Nama : Salman Al Farisi

NIM : 1104405079

Matkul : Kualitas Daya

Listrik

Soal :

1. Ketika distorsi harmonisa muncul dalam system

distribusi, masalah kompensasi daya reaktif berubah

menjadi masalah yang kompleks. Salah satu alat yang

digunakan untuk perbaikan kualitas daya listrik adalah

dengan filter harmonisa. Sebutkan dan jelaskan prinsip

kerja filter-filter harmonisa yang saudara ketahui!

2. Jelaskan pengaruh Asymetri pada peralatan-peralatan

listrik.

3. Jelaskan pengertian dari transient dan sebutkan serta

jelaskan hal yang menyebabkan terjadinya transient.

4. Idealnya, bentuk gelombang tegangan dan arus yang

dibangkitkan berbentuk sinus yang murni (smooth sine

wave). Akan tetapi fakta di lapangan menunjukkan bahwa

bentuk gelombang tegangan maupun arus tidak semulus yang

diinginkan. Penyimpangan dari bentuk gelombang yang

ideal tersebut sering dinyatakan sebagai THD (Total

Harmonic Distortion) sebutkan beberapa cara untuk

mengurangi THD

5. Daya adalah energy yang dikeluarkan untuk melakukan

usaha. Dalam system tenaga listrik, daya merupakan

jumlah energy yang digunakan untuk melakukan kerja atau

usaha. Untuk memperbaiki kualitas daya listrik ada teori

yang disebut teori kompensasi, apa yang dimaksud dan

tolong jelaskan ! (dengan sebuah contoh perhitungan)

Jawaban :

1. Ada beberapa jenis filter harmonisa, berikut adalah filter-

filter harmonisa beserta prinsip kerjanya :

a. Tuned filter

Tuned filter secara umum digunakan pada sistem tegangan

tinggi untuk mengurangi level harmonisa arus. Tuned filter

terdiri dari kapasitor yang terkoneksi secara seri dan

reaktor induktif. filter memainkan peran ganda pada sistem

tenaga yaitu:

1. Mengurangi harmonisa

2. Mengkompensasi daya reaktif.

Prosedur mendesain filter terdiri dari beberapa langkah

diantaranya

1. Penentuan kapasitor daya reaktif untuk mengkompensasi

permintaan daya reaktif

2. Menghitung kapasitansi yang dibutuhkan

3. Menentukan nilai kapasitansi filter yang akan dipasang.

4. menghitung nilai dari induktor reaktif untuk tiap

harmonisa

5. Menghitung tegangan dan arus filter.

Filter paralel disesuaikan pada frekuensi tertentu dan

menghasilkan impedansi yang sangat rendah untuk arus

harmonisa. Impedansi rendah menangkap arus harmonisa ke dalam

lingkaran antara beban nonlinier dan filter untuk menghindari

penetrasi harmonisa pada sistem catu daya.

namun, Tuned filter pemasangannya membutuhkan setidaknya 3

filter bank untuk tiap fasa.

B. De-tuned filter

Pemasangan dari Tuned filter sangat mahal dan tidak

diperlukan ketika gangguan harmonisa relatif rendah. Namun,

pada kasus seperti itu mungkin perlu memasang de-tuned

filter. Ada 2 situasi dimana de-tuned filter diperlukan :

2.1 Kapasitor kompensasi daya reaktif menyebabkan

resonansi untuk frekensi harmonisa tertentu.

2.2 Sinyal ripple Control dari pemanas air diredam oleh

kapasitor bank kompensasi daya reaktif

Pada kasus pertama, reaktor induktif dihubungkan seri

dengan kapasitor didesain untuk memberikan impedansi yang

lebih tinggi pada frekuensi resonansi. Pada kasus kedua,

induktor reaktif meningkatkan impedansi dari kapasitor bank

untuk frekensi yang digunakan pada ripple control. Frekeuensi

ini biasanya sekitar 400Hz, 900Hz atau 1200Hz.

De tuned filter tidak langsung mengurangi distorsi

harmonisa. Pertama, de-tuned filter mengubah impedansi sistem

untuk mengurangi frekuensi resonansi. Kedua , de-tuned filter

melindungi kapasitor terhadap arus berlebih.

C. Damped Filter

Damped filter digunakan untuk menyediakan pergantian

selama rentang frekuensi yang luas. Seringkali hanya

memberikan penyaringan untuk konverter kecil. Ketika arus

harmonik mencapai nilai yang besar, damped filter digunakan

dalam hubungannya dengan tuned filter, yang mengurangi

frekuensi yang lebih rendah, sementara redaman filter

mengurangi frekuensi harmonik yang lebih tinggi [81. Umumnya

digunakan topologi penyaring basah ditunjukkan pada Gambar.

Gambar. Topologi Damped filter. Dari kiri ke kanan : urutan

filter pertama, urutan filter ke dua dan urutan filter ketiga

Prosedur desain filter damped adalah sebagai berikut:

Asumsikan nilai untuk m. Semakin kecil nilai m admitansi

yang paling besar yang diberikan R

Pilih frekuensi yang filternya bernilai maksimum

Hitung ω0, C, L, R dan admitansi

Hitung kerugian filter. Jika mereka tidak dapat

diterima, pilih nilai yang lebih besar dari m dan ulangi

perhitungan

Sebuah nilai yang rendah dari resistansi filter

mengurangi kerugian penyaring tetapi mengarah ke impedansi

rendah untuk arus fundamental. Demikian pula, reaktansi besar

meningkatkan admitansi untuk menyeberang frekuensi tetapi

menciptakan jalur impedansi rendah untuk arus frekuensi dasar

2. Dampak Asimetris Terhadap Peralatan Listrik

Peralatan listrik tiga fasa dan saluran suplai didesain

dengan asumsi simetris dari tegangan dan arus. Efek khusus

asimetris meliputi :

Rugi – rugi dalam elemen saluran suplai dan peralatan

listrik

Pengurangan umur pakai isolasi sebagai rugi – rugi

tambahan dan meningkat menurut suhu

Peningkatan permintaan untuk daya reaktif

Pengurangan daya reaktif kapasitif

Pengurangan faktor daya

Arus dan tegangan asimetris memberikan pengaruk berupa

kerugian baik pada peralatan listrik dan saluran suplai.

Mesin Sinkron

Generator sinkron menghasilkan tegangan simetris;

karena itu, ketika terhubung langsung dengan saluran

tegangan tinggi, efek asimetris sistem distribusi tidak

signifikan. Bagaimana pun, ketika sebuah generator sinkron

mensuplai sebuah beban asimetris yang dapat mengambil

tempat untuk sistem generasi tersebar yang kecil, arus dan

tegangan asimetris menurunkan kondisi operasi mesin

sinkron menyebabkan,

Rugi – rugi tambahan pada rotor dan stator

Gesekan mekanik pada poros rotor

Torsi mekanik tambahan

Pengurangan daya yang dihasilkan

Rugi – rugi tambahan pada rotor dan stator menyebabkan

peningkatan suhu, yang menuju pada daya keluaran. Untuk

mengurangi efek negatif asimetris, diasumsikan perbedaan

arus fasa harus kurang dari 10% dari nilai nominal untuk

turbogenerator dan 20% untuk hydrogenerator.

Mesin Induksi

Mesin induksi dikonstruksi sebagai beban simetris tiga

fasa. Tegangan asimetris hasil dari beban lain dapat

menyebabkan :

Pengurangan daya keluaran maksimum

Pengurangan torsi mekanik

Peningkatan permintaan daya

Pengurangan umur pakai karena peningkatan suhu udara

Getaran motor

3. Pengertian dari transient dan sebutkan serta jelaskan hal

yang menyebabkan terjadinya transient

Transient merupakan perubahan variabel (tegangan, arus)yang berlangsung saat peralihan dari satu kondisi stabilke kondisi yang lain. Penyebab terjadinya transient antaralain :a. Load switching (penyambungan dan pemutusan beban)

b. Capacitance switching

c. Transformer inrush current

d. Recovery voltage

Gejala transien ini di klasifikasikan menjadi 2 jenis,

impulsive transient dan oscillatory transient. Impulsive

transient merupakan gejala transien yang disebabkan oleh

petir.

impulsive transient

Transien impulsif adalah peristiwa puncak tiba-tiba

tinggi yang meningkatkan tegangan dan / atau arus tingkat

baik positif atau arah negatif. Jenis peristiwa dapat

dikategorikan lebih lanjut oleh kecepatan di mana mereka

terjadi (cepat, sedang, dan lambat). Transien impulsif

bisa sangat cepat peristiwa (5 nanodetik [ns] waktu naik

dari steady state ke puncak impuls) dari jangka pendek

durasi (kurang dari 50 ns).

Catatan: [1000 ns = 1 mikrodetik] [1000 mikrodetik = 1 ms]

[1000 ms = 1 detik]

Salah satu contoh dari transien impulsif positif

disebabkan oleh elektrostatis (ESD) acara debit

diilustrasikan pada Gambar 1.

Gambar 1. Positif Impulsif Transient

Transien impulsif adalah apa yang kebanyakan orang mengacu

pada ketika mereka mengatakan mereka telah mengalami

peningkatan atau lonjakan. Banyak istilah-istilah yang

berbeda, seperti gelombang benjolan,, kekuasaan kesalahan,

dan spike telah digunakan untuk menggambarkan transien

impulsif.

Penyebab transien impulsif termasuk petir, kurangnya

grounding, switching beban induktif, kliring utilitas

kesalahan, dan Electrostatic Discharge (ESD). Hasil dapat

berkisar dari kerugian (atau korupsi) data, kerusakan fisik

peralatan. Dari jumlah tersebut petir, menyebabkan mungkin

yang paling merusak.

Masalah dengan petir mudah dikenali setelah menyaksikan badai

listrik. Para jumlah energi yang dibutuhkan untuk menerangi

langit malam tentu dapat menghancurkan sensitif

peralatan. Selain itu, tidak mengambil sambaran petir

langsung dapat menyebabkan kerusakan. Elektro- medan

magnet, Gambar 2, diciptakan oleh petir dapat menyebabkan

banyak kerusakan yang potensial dengan menginduksi saat ini

ke struktur konduktif dekatnya.

Gambar 2. Medan Magnet dibuat oleh petir

Dua dari metode perlindungan yang paling layak ketika datang

ke transien impulsif berkaitan dengan penghapusan ESD

potensial, dan penggunaan alat surge suppression (populer

disebut sebagai penekan lonjakan tegangan transien: TVSS,

atau perangkat pelindung lonjakan: SPD).

Sementara ESD dapat busur dari jari Anda tanpa kerusakan

pada Anda, di luar kejutan sedikit, itu adalah lebih dari

cukup untuk menyebabkan seluruh motherboard komputer untuk

berhenti mati dan untuk tidak pernah berfungsi lagi. Di pusat

data, fasilitas manufaktur printed circuit board atau apapun

yang serupa lingkungan di mana PCB terkena menangani manusia,

adalah penting untuk menghilangkan potensial untuk

ESD. Sebagai contoh, hampir semua lingkungan data center yang

tepat melibatkan pengkondisian udara dalam ruangan. Penyejuk

udara tidak hanya mendinginkan udara untuk membantu

menghilangkan panas dari peralatan data center, tetapi juga

menyesuaikan jumlah uap air di udara. Menjaga kelembaban di

udara antara 40 – 55% kelembaban akan mengurangi potensi

untuk ESD terjadi. Anda mungkin pernah mengalami bagaimana

kelembaban potensial mempengaruhi ESD, jika Anda pernah telah

melalui musim dingin (ketika udara sangat kering) ketika

beberapa menyeret kaus kaki Anda di seluruh karpet

menyebabkan busur luar biasa untuk melompat dari jari Anda

tiba-tiba untuk tombol pintu Anda yang meraih, atau

diharapkan jika Anda bertujuan untuk telinga seseorang. Hal

lain yang Anda akan lihat di lingkungan PCB, seperti Anda

akan melihat dalam bisnis perbaikan komputer kecil, peralatan

untuk menjaga tubuh manusia membumi. Peralatan ini meliputi

tali pergelangan tangan, antistatik tikar dan desktop, dan

alas kaki antistatik. Sebagian besar peralatan ini terhubung

ke kawat, yang mengarah ke tanah fasilitas, yang membuat

orang aman dari sengatan listrik dan juga mungkin menghilang

ESD ke tanah.

SPDs telah digunakan selama bertahun-tahun. Alat ini

masih digunakan sampai sekarang pada sistem utilitas, serta

perangkat untuk fasilitas besar dan pusat data, serta usaha

kecil sehari-hari dan rumah menggunakan; meningkatkan kinerja

mereka dengan kemajuan varistor oksida logam (MOV)

teknologi. MOVs memungkinkan untuk supresi transien konsisten

impulsif, membengkak, dan kondisi tegangan tinggi lainnya,

dan dapat dikombinasikan dengan perangkat tersandung panas

seperti pemutus sirkuit, termistor, serta komponen lain

seperti tabung gas dan thyristor. Dalam beberapa kasus SPD

sirkuit dibangun ke dalam perangkat listrik sendiri, seperti

komputer pasokan listrik dengan dibangun di kemampuan

penindasan. Lebih umum, mereka digunakan di stand- saja alat

surge suppression, atau disertakan dengan UPS untuk

memberikan pencegah konsleting dan darurat daya baterai harus

dalam gangguan terjadi (atau ketika tingkat daya di luar

batas nominal, atau aman, kondisi listrik).

SPDs cascading dan perangkat UPS, adalah metode yang

paling efektif perlindungan terhadap kekuasaan gangguan,

untuk peralatan elektronik. Menggunakan teknik ini, sebuah

perangkat SPD ditempatkan di masuk layanan dan ukuran untuk

menghilangkan banyak energi dari transien masuk. Berikutnya

perangkat pada sub-panel listrik dan pada peralatan yang

sensitif itu sendiri penjepit tegangan ke tingkat yang tidak

merusak atau mengganggu peralatan. Perhatian khusus harus

dibayar untuk ukuran baik rating tegangan dan rating energi

disipasi perangkat ini dan mengkoordinasikan perangkat untuk

operasi yang efektif. Juga, perhatian harus dibayarkan kepada

bagaimana efektif perangkat surge suppression dalam hal MOV

mencapai titik kegagalan. Sementara MOV adalah konsisten

dalam kemampuan gelombang penindasan dari waktu ke waktu, itu

masih menurunkan dengan penggunaan, atau bisa gagal jika laju

kemampuan penindasan efektif adalah terlampaui. Hal ini

penting bahwa jika MOV tidak mencapai titik di mana ia

tidak lagi berguna, bahwa SPD telah kemampuan untuk

memecahkan rangkaian, dan mencegah anomali kekuatan merusak

dari mencapai Peralatan itu adalah melindungi. Untuk

informasi lebih lanjut tentang topik ini, lihat White Paper

85, data Baris Transient Perlindungan.

oscillatory transient

Sebuah osilasi transien adalah perubahan mendadak dalam

kondisi mapan dari tegangan sinyal, saat ini, atau keduanya,

baik pada batas-batas sinyal positif dan negatif, berosilasi

pada alam sistem frekuensi. Dalam istilah sederhana,

sementara menyebabkan sinyal listrik untuk bergantian

membengkak dan kemudian menyusut, sangat cepat. Transien

berosilasi biasanya meluruh sampai nol dalam siklus (sebuah

membusuk osilasi).

Transien ini terjadi ketika Anda menonaktifkan beban

induktif atau kapasitif, seperti motor atau kapasitor

bank. Sebuah hasil osilasi transien karena beban menolak

perubahan. Hal ini mirip dengan apa yang terjadi bila anda

tiba-tiba mematiak kran cepat mengalir dan mendengar

kebisngan di dalam pipa. Air mengalir menolak perubahan, dan

setara fluida dari osilasi transien terjadi.

Misalnya, saat mematikan motor berputar, ia bertindak

sebagai generator sebentar karena kekuatan bawah, sehingga

menghasilkan listrik dan mengirimkannya melalui distribusi

listrik. Sebuah panjang sistem distribusi listrik dapat

bertindak seperti osilator ketika daya dinyalakan atau

dimatikan, karena semua sirkuit memiliki beberapa induktansi

dan kapasitansi yang melekat terdistribusi yang singkat

energi dalam bentuk membusuk.

Ketika transien berosilasi muncul pada sirkuit energi,

biasanya karena utilitas switch- ing operasi (terutama ketika

bank kapasitor secara otomatis diaktifkan ke dalam sistem),

mereka bisa sangat mengganggu peralatan elektronik. Gambar

3 menunjukkan frekuensi rendah khas Transient disebabkan

osilasi ke bank kapasitor diberi energi.

Gambar 3. Osilasi Transient

Masalah yang paling diakui terkait dengan switching

kapasitor dan osilasi transien yang adalah tersandung drive

kecepatan disesuaikan (ASDs). Transien relatif lambat

menyebabkan kenaikan dalam tegangan dc link yang (tegangan

yang mengontrol aktivasi dari ASD), yang menyebabkan dorongan

untuk perjalanan off-line dengan indikasi Overvoltage.

Sebuah solusi umum untuk kapasitor tersandung adalah

instalasi reaktor baris atau tersedak yang meredam osilasi

transien ke tingkat yang dikelola. Reaktor-reaktor ini dapat

diinstal depan drive atau pada link dc dan tersedia sebagai

fitur standar atau sebagai pilihan pada paling ASDs. (Catatan

– perangkat ASD akan dibahas lebih lanjut dalam bagian

interupsi di bawah ini.)

Solusi lain naik ke kapasitor beralih masalah transien

adalah saklar zero crossing. Ketika busur gelombang sinus

yang turun dan mencapai tingkat nol (sebelum menjadi

negatif), ini dikenal sebagai persimpangan nol seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 4. Sebuah transien yang disebabkan

oleh kapasitor switching akan memiliki magnitudo yang lebih

besar semakin jauh switching terjadi jauh dari nol melintasi

waktu dari gelombang sinus. Sebuah switch zero crossing

memecahkan masalah ini dengan memantau gelombang sinus untuk

memastikan bahwa beralih kapasitor terjadi sedekat mungkin

dengan nol melintasi waktu dari gelombang sinus.

Gambar 4. Zero crossing

Tentu saja UPS dan sistem SPD juga sangat efektif dalam

mengurangi bahaya yang berosilasi transien dapat dilakukan,

terutama antara pengolahan data peralatan umum seperti untuk

komputer ers dalam jaringan. Namun, SPD dan UPS perangkat

kadang-kadang dapat tidak mencegah intersys- tem kejadian

transien osilasi bahwa saklar zero crossing dan atau terdesak

jenis perangkat dapat mencegah pada peralatan khusus, seperti

mesin manufaktur lantai dan mereka sistem kontrol

4. Ada beberapa solusi untuk mengatasi distorsi harmonisa

diantaranya :

1. Memperbesar kawat netral, Apabila muncul masalah

harmonisa, maka akan membutuhkan kawat netral yang

berukuran lebih besar dari ukuran standarnya. Hal ini

akan akan mengurangi kenaikan temperature sehingga

overheating akibat harmonisa dapat dihindari.

2. Menurunkan kemampuan transformator Salah satu cara

mengatasi harmonisa pada transformator adalah

mengurangi pembebanannya (derating transformer).

Dapat dilakukan dengan metode yang memanfaatkan data

hasil pengukuran yaitu dengan Faktor derating dari

transformator (Transformer Hrmonic Derating Factor

atau THDF.

3. Memasang kapasitor untuk jaringan yang berhamonisa

4. Memasang filter harmonic

5. Kompensasi Daya

Terdapat beberapa cara untuk melakukan koreksi daya

reaktif, cara – cara yang biasa

digunakan adalah sebagai berikut :

Metoda Perhitungan Biasa

Data yang diperlukan antara lain adalah daya aktif (kW).

Power factor lama (Cos θ1) dan Power factor baru (Cos θ2). Daya

yang diperoleh dari persamaan :

S = P / Cos θ1

keterangan : S = Daya nyata (kVA)

P = Daya aktif (kW)

Daya reaktif dari pf lama dan pf baru diperoleh dari

persamaan :

QL = P Tan θ1

QB = P Tan θ2

keterangan : QL = Daya reaktif pf lama (kVAR)

QB = Daya reaktif pf baru (kVAR)

Daya reaktif yang dikompensasi oleh capacitor bank adalah :

QC = QL - QB

keterangan : QC = Daya yang dikompensasi kapasitor (kVAR)

contoh perhitungan :

Data yang diketahui :

Daya nyata 22 MVA, Tegangan 20 kV, 3 Phasa, 50 Hz, Cos θ1 =

0.5 lag, Cos θ2 = 0.95 lag

Perhitungan :

Cos θ1 = 0.5 ----------------------------- Tan θ1 = 1,732

Cos θ2 = 0.95 ---------------------------- Tan θ2 = 0,3287

P = S Cos θ1

P = 22 x 106 x Cos 0,5

P = 11 MVA

maka :

QC = QL - QB

QC = P [ Tan θ1 - Tan θ2 ]

QC = 11 x 106 [ 1,732 – 0,3287 ]

QC = 15, 4363 MVAR