Diagram Phasor

Download Diagram Phasor

Post on 29-Jun-2015

1.236 views

Category:

Documents

7 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>ABSTRAK Sistem tenaga listrik di Indonesia di desain untuk bekerja pada frekuensi listrik 50 Hz. Namun, jenis beban tertentu yaitu jenis beban nonlinier, dapat mengakibatkan sistem bekerja tidak hanya pada frekuensi dasar tersebut. Beban nonlinier dapat mengakibatkan gelombang keluaran arus dan tegangannya memiliki karakteristik berbeda dengan gelombang arus dan tegangan masukannya pada setiap setengah siklus. Hal seperti ini disebut dengan istilah distorsi. Dalam penulisan tugas akhir ini dibahas cara memperbaiki faktor daya pada beban nonlinier dengan studi kasus di PT. Andayani Megah, dimana PT. Andayani Megah tersebut mempunyai faktor daya sebesar 0.88 yang akan dinaikkan menjadi 0.95 dengan menggunakan kapasitor. Kapasitor tersebut sekaligus digunakan sebagai filter harmonik dengan menambahkan reaktor. Standar perhitungan yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah Standar IEEE 18-1992, IEEE Standard For Shunt Power Capasitors. BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dalam sistem tenaga listrik dikenal dua jenis beban, yaitu beban linier dan beban nonlinier. Beban linier adalah beban yang memberikan bentuk gelombang keluaran yang linier dalam arti arus yang mengalir sebanding dengan impedansi dan perubahan tegangan. Sedangkan beban nonlinier adalah beban yang memberikan bentuk gelombang keluaran yang tidak sebanding dengan tegangan dalam tiap setengah siklus, sehingga bentuk gelombang arus maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan gelombang masukkannya (mengalami distorsi). Harmonik merupakan fenomena yang bisa timbul akibat bekerjanya suatu peralatan elektronik yang dipakai oleh masyarakat modern, misalnya : komputer dan peralatan bantunya, motor listrik berpengaturan kecepatan, lampu hemat energi yang menggunakan electronic ballast dan peralatan elektronik lainnya. Untuk memperbaiki faktor daya dan menekan efek harmonik yang terdapat pada beban nonlinier, dapat digunakan filter pasif harmonik yang dipasang paralel dengan beban nonlinier tersebut. 1.2. Tujuan Penulisan Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengenal lebih dalam mengenai baban nonlinier, perbaikan faktor daya, harmonik, pengaruh harmonik, analisa matematik untuk perbaikan faktor daya pada beban nonlinier. Selain itu, Tugas Akhir ini ditulis untuk melengkapi persyaratan menyelesaikan jenjang pendidikan S-1 pada Jurusan Teknik Elektro, STT-PLN. 1.3. Batasan Masalah Pembuatan tugas akhir ini dikhususkan pada studi karakteristik dan klasifikasi perbaikan faktor daya pada beban nonlinier.</p> <p>1.4. Metode Penulisan Metode penulisan yang dilakukan dalam penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Pengambilan data-data yang diperlukan untuk simulasi perhitungan dan penyajian data diperoleh dari PT. PLN (Persero) Distribusi Jakarta Raya dan Tangerang. 2. Wawancara, yaitu mengajukan pertanyaan yang berhubungan dengan permasalahan pada Tugas Akhir pada para pegawai PT. PLN (Persero) Distribusi Jakarta Raya dan Tangerang. 3. Studi kepustakaan, yaitu mempelajari buku-buku literature, jurnal-jurnal serta hasil perkuliahan yang diikuti penulis di Jurusan Teknik Elektro, STT-PLN. 1.5. Sistematika Penulisan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika bab per bab sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan Tugas Akhir. BAB II DAYA SISTEM TENAGA LISTRIK Bab ini berisi teori-teori dasar yang berhubungan dengan daya pada sistem tenaga listrik (daya semu, daya aktif dan daya reaktif), faktor daya, perbaikan faktor daya, kapasitor dan penggunaan kapasitor. BAB III HARMONIK PADA SISTEM DISTRIBUSI Bab ini berisi tentang pengertian harmonik, pengaruh harmonik pada sistem distribusi, metode perhitungan harmonik dan cara mengatasi harmonik dengan menggunakan filter harmonik. BAB IV PERBAIKAN FAKTOR DAYA PADA BEBAN NONLINIER Bab ini berisi tentang perhitungan-perhitungan perbaikan faktor daya pada beban nonlinier dengan mengambil contoh kasus pada PT. Andayani Megah. BAB V KESIMPULAN Berisi kesimpulan yang diperoleh dari keseluruhan pembahasan pada bab-bab sebelumnya. BAB II DAYA SISTEM TENAGA LISTRIK 2.1. Umum Saluran transmisi dan distribusi sistem tenaga listrik merupakan jaringan yang bersifat reaktif yang dinyatakan dengan induktansi seri dan kapasitansi shunt perkilometer. Hal ini menyebabkan mengalirnya daya reaktif pada saluran transmisi dan distribusi tersebut. Aliran daya reaktif ini berkaitan erat dengan daya aktif dan akan mempengaruhi tegangan disepanjang saluran sehingga apabila beban dan faktor daya beban berubah maka profil tegangan disepanjang saluran transmisi akan berubah serta amplitudo tegangan di sisi penerima akan bervariasi juga. Variasi tegangan ini sebagian besar tidak dapat ditolerir</p> <p>oleh beban. Tegangan yang rendah menyebabkan penurunan unjuk kerja dari peralatan beban, seperti motor-motor induksi, peralatan penerangan dan sebagainya. Sehingga perlu diadakan pengontrolan daya reaktif untuk memperbaiki profil tegangan saluran. Daya yang dapat disalurkan melalui saluran transmisi antara sisi pengirim dan sisi penerima ditentukan oleh impedansi dari saluran tesebut. Daya aktif yang dikirimkan berbanding terbalik dengan impedansi saluran (reaktansi) dan dikontrol oleh beda sudut tegangan sisi pengirim dan sisi penerima. 2.2. Daya Sistem Tenaga Listrik Dalam istilah bidang kelistrikan, yang dimaksud dengan daya ialah banyaknya perubahan tenaga terhadap waktu dalam besaran tegangan dan arus. Menurut tipenya daya tersebut dibagi menjadi : daya aktif, daya reaktif dan daya semu (apparent power). 2.2.1. Daya Aktif, Daya Reaktif dan Daya Semu Daya dengan satuan watt disebut sebagai daya aktif (P). Daya inilah yang dikonsumsi oleh berbagai macam peralatan listrik. Selain daya aktif, kita kenal daya reaktif. daya reaktif ini memiliki satuan VAR atau volt ampere reaktif. Daya reaktif (Q) ini tidak memiliki dampak apapun dalam kerja suatu beban listrik, dengan kata lain daya reaktif ini tidak berguna bagi konsumen listrik. Gabungan antara daya aktif dan reaktif adalah apparent power (S). Jika digambarkan dalam bentuk segitiga daya, maka daya nyata direpresentasikan oleh sisi miring dan daya aktif maupun reaktif direpresentasikan oleh sisi-sisi segitiga yang saling tegak lurus. 2.2.2. Segitiga Daya Perwujudan dari diagram fasor dari daya memunculkan apa yang disebut sebagai segitiga daya. Gambar 2.1. Segitiga Daya P = daya nyata = Vrms Irms cos = Irms2 R (watt) .........(2.1) Q = daya reaktif = Vrms Irms sin = Irms2 X (var kapasitif atau var induktif) ......(2.2) S = daya semu/komplek = Vrms Irms* ...(2.3) 2.2.3. Faktor Daya Faktor daya adalah perbandingan antara besarnya daya aktif dengan besarnya daya semu (apparent power) dan dinyatakan sebagai berikut : Faktor daya (PF) = = ................................................(2.4) Atau faktor daya disebut juga cos dimana ialah sudut fasanya, dimana arus mengikuti tegangan dari beban yang bersangkutan. PF = cos PF = = = tg = tg-1 maka PF = cos(tg-1 ) .....................................................................................(2.5) Definisi tersebut tidak begitu saja diterapkan terhadap beban-beban yang didistribusikan</p> <p>terhadap sekelompok beban yang terdiri dari sejumlah beban-beban individu yang setiap bebannya berubah. Pada keadaan seperti ini, faktor daya yang digunakan adalah pada keadaan tertentu. Seperti pada kondisi beban ringan atau pada beban puncaknya untuk mengetahui faktor daya dari suatu beban individu suatu titik, maka faktor daya dari kelompok beban ini dapat dianggap sebagai faktor daya dari masing-masing individu beban. Komposisi dari suatu kelompok beban harus diketahui, sebab bisa jadi faktor daya dari suatu kelompok beban disebabkan oleh beban yang paling besar di kelompok tersebut. Sehingga untuk mengetahui faktor daya dari kelompok beban biasanya digunakan faktor daya rata-rata dari faktor daya pada keadaan beban tertentu. 2.2.4. Perbaikan Faktor Daya Perbaikan faktor daya dapat diartikan sebagai usaha untuk membuat faktor daya/cos mendekati 1. Untuk memperbaiki faktor daya dari suatu beban yang mempunyai faktor daya yang rendah, perlu dipasang kapasitor pada masing-masing beban atau secara tersentralisir melalui capasitor bank. Dengan pemasangan kapasitor tersebut selain untuk memperbaiki faktor daya juga dapat memperbaiki pengaturan tegangan dan meningkatkan efisiensi transformator. 2.3. Penggunaan Kapasitor Daya Pada Sistem Distribusi Rangkaian sistem daya yang bersifat kapasitif seperti terdapatnya kapasitor bank dalam jaringan yang gunanya yaitu untuk memperbaiki tegangan sistem dan memperkecil faktor daya (cos ? ) dan memperkecil rugi-rugi. 2.3.1. Kapasitor Daya Kapasitor daya merupakan peralatan listrik yang terdiri dari dua buah pelat yang satu sama lain dipisahkan dengan bahan isolasi. Sistem penghantarnya biasanya terbuat dari almunium murni atau semprotan logam, sistem dieletriknya memakai kertas biasanya diimpregnasi dengan bahan minyak, bahan minyak ini pada awalnya digunakannya pada kapasitor, dengan perkembangan-perkembangan teknik yang dicapai maka sebagai bahan impregnasi sekarang banyak memakai clopen, bahan ini mempunyai keuntungan, antara lain: kekuatan dielektrik yang tinggi untuk menahan tekanan tegangan, tidak mudah terbakar, konstanta dieletrik yang tinggi untuk memberikan kapasitansi yang lebih tinggi atau kVAr persatuan volume, rugi-rugi dielektrik yang rendah. Pemasangan kapasitor dapat dilakukan di jaringan distribusi maupun di beban sisi tegangan menengah atau sisi tegangan rendah. 2.3.2. Kapasitor Shunt (Paralel) Kapasitor shunt adalah kapasitor yang dipasang secara paralel dengan beban. Kapasitor shunt mencatu daya reaktif atau arus yang menentang komponen arus beban induktif. Kegunaan dari kapasitor shunt, antara lain : perbaikan tegangan dan perbaikan faktor daya. Beban-beban yang mempunyai daya besar sering dijumpai turunnya faktor daya (cos?) karena pemakaian listriknya dipergunakan untuk motor-motor induksi dan penerangan yang mempergunakan lampu TL sehingga faktor daya menjadi turun, hal ini sangat merugikan bagi konsumen dimana sesuai peraturan Tarif Dasar Listrik bahwa faktor daya</p>