audit kelistrikan pada studi kasus gedung engineering

1

Audit Kelistrikan Pada Studi Kasus Gedung Engineering Center Universtas Indonesia

Muhammad Bayu Firlyansyah, I Made Ardita Y

1.Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI, Depok, 16424, Indonesia 2.Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI, Depok, 16424, Indonesia

E-mail:[email protected]

Abstrak

Kebutuhan akan listrik di zaman modern ini tidak terpisahkan dari kehidupan manusia. Gedung Engineering Center (EC) Universitas Indonesia diresmikan pada tahun 2006 dan merupakan gedung yang diperuntukkan untuk ruang kantor, ruang dosen, ruang rapat, ruang kelas, serta Bank dan ATM Center yang didalamnya terdapat berbagai peralatan listrik, seperti komputer, AC, lampu, dan lain sebagainya. Mengingat sudah diresmikan sejak sepuluh tahun yang lalu sehingga dirasa perlu untuk dilakukan audit kualitas daya listrik gedung ini untuk mengetahui kondisi panel dan juga kondisi kualitas daya listrik gedung Engineering Center serta memberikan suatu rekomendasi agar kualitas daya listrik sesuai dengan standar yang diizinkan. Hasil pemantauan menunjukkan bahwa kondisi panel harus mengalami perbaikan, pergantian, dan juga perawatan. Hasil pengukuran menunjukkan beberapa parameter kualitas daya memenuhi standar seperti tegangan pada rentang 198-231 V, frekuensi pada rentang 49,5–50,5 Hz, dan temperatur panel memiliki selisih suhu 0-10°C sedangkan beberapa tidak memenuhi standar seperti harmonik dimana IHDi orde 3 bernilai diatas 4% dan faktor daya kurang dari +0,85 sehingga perlu dilakukan pemasangan single-tuned pasif filter, dan iluminasi cahaya tidak memenuhi standar ruangan sehingga perlu dilakukan penambahan titik penerangan.

Kata kunci: audit; Engineering Center; iluminasi cahaya; kualitas daya listrik; kelistrikan;

Electrical Audit Study Case Engineering Center Building

University of Indonesia

Abstract

Electricity becomes one of basic human needs in this modern era. Engineering Center (EC), authorized in 2006, is designed for office, lecturer, meeting, and study spaces that use many electrical devices, such as computers, air conditioners, lamps, etc. Entering its tenth year, the building required to be audited for its power quality by monitoring its electrical panel. The audit is not only aimed to find the electrical panel and power quality condition, but also to make recommendation in order to improve its power quality to meet the standards. We can conclude that Engineering Center panel needs to be maintained. The results show that some of the parameters have already met the standard which is voltage between 198-231 V, frequency between 49,5-50,5 Hz, and panel temperature has difference of temperature between 0-10°C while others out of standard, harmonic which is third-orde of IHDi above 4% , power quality less than +0,85 so it is necessary to use single-tuned passive filter, and light ilumination out of room standard so it is necessary to make additional lightning point.

Keywords: audit; electric power quality; Engineering Center; electrical; light ilumination

Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017

2

1. Pendahuluan

Kebutuhan akan listrik di zaman modern ini tidak terpisahkan dari kehidupan manusia.

Berbagai sektor kehidupan manusia membutuhkan listrik seperti halnya dalam sektor rumah

tangga, industri, perkantoran, maupun pendidikan. Gedung Engineering Center (EC)

Universitas Indonesia merupakan gedung yang diperuntukkan untuk ruang kantor, ruang

dosen, ruang rapat, ruang kelas, serta Bank dan ATM Center yang didalamnya terdapat

berbagai peralatan listrik, seperti komputer, AC, lampu, dan lain sebagainya.

Mengingat akan pentingnya listrik dalam berbagai sektor kehidupan ini, maka

dibutuhkan pula kualitas daya listrik yang baik. Kualitas daya pada sistem tenaga listrik

merupakan suatu aspek yang penting. Kualitas daya didefinisikan sebagai semua

permasalahan daya listrik, berupa penyimpangan nilai tegangan, arus, dan frekuensi dari

kondisi normalnya, yang dapat menyebabkan buruknya kinerja peralatan listrik konsumen.

Kualitas daya listrik yang rendah akan berdampak kerugian seperti halnya menurunnya

performa suatu peralatan listrik, kerusakan peralatan elektronik, hingga kerusakan pada

komponen dalam sistem kelistrikan.

Gedung yang telah diresmikan sejak sepuluh tahun lalu ini dirasa perlu untuk

dilakukan penelitian terkait dengan nilai kualitas dayanya. Audit kualitas daya ini merupakan

suatu pengukuran terhadap mutu daya listrik di suatu tempat. Hal ini perlu dilakukan untuk

mengetahui kondisi dari kualitas daya listrik serta dampak yang mungkin ditimbulkan dari

kualitas daya listrik tersebut. Dengan pengukuran terhadap parameter-parameter terkait

kualitas daya pada panel distribusi utama atau MDP (Main Distribution Panel) gedung

Engineering Center, sehingga dapat diberikan suatu tindakan yang sebaiknya dilakukan untuk

menjaga atau memperbaiki kualitas daya listrik gedung tersebut agar gedung EC ini tetap

optimal untuk kegiatan-kegiatan di dalamnya. Penelitian dilakukan dengan mengukur panel

distribusi utama atau MDP (Main Distribution Panel) pada gedung EC untuk rentang waktu

yang telah ditentukan. Setiap parameter terkait dengan kualitas daya listrik akan dianalisis dan

nilainya akan dibandingkan dengan standar yang sudah ada.

Tujuan Penelitian

Skripsi ini bertujuan untuk mengidentifikasi kondisi kualitas daya listrik dan tata cahaya

gedung Engineering Center dengan melakukan audit dan memberikan suatu rekomendasi

agar kualitas daya listrik sesuai dengan standar yang diizinkan.


3

Batasan Penelitian

Masalah yang akan menjadi pembahasan difokuskan dan dibatasi sebagai berikut:

a. Pengukuran dilakukan pada panel distribusi utama EC dari hari Senin hingga

Minggu dan dimulai dari pukul 08.00 WIB hingga pukul 20.00 WIB

b. Parameter yang akan dievaluasi adalah tegangan, arus, frekuensi, harmonik, faktor

daya, temperatur panel, dan iluminasi cahaya

c. Solusi yang diberikan merupakan suatu rekomendasi secara umum dimana tidak

memberikan perhitungan untuk pemasangan filter harmonik dan perhitungan untuk

solusi pada iluminasi.

Metodologi Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam penulisan ini adalah sebagai berikut:

a. Studi literatur dengan mempelajari sumber-sumber informasi yang ada dari buku

dan jurnal sebagai referensi yang terkait dengan topik penelitian

b. Pengambilan data berdasarkan pengukuran pada titik yang direncanakan

c. Simulasi dan evaluasi hasil penelitian

d. Bimbingan untuk bertukar pikriran dan mendapatkan masukan dari dosen

pembimbing

2. Tinjauan Teoritis

A. Kualitas Daya Listrik

Kualitas daya listrik adalah setiap permasalahan daya listrik yang berbentuk

penyimpangan tegangan, arus atau frekuensi yang mengakibatkan kegagalan ataupun

kesalahan operasi pada peralatan-peralatan yang terjadi pada konsumen energi listrik [1].

Kualitas daya adalah kondisi hubungan antara sumber listrik dengan peralatan listrik

yang disuplai. Istilah 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. Permasalahan kualitas daya listrik akibat

dari fluktuasi tegangan, ketidakseimbangan tegangan distorsi gelombang, dan lain-lain.


4

B. Audit Kelistrikan

Audit kelistrikan adalah suatu proses evaluasi suatu sistem kelistrikan dengan

tahapan yaitu pengumpulan data, pengambilan data, menganalisis, dan

menginterpretasikan data pengukuran tersebut menjadi suatu informasi yang bermanfaat.

Tujuannya adalah untuk melakukan verifikasi bahwa subjek dari audit telah diselesaikan

atau berjalan sesuai dengan standar yang diizinkan.

C. Tegangan Listrik

Kualitas tegangan merupakan salah satu komponen umum yang mendefinisikan

masalah-masalah terkait kualitas daya listrik karena daya listrik merupakan kapasitas dari

pengiriman energi yang sebanding dengan hasil kali antara tegangan dan arus. Kualitas

daya listrik yang dikirimkan dapat ditentukan oleh sistem suplai daya dengan mengatur

komponen tegangan dengan batasan-batasan sistem yang ada. Arus juga merupakan

komponen dalam menentukan besarnya daya yang dikirimkan, tetapi pada praktiknya

nominal tegangan yang diatur untuk mendapatkan nilai arus yang diinginkan terhadap

nilai hambatan. Fluktuasi tegangan merupakan perubahan tegangan yang sistematis atau

serangkaian perubahan tegangan secara acak dimana magnituda dari tegangan

mempunyai nilai yang tidak semestinya [1], yaitu di luar rentang tegangan ditentukan

oleh ANSI C84.1 sebesar 0,9 sampai 1,1 pu. Menurut IEC 61000-2-1 salah satu

fluktuasi tegangan, mempunyai karakteristik sebagai rangkaian tegangan acak yang

berfluktuasi secara terus menerus. Berdasarkan SPLN 1995, batas nilai tegangan yang

diijinkan untuk dioperasikan adalah -10% dan +5%.

Masalah-masalah yang umum terjadi terkait dengan kualitas daya pada parameter

tegangan adalah [1]:

1. Variasi Tegangan Durasi Panjang

2. Variasi Tegangan Durasi Pendek

3. Fluktuasi Tegangan

4. Ketidakseimbangan Tegangan (Voltage Unbalance)

D. Ketidakseimbangan Tegangan

Ketidakseimbangan tegangan atau voltage unbalance merupakan variasi tegangan

pada sistem tiga fasa dimana nilai magnituda tegangan masing-masing fasa atau sudut

fasa antara ketiganya tidak seimbang. Dapat juga didefinisikan sebagai persentase dari

deviasi maksimum dari tegangan rata-rata dibagi dengan nilai tegangan rata-ratanya.


5

Ketidakseimbangan tegangan terjadi akibat dari ketidakseimbangan beban. Besarnya

ketidak-seimbangan tegangan yang pada sumber utama tidak boleh lebih dari 2 persen

(SPLN D5.004-1:2012). Nilai kritis dari keadaan ketidakseimbangan tegangan adalah jika

nilai persentase perbandingannya melebihi 5 persen, hal ini biasanya terjadi karena

terputusnya salah satu fasa dari sistem tenaga listrik tiga fasa [1] [3].

E. Harmonik

Harmonik merupakan fenomena munculnya gelombang tegangan atau arus dengan

frekuensi sebesar kelipatan bilangan bulat dari frekuensi fundamentalnya yang

menyebabkan distorsi periodik dari gelombang tegangan dan arus yang pada awalnya

berbentuk sinusoidal murni. Grafik gelombang akibat distorsi harmonik dapat

digambarkan sebagai penjumlahan gelombang sinusoidal murni dengan frekuensi pada

masing-masing gelombang merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi dasar dari

gelombang yang terdistorsi. Kelipatan ini disebut dengan “harmonik” atau “orde” dari

dasarnya. Penyebab terjadinya harmonik yaitu akibat beban nonlinear. Peralatan pemicu

terjadinya harmonik seperti lampu fluorescent, komputer (PC), pendingin ruangan (AC),

dan lain-lain. Harmonik menggunakan standar IEEE 519-1992. Besarnya distorsi

harmonik perlu diketahui untuk menganalisis tingkat gangguan yang terjadi pada sistem

kelistrikan. Klasifikasi distorsi harmonik dapat dibagi menjadi [1]:

1. Individual Harmonic Distortion (IHD)

IHD merupakan perbandingan nilai rms dari tegangan atau arus harmonik

pada satu orde tertentu dengan nilai rms tegangan atau arus pada frekuensi

dasarnya.

2. Total Harmonic Distortion (THD)

THD merupakan perbandingan nilai deviasi keseluruhan dari komponen

harmonik terhadap nilai karakteristik rms komponen dasarnya. Parameter THD

yang dapat diukur adalah tegangan dan arus, sehingga THD terdiri dari

THDI untuk arus dan THDV untuk tegangan.

3. Total Demand Distortion (TDD)

Penggunaan beban tertentu yang nilai arusnya relatif kecil, nilai THD yang

ditunjukkan cukup besar. Sehingga perlu dilakukan kembali pengukuran dan

peninjauan nilai THD berbasis arus pada beban yang digunakan. TDD

merupakan pengukuran nilai THD berbasis arus maksimum yang mengalir


6

pada beban.

F. Faktor Daya

Faktor daya dapat didefinisikan persentase total daya semu (S) yang dikonversi ke

dalam daya nyata (P). Pada sistem tiga fasa, daya semu, aktif, dan reaktif dirumuskan

dengan:

cos∅ = !! (2.1)

Daya reaktif Q menentukan sudut daya antara P dan S (∅). Daya reaktif ini membuat nilai

faktor daya tidak menjadi 100%, akan tetapi digunakan untuk membangkitkan medan magnet

pada beban motor untuk menghasilkan torsi. Jika beban dominan pada sistem adalah

kapasitor atau bersifat kapasitif, maka faktor daya bersifat leading, dan jika beban dominan

pada sistem adalah induktor atau bersifat induktif, maka faktor daya bersifat lagging.

Berdasarkan Peraturan Menteri SDM dan SPLN D5.002 2008, nilai faktor daya yang

baik didefinisikan pada minimal besar 85% atau 0,85. Standar ini adalah standar yang

menentukan bahwa daya yang dibangkitkan terserap digunakan dengan baik pada sisi

pengguna.

G. Frekuensi

Indonesia menggunakan frekuensi listrik standar sebesar 50 Hz. Salah satu contoh akibat

dari frekuensi listrik yang tidak stabil yaitu mengakibatkan perputaran motor listrik sebagai

penggerak mesin-mesin produksi di industri manufaktur tidak stabil, sehingga

mengganggu proses produksi.Gangguan-gangguan yang terjadi pada sistem frekuensi yaitu

penyimpangan terus-menerus dan sementara. Berdasarkan SPLN variasi yang diperbolehkan

adalah ±1% dari 50 Hz, atau antara 49,5 Hz – 50,5 Hz [3].

H. Temperatur Panel

Pengukuran temperatur digunakan untuk mengidentifikasi peralatan listrik untuk

menentukan ketidaknormalan fungsi dengan cara memperoleh pola panasnya. Pengukuran

dilakukan pada dua titik yaitu pada kabel input dan kabel output MCB dengan menggunakan

termometer infrared. Pengukuran dua titik dilakukan untuk mengetahui apakah terdapat

perbedaan panas antara masukan dan keluaran setelah melewati sekring. Nantinya hasil

pengukuran akan dilakukan perhitungan terhadap suhu sekitar (ambient temperature) untuk


7

mengetahui selisih suhunya dan akan dibandingkan dengan standar temperatur[10], apakah

peralatan masih berfungsi dengan baik, perlu perhatian, perlu berbaikan tapi tidak segera,

ataupun perlu perbaikan segera. Berdasarkan standar NETA (InternNational Electrical

Testing Association) selisih suhu antara 0-10 oC diklasifikan baik.

I. Iluminasi Cahaya

Cahaya merupakan radiasi elektromagnetik yang bisa ditangkap ataupun diterima oleh

mata. Dapat juga didefinisikan sebagai jumlah penyinaran pada suatu bidang kerja guna

dapat melaksanakan kegiatan secara efektif. Salah satu sumber cahaya buatan yang

paling umum digunakan oleh manusia adalah lampu. Iluminasi atau instensitas penerangan

adalah banyakanya cahaya yang mengenai suatu permukaan. Iluminasi dihitung dalam

satuan footcandles (fc) atau dalam bentuk lux. 1 lux = 1 lumen/m2

Alat ukur yang digunakan adalah lux meter. Lux meter memiliki satuan lux, yang

didefinisikan sebagai satuan metric ukuran cahaya pada suatu permukaan. Pengukuran

iluminasi pada dasarnya adalah pengukuran yang menggunakan pendekatan sumber titik.

Standar mengacu berdasarkan SNI 03-6575-2001.

3. Metodologi Penelitian

Tahap yang dilakukan untuk audit kualitas daya gedung Engineering Center

Universitas Indonesia dapat dilihat pada Gambar 3.1. Tahap ini terdiri dari tahap perencanaan

penelitian, tahap penentuan standar acuan, tahap pengukuran panel, tahap pengumpulan data, tahap

perbandingan hasil penelitian dengan standar dari tiap parameter, tahap analisis dan

Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian


8

identifikasi hasil.

Perencanaan penelitian dilakukan untuk memperoleh data yang berkaitan dengan

gambaran umum gedung, kondisi gedung dan sistem jaringan listrik, waktu pengukuran,

lokasi dan titik penelitian, peralatan yang dipakai, dan penentuan standar setiap variabel listrik

yang diukur yang nantinya akan dibandingkan dengan hasil pengukuran. Pengukuran pada

panel distribusi utama EC dilakukan menggunakan alat ukur Power Quality Analyzer HIOKI

seperti pada gambar 3.2. Pengukuran iluminasi cahaya dilakukan dengan menggunakan alat ukur

luxmeter dan temperatur panel menggunakan alat ukur infrared termometer.

Lalu dilakukan pengumpulan data setiap parameter. Parameter yang diukur adalah

tegangan, arus, frekuensi, harmonik, faktor daya, temperatur panel, dan iluminasi cahaya.

Setelah diperoleh data pengukuran dan inspeksi visual, dilakukan analisis terhadap hasilnya,

apabila semua parameter listrik yang diukur sudah sesuai standar yang diacu untuk masing-

masing parameter, maka kualitas daya listrik dan tata cahaya gedung Engineering Center

sudah dalam kondisi baik dan tidak perlu dilakukan mitigasi segera. Namun, jika terdapat

parameter yang tidak sesuai standar yang diacu, akan dilakukan identifikasi permasalahan dan

diberikan solusi agar nantinya solusi tersebut dapat dijadikan sebuah tindakan untuk dapat

dilakukan perbaikan serta meningkatkan kualitas daya listrik gedung dan tata cahayanya.

Gambar 3. 2 Diagram Alir Pengukuran


9

4. Hasil dan Pembahasan

Pada bab ini dijelaskan parameter-parameter yang didapatkan dari hasil pengukuran,

yaitu tegangan, arus, frekuensi, temperatur panel, faktor daya, harmonik, iluminasi cahaya,

dan kondisi panel. Pada grafik, fasa R ditujukkan dengan garis berwarna merah, fasa S

ditujukkan garis berwarna hijau, dan fasa T ditujukkan garis berwarna biru.

A. Tegangan

Grafik 4.1 menunjukkan pola perubahan tegangan sistem gedung selama dua belas

jam pengukuran dari tanggal 7 November 2016. Berdasarkan standar SPLN 1 Tahun 1995,

nilai tegangan yang diizinkan yaitu tegangan lebih sebesar maksimal 5% diatas tegangan

nominal atau dibawah 231 V. dan untuk tegangan kurang sebesar maksimal 10% dibawah

tegangan nominal atau diatas 198 V. Dari fluktuasi grafik tegangan di atas dapat dilihat

bahwa nilai tegangan fluktuatif terhadap perubahan waktu. Dapat dilihat hasil pengukuran

tegangan panel EC dari tanggal 7 November 2016 bahwa tegangan pada fasa R, S, dan T,

tidak ada tegangan yang melewati batas standar PLN 1 Tahun 1995, baik itu tegangan lebih

maupun tegangan kurang, yaitu pada rentang 198-231 V.

B. Ketidakseimbangan Tegangan

Ketidak-seimbangan tegangan seperti pada gambar 4.1 tidak terlalu signifikan terjadi

pada ketiga fasa. Grafik 4.2 menunjukkan pola perubahan faktor ketidak-seimbangan

tegangan sistem gedung selama dua belas jam pengukuran hari Senin tanggal 7 November

2016. Berdasarkan standar NEMA (National Equipment Manufacturer’s Association) nilai

faktor ketidak-seimbangan tegangan yang diizinkan yaitu maksimal 2%. Nilai faktor

ketidakseimbangan yang didapat dari pengukuran panel EC membuktikan bahwa tegangan

Gambar 4. 1 Grafik Tegangan hari Senin, 07 November 2016


10

ketiga fasa masih sesuai standar NEMA yaitu dibawah 0,4% sehingga tegangan panel EC

masih aman, tidak mengakibatkan kerusakan pada peralatan listrik didalam gedung EC.

C. Arus

Berdasarkan hasil pengukuran arus per fasa seperti yang terlihat pada grafik dan tabel,

terlihat bahwa nilai arus yang terukur pada masing-masing fasa cukup berbeda antara satu

dengan yang lain. Hal ini menunjukkan bahwa masing-masing fasa pada gedung ini tidak

terbebani secara merata. Efek yang disebabkan dari ketidakseimbangan beban ini yaitu

munculnya arus pada saluran netral. Arus pada saluran netral nilainya harus mendekati nol.

Berdasarkan nilai arus pada saluran netral yang terukur terlihat bahwa nilainya mendekati nol

sehingga belum perlu adanya perlakuan khusus terkait dengan permasalahan arus.

D. Frekuensi

Grafik 4.4 menunjukkan pola perubahan frekuensi sistem gedung selama dua

belas jam pengukuran tanggal 7 November 2016. Berdasarkan standar PLN Tahun 1995, nilai

Gambar 4. 2 Grafik Faktor Ketidak-seimbangan Tegangan Senin, 07/11/16

Gambar 4. 3 Grafik Arus hari Senin, 07 November 2016


11

frekuensi yang diizinkan yaitu sebesar ± 1% dari 50 Hz, atau pada rentang 49.5 - 50.5 Hz

Didapatkan hasil pengukuran nilai frekuensi tertinggi dan terendah sebagai berikut:

Tabel 4. 1 Hasil Pengukuran Frekuensi Panel EC

Dari fluktuasi grafik frekuensi di atas dapat dilihat bahwa nilai frekuensi fluktuatif

terhadap perubahan waktu. Fluktuasi nilai frekuensi ini berkaitan dengan penggunaan beban

pada gedung tersebut. Ketika penggunaan beban mengalami kenaikan maka frekuensi akan

menurun, begitu pula ketika penggunaan beban mengalami penurunan maka frekuensi akan

meningkat. Berdasarkan hasil pengukuran tersebut, nilai fluktuasi frekuensi gedung masih

berada dalam batas standar SPLN tahun 1995 pada rentang 49,5 – 50,5 Hz yaitu pada rentang

49,6 – 50,3 Hz sehingga untuk parameter frekuensi tidak perlu dilakukan tindakan khusus.

E. Total Harmonic Distortion (THD) Tegangan

Dari data pada tabel 4.5 terlihat bahwa nilai tertinggi THD tegangan untuk masing-

masing fasa terdapat pada pukul 19:58 WIB dengan besar THDv 1,49% serta penyumbang

harmonik terbesar berasal dari orde kelima, yaitu dengan nilai IHDv sebesar 1,36%.

Hari, Tanggal Nilai Rata-Rata

Nilai Maksimum

Waktu Terjadi Nilai Max

Nilai Minimum

Waktu Terjadi Nilai Min Senin, 07/11/2016 49,9

64 50,191 15:42:00 49,8

49 16:38:00

Selasa, 08/11/2016 49,986

50,240 11:44:00 49,827

10:56:00 Rabu, 09/11/2016 50,0

09 50,294 15:40:00 49,7

58 14:20:00

Kamis, 10/11/2016 49,982

50,103 15:36:00 49,795

15:04:00 Jumat, 11/11/2016 50,0

01 50,260 14:04:00 49,7

31 10:52:00

Sabtu, 12/11/2016 50,004

50,276 08:22:00 49,671

08:18:00 Minggu, 13/11/2016 50,0

04 50,222 11:40:00 49,8

41 17:12:00

Gambar 4. 4 Grafik Frekuensi hari Senin, 7 November 2016


12

Tabel 4. 2 THDv Tegangan Tertinggi fasa R,S, dan T hari Senin, 07 November 2016

Apabila mengacu pada standar distorsi harmonik pada IEEE 512-1992 standar

THDV dan IHDV yang diperbolehkan adalah 5% dan 3% karena nominal tegangan sistem

kurang dari 69 kV. Dapat diketahui bahwa tingkat harmonik tegangan pada hasil

pengukuran di panel EC pada hati Senin masih di dalam batas standar harmonik yang

diizinkan dan orde-orde yang harmonik yang terjadi pun masih dalam batas yang

ditentukan. Dengan menggunakan perhitungan yang sama diberlakukan pada hari Selasa

08 November 2016 hingga Minggu 13 November 2016:

Tabel 4. 3 THDv dan IHDv Selasa 8/11/2016 - Minggu 13/11/2016

Rentang Waktu

Parameter

Fasa R Fasa S Fasa T THDv

(%)

Jam THDv

(%)

Jam THDv

(%)

Jam

08:00 - 12:00

Maksimum 1.03 08:18 0,98 08:18 1,08 10:22 Rata-rata 0,96 0,89 1,00

12:00 - 16:00

Maksimum 1,05 13:20 0,92 12:06 1,10 15:28 Rata-rata 0,96 0,87 1,01

16:00 - 20:00


Hari,tanggal THDv IHDv Orde IHDv Tegangan Standar

Selasa, 8/11/2016 1,62% 1,5% 5 3,44 V Sesuai

Rabu, 9/11/2016 1,59% 1,43% 5 3,28 V Sesuai

Kamis, 10/11/2016 1,52% 1,41% 5 3,17 V Sesuai

Jumat, 11/11/2016 1,62% 1,49% 5 3,37 V Sesuai

Sabtu, 12/11/2016 1,46% 1,3% 5 2,94 V Sesuai

Minggu, 13/11/2016 1,44% 1,29% 5 2,84 V Sesuai

3,10

Gambar 4. 5 Spektrum Harmonik THDV Tertinggi (1,49%)


13

Dapat diketahui bahwa tingkat harmonik tegangan pada hasil pengukuran di panel EC

pada hari Selasa hingga Minggu masih di dalam batas standar harmonik yang diizinkan

dan orde-orde yang harmonik yang terjadi pun masih dalam batas yang ditentukan,

sehingga belum perlu adanya perlakuan khusus terkait dengan permasalahan harmonik

tegangan.

F. Total Demand Distortion (TDD)

Berdasarkan hasil pengukuran didapatkan data mengenai THD arus maksimum

untuk setiap

fasa sebagai

berikut:

Dari gambar 4.6 di atas dapat dilihat bahwa nilai THD arus tertinggi setiap fasa ada

pada pukul 18:16 WIB dengan THDI sebesar 11,16% serta penyumbang harmonik

terbesar pada orde ketiga dengan IHDI sebesar 8,71%. Untuk mengetahui nilai tersebut

masih di dalam batas standar yang diperbolehkan atau tidak perlu diuji terlebih dahulu

nilai koefisien THD-nya. Pengujian nilai tersebut dilakukan dengan menghitung

Tabel 4. 4 THDi Arus Tertinggi fasa R,S, dan T hari Senin, 07/11/2016

Rentang Waktu

Parameter

Fasa R Fasa S Fasa T THDI

(%)

Jam THDI

(%)

Jam THDI

(%)

Jam

08:00 - 12:00


12:00 - 16:00


16:00 - 20:00


3,48 A Gambar 4. 6 Spektrum Harmonik THDi Tertinggi (11,16%)


14

perbandingan nilai arus hubung singkat pada point of common coupling (PCC) terhadap

arus beban dasar. Koefisien batas TDD untuk panel EC:

!"#!" =

358 !168,8 ! = 2,12


15

Dari hasil perhitungan didapatkan nilai koefisien TDD untuk panel EC adalah

2,12, sehingga verifikasi standar harmonik arus menjadi seperti berikut. Kondisi

dikatakan sesuai apabila nilai TDD yang terukur lebih kecil daripada nilai standar

yang ada

!"" =5,28 !168,8 ! ! 100% = 3,12%

Dari perhitungan tersebut dapat dilihat bahwa TDD arus pada panel EC sebesar

3,12% masih berada pada standar yang diperbolehkan yaitu 5% walaupun untuk IHDi

pada orde ketiga sebesar 8,71% melebihi standard yang diizinkan yaitu maksimal 4%.

Dengan menggunakan perhitungan yang sama diberlakukan pada hari Selasa 08

November 2016 hingga Minggu 13 November 2016 dengan hasil:

Tabel 4.5 THDi dan IHDi Selasa 8/11/2016 - Minggu 13/11/2016

Terlihat pada tabel 4.11 bahwa orde penyumbang harmonik tertinggi dari hari

Senin hingga Minggu yaitu pada orde ketiga. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa

TDD arus selama tujuh hari ini masih berada pada batas yang diizinkan yaitu dibawah

5% walaupun IHDi selama tujuh hari pada orde ketiga tidak sesuai standard. Cara yang

bisa dilakukan untuk mengurangi harmonisa adalah dengan menggunakan filter pasif,

yaitu single tuned pasif filter dimana filter dipasang paralel dengan beban dimana untuk

mengurangi nilai harmonik pada hari Senin, dibutuhkan nilai kapasitor filter sebesar

752,9 µμF dan nilai induktor filter sebesar 1,602 µμH.

G. Faktor Daya

Dari hasil pengukuran, didapatkan faktor daya rata-rata bernilai +0,84. Nilai faktor


16

daya positif berarti menyerap daya reaktif (lagging). Nilai PF yang kecil sama dengan

memperbesar nilai daya reaktif (Q). Pada data yang terukur, nilai daya reaktif selama

pengukuran, rata-rata bernilai 40,29 kVAR. Dengan nilai daya aktif sebesar 69,66 kW dan

daya semu 80,65 kVA. Semakin besar nilai Q yang terjadi pada suatu sistem, maka

secara tidak langsung PLN dirugikan karena tidak semua daya yang dikirim digunakan

untuk peralatan, karena PLN hanya men-charge pemakaian P dan tidak men-charge

pemakaian Q. Untuk itu PLN membuat regulasi dimana PF suatu industri harus ≥ 0.85.

Maka untuk membuat faktor daya panel EC menjadi minimal 0,85 perlu dilakukan

perbaikan faktor daya atau biasa disebut kompensasi daya. Dengan menggunakan

perhitungan yang sama seperti pada subbab 4.5 maka dibutuhkan nilai kapasitor filter

sebesar 752,9 µμF dan nilai induktor filter sebesar 1,602 µμH.

H. Temperatur Panel

Gambar 4. 7 Nilai Faktor Daya Senin, 7 November 2016


17

Tabel 4. 6 Hasil Pengukuran Temperatur Panel EC

Setelah data suhu yang didapatkan, lalu dilakukan perhitungan untuk mencari

selisih suhu antara suhu terukur dengan suhu sekitar yang nantinya digunakan untuk

menentukan klasifikasi dan kondisi MCB. Suhu sekitar pada panel EC yang telah diukur

adalah bernilai 28,6°C. Titik 1 merupakan titik kabel input dan titik 2 merupakan titik yang

kabel output. Arus yang besar pada kabel, atau sekring yang berumur tua bisa

menyebabkan bahaya panas berlebih. Hampir semua MCB disetiap fasa memiliki

klasifikasi A yaitu selisih suhu berada antara 0°C-10°C. MCB dalam kondisi ini tidak

memerlukan tindakan apapun dalam waktu dekat, hanya perlu diperiksa saat pengukuran

dan perawatan berikutnya.

I. Iluminasi Cahaya

Pengukuran kualitas penerangan dengan menggunakan alat ukur luxmeter dan

dilakukan pada siang hari dengan cuaca relatif cerah, lampu dihidupkan dan kondisi

ruangan pada ruang kelas yaitu pada saat kelas kosong, pada ruang kantor saat

berlangsung kegiatan, dan ruang gambar pada saat ruangan kosong. Dalam pengukuran

setiap ruangan diambil rata-rata dari enam kali pengukuran pada titik yang telah

ditentukan.


18

Tabel 4. 7 Hasil pengukuran kualitas penerangan pada siang hari

Bila dibandingkan dengan standar masing-masing jenis ruangan, tidak ada ruangan

yang memenuhi standa. Hal-hal seperti ini bisa terjadi karena sejumlah ruangan terdapat

beberapa lampu yang mati atau rusak, sebagian mendapat pengaruh dari penerangan

alami yang masuk melalui kaca atau jendela dan sebagian mendapat pengaruh intensitas

dari luar yang kecil, dan faktor penyusutan lampu dan refleksi. Penyusutan merupakan

berkurangnya kuat penerangan yang diakibatkan oleh pengotoran akibat debu dan juga

lamanya sumber cahaya yang digunakan. Begitu pula faktor refleksi dimana merupakan

faktor pemantulan fluks cahaya oleh dinding dan lantai. Bila warna dinding dan lantainya

cerah serta tidak terhalang adanya pohon, pagar gedung, maka fluks cahaya yang

diterima dinding, lantai, dan langit-langit kemudian dipantulkan mencapai bidang kerja

sangat baik. Bila lantai gelap, warna dinding dan langit-langit cerah, maka fluks cahaya

yang diterima lantai kemudian dipantulkan ke langit-langit dan dipantulkan ke bidang

kerja akan berkurang karena sifat lantai yang gelap akan menyerap cahaya sehingga kuat

penerangannya yang mencapai bidang kerja akan berkurang juga. Ada beberapa solusi

yang ditawarkan yaitu dengan penentuan kembali letak atau titik penerangan yang

efisien, penambahan titik penerangan, dan melakukan perawatan ataupun pergantian

lampu yang kualitasnya mulai berkurang maupun mati atau rusak.

J. Kondisi Panel

Panel distribusi utama gedung ini berada di dalam ruangan khusus panel yang


19

terdapat di bagian depan gedung dimana sumber listrik berasal dari gardu UI 6. Pada

panel EC, MCB tidak ditandai dengan penulisan nomor MCB sehingga apabila terjadi

gangguan sulit untuk dilakukan pemeriksaan. Terdapat grounding, kabel rapih tetapi

berdebu dan bersarang, dan terdapat current transformer (CT) pada busbar, CT ini

digunakan untuk mengubah nilai nominal arus sistem menjadi lebih kecil (0 – 5 A). Akan

tetapi, CT tersebut tidak terpakai.

Rating pemutus tenaga antara masukan trafo dengan rel pada panel sebesar 400 A, dan

rating pemutus tenaga menuju masing-masing panel cabang memiliki besaran yang

bervariasi. Untuk spesifikasi kabel di dalam gedung digunakan jenis kabel nyy dan nym.

Terdapat alat ukur dan lampu indikator pada pintu panel. Alat ukur dan lampu indikator

ini digunakan untuk melihat kondisi per fasanya dan juga alat ukur untuk mengetahui

nilai dari arus dan juga tegangan. Akan tetapi, lampu indikator maupun alat ukur ini

sudah tidak berfungsi lagi. Untuk kondisi dalam ruangan panel sangat berantakan dengan

barang dimana-mana sehingga terlihat seperti halnya gudang dan juga dengan kondisi

berdebu. Hal ini menganggu ketika dilakukannya operasi perawatan dan perbaikan.

5. Kesimpulan

Audit dilakukan untuk mengetahui kondisi kualitas daya listrik gedung Engineering

Center dan memberikan suatu rekomendasi agar kualitas daya listrik sesuai dengan standar

yang diizinkan, diperoleh kesimpulan bahwa:

1. Perlu dilakukan perbaikan ataupun pergantian alat ukur dan lampu indikator pada

panel yang sudah rusak, digunakannya komponen CT untuk mengubah nilai nominal

arus sistem menjadi lebih kecil (0 – 5 A) dan juga pemasangan nomor pada MCB

2. Perlu dibuat diagram satu garis gedung Engineering Center dengan baik, perawatan

terhadap kondisi sekitar panel yang berantakan, dan pengecekan terhadap kondisi

kabel.

3. Beberapa parameter listrik yang diukur pada panel utama EC seperti tegangan,

frekuensi, dan temperatur panel sudah sesuai standar acuan sedangkan tidak dengan

parameter harmonik, faktor daya, dan iluminasi cahaya

4. Pada parameter harmonik, nilai TDDi sudah sesuai dengan standar yaitu dibawah 5%,

akan tetapi nilai IHDi yang tidak sesuai standar dimana orde penyumbang harmonik


20

tertinggi pada orde 3 bernilai diatas 4%. Solusi ataupun cara yang bisa dilakukan untuk

mengurangi harmonik adalah dengan menggunakan single-tuned pasif filter, dengan

nilai kapasitor filter sebesar 752,9 µF dan nilai induktor filter sebesar 1,602 µH

5. Pada parameter faktor daya, nilai faktor daya rata-rata tidak sesuai dengan standar yaitu

+0.84. Dengan melakukan pemasangan single-tuned pasif filter seperti pada solusi

harmonik, dapat memperbaiki nilai faktor daya

Pada parameter iluminasi cahaya, nilai iluminasi rata-rata dari beberapa sampel ruangan

tidak memenuhi nilai standar ruangan. Ada beberapa solusi yang ditawarkan yaitu

dengan penentuan kembali letak atau titik penerangan yang efisien, penambahan titik

penerangan, dan melakukan perawatan ataupun pergantian lampu yang kualitasnya

mulai berkurang maupun mati atau rusak.

6. Daftar Pustaka

[1] R. C. Dugan, Electrical Power Systems Quality, The McGraw – Hill, 2004.

[2] A. de Almeida, L. Moreira, and J. Delgado. (2012) International Power Quality

Discussion Forum. [Online]. https://www.ipqdf.com

[3] PT. PLN (Persero) Distribusi Jawa Timur, “Mutu Produk Menuju World Class

Service,” PT.PLN, Jawa Timur, 2013.

[4] Li Penghui, Zhao Lijie, Bai Haijun, and Zhang Yanhua, "Power Quality

Monitoring of Power System Based on Spectrum Analysis," p. 2, 2010.

[5] E. Normanyo, “Mitigation of Harmonic in Three Phase, Four-Wires Distribution

System Using a System of Shunt Passive Filter,” International Journal of Engineering

and Technology, vol. 2, p.5, 2012.

[6] M. Bollen,. Pascataway,USA, 2000.

[7] C. Sankaran, Power Quality. Boca Raton: CRC Press I.I.C, 2002.

[8] IEEE, "IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality," 1995.


21

[9] Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia, “Peraturan No. 19

Tahun 2014 Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia,” Jakarta

2014

[10] Infraspection Institue, “Standard for Infrared Inspection of Electrical System &

Rotating Equipment,” Infraspection Institute, Burlington, 2008.

[11] E Gunther, "Harmonic and Interharmonic Measurement According to IEEE 519 and

IEC 61000-4-7," , Dallas, 2006.

[12] Tony Hoevenaars P.Eng, Kurt LeDoux P.E, and Matt Colosino, "Standar for

Harmonics," Interpreting IEEE Std 519 and Meeting its Harmonic Limits in VFD

Applications, p. 1, 2003.

[13] Aris Pramnamto. (2016, April) Library UI. [Online].

http://lib.ui.ac.id/file?file=digital/126732-R0308151-Analisis%20penggunaan-

Literatur.pdf

[14] A. Pardina Carrera and F. Javier Arcega Solsona, "Study of Harmonics Thermal Effect

in Conductor Produced by Skin Effect," vol. 12, no. 8, 2014.


audit kelistrikan pada studi kasus gedung engineering

Documents