harmonisa power quality

8/10/2019 Harmonisa Power Quality

1/28

HARMONISA

Idealnya bentuk gelombang arus dan tegangan pada power

sistem pada frekwensi 50/60 Hz adalah bentuk gelombang

sinus,kenyataannya sering tidak menunjukkan gelombangsinus


2/28


3/28

Beban tidak linier termasuk rangkaian magnetic yang jenuh seperti transformator

dan mesin yang berputar, busur api pembakaran, lampu hemat energi, dan beban

elektronika daya. Beban elektronika daya memberikan konstribusi harmonisa yang besar

dan signifikan. Beberapa beban elektronika daya pada umumnya :

1. Power supply dengan switch mode misalnya : komputer, televisi, mikroprosesor

dll

2. Penyearah ,misalnya: Pengemudian motor dc, regulator, battery charger.

3. Inverter, misalnya: pengemudian motor ac dengan variable kecepatan.

4. Kompensator VAR

5. Cycloconverter

6. konverter transmisi HVDC

Pengaruh dan masalah yang disebabkan harmonisa

Distorsi harmonisa mempunyai pengaruh pendek dan panjang pada peralatan

sistem distribusi dan dihubungkan pada beban pelanggan. Pengaruh kecil berarti

kerusakan sesaat, peralatan salah fungsi, dan rugi daya karena tegangan dan arus

harmonisa. Pengaruh panjang termasuk rugi rugi panas dan berkurangnya umur

pakai peralatan.

Walaupun tegangan dan arus harmonisa dalam kebanyakan sistem distribusi

cukup kecil relatif terhadap komponen fundamental, peningkatan impedansi

jaringan pada frekuensi harmonisa sering memberikan peningkatan rugi daya

yang signifikan. Rugirugi daya termasuk rugi tembaga karena peningkatan

efektif pada level arus rms keberadaan harmonisa dalam penggabungan dengan

meningkatnya hambatan konduktor karena efek kulit.

Harmonik dapat pula berpengaruh pada komponen sistem tenaga seperti

konduktor sistem tenaga dan circuit breaker. Resistansi konduktor meningkatfrekwensi karena skin efek karenanya komponen arus harmonik yang lebih tinggi

menyebabkan penambahan panas I2R pada tiap konduktor,harmonik akan

meningkatkan rugi-rugi karena menghasilkan panas.


4/28

Sumber harmonisa

ZS

AC

VS

ZS

IL+

-

+

-

V

L

Orde Harmonisa

Orde Harmonisa adalah perbandingan frekuensi harmonisa dengan frekuensi

dasar, dapat kita definisikan dengan sebuah persamaan berikut :

n = /F

Keterangan : n : Orde harmonisa

: Frekuensi dasar harmonisa ke-n (Hz)

F : Frekuensi dasar (Hz)

Gelombang dengan frekuensi dasar tidak dianggap sebagai harmonisa, yang

dianggap sebagai harmonisa adalah orde ke-2 sampai ke-n.


5/28

JenisHarmonisa

Berdasarkan urutan ordenya, harmonisa dapat kita bagi menjadi 2 bagian, yaitu

harmonisa ganjil dan harmonisa genap. Harmonisa ganjil yaitu harmonisa yang

berkelipatan ganjil. Yaitu harmonisa 1,3,5,7,9, dan seterusnya. Sedangkan harmonisa

genap adalah harmonisa yang berkelipatan genap. Yaitu 2,4,6,8 dan seterusnya. Namun,

untuk harmonisa 1 tidak disebut dengan harmonisa ganjil, karena merupakan komponen

harmonisa fundamental atau dasar dari gelombang secara periodik. Seperti kita ketahui

bahwasannya indonesia memiliki frekuensi dasar 50 Hz. Pada kenyataannya saat ini,

sebagian besar beban non linierakan menghasilkan harmonisa kelipatan ganjildari

frekuensi fundamentalnya. Sedangkan harmonisa hanya dibangkitkan oleh penyearah

yang menggunakan dioda atau tyristor secara bersamaan. Sehingga boleh dikatakanbahwasannya harmonisa ganjil lebih merugikan dibandingkan harmonisa genap.

Selain itu juga, berdasarkan urutan fasanyaharmonisa dibedakan menjadi tiga

bagian, urutan fasa negatif, urutan fasa positif dan urutan kosong.

Harmonisa urutan positif mempunyai urutan fasa yang sama dengan

harmonisa dasarnya. Harmonisa jenis ini dapat menyebabkan panas pada konduktor,

circuit breaker dan peralatan atau komponen sistem tenaga listrik lainnya. Harmonisa

urutan negatif mempunyai urutan fasa yang berlawanan dengan harmonisa

dasarnya. Sama halnya seperti harmonisa urutan positif, harmonisa urutan negatif juga

menyebabkan panas di berbagai peralatan tenaga listrik. Selain itu juga, pada motor

induksi harmonisa urutan negatif dapat memberikan masalah. Hal itu terjadi karena

urutan negatifnya berputar melawan arah. Walau perputaran ini tidak dapat membuat

motor berlawanan arah, namun dapat mengurangi laju kecepatan perputaran motor. Hal

tersebut menyebabkan motor akan cepat panas. Dan otomatis akan mengurangi efisiensi

motor. Harmonisa urutan kosong tidak memberikan dampak perputaran medan di

kedua arah. Sehingga akan menghasilkan panas yang lebih dibandingakan harmonisa

urutan negatif atau urutan positif. Harmonisa urutan kosong tidak bisa dihilangkan.

Bahaya yang dihasilkan dari harmonisa urutan kosong ini akan membuat arus

normal melebihi batasnya. Dan kemudian akan menyebabkan kebakaran. Pada saat ini


6/28

belum ada CB atau fuse yang dapat mengurangi aliran arus, sehingga harmonisa urutan

kosong ini belum bisa dihilangkan.

Maka dapat kita simpulkan, bahwa apabila harmonisa ganjil dan harmonisa

kosong berpadu akan membahayakan dan sangat merugikan. Harmonisa yang dimaksud

adalah harmonisa ke 3,9,15,21,27 dan seterusnya.

Tabel 2.1 Polaritas dari komponen harmonisa[7]

Orde Harmonisa Frekuensi Uraian

1 50 +

2 100 _

3 150 04 200 +

5 250 _

6 300 0

7 350 +

8 400 _

9 450 0

10 500 +

11 550 _

Harmonisa pertama urutan polaritasnya adalah positif, harmonisa kedua urutan

polaritasnya adalah negatif dan harmonisa ketiga urutan polaritasnya adalah nol,

harmonisa keempat adalah positif dan begitu seterusnya.

Secara ringkas macam-macam harmonisa:

1. harmonisa ganjil : kelipatan ganjil dari frekwensi fondamentalnya

2. harmonisa genap: kelipatan genap dari frekwensi dasarnya, ini diakibatkan

karena gelombangnya tidak simetris terhadap sumbu absisnya, hal ini terjadikarena adanya komponen dc pada suplainya / bebannya

3. Interharmonisa: adalah harmonisa yang frekwensinya tidak merupakan

kelipatan integral dari frekwensi dasarnya


7/28

4. subharmonisa: harga frekwensi yang lebih kecil dari frekwensi

fondamentalnya

Harmonisa dapat dihitung dengan Total Harmonic Distortortion (THD), THD dapat juga

diartikan sebagai suatu ukuran ketidaksamaan antara suatu bentuk gelombang dan

komponen dasarnya. Gelombang sinusoidal murni mempunyai THD= 0%.

Total Distorsi Harmonisa ( THD) adalah suatu ukuran besarnya harmonisa yang

ada dalam suatu bentuk gelombang. THD dapat juga diartikan sebagai suatu ukuran

ketidaksamaan antara suatu bentuk gelombang dan komponen dasarnya.

Faktor Harmonisa

1V

VHF

n

n dan

1I

IHF

n

n

Distorsi Harmonisa Total

1

2

2

M

M

THDh

h

h

maks

M hadalah nilai rms (efektif) dari komponen harmonik hdari kuantitasM

(%)1001

2

2

xV

V

FTHD n

n

V

(%)1001

2

2

xI

I

FTHD n

n

I

(%)100

2

2

x

V

V

RTHD

rms

n

n

V

(%)100

2

2

x

I

I

RTHD

rms

n

n

I

THD-F : distorsi harmonisa total terhadap fundamentalTHD-R : distorsi harmonisa total terhadap nilai rms


8/28

Tegangan dan Arus Efektif

2

1

100

1

v

RMS

THDVV

2

1100

1

I

RMS

THDII

VRMS: nilai tegangan rms total

IRMS : nilai arus rms total

Komponen harmonisa

Sebuah metode untuk mewakilkan banyak fungsi periodik non sinusoidal

menggunakan fungsi sin dan cos oleh Baron Jean Fouriertahun 1822:

Dimana :

: fungsi periodik dari frekwensi fo

: frekwensi angular

T : mewakili komponen fundamental dan

menunjukkan componen harmonisa amplitudo frekwensi

dan fasa relatif terhadap fundamental.


9/28

Umumnya, untuk sistem tenaga frekwensi fundamental adalah 50 Hz atau 60 Hz.

Koefisien fourier C1, C2 .... Ch dan fasa membentuk spektrum

harmonisa sesuai persamaan berikut

Sebaliknya, jika spektrum harmonisa pada bentuk tegangan atau arus u(t)

diketahui, bentuk gelombang aslinya dapat di buat menggunakan Fourier.

Dimana adalah tegangan atau arus puncak harmonisa, adalah fasa

harmonisa, adalah frekwensi angular dasar, , dan adalah frekwensi

dasar (50 Hz).

Spektrum harmonisa

Spektrum harmonisa adalah pendistribusian dari semua amplitudo dari komponenharmonisa sebagai fungsi dari orde harmonisanya diilustrasikan dari screenshot etap.


10/28

Gambar 2.7 Bentuk spektrum harmonisaDari gambar diatas bisa kita lihat bahwa spektrum merupakan perbandingan

antara arus atau frekuensi harmonisa terhadap arus atau tegangan frekuensi dasar.

Spektrum digunakan sebagai dasar perencanaan pembuatan filter yang akan digunakan

untuk mereduksi harmonisa.

Harmonisa kelipatan tiga (triplen)

Masalah yang penting pada sistem tiga fasa empat kawat adalah overloaded

netralnya,banyak beban satu fasa memiliki bentuk gelombang dengan harmonik

ketiga karena penambahan netralnya secara langsung,terlihat pada gambar


11/28

Merupakan hal yang baik jika pada rancang bangun sistem memiliki kawat

netral sendiri atau untuk netral bersama yang sedikitnya dua kali dari nilai arus

tiap fasanya

Arus harmonik pada kumparan menyebabkan fluks harmonik pada inti

trafo yang menyebabkan rugi-rugi besi seperti arus ed dan histerisis

Rugi histerisis sebanding dengan frekwensi fluks magnetik dan arus pusar

sebanding dengan cakupan lingkarnya hasilnya arus harmonik dapat

menyebabkan meningkatnya rugi inti pada trafo sehingga akan terjadi pemanasan

berlebih dan menimbulkan kegagalan isolasi

solusi untuk menyelesaikan permasalahan harmonik sebagai berikut: Pembatasan arus beban nonlinearHubung trafo digunakan untuk

mengurangi harmonik pada sistem tiga fasa dengan menggunakan delta-

delta trafo delta bintang untuk menghasilkan 12 operasi pulsa atau trafo

hubung delta untuk menghalangi triplens

Memodifikasi sistem frekwensi untuk menghindari interaksi arus

harmonik yang kurang baik,dilakukan dengan pemindahan kapasitor

bank,mengubah ukurannya,menambahkan shunt fiter

Filter arus harmonik pada beban atau pada sistem dengan shunt filter,atau

mencoba untuk menutup arus harmonik yang dihasilkan oleh beban

menggunakan deretan reactor atau filter aktif

Metode yang disebutkan diatas relatif mahal, biaya dapat dibenarkan agar

peningkatan peralatan dan mengurangi kegagalan peralatan.


12/28


13/28

PengaruhHarmonisa

Akibat yang ditimbulkan dari harmonisa bisa bermacam-macam, tergantung dari

jenis harmonisa, sumber harmonisa, dan karakteristik dari jaringan tersebut.

Pengaruh harmonisa untuk peralatan sistem tenaga listrik biasanya peralatan akan cepat

rusak, karena panas yang ditimbulkan dari harmonisa. Rusaknya isolasi dari peralatan

listrik juga sering terjadi akibat gangguan ini. Kerusakan yang terjadi karena peralatan

yang sensitif terhadap masukan-masukan frekuensi yang tinggi.

Pada keadaan normal, arus beban setiap fase dari beban linier yang seimbang,

pada frekuensi dasarnya akan saling mengurangi sehingga arus netral akan menjadi nol.Namun pada beban non linier satu fase, akan menimbulkan harmonisa kelipatan tiga

ganjil, yang kita sebut harmonisa triplen. Harmonisa triplen mengakibatkan sisi netral

terdapat arus.

Pengaruh harmonisa pada peralatan Listrik

Telah kita sebutkan tadi, bahwa harmonisa disebabkan oleh adanya beban

nonlinier. Hal tersebut memicu terjadinya kerusakan pada komponen peralatan listrik.

Berikut ini kerusakan yang dapat terjadi pada komponen akibat harmonisa, antara lain :

I.

Transformator

Adanya tegangan harmonisa dapat menaikan rugi-rugi hysteresis dan rugi arus

eddy serta dapat memberikan efek jenuh pada isolasi. Rugi-rugi tersebut terdapat pada

kumparan primer, kumparan sekunder dan inti besi dari trafo. Sudah kita ketahui, bahwa

arus harmonisa memberikan efek berupa panas. Pada trafo, terdapat penginduksian yang

apabila dialiri arus harmonisa akan memberikan rugi hysteresis dan rugi arus eddy. Rugi

hysteresis yang terjadi sebanding dengan besar frekuensinya dan rugi arus eddy berharga

kuadrat dari frekuensi. Gabungan dari rugi kumparan dan inti besi tersebut dapat

mempengaruhi transformator. Sehingga transformator akan mengalami overheating.

Akibat panas yang terjadi tersebut akan mengurangi sistem isolasi pada transformator.

II. Konduktor


14/28

Pada peralatan listrik, konduktor merupakan komponen yang digunakan untuk

mengantarkan arus listrik. Arus harmonisa yang terjadi dapat menyebabkan rugi-rugi

pada penghantar akan bertambah. Hal tersebut dikarenakan pada setiap penghantar

memiliki impedansi hambatan yang dapat meningkatkan arus. Arus harmonisa

tersebutlah yang meningkatkan panas. Dari panas tersebut akan mengurangi sistem

isolasi. Berkurangnya sistem isolasi akan menambah rugi pada penghantar. Dan akan

menambah rugi daya serta menurunkan efisiensi penghantar atau konduktor tersebut.

III. Circuit breaker

Circuit breaker merupakan alat yang bekerja untuk memutus arus listrik. Circuit

breaker yang masih dipakai saat ini prinsipnya menggunakan perhitungan I2R. Apabila

terdapat arus harmonisa yang mengalir, maka secara otomatis akan menimbulkan panas

yang dideteksi oleh CB dan kemudian kawat akan putus. Pada industri hal tersebut bisa

merugikan proses produksi. Sehingga akan menyebabkan kerugian yang tidak sedikit

besarnya.

IV. Kapasitor bank

Kapasitor bank digunakan untuk memperbaiki faktor daya, namun apabila tidak

dihitung secara tepat, hal tersebut akan meningkatkan arus dan tegangan. Sehingga daya

pun naik dan akan menambah pembayaran rekening listrik. Hal tersebut biasanya

diberlakukan untuk keperluan listrik pada industri. Sehingga perhitungan harus dilakukan

secara teliti.

Pengaruh harmonisa pada putaran motor

Tegangan atau arus harmonisa dapat memberikan penambahan kenaikan rugi-rugi

pada kumparan stator, rotor serta inti besi pada rotor dan statornya. Berikut ini macam-

macam pengaruh harmonisa yang muncul pada motor.

Rugi- rugi arus bocor

Kerugian yang ditimbulkan dari rugi kumparan stator dan rotor lebih besar

dibandingkan rugi yang dihasilkan dari rugi arus eddy (eddy curent losses) dan skin

effect.Hal tersebut terjadi karena arus bocor pada kumparan stator dan rotor diperbesar

oleh adanya arus harmonisa. Stator menginduksikan tegangan dan rotor akan

menimulkan arus pada slot-slotnya.


15/28

Rugi inti besi dan tembaga

Penginduksian tegangan pada stator akan menimbulkan flux yang kemudian akan

timbul arus pada slot-slot rotor. Arus yang timbul akan menyebabkan gerak relatif putar.

Pada saat perubahan fluks terjadi, maka akan menimbulkan frekuensi harmonisa yang

tinggi. Frekuensi yang tinggi inilah yang akan menyebabkan terjadinya rugi inti besi dan

tembaga pada kumparan stator dan rotor tersebut.

Perbedaan fasa

Motor induksi, atau yang sering kita sebut motor asinkron, merupakan motor yang

kecepatan putarnya tidak sama dengan medan putar pada stator. Dari hal tersebut kita

bisa membayangkan adanya beda fasa antara tegangan dan arus. Seperti kita ketahui,

bahwa motor asinkron merupakan beban induktif, yang artinya arus akan tertinggal

dengan tegangannya. Apabila sumber atau suplai untuk motor ini menandung harmonisa,

maka akan terjadi perbedaan fasa yang bertambah besar antara arus dan tegangan pada

motor induksi ini.

3. Pengaruh harmonisa pada faktor daya[6]

Arus harmonisa akan meningkatkan total arus rms (arus efektif). Peningkatan arus

rms ini akan mempengaruhi faktor daya. Karena daya total dan daya nyata terletak dari

selisih sudut antara tegangan dan arus. Pada daya total tidak akan terjadi pergesaran sudut

antara tegangan dan arusnya. Namun pada daya nyata terdapat perbedaan sudut yang

dibuat oleh tegangan dan arus.

Rasio ini membandingkan daya aktif dengan daya nyata, termasuk semua

harmonisa yang ada. Faktor daya ini merupakan faktor daya sebenarnya dari seluruh

beban, baik beban linier maupun beban non-linier. rms total seluruh frekuensi. Jika

bentuk arus dalam suatu periode tidak sinusoidal murni, maka dapat di rumuskan sebagai

berikut :

Irmstotal = (2.7)


16/28

Dimana I0rmsadalah arus DC komponen, I1rmsarus rata-rata (Irms) fundamental I2rms

dan Inrmsdan adalah arus harmonik. Untuk sinyal AC murni I0= 0. Karena dalam suatu

daya terdapat dua element dasar, yaitu I1rmsP dan I1rmsQ, maka besarnya arus rms dapat

dirumuskan sebagai berikut :

Irmstotal = (2.8)

Gambar 2.8 Diagram vektor antara daya aktif, reaktif, semu dan distorsi.

Dimana adalah perbedaaan sudut antara teganganmasukan dengan arus

fundamental pada system :

P = VRMSx I1RMSCos 1

S = VRMSx IRMStotal

Maka Power faktor dapat dihitung dengan rumus :

(2.9)

4. Pengaruh harmonisa pada pengukuran besaran listrik

Pada pengukuran tegangan atau arus AC kita mengenal istilah rms atau bahasa

yang sering digunakan adalah tegangan atau arus efektif. Selain harga rms, kita juga

mengenal dengan tegangan atau arus rata-rata. Apabila sumber yang diukur sudah

mengandung harmonisa, maka akan terjadi kesalahan pengukuran. Hal ini dikarenakan

rasio perbandingan tegangan rms dan tegangan rata-rata akan berbeda. Maka apabila kita

membuat harga referensi tetap dari sumber tersebut, maka pengukuran tidak benar.


17/28

5. Pengaruh harmonisa pada telekomunikasi

Selain pengaruh pada hal diatas tadi, ternyata harmonisa pun dapat mempengaruhi

sistem telekomunikasi. Karena terdapat pemasangan kabel bawah tanah yang biasanya

sejajar dengan kabel telekomunikasi. Arus listrik yang mengalir melewati kabel bawah

tanah selalu menginduksikan medan elektromagnetik. Dan apabila terdapat harmonisa

pada konduktor tersebut, akan menyebabkan noise pada saluran telepon, atau data

transmisi yang dikirimkan akan gagal. Dalam hukum faraday dijelaskan bahwa tegangan

yang menginduksi di sekeliling konduktor akan tergantung dengan perubahan fluks

magnetik. Maka perubahan frekuensi yang tinggi dan cepat akan mempengaruhi

harmonisa menjadi besar dan tegangan harmonisa pun akan besar.

Timbulnya harmonisa pada peralatan elektronika daya


18/28

BENTUK GELOMBANG YANG DIHASILKAN OLEH BERMACAM BEBAN


19/28

Standar harmonisa yang relevan

Banyak negara memiliki standar regulator untuk mengatur tingkat distorsi

harmonisa dalam system tenaga. Baru-baru ini lebih banyak negara sudah mulai kolektif

dalam menerima metodologi control harmonisa yang sama dan batas yang disarankan

melalui adopsi dari standar internasional seperti IEC 61000-3-6 dan IEEE 519. standar

lain yang masih ada misalnya EN 50160, akan tetapi standar IEC dan IEEE adalah yang

paling umum dipakai.

Dalam sebuah usaha untuk mengatur tingkat distorsi tegangan harmonisa dalam

system distribusi, banyak standar yang membatasi emisi arus harmonisa pelanggan

secara tepat sehingga akan berdampak sebuah level distorsi tegangan harmonisa yang

diterima.

Dua Standart utama Internasional, yaitu : (1) IEEE 519:1992 [13] (merupakan standart

USA.) (2) IEC 61000-3-6: 1996 [15] sebagai standart baru

Tujuan dari standar adalah untuk menyediakan landasan bersama bagi semua

pihak yang terlibat untuk bekerjasama untuk menyesuaikan antara peralatan di sisi

pelanggan system dan peralatan system tenaga listrik yang diterapkan. Contoh

kompatibilitas (atau kurangnya kompatibilitas) antara peralatan di sisi pelanggan dan

peralatan system tenaga listrik adalah masalah fastclock.Standarharmonisa yang akan di

bahas adalah tentang pengaturan batas harmonisa dan juga IEEE 519-1992.

Pada IEEE 5191992 ini dibahas mengenai standar batas dari tegangan dan arus

harmonisa yang diperbolehkan. Dalam standar ini juga ditekankan mengenai batas

injeksi harmonisa dari masingmasing pelanggan ke sistem, sehingga tidak akan

mempengaruhi system karena adanya distorsi antar frekuen sistem dan frekuensi

harmonisa yang dikirimkan oleh pelanggan. Batas waktu distorsi arus dan tegangan pada

tegangan system pada saat gangguan,maksimal 1 jam. Untuk startup dan peralatan

yang membutuhkan waktu yang lebih pendek, batas dapat berkurang sampai 50 % nya.

Sehingga dengan adanya standar ini, para pelanggan bertanggung jawab untuk membatasi

besarnya arus harmonisa yang diinjeksikan kedalam system dan system tenaga listrik


20/28

mempunyai tanggung jawab untuk membatasi besarnya tegangan harmonisa yang

diinjeksikan kedalam sumber tenagalistrik.[8]

Tabel 2.2. Batasan maksimum distorsi arus dinyatakan dalam prosentase terhadap ILberdasar 519-

1992 (120V69kV).IEEE Std

Isc/ILRatio

Individual Harmonic Order (odd harmonics)TDD (%)


21/28


22/28

Filter Harmonik

Didalam mendesain suatu filter, perlu dilakukan studi untuk menentukan

kompensasi daya reaktif yang diperlukan oleh sistem. Filter harus didesain untukmenyediakan daya reaktif dalam jumlah yang tepat. Jika tidak diperlukan daya reaktif,

filter harus didesain minimum, artinya filter harus cukup menekan harmonik pada biaya

yang paling rendah dan mensuplai beberapa daya reaktif, tetapi tidak semua yang

diperlukan.

Besarnya daya reaktif yang disuplai dari kapasitor ditentukan oleh[9]

:

(2.10)

Keterangan : P1 : Daya aktif sistem (MW)

PF0 : Faktor daya sebelum ada kompensasi daya reaktif

PF : Faktor daya setelah ada kompensasi daya reaktif

Prosedur umum dalam menganalisis harmonik adalah sebagai berikut :

1. Mengidentifikasi kondisi harmonik


23/28

2. Merancang skemafilteruntuk menekan harmonik

3. Menganalisis unjuk kerjafilter

Beberapa metode yang digunakan untuk mengatasi masalah harmonik adalah

kompensasi fluks magnetik (Magnetic Flux Compensation), injeksi harmonik (harmonic

injection), shunt filter injeksi riak DC (DC ripple). Shunt filter memiliki keuntungan

dibandingkan dengan metode yang lain., yaitu bahwashunt filterjuga menyediakan daya

reaktif pada frekuensi dasar, yang diperlukan oleh sumber harmonik dan beban-beban

lain.

Secara umum filter harmonik dapat dibedakan menjadi 3 jenis :

1. Filter dengan penalaan tunggal (single-tuned filter)

2. Filter dengan penalaan ganda (double-tuned filter)

3.

High-pass damped filter

Gambar 2.9Diagram elektrikfilterpasif

Sumber :http://www.mathworks.com

Filter harmonik dipasang secara paralel dengan peralatan yang merupakan beban

non-linier dan sumber harmonik. Cara pemasangan filter tersebut dapat dilihat pada

gambar dibawah ini.

Gambar 2.10Rangkaianfilter harmonik

filter Jarin an ACSumberharmonik

Arus harmonik

dari sumber

Arus harmonik

masuk jaringan
http://www.mathworks.com/http://www.mathworks.com/http://www.mathworks.com/http://www.mathworks.com/


24/28

Kriteria desain filter

Ukuran filter didefinisikan sebagai daya reaktif yang disuplai oleh filter pada

frekuensi dasar. Pada prinsipnya sama dengan daya reaktif pada frekuensi dasar yang

disuplai oleh kapasitor. Ukuran total dari semua cabangfilterditentukan oleh daya reaktif

yang dibutuhkan oleh sumber harmonik dan oleh berapa banyak kebutuhan ini dapat

disuplai dari jaringan AC.

Kriteria desain filter yang ideal adalah dapat mengeliminasi semua pengaruh

buruk yang disebabkan oleh distorsi gelombang, termasuk interferensi telepon yang

merupakan efek yang sulit dieleminasi secara lengkap. Namun, kriteria ideal tersebut

tidak realistis, baik dari alasan teknis maupun ekonomis. Kriteria desain yang lebih

praktis memberikan pengurangan masalah ke suatu tingkat yang dapat diterima pada titik

hubung bersama dengan konsumen lain, masalah tersebut dinyatakan dalam bentuk

tegangan harmonik, arus harmonik atau keduanya. Kriteria yang didasarkan pada

tegangan harmonik lebih tepat untuk perancangan filter, karena lebih mudah menjamin

berada dalam batas tegangan yang layak daripada membatasi tingkat arus karena adanya

perubahan impedansi jaringan AC.

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan ketika mendesain filter untuk mengatasi

masalah-maslah harmonik adalah :

Daya reaktif yang diperlukan untuk perbaikan faktor daya Puncak resonansi paralel yang dihasilkan dari interaksi antarafilterdan

impedansi sumber

Rating dan toleransi komponen-komponen filter untuk menentukan

faktor kualitas.

Faktor Kualitas didapatkan dari persamaan berikut[10]

:

(2.11)

Dengan Q : faktor kualitas: batas sudut fase impedansifilter,

: faktor toleransifilter

(2.12)

dengan : Perubahan frekuensi (%)


25/28

: Perubahan induktansi (%)

: Perubahan kapasitansi (%)

Rugi-rugi filter

Desain single-tuned f il ter

Rangkaiansingle-tuned filterdan kurva impedansi terhadap frekuensi dilihat pada

gambar berikut[11]

:

Gambar 2.11 (a) Rangkaiansingle-tuned filter, (b) Kurva impedansi terhadap frekuensi

Filter dengan penalaan tunggal ditala pada salah satu orde harmonik. Filter ini

terdiri dari rangkaian seri kapasitor, reaktor, dan resistor (RLC). Impedansi dari

rangkaian 2.11 dinyatakan dalam persamaan berikut :

(2.13)

Single-tuned filter digunakan untuk mengurangi penyimpangan tegangan pada

sistem tenaga dan juga sebagai koreksi faktor daya. Filter ini dirangkai dengan

menggunakan komponen RLC. Niloai-nilai resistansi, induktansi dan kapasitansi

ditentukan oleh parameter sebgai berikut:

Daya reaktif pada tegangan nominal (MVAR)

Frekuensi penalaan (Hz)

Faktor kualitas

Perencanaan desain filter antara lain :

Menentukan nilai kapasitansi kapasitor sesuai kebutuhan kompensasi

faktor daya


26/28

(2.14)

Menentukan nilai kapasitor

(2.15)

Keterangan :

: Besarnya kompensasi daya reaktif yang diperlukan (MVAR)

V : Tegangan sistem yang digunakan (kV)

f : Frekuensi fundamental (Hz)

Menentukan nilai induktor

Nilai induktor dicari berdasarkan prinsip resonansi, yaitu :

XC= XL

(2.16)

Dengan f1: frekuensi tuning (Hz)

Faktor kualitas (Q) filter didefinisikan sebagai perbandingan antara

induktansi (atau kapasitansi) pada saat resonansi dengan nilai resistansi,

yaitu :

(2.17)

Dengan XL= Xc = Xo pada keadaan resonansi

Distorsi harmonisa yang berlebihan biasanya hanya menyebabkan penurunan yangberangsur-angsur pada peralatan sistem tenaga dan beban

Effects of Harmonics Transformer saturation

Mains voltage flickering

Incorrect operation of voltage sensitive devices Malfunction of protective relaying systems


27/28

Audible noise in power system components

Electromagnetic interference

Shorter life of organic insulation

Need for Filters

Eliminate / Reduce harmonics in voltage & current waveforms Improve power factor Reduce harmonic power losses

Combinations of the above

How to Eliminate Harmonics

Preventing harmonic generation for newer systems High input power factor regulators

Switching regulators High pulse number AC/DC converters

For existing sources of harmonics

Installing filters on DC side of rectifier

Installing filters on AC side

Passive Filters

Use L - C tuned components Filter banks tuned for the undesired harmonics

Advantages of Passive Filters Reliable operation

Easy design procedure

Act as reactive power compensators Cheap configurations per harmonic

Banks of filters used for other harmonics

Disadvantages of Passive Filters Large number of components

Bulky Depend on system impedance Tuned for a certain loading condition

Parallel and series resonance may occur for certain harmonics

Affected by capacitor ageing

Active FiltersUse active switching component


28/28

Only one filter needed to eliminate all the unwanted harmonics

Used for power factor correction

Basic Idea of Active Filters

Typical Active Filter Circuit

harmonisa power quality

Documents