LAPORAN PRAKTIKUM

SIMULASI SISTEM TENAGA LISTRIK

ANALISIS HARMONIK

DISUSUN OLEH :

ASNI TAFRIKHATIN

10501244008

PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGRI YOGYAKARTA

2013

2

A. JUDUL PRAKTIKUM

ANALISIS HARMONIK

B. TUJUAN

Setelah mengikuti Praktek Simulasi Sistem Tenaga Listrik diharapkan mahasiswa mampu:

1. Mengetahui cara menggambarkan rangkaian untuk menganalisis harmonic pada suatu

rangkaian motor.

2. Mengetahui cara menganalisis gangguan harmonik menggunakan Power Station 4.0.0

C. ALAT DAN BAHAN

Komputer dengan software ETAP Power Station 4.0

D. DASAR TEORI

Pengertian Harmonik

Harmonik menyebabkan terjadinya penyimpangan gelombang tegangan dan arus dari

bentuk dasarnya dan mempunyai pengaruh yang kurang baik terhadap peralatan listrik.

Harmonik merupakan salah satu dari beberapa hal yang mempengaruhi kualitas daya listrik.

Terjadinya penyimpangan gelombang tegangan dan arus ini akan membawa dampak yang

kurang baik terhadap peralatan listrik. Akibat yang dapat ditimbulkannya adalah kerusakan

pada peralatan listrik, seperti trafo, mesin-mesin listrik, fuse, dan rele proteksi, motor listrik

dan peralatan pemutus (switchgear) akan mengalami kenaikan rugi-rugi dan pemanasan lebih,

motor induksi akan mengalami kegagalan pengasutan dan berputar pada kecepatan

subsinkron, pemutus tenaga bisa mengalami kesalahan pemutusan arus, umur kapasitas bisa

lebih pendek karena panas dan stress dielektrik, karakteristik arus dan waktu dapat berubah,

relay proteksi akan mengalami perilaku yang tak menentu (erratic behaviour), terjadinya

interferensi pada sistem komunikasi karena biasanya kabel untuk keperluan komunikasi ini

ditempatkan berdekatan dengan kawat netral, triplen harmonik dari kawat netral ini bisa

menimbulkan induksi harmonik sehingga megganggu sistem komunikasi.

Sebenarnya, dalam sistem tenaga listrik harmonik ini ditujukan untuk kandungan distorsi

pada gelombang tegangan dan arus fundamental, disini benan non linear dianggap sebagai

penyebab timbulnya harmonik. Menurut standar IEEE 519-1992, beban non linear penyebab

harmonik dibagi atas tiga bagian, yaitu

1. beban elektronika daya (converter)

2. beban yang menimbulkan bususr api (arc furnance dan lampu floureschen)

3

3. beban dengan inti besi lunak ferro magnetic (trafo)

Harmonik didefinisikan sebagai suatu komponen sinusoida dari satu periode gelombang

yang mempunyai frekuensi yang merupakan kelipatan integer dari fundamentalnya.

Gelombang yang terdistorsi terdiri dari beberapa harmonik, harmonik pertama dikenal sebgai

fundamental, harmonik dengan kelipatan ganjil dikenal dengan harmonik ganjil, begitu juga

sebaliknya dengan harmonik kelipatan genap dikenal dengan harmonik genap. Jika frekuensi

fundamentalnya adalah f0 maka frekuensi harmonik orde ke-n nya adalah n x f0. Biasanya

istilah harmonik ini digunakan untuk mendifinisikan distorsi gelombang sinus arus dan

tegangan pada amplitudo dan frekuensi yang berbeda.Dalam sistem tenaga listrik, umumnya

harmonik ganjil ini lebih mendominasi dari harmonik genap.

Gambar Gelombang Setelah Distorsi

Sumber Harmonik

Dalam sistem tenaga listrik dikenal dua jenis beban yaitu beban linier dan beban non

linier.

1. Beban linier adalah beban yang memberikan bentuk gelombang keluaran yang linier

artinya arus yang mengalir sebanding dengan impedensi dan perubahan tegangan.

2. Beban non linier adalah bentuk gelombang keluarannya tidak sebanding dengan

tegangan dalam setiap setengan siklus sehingga bentuk gelombang arus maupun

tegangan keluarannya tidak sama dengan gelombang masukannya (mengalami

4

distorsi). Beban non linier yang umumnya merupakan peralatan elektronik yang

didalamnya banyak terdapat komponen semi konduktor, dalam proses kerjanya

berlaku sebagai saklar yang bekerja pada setiap siklus gelombang dari sumber

tegangan.

Proses kerja ini akan menghasilkan gangguan atau distorsi gelombang arus yang tidak

sinusoidal. Bentuk gelombang ini tidak menentu dan dapat berubah menurut pengaturan pada

parameter komponen semi konduktor dalam peralatan elektronik. Perubahan bentuk

gelombang ini tidak terkait dengan sumber tegangannya.

Sistem Respon Harmonik

Efek dari harmonic pada sistem tenaga listrik adalah respon dari karakteristik frekuensi.

Beberapa factor yang menyebabkan harmonic adalah sebagai berikut

1. Sistem Hubung Singkat

Sistem yang memiliki kapasitas yang besar untuk hubung singkat akan memiliki

tegangan distorsi yang rendah, dan sebaliknya, besar kecilnya tingkat hubung singkat

dapat ditemtukan dengan banyaknya tegangan transmisi, jumlah jaringan parallel dan

karakteristik lainnya.

2. Karakteristik Beban

Komponen resistif menghasilkan redaman pada rangkaiannya sehingga mengurangi

pembesaran tegangan. Sedangkan pada komponen reaktif dapat menggeser titik

resonansi, sehingga dapat memperkuat perbesaran tegangan. Sebuah sistem yang

ringan akan cenderung sedikit redaman, dan memiliki distorsi yang tinggi.

3. Resonansi Paralel

Resonansi parallel terjadi ketika reaktansi induktif dan kapasitif sama pada beberapa

frekuensi, sehingga aliran arus osilasi terjadi pada sumber induktif dan kapasitansi.

F0

Z

5

4. Resonansi Seri

Resonansi seri merupakan hasil kombinasi kapasitor bank dan trafo induksi.

Rangkaian ini memiliki impedansi yang rendah untuk arus harmonic pada setiap

frekuaensi yang berbeda. Resonansi seri menyebabkan distorsi tegangan.

Fo=1

2π √LCE. CARA KERJA

Langkah-langkah pembuatan single line diagram menggunakan power station :

1. Membuka power station pada komputer Anda.

2. Memberi nama file dan cari lokasi penyimpanan.

3. Menyiapkan single line diagram yang akan dibuat

F0

Z

6

4. Meniru komponen-komponen pada single line diagram yang tersedia menggunakan

power station

5. Mengusahakan seteliti mungkin dalam membuat single line diagram pada power

station.

6. Setelah seluruh gambar selesai dibuat, isi spesifikasi dasar pada masing-masing

komponen power station, agar aplikasi dapat dijalankan sebagaimana mestinya

7

7. Setelah itu mulai menjalankan analisis motor starting yang tersedia pada power station

a. Klik harmonic Analisis

b. Klik Edit Suitcase

c. Pilih Plot

Beri tanda pada bus semua

d. Klik run harmonic load flow, maka akan keluar angka – angka pada rangkaian

e. Klik report, lalu pilih result, pilih Load Flow, klik OK

8

f. Lalu muncul hasil Analisis Harmonik

g. Cara melihat grafik

h. Lalu akan muncul seperti ini :

9

i. Hasil grafiknya

F. ANALISIS DATA

Ratio Isc/IL

Sistem Isc IL Isc/IL

Both Sources are in service

Source A is out of service

Source B is out of service

15,031

12,347

8,416

100

100

100

150

123

84

Perbaikan Faktor Daya

10

MonthkVA

savingkW KVAR KVA PF KVAR KVA PF

2

4

6

8

10

12

18594

18918

18655

18414

18522

19206

13662

13842

13482

13878

13860

14076

23047

23441

23017

23058

23134

23812

0.81

0.81

0.81

0.80

0.80

0.81

7062

7242

6882

7278

7260

7476

19890

20257

19884

19800

19894

20610

0.93

0.93

0,94

0.93

0.93

0.93

3184

3184

3133

3258

3240

3202

Total Harmonik Distorsi

Cas

eDescription

THD

%

Acceptable

THD %

1 both sources are present 0.84 5

2 source A is out of service 0.86 5

3 source B is out of service 1.22 5

4 both sources are present + C 0.5 5

5 source A is out of service + C 1.53 5

6 source B is out of service + C 2.18 5

7 both sources are present + filter 1.32 5

8 source A is out of service + filter 1.32 5

9 source B is out of service + filter 1.39 5

THD = √v22+v3

2+v42+…+vn

2

v1

11

Total Demand Distorsi (TDD)

Case Fun

d15 17

TDD per

IEEE 519

TDD, %

IEEE 519

Value, %

Compliance to IEEE

519

1 6.52 3.04 12 7.25 15 Yes2 6.38 2.99 10 7.09 12 Yes3 6.30 2.93 10 6.99 12 Yes4 11.71 8.36 12 14.40 15 Yes5 11.44 8.13 10 14.05 12 No6 11.86 7.74 10 14.17 12 No7 1.75 2.08 12 2.81 15 Yes8 1.70 2.04 10 2.75 12 Yes9 1.57 1.94 10 2.58 12 Yes

TDD = √I 2

2+ I32+ I 4

2+…+ I n2

I1

Untuk analisis THD secara manual, dapat disimpulkan THD dari tegangan semua bus

dapat ditoleransi karena kurang dari 5% semua, sedangkan untuk analisis menggunakan

ETAP juga menyatakan seperti itu, terbukti pada semua bus terindikasi terdapat THD sesuai

dengan analisa di atas.

Untuk analisis TDD secara manual, dapat disimpulkan TDD dari arus tidak semua

ditoleransi karena melebihi dari IEEE value, bus yang tidak memenuhi TDD adalah bus 5 dan

6. Sedangkan untuk analisis menggunakan ETAP juga menyatakan seperti itu, terbukti pada

semua bus terindikasi terdapat TDD sesuai dengan analisa di atas.

12

Analisis Frekuensi

Pada analisis manual, lonjakan impedansi pada frekuensi awal sangat signifikan, sedangkan

analisisi menggunakan ETAP tidak signifikan.

G. KESIMPULAN

1. Mengurangi terjadinya gangguan harmonic pada sebuah sistem tenaga listrik adalah

dengan memasangkomponen filter.

2. Mencocokkan TDD dan THD harus sesuai dengan IEE Standar 519.

3. Pada frekuensi awal akan terjadi lonjakan impedansi, namun lama kelamaan

impedansi akan naik secara perlahan – lahan.

DAFTAR PUSTAKA

Asnil. 2009. Harmonik. Diambil pada tanggal 5 Mei 2013 di http://elektroftunp.wordpress.com/2009/05/20/harmonik/.

Novi Ayub W. 2011. Harmonisasi pada Sistem Tenaga Listrik. Diambil pada tanggal 5 Mei 2013 di http://electrifytheworld.blogspot.com/2011/04/harmonisa-pada-sistem-tenaga-listrik.html.

.

13

LAMPIRAN