19
Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada Gardu Traksi Stasiun Kereta Rel Listrik Manggarai Franscetaim, dan I Made Ardita Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia E-mail: [email protected] Abstrak Kereta Rel Listrik pada umumnya menggunakan motor listrik DC sebagai penggerak utama. Untuk mendapatkan energi listrik DC maka PT. KAI harus mengkonversi energi listrik AC menjadi energi listrik DC. Dalam proses konversi ini terdapat kerja perangkat penyearah yang menggunakan prinsip switching yang sangat cepat, dan inilah yang menyebabkan terjadinya distorsi harmonik utama pada Kereta Rel Listrik. Dalam hasil pengukuran yang dilakukan pada stasiun KRL Manggarai selama enam hari, didapatkan THD-V maksimum sebesar 1.23 % pada hari Sabtu di fasa R. Angka ini masih dalam toleransi distorsi harmonik tegangan yang dikeluarkan IEEE STANDARD 519-1992. Di lain hal nilai THD-I melewati angka toleransi di setiap hari, dimana THD-I maksimum terjadi pada hari Minggu pada fasa T. Nilai THD-I secara mengejutkan berada di kisaran 400 % sampai dengan 900 % lebih terjadi di hari Jumat, Sabtu, dan Minggu. Perancangan filter harmonik jenis single tuned menggunakan perangkat lunak ETAP 12.6.0 menunjukan bahwa filter pada hari senin di fasa R memiliki performa menurunkan distorsi harmonik arus sampai rata – rata sebesar 3% khusus hari Rabu, Kamis, dan Senin. Tetapi filter ini masih belum bisa menurunkan THD-I pada hari jumat, sabtu, dan minggu sampai pada batas toleransi. Kata Kunci : Kereta Rel Listrik, Harmonik, Filter Harmonik single tuned. Abstract The electric train railway generally using DC electric motor as a prime mover. So to have a DC source, PT. KAI should converts AC source to DC source. In this process, the work of rectifier devices which using principle of rapid switching then trigger the harmonic distortion. Measurement location is at Manggarai Station in six days straight. The measurement result shows that maximum THD-v is 1.23 % falls on Saturday in Phase R. This number of THD-v still in IEEE STANDARD 519-1992 tolerance value. In other hand, the THD-i has gone crossing the tolerance value on all day, which the maximum THD-i falls on Sunday in Phase T. Shockingly enough, THD-i is in range of 400 % to over 900 % falls on Friday, Saturday, and Sunday. Single tuned harmonic filter design using ETAP 12.6.0 software shows that the Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada Gardu Traksi Stasiun Kereta Rel Listrik Manggarai

 

Franscetaim, dan I Made Ardita

Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia

E-mail: [email protected]

Abstrak

Kereta Rel Listrik pada umumnya menggunakan motor listrik DC sebagai penggerak utama. Untuk mendapatkan energi listrik DC maka PT. KAI harus mengkonversi energi listrik AC menjadi energi listrik DC. Dalam proses konversi ini terdapat kerja perangkat penyearah yang menggunakan prinsip switching yang sangat cepat, dan inilah yang menyebabkan terjadinya distorsi harmonik utama pada Kereta Rel Listrik. Dalam hasil pengukuran yang dilakukan pada stasiun KRL Manggarai selama enam hari, didapatkan THD-V maksimum sebesar 1.23 % pada hari Sabtu di fasa R. Angka ini masih dalam toleransi distorsi harmonik tegangan yang dikeluarkan IEEE STANDARD 519-1992. Di lain hal nilai THD-I melewati angka toleransi di setiap hari, dimana THD-I maksimum terjadi pada hari Minggu pada fasa T. Nilai THD-I secara mengejutkan berada di kisaran 400 % sampai dengan 900 % lebih terjadi di hari Jumat, Sabtu, dan Minggu. Perancangan filter harmonik jenis single tuned menggunakan perangkat lunak ETAP 12.6.0 menunjukan bahwa filter pada hari senin di fasa R memiliki performa menurunkan distorsi harmonik arus sampai rata – rata sebesar 3% khusus hari Rabu, Kamis, dan Senin. Tetapi filter ini masih belum bisa menurunkan THD-I pada hari jumat, sabtu, dan minggu sampai pada batas toleransi.

Kata Kunci : Kereta Rel Listrik, Harmonik, Filter Harmonik single tuned.

Abstract

The electric train railway generally using DC electric motor as a prime mover. So to have a DC source, PT. KAI should converts AC source to DC source. In this process, the work of rectifier devices which using principle of rapid switching then trigger the harmonic distortion. Measurement location is at Manggarai Station in six days straight. The measurement result shows that maximum THD-v is 1.23 % falls on Saturday in Phase R. This number of THD-v still in IEEE STANDARD 519-1992 tolerance value. In other hand, the THD-i has gone crossing the tolerance value on all day, which the maximum THD-i falls on Sunday in Phase T. Shockingly enough, THD-i is in range of 400 % to over 900 % falls on Friday, Saturday, and Sunday. Single tuned harmonic filter design using ETAP 12.6.0 software shows that the

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 2: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

filter on Monday in phase R has the performance of reducing the current harmonic distortion at average of 3% only on Wednesday, Thursday, and Monday. But this filter still cannot reduce THD-i on Friday, Saturday, and Monday to the IEEE STANDARD 519-1992 tolerance Keyword : Electric Train Railway, Harmonic, Single Tuned Harmonic Filter. Pendahuluan

Munculnya harmonik disebabkan oleh beban non-linier pada sistem. Distorsi harmonik pada

sistem dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan – peralatan listrik. Untuk mengurangi

level distorsi harmonik ini salah satunya dengan memasang filter harmonik.

Pada jurnal ini penulis mencoba untuk melakukan pengukuran harmonik selama enam hari

dengan bantuan alat ukur power quality analyzer pada gardu traksi KRL di stasiun Manggarai

untuk mendapatkan data distorsi harmonik arus dan tegangan yang nantinya dapat digunakan

untuk merancang filter harmonik pada masing – masing fasa.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang dan menentukan spesifikasi filter harmonik

paling optimum untuk dapat menurunkan level distorsi harmonik di setiap fasa pada gardu

traksi stasiun KRL Manggarai

Tinjauan Teoritis

Harmonik adalah fenomena timbulnya gelombang sinus pada tegangan atau arus dimana

frekuensinya merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi operasi sistem (biasanya 50

atau 60 Hz). Gelombang hasil distorsi harmonik ini menyebabkan gelombang tegangan atau

arus bolak – balik menjadi tidak lagi murni berbentuk sinusoidal, melainkan menjadi

gelombang sinusoidal yang terdistorsi. [1]

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 3: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

Figure 1. Bentuk gelombang hasil distorsi harmonik

Terjadinya distorsi harmonik disebabkan oleh komponen non-linier pada sistem tenaga listrik.

Komponen non-linier merupakan komponen listrik yang menyebabkan arus tidak

proporsional dengan tegangan. Figure 2 memperlihatkan konsep dimana komponen non-linier

yang diberi tegangan menyebabkan gelombang arus berubah tidak lagi sinusoidal murni. [1]

Figure 2. Distorsi arus yang disebabkan oleh hambatan non-linier

Frekuensi harmonik adalah suatu frekuensi yang menyebabkan cacatnya gelombang listrik

dalam suatu sistem tenaga listrik. Untuk bilangan bulat pengali frekuensi dasar disebut angka

urutan harmonik. Misal, frekuensi dasar suatu sistem tenaga listrik adalah 50 Hz, maka

harmonik kedua adalah gelombang dengan frekuensi 100Hz, harmonik ketiga adalah

gelombang dengan frekuensi 150 Hz, dan seterusnya sehingga dapat dituliskan dengan

persamaan:

! =   !!!

…………………………………………………………………………(1)

dimana n adalah orde harmonik, !! adalah frekuensi harmonik ke-n, dan F adalah frekuensi

dasar (50 Hz). Gelombang dengan frekuensi dasar tidak dianggap sebagai harmonik, yang

dianggap harmonik adalah orde ke-2 sampai ke-n. Gelombang ini kemudian menumpang pada

gelombang aslinya sehingga terbentuk gelombang yang cacat atau terdistorsi. [3]

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 4: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

Terdapat beberapa cara melakukan pengukuran distorsi harmonik, salah satunya yang paling

umum adalah total harmonic distortion (THD), dimana dapat menghitung arus maupun

tegangan :

!"# =  !!!!!"#

!!!

!!……………………………………………………………..(2)

dimana !! adalah nilai rms komponen harmonik h dari besaran M (arus atau

tegangan), !! merupakan nilai rms komponen harmonik tegangan atau arus dasar. THD

adalah ukuran dari nilai efektif komponen harmonik gelombang yang terdistorsi. Berikut tabel

standar harmonik tegangan menurut IEEE STANDARD 519-1992: [3]

Table 1 Standar Harmonik Tegangan

Berikut tabel standar harmonik arus menurut IEEE STANDARD 519-1992 :

Tabel 2 Standar Harmonik Arus

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 5: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

Efek yang diakibatkan oleh distorsi harmonik diantaranya adalah pada transformator. Distorsi

harmonik arus khususnya dan tegangan akan menyebabkan pemanasan pada transformator.

Kemudian distorsi harmonik tegangan dapat berdampak buruk bagi motor listrik. Distorsi

harmonik tegangan dapat diartikan sebagai suatu fluks harmonik didalam motor. Penurunan

efisiensi, pemanasan, getaran berlebih, dan berisik, adalah akibat dari adanya distorsi

harmonik tegangan. [1]

Terdapat metode dalam menurunkan distorsi harmonik yaitu dengan memasang filter pasif

pada sistem. Filter pasif dibuat dari elemen induktansi, kapasitansi, dan resistansi. Filter pasif

relatif murah, tetapi memiliki kelemahan yaitu potensi merugikan sistem. Kerja filter pasif

adalah untuk mengalirkan arus keluar dari sistem atau menahan arus menuju sistem dengan

mengatur elemen – elemen untuk membentuk suatu resonansi pada frekuensi harmonik yang

telah dipilih [1]. Figure 3 menunjukan beberapa tipe dari jenis filter pasif.

Figure 3. Konfigurasi – konfigurasi umum filter pasif

Untuk menentukan spesifikasi rating komponen filter pasif diperlukan beberapa tahapan

sebagai berikut:

• Menentukan nilai faktor daya dengan menggunakan persamaan dibawah ini:

!" =   !! ........................................... (3)

• Tentukan daya reaktif hasil perbaikan faktor daya yang diinginkan dengan

menggunakan persamaan dibawah ini:

!"#$   =   !!!"!

!−  !1! −   !!

!"

!−  !1! ................ (4)

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 6: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

• Setelah mendapatkan daya reaktif hasil perbaikan faktor daya maka tentukan

besar impedansi dari kapasitor untuk dapat mendapatkan besar rating dari

kapasitor yang diperlukan dengan menggunakan persamaan di bawah ini:

!" = !"!  !"#

!   ............................................ (5)

! =   !!!"#$

............................................ (6)

• Setelah mendapatkan rating kapasitor maka dapat ditentukan nilai dari impedansi

induktor serta rating dari induktor yang diperlukan dengan menggunakan

persamaan di bawah ini:

!" = !"!!

............................................ (7)

n = Orde Harmonik (n-0,1)

! =   !"!!"

............................................ (8)

• Komponen terkahir yaitu resistor, untuk mendapatkan spesifikasi rating resistor

digunakan persamaan dibawah ini:

! =   !"#!  !"#$  

............................................ (9)

Q Comp = 80% (nilai Q comp di atur sebesar 80% merupakan standar aplikasi ETAP 12.6.0

hal ini karena proses tuning tidak dilakukan pada nilai Q tetapi hanya sebatas pengurangan

orde harmonik yaitu n-0,1 untuk menghindari terjadinya resonansi). [3]

Sistem elektrifikasi pada jaringan listrik aliran atas (catenary) digunakan untuk menyuplai

daya listrik pada kereta rel listrik. Sistem elektrifikasi dapat dibagi berdasarkan arus listrik

yang mengalir, yaitu:

• Arus DC: 750 V DC, 1500 V DC, 3000 V DC.

• Arus AC: 15 kV AC / 15 Hz dan 25 kV / 50 Hz.

Sistem listrik aliran atas di DKI Jakarta menggunakan sistim arus DC 1500 V DC yang

disuplai dari gardu traksi seperti yang dijelaskan pada figure 4: [2]

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 7: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

 

 

Figure 4. Sistem elektrifikasi kereta rel listrik Jabodetabek

 

 

 

Metode Penelitian

Pengukuran dilakukan selama 6 hari berturut – turut dimulai pada hari rabu tanggal 3 Mei

2017 sampai hari senin tanggal 8 Mei 2017. Pengukuran bertujuan untuk mendapatkan data

distorsi harmonik dan profil daya yang dibutuhkan untuk keperluan perhitungan spesifikasi

filter apabila terdapat distorsi harmonik yang melebihi batas toleransi. Alat ukur yang

digunakan adalah Power Quality Analyzer. Langkah – langkah pengukuran direpresentasikan

kedalam diagram berikut:

Figure 6. Diagram alir langkah – langkah pengukuran

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 8: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

Alat ukur yang digunakan untuk melakukan pengukuran ini adalah Power Quality Analyzer

Hioki seri 3169-20. Alat ukur ini dapat menampilkan dan merekam data pengukuran

parameter kualitas daya seperti daya semu (S), daya nyata (P), daya reaktif (Q), faktor daya

(pf), tegangan (V), arus (I), frekuensi (f), konsumsi energi, dan distorsi harmonik. Rekaman

data hasil pengukuran disimpan dalam kartu memori dengan daya tampung sebesar 512

megabyte. Lamanya rekaman data yang dapat ditampung bergantung pada waktu interval

pengambilan data. Untuk dapat melihat rekaman data hasil pengukuran secara detail

digunakan perangkat lunak khusus yaitu HIOKI 9625 Power Measurement Support Software.

Pada figure 7 dapat dilihat penampakan alat ukur.

 

 

Figure 7. Alat Ukur PQA HIOKI 3169-20

 

Setelah dilakukan survei lapangan maka penulis memutuskan untuk melakukan pengukuran

pada gardu traksi di Stasiun KRL Manggarai. Hal tersebut dilakukan karena Stasiun

Manggarai merupakan stasiun transit, dan penulis merasa tertarik untuk melihat karakteristik

harmonik yang terdapat pada stasiun ini. Sudah menjadi kewajiban bagi pihak konsumen

dengan tegangan 20 kV untuk memasang current transformer (CT) dan potensial transformer

(PT) pada panel metering untuk tujuan pengukuran karena hampir semua rating alat ukur

tidak didesain untuk tegangan sebesar itu. Pada sisi sekunder transformator dipasang alat ukur

untuk tujuan pengambilan data. Rekam data dilakukan selama 6 hari pada interval waktu

pencuplikan data selama 10 menit. Skema rangkaian pengukuran dapat dilihat pada figure 8.

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 9: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

Figure 8. Skema rangkaian pengukuran

 

 

Sebelum melakukan perhitungan spesifikasi filter pasif, terdapat data – data yang

dibutuhkan yaitu orde kerja, daya reaktif dan faktor daya. Orde kerja diperoleh secara manual

dengan cara melihat pada orde ke-berapa nilai IHD maksimum. Kemudian data daya reaktif

dan faktor daya dapat dilihat langsung pada alat ukur, data daya semu dan pf yang dipakai

adalah instantaneous artinya adalah daya sesaat pada saat terjadi THD maksimum. . Posisi

pemasangan filter pasif single tuned pada gardu traksi dapat dilihat pada figure 9. Diagram

alir dalam merancang spesifikasi filter pasif dapat dilihat pada figure 10.

Figure 9. Gambar letak pemasangan filter pasif single tuned pada gardu traksi

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 10: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

 

 

Figure 10. Diagram alir perancangan filter pasif

 

 

Tabel 3 memperlihatkan hasil perhitungan spesifikasi filter pasif single tuned untuk setiap fasa pada hari Rabu.

Table 3. Hasil perhitungan spesifikasi filter pasif

 

 

Rabu Kamis Qvar (kVAR) 2153 2407

Fasa R S T R S T Orde tertinggi -1 5 5 5 5 3 5

Xc (Ω) 0.669 0.669 0.669 0.598 0.598 0.598 C (µF) 4761.33 4761.33 4761.33 5322.68 5322.68 5322.68 XL (Ω) 0.0279 0.0279 0.0279 0.0249 0.0711 0.0249 L (mH) 0.0887 0.0887 0.0887 0.0794 0.2266 0.0794 R (Ω) 0.1741 0.1741 0.1741 0.1557 0.2668 0.1557

Orde tertinggi -2 7 7 7 7 5 7 Xc (Ω) 0.669 0.669 0.669 0.598 0.598 0.598 C (µF) 4761.33 4761.33 4761.33 5322.68 5322.68 5322.68 XL (Ω) 0.0140 0.0140 0.0140 0.0126 0.0249 0.0126 L (mH) 0.0447 0.0447 0.0447 0.0400 0.0794 0.0400 R (Ω) 0.1229 0.1229 0.1229 0.1100 0.1557 0.1100

Orde tertinggi -3 11 9 11 11 7 11 Xc (Ω) 0.669 0.669 0.669 0.598 0.598 0.598 C (µF) 4761.33 4761.33 4761.33 5322.68 5322.68 5322.68 XL (Ω) 0.0056 0.0084 0.0056 0.0050 0.0126 0.0050 L (mH) 0.0179 0.0269 0.0179 0.0160 0.0400 0.0160 R (Ω) 0.0774 0.0950 0.0774 0.0692 0.1100 0.0692

 

Mulai

Tentukan 3 orde penyumbang harmonisa terbesar per fasa setiap

hari

Tentukan QVAR untuk perbaikan Power Factor

Cari besar nilai Xc dan C

Cari besar XL dan L sesuai orde yang akan

difilter

Selesai  

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 11: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

 

 

Simulasi pada perangkat lunak ETAP 12.6.0 bertujuan untuk menentukan filter jenis apa yang

memiliki nilai yang optimum dengan melihat data THD setelah dilakukan pemasangan filter

pasif. Perangkat lunak ini dapat mensimulasikan keadaan di lapangan dengan menyamakan

perangkat – perangkat apa saja yang digunakan pada gardu traksi KRL untuk mendapatkan

hasil yang relevan. Tahapan – tahapan dalam simulasi pemasangan filter pasif dapat dilihat

pada figure 11.

 

 

 

Figure 11. Diagram alir simulasi pemasangan filter pasif

 

 

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 12: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

Untuk mendapatkan hasil yang relevan maka diperlukan rekayasa diagram satu garis (SLD)

yang benar – benar persis dengan lapangan. Kemudian data rating perangkat – perangkat yang

di masukan dalam simulasi harus benar – benar sama dengan data di lapangan. Dapat dilihat

pada figure 12 adalah diagram satu garis yang telah dibuat menggunakan perangkat lunak

ETAP 12.6.0.

Figure 12. Rangkaian SLD simulasi gardu traksi stasiun manggarai

Metode pemasangan filter pasif pada skripsi ini adalah dengan memasang semua jenis filter

(dari filter A sampai filter R sesuai dengan tabel 4.2) ke masing – masing fasa di setiap hari

(dalam hal ini terdapat enam hari dari rabu sampai senin)

Karena filter single tuned ini hanya bekerja pada satu orde kerja maksimum saja, maka untuk

mendapatkan hasil yang optimal dibuat tiga buat filter single tuned yang dipasang paralel

dengan memasukkan spesifikasi filter dengan orde tertinggi pertama, kedua, dan ketiga.

Pada figure 13 dapat dilihat rangkaian simulasi SLD gardu traksi setelah pemasangan filter

pasif single tuned.

 

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 13: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

 

 

Figure 13. Rangkaian SLD simulasi gardu traksi stasiun manggarai setelah dipasang filter

 

 

Hasil Penelitian

Pada Tabel 4 dapat dilihat data harmonik tegangan maksimum selama 6 hari.

Table 4 Hasil pengukuran THD-v

THD-v Maksimum (%)

Hari/Fasa R S T

Rabu 1.06 1.01 0.85

Kamis 1.06 1.06 0.87

Jumat 1.14 1.05 0.9

Sabtu 1.23 1.11 0.9

Minggu 1.19 1.1 0.93

Senin 1.18 1.14 1.02

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 14: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

Pada tabel 4 THD-v tertinggi adalah 1.23 % terjadi pada hari sabtu pada fasa R pada jam

setengah tiga pagi. Menurut tabel toleransi harmonik tegangan yang dikeluarkan IEEE

STANDARD 519-1992 untuk tegangan diantara 1 kV sampai 69 kV, batas toleransi

maksimum harmonik tegangan adalah sebesar 5 %. Maka dengan nilai THD-v sebesar 1.23

%, tidak diperlukan upaya pengurangan distorsi harmonik tegangan. Gambar spektrum dan

gelombang tegangan pada THD-v maksimum dapat dilihat pada figure 14 dan figure 15.

 

Figure 14. Spektrum THD-v Sabtu, 6 Mei 2017 pada fasa R

 

 

 

 

Figure 15. Gelombang THD-v Sabtu, 6 Mei 2017 pada fasa R

 

 

Pada tabel 5 dapat dilihat data harmonik arus maksimum selama 6 hari.

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 15: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

Table 5. Hasil pengukuran THD-i

THD-i Maksimum (%)

Hari R S T

Rabu 93.75 129.01 96.55

Kamis 88.94 161.26 98.36

Jumat n/a 457.56 613.04

Sabtu n/a 873.74 n/a

Minggu n/a 705.98 n/a

Senin 97.72 147.64 91.77

Alat ukur PQA tidak dapat melakukan pembacaan THD-i pada hari jumat di fasa R, sabtu di

fasa R dan T, serta minggu di fasa R dan T. Hal ini dikarenakan nilai THD-i yang melewati

rating alat ukur. Dari data THD-i hasil pengukuran alat ukur PQA belum dapat dipastikan di

hari apa terjadi distorsi harmonik arus paling maksimum, maka untuk memastikan dapat

dilakukan dengan melihat dari data IHD-i pada hari jumat, sabtu, dan minggu.

Gambar spektrum dan gelombang THD-i maksimum pada hari minggu di fasa T dapat dilihat

pada figure 16 dan figure 17.

 

 

Figure 16. Spektrum THD-i Minggu, 7 Mei 2017 pada fasa T

 

 

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 16: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

 

 

Figure 17. Gelombang THD-i Minggu, 7 Mei 2017 pada fasa T

THD-i maksimum terjadi pada hari jumat, sabtu dan minggu. Karena orde penyumbang IHD-i

tertinggi bersifat variatif, maka setiap fasa (R, S, dan T) untuk setiap hari yang berbeda

(Rabu, Kamis, Jumat, Sabtu, Minggu, dan Senin) harus dianalisa satu – persatu dalam

menetukan jenis filter pasif yang optimum.Dari hasil pengukuran didapatkan daya nyata (P),

daya semu (S), daya reaktif (Q), sebagai berikut:

Tabel 9. Konsumsi daya setiap hari

 

Rabu Kamis Jumat Sabtu Minggu Senin

S (kVA) 3520 3935 3568 2993 4110 5620

P (kW) 2429 2715 2533 2125 2877 3822

Q (kVAR) 2545 2845 2512 2107 2918 4103

Setelah filter pasif single tuned dipasang dan nilai spesifikasi 18 jenis filter dimasukan satu –

persatu kedalam filter pasif single tuned, maka didapatkan filter P dan R memiliki performa

paling bagus untuk mereduksi distorsi harmonik untuk setiap fasa di setiap hari. Spesifikasi

filter P dan R dapat dilihat tabel 10.

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 17: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

Table 10. Spesifikasi filter P dan R

Qvar (kVAR) 3591 Fasa R

Orde tertinggi -1 5 Xc (Ω) 0.591

C (µF) 7940.93

XL (Ω) 0.0167

L (mH) 0.0532 R (Ω) 0.1044

Orde tertinggi -2 11

Xc (Ω) 0.591

C (µF) 7940.93

XL (Ω) 0.0034

L (mH) 0.0108

R (Ω) 0.0464

Orde tertinggi -3 7

Xc (Ω) 0.591

C (µF) 7940.93

XL (Ω) 0.0084

L (mH) 0.0268 R (Ω) 0.0737

THD-i setelah pemasangan filter single tuned pada hari senin di fasa R seperti yang terlihat

pada figure 18 dan 19.

Gambar 18. Gelombang THD-i Senin fasa R setelah dipasang filter single tuned

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 18: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

 Figure 19. Spektrum THD-i Senin fasa R setelah dipasang filter  single tuned

 

 

Pembahasan

Filter P dan R dengan spesifikasi filter single tuned yang pertama adalah orde kerja orde ke-5,

rating kapasitor 7940.93 µF, rating induktor 0.0532 mH, rating resistor 0.1044 Ohm, filter

single tuned yang kedua adalah orde kerja orde ke-11, rating kapasitor 7940.93 µF, rating

induktor 0.0108 mH, rating resistor 0.0464 Ohm, filter single tuned yang ketiga adalah orde

kerja orde ke-7, rating kapasitor 7940.93 µF, rating induktor 0.0268 mH, rating resistor

0.0737 Ohm memiliki performa yang optimum untuk setiap hari di setiap fasa. Tetapi filter P

dan R belum bisa mengurangi distorsi harmonik yang terjadi pada hari jumat, sabtu, minggu,

dan kamis di fasa S hingga batas toleransinya. Hal ini dapat disebabkan oleh nilai THD-I pada

hari – hari tersebut terlampau sangat tinggi berkisar dari 400 % hingga 900 %. Terlepas dari

hal tersebut filter P dan R menunjukan performa yang sangat baik dan maksimum

Kesimpulan

Total distorsi harmonik arus (THD-i) maksimum terjadi pada hari minggu di fasa T dengan

nilai yang tidak terbaca pada alat ukur PQA karena melebihi rating alat ukur. Setiap hari dan

di setiap fasa memiliki nilai THD-i yang melebihi toleransi, jadi perlu dilakukan pengurangan

distorsi harmonik arus.Filter yang memiliki spesifikasi optimal pada setiap hari di setiap fasa

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017

Page 19: Simulasi Perancangan Filter Harmonik Single Tuned Pada

adalah filter P dan R dengan spesifikasi filter single tuned yang pertama adalah orde kerja

orde ke-5, rating kapasitor 7940.93 µF, rating induktor 0.0532 mH, rating resistor 0.1044

Ohm, filter single tuned yang kedua adalah orde kerja orde ke-11, rating kapasitor 7940.93

µF, rating induktor 0.0108 mH, rating resistor 0.0464 Ohm, filter single tuned yang ketiga

adalah orde kerja orde ke-7, rating kapasitor 7940.93 µF, rating induktor 0.0268 mH, rating

resistor 0.0737 Ohm dengan rata – rata THD-i sebesar 3 % (hanya untuk hari senin, rabu, dan

kamis).

Saran

Untuk data pengukuran yang lebih valid dibutuhkan pengukuran selama tujuh hari secara

berturut – turut. Harus dipastikan data THD-i pada pengukuran dengan simulasi dengan

menggunakan ETAP serupa agar didapatkan spesifikasi filter optimum yang sesuai.

Daftar Referensi

[1] Dugan, Roger.C and McGranaghan, Mark.F. Electrical Power Systems Quality. New York

: McGraw-Hill. 2003, hal 93-120.

[2] “Gardu Traksi (Traction Substation)”. Artikel Karyawan. 3 Desember 2012.

<http://www.bumn.go.id/len/berita/294/>

[3] Aris Pramnamto.”Analisis Penggunaan Single Tuned Filter Sebagai Salah Satu Solusi

Masalah Harmonik Pada Rumah Tangga.” Skripsi. Program Sarjana Jurusan Teknik

Elektro Universitas Indonesia. Depok. 2008.

Simulasi Perancangan ..., Franscetaim, FT UI, 2017