasi yang dapat dilakukan dalam

memecahkan persamaan-persamaan load flow.

4. Precision : Presisi/ketelitian yang ditentukan untuk proses analisa aliran daya.

5. Accel Factor : Faktor percepatan untuk perhitungan analisa aliran daya. Nilai

berkisar antara 1.2 sampai dengan 1.7 dengan setting default 1.45.

6. Frequency Scan : Nilai-nilai berikut ini hanya digunakan untuk perhitungan

frekuensi scan harmonisa.

7. From : Menentukan frekuensi awal dalam Hz untuk scan frekuensi. Nilai

default adalah nilai frekuensi fundamental.

8. To : Menentukan frekuensi akhir dalam Hz untuk scan frekuensi. Nilainya

harus besar dari frekuensi awal dan merupakan kelipatan bulat dari frekuensi

fundamental sistem.

9. Step (df) : Menentukan step frekuensi dalam Hz. Nilainya merupakan interval

antara dua titik frekuensi yang berdekatan selama studi analisa harmonisa

dengan metode frekuensi scan.

10. Plot Step : Menentukan resolusi dari grafik frekuensi scan. Semakin kecil

nilai yang diinputkan, semakin halus grafik yang dihasilkan, tetapi

memerlukan banyak data.

11. Loading Category : Menentukan kategori pembebanan yang akan digunakan

dalam analisa pada study case.

12. Generation Category : Menentukan kategori pembangkitan yang akan

digunakan dalam analisa pada study case.

2.7.4 Plot page

Menu plot digunakan untuk menampilkan hasil studi harmonisa secara

garfish. Plih komponen yang akan ditampilkan pada one line diagram dan format

grafik. Hasil pilihan akan digunakan dalam studi harmonics load flow dan

harmonics frequency scan.

36

Gambar 2.25 Plot page pada ETAP

1. Device Type : Menentukan komponen yang akan ditampilakan dari daftar

yang ada.

2. Plot Option (Device ID) : Menampilkan daftar peralatan atau komponen

berdasarkan tipe peralatan.

3. Plot/ Tabulate : Menyertakan sebuah peralatan atau komponen dalam daftar

plot dengan terlebih dahulu memilih peralatan atau komponen tersebut.

Tanda X akan ditempatkan di sebelah peralatan atau komponen pada kolom

Plot/ Tabulate.

2.7.5 Model Page

Memungkinkan kita untuk memilih metode pemodelan untuk tipe

komponen / peralatan yang berbeda.

37

Gambar 2.26 Model page pada ETAP

1. Exclude Harmonics Source : Untuk menentukan tipe komponen yang ingin

kita modelkan sebagai sumber harmonisa. Hal ini akan mempengaruhi studi

harmonics load flow dan frequency scan study. Komponen yang tidak

dimodelkan sebagai sumber harmonisa akan dilihat sebagai sebuah impedansi

dengan nilai yang sesuai pada saat dilakukan studi harmonics load flow dan

frequency scan.

2. Transmission Line/Cable : Untuk memilih dan memodelkan saluran transmisi

dan kabel menggunakan model saluran pendek atau saluran panjang.

3. Adjustment Page : Menu ini terdiri atas pengaturan atau toleransi dari

parameter atau peralatan yang ada di one line diagram seperti konduktor,

panjang kabel, impedansi saluran transmisi.

4. Alert Page : Menunjukkan kondisis-kondisi pada sistem yang berada diluar

batas/limit yang telah ditentukan.