spln d5.004!1!2012 power quality (regulasi harmonisa)

i

POWER QUALITY (REGULASI HARMONISA, FLICKER DAN

KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN)

PT PLN (Persero) Jl. Trunojoyo Blok M-1/135 Kebayoran Baru

Jakarta Selatan 12160

STANDAR

PT PLN (PERSERO)

SPLN D5.004-1: 2012

Lampiran Keputusan Direksi PT PLN (PERSERO) No. 563K/DIR/2012



POWER QUALITY

STANDAR

PT PLN (PERSERO)

SPLN D5.004-1: 2012

Lampiran Keputusan Direksi PT PLN (PERSERO) No. 563K/DIR/2012

PT PLN (Persero) Jl. Trunojoyo Blok M-1/135 Kebayoran Baru




ER UALITY

Disusun oleh:

Kelompok Bidang Distribusi Standardisasi dengan Keputusan Direksi

PT PLN (Persero) No. 277.K/DIR/2012

Kelompok Kerja Standardisasi Regulasi Harmonisa (Power Quality)

dengan Keputusan Direksi PT PLN (Persero)

No.082.K/DIR/2012

Diterbitkan oleh:

PT PLN (Persero) Jl. Trunojoyo Blok M-1/135, Kebayoran Baru


Susunan Kelompok Bidang Distribusi Standardisasi

Keputusan Direksi PT PLN (Persero): No. 277.K/DIR/2012

1. Ir. Ratno Wibowo : Sebagai Ketua merangkap Anggota

2. Hendi Wahyono, ST : Sebagai Sekretaris merangkap Anggota

3. Ir. Dany Embang : Sebagai Anggota

4. Ir. Lukman Hakim : Sebagai Anggota

5. Ir. Adi Subagio : Sebagai Anggota

6. Ir. Zairinal Zainuddin : Sebagai Anggota

7. Ir. Pranyoto : Sebagai Anggota

8. Ir. Rutman Silaen : Sebagai Anggota

9. Ir. Iskandar Nungtjik : Sebagai Anggota

10. Ir. Satyagraha A K, ST : Sebagai Anggota

11. Ir. Indradi Setiawan : Sebagai Anggota

12. Ir. Ignatius Rendroyoko. M.EngSc : Sebagai Anggota

Susunan Kelompok Kerja Standardisasi Regulasi Harmonisa (Power Quality)

Keputusan Direksi PT PLN (Persero): No.082.K/DIR/2012

1. Ir. Ignatius Rendroyoko.M.Eng.Sc : Sebagai Ketua merangkap Anggota

2. M. Firmansyah, ST, MT : Sebagai Sekretaris merangkap Anggota

3. Ir.Anang Mawardi,MT : Sebagai Anggota

4. Ir. Victor T. Sitorus : Sebagai Anggota

5. Ir. Iskandar Nungtjik : Sebagai Anggota

6. Hendi Wahyono, ST : Sebagai Anggota

7. Ir. M. Rusli.MM.MT : Sebagai Anggota

8. Ir.. Bob Saril. M.Eng.Sc : Sebagai Anggota

9. Tri Wahyudi, ST.MM : Sebagai Anggota

10. Ir. Isfaisal : Sebagai Anggota

SPLN D5.004-1: 2012

i

Daftar Isi

Daftar Isi .................................................................................................................................... i

Daftar Gambar ......................................................................................................................... ii

Daftar Tabel ............................................................................................................................. ii

Daftar Lampiran........................................................................................................................ ii

Prakata .....................................................................................................................................iii

1 Ruang Lingkup .................................................................................................................. 1

2 Tujuan ............................................................................................................................... 1

3 Acuan Normatif .................................................................................................................. 1

4 Istilah dan Definisi ............................................................................................................. 2

4.1 Harmonisa ................................................................................................................ 2

4.2 Batasan Nilai Harmonisa .......................................................................................... 2

4.3 Distorsi Harmonisa ................................................................................................... 2

4.4 Distorsi Harmonisa Individu ...................................................................................... 2

4.5 Distorsi Harmonisa Total (THD) ............................................................................... 2

4.6 Distorsi Harmonisa Tegangan Total (THDv) ............................................................. 2

4.7 Distorsi Harmonisa Arus Total (THDi) ...................................................................... 3

4.8 Distorsi Arus Total (Total Demand Distortion - TDD) ................................................ 3

4.9 Hertz ........................................................................................................................ 3

4.10 Pelanggan ................................................................................................................ 3

4.11 Beban Non Linier ..................................................................................................... 3

4.12 Meter Energi Listrik .................................................................................................. 3

4.13 Titik Sambung Pelanggan atau Titik Transaksi (Point of Common Coupling) ........... 3

4.14 Daya Aktif ................................................................................................................. 4

4.15 Faktor Daya ............................................................................................................. 4

4.16 Faktor Bobot (Weighting Factor - Wi)........................................................................ 4

4.17 Filter Aktif ................................................................................................................. 4

4.18 Filter Pasif ................................................................................................................ 4

4.19 Kelip Tegangan (Flicker) .......................................................................................... 4

4.20 Depresi Tegangan Hubung Singkat (DTHS) ............................................................. 4

4.21 Ketidakseimbangan Tegangan ................................................................................. 5

5 Regulasi Harmonisa .......................................................................................................... 5

5.1 Batasan Nilai Harmonisa .......................................................................................... 5

5.1.1 Batasan Distorsi Harmonisa Tegangan......................................................... 6

5.1.2 Batasan Distorsi Harmonisa Arus ................................................................. 6

6 Pengukuran dan Penilaian (Assesment) Harmonisa .......................................................... 8

6.1 Titik Pengukuran ...................................................................................................... 8

6.2 Pengukuran Harmonisa Tegangan dan Arus ............................................................ 8

6.2.1 Pengukuran Harmonisa Tegangan ............................................................... 8

6.2.2 Pengukuran Harmonisa Arus ........................................................................ 9

6.2.3 Durasi Pengukuran Harmonisa ..................................................................... 9

6.3 Peralatan Pengukuran Harmonisa............................................................................ 9

SPLN D5.004-1: 2012

ii

6.3.1 Jenis Peralatan Pengukuran Harmonisa ....................................................... 9

6.4 Penilaian (Assesment) Harmonisa ......................................................................... 10

6.4.1 Prosedur Tahap 1 ....................................................................................... 11

6.4.2 Prosedur Tahap 2 ....................................................................................... 12

7 Mitigasi Pengaruh Harmonisa .......................................................................................... 13

7.1 Kewajiban Pelanggan dan Utilitas .......................................................................... 13

7.1.1 Kewajiban Pihak Pelanggan ....................................................................... 13

7.1.2 Kewajiban PLN / Pihak Utilitas .................................................................... 13

7.2 Mitigasi Pengaruh Harmonisa ................................................................................ 13

8 Kelip Tegangan (Flicker) dan Fluktuasi Tegangan ........................................................... 14

8.1 Depresi Tegangan Hubung Singkat ........................................................................ 14

8.2 Kelip Tegangan (Flicker) ........................................................................................ 14

8.3 Mitigasi Pengaruh Kelip Tegangan (Flicker) dan Fluktuasi Tegangan .................... 17

9 Ketidakseimbangan Tegangan (Voltage Unbalance) ....................................................... 17

9.1 Batasan Ketidakseimbangan Tegangan ................................................................. 17

9.2 Mitigasi Pengaruh Tegangan Tidak Seimbang ....................................................... 17

Daftar Gambar

Daftar Tabel

Daftar Lampiran

Gambar 1 Harmonisa Pada Tegangan dan Arus Terukur Pada Instalasi Peleburan Logam .... 5

Gambar 2 Pengukuran pada Titik Transaksi Pelanggan .......................................................... 8

Gambar 3 Prosedur Evaluasi Harmonisa Pada Titik Sambung Pelanggan ............................ 10

Gambar 4 Kurva Flicker Pada Fluktuasi Perubahan Tegangan ............................................. 15

Gambar 5 Gelombang RMS Fluktuasi Tegangan (Flicker) ..................................................... 15

Gambar 6 Contoh hasil pengukuran Flicker (dalam % Plt) ..................................................... 16

Tabel 1 Batasan Harmonisa Tegangan ................................................................................... 6

Tabel 2 Batasan Distorsi Harmonisa Arus ............................................................................... 7

Tabel 3 Nilai faktor bobot untuk beberapa tipe beban penghasil Harmonisa ......................... 11

Tabel 4 Batasan Depresi Tegangan Hubung Singkat (DTHS) ............................................... 14

Tabel 5 Level Kompatibilitas untuk Flicker pada Sistem TR dan Level Tahap Perencanaan

untuk Flicker pada Sistem TM dan TT ................................................................................... 16

LAMPIRAN 1. 18

LAMPIRAN 2. 20

LAMPIRAN 3. 23

SPLN D5.004-1: 2012

iii

Prakata

Dengan banyaknya penggunaan peralatan listrik non-linier yang menggunakan teknologi peralatan berbasis switching elektronik seperti: komputer, programmable logic control (PLC), adjustable speed drive (ASD), pulse width modulation (PWM), peralatan tanur induksi (induction furnace), tanur busur listrik (arc furnace) dan peralatan listrik berbasis switching elektronik lainnya, yang menyebabkan distorsi harmonisa arus pada titik sambung pelanggan dan sistem tenaga listrik dan yang selanjutnya akan berdampak pada kualitas listrik termasuk distorsi tegangan.

Oleh karena itu, level distorsi harmonisa arus dan tegangan harus dibatasi dan dikendalikan dengan cara menjaga level emisi harmonisa arus pada peralatan listrik non-linier serta membatasi penyebaran pengaruh harmonisa ke seluruh sistem tenaga listrik.

Dalam pemenuhan kualitas listrik PLN berkewajiban untuk menjaga kualitas tegangan pada sistem tenaga listrik yang memenuhi kriteria yang dipersyaratkan pada standar ini. PLN telah melakukan kajian mengenai kondisi kualitas listrik pada titik sambung pelanggan maupun pada jaringan PLN.

Untuk menjaga kualitas listrik sesuai yang dipersyaratkan maka diperlukan penerapan standar Power Quality (Regulasi Harmonisa, Flicker dan Ketidakseimbangan) ini.

SPLN D5.004-1: 2012

1

Power Quality (Regulasi Harmonisa, Flicker dan Ketidakseimbangan Tegangan)

1 Ruang Lingkup

Standar ini disusun untuk menetapkan batasan maksimum level distorsi harmonisa yang diperbolehkan di titik sambung pelanggan pada jaringan tegangan rendah (TR), tegangan menengah (TM) dan tegangan tinggi (TT), termasuk prosedur pengukuran, langkah evaluasi/penilaian dan mitigasi distorsi harmonisa pada titik sambung pelanggan.

Standar ini juga menetapkan batasan maksimum: ketidakseimbangan tegangan dan fluktuasi tegangan yang dinyatakan dalam depresi tegangan hubung singkat (DTHS) pada titik sambung pelanggan, serta Kelip Tegangan (Flicker), termasuk prosedur pengukuran dan langkah evaluasi/penilaian, serta langkah mitigasi pada titik sambung pelanggan.

2 Tujuan

Sebagai pedoman umum dalam penetapan syarat dan kondisi kelistrikan yang harus dipenuhi pada perjanjian jual beli tenaga listrik, dalam mengatur nilai batasan distorsi harmonisa, flicker dan ketidakseimbangan tegangan, melakukan pengukuran pada titik sambung pelanggan dan melakukan langkah-langkah mitigasinya.

3 Acuan Normatif

Dokumen-dokumen referensi/acuan berikut sangat diperlukan dalam penggunaan standar ini. Untuk referensi yang bertanggal, maka hanya terbitan tersebut yang berlaku sedangkan referensi yang tidak bertanggal, yang berlaku adalah terbitan terakhir dari dokumen referensi tersebut (termasuk amandemennya).

a. IEEE Standard 519-1992 Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power System;

b. IEEE Standard 1453-2004 Recommended Practice for Measurement and Limits of Voltage Fluctuations and Associated Light Flicker on AC Power Systems;

c. IEEE Standard 1159-1995 Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality; d. IEC 61000-3-6 Limits Assessment of emission limits for the connection of distorting

installations to MV, HV and EHV power systems; e. IEC 61000-3-7 Limits Assessment of emission limits for the connection of fluctuating

installations to MV, HV and EHV power systems; f. IEC 61000-4-7 Testing and measurement techniques General guide on harmonics and

interharmonics measurements and instrumentation, for power supply systems and equipment connected thereto;

g. IEC 61000-4-13 Testing and measurement techniques Harmonics and interharmonics including mains signalling at a.c. power port, low frequency immunity tests;

h. IEC 61000-4-15 (1997-11) EMC Part 4 Testing and measurement techniques section 15 : Flickermeter Functional and design specification;

i. IEC 61000-4-27, Electromagnetic compatibility Part 427: Testing and measurement techniques Unbalance, immunity test, 2000;

j. IEC 61000-4-30 Testing and measurement techniques Power quality measurement methods;

k. EN 50160 - Voltage Characteristic in Public Distribution Systems;

SPLN D5.004-1: 2012

2

l. Engineering Recommendation G5/4-1; m. Aturan Distribusi Tenaga Listrik, Permen ESDM No. 4 Tahun 2009; n. Aturan Jaringan Tenaga Listrik Jawa Madura Bali Tahun 2007; o. Aturan Jaringan Sistem Sumatera Tahun 2009; p. SPLN 1: 1995, Tegangan-Tegangan Standar; q. SPLN D5.001: 2008, Pedoman Pemilihan dan Penggunaan Meter Energi Listrik; r. SPLN D3.014-1: 2009, Transformator Instrument Untuk Sistem Distribusi,

Bagian 1: Transformator Arus; s. SPLN D3.014-2: 2010, Transformator Instrumen Untuk Sistem Distribusi, Bagian 2: Transformator Tegangan Induktif.

4 Istilah dan Definisi

4.1 Harmonisa

Gelombang sinusoidal tegangan atau arus yang besar frekuensinya merupakan kelipatan bulat dari frekuensi dasar. Harmonisa timbul disebabkan oleh beban non-linier yang terhubung pada sistem tenaga listrik.

4.2 Batasan Nilai Harmonisa

Batas nilai maksimum harmonisa yang diperbolehkan terjadi pada suatu titik sambung pelanggan atau titik sambung peralatan pada sistem tenaga listrik.

4.3 Distorsi Harmonisa

Deviasi gelombang sinusoidal 50 Hz pada gelombang tegangan atau arus yang disebabkan oleh komponen harmonisa.

4.4 Distorsi Harmonisa Individu

Rasio nilai RMS komponen harmonisa orde tertentu terhadap nilai RMS komponen fundamental.

Ihd

4.5 Distorsi Harmonisa Total (THD)

Rasio penjumlahan nilai RMS seluruh komponen harmonisa hingga orde tertentu terhadap nilai RMS komponen fundamental.

4.6 Distorsi Harmonisa Tegangan Total (THDv)

Rasio penjumlahan nilai RMS seluruh komponen harmonisa tegangan hingga orde tertentu terhadap nilai RMS komponen tegangan fundamental.

SPLN D5.004-1: 2012

3

x 100%

4.7 Distorsi Harmonisa Arus Total (THDi)

Rasio penjumlahan nilai RMS seluruh komponen harmonisa arus hingga orde tertentu terhadap nilai RMS komponen arus fundamental.

4.8 Distorsi Arus Total (Total Demand Distortion - TDD)

Rasio jumlah akar kuadrat nilai RMS komponen harmonisa arus hingga orde tertentu terhadap nilai RMS arus beban maksimum.

4.9 Hertz

Satuan dari frekuensi yang dinyatakan dalam putaran (cycle) per detik.

4.10 Pelanggan

Suatu individu, badan, perusahaan, atau institusi pemerintah yang mendapatkan pelayanan sambungan tenaga listrik.

4.11 Beban Non Linier

Beban atau peralatan listrik yang menghasilkan arus yang tidak sinusoidal ketika disuplai oleh tegangan yang sinusoidal.

4.12 Meter Energi Listrik

Instrumen ukur arus bolak balik yang digunakan untuk mengukur besarnya energi listrik dengan cara penggabungan antara daya dan besaran-besaran listrik lainnya terhadap waktu.

4.13 Titik Sambung Pelanggan atau Titik Transaksi (Point of Common Coupling)

Titik terdekat dimana instalasi milik pelanggan disambungkan kepada terminal dan meter transaksi milik utilitas atau PLN.

SPLN D5.004-1: 2012

4

4.14 Daya Aktif

Besar daya nyata yang disalurkan ke beban listrik.

4.15 Faktor Daya

Besar rasio antara daya aktif (kW) dan daya total (kVA).

4.16 Faktor Bobot (Weighting Factor - Wi)

Faktor yang memperhitungkan kontribusi distorsi harmonisa dari sebuah tipe peralatan.

4.17 Filter Aktif

Peralatan elektronika daya yang dapat memproduksi komponen harmonik yang mengkompensasi komponen harmonik dari beban nonlinier.

4.18 Filter Pasif

Peralatan berupa rangkaian listrik yang terdiri dari induktor dan kapasitor yang secara khusus disetel untuk mengeliminasi harmonisa arus tertentu.

4.19 Kelip Tegangan (Flicker)

Impresi ketidak-stabilan pada sensasi visual yang terlihat melalui cahaya lampu dan timbul karena variasi perubahan tegangan dengan amplitudo di bawah 10% dari nilai nominal tegangan sistem.

4.20 Depresi Tegangan Hubung Singkat (DTHS)

Perbandingan antara MVA hubung singkat tanur terhadap MVA hubung singkat titik sambung bersama.

Dimana P: daya aktif total, dan S1: daya semu total

Dimana P1: daya aktif fundamental, dan S1: daya semu fundamental

SPLN D5.004-1: 2012

5

4.21 Ketidakseimbangan Tegangan

Rasio dari komponen tegangan urutan negatif atau nol dengan komponen tegangan urutan positif. Ketidakseimbangan tegangan dihitung dengan perbandingan antara tegangan urutan negatif ( ) terhadap tegangan urutan positif ( ) yang diukur pada titik sambung pelanggan.

5 Regulasi Harmonisa

Harmonisa timbul akibat adanya beban non-linier yang tersambung pada sistem tenaga listrik. Beban non-linier seperti komputer, programmable logic control (PLC), variable speed drive (VSD), pulse width modulation (PWM), peralatan tanur induksi (induction furnace), tanur busur listrik (arc furnace), konverter, ballast elektronik untuk lampu neon, las listrik, dll menimbulkan arus harmonisa pada jaringan distribusi listrik yang menyebabkan distorsi harmonisa tegangan pada jaringan tenaga listrik. Distorsi harmonisa ini mengakibatkan terganggunya operasi peralatan antara lain: komputer, transformator, motor-motor, kabel listrik, peralatan kontrol elektronik yang terhubung pada jaringan yang sama.

Harmonisa arus dapat menyebabkan penurunan faktor daya (PF - true power factor) meski faktor daya fundamental-nya (cos phi) tetap baik. Pada perhitungan faktor daya, akan lebih tepat menggunakan rumusan PF (true power factor) karena sudah mengakomodir pengaruh harmonisa.

Karena itu level harmonisa arus di titik sambung pelanggan harus dijaga agar tidak melebihi batasan tertentu sehingga level harmonisa tegangan diseluruh sistem tenaga listrik masih memenuhi persyaratan.

Gambar 1. Harmonisa Pada Tegangan dan Arus Terukur Pada Instalasi Peleburan Logam

5.1 Batasan Nilai Harmonisa

PLN berkewajiban untuk menjaga kualitas tegangan pada sistem tenaga listrik dalam batas seperti tercantum pada tabel 1 dan kondisi pelanggan dapat memenuhi batasan distorsi harmonisa arus seperti tercantum pada tabel 2.

SPLN D5.004-1: 2012

6

5.1.1 Batasan Distorsi Harmonisa Tegangan

Batasan distorsi harmonisa tegangan untuk tingkat tegangan sistem yang berbeda ditunjukkan pada tabel 1 dibawah ini.

Tabel 1. Batasan Harmonisa Tegangan

Tegangan Pada Titik Sambung (Vn)

Distorsi Harmonisa Tegangan Individu (%)

Distorsi Harmonisa Tegangan Total THDVn

(%)

Vn 66 kV 3.0 5.0

66 kV < Vn 150 kV 1.5 2.5

Vn > 150 kV 1.0 1.5

CATATAN: Tabel diatas berlaku untuk tegangan sesuai SPLN No. 1 Tahun 1995, Tegangan-Tegangan Standar

Distorsi Harmonisa Tegangan Total atau THDVn dihitung berdasarkan rumusan sebagai berikut:

Dimana: Vh = besar komponen harmonisa individu (rms volt) h = orde harmonisa Vn = Tegangan nominal sistem (rms volt)

5.1.2 Batasan Distorsi Harmonisa Arus

Pelanggan harus menjaga distorsi harmonisa arus pada titik sambung pelanggan di bawah batas yang ditentukan dalam Tabel 2 sesuai pedoman IEEE Standard 519-1992 Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems.

SPLN D5.004-1: 2012

7

Tabel 2. Batasan Distorsi Harmonisa Arus

Batasan distorsi harmonisa arus

Vn 66kV

Ihs/IL

Distorsi Harmonisa Arus Maksimum dalam Persen IL

Orde Harmonisa Individu h Harmonisa Ganjil Total Demand Distortion h < 11 11h

SPLN D5.004-1: 2012

8

Nilai arus hubung singkat (Isc) dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Dimana kVATF adalah daya terpasang kVA, Zpu per unit impedansi trafo pada daya terpasang dan kV adalah tegangan nominal.

6 Pengukuran dan Penilaian (Assesment) Harmonisa

6.1 Titik Pengukuran

Batasan nilai harmonisa sebagaimana pada tabel 1 dan tabel 2 diatas ditujukan untuk evaluasi level distorsi harmonisa pada titik sambung pelanggan (titik transaksi pelanggan).

Pengukuran Harmonisa pada titik sambung pelanggan tersebut dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 2. Pengukuran pada Titik Sambung Pelanggan

6.2 Pengukuran Harmonisa Tegangan dan Arus

Pengukuran Harmonisa Tegangan dan Arus dilakukan sesuai IEC 61000-4-7 Harmonics dan Inter-Harmonics Measurement.

6.2.1 Pengukuran Harmonisa Tegangan

Pada sistem tegangan rendah pengukuran harmonisa tegangan dilakukan secara langsung. Pada tegangan yang lebih tinggi, yaitu pada tegangan menengah (medium voltage MV) atau tegangan tinggi (high voltage HV) pengukuran harmonisa dilakukan secara tidak langsung dengan menggunakan trafo tegangan (PT).

Pada pelaksanaan pengukuran harmonisa tegangan ini diperhatikan beberapa hal sebagai berikut:

1. Besaran pengukuran harmonisa tegangan adalah: Distorsi Harmonisa Tegangan Individu (IHDV) dan Distorsi Harmonisa Tegangan Total (Total Harmonic Distortion THDV);

SPLN D5.004-1: 2012

9

2. Pengukuran dilakukan dengan langsung mengukur nilai prosentase setiap komponen harmonisa tegangan dan prosentase distorsi harmonisa tegangan total;

3. Pada pengukuran tidak langsung dengan menggunakan trafo tegangan (PT), maka trafo tegangan tersebut harus memiliki karakteristik frekuensi respon yang baik dengan bandwith sampai dengan 3150 Hz. Karakteristik trafo tegangan (PT) yang digunakan mengacu pada SPLN No. D3.014-2 Tahun 2010.

6.2.2 Pengukuran Harmonisa Arus

Pada pelaksanaan pengukuran Harmonisa arus ini perlu diperhatikan beberapa hal sebagai

berikut:

1. Besaran pengukuran harmonisa arus adalah: distorsi harmonisa arus Individu (IHDi) dan distorsi harmonisa arus demand total (Total Demand Distortion TDD);

2. Pengukuran dilakukan dengan mengukur besaran ampere absolut untuk arus fundamental dan besaran setiap komponen harmonisa arus;

3. Pada pengukuran ini perlu diperhatikan juga tentang karakteristik trafo arus (CT). Karakteristik respons frekuensi dari trafo arus harus dievaluasi untuk setiap pengukuran yang dilakukan. Peralatan trafo arus (CT) yang digunakan memiliki atenuasi kurang dari 3dB dengan bandwidth sampai dengan 3150 Hz. Kelas trafo arus (CT) yang digunakan mengacu pada SPLN No. D3.014-1 Tahun 2009.

6.2.3 Durasi Pengukuran Harmonisa

Pengukuran harmonisa dilakukan pada periode waktu tertentu untuk mendapatkan karakteristik level harmonisa. Pengukuran dengan periode waktu ini dilakukan untuk kebutuhan assesment instalasi pelanggan dan dalam rangka penyambungan baru dan perubahan daya. Pengukuran Harmonisa dilaksanakan dengan kondisi sebagai berikut:

1. Dilaksanakan selama periode minimum 7 (tujuh) hari pada kondisi instalasi beban listrik beroperasi dengan beban dan siklus normal;

2. Minimum 95% dari data pengukuran harus memenuhi batasan yang dipersyaratkan pada tabel 1 dan tabel 2 diatas.

6.3 Peralatan Pengukuran Harmonisa

Peralatan pengukuran harmonisa digunakan untuk mengukur besar harmonisa individu dan distorsi harmonisa total (total harmonic distortion) sampai orde harmonisa ke 63.

6.3.1 Jenis Peralatan Pengukuran Harmonisa

Pengukuran harmonisa dilakukan dengan menggunakan meter energi transaksi yang memiliki

karakteristik sebagai berikut:

1. Kemampuan pengukuran energi sesuai IEC 62053-22; 2. Kemampuan pengukuran harmonisa sesuai EN 50160 dan/atau IEC 61000-4-7

Testing and measurement techniques General guide on harmonics and interharmonics measurements and instrumentation dan/atau IEEE 1159-1995 Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality.

SPLN D5.004-1: 2012

10

Dalam hal tertentu dan atas kesepakatan antara pihak PLN dan pihak Pelanggan, untuk pengukuran harmonisa dapat juga menggunakan jenis peralatan sebagai berikut:

1. Peralatan Analisa Harmonisa Portabel; 2. Peralatan Power Quality Monitoring (Power Quality Monitoring Devices).

Kedua jenis peralatan pengukuran harmonisa diatas juga wajib memiliki kemampuan pengukuran harmonisa sesuai butir 6.3.1 ayat 2 diatas.

6.4 Penilaian (Assesment) Harmonisa

Langkah-langkah dan tahapan penilaian (assesment) harmonisa untuk pelanggan eksisting dan pelanggan baru (calon pelanggan) dilaksanakan dengan merujuk kepada aturan IEEE Standard 519-1992 Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems.

Langkah-langkah asesmen tersebut mengikuti prosedur 2 (dua) tahap yang dapat diilustrasikan seperti gambar 2 berikut ini.

MULAI

TENTUKAN TITIK SAMBUNG

PELANGGAN

TAHAP 1HITUNG Isc, Ssc, dan

ARUS BEBAN ILHITUNG SDW

SDW/Ssc 0,2%

TAHAP 2HITUNG ATAU

UKUR HARMONISA (IHD, TDD, THD)

BATASAN HARMONISA ?

DESAIN & PASANG KOMPENSATOR

TIDAK

SELESAI

YATIDAK

YA

Gambar 3. Prosedur Evaluasi Harmonisa Pada Titik Sambung Pelanggan

SPLN D5.004-1: 2012

11

Persyaratan evaluasi dari dua tahapan tersebut dijelaskan secara rinci seperti di bawah ini.

6.4.1 Prosedur Tahap 1

Pada tahap 1 ini, harmonisa dari pelanggan dengan jumlah beban penghasil harmonisa yang kecil dapat langsung diterima tanpa harus dilakukan evaluasi secara rinci mengenai karakteristik beban pembangkit harmonik.

Untuk penilaian tahap 1 ini dilakukan dengan menghitung jumlah beban yang menyebabkan harmonisa (weighted disturbing load) yang disebut SDW (jumlah beban yang menyebabkan harmonisa dalam fasilitas pelanggan).

Dimana :

SDi adalah Daya individu dari beban yang menyebabkan harmonisa Wi adalah faktor dari beban yang menyebabkan harmonisa

Kelulusan dari prosedur evaluasi tahap 1 adalah dengan membandingkan antara besar beban yang menyebabkan harmonisa dan besar daya kapasitas hubung singkat di titik sambung pelanggan dengan nilai sebagai berikut:

Langkah penilaian (assesment) Harmonisa dengan melakukan prosedur tahap 1 ini secara

prinsip dapat dilakukan untuk pelanggan listrik eksisting dan untuk pelanggan baru (calon

pelanggan).

Tabel 3. Nilai faktor bobot untuk beberapa tipe beban penghasil Harmonisa

Tipe Beban Bentuk Gelombang Distorsi Arus Faktor Bobot (W1)

Catu daya satu fase

80% 2.5

Semi Konverter

Pada beban parsial terjadi harmonisa ke-2, ke-3 dan ke-4

2.5

Konverter 6-pulsa, Capasitive Smoothing, Tanpa induktansi seri

80 % 2.0

SPLN D5.004-1: 2012

12

Konverter 6-pulsa, Capasitive Smoothing, Dengan induktansi seri > 3% atau DC drive

40 % 1.0

Konverter 6-pulsa, dengan kapasitas induktor besar untuk Current Smoothing

28 % 0.8

Konverter 12-pulsa

15 % 0.5

Voltage Regulator (AC)

Bervariasi tergantung sudut firing

0.7

Lampu Fluoresen - 17 % 0.5

6.4.2 Prosedur Tahap 2

Evaluasi tahap 2 dilakukan apabila kondisi evaluasi tahap 1 tidak terpenuhi. Untuk pelanggan eksisting, pelaksanaan evaluasi/assesment tahap 2 dilakukan dengan melakukan pengukuran harmonisa individu untuk tegangan dan arus, distorsi harmonisa demand total (TDD) dan distorsi harmonisa tegangan total (THDV) pada titik sambung pelanggan. Hasil pengukuran tersebut kemudian dibandingkan dengan batasan harmonisa tegangan dan arus yang tercantum pada tabel 1 dan tabel 2 diatas.

Apabila hasil pengukuran Harmonisa tidak memenuhi batasan harmonisa maka pelanggan wajib memasang peralatan kompensator harmonisa untuk mengurangi distorsi harmonisa sampai dibawah batasan yang dipersyaratkan.

Untuk pelanggan baru (calon pelanggan), analisa kesesuaian batasan harmonisa dilakukan dengan menggunakan perhitungan atau simulasi yang dapat mengevaluasi sesuai Standar IEEE 519 - 1992. Hasil keluaran yang diperlukan dari simulasi tersebut adalah nilai IHDV, IHDI, THDV, dan TDD dimana hasil keluaran tersebut dibandingkan kesesuaiannya dengan batasan sesuai tabel 1 dan tabel 2.

Apabila hasil simulasi tidak memenuhi batasan harmonisa maka calon pelanggan listrik wajib menyiapkan langkah-langkah untuk perbaikan distorsi harmonisa sehingga mencapai batasan harmonisa yang diperbolehkan.

SPLN D5.004-1: 2012

13

7 Mitigasi Pengaruh Harmonisa

Bila level harmonisa pada titik sambung pelanggan melebihi batasan harmonisa sesuai tabel 1 dan tabel 2, maka pelanggan wajib melakukan langkah-langkah mitigasi level harmonisa sehingga dapat memenuhi ketentuan batasan tersebut dalam semua kondisi pembebanan.

7.1 Kewajiban Pelanggan dan Utilitas

7.1.1 Kewajiban Pihak Pelanggan

Pelanggan harus bertanggung jawab untuk menjaga level harmonisa arus di bawah batas yang ditentukan dalam tabel 2 pada titik sambung atau titik transaksi.

7.1.2 Kewajiban PLN/Pihak Utilitas

PLN atau pihak Utilitas berkewajiban untuk menjaga kualitas tegangan pada sistem tenaga listrik yang memenuhi level standar yang dipersyaratkan selama emisi distorsi harmonisa arus di titik sambung pelanggan memenuhi batasan yang dipersyaratkan.

7.2 Mitigasi Pengaruh Harmonisa

Mitigasi harmonisa arus pada suatu sistem tenaga listrik pelanggan dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:

1. Pemisahan peralatan yang menghasilkan harmonisa pada instalasi pelanggan terpisah dari beban lainnya.

2. Pemasangan Filter Pasif

Langkah-langkah untuk mengurangi level harmonisa arus dapat dilakukan dengan pemasangan filter pasif. Pada pemasangannya, filter pasif dapat dipasang secara seri dan secara parallel (shunt).

3. Pemasangan Filter Aktif Filter aktif dipasang untuk memberikan kompensasi untuk komponen harmonisa pada sistem tenaga listrik berdasarkan level harmonisa yang ada pada saat tertentu.

4. Pemilihan Hubungan Belitan Trafo Dengan memilih hubungan belitan tertentu pada trafo daya dan trafo distribusi akan dapat mengurangi distorsi harmonisa arus untuk beberapa orde harmonisa (dengan memakai belitan stabilizer delta atau belitan zig-zag).

5. Relokasi Shunt Capacitor Banks Level distorsi harmonisa yang berlebihan pada suatu sistem tenaga listrik berhubungan dengan kondisi resonansi yang mungkin disebabkan penempatan kapasitor bank pada lokasi yang kurang tepat. Untuk itu dapat dilakukan dengan melakukan pemindahan lokasi kapasitor bank ke titik lokasi yang lebih tepat ataupun dengan mengubah kapasitas kapasitor bank.

SPLN D5.004-1: 2012

14

6. Pemindahan sambungan instalasi pelanggan ke instalasi dengan level hubung singkat yang lebih tinggi.

8 Kelip Tegangan (Flicker) dan Fluktuasi Tegangan

8.1 Depresi Tegangan Hubung Singkat

Drop tegangan akibat beban industri yang berfluktuasi biasa disebut kelip tegangan atau flicker. Drop tegangan di atas dinyatakan dengan Depresi Tegangan Hubung Singkat (DTHS) dengan batasan seperti tercantum pada tabel 4 dibawah ini:

Tabel 4. Batasan Depresi Tegangan Hubung Singkat (DTHS)

Level Tegangan DTHS (%)

150kV 2.5

66 kV 2.75

20kV 3.0

DTHS untuk sebuah tanur busur (arc furnace) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Dimana :

Sf = MVA hubung singkat tanur busur = (MVA tanur busur/Xf) Xf = Reaktansi tanur busur dalam keadaan operasi beban maksimum, dihitung dari titik

sambung. Sj = MVA hubung singkat jaringan pada titik sambung pada kondisi pembangkitan

minimum.

Drop tegangan pada sistem tenaga listrik dapat terjadi akibat beban industri yang dapat

menimbulkan fluktuasi tegangan, di antaranya adalah tanur busur listrik (arc furnace), beban peleburan logam (smelter), las listrik (arc welders) dan beban sejenis lainnya.

8.2 Kelip Tegangan (Flicker)

Flicker adalah Impresi ketidak-stabilan pada sensasi visual yang diakibatkan oleh stimulasi cahaya yang luminensinya atau distribusi spektrumnya berubah terhadap waktu akibat fluktuasi tegangan oleh beban peralatan listrik seperti tanur busur listrik (arc furnace), pengasutan motor dan siklus on/off dari beban listrik besar.

Terkait dengan kriteria kualitas tegangan, Flicker dapat diukur dengan menggunakan level Pst (short term: besaran diukur setiap 10 menit) dan Plt (long term besaran diukur setiap 2 jam).

SPLN D5.004-1: 2012

15

Perubahan Tegangan Per menit (Voltages Changes Per Minute)

Gambar 4. Kurva Flicker Pada Fluktuasi Perubahan Tegangan

CATATAN 1 : Nilai diatas diperoleh secara eksperimen dengan modulasi gelombang 60 Hz AC

CATATAN 2 : Mata manusia sangat sensitive terhadap fluktuasi tegangan pada 8Hz atau 16 kali

perubahan tegangan per detik

CATATAN 3 : Untuk dapat memenuhi batasan pada tabel 3.3.1, maka dV/V % harus dibawah kurva

Pst pada projected rate fluktuasi.

Contoh bentuk gelombang flicker dapat terlihat seperti pada gambar 5 dibawah ini:

Gambar 5. Gelombang RMS Fluktuasi Tegangan (Flicker)

SPLN D5.004-1: 2012

16

Tabel 5. Level Kompatibilitas untuk Flicker pada Sistem TR dan Level Tahap Perencanaan untuk Flicker pada Sistem TM dan TT

Level

Kompatibilitas Level Tahap Perencanaan

TR TM TT

Pst 1,0 0,9 0,8

Plt 0,8 0,7 0,6

Keterangan:

Pst = Pengukuran persepsi waktu singkat dari flicker untuk interval 10 menit Plt = Pengukuran persepsi waktu panjang dari flicker untuk interval 2 jam

Plt dapat dihitung dengan rumusan sebagai berikut:

Batasan Flicker seperti tabel 5 diatas harus memenuhi dalam 95% rentang waktu pengukuran. Periode pengukuran flicker tersebut dilakukan selama 1 (satu) minggu. Sebagai contoh misalnya penyedia listrik menjamin Plt = 0,7%, maka hasil pengukuran variasi tegangan setiap 10 menit selama seminggu, 95% nya harus masuk dalam range. Contoh hasil pengukuran secara umum diperlihatkan pada gambar 6. Terlihat bahwa antara tanggal 30/06/2010 pk 16.00 sampai tanggal 1/07/2010 pk 14.00 terjadi Plt > 2,5% serta antara tanggal 1/07/2010 pk 16.00 sampai tanggal 2/7/2010 pk 12.00 terjadi Plt > 3,1%.

Gambar 6. Contoh hasil pengukuran Flicker (dalam % Plt)

SPLN D5.004-1: 2012

17

8.3 Mitigasi Pengaruh Kelip Tegangan (Flicker) dan Fluktuasi Tegangan Mitigasi pengaruh Flicker dan fluktuasi tegangan dapat dilakukan dengan:

1. Memisahkan trafo tenaga instalasi yang menjadi sumber fluktuasi terhadap pelanggan-pelanggan lain;

2. Memasang kompensator.

CATATAN: Untuk penilaian terhadap batasan Flicker dilaksanakan menurut standar IEC 61000-3-7.

9 Ketidakseimbangan Tegangan (Voltage Unbalance)

9.1 Batasan Ketidakseimbangan Tegangan

Ketidakseimbangan tegangan disebabkan oleh beban antar fasa yang tidak seimbang. Baik akibat perbedaan beban antar fasa atau sifat beban dalam satu proses produksi yang membebani setiap fasa pada waktu yang berbeda. Ketidakseimbangan tegangan menyebabkan timbulnya tegangan urutan negatif dan tegangan urutan nol.

Dimana:

KT = Ketidakseimbangan Tegangan = Tegangan Urutan Negatif = Tegangan Urutan Positif

Batasan ketidakseimbangan tegangan rata-rata adalah maksimum 2 % dalam 95% rentang waktu pengukuran. Periode pengukuran dilakukan selama 1 minggu dengan rentang pengambilan waktu 10 menit. (Catatan: Pengukuran dengan periode pengukuran diatas dianggap telah mewakili pengukuran untuk periode billing bulanan)

9.2 Mitigasi Pengaruh Tegangan Tidak Seimbang

Langkah-langkah untuk mengurangi pengaruh (mitigasi) ketidakseimbangan tegangan dilakukan diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Penyeimbangan beban pada instalasi pelanggan; 2. Pemindahan sambungan instalasi pelanggan ke instalasi dengan level hubung singkat

yang lebih tinggi; 3. Pemasangan peralatan kompesator (misal voltage compensator).

SPLN D5.004-1: 2012

18

LAMPIRAN 1.

CONTOH PERHITUNGAN ARUS HUBUNG SINGKAT PADA TITIK SAMBUNG PELANGGAN

Tabel 1A Formulasi perhitungan dalam Sistem per Unit

Data elemen rangkaian Formula untuk per Unit Sistem

Kapasitas Hubung Singkat Busbar GI

Trafo

Penghantar

Contoh Perhitungan:

CONTOH I: Pelanggan Industri PT XYZ, terhubung ke GI ABC [1] pada tegangan 70 kV melalui kabel XLPE Z: 0,03 Ohm. Data arus hubung singkat 3 fasa pada busbar GI ABC:

5,337 kA dan daya hubung singkat pada busbar GI = 5,337 kA * 70 kV * = 648,83 MVA

70 kV

20 kV

Titik sambung

Pelanggan

1

2

XLPE : Z = 0,03 Ohm

Dengan MVA Base 10 MVA dan Base Tegangan 70 kV

SPLN D5.004-1: 2012

19

Tabel 2A Perhitungan dalam sistem per unit

Komponen Perhitungan Hasil

Sumber: 648,83 MVA hubung singkat

Zpu = 10/648,83 = 0,015459 pu

Trafo 50 MVA, Z = 7%

Zpu = 7/100 x 10/50 = 0,014 pu

Penghantar

Zpu = 0.04 x 10/(20)2

= 0,001 pu

Impedansi total Z = Z sumber + Ztrafo + Z penghantar Z = 0,015459 + 0,014 + 0,001 = 0,030459 pu

MVAsc pada titik sambung pelayanan [3]

MVAsc = 10 / 0,030459

= 328,30039 MVA

Arus Hubung Singkat pada titik sambung pelayanan

(70x ) = 2,70777 kA

SPLN D5.004-1: 2012

20

LAMPIRAN 2.

CONTOH PELAKSANAAN ASSESMENT HARMONISA DI SUATU INSTALASI

CONTOH I: Calon pelanggan terhubung pada GI ABC sisi 70 kV, Data arus hubung singkat 3 fasa pada GI ABC: 5,337 kA dan daya hubung singkat 651 MVA. dengan beban pada tabel:

Tabel 3A Perhitungan pelaksanaan assesment harmonisa pada instalasi pelanggan

Komponen

(MVA)

DC Motor digerakkan oleh DC Drive

10 1 10

Mesin Induksi digerakkan dengan inverter

3 2 6

Instalasi penerangan dengan lampu fluoresen

0,1 0,5 0,05

Komputer Ruang Kendali dan Perkantoran

0,1 2,5 0,25

Sistem Pendingin dengan penggerak Inverter

0,5 2 1

17, 3

17,3 / 651 = 0,026575

= 2,6575 %

Syarat kelulusan tahap I , karena untuk instalasi ini sebesar 2,6575% maka harus dilakukan analisa tahap berikutnya menggunakan software simulasi.

CONTOH II: Calon pelanggan stasiun konverter KRL terhubung pada GI ABC sisi 20 kV melalui Trafo. Data arus hubung singkat 3 fasa pada titik sambung pelanggan 2,69 KA dan MVAsc sebesar 329 MVA dengan beban pada tabel:


(MVA)

Konverter penyearah 6 Pulsa dengan induktor perata arus

2 0,8 1,6

SPLN D5.004-1: 2012

21

Konverter penyearah 12 pulsa

2 0,5 1

Instalasi penerangan dengan lampu floroucent

0,05 0,5 0,025

Komputer Ruang Kendali dan Perkantoran

0,02 2,5 0,5


0,02 2 0,04

3,165

3,165 / 329 = 0,00962 = 0,962 %

Syarat kelulusan tahap I , karena untuk instalasi ini sebesar 0,962 %

maka harus dilakukan analisa tahap berikutnya menggunakan software simulasi.

CONTOH III: Calon pelanggan gedung perkantoran hubung pada GI ABC sisi 20 kV melalui Trafo, Data arus hubung singkat 3 fasa pada titik sambung pelanggan 2,69 KA dan MVAsc sebesar 329 MVA dengan beban pada tabel:


(MVA)


0,05 2 0,1

Instalasi penerangan dengan lampu fluorescent

0,01 0,5 0,005

Komputer Ruang Perkantoran

0,02 2,5 0,05

Lift dengan motor penggerak inverter

0,02 2 0,04

0,195

0,195 / 329 = 0,00059

= 0,0593 %

SPLN D5.004-1: 2012

22

Syarat kelulusan tahap I , karena untuk instalasi ini sebesar 0,0593%

maka instalasi ini memenuhi syarat kelulusan.

SPLN D5.004-1: 2012

23

LAMPIRAN 3.

CONTOH PERHITUNGAN DTHS

Penyambungan untuk suatu Konsumen Tanur Busur (Arc Furnace)

Data Pelanggan tanur: Kapasitas Trafo 15 MVA, Impedansi 10% dengan tahanan arc tanur:

0,05 . 20 kV/0,38 kV. Terhubung pada gardu induk (GI) dengan daya hubung singkat pada titik sambung pelanggan 328 MVA.

Tabel 6A Perhitungan pelaksanaan assemen harmonisa pada instalasi pelanggan

Komponen Perhitungan Hasil

Trafo 15 MVA, Z = 10 % Zpu = 10/100 x 10/50

= 0,02 pu

Tahanan Tanur Zpu = 0.05 x 10/(0,38)

2

= 3,463 pu

Impedansi total Z = Ztrafo + Z tanur MVAsc = 15 /3,483 = 4,307 MVA

DTHS DTHS = 4,307 / 328 = 0,013 = 1,3 %

DTHS untuk pelanggan tersebut sebesar 1,3% hingga masih memenuhi syarat DTHS untuk pelanggan di titik 20 kV sebesar 3 %.

Pengelola Standardisasi :

PT PLN (Persero) Pusat Penelitian dan Pengembangan Ketenagalistrikan Jl. Durentiga, Jakarta 12760, Telp. 021-7973774, Fax. 021-7991762,

www.pln-litbang.co.id

Pengelola Standardisasi : PT PLN (Persero) Pusat Penelitian dan Pengembangan Ketenagalistrikan

Jl. Durentiga, Jakarta 12760, Telp. 021-7973774, Fax. 021-7991762, www.pln-litbang.co.id

Pengelola Standardisasi :

PT PLN (Persero) Pusat Penelitian dan Pengembangan Ketenagalistrikan Jl. Durentiga, Jakarta 12760, Telp. 021-7973774, Fax. 021-7991762,

www.pln-litbang.co.id

spln d5.004!1!2012 power quality (regulasi harmonisa)

Documents