Its undergraduate-12857-presentation

  • View
    13

  • Download
    4

Embed Size (px)

Text of Its undergraduate-12857-presentation

1. ANALISIS PENGARUH PEMASANGAN MINI CAPACITOR BANK TERHADAP KUALITAS LISTRIK DI RUMAH TANGGA SERTA PERANCANGAN FILTER AKTIF MENGGUNAKAN KONTROLER PI SEBAGAI PELINDUNG KAPASITOR DARI HARMONISA Dosen Pembimbing Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT Ir. Sjamsjul Anam, MT NOPTIN HARPAWI NRP 2208100502 2. PENDAHULUAN1 TEORI PENUNJANG2 METODOLOGI3 PENGUKURAN, SIMULASI DAN ANALISIS4 PENUTUP5 Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS 2 3. Latar Belakang Saat ini menghemat penggunaan daya adalah sesuatu yang mutlak Menganalisis pengaruh pemasangan kapasitor terhadap kualitas listrik Meningkatnya beban listrik yang bersifat non linear seperti lampu hemat energi, komputer, UPS, sehingga menimbulkan gangguan yang bernama harmonisa. 3 4. Tujuan Mengetahui pengaruh pemasangan Mini Capacitor Bank terhadap kualitas listrik rumah tangga (meliputi power factor, tegangan, arus, harmonisa, dan rugi-rugi daya) Mengetahui seberapa besar optimalisasi pemanfaatan daya yang dihasilkan dari pemasangan Mini Capacitor Bank Mengetahui pengaruh pemasangan Mini Capacitor Bank terhadap tagihan listrik bulanan dan terhadap jaringan listrik PLN Mendapatkan rancangan filter aktif sebagai alat pelindung kapasitor terhadap tegangan/arus lebih yang ditimbulkan oleh komponen harmonisa 4 5. Batasan Masalah Sistem kelistrikan yang digunakan sebagai objek tugas akhir adalah sistem kelistrikan rumah tangga satu phasa di bawah 6600 VA (Golongan R1 atau R2) Studi kasus dilakukan pada Mini Capacitor Bank Merk SAVE TRICK dengan kapasitansi total 10.216 uF. 5 6. PENDAHULUAN1 TEORI PENUNJANG2 METODOLOGI3 PENGUKURAN, SIMULASI DAN ANALISIS4 PENUTUP5 Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS 6 7. Kapasitor d dielektrik 2 Keping pelat sejajar dengan luas masing-masing adalah A d AC 7 8. Rating Kapasitor Daya reaktif yang dihasilkan oleh kapasitor adalah: Dimana: Q : Daya Reaktif (Var) V : Tegangan Kapasitor (Volt) f : Frekuensi jala-jala (Hz) C : Kapasitansi (F) Jika kapasitor dipasang tidak pada tegangan rating dan besar tegangan tersebut adalah V0, maka besar daya reaktif yang dihasilkan: CfVQ .2.2 rating rating Q V V Q 2 0 8 9. Pemasangan Kapasitor 1. Pemasangan secara paralel (Shunt) 2. Pemasangan secara seri 9 10. 1.Tujuan pemasangan kapasitor secara paralel adalah: - Memperbaiki Power Factor - Mengurangi rugi-rugi di saluran - Menaikkan tegangan beban 2.Tujuan pemasangan kapasitor secara seri adalah: Pemasangan seri biasanya untuk kompensasi daya reaktif saluran transmisi yang disebabkan oleh induktansi saluran. 10 11. Kualitas Listrik Secara umum, kualitas daya listrik dapat diartikan sebagai segala hal yang berhubungan dengan: 1. Keadaan tegangan 2. Harmonisa 3. Faktor daya 4. Kompensasi daya reaktif 11 12. Faktor Daya (Power Factor) Definisi umum dari faktor daya adalah ratio antara daya aktif (P) dan daya total (S). Active Power Reactive Power Apparent Power Cos S P Pf 12 13. Daya Reaktif yang dibutuhkan: Perbaikan Faktor Daya 21 P1 = P2 P (Watt) Q (VAR) Q2 Q1 S2 (VA) S1 (VA) 21 tantan aktifDayaQ 13 14. Harmonisa didefinisikan sebagai gelombang sinusoidal yang terjadi pada frekuensi kelipatan integer frekuensi fundamentalnya yang dikombinasi dengan gelombang frekuensi fundamental sehingga mengakibatkan bentuk gelombang terdistorsi. Harmonisa 14 15. 1. Konverter, Rectifier, dan Inverter Alat-alat di atas sangat banyak digunakan pada peralatan listrik. Misalnya pada Komputer, fax, TV, microwave, radio, mesin cuci, Charger baterai, Uninterruptible Power Supply (UPS). 2. Lampu Hemat Energi 3. Dan beban non linier lainnya Sumber Harmonisa 15 16. Diantara pengaruh harmonisa adalah: 1. Kabel 2. Interferensi Telepon 3. Alat Ukur 4. Mesin-mesin listrik 5. Resonansi Pengaruh Harmonisa - Merusak Peralatan - Lifetime peralatan berkurang - Mengganggu Kinerja Peralatan 16 17. Ini didefinisikan sebagai sebagai persentase total komponen harmonisa terhadap komponen fundamentalnya (dapat berupa tegangan atau arus). Dimana: Un adalah komponen harmonisa U1 adalah komponen fundamental k adalah indek harmonisa maksimum yang diamati Total Harmonic Distortion %100 1 2 1 2 2 U U THD k n 17 18. FA menyediakan komponen harmonisa yang mirip dengan harmonisa yang dihasilkan oleh beban nonlinear. Jika arus beban IL dapat dinyatakan oleh: Dimana: IL1 = Arus fundamental ILn = Arus frekuensi kelipatan fundamental Maka FA Shunt harus menyediakan arus harmonisa If Filter Aktif 2 1 n LnLL III 2n Lnf II 18 19. Kontroler akan membandingkan nilai sebenarnya dari suatu sistem dengan nilai masukan (nilai yang dikehendaki), sehingga didapat selisih (error) yang nol atau mendekati nol. Kontroler PI )(te ) 1 1( s Kp i )(tu Sistem 19 20. PENDAHULUAN1 TEORI PENUNJANG2 METODOLOGI3 PENGUKURAN, SIMULASI DAN ANALISIS4 PENUTUP5 Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS 20 21. Flowchart Tugas Akhir Pengumpulan data kelistrikan rumah tangga Mempelajari spesifikasi kapasitor Pemasangan kapasitor pada jaringan listrik dan pengukuran Perancangan Filter aktif menggunakan PI Kontroler untuk melindungi kapasitor dari harmonisa beserta simulasi Melakukan perhitungan menggunakan rumus parameter-parameter kualitas listrik setelah pemasangan kapasitor 21 22. Data kelistrikan diambil pada sebuah rumah di keputih perintis II no 54. Rumah ini berlangganan daya listrik sebesar 2200 VA Objek Tugas Akhir KWh PLN Trafo PLN MDB Kapasitor bank BEBAN 22 23. Berikut adalah blok filter aktif yang direncanakan Perancangan Filter 23 24. PENDAHULUAN1 TEORI PENUNJANG2 METODOLOGI3 PENGUKURAN, SIMULASI DAN ANALISIS4 PENUTUP5 Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS 24 25. Berikut Hasil pengukuran parameter-parameter listrik sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor Hasil Pengukuran 25 26. Berikut Hasil perhitungan parameter-parameter listrik jika dipasang kapasitor 10.216 uF Hasil Perhitungan 26 27. 1. Pelanggan rumah tangga hanya dikenakan biaya pemakaian Kilo Watt Jam (KWh). Sehingga pengaruh pemasangan kapasitor sebagai kompensator daya reaktif tidak akan mengurangi tagihan bulanan untuk pemakaian daya aktif yang sama. 2. Kalau pun ada pengurangan, itu sedikit sekali yaitu berkurangnya rugi-rugi panas di saluran instalasi disebabkan berkurangnya arus total. Pengaruh Pemasangan Mini Capacitor Bank Terhadap Tagihan Listrik Bulanan 27 28. 1. Mengurangi drop tegangan dan mengurangi rugi-rugi jaringan 2. Semakin optimalnya pemanfaatan daya aktif di sisi pelanggan 3. Meningkatnya efesiensi peralatan seperti transformator daya dan saluran penghantar Pengaruh Pemasangan Mini Capacitor Bank Terhadap PLN 28 29. a. Simulasi Tanpa Filter Simulasi Filter Parameter-parameter yang digunakan untuk rangkaian simulasi sistem tanpa filter adalah: 1. Tegangan sumber ( , f: 50 Hz) 2. Beban (S: 900 VA, Pf: 0.95, THDi: 22.9 %) 3. Impedansi Saluran (R: 1.17 Ohm, L: 0.1 mH) 4. Kapasitor Bank (C: 10 uF; L: 0.0018 mH) VVn 3.3082218 29 30. Hasil Simulasi Tanpa Filter: Arus Jala-jala Spektrum frekuensi Arus Jala-jala 30 31. THD Arus saat Tanpa Filter: Arus fundamental (50Hz) = 5.5 A Orde Harmonisa ke-n Magnitudo Arus Harmonisa 3 1.19 5 0.37 7 0.09 9 0.18 11 0.09 15 0.07 17 0.07 THD 23 % 31 32. %100 ...3,2 2 1 2 x I I THD n n arus 2 1 2 17 2 15 2 11 2 9 2 7 2 5 2 3 I IIIIIII THD Perhitungan nilai THD arus jala-jala di atas adalah: = 23 % 2 2222222 5.5 07.007.009.018.009.027.019.1 THD 32 33. b. Simulasi menggunakan Filter 33 34. Hasil Simulasi Menggunakan Filter: Arus Jala-jala dan Tegangan Jala-jala Spektrum frekuensi Arus Jala-jala 34 35. THD Arus Saat Menggunakan Filter: Arus fundamental (50Hz) = 5.51 A Orde Harmonisa ke-n Magnitudo Arus Harmonisa 3 0.02 5 0.02 7 0.02 9 0.02 11 0.01 15 0.004 17 0.006 THD 0.76 % 35 36. PENDAHULUAN1 TEORI PENUNJANG2 METODOLOGI3 PENGUKURAN, SIMULASI DAN ANALISIS4 PENUTUP5 Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS 36 37. Kesimpulan 1. Pemasangan Mini Capacitor Bank pada listrik rumah tangga yang dijadikan objek menghasilkan peningkatan power factor (dari 0.95 lagging menjadi 0.99 lagging), mengurangi drop tegangan (karena turunnya arus dari 4.13A menjadi 3.89A, mengurangi daya total yang ditarik dari jala-jala PLN (dari 900 VA menjadi 850VA). 2. Pemasangan kapasitor bank tidak mengurangi tagihan listrik bulanan. Karena yang dikompensasi oleh alat ini hanya daya reaktif. Tetapi dengan pemasangan alat ini terjadi optimalisasi pemanfaatan daya berlangganan dari 900 VA turun menjadi 850 VA (turun 5.6 %) 3. THD arus jala-jala sebelum terpasang filter adalah 23%, dan setelah terpasang filter turun menjadi 0,76%. 37 38. Relevansi Menjadi referensi bagi konsumen listrik rumah tangga sebelum memutuskan untuk menggunakan Mini Capasitor Bank sebagai penghemat listrik. Menjadi referensi untuk mengetahui parameter-parameter kualitas listrik. Menjadi referensi dalam pengembangan perancangan pelindung kapasitor terhadap tegangan/arus lebih. 39. 2. Spesifikasi Mini Capacitor Bank adalah: Merk : SAVE TRICK Type : ST 20 A Tegangan : 240 V Kapasitansi : 10.216 uF Induktansi : 0.0018 mH Pilot Lamp 40. REFERENSI 1. Longland, Power Capacitor Hand Book, Buffer Worths, London, 1994. 2. J. Arrillaga, D. A. Bradley, P. S. Bodger, Power Systems Harmonics, John Wiley & Sons, 1985. 3. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D, Hand Out Analisis Sistem Tenaga, ITS-Surabaya, 2009. 4. Prof. Dr. Ir. Mochammad Ashari, M.Eng, Hand Out Elektronika Daya, ITS-Surabaya, 2009. 5. Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng, Pengantar Sistem Pengaturan, ITS- Surabaya, 2008. 6. http://digilib.petra.ac.id/jiunkpe/s1/elkt/2007/jiunkpe-ns-s1-2007- 23403053-5216-capacitor_bank-chapter2.pdf.