Analisa Harmonisa Gedung Fakultas Teknik

PENGUKURAN HARMONISA DAN KUALITAS DAYA DI GEDUNG FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA KAMPUS SUDIRMAN MENGGUNAKAN TANG AMPERE Laporan Pengukuran Disusun untuk Memenuhi Syarat Kelulusan Mata Kuliah Kualitas Daya yang Diampu oleh DR. Ir. Agus Dharma MT

Disusun oleh : Kelas B PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Mata kuliah Kualitas Daya telah memberikan kesempatan bagi para

mahasiswa untuk belajar lebih mendalam tentang pengukuran dan analisis gangguan kualitas daya dan harmonisa. Kualitas daya dan harmonisa menjadi suatu aspek yang penting baik dari sisi konsumen energi listrik maupun dari sisi penyedia energi listrik. Bagi konsumen, kualitas daya menjadi penting terhadap keawetan peralatan elektronik. Jika kualitas daya di sisi konsumen buruk atau mengandung harmonisa yang tinggi maka peralatan elektronik akan cenderung mengalami kerusakan, terutama peralatan yang terdiri dari komponen-komponen yang sensitif terhadap kondisi abnormal. Bagi penyedia energi listrik, kualitas daya dan harmonisa menjadi berpengaruh terhadap peralatan transmisi maupun distribusi tenaga listrik. Apabila kualitas dayanya baik dan harmonisa rendah maka peralatan penyaluran energi listrik pun cenderung tidak akan mudah rusak. Dengan berkembangnya pengetahuan tentang kualitas daya dan harmonisa di pihak konsumen maupun penyedia energi listrik, maka pembahasan tentang jenis-jenis gangguan dan cara mengatasinya menjadi hal yang cukup penting untuk dipelajari. Pada kesempatan ini mahasiswa akan membahas mengenai kualitas daya pada Gedung Fakultas Teknik Universitas Udayana yang bertempat di Jalan P.B. Sudirman, Denpasar, Bali. Gedung Fakultas Teknik Udayana Kampus Sudirman terbagi menjadi 5 blok, yaitu gedung A, B, C, D dan E. Gedung A merupakan bangunan berlantai 2 yang dipaketkan langsung dengan Gedung Tata Usaha Fakultas Teknik Universitas Udayana. Pada lantai I terdapat 2 ruang kelas yaitu A.1.1 dan A.1.2, sedangkan pada lantai II merupkan ruang administrasi. Gedung A pada umumnya digunakan sebagai gedung sekretariat pada acara yang diadakan oleh pihak Dekanat Fakultas Teknik Universitas Udayana seperti Badan Kekeluargaan Fakultas Teknik (BKFT), yaitu perayaan ulang tahun Fakultas

Teknik Universitas Udayana maupun berbagai acara yang diadakan oleh Senat Mahasiswa Fakultas Teknik (SMFT) UNUD. Gedung B dan C merupakan bangunan bertingkat 4 yang secara kolektif digunakan sebagai gedung perkuliahan, administrasi setiap jurusan, maupun acara-acara kampus. Pada gedung B dan C setiap lantai terdapat 2 toilet. Pada Gedung B lantai I dan II masing-masing terdapat 2 ruang kuliah Sedangkan pada lantai III dan IV masing-masing terdapat 1 ruang studio Teknik Arsitektur. Pada Gedung C lantai I terdapat ruang dosen/administrasi Jurusan Teknik Arsitektur, Teknik Sipil, Teknik Elektro, dan Teknik Mesin. Pada lantai II difokuskan sebagai tempat kuliah mahasiswa asing yang tergabung dalam program tropical living, yang terdiri dari 1 ruang administrasi dan 3 ruang kuliah. Lantai III terdapat 4 ruang kuliah dan pada lantai IV terdapat Aula Wiswakarma. Gedung D merupakan bangunan bertingkat 3 yang secara kolektif digunakan sebagai ruang kuliah. Pada lantai I terdapat 4 ruang kuliah, sedangkan pada lantai II dan III masing-masing terdapat 2 ruang kuliah. Gedung E selain dimanfaatkan sebagai gedung perkuliahan yang terdiri dari 3 ruang kuliah, juga dimanfaatkan sebagai sekretariat organisasi kemahasiswaan. Gedung ini juga terdapat Laboratorium Bioteknologi Pertanian di lantai I dan Laboratorium Koperasi Agribisnis di lantai II milik Fakultas Pertanian (FP) UNUD. Gedung ini juga difasilitasi dengan 4 toilet. Keadaan 5 blok gedung di Fakultas Teknik UNUD Kampus Sudirman terbilang cukup baik, karena dilakukan renovasi gedung yang dilakukan secara berkala untuk kenyamanan penggunaannya. 1.2

Tujuan Penelitian Penulisan laporan ini merupakan laporan yang harus diselesaikan oleh

mahasiswa yang mengambil mata kuliah Kualitas Daya dengan tujuan sebagai berikut: 1. Mengetahui kualitas daya di Gedung Fakultas Teknik Universitas Udayana Kampus Sudirman. 2. Mengetahui kualitas harmonisa arus di Gedung Fakultas Teknik Universitas Udayana Kampus Sudirman.

3.

Mengetahui kualitas harmonisa tegangan di Gedung Fakultas Teknik Universitas Udayana Kampus Sudirman.

1.3

Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang dan tujuan diatas dalam pembuatan laporan ini,

maka didapat beberapa rumusan masalah seperti di bawah ini: 1. Bagaimanakah kualitas daya di Gedung Fakultas Teknik Universitas Udayana Kampus Sudirman? 2. Bagaimanakah kualitas harmonisa arus di Gedung Fakultas Teknik Universitas Udayana Kampus Sudirman ? 3. Bagaimanakah kualitas harmonisa tegangan di Gedung Fakultas Teknik Universitas Udayana Kampus Sudirman ? 1.4

Batasan Masalah Berdasarkan rumusan masalah tersebut, dalam laporan ini dibatasi

permasalahan yang akan dibahas yaitu gangguan harmonisa yang dianalisis hanya berdasarkan nilai true rms dan frekuensinya saja, dikarenakan keterbatasan kemampuan instrumen pengukuran. Sehingga gangguan harmonisa seperti flickering dan transient overvoltages tidak dapat diketahui karena membutuhkan instrumen pengukuran sejenis osiloskop. 1.5

Metode Penelitian Untuk memperoleh data-data bahan penulisan laporan ini, penulis

melakukan pengukuran di Gedung Fakultas Teknik Universitas Udayana Kampus Sudirman dengan menggunakan Tang Ampere dan Phase Detector. Selain melakukan pengukuran lapangan, penulis melakukan studi literatur dari buku, jurnal, dan standar-standar internasional. 1.6

Sistematika Penulisan Adapun sistematika penulisan laporan presentasi ini terdiri dari empat

pokok bahasan, antara lain :

BAB 1 PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, metode penelitian, serta sistematika penulisan dari laporan praktikum ini. BAB 2 LANDASAN TEORI Bab ini berisi tentang studi literatur berdasarkan buku, jurnal, buku manual,

dan

standar-standar

internasional.

Pembahasannya

tentang

pengukuran daya listrik, pengukuran kandungan harmonisa, dan petunjuk manual instrumen pengukuran. BAB 3 DATA HASIL PENGUKURAN Bab ini berisi tentang data yang diperoleh dari hasil pengukuran Tegangan, Arus, Cos

∅ , Daya, Frekuensi dan Faktor Daya pada Gedung

Fakultas Teknik Universitas Udayana. BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi tentang hasil pengukuran daya beserta analisisnya, hasil pengukuran kandungan harmonisa arus beserta analisisnya, dan hasil pengukuran kandungan harmonisa tegangan beserta analisisnya.

BAB 5 PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran atas laporan pengukuran ini.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN Lampiran 1.

Denah Letak Fakultas Teknik di Wilayah Universitas Udayana Jalan P. B. Sudirman, Denpasar.

Lampiran 2. Denah Fakultas Teknik Lantai 1 Lampiran 3. Denah Fakultas Teknik Lantai 2 Lampiran 4. Denah Fakultas Teknik Lantai 3 Lampiran 5. Denah Fakultas Teknik Lantai 4 Lampiran 6. Data Beban Fakultas Teknik BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1

Pengukuran Daya Listrik Daya adalah energi yang disuplai atau dibutuhkan per satuan waktu. Nilai

daya adalah hasil dari perkalian antara arus dan tegangan. Arus listrik adalah laju perubahan muatan terhadap waktu, sementara tegangan listrik adalah kekuatan medan listrik atau beda potensial muatan di dua titik. Arus listrik pun dibagi menjadi dua kategori yaitu arus searah (DC) dan arus bolak-balik (AC). Sistem AC digunakan pada sistem tenaga listrik. Jumlah phasa yang umumnya dipakai adalah 3 phasa, yang berarti masing-masing phasa sudut phasanya berbeda. Sistem penghubungan phasa pada sistem tenaga listrik 3 phasa pun dibagi menjadi hubungam bintang dan hubungan delta. Sehingga arus dan tegangan terdiri dari dua besaran: phasa-ke-netral dan phasa-ke-phasa. Instrumen yang dapat digunakan untuk mengukur arus listrik adalah amperemeter/ammeter. Ammeter umumnya membaca besaran arus listrik AC dalam satuan rms (root-mean-square) atau nilai efektif, yaitu besaran arus AC yang menghasilkan daya yang sama dengan arus DC. Sedangkan tegangan diukur menggunakan voltmeter, yang umumnya pula diukur dalam satuan rms. Untuk menghitung nilai rms arus phasa-ke-netral dilakukan dengan cara mengukur arus phasa-ke-netral selama satu siklus lalu dikuadratkan, dirataratakan, dan diakarkan seperti pada Persamaan (1) :

√

1 I rms = M

M −1

∑ I 2n [ A ]

I rms

dimana

(0)

n=0

adalah nilai rms arus phasa-ke-netral yang satuannya Ampere, M

adalah jumlah sampel yang diukur oleh instrumen, n adalah urutan sampel, dan I n adalah besar arus phasa-ke-netral urutan ke-n. Untuk menghitung nilai rms tegangan phasa-ke-netral pun kurang lebih menggunakan cara yang sama seperti pada Persamaan (2) : V rms = dimana

√

1 M

M−1

∑ U 2n [V ]

(0)

n =0

V rms

adalah tegangan phasa-ke-netral dalam satuan rms dan besaran

Volt, V n adalah tegangan phasa-ke-netral urutan ke-n. Daya listrik pada sistem arus bolak-balik (AC) terdiri dari tiga jenis daya yaitu daya aktif (P), daya reaktif (Q), dan daya semu (S). Daya aktif umumnya berupa energi panas per satuan waktu atau beban resistif, daya reaktif umumnya menyimpan energi dalam bentuk medan listrik atau medan magnet, sementara daya semu adalah resultan dari daya aktif dan daya reaktif. Instrumen yang mengukur daya aktif (P) disebut sebagai Wattmeter. Besarnya nilai dari daya aktif 1 phasa adalah perkalian antara tegangan, arus, dan faktor daya seperti pada Persamaan (3) : P=V rms . I rms . cos ∅[W ]

(0)

dimana P adalah daya aktif 1 phasa, dalam rms,

I rms

V rms

adalah tegangan phasa-ke-netral

adalah arus phasa-ke-netral dalam rms, dan

cos ∅

adalah

faktor daya. Faktor daya adalah nilai cosinus dari perbedaan sudut phasa arus dan tegangan. Dimana

∅

adalah perbedaan sudut phasa antara tegangan dan arus.

Instrumen yang mencari nilai daya aktif menggunakan Persamaan (3), terlebih dahulu harus mencari nilai

∅ . Namun ada alternatif lain untuk mencari nilai

daya aktif yaitu dengan cara pengukuran asli (true measurement) yaitu dengan menggunakan sampling tegangan dan arus lalu mencari nilai rata-ratanya yang ditunjukkan oleh Persamaan (4) : P=

1 M

M −1

∑ V n . In [W ]

(4)

n=0

Pengukuran asli ini umumnya digunakan oleh instrumen digital yang menggunakan fitur digital sampling. Namun ada pula instrumen pengukuran yang memiliki kedua cara tersebut untuk mencari daya aktif, contohnya instrumen yang digunakan oleh penulis dalam praktik. Instrumen yang mengukur daya reaktif (Q) adalah VARmeter. Besarnya nilai dari daya reaktif 1 phasa adalah perkalian antara tegangan, arus, dan faktor reaktif seperti pada Persamaan (5) : Q=V rms . I rms . sin ∅[VAR]

(5)

dimana Q adalah daya reaktif dan

sin ∅

adalah faktor reaktif. Dan hasil

perkalian dari tegangan dalam nilai rms dan arus dalam nilai rms adalah daya semu (S) yang dapat ditunjukkan pada Persamaan (6) : S=V rms . I rms [ VA ]

(6)

dimana S adalah daya semu

Gambar 1. Segitiga Daya

Hubungan antara daya aktif, daya reaktif, dan daya semu disebut segitiga daya, yang dimana daya semu adalah resultan dari daya aktif dan daya reaktif sesuai dengan teorema phytagoras dalam Persamaan (7) : S= √ P2 +Q2 [VA ]

(7)

Dalam praktisnya, instrumen pengukuran dapat menggunakan Persamaan (7) untuk mencari nilai daya reaktif (Q) meskipun bisa pula menggunakan Persamaan (6) namun diasumsikan bentuk gelombangnya arus dan tegangannya sinusoidal murni. Persamaan (7) jika diubah untuk mencari daya reaktif menjadi Persamaan (8) : Q=√ S2−P2 [VAR ]

(8)

Pada instrumen pengukuran, untuk mencari faktor daya ( cos ∅ ) terdiri dari dua metode yaitu faktor daya beda phasa (displacement power factor) dan faktor daya asli (true power factor). Beda phasa antara tegangan dengan arus harus diketahui terlebih dahulu untuk faktor daya beda phasa lalu dicari nilai cosinus nya. Metode ini hanya bisa digunakan untuk tegangan dan arus yang bentuk gelombangnya sinusoidal murni. Sementara jika metode ini digunakan pada bentuk gelombang yang tidak sinusoidal murni, maka akan terjadi kesalahan pada hasil pengukurannya karena bentuk gelombangnya akan diasumsikan sinusoidal murni. Metode yang cocok untuk mengukur faktor daya di berbagai bentuk gelombang tegangan dan arus, tidak harus sinusoidal, adalah metode faktor daya asli. Metode ini mencari faktor daya dengan cara membagi daya aktif terhadap daya semu: cos ∅=

P S

(9)

Sementara standar toleransi untuk tegangan kerja dari penyuplai energi listrik menurut IEC 60038:1983 yang ditunjukkan pada Tabel 1 : Tabel 1. Standar IEC 60038:1983 tentang rentang tegangan kerja dan toleransinya.

Sistem 3 phasa 4 kawat atau 3 phasa 3 kawat Tegangan Nominal (V) 50 Hz 60 Hz 120/208 240 1) 230/400 277/480 1) 400/690 480 347/600 1000 600

Sistem 1 phasa 3 kawat Tegangan Nominal (V) 60 Hz 120/240V -

1)

Tegangan nominal dari sistem 220/380V dan 240/415V harus berevolusi menuju ke

sistem 230/400V. Periode transisi harus dalam waktu sesingkat-singkatnya dan sebelum tahun 2003. Pada periode ini, sebagai langkah awal, penyedia energi listrik di negara dengan sistem 220/380V harus bekerja pada rentang tegangan 230/400V +6%, -10% dan negara dengan sistem 240/415V harus bekerja pada rentang tegangan 230/400V +10%, -6%. Pada akhir masa transisi ini, toleransi dari sistem 230/400V

±

10% harus sudah

tercapai; setelah pengurangan rentang tegangan ini diputuskan. Semua keputusan di atas berlaku pula untuk sistem 380/660V dengan nilai yang direkomendasikan pada 400/690V. Tabel 1 diatas bila disederhanakan ke dalam periode dan toleransi tegangannya, menjadi yang ditunjukkan pada Tabel 2 : Tabel 2. Periode Transisi. Tegangan Kerja, dan Toleransinya menurut IEC 60038:1983

Tahun

Phasa-Ke-Netral [V] / Phasa-Ke-Phasa

Toleransi

– 1987 1988 – 2003 2003 –

[V] 220 V / 380 V 230 V / 400 V 230 V / 400 V

-10% ... +10% -10% ... +6% -10% ... +10%

Dikarenakan tegangan kerja di negara Indonesia masih berada pada 220 V / 380 V, maka toleransi tegangannya sebesar ± 10%, yaitu pada rentang 198-242 V / 358-402 V.

2.2

Pengukuran Kandungan Harmonisa

Gambar 2. Beberapa contoh plot gelombang periodik yang dipecah menjadi penjumlahan beberapa fungsi sinusoidal

Sebuah fungsi periodik (berulang-ulang) seperti sinyal sinusoidal, sinyal segitiga, sinyal kotak/PWM pada dasarnya dapat dipecah menjadi beberapa fungsi sinusoidal dengan besar (magnitude) dan frekuensi tertentu, atau dalam kata lain sebuah fungsi periodik adalah penjumlahan dari beberapa fungsi sinusoidal dengan besar (magnitude) dan frekuensi tertentu. Harmonisa dasar/fundamental adalah harmonisa pertama, frekuensi yang diharapkan agar bentuk gelombang berbentuk sinusoidal murni. Sementara harmonisa ke-2 dan seterusnya menyebabkan fungsi periodik menjadi terdistorsi dan menjauhi bentuk gelombang sinusoidal. Arus harmonisa memiliki dua komponen secara fasor, yaitu komponen nyata dan imajiner, bersesuaian dengan segitiga daya dimana ada daya nyata (daya aktif) dan daya imajiner (daya reaktif). Nilai arus harmonisa yang ditampilkan pada instrumen pengukuran adalah arus aktual, yaitu resultan dari arus komponen real dan imajinernya serta dalam besaran rms: I K(rms)=√ I 2kr + I 2ki [ A ]

(10)

Selain dalam satuan Ampere rms, arus harmonisa pun dinyatakan dalam persentase. Persentase tersebut adalah rasio dari arus harmonisa ke-k terhadap

harmonisa dasarnya, yang disebut sebagai Distorsi Arus Harmonisa Individu (Individual Harmonic Distortion Current, IHD): IH Di ( )= k

dimana

Ik x 100 I1

IH Di

(11)

adalah distorsi arus harmonisa individu ke-k,

k

Ik

adalah arus

I 1 adalah arus rms harmonisa dasarnya.

rms harmonisa ke-k, dan

Faktor-faktor harmonisa yang lain adalah Total Distorsi Harmonisa (Total Harmonic Distortion, THD) yang dinyatakan dalam persen. THD ini terdiri dari dua kategori yaitu THD-F dan THD-R. THD-F adalah kecenderungan bentuk gelombang untuk “menjauhi” atau terdistorsi dari bentuk harmonisa dasarnya. THD-F ini adalah rasio dari jumlah arus rms harmonisa ke-2 dan seterusnya terhadap arus harmonisa dasar:

√∑ 20

TH Di −F = dimana

k=2

2

Ik

(12)

x 100

I1

TH Di −F

adalah arus THD-F dan

I1

adalah harmonisa

dasar/harmonisa ke-1. Sementara itu THD-R adalah kecenderungan bentuk gelombang untuk “mendekati” atau menyerupai ke bentuk harmonisa dasarnya. THD-R adalah rasio dari jumlah arus rms harmonisa ke-2 dan seterusnya terhadap arus aktual (penjumlahan semua arus harmonisa) :

√∑ 20

TH Di −R= dimana

k=2

I 2k

I

TH Di −R

x 100

(13)

adalah arus THD-R dan I adalah arus aktual. Sama dengan

konsep harmonisa arus, harmonisa tegangan pun kurang lebih rumus tegangan harmonisa ke-k adalah : V K(rms)= √V 2kr +V 2ki

(14)

dimana V adalah tegangan, k adalah urutan harmonisa, r adalah komponen real dan i adalah komponen imajiner. Kandungan tegangan harmonisa ke-k / Distorsi Tegangan Harmonisa Individu (IHD) dalam persen : IH DV ( ) = k

dimana

Vk x 100 V1

V1

(15)

adalah tegangan harmonisa dasar. Faktor distorsi tegangan

harmonisa secara keseluruhan / distorsi harmonisa tegangan total (THD) dalam persen :

TH DV −F=

√

20

∑ V 2k k=2

V1

√∑ 20

TH DV −R=

k=2

x 100

(16)

x 100

(17)

V 2k

V

Dimana V adalah tegangan aktual, yaitu tegangan setelah penjumlahan semua komponen harmonisa. Nilai-nilai IHD dan faktor THD-F yang diperoleh akan menjadi tolak ukur kualitas daya dan harmonisa. Standar batas maksimum kandungan harmonisa tegangan dan arus menurut IEEE Std. 519-1992 yang ditunjukkan pada Tabel 3 :

Tabel 3. Batas Distorsi Arus Harmonisa untuk Sistem Distribusi Umum ( 120V sampai 69kV)

Distorsi Arus Harmonisa Maksimum dalam persen % Urutan Harmonisa Individu (Harmonisa Ganjil) I SC / I L h<11 11 ≤ h<17 17 ≤ h<23

IL 23 ≤h< 35

h ≥35

TDD

<20* 4.0 2.0 1.5 0.6 0.3 5.0 20<50 7.0 3.5 2.5 1.0 0.5 8.0 50<100 10.0 4.5 4.0 1.5 0.7 12.0 100<1000 12.0 5.5 5.0 2.0 1.0 15.0 >1000 15.0 7.0 6.0 2.5 1.4 20.0 Harmonisa genap dibatasi sebesar 25% dari harmonisa ganjil yang tertera diatas. Distorsi arus yang menghasilkan DC offset (seperti konverter setengah gelombang), tidak diperbolehkan. *Seluruh peralatan pembangkitan daya dibatasi pada nilai-nilai distorsi arus ini, dengan tidak menghiraukan rasio

I SC /I L .

Dimana I SC = arus hubung singkat maksimum di PCC (Point of Common Coupling). IL

= arus beban maksimum yang diminta (komponen frekuensi fundamental) di

PCC. (Sumber: IEEE Recommended Practices and Requirements, 2004 : 72) Tabel 4. Batas Distorsi Tegangan

Tegangan Bus di PCC

Distorsi Tegangan Individu (%)

Distorsi Tegangan Harmonisa Total

THD (%) 69 kV ke bawah 3.0 5.0 69.00001 k V sampai 161 kV 1.5 2.5 161.001 kV ke atas 1.0 1.5 (Sumber: IEEE Recommended Practices and Requirements, 2004 : 78) Pada Tabel 3, untuk mengetahui rasio

I SC /I L perlu diketahui rating arus

hubung singkat di PCC dan diketahui arus dari beban yang akan diproteksi dari gangguan harmonisa. PCC adalah titik netral (common) dimana berbagai peralatan kawat netralnya terhubung ke titik tersebut. Sedangkan kolom h<11 sampai kolom

h>=35 menunjukan batas IHD arus dalam persentasi. Perlu dicatat bahwa semua harmonisa genap dalam kolom tersebut nilainya harus 25% lebih rendah dari nilai yang tercantum. Kolom THD yang dimaksud adalah THD-F, yaitu kecenderungan bentuk gelombang untuk terdistorsi dari bentuk gelombang harmonisa dasarnya. Pada Tabel 4 cenderung lebih sederhana dibandingkan Tabel ke-3, dimana klasifikasi tegangannya hanya ada tiga, dan kolom kedua adalah batas IHD tegangan dalam persen, dan kolom ketiga adalah batas THD-F tegangan dalam persen. 2.3

Buku Petunjuk Instrumen Pengukuran Instrumen pengukuran yang digunakan untuk mengukur daya dan faktor

daya adalah HIOKI CLAMP ON POWER HiTESTER 3286-20. Instrumen ini bisa mengukur parameter-parameter yang dibutuhkan dalam praktikum ini, parameter tersebut diantaranya adalah tegangan phasa-ke-netral ( V ln ), arus phasa-kenetral ( V ln ), daya semu (S), daya aktif (P), daya reaktif (Q), faktor daya (pf), frekuensi listrik (f), serta kandungan harmonisa ( I h

dan

IHD ). Nilai

tegangan dan arus yang ditampilkan oleh instrumen pengukuran ini dalam nilai efektif/rms.

1. Tombol POWER 2. Tombol Watt 3. Tombol RANGE 4. Tombol HOLD 5. Tombol LINE/HARM 6. Tombol Decrease 7. Tombol Increase 8. Tombol MAX/MIN 9. Tombol MODE 10. Sensor Arus 11. Tuas 12. Tanda Arah Arus 13. Terminal Data Output 14. Terminal Pengukuran Tegangan 15. Casing Belakang 16. Pengikat Tangan Gambar 3. Bagian-bagian dari Instrumen Pengukuran

Gambar 4. Metode Pengukuran Daya untuk Sistem 3 Phasa 4 Kawat

Gambar 3 menunjukkan bagian-bagian instrumen pengukuran HIOKI CLAMP ON POWER HiTESTER 3286-20. Langkah awal pengukurannya adalah memasang instrumen pengukuran terlebih dahulu di tempat pengukuran. Tempat

pengukuran yang dilakukan berada setelah sekering dan sebelum MCB, sesuai dengan petunjuk manual (Gambar 4). Pemasangan dilakukan dengan menekan tuas (bagian nomor 11) sehingga sensor arus (bagian nomor 10) terbuka. Kemudian kaitkan sensor arus ke kawat phasa yang hendak diukur, lalu lepas tuas agar sensor arus menutup. Sebagai catatan: perlu diperhatikan bahwa arah aliran beban/arus harus sesuai dengan arah tanda panah di instrumen pengukuran (bagian nomor 12) agar instrumen pengukuran bekerja secara benar. Setelah sensor arus terapasang, berikutnya adalah memasang probe sensor tegangan yang sesuai dengan petunjuk manual. Karena dilakukan pengukuran di tiga phasa, maka sensor arus dan probe sensor tegangan (yang berwarna merah) harus dipindah-pindah setiap kali ingin mengukur phasa yang lain, sesuai dengan petunjuk di Gambar 4. Cara menyalakan instrumen, adalah dengan menekan tombol bernomor 1 dan ditunggu beberapa detik sampai layar (bagian nomor 17) menampilkan data daya. Untuk mengetahui daya daya nyata, daya semu, tegangan, arus, dan faktor daya secara bersamaan di waktu yang sama, maka perlu ditekan tombol HOLD (bagian nomor 4) lalu catat waktu pengukurannya. Tombol Watt yang ditunjukkan pada nomor 2, ditekan berkali-kali untuk mendapatkan nilai daya, tegangan, arus, dan faktor daya. Untuk mengukur kandungan harmonisa, tombol hold harus dilepas dahulu. Dan berikut ini adalah diagram alir untuk mengukur kandungan harmonisa arus dan tegangan:

(a)

(b)

(c)

(d)

(e) Gambar 5. Flowchart untuk mengukur (a) Tegangan, arus, daya aktif, daya semu, dan faktor daya. (b) Daya 1 phasa atau daya 3 phasa atau harmonisa arus atau harmonisa tegangan. (c) THD-R, THD-F, dan IHD. (d) Menaikkan ordo harmonisa. (e) Menurunkan orde harmonisa

Sehingga langkah pertama adalah melepas tombol HOLD (dengan cara menekannya sekali lagi) lalu menekan tombol LINE/HARM sebanyak 3 kali untuk mengukur harmonisa arus. Karena yang variabel yang diharapkan adalah Individual Harmonic Distortion (IHD) dalam persen, maka tombol MODE perlu dipencet sebanyak 2 kali (Content). Setelah itu ditekan kembali tombol HOLD dan dicatat waktunya. Pada layar akan tertera dua nilai saat mengukur harmonisa (Content): (1) Besar arus harmonisa dalam rms dan (2) besar IHD dalam persen. Kedua nilai tersebut dicatat sebagai perbandingan, karena seharusnya saling berhubungan satu sama lain sesuai dengan Persamaan (11), (12), (15), dan (16). Untuk mengetahui harmonisa selanjutnya ke frekuensi yang lebih tinggi/rendah, maka dipencet tombol increase dan decrease (bagian nomor 6 & 7). Selanjutnya untuk mengetahui harmonisa tegangan, tombol HOLD perlu dilepas terlebih dahulu, lalu

pencet tombol MODE satu kali, kemudian pencet lagi tombol HOLD dan langkah selanjutnya sama dengan pengukuran harmonisa arus. Menurut buku manual, instrumen memiliki 2 metode untuk menghitung faktor daya yaitu metode P dan metode PF. Metode P menghitung faktor daya berdasarkan daya semu dan daya aktif (Persamaan 6). Sementara metode PF menghitung faktor daya dengan mengetahui sudut phasa terlebih dahulu. Setelah diketahui sudut phasanya, baru dicari nilai cosinusnya (faktor daya). Hasil dari kedua metode bisa berbeda, namun hasil dari metode P bisa lebih akurat dibandingkan dengan metode PF karena metode PF mengabaikan distorsi bentuk gelombang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar (6). Percobaan yang dilakukan penulis menggunakan metode P.

Gambar 6. Perbedaan Pengukuran Faktor Daya Menggunakan Metode 1 Phasa P dengan 1 Phasa PFBAB 3

DATA HASIL PENGUKURAN 3.1

Hasil Pengukuran Pada Beban Nol (Tanpa Beban)

3.1.1

Pengukuran Harmonisa Tegangan Fase R

Tabel 5. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase R

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

3.1.2

Vk (V) 239,6 1,1 1,2 0,5 2,6 0,2 0,4 0,2 0,3 0 1,2

Harmonisa Per Orde (%) 100 0,5 0,5 0,2 1,1 0 0,2 0 0,1 0 0,5

Pengukuran Harmonisa Tegangan Fase S

Tabel 6. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase S

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V) 237 1 1,2 0,5 1,6 0,2 0,4 0,2 0,3 0 1,2


3.1.3

Pengukuran Harmonisa Tegangan Fase T

Tabel 7. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase T

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V) 233,7 0,7 1,2 0,4 1,6 0,2 0,5 0,2 0,2 0,1 1,1

Harmonisa Per Orde (%) 100 0,3 0,5 0,2 1,1 0 0,2 0,1 0 0 0,5

3.2

Hasil Pengukuran Pada Beban Standar (Siang Hari)

3.2.1

Pengukuran Pada Fase R

A. Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, Frekuensi, dan Faktor Daya Tabel 8. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, Frekuensi, dan Faktor Daya Parameter yang Diukur Tegangan (V) Arus (A) Daya Aktif (KW) Daya Reaktif (KVar) Daya Nyata (KVA) Faktor Daya Frekuensi (Hz)

Besarnya Nilai 210,9 123,1 25,7 3,73 25,97 0,99 50

B. Pengukuran Harmonisa Arus Fase R Tabel 9. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase R

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ik (A) 133,2 6,7 3,3 5,7 2,9 0 0,8 0,7 0,6 0,1 0,3

Harmonisa Per Orde (%) 100 5 2,5 0,5 2,2 0 0,6 0,2 0,4 0 0,3

C. Pengukuran Harmonisa Tegangan Fase R Tabel 10. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase R

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V) 213,6 0,5 2,1 0,4 0,8 0,3 0,7 0,1 0,5 0,1 0,8

Harmonisa Per Orde (%) 100 0,2 1 0,2 0,4 0,1 0,3 0 0,2 0 0,4

3.2.2

Pengukuran Pada Fase S


Besarnya Nilai 228,3 62,4 13,96 2,91 14,26 0,979 50

B. Pengukuran Harmonisa Arus Fase S Tabel 12. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase S

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ik (A) 77,5 2,3 3,1 0,4 3 0,1 0,4 0,2 0,3 0 0,2

Harmonisa Per Orde (%) 100 3 4 0,5 3,9 0,1 0,5 0,3 0,4 0 0,3

C.

Pengukuran Harmonisa Tegangan Fase S Tabel 13. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase S

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3.2.3

Vk (V) 231,0 1,5 0,8 0,3 1 0,3 0,6 0,2 0,3 0 0,7

Harmonisa Per Orde (%) 100 0,6 0,4 0,1 0,4 0,1 0,3 0 0,1 0 0,3

Pengukuran Pada Fase T


Besarnya Nilai 226 67,3 14,95 2,75 15,2 0,98 50

B. Pengukuran Harmonisa Arus Fase T Tabel 15. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase T

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 C.

Ik (A) 80 2 3,3 0,4 2,3 0,1 0,9 1,1 0,6 0 0,2

Harmonisa Per Orde (%) 100 2,5 4,1 0,6 2,9 0,2 1,1 1,2 0,7 0 0,3

Pengukuran Harmonisa Tegangan Fase T Tabel 16. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase T

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V) 226,5 0,3 1,2 0,3 0,2 0,2 0,3 0 0,2 0 0,8

Harmonisa Per Orde (%) 100 0,2 0,5 0,1 0,3 0,1 0,1 0 0 0 0,4

3.3

Hasil Pengukuran Pada Beban Puncak (Full Load/ Malam Hari)

3.3.1

Pengukuran Pada Fase R


Besarnya Nilai

B. Pengukuran Harmonisa Arus Fase R Tabel 18. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase R

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ik (A)

Harmonisa Per Orde (%)

C. Pengukuran Harmonisa Tegangan Fase R Tabel 19. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase R

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V)


3.3.2

Pengukuran Pada Fase S


Besarnya Nilai

B. Pengukuran Harmonisa Arus Fase S Tabel 21. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase S

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ik (A)


C.

Pengukuran Harmonisa Tegangan Fase S Tabel 22. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase S

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3.3.3

Vk (V)


Pengukuran Pada Fase T


Besarnya Nilai

B. Pengukuran Harmonisa Arus Fase T Tabel 24. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase T

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 C.

Ik (A)


Pengukuran Harmonisa Tegangan Fase T Tabel 25. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase T

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V)


BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1

Denah Single Line Fakultas Teknik

Gambar 7. Diagram Single Line MDP Gedung Teknik Unud

Gambar 8. Diagram Single Line SDP ke SSDP Gedung B Teknik Unud

Gambar 9. Diagram Single Line SDP ke SSDP Gedung D dan E Teknik Unud

4.2

Rekapitulasi Beban Per Lantai

4.2.1 Rekapitulasi Beban Gedung A Tabel 26. Rekapitulasi Beban Gedung A Lantai 1

Total Beban Lantai 1 Gedung A Beban N O 1 2 3 4 5

Nama Barang

Jumlah

Lampu TL Lampu SL Router LCD Proyektor AC

32 4 1 1 2

Terpakai Sian Malam g 20 32 0 4 1 1 1 1 2 2

Total

Total Daya (watt) Sian Malam g 700 928 0 60 12 12 225 225 1470 1470 2407 2695

Tabel 27. Rekapitulasi Beban Gedung A Lantai 2

Total Beban Lantai 2 Gedung A N O 1 2 3 4 5 6 7

Beban Terpakai Nama Barang

Jumlah

Lampu TL Lampu SL Router AC TV Kipas Angin CCTV

32 1 1 3 1 2 1 Total

Sian g 22 0 1 3 1 2 1

Malam 32 1 1 3 1 2 1

Total Daya (watt) Sian Malam g 520 768 0 16 12 12 2205 2205 116 116 90 90 25 25 2968 3232

Tabel 28. Rekapitulasi Total Beban pada Gedung A

Total Beban Gedung A N O 1 2 3 4 5 6 7 8

Beban Terpakai Nama Barang

Jumlah

Lampu TL Lampu SL Router LCD Proyektor AC TV Kipas Angin CCTV

Sian g 42 0 2 1 5 1 2 1

64 5 2 1 5 1 2 1

Malam 64 5 2 1 5 1 2 1

Total

Total Daya (watt) Sian Malam g 1220 1696 0 76 24 24 225 225 3675 3675 116 116 90 90 25 25 5375 5927

4.2.2 Rekapitulasi Beban Gedung B Tabel 29. Rekapitulasi Beban Gedung B Lantai 1

N

Total Beban Lantai 1 Gedung B Beban Terpakai Nama Barang Jumlah Siang Malam

O 1 Lampu TL 2 Lampu SL 3 AC

18 6 2

8 0 2

18 6 2

Total

Total Daya (watt) Siang Malam 320 0 1470 1790

720 54 1470 2244

Tabel 30. Rekapitulasi Beban Gedung B Lantai 2

N



18 6 2

8 0 2

18 6 2

Total


720 54 800 1574


N


O 1 Lampu TL 2 Lampu SL

36 6

18 0

36 6

Total Daya (watt) Siang Malam 360 0

720 54

3 AC

2

2

2

Total

800 1160

800 1574


N



36 6 2

18 0 2

36 6 2

Total


720 54 800 1574

Tabel 33. Rekapitulasi Total Beban Gedung B

N

Nama Barang


Total Beban Gedung B Beban Terpakai Jumlah Siang Malam 104 24 8 Total

52 0 8

104 24 8


2880 216 3200 6296

4.2.3 Rekapitulasi Beban Gedung C Tabel 34. Rekapitulasi Beban Gedung C Lantai 1

N O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Total Beban Lantai 1 Gedung C Beban Terpakai Nama Barang Jumlah Siang Malam Lampu TL Lampu SL AC TV Kulkas LCD Proyektor Printer Monitor CPU Router

20 7 8 2 2 3 3 8 8 1

16 2 8 2 2 3 3 8 8 1

20 7 8 2 2 3 3 8 8 1

Total

Total Daya (watt) Siang Malam 320 16 5880 140 196 675 51 761 8000 12 16051

480 61 5880 140 196 675 51 761 8000 12 16256

Tabel 35. Rekapitulasi Beban Gedung C Lantai 2

Total Beban Lantai 2 Gedung C N O 1 2 3 4 5 6 7 8 8

Nama Barang

Jumlah

Lampu TL Lampu SL AC Kipas Monitor Printer CPU LCD Proyektor Router

21 4 5 2 4 3 3 3 2

Beban Terpakai Siang 16 0 5 2 4 3 3 3 2

Malam 21 4 5 2 4 3 3 3 2

Total

Total Daya (watt) Siang Malam 320 496 0 32 3675 3675 156 156 396 396 45 45 3000 3000 750 750 24 24 8366 8574

Tabel 36. Rekapitulasi Beban Gedung C Lantai 3

Total Beban Lantai 3 Gedung C N O

Nama Barang

1 Lampu TL 2 Lampu SL 3 AC

Jumlah 21 4 8

Beban Terpakai Siang 16 0 8

Malam 21 4 8

Total Daya (watt) Siang Malam 320 496 0 32 5880 5880

4 LCD Proyektor 5 Router

4 2

4 2

4 2

Total

250 24 6474

250 24 6682

Tabel 37. Rekapitulasi Total Beban Gedung C

N O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Nama Barang

Total Beban Gedung C Beban Terpakai Jumlah Siang Malam

Lampu TL Lampu SL AC TV Kulkas LCD Proyektor Printer Monitor CPU Kipas Router

62 15 21 2 2 10 6 12 11 2 5 Total

48 2 21 2 2 10 6 12 11 2 5

62 15 21 2 2 10 6 12 11 2 5

Total Daya (watt) Siang Malam 960 16 15435 140 196 2500 96 1157 11000 156 60 31716

1472 125 15435 140 196 2500 96 1157 11000 156 60 32337

4.2.4 Rekapitulasi Beban Gedung D Tabel 38. Rekapitulasi Beban Gedung D Lantai 1

Total Beban Lantai 1 Gedung D N O

Nama Barang

Jumlah

Beban Terpakai

Siang 9 0 4 4 4 4

1 Lampu TL 2 AC 3 LCD Proyektor Total

Total Daya

(watt) Malam Siang Malam 9 0 360 4 2940 2940 4 1000 1000 3940 4300

Tabel 39. Rekapitulasi Beban Gedung D Lantai 2

Total Beban Lantai 2 Gedung D N O 1 2 3 4

Nama Barang

Jumlah

Lampu TL AC LCD Proyektor Kipas

12 2 2 2

Beban Terpakai Siang 0 2 2 2

Total

Total Daya

(watt) Malam Siang Malam 9 0 480 2 1470 1470 2 500 500 2 110 110 2080 2560

Tabel 40. Rekapitulasi Beban Gedung D Lantai 3

Total Beban Lantai 3 Gedung D N O 1 2 3 4

Nama Barang

Jumlah

Lampu TL AC LCD Proyektor Kipas

12 2 2 2

Beban Terpakai Siang 0 2 2 2

Total

Total Daya

(watt) Malam Siang Malam 9 0 480 2 1470 1470 2 500 500 2 110 110 2080 2560

Tabel 41. Rekapitulasi Total Beban Gedung D

Total Beban Gedung D N O

Nama Barang

1 Lampu TL 2 AC

Jumlah

Beban Terpakai

Siang 33 0 8 8

Total Daya

(watt) Malam Siang Malam 9 0 480 8 5880 5880

3 LCD Proyektor 4 Kipas

8 4

8 4

8 4

Total

2000 220 8100

2000 220 8580

Pengukuran dilakukan pada kotak panel MDP (Main Distribution Panel) gedung teknik yang bertempat pada sebelah ruang jurusan Teknik Arsitektur. Secara garis besar, setiap phasa dilakukan tiga bagian pengukuran: pengukuran daya, harmonisa arus, dan harmonisa tegangan. Pada pengukuran daya, terdiri dari beberapa parameter yang berkaitan diantaranya yaitu tegangan phasa-ke-netral (VLN), daya semu (S), daya aktif (P), daya reaktif (Q), faktor daya (Pf), dan frekuensi listrik (f). Berikut adalah pengukurannya: Tabel 42. Pengukuran Daya dan Parameter Lain yang Berkaitan

Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, dan Faktor Daya pada Beban Standar Hari/Tanggal

Selasa 22 November 2016

Besaran Tegangan (V) Arus (A) Daya Aktif (KW) Daya Reaktif (KVar) Daya Nyata (KVA) Faktor Daya Frekuensi

R (Merah) 210,9 123,1 25,7 3,73 25,97 0,99 50

S (Kuning) 228,3 62,4 13,96 2,91 14,26 0,979 50

T (Hitam) 226 67,3 14,95 2,75 15,2 0,98 50

Dari Tabel 42 menunjukkan bahwa tegangan phasa-ke-netral masingmasing berada pada rentang kerja yang aman menurut standar IEC di Tabel 1 dan Tabel 2, yaitu masih pada rentang tegangan kerja 198-242V. Namun, arus yang mengalir di ketiga phasa menunjukkan ketidakseimbangan beban (imbalance load), dimana beban phasa R jauh lebih besar dari pada bebas pada phasa S dan phasa T. Ketidakseimbangan ini dapat mengakibatkan adanya arus listrik pada kawat netral, sehingga daya disipasi pada instalasi listrik menjadi berlebih. Selainitu, adanya arus listrik pada kawat netral dapat menakibatkan gangguan harmonisa, yaitu bentuk gelombang arus atau tegangan mejadi terdistorsi.

Sementara itu parameter daya semu (S) dalam kVA, nilainya sesuai dengan teori tepatnya pada Persamaan (6), yaitu perkalian dari arus dan tegangan. Begitu pula untuk parameter daya aktif (P) dalam kW, nilainya sesuai dengan teori tepatnya pada Persamaan (3). Daya reaktif (Q) dalam kVAR sesuai dengan Persamaan (5) dan faktor daya ( λ ) nilainya sesuai dengan Persamaan (9).

4.3 Analisis Hasil Pengukuran Kandungan Harmonisa 4.3.1

Analisis Hasil Pengukuran Kandungan Harmonisa Arus dan Tegangan pada Beban Nol

4.3.1.1 Pengukuran Harmonisa Tegangan Beban Nol pada Fase R Pengambilan data hasil pengukuran harmonisa tegangan dilakukan pada tanggal 22 November pukul 23:00. Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Tegangan. Tabel 43. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase R

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V) 239,6 1,1 1,2 0,5 2,6 0,2 0,4 0,2 0,3 0 1,2


Perhitungan Total Distori Harmonisa fase T dapat menggunakan Persamaan 17.

√∑ 20

TH DV −F=

√∑ 20

¿

k=2

V1

k=2

2

Vk

V1

x 100

I 2k x 100 ¿√

1,12 +1,22+ 0,52 +2,6+0,22 +0,4 2+ 0,22+ 0,32+ 02 +1,22 x 100 239,6

11,43 ¿√ x 100 239,6

¿

3,38 x 100 239,6

= 1,411 %

Berikut adalah Gambar 10 yang merealisasikan Harmonisa Tegangan per Orde :

Gambar 10. Grafik Harmonisa Tegangan Per Orde Fasa R

4.3.1.2 Pengukuran Harmonisa Tegangan Beban Nol pada Fase S Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Tegangan. Tabel 44. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase S

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V) 237 1 1,2 0,5 1,6 0,2 0,4 0,2 0,3 0 1,2



TH DV −F=

√∑ 20

¿

k=2

V1

√

20

∑ V 2k k=2

V1

x 100

I 2k x 100 12 +1,22+ 0,52 +1,62 +0,22 +0,42 +0,22 +0,3 2+ 02+ 1,22 √ ¿ x 100 237

7,02 ¿√ x 100 237 ¿

2,64953 x 100 237

= 1,11794 % Berikut adalah Gambar 11 yang merealisasikan Harmonisa Tegangan per Orde :

Gambar 11. Grafik Harmonisa Tegangan Per Orde Fasa S

4.3.1.3 Pengukuran Harmonisa Tegangan Beban Nol pada Fase T Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Tegangan. Tabel 45. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase T

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V) 233,7 0,7 1,2 0,4 1,6 0,2 0,5 0,2 0,2 0,1 1,1

Harmonisa Per Orde (%) 100 0,3 0,5 0,2 1,1 0 0,2 0,1 0 0 0,5


TH DV −F=

√∑ 20

¿

k=2

V1

√

20

∑ V 2k k=2

V1

x 100

I 2k x 100 0,32 +1,22 +0,32 +0,2+0,22 +0,32 +0 2+ 0,22+ 02+ 8 √ ¿ x 100 226,5

2,43 ¿√ x 100 226,5 ¿

1,558846 x 100 226,5


Gambar 12. Grafik Harmonisa Tegangan Per Orde Fasa T

4.3.2

Analisis Hasil Pengukuran Kandungan Harmonisa pada Beban Standar

4.3.2.1 Pada Fase R Berikut merupakan data hasil pengukuran harmonisa fase R yang diambil pada tanggal 22 November 2016, pada saat beban standar atau sekitar jam 12 siang.

Gambar 13. Data Hasil Foto Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, Faktor daya, dan Harmonisa

Dari Gambar 13, dapat direpresentasikan dalam bentuk Tabel 37 sebagai berikut. Tabel 46. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, Frekuensi, dan Faktor Daya

Parameter yang Diukur Tegangan (V) Arus (A) Daya Aktif (KW) Daya Reaktif (KVar) Daya Nyata (KVA) Faktor Daya Frekuensi

Besarnya Nilai 210,9 123,1 25,7 3,73 25,97 0,99 50

Perhitungan parameter secara manual dengan menggunakan data Arus, Tegangan, dan Faktor Daya yang tertera pada alat ukur Tang Ampere. P ¿ V rms . I rms .cos ∅ = 210,9 x 123,1 x 0,99 = 25,702 KW Q ¿ V rms . I rms .sin ∅ = 210,9 x 123,1 x 0,141 = 3,662 KVar S ¿ V rms . I rms = 210,9 x 123,1 = 25,962 KVA Dari Tabel 46 dapat dicari perbandingan persentase kesalahan data yang tertera pada Tang Ampere dengan perhitungan manual dengan menggunakan Persamaan 18. Persentase Kesalahan=

P=

25,7−25,702 x 100 25,702

Data Tertera−Perhitungan X 100 Perhitungan

= 0,0778 %

(18)

Q=

3,73−3,662 x 100 3,662

S=

25,97−25,962 x 100 25,962

= 1,8569% = 0,0308%

Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Arus. Tabel 47. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase R

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ik (A) 133,2 6,7 3,3 5,7 2,9 0 0,8 0,7 0,6 0,1 0,3

Harmonisa Per Orde (%) 100 5 2,5 0,5 2,2 0 0,6 0,2 0,4 0 0,3

Perhitungan Total Distori Harmonisa fase R dapat menggunakan Persamaan 12.

TH Di −F =

√∑ 20

¿

k=2

I1

√

20

∑ I 2k k=2

I1

x 100

I 2k x 100 6,7 2+3,3 2+5,7 2+2,9 2+ 02+ 0,82 +0,72 +0,6 2+ 0,12+0,3 2 √ ¿ x 100 133,2

98,27 ¿√ x 100 133,2 ¿

9,9131 x 100 133,2

= 7,4423 %

Berikut adalah Gambar 14 yang merealisasikan Harmonisa Arus per Orde :

Gambar 14. Grafik Harmonisa Arus Per Orde Fasa R

Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Tegangan. Tabel 48. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase R

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V) 213,6 0,5 2,1 0,4 0,8 0,3 0,7 0,1 0,5 0,1 0,8

Harmonisa Per Orde (%) 100 0,2 1 0,2 0,4 0,1 0,3 0 0,2 0 0,4


TH DV −F=

√∑ 20

¿

¿√

2

k=2

V1

2

√

20

∑ V 2k k=2

V1

x 100

I 2k x 100

2

2

2

2

2

2

2

2

0,5 +2,1 +0,4 + 0,8 +0,3 +0,7 +0,1 +0,5 +0,1 +0,8 x 100 213,6 7,16 ¿√ x 100 133,2 ¿

1,635 x 100 213,6



4.3.2.2 Pada Fase S Berikut merupakan data hasil pengukuran harmonisa fase S yang diambil pada tanggal 22 November 2016, pada saat beban standar atau sekitar jam 12 siang.

Gambar 16. Data Hasil Foto Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, Faktor Daya, dan Harmonisa

Dari Gambar 16, dapat direpresentasikan dalam bentuk Tabel sebagai berikut. Tabel 49. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, Frekuensi, dan Faktor Daya

Parameter yang Diukur Tegangan (V) Arus (A) Daya Aktif (KW) Daya Reaktif (KVar) Daya Nyata (KVA) Faktor Daya Frekuensi (Hz)

Besarnya Nilai 228,3 62,4 13,96 2,91 14,26 0,979 50

Perhitungan parameter secara manual dengan menggunakan data Arus, Tegangan, dan Faktor Daya yang tertera pada alat ukur Tang Ampere. P ¿ V rms . I rms .cos ∅ = 228,3 x 62,4 x 0,979 = 13,947 KW Q ¿ V rms . I rms .sin ∅ = 228,3 x 62,4 x 0,20386 = 2,904 KVar S ¿ V rms . I rms = = 228,3 x 62,4 = 14,245KVA Dari Tabel 49 dapat dicari perbandingan persentase kesalahan data yang tertera pada Tang Ampere dengan perhitungan manual dengan menggunakan Persamaan 18. P=

13,96−13,947 x 100 13,947

Q=

2,91−2,904 x 100 2,904

S=

14,26−14,245 x 100 14,245

= 0,09321% = 0,2066% = 0,105%

Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Arus. Tabel 50. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase S

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ik (A) 77,5 2,3 3,1 0,4 3 0,1 0,4 0,2 0,3 0 0,2

Harmonisa Per Orde (%) 100 3 4 0,5 3,9 0,1 0,5 0,3 0,4 0 0,3

Perhitungan Total Distori Harmonisa fase S dapat menggunakan Persamaan 12.

√∑ 20

TH Di −F =

√∑ 20

¿

k=2

I1

k=2

I1

2

Ik

x 100

I 2k x 100 ¿√

2,32 +3,12 +0,4 2+3 2+ 0,12+ 0,42 +0,22 +0,32 +02 +0,22 x 100 77,5

24,4 ¿√ x 100 77,5 ¿

4,93964 x 100 77,5

= 6,3737 %


Gambar 17. Grafik Harmonisa Arus Per Orde Fasa S

Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Tegangan. Tabel 51. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase S

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V) 231,0 1,5 0,8 0,3 1 0,3 0,6 0,2 0,3 0 0,7

Harmonisa Per Orde (%) 100 0,6 0,4 0,1 0,4 0,1 0,3 0 0,1 0 0,3


√∑ 20

TH DV −F=

k=2

2

Vk

V1

x 100

√∑ 20

¿

k=2

V1

2

Ik

x 100 1,52 +0,82 +0,3 2+12 +0,32 +0,6 2+ 0,22+ 0,32+ 02 +0,72 √ ¿ x 100 231.0

5,05 ¿√ x 100 231 ¿

2,24722 x 100 231



4.3.2.3 Pada Fase T Berikut merupakan data hasil pengukuran harmonisa fase T yang diambil pada tanggal 22 November 2016, pada saat beban standar atau sekitar jam 12 siang.


Dari Gambar 19, dapat direpresentasikan dalam bentuk Tabel sebagai berikut. Tabel 52. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, Frekuensi, dan Faktor Daya Parameter yang Diukur Tegangan (V) Arus (A) Daya Aktif (KW) Daya Reaktif (KVar) Daya Nyata (KVA) Faktor Daya Frekuensi (Hz)

Besarnya Nilai 226 67,3 14,95 2,75 15,2 0,98 50

Perhitungan parameter secara manual dengan menggunakan data Arus, Tegangan, dan Faktor Daya yang tertera pada alat ukur Tang Ampere. P ¿ V rms . I rms .cos ∅ = 226 x 67,3 x 0,983 = 14,951 KW Q ¿ V rms . I rms .sin ∅ = 226 x 67,3 x 0,1836 = 2,7926 KVar S ¿ V rms . I rms = 226 x 67,3 = 15,2098 KVA Dari Tabel 52 dapat dicari perbandingan persentase kesalahan data yang tertera pada Tang Ampere dengan perhitungan manual dengan menggunakan Persamaan 18. P=

14,95−14,951 x 100 14,951

= 0,00668%

Q=

2,75−2,7926 x 100 2,7926

= 1,525%

S=

15,2−15,2098 x 100 15,2098

= 0,0644%

Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Arus. Tabel 53. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase T

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ik (A) 80 2 3,3 0,4 2,3 0,1 0,9 1,1 0,6 0 0,2

Harmonisa Per Orde (%) 100 2,5 4,1 0,6 2,9 0,2 1,1 1,2 0,7 0 0,3


√∑ 20

TH Di −F =

√∑ 20

¿

k=2

I1

k=2

I1

2

Ik

x 100

I 2k x 100 ¿√

22 +3,32 +0,4 2+2,3 2+ 0,12+ 0,92+1,12 +0,6 2+ 02+ 0,22 x 100 80

¿√

¿

22,77 x 100 80

4,771792 x 100 80

= 5,96474 %



Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Tegangan. Tabel 54. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase T

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V) 226,5 0,3 1,2 0,3 0,2 0,2 0,3 0 0,2 0 0,8

Harmonisa Per Orde (%) 100 0,2 0,5 0,1 0,3 0,1 0,1 0 0 0 0,4


√∑ 20

TH DV −F=

√∑ 20

¿

k=2

V1

k=2

2

Vk

V1

x 100

I 2k x 100 ¿√

0,32 +1,22 +0,32 +0,2+0,22 +0,32 +0 2+ 0,22+ 02+ 0,82 x 100 226,5

2,43 ¿√ x 100 226,5 ¿

1,558846 x 100 226,5



4.3.3

Analisis Hasil Pengukuran Kandungan Harmonisa pada Beban Puncak (Full Load)

4.3.3.1 Pada Fase R Berikut merupakan data hasil pengukuran harmonisa fase R yang diambil pada tanggal 2 Desember 2016, pada saat beban standar atau sekitar jam 7.30 malam.

Gambar 22. Data Hasil Foto Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, Faktor daya, dan Harmonisa

Dari Gambar 22, dapat direpresentasikan dalam bentuk Tabel 55 sebagai berikut. Tabel 55. Hasil Pengukuran Tegangan, Arus, Daya, Frekuensi, dan Faktor Daya

Parameter yang Diukur Besarnya Nilai Tegangan (V) Arus (A) Daya Aktif (KW) Daya Reaktif (KVar) Daya Nyata (KVA) Faktor Daya Frekuensi Perhitungan parameter secara manual dengan menggunakan data Arus, Tegangan, dan Faktor Daya yang tertera pada alat ukur Tang Ampere. P ¿ V rms . I rms .cos ∅ = 0000 x 0000 x 0,00 = 0000000 KW Q ¿ V rms . I rms .sin ∅ = 210,9 x 123,1 x 0,141 = 3,662 KVar S ¿ V rms . I rms = 210,9 x 123,1 = 25,962 KVA Dari Tabel 55 dapat dicari perbandingan persentase kesalahan data yang tertera pada Tang Ampere dengan perhitungan manual dengan menggunakan Persamaan 18. Persentase Kesalahan=

P=

25,7−25,702 x 100 25,702

Q=

3,73−3,662 x 100 3,662

Data Tertera−Perhitungan X 100 Perhitungan

= 0,0778 % = 1,8569%

(18)

S=

25,97−25,962 x 100 25,962

= 0,0308%

Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Arus. Tabel 56. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase R

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ik (A)



√∑ 20

TH Di −F =

√∑ 20

¿

k=2

I1

k=2

I1

I 2k x 100

I 2k x 100 ¿√

6,7 2+3,3 2+5,7 2+2,9 2+ 02+ 0,82 +0,72 +0,6 2+ 0,12+0,3 2 x 100 133,2

98,27 ¿√ x 100 133,2 ¿

9,9131 x 100 133,2

= 7,4423 %


Gambar 23. Grafik Harmonisa Arus Per Orde Fasa R

Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Tegangan. Tabel 57. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase R

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V)



TH DV −F=

√∑ 20

¿

¿√

2

k=2

V1

2

√

20

∑ V 2k k=2

V1

x 100

I 2k x 100

2

2

2

2

2

2

2

2

0,5 +2,1 +0,4 + 0,8 +0,3 +0,7 +0,1 +0,5 +0,1 +0,8 x 100 213,6 7,16 ¿√ x 100 133,2 ¿

1,635 x 100 213,6



4.3.3.2 Pada Fase S Berikut merupakan data hasil pengukuran harmonisa fase S yang diambil pada tanggal 22 November 2016, pada saat beban standar atau sekitar jam 12 siang.



Besarnya Nilai

Perhitungan parameter secara manual dengan menggunakan data Arus, Tegangan, dan Faktor Daya yang tertera pada alat ukur Tang Ampere.

P ¿ V rms . I rms .cos ∅ = 228,3 x 62,4 x 0,979 = 13,947 KW Q ¿ V rms . I rms .sin ∅ = 228,3 x 62,4 x 0,20386 = 2,904 KVar S ¿ V rms . I rms = = 228,3 x 62,4 = 14,245KVA Dari Tabel 58 dapat dicari perbandingan persentase kesalahan data yang tertera pada Tang Ampere dengan perhitungan manual dengan menggunakan Persamaan 18. P=

13,96−13,947 x 100 13,947

Q=

2,91−2,904 x 100 2,904

S=

14,26−14,245 x 100 14,245

= 0,09321% = 0,2066% = 0,105%

Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Arus. Tabel 59. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase S

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ik (A)



√∑ 20

TH Di −F =

√∑ 20

¿

k=2

I1

k=2

I1

2

Ik

x 100

I 2k x 100 ¿√

2,32 +3,12 +0,4 2+3 2+ 0,12+ 0,42 +0,22 +0,32 +02 +0,22 x 100 77,5

24,4 ¿√ x 100 77,5 ¿

4,93964 x 100 77,5

= 6,3737 %


Gambar 26. Grafik Harmonisa Arus Per Orde Fasa S

Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Tegangan. Tabel 60. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase S

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V)



TH DV −F=

√

20

∑ V 2k k=2

V1

x 100

√∑ 20

¿

k=2

V1

2

Ik

x 100 1,52 +0,82 +0,3 2+12 +0,32 +0,6 2+ 0,22+ 0,32+ 02 +0,72 √ ¿ x 100 231.0

5,05 ¿√ x 100 231 ¿

2,24722 x 100 231



4.3.3.3 Pada Fase T Berikut merupakan data hasil pengukuran harmonisa fase T yang diambil pada tanggal 22 November 2016, pada saat beban standar atau sekitar jam 12 siang.



Besarnya Nilai

Perhitungan parameter secara manual dengan menggunakan data Arus, Tegangan, dan Faktor Daya yang tertera pada alat ukur Tang Ampere. P ¿ V rms . I rms .cos ∅ = 226 x 67,3 x 0,983 = 14,951 KW Q ¿ V rms . I rms .sin ∅ = 226 x 67,3 x 0,1836 = 2,7926 KVar S ¿ V rms . I rms = 226 x 67,3 = 15,2098 KVA Dari Tabel 61 dapat dicari perbandingan persentase kesalahan data yang tertera pada Tang Ampere dengan perhitungan manual dengan menggunakan Persamaan 18. P=

14,95−14,951 x 100 14,951

= 0,00668%

Q=

2,75−2,7926 x 100 2,7926

= 1,525%

S=

15,2−15,2098 x 100 15,2098

= 0,0644%

Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Arus. Tabel 62. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Arus pada Fase T

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ik (A)



√∑ 20

TH Di −F =

√∑ 20

¿

k=2

I1

k=2

I1

2

Ik

x 100

I 2k x 100 ¿√

22 +3,32 +0,4 2+2,3 2+ 0,12+ 0,92+1,12 +0,6 2+ 02+ 0,22 x 100 80

¿√

¿

22,77 x 100 80

4,771792 x 100 80

= 5,96474 %



Berikut merupakan data hasil pengukuran Harmonisa Tegangan. Tabel 63. Data Hasil Pengukuran Harmonisa Tegangan pada Fase T

Orde Ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Vk (V)



√∑ 20

TH DV −F=

√∑ 20

¿

k=2

V1

k=2

2

Vk

V1

x 100

I 2k x 100 ¿√

0,32 +1,22 +0,32 +0,2+0,22 +0,32 +0 2+ 0,22+ 02+ 0,82 x 100 226,5

2,43 ¿√ x 100 226,5 ¿

1,558846 x 100 226,5



BAB IV PENUTUP 4.1

Kesimpulan Kualitas daya di Gedung FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS

UDAYANA di hari Selasa, 8 November 2015, menunjukkan bahwa beban ketiga phasa tidak seimbang dengan faktor daya lagging. Sedangkan kualitas harmonisa di tempat dan interval waktu yang sama, menunjukkan bahwa harmonisa arus dan tegangan memenuhi standar. 4.2

Saran Di dalam laporan ini penulis masih menyadari terdapat banyak

kekurangan, mulai dari jumlah literatur yang digunakan, pengetahuan penulis, dan keterbatasan instrumen pengukuran. Oleh karena itu bagi para pembaca yang hendak mengembangkan penelitian tentang gangguan transien tegangan berlebih, penulis menyarankan untuk: 1

Memperkaya jumlah literatur yang digunakan dalam studi pustaka.

2

Memahami konsep gangguan daya dan harmonisa lebih mendalam.

3

Gunakan instrumen pengukuran yang lebih canggih dan akurat. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca secara umum dan

bagi penulis secara khusus.

DAFTAR PUSTAKA Dugan, R. C., McGranaghan, M. F., Santoso, S., & Beaty, H. W. (2004). Electrical Power Systems Quality. New York: McGraw Hill. HIOKI. (2012). HIOKI Instruction Manual: 3286-20 CLAMP ON POWER HiTESTER. Nagano: Hioki. IEC. (2002). IEC Standard Voltages. Geneva: IEC. Juniawan, A. R., Santoso, W. S., & Hakim, D. L. (2014). Perancangan dan Simulasi Filter Aktif 3 Phasa untuk Mereduksi Harmonisa Akibat Penggunaan Beban Nonlinier. ELECTRANS. Mulyana, E. (t.thn.). Pengukuran Harmonisa Tegangan dan Arus Listrik di Gedung Direktorat TIK Universitas Pendidikan Indonesia. Santoso, W. S., & Hakim, D. L. (t.thn.). Analisis Harmonisa Tegangan dan Arus Listrik di Gedung Direktorat TIK Universitas Pendidikan Indonesia. Suartini, T., Santoso, W. S., & Hakim, D. L. (2010, Februari). Perencanaan Filter Pasif untuk Meningkatkan Kualitas Daya Listrik di Gedung Direktorat TIK UPI. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia.

LAMPIRAN

Lampiran 1. Denah Letak Fakultas Teknik di Wilayah Universitas Udayana Jalan P. B. Sudirman, Denpasar

Lampiran 2. Denah Fakultas Teknik Lantai 1




Lampiran 6. Data Beban Fakultas Teknik

Analisa Harmonisa Gedung Fakultas Teknik

Recommend Documents