NAMA : FAISAL AHCMAD NIM : 14642003 KELAS : D4 SMT 6
BAB II KUALITAS DAYA
2.1. 2.1.
Konse onsep p Ku Ku!" !"# #s s D$ D$ L"s L"s#% #%"& "& Perh Perhat atia ian n terh terhad adap ap kual kualit itas as daya aya list listri rik k dewa dewasa sa ini ini sema semaki kin n menin eningk gkat at
seir seirin ing g deng dengan an peni pening ngka katan tan peng penggu guna naan an ener energi gi list listri rik k dan dan util utilit itas as kelis kelistr trik ikan an.. Isti Istila lah h kual kualita itass daya daya list listrik rik tela telah h menj menjad adii isu isu pent pentin ing g pada pada indu indust stri ri tenag tenaga a list listrik rik
seja sejak k akhi akhirr 1980 1980-a -an. n. Isti Istila lah h kual kualit itas as daya daya list listri rik k meru merupa paka kan n suat suatu u kons konsep ep yang yang
memb member erik ikan an gamb gambar aran an tent tentan ang g baik baik atau atau buru burukn knya ya mutu mutu daya daya list listri rik k akib akibat at adan adanya ya bebe bebera rapa pa jeni jeniss gang ganggu guan an yang yang terj terjad adii pada pada sist sistem em keli kelist stri rika kan n (Rog (Roger er . !ugan" 199#$ %erdapat empat alasan utama" mengapa para ahli dan praktisi di bidang tenaga listrik memberikan perhatian lebih pada isu kualitas daya listrik (Roger . !ugan" 199#$" yaitu & 1. Pertumbuhan beban-beban listrik dewasa ini bersi'at lebih peka terhadap
kualitas
daya
listrik
seperti
sistem
kendali
dengan
berbasis
pada
mikroprosesor dan perangkat elektronika daya. . )eningkatnya perhatian yang ditekankan pada e'isiensi sistem daya listrik se*ara se*ara
menyeluruh" menyeluruh"
sehingga
menyebabkan menyebabkan
terjadinya terjadinya
peningkatan
penggunaan peralatan yang mempunyai mempunyai e'isiensi tinggi" seperti pengaturan
ke*e ke*epa pata tan n moto motorr list listri rik k dan peng penggu guna naan an kapa kapasi sito torr untu untuk k perb perbai aika kan n 'akt 'aktor or daya. daya.
Pengg Pengguna unaan an
peral peralat atan an -
peral peralata atan n
terseb tersebut ut
dapat dapat
mengak mengakiba ibatka tkan n
NAMA : FAISAL AHCMAD NIM : 14642003 KELAS : D4 SMT 6
peningkatkan terhadap tingkat harmonik pada sistem daya listrik" di mana para
NAMA : FAISAL AHCMAD NIM : 14642003 KELAS : D4 SMT 6
peningkatkan terhadap tingkat harmonik pada sistem daya listrik" di mana para
NAMA : FAISAL AHCMAD NIM : 14642003 KELAS : D4 SMT 6
ahli merasa khawatir terhadap dampak harmonisa tersebut di masa mendatang yang dapat menurunkan kemampuan dari sistem daya listrik itu sendiri. +. )eningkatnya kesadaran bagi para peng guna energi listrik terhadap masalah kuali kualitas tas daya daya listrik listrik.. Para Para pengg penggun una a utilit utilitas as kelist kelistrik rikan an menja menjadi di lebih lebih pandai
dan bijaksana mengenai persoalan persoalan seperti "n#e%ups"" s's" dan peralihan peralih an transi transien en dan dan meras merasa a berke berkepen penti tinga ngan n untuk untuk meni meningk ngkatk atkan an kuali kualitas tas distribusi daya listriknya. ,. istem tenaga listrik yang saling berhubungan dalam suatu jaringan interk interkone oneksi ksi"" di mana mana sistem sistem terseb tersebut ut memberi memberikan kan suatu suatu konseku konsekuens ensii bahwa kegagala kegagalan n
dari
setiap setiap
komponen komponen
dapat dapat
mengakib mengakibatka atkan n
kegagalan pada komponen lainnya.
%erdapat %erdapat beberapa de'inisi yang berbeda terhadap pengertian pengertian tentang
kualitas daya listrik" tergantung kerangka
a*uan
yang digunakan dalam
NAMA : FAISAL AHCMAD NIM : 14642003 KELAS : D4 SMT 6
mengartikan istilah tersebut. ebagai *ontoh suatu pengguna utilitas kelistrikan
dapat mengartikan kualitas daya listrik sebagai keandalan" di mana d e n ga n meng menggu guna naka kan n
angk angka a
stat statis isti tik k
99"9 99"98 8
pers persen en""
sistem sistem tena tenaga ga list listri rikn knya ya
mempunyai
kual kualit itas as
yang yang
dapa dapatt
dian dianda dalk lkan an..
uat uatu u
indu indust stri ri
manu manu'a 'akt ktur ur
dapa dapatt
mengartikan kualitas daya listrik adalah karakteristik dari suatu *atu daya listrik yang memungk memungkink inkan an perala peralatan tan-pe -peral ralata atan n yang yang dimili dimiliki ki indust industri ri terseb tersebut ut dapat dapat bekerja bekerj a dengan dengan baik. baik. arakt arakteri erist stik ik yang yang dimaks dimaksud ud terse tersebut but dapat dapat menjad menjadii sangat sangat berbeda untuk berbagai kriteria.
ual ualit itas as daya daya list listri rik k adal adalah ah setia setiap p masa masala lah h daya daya list listri rik k yang yang berbentuk penyimpangan tegangan" arus atau 'rekuensi kegagalan
yang mengakibatkan
NAMA : FAISAL AHCMAD NIM : 14642003 KELAS : D4 SMT 6
ataupun kesalahan operasi pada peralatan-peralatan yang terjadi pada konsumen energi listrik (Roger . !ugan" 199#$. !aya adalah suatu nilai dari energi listrik yang dikirimkan dan didistribusikan" di mana besarnya daya
listrik tersebut sebanding dengan perkalian besarnya tegangan dan arus listriknya. istem suplai daya listrik dapat dikendalikan oleh kualitas dari
tegangan" dan tidak dapat dikendalikan oleh arus listrik karena arus listrik berada pada sisi beban yang bersi'at indi/idual" sehingga pada dasarnya kualitas daya adalah kualitas dari tegangan itu sendiri (Roger . !ugan" 199#$
2.2.
(en"s ) (en"s *e%+s!,n Ku!"#s D$ L"s#%"& Permasalahan kualitas daya listrik disebabkan oleh gejala-gejala atau
'enomena-'enomena elektromagnetik yang terjadi pada sistem tenaga listrik. ejala elektromagnetik yang menyebabkan permasalahan kualitas daya adalah (Roger . !ugan" 199#$ & 1. ejala Peralihan (T%ns"en#$" yaitu suatu gejala perubahan /ariabel (tegangan"
arus dan lain-lain$ yang terjadi selama masa transisi dari keadaan operasi tunak (s#e-$ s##e$ menjadi keadaan yang lain. . ejala Perubahan %egangan !urasi Pendek (hort-!uration ariations$" yaitu
NAMA : FAISAL AHCMAD NIM : 14642003 KELAS : D4 SMT 6
suatu gejala perubahan nilai tegangan dalam waktu yang singkat yaitu kurang dari 1 (satu$ menit. +. ejala Perubahan %egangan !urasi Panjang (2ong-!uration ariations$" yaitu suatu gejala perubahan nilai tegangan" dalam waktu yang lama yaitu lebih dari 1 (satu$ menit.
NAMA : FAISAL AHCMAD NIM : 14642003 KELAS : D4 SMT 6
,. etidakseimbangan %egangan" adalah gejala perbedaan besarnya tegangan dalam sistem tiga 'asa serta sudut 'asanya 3. !istorsi elombang" adalah gejala penyimpangan dari suatu gelombang (tegangan dan arus$ dari bentuk idealnya berupa gelombang sinusoidal #. 4luktuasi %egangan" adalah gejala perubahan besarnya tegangan se*ara sistematik. 5. ejala Perubahan 4rekuensi !aya yaitu gejala penyimpangan 'rekuensi daya listrik pada suatu sistem tenaga listrik.
2.3.
Bes%n L"s#%"& Ds% %erdapat tiga buah besaran listrik dasar yang digunakan di dalam teknik
tenaga listrik" yaitu beda potensial atau sering disebut sebagai tegangan listrik" arus listrik dan 'rekuensi. etiga besaran tersebut merupakan satu kesatuan pokok pembahasan di dalam masalah - masalah sistem tenaga
listrik. elain ketiga besaran tersebut" masih terdapat satu 'aktor penting di dalam pembahasan system tenaga listrik yaitu daya dan 'aktor daya.
2.3.1. Be- *o#ens"!
NAMA : FAISAL AHCMAD NIM : 14642003 KELAS : D4 SMT 6
etika suatu muatan listrik positi' mengalami perpindahan sepanjang
lintasan
-!
di dalam medan listrik
E " maka energi potensial
elektrostatiknya adalah & ( .1 $
NAMA : FAISAL AHCMAD NIM : 14642003 KELAS : D4 SMT 6
!i mana
&
6
perubahan energi potensial (7$
/
6
muatan listrik ($
E
6
medan listrik ($
-l
6
panjang lintasan (m$
:eda potensial 0 sebagai kerja (sumber dari luar$ yang digunakan untuk
memindahkan suatu muatan listrik positi' dari suatu titik ke titik lain adalah perubahan energi potensial listrik yang sebanding dengan muatan listriknya &
1
:eda
.
&,"% 1
/
potensial
2
E 3- l
( . $
5! dinyatakan dalam satuan 7oule
per
oulomb
yang
dide'inisikan sebagai olt" sehingga beda potensial sering disebut sebagai /oltase atau tegangan listrik. :eda potensial AB adalah beda potensial berasal dari luar" yang digunakan
untuk memindahkan satu muatan listrik dari titik awal : sampai titik akhir
NAMA : FAISAL AHCMAD NIM : 14642003 KELAS : D4 SMT 6
;" sehingga & A
0AB 1 2
∫ E 3-l
( .+ $
B
0
2
( ., $
1 AB
0
etiap
B
A
potensial
diukur
terhadap
suatu
titik
a*uan
nol.
!idalam pengukuran eksperimental 'isis" titik a*uan yang sering digunakan adalah
yaitu potensial permukaan bumi. ehingga setiap titik mempunyai potensial terhadap titik nol. Potensial ; adalah nilai yang diukur dari titik ; terhadap titik a*uan nol dan potensial : adalah nilai yang diukur dari titik : terhadap a*uan nol.
2.3.2. A%us L"s#%"& ;rus listrik dide'inisikan sebagai laju aliran sejumlah muatan listrik yang melalui suatu luasan penampang melintang. )enurut kon/ensi" arah arus listrik dianggap searah dengan aliran muatan positi'. ;rus listrik diukur dalam
satuan ;mpere (;$" adalah satu oulomb per detik. ;rus listrik dirumuskan &
I
!i mana
-/
( .3 $
I
6
arus listrik (;$
-/
6
sejumlah muatan ($
-#
6
waktu (detik$
&
2.3.3. F%e&uens" %egangan dan arus
listrik
yang
digunakan
pada
sistem
kelistrikan merupakan listrik bolak-balik yang berbentuk sinusoidal.
%egangan dan arus listrik sinusoidal merupakan gelombang yang berulang" sehingga gelombang sinusoidal mempunyai 'rekuensi. 4rekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang per peristiwa dalam selang waktu yang diberikan. atuan 'rekuensi dinyatakan dalam hert> (?>$ yaitu nama pakar
'isika 7erman ?einri*h Rudol' ?ert> yang menemukan 'enomena ini
pertama kali. 4rekuensi sebesar 1 ?> menyatakan peristiwa yang terjadi satu (.#$ 1
kali per detik" di mana 'rekuensi ( 6 $ sebagai hasil kebalikan dari periode (T $" seperti rumus di bawah ini &
!i setiap negara mempunyai 'rekuensi tegangan listrik yang berbeda beda. 4rekuensi tegangan listrik yang berlaku di Indonesia adalah 30 ?>" sedangkan di ;merika berlaku 'rekuensi #0 ?>.
@
b
m
a
78t
* 0
*
a
900
b
d
+#00
78t
0
180
d
ambar .1. elombang %egangan inusoidal
2.3.4. D$ -n F&#o% D$ !aya adalah suatu ukuran terhadap penggunaan energi dalam suatu waktu tertentu" di mana &
E * 1 #
(.5$ &
*
6
daya (Aatt$
E
6
energi (7oule$
#
6
waktu (detik$
!i mana
%erdapat
tiga
ma*am
daya
listrik
yang
digunakan
untuk
menggambarkan penggunaan energi listrik" yaitu daya nyata atau daya akti'" daya reakti' serta daya semu atau daya kompleks (anjee/ harma" 005$. !aya nyata atau daya akti'
adalah
daya
listrik
yang
digunakan
se*ara
nyata"
misalnya
untuk
menghasilkan panas" *ahaya atau putaran pada motor listrik. !aya nyata dihasilkan oleh beban beban listrik yang bersi'at resisti' murni (?ein> Reiger" 1985$. :esarnya daya nyata sebanding dengan kuadrat arus listrik yang mengalir pada beban resisti' dan dinyatakan dalam satuan Aatt (anjee/ harma" 005$" di mana &
* I9 !i mana
(.8$
&
*
6
daya (Aatt$
I
6
arus listrik (;mpere$
6
tahanan (Bhm$
!aya reakti' dinyatakan dengan satuan ;R (olt ;mpere Reaktan$ adalah daya listrik yang dihasilkan oleh beban-beban yang bersi'at reaktansi. %erdapat
dua
jenis
beban
reaktansi"
yaitu
reaktansi
indukti'
dan
reaktansi kapasiti'. :eban - beban yang bersi'at indukti' akan menyerap daya reakti' untuk menghasilkan medan magnet. ontoh beban listrik yang bersi'at indukti' antara
lain trans'ormator" motor induksi satu 'asa maupun tiga 'asa yang biasa
digunakan untuk menggerakkan kipas angin" pompa air" li't" eskalator" kompresor" kon/eyor dan lain-lain. :eban - beban yang bersi'at kapasiti' akan menyerap daya reakti' untuk menghasilkan medan listrik. ontoh beban yang bersi'at kapasiti' adalah
kapasitor (?ein> Reiger" 1985$. :esarnya daya reakti' sebanding dengan kuadrat arus listrik yang mengalir pada beban reaktansi di mana (anjee/ harma" 005$ &
; 1 I9 <
< 1< 2< L
(.9$
C
(.10$
!i mana
&
;
6
daya (;R$
<
6
reaktansi total (Bhm$
<
6
reaktansi indukti' (Bhm$
6
reaktansi kapasiti' (Bhm$
L
< C
!aya kompleks
atau lebih sering dikenal sebagai daya semu
adalah penjumlahan se*ara /ektor antara daya akti' dan daya reakti'" di mana &
S 1 * = >;
(.11$
!aya kompleks dinyatakan dengan satuan ; (olt ;mpere$ adalah hasil kali
antara besarnya tegangan dan arus listrik yang mengalir pada beban (anjee/ harma" 005$" di mana &
S 10I !i mana
(.1$ &
S
6
daya kompleks (;$
0
6
tegangan (olt$
I
6
arus listrik (;$
?ubungan ketiga buah daya listrik yaitu daya akti' P" daya reakti' C serta daya kompleks " dinyatakan dengan sebuah segitiga" yang disebut segitiga daya (:. 2. %heraja" 198,$ sebagai berikut &
S
; ?
* ambar .. egitiga !aya
!ari gambar segitiga daya tersebut" hubungan antara ketiga daya listrik dapat dinyatakan sebagai berikut &
S * ;
=
(.1+$ (.1,$
* S*os?
(.13$
* I *os?
(.1#$
;1 Ssin?
(.15$
; 10Isin?
* S
(.18$
*os? p
? adalah sudut antara daya akti' dan daya kompleks " sehingga *os ?
dide'inisikan sebagai 'aktor daya ( po5e% @#o% " p $. Dntuk beban yang bersi'at
indukti'"
p6 lagging di mana arusnya tertinggal dari tegangannya. !an
untuk beban
yang
mendahului
bersi'at
kapasiti'"
p
leading
di
mana
arusnya
tegangannya.
2.4.
e>! *e%!",n T%ns"en# ejala peralihan (transient$ terdiri dari dua jenis yaitu transient impuls
dan transient osilasi. %ransient impuls adalah gejala transien yang mempunyai satu arah polaritas" yaitu polaritas positi' atau negati'. edangkan transient
osilasi adalah gejala transien yang mempunyai dua arah polaritas" yaitu polaritas positi' dan negati' (Roger . !ugan" 199#$.
umber utama gejala peralihan (transient$ yang terjadi pada sistem utilitas kelistrikan tinggi
adalah
petir
dan
pensaklaran
kapasitor.
%egangan
petir merupakan sumber gejala peralihan impuls" di mana surja petir
hanya mempunyai satu polaritas saja. edangkan proses membuka dan menutupnya saklar kapasitor daya dapat menghasilkan gejala peralihan osilasi" karena mempunyai dua polaritas" yaitu positi' dan negati' (Roger . !ugan" 199#$.
ambar .+. %ransient impuls arus petir
ambar .,. %ransient Bsilasi ;rus wit*hing apasitor !aya
2..
e>! *e%u,n Te'n'n Du%s" *en-e& :erdasarkan waktu lama kejadian" gejala /ariasi durasi pendek terdiri dari
+ jenis" yaitu "ns#n#neous " +o+en#%$ " dan #e+po%%$ (Roger . !ugan" 199#$.
Perubahan tegangan "ns#n#neous atau waktu seketika" terjadi dalam waktu
0"3
sampai +0 @$@!es " sedangkan momentary dalam waktu +0 *y*les sampai + detik"
dan perubahan tegangan tipe #e+po%%$ terjadi dalam waktu + detik sampai
1
menit (Roger . !ugan" 199#$. :erdasarkan nilai perubahan tegangan" gejala /ariasi durasi pendek ini dibedakan menjadi + jenis yaitu "n#e%up#"on"
s'
dan
s5e!!. ejala perubahan tegangan durasi pendek dapat disebabkan oleh gangguan karena suatu proses penyulangan energi listrik terhadap beban
yang besar" di mana pada saat penyulangan tersebut diperlukan arus awal yang tinggi" atau lepasnya koneksitas pengkabelan listrik yang kadang-kadang terjadi. 7enis-jenis perubahan tegangan durasi pendek ( "n#e%up#"on " s' dan
s5e!! $ tergantung dari lokasi gangguan dan kondisi sistem. !ampak dari perubahan nilai tegangan durasi pendek ini sebenarnya adalah kondisi pada
saat gangguan selama peralatan proteksi beroperasi untuk menghilangkan gangguan tersebut.
2..1. In#e%up#"on Interupsi adalah gangguan yang terjadi ketika tegangan suplai atau arus beban menurun sampai kurang dari 0"1 pu (per unit$ untuk periode waktu tidak lebih dari 1 menit. Interupsi dapat menjadi akibat dari kesalahan sistem tenaga listrik" kegagalan" dan terjadi kesalahan dari 'ungsi kendali (;leEander usko dkk" 000$. Interupsi diukur dengan lamanya waktu terjadi gangguan" di mana
besarnya tegangan yang terjadi pada saat gangguan selalu kurang dari 10 persen dari tegangan nominalnya. 2ama terjadinya interupsi dikarenakan oleh gangguan
pada sistem utilitas dan ditentukan oleh waktu pengoperasian dari peralatan
proteksi. Peralatan proteksi (re*loser$ pada umumnya akan membatasi interupsi
disebabkan
oleh
gangguan
non
permanen
kurang
dari +0
siklus.
2amanya gangguan karena kesalahan 'ungsi peralatan atau koneksitas peralatan yang longgar atau kurang baik dapat terjadi se*ara tidak teratur (Roger . !ugan" 199#$
:eberapa interupsi dapat didahului oleh terjadinya jatuh tegangan" di mana
pada umumnya interupsi disebabkan oleh gangguan pada sistem
sumber tenaga
listrik.
ambar .3 menunjukkan interupsi sesaat di
mana jatuh tegangan terjadi sekitar 0 persen selama + siklus dan kemudian turun menjadi nol sekitar 1"8 detik sampai re*loser menutup kembali.
ambar .3. Interupsi sesaat
2..2. S's ags atau dips atau jatuh tegangan adalah suatu peristiwa penurunan
tegangan antara 0"1 dan 0"9 pu dari rms tegangan pada 'rekuensi dayanya selama 0"3 siklus sampai 1 menit (:arry A. ennedy" 000$. omunitas peneliti tentang kualitas daya telah menggunakan istilah sags selama bertahun-tahun untuk
menggambarkan
peristiwa
penurunan
tegangan
dalam
waktu
yang
pendek. )eskipun istilah ini tidak ditetapkan se*ara resmi" tapi semakin
diterima dan digunakan oleh pengguna dan produsen sistem tenaga listrik. amun I@ mende'inisikan untuk 'enomena ini sebagai -"p.
%erminologi
yang
digunakan
untuk
menggambarkan
besarnya
penurunan tegangan masih sering membingungkan. <ag 0 persenF dapat
memberikan gambaran terhadap menurunnya tegangan menjadi 0"8 atau 0" pu. 7ika tidak ditentukan lain" sag 0 persen akan dianggap sebagai suatu peristiwa di mana terjadinya penurunan tegangan rms sebesar 0 persen
hingga 0"8 pu. ilai nominal atau nilai dasar dari suatu tegangan juga harus ditentukan.
ags tegangan biasanya terkait dengan kesalahan atau gangguan dari
sistem" tetapi dapat juga terjadi karena penyulangan terhadap suatu beban besar
atau memulai pengoperasian motor berkapasitas besar. ambar .#. di bawah ini memperlihatkan sebuah sag tegangan karena adanya gangguan satu 'asa ke tanah.
ambar .#. ag tegangan karena gangguan satu 'asa ke tanah
2..3. S5e!!s wells adalah suatu peristiwa di mana tegangan mengalami kenaikan
antara 1"1 dan 1"8 pu dari tegangan rms atau arus pada 'rekuensi dayanya" dengan
lama lama ganggu gangguan an 0"3 siklus siklus ke 1 menit menit (Roger (Roger . !ugan !ugan"" 199#$. 199#$. eperti eperti halnya dengan dengan sags" sags" naikny naiknya a tegang tegangan an ini biasany biasanya a dikaitk dikaitkan an dengan dengan kondis kondisii karena gangguan atau kesalahan sistem. alah satu *ontoh swells adalah terjadinya
kenaikan tegangan sementara pada saat gangguan satu 'asa ke tanah. ambar . 5 meng mengil ilus ustr tras asik ikan an sebu sebuah ah gangguan satu 'asa ke tanah.
gelo gelomb mban ang g
tega tegang ngan an yang yang dise diseba babk bkan an oleh oleh
ambar .5. wells karena gangguang satu 'asa ke tanah
2onjakan kenaikan tegangan dapat juga disebabkan oleh adanya pemutusan beban besar atau penyulangan terhadap bank kapasitor. arakteristik swells dapat diketahui dengan melihat besar kenaikan tegangan (nilai rms$ dan lamanya peristiwa itu terjadi. :esarnya
dipengaruhi oleh letak letak gangguan" besarnya kenaikan tegangan yang terjadi dipengaruhi pentanahannya. Pada sistem yang tidak t idak impedansi sistem tenaga serta sistem pentanahannya. diketanahkan
dengan impedansi urutan nol yang tak terhingga" maka tegangan 'asa ak a n mengalami kenaikan sebesar 1"5+ pu pada saat terjadi gangguan satu 'asa ke tanah. tanah. Dntuk Dntuk ganggu gangguan an yang yang terjadi terjadi dengan dengan lokasi lokasi berada berada dekat dekat gardu gardu induk" maka akan terdapat sedikit atau tidak ada kenaikan tegangan pada 'asa yang tidak
sehat" sehat" karena karena tra'o tra'o daya daya pada pada gardu gardu induk induk biasan biasanya ya terhubu terhubung ng delta delta bintang yang menyediakan menyediakan impedansi impedansi urutan nol yang rendah" rendah" sebagai sebagai saluran saluran untuk arus gangguan ke tanah.
2.6.
e>! *e%u,n Te'n'n Du%s" *n>n' ejala
perubahan
penyimpangan an waktu penyimpang menit. 7enis
dari
tegangan
terhadap terhadap
gejala
durasi
'rekuensi 'rekuensi
/ariasi
durasi
panjang
mempunyai
selama
lebih dari 1
dayanya dayanya
panjang
ada + (tiga$" yaitu
"n#e%up#"on" un-e%o!#'es " dan oe%o!#'es . ejala perubahan tegan tegangan gan
durasi durasi
panjan panjang g umumnya umumnya bera berasal sal buka bukan n dari dari kesala kesalahan han atau atau
gangguan sistem" tetapi disebabkan oleh perubahan beban pada sistem dan
pada saat pengoperasian pensaklaran sistem. ejala perubahan tegangan durasi panjang biasanya ditampilkan sebagai gra'ik tegangan rms terhadap waktu (Roger . !ugan" 199#$.
2.6.1. Ge%o!#'e GFe%Fo!#'e atau tegangan lebih adalah suatu gejala peningkatan nilai tegangan rms bolak-balik sebesar lebih dari 110 persen pada 'rekuensi daya untuk waktu lebih dari 1 menit. Ge%o!#'es biasanya akibat operasi pensaklaran beban (misalnya" swit*hing
Ge%o!#'e
dari sebuah beban
besar
atau kapasitor
bank$.
dapat
dihasilkan
oleh
terlalu
lemahnya
pengaturan
tegangan
yang
dikehendaki
terhadap sistem tenaga listrik tersebut atau kendali terhadap tegangan tidak memadai.
esalahan
pengaturan
pada
tap
trans'ormer
juga
dapat
mengakibatkan
tegangan lebih atau oFe%Fo!#'es pada sistem tenaga listrik (Roger . !ugan" 199#$.
2.6.2. Un-e%o!#'e Un-e%Fo!#'e adalah suatu gejala penurunan tegangan rms bolak balik sebesar kurang dari 90 persen dari nilai tegangan nominal pada 'rekuensi daya
untuk durasi lebih dari 1 menit. Un-e%Fo!#'es adalah hasil dari suatu peristiwa
kembalinya keadaan o/er/oltage menuju keadaan normalnya. ebuah operasi pensaklaran menyebabkan
beban
atau
atau
memutuskan
bank
kapasitor
dapat
un-e%o!#'e " sampai keadaan di mana peralatan pengaturan tegangan pada sistem tegangan tersebut dapat membawa kembali pada toleransi nilai tegangan yang standar. eadaan oe%!o- atau beban lebih pada rangkaian dapat mengakibatkan penurunan tegangan atau un-e%o!#'es (Roger . !ugan" 199#$.
2.6.3 In#e%ups" Be%&e!n>u#n Sus#"ne- In#e%%up#"on Pada saat tegangan suplai dari sebuah sistem tenaga menjadi nol u ntuk
jangka waktu lebih dari 1 menit" maka gejala perubahan tegangan ini disebut interupsi atau pemadaman berkelanjutan. angguan tegangan yang terjadi lebih
dari 1 menit merupakan gangguan permanen yang membutuhkan *ampur tangan tenaga teknisi untuk memperbaiki sistem tenaga tersebut" agar kembali menjadi
normal
seperti
sebelum
terjadinya
gangguan.
Istilah
pemadaman
berkelanjutan (sus#"ne- "n#e%up#"on$ menga*u pada 'enomena yang terjadi sistem tenaga listrik tertentu dan se*ara umum tidak ada hubungannya
dengan penggunaan istilah Gu#'e . Istilah ou#'e lebih menerangkan keluarnya komponen dari sistem tenaga listrik" di mana hal ini lebih
berhubungan dengan keandalan dari suatu sistem tenaga listrik (Roger . !ugan" 199#$
2..
Ke#"-&)se"+n'n Te'n'n etidak-seimbangan
tegangan
(o!#'e
"+!n@e "
atau
o!#'e un!n@e$ dide'inisikan sebagai penyimpangan atau de/iasi maksimum dari nilai rata-rata tegangan sistem tiga 'ase tegangan atau arus listrik " dibagi dengan nilai rata-rata tegangan tiga 'ase atau arus tersebut" dan dinyatakan dalam persentase
(Roger . !ugan" 199#$
ambar .8. etidak-seimbangan tegangan pada sistem tenaga perumahan
etidak-seimbangan
dapat
dide'inisikan
menggunakan
komponen simetris. Rasio atau perbandingan nilai tegangan komponen urutan negati' atau
urutan nol dengan nilai tegangan komponen urutan positi' dapat digunakan untuk menentukan persentase ketidakseimbangan (7. *hlabba*h dkk" 000$. ambar .8.
menunjukkan
*ontoh
kedua
buah
perbandingan
tersebut"
yang menggambarkan ketidak-seimbangan tegangan selama 1 minggu yang
terjadi pada saluran tenaga untuk perumahan. :esarnya ketidak-seimbangan tegangan yang pada sumber utama tidak
boleh lebih dari persen (7. *hlabba*h dkk" 000$. ilai kritis dari keadaan ketidakseimbangan
tegangan
adalah
jika
nilai
persentase
perbandingannya melebihi 3 persen" hal ini biasanya terjadi karena terputusnya salah satu 'asa dari sistem tenaga listrik tiga 'asa (Roger . !ugan" 199#$.
2..
D"s#o%s" e!o+n' !istorsi gelombang dide'inisikan sebagai suatu penyimpangan bentuk
gelombang dari benuk normal sinusoidal sesuai dengan 'rekuensi dayanya" pada keadaan tanpa gangguan (s#e-$ s##e$. %erdapat lima jenis penyimpangan bentuk gelombang
yang
terjadi"
yaitu
DC
GJse#"
No@#,"n'" No"se" ?armonisa dan Interharmonisa (Roger . !ugan" 199#$.
2..1. DC GJse# ! o''set adalah suatu keadaan adanya sebuah tegangan atau arus d*
dalam sistem tenaga listrik bolak-balik. ! o''set dapat terjadi sebagai akibat dari gangguan
geomagnetik
atau
disebabkan
oleh
penggunaan
peralatan
penyearah setengah gelombang. alah satu sumber ! o''set adalah lampu hemat energi"
dimana
lampu
tersebut
menggunakan
penyearah
dioda"
yang
menghasilkan tegangan ! setengah gelombang yang digunakan untuk
beroperasinya lampu tersebut. ;rus langsung (dire*t *urrent$ yang timbul akibat adanya erosi elektroda sistem pentanahan ataupun sambungan dari peralatan lain" dapat menyebabkan e'ek merugikan pada inti trans'ormator saat tra'o beroperasi dalam keadaan jenuh. erugian yang ditimbulkan adalah adanya pemanasan pada tra'o dan mengurangi umur penggunaan trans'ormator tersebut.
2..2. No#@,"n' No#@,"n' adalah gangguan tegangan periodik yang disebabkan oleh penggunaan peralatan eletronika daya se*ara normal" di mana hal ini
terjadi saat ketika komutasi arus dari satu 'asa yang satu ke 'asa yang lain.
No#@,"n' yang terjadi se*ara kontinyu" dapat diketahui karakterisiknya melalui spektrum harmonisa tegangan yang mengandung gangguan tersebut. omponen 'rekuensi yang terkait dengan no#@,"n' dapat mempunyai
nilai yang *ukup tinggi dan mungkin tidak akan mudah dilihat atau diukur dengan peralatan pengukuran yang biasa digunakan untuk analisis harmonisa.
ambar .9. ot*hing tegangan dari kon/erter tiga 'asa
ambar .9 menunjukkan *ontoh no#@,"n' tegangan dari kon/erter tiga 'asa yang menghasilkan tegangan arus d* kontinyu. No#@,"n' dihasilkan
pada saat terjadi arus komutasi dari 'asa yang satu ke 'asa yang lain.
elama periode tersebut" terdapat hubungan pendek sesaat antara dua 'ase" yang menyebabkan nilai tegangan mendekati nol sesuai dengan impedansi sistemnya.
2..3. No"se
No"se dide'inisikan sebagai sinyal-sinyal listrik yang tidak diinginkan dengan spektrum broadband kurang dari 00 k?> yang menumpang pada
tegangan atau arus dari sistem daya listrik. No"se sering terjadi di dalam konduktor 'asa atau ditemukan juga pada konduktor netral. No"se di dalam sistem tenaga
listrik
dapat
disebabkan
oleh
perangkat
elektronika
daya"
rangkaian kendali"
peralatan
yang
menghasilkan
busur
api"
beban
dengan
sistem
penyearahan solid-state" dan pensaklaran suplai daya (Roger . !ugan" 199#$.
)asalah
no"se
sering
diperburuk
dengan
adanya
sistem
pentanahan (grounding$ yang kurang baik. Pada dasarnya no"se terdiri dari
distorsi yang tidak diinginkan dari sinyal daya listrik" di mana sinyal
tersebut tidak dapat diklasi'ikasikan sebagai distorsi harmonik atau transien.
No"se dapat mengganggu peralatan elektronika seperti mikro komputer dan programmable *ontroller. Permasalahan no"se dapat dikurangi dengan menggunakan 'ilter" trans'ormator pengisolasi" dan pengkondisian saluran.
2..4. H%+on"s ?armonisa adalah bentuk tegangan atau arus sinusoidal yang memiliki 'rekuensi ganda" di mana 'rekuensi tersebut merupakan kelipatan bilangan bulat dari 'rekuensi dasar. 4rekuensi dasar suatu sistem biasanya diran*ang
untuk beroperasi pada 30 atau #0 ?>" di Indonesia 'rekuensi dasar yang digunakan adalah 30 ?>. :entuk gelombang yang terdistorsi dapat didekomposisi menjadi jumlah dari 'rekuensi dasar dan 'rekuensi harmonisa.
!istorsi harmonisa berasal dari peralatan yang mempunyai karakteristik nonlinier perangkat dan beban pada sistem tenaga listrik (Roger . !ugan" 199#$
ambar .10. :entuk gelombang arus yang terdistorsi
%ingkat distorsi harmonisa dapat dijelaskan oleh spektrum harmonisa
berupa magnitude atau besarnya serta dengan sudut 'asa dari masingmasing komponen harmonisa indi/idual. uatu kuantitas dari tingkat distorsi harmonisa adalah
To#!
ambar .11
H%+on"@s
D"s#o%#"on "
atau
disingkat
%?!.
memperlihatkan spektrum harmonisa dari peralatan pengaturan ke*epatan motor dengan metode pengaturan arus masukan (Roger . !ugan" 199#$.
ambar .11. pektrum harmonisa arus listrik
2... In#e%,%+on"s %egangan
atau
arus
yang
memiliki
komponen-komponen
'rekuensi yang bukan kelipatan bilangan bulat dari 'rekuensi daya (misalnya" 30 atau #0 ?>$ disebut interharmonisa. Interharmonisa dapat mun*ul sebagai 'rekuensi diskrit atau sebagai spektrum pita lebar. Interharmonisa dapat ditemukan dalam jaringan
sistem tenaga listrik untuk semua klasi'ikasi tegangan. umber utama dari distorsi gelombang
interharmonisa
adalah
kon/erter
'rekuensi
statis"
*y*lo*on/erter" motor induksi" dan peralatan yang menimbulkan busur api. inyal pembawa pada saluran tenaga listrik juga dapat dianggap sebagai interharmonisa Interharmonisa dihasilkan dari proses kon/ersi 'rekuensi" dan nilainya
tergantung
dari
perubahan
beban.
Interharmonisa
arus
dapat
membangkitkan resonansi *ukup tinggi pada sistem tenaga listrik sebagai akibat adanya perubahan
'rekuensi interharmonisa menjadi 'rekuensi yang digunakan dalam sistem tenaga. ?al ini dapat ditunjukkan dengan adanya pengaruh sinyal pembawa pada saluran
daya" adanya 'li*ker yang terlihat se*ara /isual pada lampu 'luoressent" atau adanya pen*ahayaan se*ara busur listrik seperti yang terjadi pada layar perangkat komputer.
2..6. D"s#o%s" H%+on"s To#! To#! H%+on"@s D"s#o%#"on THD !istorsi harmonisa disebabkan oleh peralatan nonlinier dalam suatu sistem tenaga listrik. ebuah peralatan dikategorikan non linier apabila peralatan tersbut mempunyai dengan
output
yang
nilainya
tegangan yang diberikan (Roger . !ugan" 199#$.
tidak
sebanding
ambar .1. :eban non linier
ambar
tegangan
.1
masukan
mengilustrasikan
sinusoidal
diberikan
konsep
pada
ini
resistor
dengan
kasus
nonlinear"
di
mana tegangan
dan
arus
ber/ariasi
sesuai
dengan
kur/a
ditampilkan.
ementara
tegangan masukan berupa sinusoidal sempurna"
namun arus yang
dihasilkan berupa gelombang terdistorsi. Peningkatan tegangan walaupun hanya beberapa
persen dapat menyebabkan penggandaan arus dan akan menghasilkan bentuk gelombang yang berbeda. ?al ini merupakan sumber distorsi harmonisa dalam sistem tenaga listrik (Roger . !ugan" 199#$.
ambar .1+. elombang %erdistorsi
ambar .1+ memperlihatkan bahwa setiap periodik" bentuk gelombang
terdistorsi adalah penjumlahan dari beberapa gelombang sinusoidal dengan /ariasi 'rekuensi yang berbeda. elombang sinusoidal yang mempunyai 'rekuensi
berbeda tersebut merupakan hasil kelipatan bilangan bulat dengan 'rekuensi
dasarnya. 7umlah dari gelombang sinusoidal ini disebut sebagai deret 4ourier" di mana 4orier merupakan nama matematikawan besar yang berhasil menemukan
suatu konsep konsep
yang dapat menjelaskan tentang
gelombang
terdistorsi tersebut. ilai !istorsi ?armonisa %otal (%?!$ dari suatu gelombang dapat dihitung dengan 'ormula &
,
+
M, THD 1
,
(.19 $
M1
!i mana M , adalah nilai rms komponen harmonisa , dari kuantitas M .
uantitas M dapat berupa besaran tegangan maupun besaran arus I " sehingga
THD nilai distorsi harmonisa total tegangan dan THD nilai distorsi harmonisa
I
total arus listrik" dimana & ,maE
THD
0
∑
,
1
,
(.0$
1
0 ,maE
THD
∑ I, (.1$
,1
1
I
I1
ilai rms dari total bentuk gelombang bukanlah penjumlahan dari setiap komponen harmonisa" tetapi akar kuadrat dari penjumlahan kuadratnya. ?ubungan %?! dengan nilai rms dari gelombang adalah & ,+
%+s 1
∑ M, ,
1
M1 = 1=THD
(.$
1
%egangan harmonisa selalu dijadikan suatu pedoman untuk nilai dasar dari bentuk gelombang sesaat. arena tegangan mempuyai persentase perbedaan yang ke*il" di mana %?! tegangan adalah pendekatan dari jumlah yang sebenarnya. ?al ini tidak berlaku untuk arus listrik" karena sebuah arus yang mempunyai nilai
ke*il dapat menghasilkan %?! yang tinggi" sehingga tidak dapat digunakan untuk menggambarkan keadaan suatu sistem (Roger . !ugan" 199#$ tandar harmonisa berdasarkan standar I@@@ 319 -199. ;da dua kriteria yang digunakan untuk menge/aluasi distorsi harmonisa. Gaitu
batasan untuk harmonisa arus" dan batasan untuk harmonisa tegangan. Dntuk standard harmonisa arus" ditentukan oleh rasio singkat
ISC
IL I
SC
adalah arus hubung
yang ada pada P (*o"n# o6 Co++on Coup!"n'$" sedangkan I adalah arus L
beban
'undamental
nominal.
edangkan
untuk
standard
harmonisa
tegangan ditentukan oleh tegangan sistem yang dipakai.
%abel. .1. :atas distorsi arus (dalam H I2$ untuk sistem distribusi umum (10-#9.000 $
ISC
IL
, 11 11 , 15 15 ,
0
,"0
"0
1"3
+ , +3 0"#
0 - 30
5"0
+"3
"3
30 - 100
10"0
,"3
100 - 1000
1"0
J 1000
13"0
+
+3 , THD 0"+
3"0
1"0
0"3
8"0
,"0
1"3
0"5
1"0
3"3
3"0
"0
1"0
13"0
5"0
#"0
"3
1",
0"0
I
%able .. :atas distorsi tegangan (dalam H i$
%egangan :us P n (k$
!istorsi tegangan harmonisa indi/idual (H$ +"0 1"3 1"0
%?! n (H$ 3"0 "3 1"3
2... Huun'n D"s#o%s" H%+on"s Den'n D$ L"s#%"& istem daya listrik yang telah di bahas pada sub bab .+.,. adalah sistem
daya listrik untuk suatu sistem yang normal" di mana bentuk gelombang tegangan
dan arus listrik merupakan bentuk sinusoidal murni. amun dengan adanya
distorsi harmonisa sistem daya listrik akan menjadi berbeda" karena daya kompleks dan daya C sangat dipengaruhi oleh adanya distorsi (Roger . !ugan" 199#$. !aya akti' P adalah daya nyata yang digunakan" di mana pada beban listrik daya ini dikeluarkan untuk di ubah dari energi listrik menjadi energi bentuk lain. !i dalam energi listrik" kerja nyata dilambangkan dengan beban murni R" yang nilainya tidak dipengaruhi oleh perubahan 'rekuensi. ehingga kerja nyata yang
dilakukan adalah sebanding dengan arus listrik dan tegangan yang ada di
saluran
'asa yang diserap beban. !aya akti' merupakan tingkat di mana energi yang dikeluarkan" hilang" atau dikonsumsi oleh beban" sehingga daya akti' P ini tidak
dipengaruhi oleh adanya distorsi harmonisa (Roger . !ugan" 199#$" sesuai dengan persamaan .13 maka & *10 I (.+$ 1 1
*os7 1
;ngka 1 pada persamaan .3 menunjukkan /ariabel pada 'rekuensi dasar (30 atau #0 ?>$. !aya reakti' C adalah daya listrik yang diserap oleh beban-beban reaktansi indukti' dan reaktansi kapasiti'. :esarnya beban reaktansi indukti' K2 dan beban
reaktansi K dipengaruhi oleh perubahan 'rekuensi (Roger . !ugan" 199#$" di
mana &
(.,$
1 (.3$
(O6C
ehingga besarnya daya reakti' C juga dipengaruhi oleh adanya distorsi harmonisa" di mana daya C merupakan penjumlahan keseluruhan daya reakti' yang disebabkan oleh gelombang dengan berbagai 'rekuensi &
; 1 P 0& I & sin7
&
(.#$
&
ariabel k persamaan .# menunjukkan jumlah /ariabel penggandaan dari nilai 'rekuensi dasar (30 atau #0 ?>$. !ari 'ormula .1 dapat dijelaskan bahwa daya kompleks merupakan
suatu ukuran terhadap potensial yang disebabkan oleh perubahan beban. enaikan daya kompleks juga sebanding dengan kenaikan nilai rms arusnya yang
terdistorsi sebagai akibat langsung dari harmonisa. arena daya kompleks
dipengaruhi oleh tegangan dan arus I" ehingga jika tegangan dan arus
merupakan
suatu
gelombang
yang
terdistorsi"
maka
daya
kompleks
juga
dipengaruhi oleh distorsi harmonisa. !i bawah ini memperlihatkan nilai rms tegangan dan arus listrik dari gelombang yang terdistorsi (Roger . !ugan" 199#$&
, +&s
I
1
1
,
I
1
I =I
=
I =
=I
(.8$
1
∑
,
(
S 1 I,11 0
1
+
,
+&s
(.9$
, ,
!ari persamaan .5 dan .8 terlihat bahwa tegangan dan arus yang
terdistorsi mempunyai nilai rms yang lebih besar dari pada tegangan dan arus yang sinusoidal murni. ehingga nilai daya komples (persamaan .9$ juga lebih besar nilai rmsnya jika dibandingkan dengan daya kompleks normal (persamaan .1$ sebelum mun*ulnya harmonisa. !engan adanya perubahan nilai
daya kompleks ini" menyebabkan penjumlahan kuadrat komponen akti' P dengan kuadrat komponen reakti' C menjadi tidak sama dengan kuadrat
komponen . ehingga terdapat suatu jumlah daya sisa yang mengalir di sekitar
sistem (Roger . !ugan" 199#$. !aya sisa yang diduga mengalir di sekitar sistem disebut dengan daya distorsi ! dan diukur dengan satuan /olt ampere. ehingga dengan adanya distorsi harmonisa" hubungan sistem daya listrik pada persamaan .1+ tidak
berlaku. !engan memasukkan komponen daya distorsi !" maka hubungan daya listrik menjadi sebagai berikut (Roger . !ugan" 199#$ &
S
(
=
(
;
=
(.+0$
D
* ;tau daya distorsi dapat di *ari dari persamaan .+0" sebagai berikut & D1
(
2*
(
2;
(.+1$
S !an
hubungan
keempat
daya
listrik
tersebut
seperti diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
dapat
digambarkan
ambar .1,. ?ubungan daya pada sistem yang terdistorsi
2... *en$"+pn'n F&#o% D$ !engan berubahnya konsep daya listrik pada sistem non sinusoidal atau
sistem yang terdistorsi" maka konsep 'aktor daya juga berubah. 4aktor daya adalah perbandingan antara daya nyata yang digunakan dengan daya kompleks sebagai suplai energi listrik" di mana &
* p S
(.+$
Dntuk sistem sinusoidal normal yang tidak terdistorsi hanya terdapat satu sudut 'asa antara tegangan dan arus" yaitu hanya pada 'rekuensi dasarnya
(30?> atau #0?>$" sehingga sesuai dengan persamaan .18" maka &
p 1
* 1 *o s7 S
(.++$
!alam kasus nonsinusoidal atau sistem terdistorsi" 'aktor daya tidak dapat
dide'inisikan sebagai kosinus dari sudut 'ase seperti pada Persamaan. (.++$.
4aktor daya tetap harus memperhitungkan kontribusi dari semua jenis daya" baik daya akti' yang mempunyai 'rekuensi 'undamental dan daya kompleks
yang mempunyai 'rekuensi dasar dan harmonisa. ehingga konsep 'aktor daya sebagai perbandingan antara daya akti' P dan daya kompleks tidak
berubah sesuai dengan persamaan .+. (Roger . !ugan" 199#$ Pengertian @os?
digunakan untuk mengukur 'aktor daya dengan
'rekuensi dasar yang tidak mengandung harmonisa yang merupakan perbandingan antara daya akti' dan daya kompleks pada 'rekuensi dasar.
Cos? disebut juga 'aktor daya perpindahan atau -"sp!@e+en# po5e% 6@#o% disingkat dengan
!P4" yang merupakan 'aktor daya karena
pergeseran 'asa antara tegangan dan arus listrik pada 'rekuensi dasar. ?ubungan antara 'aktor daya dengan !P4 diperlihatkan pada persamaan .+,. sebagai berikut (Roger . !ugan" 199#$ &
p 1
1
D*F
(.+,$
1=THD
2.Q.
F!u&#us" Te'n'n 4luktuasi tegangan adalah suatu perubahan tegangan yang sistematis
atau serangkaian perubahan tegangan se*ara a*ak" di mana magnitud dari tegangan
mempunyai nilai yang tidak semestinya (Roger . !ugan" 199#$" yaitu di luar rentang tegangan ditentukan oleh ;I 8,.1 sebesar 0"9 sampai 1"1 pu. )enurut I@ #1000--1 salah satu 'luktuasi tegangan" mempunyai karakteristik sebagai
rangkaian tegangan a*ak yang ber'luktuasi se*ara terus menerus. :eban yang berubah sangat *epat dan terjadi terus-menerus" dan menghasilkan arus beban
yang besar dapat menyebabkan /ariasi tegangan yang sering disebut sebagai R"@&e% atau kedip tegangan. Istilah R"@&e% atau kedip tegangan
berasal dari dampak adanya 'luktuasi tegangan terhadap lampu" yang dianggap seperti mata manusia yang berkedip.
ambar .13. 4luktuasi %egangan
ambar
.13
adalah
*ontoh
dari
gelombang
tegangan
yang
menghasilkan
'li*ker yang disebabkan oleh sebuah busur bunga api" salah satu 'aktor paling umum penyebab 'luktuasi tegangan pada transmisi dan distribusi sistem
tenaga listrik. inyal 'li*ker dide'inisikan dengan besarnya rms tegangan dan dinyatakan sebagai persentase dari nilai dasarnya. 4li*ker tegangan diukur dengan sensiti/itas
mata manusia. :iasanya" 'li*ker yang besarnya lebih rendah 0"3 persen dapat menyebabkan lampu nampak berkedip" jika 'rekuensi berada dalam kisaran antara # sampai 8 ?>.
I@ #1000-,-13 mende'inisikan suatu metodologi dan spesi'ikasi untuk
mengukur 'li*ker. I@@@ mengadopsi standar yang berasal dari sistem tenaga #0?> yang
digunakan
di
;merika
Dtara.
tandar
ini
se*ara
sederhana
menggambarkan potensi
*ahaya
berkelip
melalui
pengukuran
tegangan.
)etode
pengukuran
tersebut
mensimulasikan
lampumataotak
sebagai
trans'er
'ungsi
dan menghasilkan suatu metrik dasar yang disebut sensasi 'li*ker jangka pendek(Pst$. ilai ini normalnya sampai 1.0" di mana nilai tersebut mempresentasikan tingkat 'luktuasi tegangan yang *ukup menyebabkan kedip 30 persen dari sampel yang
diamati. ambar .1# mengilustrasikan ke*enderungan Pst yang merupakan hasil dari pengukuran pada bus gardu induk 1#1 k yang melayani suatu beban yang
menghasilkan busur api.. ampel Pst sampel biasanya dilaporkan pada
setiap inter/al 10-mnt.
ambar .1#. Pst pada bus gardu induk 1#1 k
2.10.
e>! *e%u,n F%e&uens" D$ ejala perubahan 'rekuensi daya dide'inisikan sebagai penyimpangan
'rekuensi dasar sistem tenaga listrik dari nilai nominal tertentu (30 atau #0 ?>$.
4rekuensi sistem tenaga listrik se*ara langsung berkaitan dengan ke*epatan putar generator yang mensuplai energi listrik ke sistem. ;da perubahan pada 'rekuensi merupakan suatu bentuk proses keseimbangan antara beban yang dinamis dan perubahan pembangkitan. Dkuran pergeseran 'rekuensi dan durasinya tergantung pada karakteristik beban dan tanggapan dari kontrol sistem pembangkit pada saat terjadi perubahan beban tersebut.
ambar .15. Perubahan 'rekuensi selama , jam
ambar .15 mengilustrasikan suatu /ariasi 'rekuensi untuk waktu , jam yang terjadi pada gardu induk 1+ k. Perubahan 'rekuensi yang yang terjadi
pada pengoperasian sistem tenaga listrik dapat melebihi dari nilai batas-batas normal
yang ditetapkan. ?al ini dapat disebabkan oleh ganguan hubung singkat pada sistem transmisi daya listrik" terputusnya kelompok beban yang mempunyai
kapasitas besar" atau lepasnya suplai energi listrik dari suatu sistem pembangkitan yang besar. Pada sistem tenaga listrik yang terhubung se*ara interkoneksi" perubahan nilai 'rekuensi yang signi'ikan jarang dijumpai. Perubahan 'rekuensi lebih banyak terjadi pada suatu sistem beban yang disuplai oleh sistem
pembangkit yang terisolir" seperti suatu gedung yang disuplai oleh sebuah genset. ?al ini disebabkan karena tanggapan atau respon dari sebuah go/ernor terhadap perubahan beban yang mendadak" kemungkinan tidak akan *ukup untuk mengatur kembali 'rekuensi yang diperlukan seperti semula.
2.11. *en'u&u%n -n Mon"#o%"n' Ku!"#s D$ )onitoring atau pemantauan kualitas daya adalah proses pengumpulan dan pengambilan data" menganalisis" dan menginterpretasikan data pengukuran
tersebut menjadi suatu in'ormasi yang berman'aat. Program monitoring kualitas daya dilakukan karena adanya permintaan untuk meningkatkan kinerja kualitas sistem daya menjadi lebih baik.
Proses
pengumpulan
dan
pengambilan
data
yang
biasanya
dilakukan dengan tegangan dan arus listrik se*ara kontinyu tegangan dalam jangka waktu
tertentu. elama ini proses analisis dan interpretasi dilakukan se*ara manual. %etapi akhir - akhir ini dengan adanya kemajuan dalam bidang pengolahan data
dan dan
ke*erdasan
buatan
memungkinkan
guna
mengimplementasikan sistem *erdas untuk menganalisis dan menginterpretasikan
meran*ang
data
mentah
se*ara
otomatis
menjadi
in'ormasi
yang
berguna
sehingga mengurangi *ampur tangan manusia.
2.11.1. Tu>un Mon"#o%"n' Ku!"#s D$ Bbyekti/itas dari monitoring kualitas daya sering ditentukan oleh pemilihan peralatan monitoring yang baik dan presisi" metode untuk akusisi dan penyimpanan data" serta analisis dan interpretasi data.
:eberapa tujuan dari monitoring kualitas daya adalah & )onitoring untuk mengetahui kinerja sistem. Produsen energi listrik harus memahami dan mengetahui kinerja dari sistem tenaga listrik yang dihasilkan" sehingga sesuai dengan kebutuhan konsumen energi listrik yang dilayaninya. !engan memahami karakteristik kualitas daya yang normal dari sebuah sistem" maka suatu otoritas pelayanan energi listrik
akan dengan *epat mengidenti'ikasi masalah dan dapat memberikan in'ormasi kepada para konsumen listrik" sehingga konsumen listrik tersebut dapat
memilih dan menggunakan peralatan yang sesuai dengan karakteristik kualitas daya pada saat itu. )onitoring untuk menjelaskan masalah-masalah tertentu.
uatu bagian atau departemen yang melayani terhadap ketersediaan energi listrik di lingkungan industri" sering mengadakan monitoring jangka pendek untuk meme*ahkan masalah dengan melakukan pemantauan jangka pendek
pada beban - beban yang sering mengalami gangguan. )onitoring se*ara
berkala ini merupakan modus reakti' pemantauan kualitas kekuasaan" sehingga
hal ini merupakan suatu langkah yang baik untuk mengidenti'ikasi penyebab
kerusakan peralatan yang disebabkan oleh masalah kualitas daya listrik. )onitoring sebagai bagian pelayanan kualitas daya yang sempurna. Produsen listrik saat ini sedang mempertimbangkan untuk menawarkan layanan tambahan kepada pelanggan. alah satu layanan tambahan ini adalah
menawarkan tingkat kualitas daya listrik yang berbeda kepada konsumen
sesuai dengan kebutuhan pelanggan tertentu. Penyedia listrik dan pelanggan dapat bersama-sama men*apai tujuan ini de ngan memodi'ikasi sistem tenaga listrik dengan pemasangan peralatan tertentu di lokasi pelanggan. ehingga pemantauan atau monitoring menjadi sangat penting untuk menetapkan ukuran suatu layanan yang berbeda tersebut dan untuk mem/eri'ikasi bahwa pengguna atau pelanggan telah men*apai tingkat kualitas daya sesuai
dengan
perjanjiannya. )onitoring untuk memprediksi waktu pemeliharaan peralatan !ata monitoring kualitas daya yang dikumpulkan dari waktu ke waktu dapat dianalisis
untuk
memberikan
in'ormasi
peralatan
spesi'ik
yang
berkaitan dengan kinerja sistem tenaga listrik. Pemeliharaan peralatan dapat dikerjakan dengan *epat untuk menghindari kegagalan sistem" sehingga dapat men*egah gangguan kualitas daya utama yang pada akhirnya dapat berdampak terhadap sistem se*ara keseluruhan
2.11.2. I-en#"&s" *e%+s!,n Ku!"#s D$ L"s#%"& Identi'ikasi masalah dalam kualitas daya listrik harus diren*anakan dengan matang untuk mendapatkan tujuan monitoring kualitas daya yang tepat sasaran. Identi'ikasi adalah ini diperlukan dan harus ditetapkan sebelum
sur/ey kualitas daya dilakukan. :eberapa in'ormasi yang digunakan untuk mengidenti'ikasi permasalahan dalam kualitas daya listrik. 1. Permasalahan alami" seperti kegagalan peralatan" kesalahan 'ungsi dari sistem kendali dan peralatan . arakteristik dari beberapa peralatan yang sensiti' terhadap permasalahan kualitas daya +. apan terjadinya suatu kegagalan dalam sistem tenaga listrik ,. %erjadinya permasalahan atau kegagalan operasi dalam suatu waktu yang sama 3. umber - sumber yang dapat menyebabkan /ariabel pada kualitas daya" seperti
starting
motor"
swit*hing
kapasitor" penggunaan
elektronika daya" peralatan yang menghasilkan busur api #. ondisi peralatan tenaga listrik yang terpasang 5. !ata sistem tenaga listrik" seperti diagram single line" ukuran dan impedansi trans'ormator" dan in'ormasi beban listrik.
peralatan
2.11.3. *e+"!",n Lo&s" *en'u&u%n )onitoring kualitas daya yang dapat menggambarkan keadaan se*ara
keseluruhan dari sistem tenaga listrik haruslah dilakukan pada semua titik lokasi.
amun
demikian"
monitoring
yang
dilakukan
pada
semua
lokasi
akan menyebabkan biaya yang mahal dan akan terdapat kesulitan dalam pengelolaan" analisis" dan interpretasi data. Pengambilan data dapat dilakukan pada beberapa
titik lokasi tertentu yang strategis" yang dapat digunakan untuk menentukan dan menggambarkan
karakteristik
sistem
se*ara
keseluruhan.
!engan
demikian"
sangat penting bahwa lokasi monitoring akan dipilih se*ara hati - hati berdasarkan tujuan monitoring.
ambar .18. Pemilihan 2okasi Pengukuran ualitas !aya
ambar .18 *ontoh pemilihan lokasi pengukuran kualitas daya listrik
pada suatu sistem distribusi tenaga listrik. %ujuan utama dari monitoring adalah
untuk
menganalisa
karakteristik
kualitas
daya pada
penyulang
dari
sistem
distribusi tenaga listrik. )onitoring kualitas daya listrik ini diran*ang untuk
menyediakan data statistik yang dapat diper*aya dan /alid. !ata yang /alid diperoleh dari sekumpulan data yang berasal dari berbagai 'enomena berkaitan dengan kejadian kualitas daya pada sistem tersebut. arena tujuan utama adalah untuk mengetahui dan menandai kualitas daya pada 'eeder utama sistem distribusi"
maka
pemantauan
dan
monitoring
dilakukan
pada
rangkaian
'eeder. atu lokasi pengukuran dilakukan berdekatan dengan gardu induk" dan dua lokasi pada per*abangan.
;pabila monitoring kualitas daya bertujuan untuk menggambarkan
karakterisik permasalahan kualitas daya
yang dialami oleh pelanggan
listrik di sistem distribusi" maka monitoring harus dilakukan pada lokasi di mana
layanan listrik pada pelanggan dimulai" yaitu men*akup bagian sisi sekunder trans'ormator step-down pemasok energi listrik pelanggan. !ata yang disur/ey dan yang kumpulkan adalah berupa karakteristik /ariasi pembebanan dan tingkat
distorsi
harmonis
yang
terjadi. Pemantauan
dan
monitoring
pada
sisi trans'ormator
sebagai
pintu
masuk
energi
listrik
pada
pelanggan
mempunyai keuntungan yaitu dengan hanya satu titik lokasi dapat mengetahui karakteristik sistem daya pada sisi pelanggan dan memiliki biaya yang rendah. elain itu" dapat memberikan in'ormasi mengenai asal-usul dari gangguan yang terjadi" yaitu pada sisi pengguna atau sisi meter pelanggan.
