bab ii -...

28
II-1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas untuk melakukan kerja. Energi bisa berupa cahaya, kimia, panas, elektromagnetika, dan mekanika yang bisa diolah, dimanfaatkan, dikonversi pada suatu proses maupun didaur ulang[3]. Energi berperan penting dalam kehidupan masyarakat, karena energi merupakan parameter dari pembangunan dan pertumbuhan ekonomi. Seiring berkembangnya jaman, pasokan energi akan semakin berkurang. Faktor kelemahan dari kurangnya pasokan energi kita salah satunya yaitu manajemen yang tidak baik. Manajemen yang benar dapat membantu dan mencari solusi atas masalah yang dihadapi. Proses yang tersusun atas rentetan aktivitas seperti perencanaan, pengorganisasian, dan pengendalian / pengawasan, yang dikerjakan untuk memastikan dan mencapai target yang sudah ditetapkan melalui penggunaan sumber daya manusia dan sumber daya lainnya merupakan pengertian dari Manajemen.[6] Sedangkan manajemen energi merupakan suatu program yang direncanakan dan dikerjakan secara teratur guna memanfaatkan energi secara efektif dan efisien dengan melakukan pencatatan, perencanaan, pengawasan dan evaluasi secara berkelanjutan dengan tidak mengurangi bobot pelayanan dan produksi. Verein Deutscher Ingenieure (VDI) [5] mendefinisikan manajemen energi adalah aktivitas yang proaktif, penyediaan materi yang terorganisasi dan sistematik, konversi, distribusi dan penggunaan energi yang memenuhi kebutuhan, dengan memprediksikan sasaran lingkungan dan ekonomi. Target dari manejemen energi pada industri yaitu : a. Memaksimalkan penggunaan sumber daya energi dan energi b. Menaikkan efisiensi pemakaian sumber daya energi dan energi c. Pendayagunaan peluang untuk memaksimalkan daya saing perusahaan

Upload: others

Post on 04-Mar-2021

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-1

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Manajemen Energi

Energi merupakan kapabilitas untuk melakukan kerja. Energi bisa berupa

cahaya, kimia, panas, elektromagnetika, dan mekanika yang bisa diolah,

dimanfaatkan, dikonversi pada suatu proses maupun didaur ulang[3]. Energi

berperan penting dalam kehidupan masyarakat, karena energi merupakan parameter

dari pembangunan dan pertumbuhan ekonomi. Seiring berkembangnya jaman,

pasokan energi akan semakin berkurang. Faktor kelemahan dari kurangnya pasokan

energi kita salah satunya yaitu manajemen yang tidak baik. Manajemen yang benar

dapat membantu dan mencari solusi atas masalah yang dihadapi.

Proses yang tersusun atas rentetan aktivitas seperti perencanaan,

pengorganisasian, dan pengendalian / pengawasan, yang dikerjakan untuk

memastikan dan mencapai target yang sudah ditetapkan melalui penggunaan

sumber daya manusia dan sumber daya lainnya merupakan pengertian dari

Manajemen.[6] Sedangkan manajemen energi merupakan suatu program yang

direncanakan dan dikerjakan secara teratur guna memanfaatkan energi secara

efektif dan efisien dengan melakukan pencatatan, perencanaan, pengawasan dan

evaluasi secara berkelanjutan dengan tidak mengurangi bobot pelayanan dan

produksi.

Verein Deutscher Ingenieure (VDI) [5] mendefinisikan manajemen energi

adalah aktivitas yang proaktif, penyediaan materi yang terorganisasi dan sistematik,

konversi, distribusi dan penggunaan energi yang memenuhi kebutuhan, dengan

memprediksikan sasaran lingkungan dan ekonomi. Target dari manejemen energi

pada industri yaitu :

a. Memaksimalkan penggunaan sumber daya energi dan energi

b. Menaikkan efisiensi pemakaian sumber daya energi dan energi

c. Pendayagunaan peluang untuk memaksimalkan daya saing perusahaan

Page 2: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-2

Manajemen energi sangatlah penting dalam sebuah organisasi sebuah

industri agar hasil dan rekomendasi dari manajemen energi dapat di realisasikan.

Terdapat 2 strategi pokok dalam manajemen energi, yaitu :

a. Konservasi Energi Listrik

Konservasi energi merupakan pemanfaatan energi sesuai kebutuhan

dan efisien yang dilihat dari aspek pemanfaatan, sumber daya energi dan

sumber energi dengan tidak memangkas fungsi energi tetapi memiliki

jenjang ekonomi yang sangat rendah, diterima publik dan tidak merusak

area sekitar. Sehingga dengan cara – cara pengurangan energi listrik di

semua tingkat pengelolaan lebih simpel, konservasi energi adalah

penghematan energi listrik.[5]

b. Efesiensi Energi

Efisiensi energi merupakan pemanfaatan energi yang maksimal,

efisien dan rasional dengan tidak mengurangi produksi dengan maksud

mendapat informasi tingkat penghematannya. Penghematan yang akan

dikerjakan serta mengidentifikasi potensi penghematan yang dikerjakan

setelah kita menganaisis prilaku dan kinerja beban.[5]

2.2 Audit Energi Listrik

Audit energi listrik merupakan suatu cara yang digunakan untuk

menghitung besarnya intensitas konsumsi energi listrik suatu sistem,

mengidentifikasi peluang penghematan energi dan mengetahui macam - macam

penghematannya. Audit energi listrik memiliki tujuan guna mengetahui potret

pemanfaatan energi listrik dan mencari cara yang perlu doperasikan guna

meningkatan efisiensi pemanfaatan energi listrik dengan cara untuk mmemangkas

penggunaan energi per produksi dan memangkas biaya operasi / biaya produksi[5].

Proses audit energi listrik mencakup audit energi awal, audit energi rinci,

pengenalan potensi hemat energi, analisi potensi hemat energi, laporan dan

rekomendasi penghematan energi. Hasil audit energi merupakan rekomendasi yang

ditujukan kepada pihak perusahaan berupa tindakan - tindakan yang perlu

dilakukan guna memaksimalkan efisiensi energi listriknya.

Page 3: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-3

2.2.1 Standar Audit Energi

Dalam audit energi listrik pasti akan terikat dengan yang namanya

standarisasi. Standar yang digunakan merupakan standar yang sudah

berstandarisasi Internasional. Standar audit energi yang digunakan di Negara

Indonesia yaitu Standar Nasional Indonesia (SNI) dengan nama lembaga Badan

Standarisasi Nasional ( BSN ). Standar ini memiliki kegunaan selaku pembanding

dan rujukan bagi para perancang, pelaksana. pemilik, pemakai dan pengelola[7].

Apabila untuk seorang auditor, standar digunakan untuk memberi potret dan

pembanding terhadap hasil audit sebagai landasan untuk melakukan konservasi

energi. Serta untuk menunjukan prioritas penerapan konservasi energi yang pantas

untuk diaplikasikan berdasarkan rekomendasi dari hasil audit energi yang

memerlukan biaya sedang/tinggi dan dikonsultasikan dengan manajemen

perusahaan.

Terdapat beberapa standar yang digunakan dalam audit energi, antara lain:

a. SNI 03-6196-2000; prosedur audit pada bangunan gedung.

b. ASHRAE, Standard 90.1: energi efficiency.

c. BOMA, Standard method for measuring floor area in office buildings.

d. BOCA, International energi conservation code 2000.

Selain itu, dalam estimasi Indeks Konsumsi Energi dengan memakai hasil

dari penilitian ASEAN-USAID Indonesia menentukan besarnya standar IKE adalah

sebagai berikut:

a) IKE untuk pusat belanja : 330 Kwh/m2/tahun

b) IKE untuk hotel/apartement : 300 Kwh/m2/tahun

c) IKE untuk rumah sakit : 380 Kwh/m2/tahun

d) IKE untuk perkantoran (Komersil) : 240 Kwh/m2/tahun

Harga dari Intensitas Konsumsi Energi diatas merupakan standar SNI 05-

3052-1992 yang diterapkan sejak tahun 1992 dan tidak menutup kemungkinan akan

terjadinya perubahan nilai sesuai dengan kemajuan teknologi yang telah

dikembangkan dalam aspek energi saat ini.

Page 4: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-4

2.2.2 Proses Audit Energi

Dilihat dari Standarisasi Nasional Indonesia (SNI) antara Prosedur atau

proses audit energi dan konservasi energi tidak bisa dipisahkan. Metode audit

energi ini berlandaskan Standarisasi Nasional Indonesia No. 036169-2000[1]

dimulai dari audit energi awal, pada proses audit energi awal dilakukan

pengambilan data historisis mengenai konsumsi energi listrik. Dari proses audit

awal hendak menghasilkan harga Intensitas Konsumsi Energi (IKE). Nilai

intensitas konsumsi energi tersebut digunakan sebagai patokan dalam

merekomendasikan harus atau tidaknya dilakukan audit energi rinci. Apabila harga

target intensitas konsumsi energi kurang dari IKE yang dihitung, lalu diharuskan

melakukan audit rinci yang mana mampu mendapatkan rekomendasi – rekomendasi

sehingga target yang diinginkan dapat tercapai. Rekomendasi yang diberikan

merupakan hasil dari proses mengenali kemungkinan Peluang Hemat Energi, dan

analisa Peluang hemat energi. Setelah diajukan rekomendasi Peluang Hemat

Energi, pihak perusahaan dianjurkan agar mengimplementasikan rekomendasi yang

telah dibuat guna mencapai target dari nilai Intensitas Konsumsi Energi yang

sebelumnya telah ditentukan.

Page 5: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-5

2.2.3 Bagan Alur Proses Audit Energi

MULAI

PENGUMPULAN DAN PENYUSUNAN DATA HISTORIS ENERGI TAHUN

SEBELUMNYA

DATA HISTORISIS ENERGI TAHUN SEBELUMNYA

MENGHITUNG BESARNYA INTENSITAS KONSUMSI ENERGI (IKE)

TAHUN SEBELUMNYA

PERIKSA “IKE” > TARGET

YA

LAKUKAN PENELITIAN DN PENGUKURAN KONSUMSI ENERGI

DATA KONSUMSI ENERGI HASIL PENGUKURAN

PERIKSA IKE > TARGET

MENGENALI KEMUNGKINAN “PHE”

ANALISA “PHE”

REKOMENDASI “PHE”

IMPLEMENTASI

PERIKSA “IKE” > TARGET

TIDAK

STOP

TIDAK

YATIDAK

AUDIT ENERGI AWAL

AUDIT ENERGI RINCI

IMPLEMENTASI

MULAI

PENGUMPULAN DAN PENYUSUNAN DATA HISTORIS ENERGI TAHUN

SEBELUMNYA

DATA HISTORISIS ENERGI TAHUN SEBELUMNYA

MENGHITUNG BESARNYA INTENSITAS KONSUMSI ENERGI (IKE)

TAHUN SEBELUMNYA

PERIKSA “IKE” > TARGET

YA

LAKUKAN PENELITIAN DN PENGUKURAN KONSUMSI ENERGI

DATA KONSUMSI ENERGI HASIL PENGUKURAN

PERIKSA IKE > TARGET

MENGENALI KEMUNGKINAN “PHE”

ANALISA “PHE”

REKOMENDASI “PHE”

IMPLEMENTASI

PERIKSA “IKE” > TARGET

TIDAK

STOP

TIDAK

YATIDAK

AUDIT ENERGI AWAL

AUDIT ENERGI RINCI

IMPLEMENTASI

Gambar II.1 Bagan alur proses audit energi [1]

Berdasarkan bagan alur diatas ada 3 tahap yang dilakukan untuk melakukan Audit

Energi, yaitu:

1) Audit Energi Awal

Audit energi awal pada prinsipnya dapat dilakukan oleh pemilik

atau pengelola dari sebuah bangunan, gedung atau industri yang

bersangkutan. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan data pembayaran

energi listrik yang dikeluarkan. Audit energi awal bertujuan untuk

Audit Energi Awal

Audit Energi Rinci

ya

ya

tidak

tidak

Page 6: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-6

mengetahui peluang hemat energi dengan satuan energi dan biaya energi

yang mungkin diperoleh.

Adapun data – data yang diperlukan untuk melakukan audit awal

yaitu:

a. Dokumentasi Data konsumsi

b. Desain Bangunan

c. Dokumentasi Produksi

Setelah pengumpulan data terpenuhi, dilakukan pencarian peluang

hemat energi. Dengan adanya peluang energi tersebut lakukan rekomendasi.

Jika rekomendasi Intensitas Konsumsi Energi lebih kecil dari targetnya

maka cukuplah sampai audit awal. Hasil dari rekomendasi dapat digunakan

sebagai landasan untuk penyusunan laporan hasil audit awal.

2) Audit Energi Rinci

Audit rinci merupakan audit energi listrik yang diksanakan

berdasarkan rekening listrik dan pembayaran energi listrik. Hanya saja audit

rinci dapat dilakukan jika nilai Intensitas Konsumsi Energi lebih besar dari

target yang ditentukan. Audit energi akan bersifat kontinyu, jika Intensitas

Konsumsi Energi lebih besar dari target yang ditentukan. Audit energi rinci

bertujuan untuk mengetahui penggunaan energi apa saja yang pemakaian

energinya cukup besar, sehingga penghematan energi yang didapat cukup

tinggi.[5]

3) Rekomendasi dan Implementasi

Rekomendasi yang akan dibuat mencakup pengelolaan energi,

termasuk program manajemen energi yang perlu diperbaiki, implementasi

hasil audit yang lebih baik, dan cara meningkatkan kesadaran penghematan

energi.[5] Rekomendasi langkah-langkah penghematan energi didasarkan

pada kriteria:

a. Tanpa biaya atau biaya rendah

Rekomendasi penghematan energi dengan tanpa biaya atau

biaya rendah dapat diperoleh melalui:

Page 7: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-7

a) Peningkatan kesadaran dan penciptaan budaya hemat energi di

kalangan karyawan.

b) Pengoperasian peralatan pada beban yang optimal.

c) Penerapan sistem perawatan peralatan yang baik sehingga

kinerja perlatan selalu optimal.

d) Penerapan sistem pemantauan penggunaan energi.

b. Biaya sedang

c. Biaya tinggi

Rekomendasi penghematan energi dengan biaya sedang dan

tinggi dapat diperoleh melalui:

a) Perbaikan/perubahan proses produksi.

b) Penerapan heat recovery.

c) Penggantian kontrol sistem peralatan.

d) Pencegahan terjadinya bottle neck pada jalur produksi.

Dari hasil analisa peluang hemat energi akan mengeluarkan

beberapa rekomendasi yang bertujuan untuk :

a) Mngusahakan pemanfaatan energi serendah mungkin

(memangkas daya terpakai/terpasang dan waktu

penggunaannya).

b) Meningkatkan kinerja beban.

c) Memanfaatkan sumber energi yang lebih ekonomis

Berdasarkan dari bagan dan penjelasan diatas, maka dibuatlah bagan alur

proses audit energi yang dilakukan penulisa dalam Proyek Akhir ini.

Page 8: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-8

Gambar II.2 Bagan alur proses audit energi yang dilakukan

Dari gambar 2.2 diketahui bahwa terdapat perbedaan dengan bagan

sebelumnya yang diambil dari SNI-6196:2000 [1] yaitu pada proses implementasi

tidak dilakukan. Penulis membatasi proses audit energi yang dilakukan hanya

sampai rekomendasi Peluang Hemat Energi.

Tidak

Ya

Audit Energi Rinci

Audit Energi Rinci

Page 9: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-9

2.3 Intensitas Konsumsi Energi ( IKE )

Konsumsi energi yaitu merupakan suatu istilah yang digunakan untuk

menyatakan besarnya pemakaian energi yang diperlukan untuk memproduksi

sesuatu[11]. Agar dapat melihat harga konsumsi energi digunakan rumus:

Konsumsi energi ( kWh/waktu ) = Daya (Watt) x satuan waktu pemakaian (2-1)

Intensitas Konsumsi Energi (IKE) listrik merupakan pembagian antara

konsumsi energi listrik dalam waktu tertentu dengan satuan meter persegi (luas

wilayah objek audit). IKE adalah tolak ukur pokok yang harus dihitung dan

diketahui. Menggunakan harga IKE tersebut bisa dikembangkan menjadi formulasi

dan simulasi analisa potensi penghematan energi[3]. Nilai Intensitas Energi yang

harus dicapai bernilai sama atau dibawah nilai target yang ingin di capai. Guna

memperoleh harga intensitas konsumsi energi, yang mesti dipersiapkan yaitu :

1) Rekening penggunaan energi dalam waktu tertentu ( Kwh/waktu )

2) Banyaknya produksi dalam waktu tertentu

Intensitas Konsumsi Energi (IKE) = 𝑘𝑊ℎ

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖 ....................................... (2-2)

Selain dengan menggunakan data banyaknya produksi selama waktu

tertentu seperti diatas, Intensitas Konsumsi Energi (IKE) juga dapat diketahui

dengan menggunakan data:

1) Banyaknya konsumsi energi selama waktu tertentu (kWh/ waktu)

2) Luas wilayah per meter persegi

Intensitas Konsumsi Energi (IKE) = 𝑘𝑊ℎ

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑤𝑖𝑙𝑎𝑦𝑎ℎ 𝑝𝑒𝑟 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑒𝑔𝑖................... (2-3)

Setelah mengetahui nilai Intensitas Konsumsi Energi maka dilakukkan

pencarian nilai range IKE, dan rata – rata nilai IKE menggunakan rumus sebagai

berikut:

Range IKE = 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚 𝐼𝐾𝐸−𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑀𝑖𝑛𝑖𝑚𝑢𝑚 𝐼𝐾𝐸

6 ....................................... (2-4)

Rata – rata nilai IKE . = Σ𝐼𝐾𝐸

Σ𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛 ........................................................................ (2-5)

Page 10: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-10

Nilai Intensitas Konsumsi Energi (IKE) sangatlah penting karena dapat

digunakan sebagai acuan seberapa besar nilai konsumsi yang mungkin akan

dipakai. Penentuan nilai IKE yang bergerak dalam bidang jasa dapat menggunakan

kWh / Produksi / bulan. Adapun karakter yang ada pada Intensitas Konsumsi Energi

(IKE) yaitu :

a. Sangat Efisien

b. Efisien

c. Cukup Efisien

d. Cenderung tidak efisien

e. Tidak efisien

f. Sangat tidak efisien

Untuk perhitungan Indeks Konsumsi Energi menggunakan hasil dari

penilitian ASEAN-USAID Indonesia menentukan besarnya standar IKE adalah

sebagai berikut:

Tabel II.1 Standar Intensitas Konsumsi Energi (IKE) Indonesia

Bangunan Dengan Ruangan AC

(kWh/m2/bulan)

Bangunan Dengan Ruangan Tanpa AC

(kWh/m2/bulan)

Sangat efisien 4,17 – 7,92 Cukup efisien 1,67 – 2,50

Efisien 7,92 – 12,08 Cenderung tidak efisien 0,84 – 1,67

Cukup efisien 12,08 -14,58 Tidak efisien 2,50 – 3,34

Cenderung tidak efisien 14,58 – 19,17 Sangat tidak efisien 3,34 – 4,17

Tidak efisien 19,17 – 23,75

Sangat tidak efisien 23,75 - 37,50

Sumber: SNI 03-6197: 2000

2.4 Peluang Hemat Energi ( PHE )

Peluang dalam penghematan energi dapat ditilik berdasarkan harga

intensitas konsumsi energinya. Yang mana semakin jauh besar harga intensitas

energi yang didapat terhadap target intesitas energinya maka peluang akan

semakin tinggi. Target yang diinginkan haruslah sesuai standarisasi. Jadi, potensi

hemat energi adalah hasil analisa Intensitas Konsumsi Energi yang setelah itu

dilakukan perbandingan terhadap standar yang ada baik berupa SNI atau BSN[3].

Page 11: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-11

Apabila didapatkan harga IKE melebihi dari IKE standar maka terdapat peluang

untuk dilakukan penghematan.

Potensi Penghematan = ∆𝐼𝐾𝐸 (𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖) 𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝑇𝑎𝑟𝑖𝑓 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘

12 𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛/𝑡𝑎ℎ𝑢𝑛 (2-6)

2.5 Tegangan Tidak Seimbang (Unbalance Voltage)

Dalam sistem tiga fasa, tegangan tak seimbang merupakan suatu keadaan

ketika tegangan yang tersedia di ketiga fasanya tidak sama atau fasa dari

tegangannya tidak memiliki selisi 120 derajat atau gabungan dari keduanya. hal

tersebut bisa terjadi pada sistem kelistrikan yang berlokasi di industri.

Ketidakseimbangan beban bisa menyebabkan permasalahan yang mendalam pada

motor dan beban listrik dengan sistem induksi tiga fasa. Kerugian yang dapat

ditimbulkan dari ketidakseimbangan beban antara lain mengakibatkan adanya rugi-

rugi daya[2].

Kondisi Unbalance voltage biasanya disebabkan oleh beban yang

bervariasi. Ketika terdapat perbedaan pada beban satu fasa dan fasa yang lainnya,

maka saat itulah terjadi unbalance voltage. Hal ini bisa diakibatkan dari tipe beban,

jumlah beban yang berbeda atau impendansi.

Ketidakseimbangan tegangan dapat menyebabkan aliran arus yang tidak

merata antar fase-fase belitannya. Ketidakseimbangan tegangan ini mengakibatkan

pemanasan pada motor listrik dan rugi-rugi energi (rugi-rugi besi) meningkat.

Tegangan tak seimbang antar fase didefinisikan sebagai berikut:

𝑉𝑢 =𝑉𝑚𝑎𝑥−𝑉𝐴

𝑉𝐴 ×100% ......................................................................... (2-7)

Keterangan :

Vu = presentasi ketidakseimbangan tegangan (%),

Vmax = tegangan maximum (Volt),

VA = tegangan rata-rata (Volt),

Besarnya ketidak seimbangan tegangan yang dipersyaratkan oleh US

Department of Energy dan NEMA menyampaikan rekomendasi terhadap

Vunbalance maksimum adalah 1%.

Page 12: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-12

Gambar II.3 Grafik ketidakseimbangan tegangan terhadap rugi daya [12]

Rekomendasi ini menyatakan bahwa :

1) Vunbalance 3% akan menyebabkan rugi daya senilai 15%,

2) Vunbalance 5% akan menyebabkan rugi daya senilai 35% pada sistem

yang digunakan.

3) Ketidakseimbangan tegangan akan menyebabkan aliran arus yang tidak

merata antar fase-fase belitannya. Pengaruh tegangan tak seimbang adalah

pemanasan kepada motor listrik dan rugi-rugi energi (rugi-rugi besi)

meningkat.

2.6 Faktor daya

Daya merupakan energi yang dihasilkan guna melakukan usaha. Pada

sistem tenaga listrik, daya adalah total energi listrik yang dimanfaatkan guna

melakukan usaha. Dalam sistem tenaga listrik, daya listrik bisa dikelompokan

menjadi 3 jenis. Yaitu daya aktif / daya nyata yang memiliki simbol P serta satuan

Watt, daya Reaktif yang memiliki simbol Q serta satuan Volt Amper Reaktif

(VAR), dan daya Semu yang memiliki simbol S serta satuan Volt Amper (VA)[9]

Daya nyata adalah daya yang menghasilkan kerja, sedangkan daya semu

adalah daya yang dihitung berdasarkan arus reaktif. Terdapat rumus - rumus dalam

mementukan faktor daya, yaitu:

S = √3 V.I .......................................................................................... (2-8)

P = √3 V.I.cos φ ................................................................................. (2-9)

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8

Ru

gi D

aya

(%)

Tegangan tak seimbang (%)

Grafik ketidakseimbangan tegangan terhadap rugi daya

Page 13: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-13

Q = √3 V.I.sin φ ................................................................................. (2-10)

Faktor daya = 𝑘𝑊

𝑘𝑉𝐴 ............................................................................. (2-11)

Keterangan :

S = Daya Semu (VA)

P = Daya Aktif (Watt)

Q = Daya Reaktif (VAR)

V = Tegangan (Volt)

I = Arus (Ampere)

Faktor daya adalah perbandingan antara daya nyata/P (kW) dengan daya

semu / S (kVA). Dari pengertian tersebut, faktor daya tersebut dapat dirumuskan

sebagai berikut:

Faktor daya = (Daya Aktif / Daya Semu)

= (P / S)

= (√3V.I. Cos φ / √3V.I)

= Cos φ

Faktor Kerja (cos φ), yaitu merupakan faktor yang mempengaruhi

efisiennya penggunaan daya nyata (kW) yang digunakan oleh beban dengan daya

aktif (kVA) yang dibangkitkan dan daya reaktif (kVAR) yang dibutuhkan oleh

beban. Terdapat 2 jenis faktor beban, yaitu:

1) Displacement

Displacement disebabkan dari pergeseran antara tegangan dan

arus. Perbedaan sudut antara tegangan dan arus tersebutlah yang

S (VA)

Cos φ

Q (VAR)

P (W)

Gambar II.4 Segitiga Daya [13]

Page 14: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-14

menyebabkan displacement dimana bila arus tertinggal tegangan

disebut lagging dan bila arus mendahului tegangan disebut leading.[9]

2) Distorsi

Distorsi disebabkan dari munculnya arus sekunder pada orde –

orde ganjil yang menyebabkan gelombang sinus yang dihasilkan tidak

sempurna. Hal ini akan menyebabkan losses pada sisi penghantar. Dan

bila terjadi pada frekuensi yang tinggi akan mengganggu sistem

informasi lainnya yang berada pada frekuensi sama.

Jika tegangan dan arus berupa sinusoidal, maka faktor daya

(power factor-pf) dijelaskan sebagai cosinus sudut yang dbuat antara

simpangan nol (zero-crossing) arus dan simpangan nol tegangan,

dengan nol tegangan sebagai patokan [9].

Bila arus atau tegangan tidak sinusoidal, pengertian tersebut

tidak lagi bisa diaplikasikan. Guna mengatasi permasalahan terhadap

faktor daya, terdapat 2 pengertian yang biasa dipakai berhubungan

dengan bentuk tegangan dan atau arus yang tidak sinusoidal,

diantaranya:

Displacement power factor (dpf) yang biasa disebut Cos φ yang

dilihat dari beberapa komponen fundamentalnya saja, dan nilai ini benar

bahwa dpf = tpf jika dalam kondisi sinusoidal [9]

Sedangkan jika sistem mengandung harmonisa, maka nilai

yang tpf adalah lebih kecil dibandingkan dpf. Dengan mengikuti

beberapa asumsi, bahwa kebanyakan kasus telah membuktikan

bahwa keberadaan harmonisa arus dan tegangan, berpengaruh kecil

terhadap besarnya daya nyata rata-rata (Pavg) sehingga nilainya

dapat dinyatakan Pavg ≈Pfundamental.

Tolak ukur pada kemampuan daya rangkaian, dengan

mencakup semua komponen harmonisa adalah Tpf. Harga tpf selalu

sama dengan atau lebih rendah dari dpf (pada kasus tegangan dan

arus sinusoidal).

Page 15: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-15

2.7 Perbaikan Faktor daya

Nilai Faktor daya yang kecil menyebabkan kerugian karena menyebabkan

arus yang besar. Dan bila faktor daya kurang dari 0,85 maka akan terkena denda

oleh pihak PLN[5]. Nilai daya reaktif dalam beban tergantung pada besarnya cos φ

atau disebut faktor daya. Beban membutuhkan daya reaktif supaya beban bisa

beroperasi. Beban seperti ini diketahui juga dengan beban induktif, seperti lampu

TL dan elektromotor. semua daya listrik yang digunakan oleh beban biasanya

merupakan daya nyata yang diserap oleh beban tersebut dab daya reaktif yang

diusahakan memiliki nilai yang kecil, dengan cara melakukan pembayaran terhadap

daya reaktif tersebut.

Penggunaan kapasitor bank dapat menghasilkan kompensasi daya reaktif.

Daya reaktif yang pada umumnya diserap oleh beban, merupakan daya reaktif

induktif, sedangkan sebuah kapasitor bank menghasilkan daya reaktif kapasitif.

daya reaktif kapasitif dan daya reaktif induktif ini memiliki arah yang berlawanan

secara vektoris, sehingga daya reaktif tersebut akan saling menghilangkan

(mengurangi).

Pemasangan kapasitor bank yang dipasang secara paralale terhadap beban

diaplikasikan guna meperbaikin faktor daya beban tersebut. Elektron akan mengalir

masuk ke kapasitor jika rangkaian tersebut diberi tegangan. Tegangan akan berubah

ketika muatan elektron telah memenuhi kapasitor bank. Lalu dari kapasitor bank

akan keluar elektron yang akan mengalir ke dalam rangkaian yang

membutuhkannya dengan demikian maka saat itu daya reaktif dibangkitkan oleh

kapasitor. Kapasitor akan menampung kembali electron jika tegangan yang berubah

itu kembali normal. Pada saat kapasitor memberikan daya reaktif kepada beban

berarti sama dengan kapasitor tersebut mengeluarkan elektron (Ic). Karena daya

reaktif bersifat kapasitor(-) sedangkan beban bersifat induktif (+) mengakibatkan

daya reaktif yang ada menjadi rendah. Kapasitor berupaya sebagai pembangkit daya

reaktif dan oleh karenanya akan mengurangi total daya reaktif, juga daya semu yang

dihasilkan oleh bagian utilitas.[9]

Peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif merupakan kapasitor bank

yang akan berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Kapasitas kapasitor dari

Page 16: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-16

ukuran 5 KVar sampai 60 Kvar. Dari tegangan kerja 230 V sampai 525 Volt.

Berikut rumus untuk memperbaiki faktor daya:

Qc = P x ( tan φ awal - tan φ yang diinginkan ) ................................. (2-12)

C = Qc

2πfV2 ......................................................................................... (2-13)

Keterangan :

Qc = Daya Reaktif Koreksi (VAR)

Xc = Beban Kapasitif (Ω)

C = Kapasitor (Farrad)

Beberapa keuntungan pemakaian kapasitor bank antara lain :

a. Menghilangkan denda / Kelebihan Biaya (kVARh).

b. Menghindari kelebihan beban transformer (Over Load).

c. Memberikan tambahan daya yang tersedia.

d. Memaksimalkan pemakaian daya semu (kVA).

e. Menghindari kenaikan arus atau suhu pada kabel.

f. Memperbaiki cos-phi.

g. Melindungi beban lebih yang di hasilkan oleh tegangan lebih dan arus

harmonik.

Terdapat beberapa cara pemasangan kapasitor bank yaitu:

a. Individual Compensation

Dengan metoda ini kapasitor langsung dipasang pada masing masing

beban khususnya yang mempunyai daya yang besar. Cara ini sebenarnya

lebih efektif dan lebih baik dari segi teknisnya. Namun ada kekurangan nya

yaitu harus menyediakan ruang atau tempat khusus untuk meletakkan

φ φ'

Q koreksi

Gambar II.5 Perbaikan faktor daya

Page 17: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-17

kapasitor tersebut sehingga mengurangi nilai estetika. Disamping itu jika

mesin yang dipasang sampai ratusan buah berarti total cost yang di perlukan

lebih besar dari pada metode diatas.[9]

b. Global compensation

Dengan metode ini kapasitor dipasang di induk panel ( MDP ). Arus

yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antara panel

MDP dan transformator. Sedangkan arus yang lewat setelah MDP tidak

turun dengan demikian rugi akibat disipasi panas pada penghantar setelah

MDP tidak terpengaruh. Terlebih instalasi tenaga dengan penghantar yang

cukup panjang Delta Voltagenya masih cukup besar.[5]

c. Sectoral Compensation

Dengan metoda ini kapasitor yang terdiri dari beberapa panel

kapasitor dipasang dipanel SDP. Cara ini cocok diterapkan pada industri

dengan kapasitas beban terpasang besar sampai ribuan kVA dan terlebih

jarak antara panel MDP dan SDP cukup berjauhan. [9]

2.8 Harmonisa

2.8.1 Pengertian Harmonisa

Harmonisa merupakan gangguan yang terjadi dalam sistem distribusi tenaga

listrik yang diakibatkan oleh distorsi gelombang arus dan tegangan. Distorsi

gelombang arus dan tegangan ini disebabkan adanya pembentukan gelombang –

gelombang dengan frekuensi kelipatan bulat dari frekuensi fundamentalnya (dasar).

Hal ini disebut frekuensi harmonisa yang timbul pada gelombang aslinya

sedangkan bilangan bulat pengali frekuensi dasarnya disebut angka urutan

harmonik.[17]

Frekuensi dasar suatu sistem tenaga listrik adalah 50 Hz (di Negara

Indonesia) maka harmonik kedua adalah gelombang dengan frekuensi 100 Hz,

harmonik ketiga adalah gelombang dengan frekuensi 150 Hz dan seterusnya[17].

Gelombang-gelombang ini menumpang pada gelombang aslinya sehingga

Page 18: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-18

terbentuk gelombang cacat yang merupakan jumlah antara gelombang asli dengan

gelombang harmoniknya.

Gambar II.6 Gelombang Harmonisa [18]

Gelombang non sinusoidal dapat terbentuk dengan menjumlahkan

gelombang-gelombang sinusoidal, seperti terlihat pada Gambar 2.7

Gambar II.7 Gelombang fundamental, harmonic ketiga, dan hasil penjumlahannya [18]

Rumus perhitungan gelombang harmonik : Gelombang Fundamental +

Gelombang Harmonik

Veff = √ 1𝑇

2⁄∫ 𝑉𝑚2𝑠𝑖𝑛2𝜔𝑡𝑑𝜔𝑡

𝑡

20

Hamonik dasar

Hamonik kedua

Hamonik ketiga

Gelombang fundamental

Harmonik ketiga

fundamental + harmonik ketiga harmonik ketiga

Gelombang fundamental

Page 19: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-19

= √𝑉𝑚2

2𝜋∫ (1 − 𝑐𝑜𝑠2𝜔𝑡)𝑑𝜔𝑡

𝑇

0

= √𝑉𝑚2

2𝜋∫ (𝜔𝑡 −

𝑠𝑖𝑛2𝜔𝑡

2)𝑑𝜔𝑡

𝜋

0

= √𝑉𝑚2

2𝜋∫ (𝜋 − 0)

𝜋

0

= √𝑉𝑚2

2𝜋 ................................................................................................ (2-14)

2.8.2 Penyebab Terjadinya Harmonisa

Harmonisa disebabkan oleh beban yang tidak seimbang, yang merupakan

peralatan elektronik yang didalamnya terdapat komponen semikonduktor. Dalam

sistem tenaga listrik dikenal dua jenis beban yaitu beban linear dan beban non linier.

Beban linier yang memberikan bentuk gelombang keluaran linier dimana arus yang

mengalir akan sebanding dengan impedansi dan perubahan tegangan, sedang beban

non linear bentuk gelombang keluarnya tidak sebanding dengan tegangan dalam

tiap setengah siklus sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan

keluarannya tidak sama dengan gelombang masukan beban non-linier yang

terpasang pada sistem.[18] Penggunaan beban ini yang mengakibatkan arus dan

tegangan terdistorsi. Beban nonlinier yang terpasang menyebabkan arus bervariasi

sehingga tak sebanding dengan tegangan selama setiap setengah perioda.

Komponen semikonduktor dalam proses kerjanya berlaku sebagai saklar

yang bekerja pada setiap siklus gelombang dari sumber tegangan.[18] Proses kerja

ini menghasilkan gangguan atau distorsi gelombang arus yang tidak sinusoidal.

Bentuk gelombang ini tidak menentu dan dapat berubah menurut pengaturan pada

parameter komponen semikonduktor dalam peralatan elektronik. Perubahan bentuk

gelombang ini tidak terkait dengan sumber tegangannya.

Peralatan-peralatan elektronik yang memiliki komponen semikonduktor ini

dirancang untuk menggunakan arus listrik secara hemat dan efisien karena arus

listrik hanya dapat melalui komponen semikonduktor selama periode pengaturan

yang telah ditentukan. Tetapi hal tersebut juga akan menyebabkan gelombang

Page 20: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-20

mengalami gangguan, oleh karena itu gelombang arus dan tegangan yang pada

akhirmya akan kembali ke bagian lain sistem tenaga listrik. Hal inilah yang

menyebabkan terjadinya harmonisa.

2.8.3 Indeks Harmonisa

Dalam pengukuran harmonisa terdapat perbandingan antara nilai rms dari

individual harmonisa terhadap nilai rms fundamentalnya yang biasa disebut

Individual Harmonic Distortion (IHD) dan rasio antara nilai rms dari seluruh

komponen harmonisa dan nilai rms fundamental yang biasa dinyatakan dalam

persen (%) disebut Total Harmonic Distortion (THD).[18] Hubungan antara THD

dengan IHD dapat dilihat dari persamaan berikut:

THD = (𝐼𝐻𝐷22 + 𝐼𝐻𝐷3

2 + 𝐼𝐻𝐷42+. . . +𝐼𝐻𝐷𝑛

2)1

2⁄

Sedangkan untuk Individual Harmonic Distortion (IHD) memiliki rumus

sebagai berikut:

IHD = 𝐼𝐻𝐷𝑛

𝐼1 ......................................................................................... (2-15)

Keterangan :

IHDn = Arus Harmonisa ke-h

I1 = Arus Fundamental

Nilai IHD1 selalu 100%. Kesepakatan ini yang digunakan oleh Institute of

Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

Total Harmonic Distortion (THD) digunakan untuk mengukur deviasi dari

bentuk gelombang periodik yang mengandung harmonisa dari gelombang sinusoida

sempurna. Untuk gelombang sinusoidal sempurna, THD bernilai nol persen.

THD untuk gelombang tegangan :

𝑇𝐻𝐷𝑣 = √∑ 𝑉ℎ

2∞ℎ−2

𝑉1𝑥 100 .................................................................... (2-16)

Keterangan :

V1 = Tegangan Fundamental (V)

Vh = Tegangan Harmonisa ke-h (V)

Page 21: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-21

THD untuk gelombang arus :

𝑇𝐻𝐷𝑖 = √∑ 𝐼ℎ

2∞ℎ−2

𝐼1𝑥 100 ................................................................................. (2-17)

Keterangan :

I1 = Arus Fundamental (A)

Ih = Arus Harmonisa ke-h (A)

Dengan Irms dan Vrms dapat dinyatakan sebagai berikut :

Irms = √𝐼12 + 𝐼2

2 + 𝐼32 + ⋯ + 𝐼𝑛

2 ...................................................... (2-18)

Vrms = √𝑉12 + 𝑉2

2 + 𝑉32 + ⋯ + 𝑉𝑛

2 ................................................... (2-19)

2.8.4 Standar Harmonisa

Standar harmonisa berdasarkan standar Institute of Electrical and

Electronics Engineers (IEEE) 519-1992, terdapat dua kriteria yang digunakan

untuk mengevaluasi distorsi harmonisa. Yang pertama adalah batasan untuk

harmonisa arus, untuk standar harmonisa arus, ditentukan oleh rasio ISC/IL. ISC

adalah arus hubung singkat yang ada pada PCC (Point of Common Coupling),

sedangkan harmonisa tegangan ditentukan oleh system yang dipakai.[15]

Standar harmonisa dapat dilihat pada tabel 2.2. Sedangkan standar

harmonisa tegangan dapat dilihat pada tabel 2.3.

Tabel II.2 Maximum Harmonics Current Distortion

ISC/IL Harmonic Orde (Odd harmonics)

THD (%) <11 11≤h≤17 17≤h≤23 23≤h≤35 35≤h IHD (%)

<20 4 2 1.5 0.6 0.3 5 20-50 7 3.5 2.5 1 0.5 8

50-100 10 4.5 4 1.5 0.7 12 100-1000 12 5.5 5 2 1 15

>1000 15 7 6 2.5 1.4 20 Sumber : IEEE 519-1992

Dimana :

ISC = Arus Maksimum Hubung Singkat pada PCC (Point of Common

Coupling)

Page 22: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-22

IL = Arus Beban Maksimum (fundamental frequency) pada PCC

Untuk menentukan standar THDi, maka harus dilakukan perhitungan ISC /

IL. dimana nilai IL didapatkan dari pengukuran pada panel LVMDP, sedangkan nilai

ISC didapatkan dengan menggunakan rumus berikut:

ISC = 𝑆.100

%𝑍 √3 𝑉 ....................................................................................... (2-20)

Keterangan:

ISC = Arus Hubung Singkat (A)

S = Kapasitas trafo (VA)

%Z = persentase kandungan impedansi

V = tegangan

Tabel II.3 Maximum Harmonics Valtage Distortion Maximum Voltage Distortion

Maximum Distortion System Voltage

Below 69 kV 69-138 kV >138kV Individual Harmonics (%) 3 1.5 1 Total Harmonics (%) 5 2.5 1.5

Sumber : IEEE 519-1992

Harmonisa menyebabkan penambahan arus rms pada setiap peralatan listrik

(Irms>IL). Sehingga dapat menimbulkan losses dan panas berlebih pada

penghantar/kabel tersebut yang dapat menyebabkan kebakaran dan peralatan cepat

rusak.

2.8.5 Pengaruh Harmonisa

Aliran harmonisa pada sistem distribusi listrik menyebabkan turunnya

bobot daya listrik yang akan menyebabkan berbagai persoalan. Pengaruh harmonisa

terhadap suatu sistem tergantung dari karakteristik jaringan, letak sumber

harmonik, dan sumber harmonik.

Harmonisa tegangan akan menghasilkan dampak yang lebih rendah apabila

dikomparasikan dengan harmonisa arus. Dampak pokok yang disebabkan oleh

pengaruh harmonisa pada arus dalam sistem distribusi listrik yaitu menyebabkan

Page 23: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-23

bertambahnya harga rms fundamental. Sedangkan akibat lain yang bisa

dimunculkan akibat adanya harmonik yaitu panas.

Kawat netral yang memiliki panas berlebih sebagai sebab timbulnya

harmonic ketiga yang dibangkitkan oleh beban listrik satu fase. Arus beban

masing-masing fasa dari beban linier yang seimbang pada frekuensi dasarnya akan

saling mengurangi sehingga arus netralnya menjadi nol pada kondisi normal,.

Sebaliknya beban non-linier satu fasa akan menghasilkan harmonik kelipatan ganjil

yang di sebut triplen harmonik yang sering disebut zero sequence harmonic

Tabel II.4 Polaritas dari Komponen Harmonik Harmonik 1 2 3 4 5 6 7 8

Frekuensi (Hz) 50 100 150 200 250 300 350 400

Urutan + - 0 + - 0 + - Sumber : www.elektroindonesia.com/elektro/ener25.html

Urutan polaritas harmonik pertama yaitu positive, sedangkan harmonic

kedua polaritasnya adalah negative dan harmonic ketiga polaritasnya adalah nol,

harmonik keempat adalah positif dan seterusnya..

Tabel II.5 Akibat dari Polaritas Komponen Harmonik Urutan Pengaruh pada Motor Pengaruh pada sistem distribusi

Negatif Menimbulkan medan magnet putar arah mundur (reverse)

- Panas

Nol Tidak ada - panas - menambah arus pada kawat netral

Positif Menimbulkan medan magnet putar arah maju (forward)

- Panas

Sumber : www.elektroindonesia.com/elektro/ener25.

a. kWh meter yang menggunakan piringan induksi berputar jenis

elektromekanis dapat menimbulkan tambahan torsi bila terjadi

Harmonik yang mengakibatkan terjadinya kesalahan dalam pengukuran

kWh meter atau putaran piringan akan lebih cepat, dikarenakan piringan

induksi tersebut dibuat agar beroperasi pada frekuensi dasar.

b. pada sistem telekomunikasi terjadi Interferensi frekuensi. Harmonik

ketiga pada kabel netral dapat menghasilkan induksi harmonik yang

mengganggu sistem telekomunikasi, karena penempatan kabel

telekomunikasi yang berdekatan dengan kawat netral.

Page 24: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-24

c. Pemutusan beban bisa beoperasi secara abnormal. pemutus beban yang

mempunyai respon terhadap arus rms sebenarnya (true-rms current).

Pada umumnya merupakan pemutusan beban yang bisa terhindar dari

gangguan harmonic.

2.8.6 Perhitungan Rugi Daya Akibat Harmonisa

Dengan adanya harmonisa arus maka akan meningkatkan nilai Irms arus

listrik sehingga rugi daya pun akan meningkat. Untuk mengetahui besar rugi daya

yang diakibatkan oleh harmonisa, maka harus dilakukan perhitungan untuk

mengetahui nilai Irms terlebih dahulu. Nilai Irms dapat diketahui dengan

menggunakan rumus (2-18) apabila diketahui nilai harmonisa arus dari setiap

ordenya. Setelah mengetahui nilai Irms maka dilakukan perhitungan untuk mencari

rugi daya. Berikut adalah rumus untuk mencari rugi daya :

Prugi-rugi (h) = (Irms)2 x R .................................................................. (2-21)

Prugi-rugi = (I1)2 x R ...................................................................... (2-22)

Losses% = Prugi−rugi (h)− Prugi−rugi

Prugi−rugi (h) x 100% ............................... (2-23)

Keterangan :

Prugi-rugi (h) = Rugi-rugi daya setelah harmonisa (Watt)

Prugi-rugi = Rugi-rugi daya sebelum harmonisa (Watt)

Irms = Arus harmonisa (A)

I1 = Arus sebelum harmonisa (A)

Sedangkan jika yang diketahui hanya nilai THDi nya saja, maka untuk

mengetahui nilai I1-nya harus dilakukan perhitungan dari penurunan rumus sebagai

berikut :

𝑇𝐻𝐷𝑖 = √(𝐼𝑟𝑚𝑠

𝐼1)2 − (

𝐼1

𝐼1)2

𝑇𝐻𝐷𝑖 = √(𝐼𝑟𝑚𝑠

𝐼1)2 − 1

𝑇𝐻𝐷𝑖2 = (𝐼𝑟𝑚𝑠

𝐼1)2 − 1

Page 25: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-25

(𝐼𝑟𝑚𝑠

𝐼1)2 = 𝑇𝐻𝐷𝑖2 + 1

𝐼12 =

𝐼𝑟𝑚𝑠2

𝑇𝐻𝐷𝑖2+1

𝐼1 = √ 𝐼𝑟𝑚𝑠2

𝑇𝐻𝐷𝑖2+1 ................................................................................... (2-24)

Setelah diketahui nilai Irms dan I1 maka dilakukan lah perhitungan rugi daya

akibat harmonisa menggunakan rumus sebelumnya (2-21),(2-22),dan (2-23).

2.9 Alat Ukur FLUKE Three Phase Power Quality Analyzer

Alat ukur yang digunakan dalam proses pengukuran adalah power quality

analyzer dengan merek FLUKE. Alat ukur ini merupakan alat ukur yang dapat

digunakan untuk mengukur beban 3 fasa secara langsung, FLUKE akan

menampilkan hasil berupa Tegangan Line to line, tegangan line to netral, Arus,

Daya, cos phi, THD-V, THD-I, Frekuensi dan lain – lain. FLUKE sangatlah penting

untuk mengetahui kegiatan Audit energi karena dengan melakukan pengukuran

menggunakan FLUKE, maka akan diketahui karakteristik beban tersebut.

Kelebihan FLUKE Three Phase Power Quality Analyzer yaitu :

a. Dapat mengeluarkan hasil pengukuran beban 3 Fasa secara bersamaan

b. hasilnya dapat langsung di simpan baik pada FLUKE ataupun laptop jika di

sambungkan.

c. Display yang ditampilkan sudah berwarna

d. Terdapat fitur logging yang berfungsi untuk mengatur berapa lama

pengukuran yang diinginkan, dan lama nya perekamanan setiap

pengukuran. Contoh dilakukan pengukuran selama 8 jam per 30 menit.

Artinya pengukuran dilakukan selama 8 jam, dengan catatan yang terekam

setiap 30 menit.

Kekurangan dari FLUKE Three Phase Power Quality Analyzer yaitu :

a. Penggunaannya harus menggunakan sumber dikarenakan waktu

pengukuran yang dilakukan biasanya melebihi waktu kekuatan baterai

tersebut, yang sering kali menyebabkan baterai FLUKE tersebut mengalami

Page 26: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-26

drop, sehingga pada akhirnya hanya dapat bertahan beberapa menit ketika

FLUKE digunakan tanpa sumber (menggunakan baterai saja),

b. Berdasarkan masalah baterai pada poin A. maka kekurangan keduanya

adalah harus selalu membawa stop kontak dikarenakan tidak semua ruangan

panel terdapat sumber stop kontak.

c. Harganya lebih mahal jika dibandingkan dengan three phase power quality

analyzer yang lain, dikarenakan fiturnya yang lebih banyak dengan display

yang sudah berwarna.

Cara pengguna FLUKE Three Phase Power Quality Analyzer yaitu sebagai berikut:

1) Terdapat 2 opsi untuk menyimpan alat ukur FLUKE. Alat ukur ini dapat

disimpan di lantai / meja / bidang datar lainnya, dan juga dapat

digantungkan. Untuk menggunakan alat ukur ini di bidang datar, maka

penyangga di bagian belakang alat ukur harus digunakan, sehingga alat ukut

akan berdiri seperti pada gambar 2.9, Sedangkan jika penggunaan alat ukur

tersebut akan digantung, makan yang digunakan adalah tali yang tersedia,

penggunaannya dapat ditunjukkan pada gambar 2.10.

Gambar II.8 Pemasangan FLUKE pada bidang datar [19]

Page 27: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-27

Gambar II.9 Pemasangan FLUKE pada bidang datar [19]

2) Pasang kabel – kabel yang akan digunakan untuk pengukuran ke alat ukur

FLUKE. Pastikan kabel yang dipasang ke alat ukur sesuai dengan yang

tertulis pada alat ukur. Terdapat 5 kabel dengan jepitan kepala buaya yang

memiliki label: R, S, T, N, dan PE. Dan terdapat 4 kabel dengan ujung

current clamp yang memiliki label: R, S, T, dan N.

3) Nyalakan alat ukur

4) Pasangkan kabel – kabel ke panel yang akan diukur. Untuk kabel dengan

penjepit kepala buaya harus dipasang pada tembaga kabel (tidak boleh pada

isolasinya) yang biasanya dipasang pada sambungan ke MCB, busbar netral,

dan juga PE sesuai dengan label (R, S, T, N, PE) yang tertera pada kabel

tersebut. Sedangkan untuk kabel current clamp, cukup dipasangkan pada

masing – masing kabel sesuai dengan labelnya masing – masing (R, S, T,

N).

5) Pastikan bahwa pemasangan kabel sudah benar dengan cara melihat ke alat

ukur. Apabila ada nilai yang negatif, maka kabel yang berbentuk cincin

pemasangannya terbalik.

6) Apabila nilai – nilai yang akan diukur sudah sesuai, maka selanjutnya

dilakukan penyetelan kepada alat ukur sesuai dengan kebutuhan.

7) Setelah pengukuran selesai dilakukan, maka tekan tombol “save” untuk

menyimpan data.

Page 28: BAB II - digilib.polban.ac.iddigilib.polban.ac.id/.../147/jbptppolban-gdl-jehannurfa-7321-3-bab2--6.… · BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Manajemen Energi Energi merupakan kapabilitas

II-28

8) Lepaskan kabel – kabel yang terpasang pada panel yang diukur, selanjutnya

lepas juga kabel pada alat ukur.

9) Sambungkan alat ukur ke laptop apabila data hasil pengukuran ingin

langsung dipindahkan. Setelah selesai memindahkan data ke laptop. Maka

matikan alat ukur. Selesai.