Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Analisis Harmonisa Dampak Harmonisa. Adanya harmonisa menyebabkan terjadinya peningkatan susut energi yaitu energi “hilang” yang tak dapat dimanfaatkan,

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Analisis Harmonisa Dampak Harmonisa. Adanya harmonisa menyebabkan terjadinya peningkatan susut energi yaitu energi “hilang” yang tak dapat dimanfaatkan,"— Transcript presentasi:

1 Analisis Harmonisa Dampak Harmonisa

2 Adanya harmonisa menyebabkan terjadinya peningkatan susut energi yaitu energi “hilang” yang tak dapat dimanfaatkan, yang secara alamiah berubah menjadi panas Dampak Pada Sistem Harmonisa juga menyebabkan terjadinya peningkatan temperatur pada konduktor kabel, pada kapasitor, induktor, dan transformator, yang memaksa dilakukannya derating pada alat-alat ini dan justru derating ini membawa kerugian (finansial) yang lebih besar dibandingkan dengan dampak langsung yang berupa susut energi Harmonisa dapat menyebabkan kenaikan tegangan yang dapat menimbulkan micro-discharges bahkan partial-discharges dalam piranti yang memperpendek umur, bahkan mal-function bisa terjadi pada piranti. Pembebanan nonlinier tidaklah selalu kontinyu, melainkan fluktuatif. Oleh karena itu pada selang waktu tertentu piranti terpaksa bekerja pada batas tertinggi temperatur kerjanya bahkan mungkin terlampaui pada saat-saat tertentu. Hal ini akan mengurangi umur ekonomis piranti. Harmonisa juga menyebabkan overload pada penghantar netral; kWh-meter memberi penunjukan tidak normal; rele proteksi juga akan terganggu, bisa tidak mendeteksi besaran rms bahkan mungkin gagal trip.

3 Dampak Harmonisa Dampak Pada Instalasi di Luar Sistem Harmonisa menimbulkan noise pada instalasi telepon dan komunikasi kabel. Digital clock akan bekerja secara tidak normal. Dalam kuliah ini hanya akan dibahas Dampak Pada Sistem Dampak Tidak Langsung Selain dampak pada sistem dan instalasi di luar sistem yang merupakan dampak teknis, terdapat dampak tidak langsnug yaitu dampak ekonomi.

4 Dampak Pada Konduktor

5 Konduktor Dampak Harmonisa, Konduktor Daya diserap konduktor Resistansi konduktor Menyebabkan kenaikan temperatur / susut energi Temperaratur konduktor tanpa arus, sama dengan temperatur sekitar, T s Konduktor yang dialiri arus mengalami kenaikan temperatur sebesar  T Temperaratur konduktor yang dialiri arus adalah T s +  T = c p  I 2 Rt Kapasitas panas pada tekanan konstan Konduktor dialiri arus non-sinus: sebanding I 2 R

6 CONTOH-1. Kabel: resistansi total 80 m , mengalirkan arus 100 A frekuensi 50 Hz, temperatur 70 o C, pada suhu sekitar 25 o C. Perubahan pembebebanan menyebabkan munculnya harmonisa 350 Hz dengan nilai efektif 40 A Susut daya semula (tanpa harmonisa): Susut daya tambahan karena arus harmonisa: Susut daya berubah menjadi: Terjadi tambahan susut daya sebesar 16% 70 o  25 o = 45 o C Kenaikan temperatur semula: Kenaikan temperatur akibat adanya hormonisa: Temperatur kerja akibat adanya harmonisa: Pertambahan kenaikan temperatur: Temperatur kerja naik 10% Dampak Harmonisa, Konduktor

7 CONTOH-2. resistif 0,2  kabel I rms = 20 A I = I 1rms = 20 A  Jika daya tersalur ke beban dipertahankan: THD I = 100% (penyearah ½ gel) resistif 0,2  kabel I Susut naik 100%  Jika susut daya di kabel tidak boleh meningkat: I = I rms = 20 A Arus fundamental turun menjadi 70% Daya tersalur ke beban harus diturunkan menjadi 70% Susut tetap derating kabel Dampak Harmonisa, Konduktor

8 Dampak pada Kapasitor

9 Kapasitor Dampak Harmonisa, Kapasitor Pengaruh Frekuensi Pada  r frekuensi frekuensi listrikfrekuensi optik power audio radio rr loss factor rr  r tan  Im Re I Rp ICIC I tot  VCVC Diagram Fasor Kapasitor faktor desipasi (loss tangent) faktor kerugian (loss factor)  r menurun dengan naiknya frekuensi C menurun dengan naiknya frekuesi. Namun perubahan frekuensi lebih dominan dalam menentukan reaktansi dibanding dengan penurunan  r ; oleh karena itu dalam analisis kita menganggap kapasitansi konstan.

10 CONTOH-3. f = 50 Hz 500  F v = 150 sin  t + 30 sin5  t V v t [detik] [V] [A] vCvC iCiC Kurva tegangan dan kurva arus kapasitor berbeda bentuk pada tegangan non-sinus Peran tegangan dan peran arus pada kapasitor perlu ditinjau secara terpisah Dampak Harmonisa, Kapasitor

11 CONTOH-4. f = 50 Hz 500  F v = 150 sin  t + 30 sin3  t + 30 sin3  t V v Rating 110 V rms, 50 Hz losses dielektrik 0,6 W Berbanding lurus dengan frekuensi dan kuadrat tegangan Rugi daya dalam dielektrik Dampak Harmonisa, Kapasitor

12 f = 50 Hz 500  F v = 150 sin  t + 30 sin3  t + 30 sin3  t V v Rating 110 V rms, 50 Hz losses dielektrik 0,6 W Losses dielektrik total: Berbanding lurus dengan frekuensi dan kuadrat tegangan Dampak Harmonisa, Kapasitor

13 Dampak pada Induktor

14 Induktor Dampak Harmonisa, Induktor Diagram Fasor Induktor Ideal V=EiV=Ei I f =I   L IfIf +Ei-+Ei- +V-+V- CONTOH-5. v = 150 sin  t + 30 sin3  t + 30 sin3  t V V = E i = 75 V rms f = 50 HzL= ?

15 Fluksi Dalam Inti jumlah lilitan nilai puncak fluksi nilai efektif tegangan sinus Bagaimana jika non-sinus? CONTOH-6. vLvL 1200 lilitan t [detik] [V] [  Wb]  v L Bentuk gelombang fluksi berbeda dengan bentuk gelombang tegangan Dampak Harmonisa, Induktor

16 Rugi-Rugi Inti II  IcIc IfIf  V=EiV=Ei Adanya rugi inti menyebabkan fluksi magnetik  tertinggal dari arus magnetisasi I f sebesar  yang disebut sudut histerisis. Arus untuk mengatasi rugi inti Arus magnetisasi Arus untuk membangkitkan fluksi rugi arus pusar Formulasi empiris untuk frekuensi rendah B m : nilai kerapatan fluksi maksimum,  : ketebalan laminasi inti, dan v : adalah volume material inti rugi histerisis luas loop kurva histerisis frekuensi volume Dampak Harmonisa, Induktor

17 Rugi Tembaga Daya masuk yang diberikan oleh sumber, untuk mengatasi rugi-rugi inti, P c untuk mengatasi rugi-rugi tembaga, P cu II  IcIc IfIf I f R V  E i Arus untuk mengatasi rugi tembaga Arus magnetisasi Arus untuk membangkitkan fluksi Tegangan jatuh pada belitan Dampak Harmonisa, Induktor

18 Dampak pada Transformator

19 Transformator Dampak Harmonisa, Transformator Rangkaian Ekivalen dan Diagram Fasor  jX e = j(X 2 + X 1 ) R e = R 2 +R 1 I 2 = I 1 V1/aV1/a V2V2 I2I2 I2ReI2Re V2V2 V1/aV1/a jI2XejI2Xe

20 Rugi-Rugi Pada Belitan Selain rugi-rugi tembaga terjadi rugi-rugi tambahan arus pusar, P l, yang ditimbulkan oleh fluksi bocor. Fluksi bocor selain menembus inti juga menembus konduktor belitan. Rugi arus bocor timbul baik di inti maupun di konduktor belitan. Rugi arus pusar pada belitan (stray losses): Fluksi Dan Rugi-Rugi Karena Fluksi Fluksi magnetik, rugi-rugi histerisis, dan rugi-rugi arus pusar pada inti dihitung seperti halnya pada induktor Namun formula ini tak digunakan Rugi arus pusar dihitung sebagai proporsi dari rugi tembaga, dengan tetap mengingat bahwa rugi arus pusar sebanding dengan kuadrat ferkuensi. Proporsi ini berkisar antara 2% sampai 15% tergantung dari ukuran transformator Dampak Harmonisa, Transformator

21 CONTOH-7. Resistansi belitan primer 0,05  I I rms = 40 A Arus ini menimbulkan juga fluksi bocor. Fluksi bocor ini menembus konduktor belitan dan menimbulkan rugi arus pusar di konduktor belitan. Rugi arus pusar ini = 5% dari rugi tembaga Rugi tembaga Rugi arus pusar Rugi daya total pada belitan = 84 W. Dampak Harmonisa, Transformator

22 CONTOH-8. Rugi arus pusar diperhitungkan 10% dari rugi tembaga Resistansi belitan primer 0,05  I I 1rms = 40 A I 7rms = 6 A Rugi tembaga total: Rugi arus pusar komponen fundamental: Rugi arus pusar harmonisa ke-7: Rugi daya total: Dampak Harmonisa, Transformator

23 Faktor K Faktor K digunakan untuk menyatakan adanya rugi arus pusar pada belitan. Ia menunjukkan berapa rugi-rugi arus pusar yang timbul secara keseluruhan. Nilai efektif total arus nonsinus proporsi terhadap rugi tembaga Rugi tembaga total Rugi arus pusar total Resistansi belitan faktor rugi arus pusar (stray loss factor) Dampak Harmonisa, Transformator

24 Faktor K dapat dituliskan sebagai Faktor K bukan karakteristik transformator melainkan karakteristik sinyal. Walaupun demikian suatu transformator harus dirancang untuk mampu menahan pembebanan nonsinus sampai batas tertentu. Dampak Harmonisa, Transformator

25 CONTOH-9. Rugi arus pusar diperhitungkan 5% dari rugi tembaga Resistansi belitan primer 0,08  I I 1rms = 40 A I 3rms = 15 AI 11rms = 5 A Nilai efektif arus total: Faktor K: Dampak Harmonisa, Transformator

26 Tegangan Maksimum

27 Tegangan Maksimum Pada Piranti Dampak Harmonisa, Tegangan Maksimum Kehadiran komponen harmonisa dapat menyebabkan piranti mendapatkan tegangan lebih besar dari yang seharusnya. Piranti-piranti yang mengandung elemen dinamis, berisiko mengalami resonansi pada frekuensi harmonisa tertentu Apabila terjadi resonansi, tegangan fundamental akan bersuperposisi dengan tegangan resonansi dan tegangan maksimum yang terjdi akan lebih tinggi dari tegangan fundamental

28 CONTOH-10.  Tak ada beban di ujung kabel kabel 2,9  F 50 Hz, 12 kV X L internal 6,5  R internal 1  tegangan maksimum pada kabel impedansi total sumber dan kabel Dampak Harmonisa, Tegangan Maksimum

29 Nilai puncak V 1m dan V 13m terjadi pada waktu yang sama yaitu pada seperempat perioda, karena pada harmonisa ke-13 ada 13 gelombang penuh dalam satu perioda fundamental atau 6,5 perioda dalam setengah perioda fundamental. Jadi tegangan maksimum yang diterima kabel adalah jumlah tegangan maksimum fundamental dan tegangan maksimum harmonisa ke [kV] v1v1 v 1 +v 13 [detik] Dampak Harmonisa, Tegangan Maksimum

30 Partial Discharge Contoh-10. memberikan ilustrasi bahwa adanya hamonisa dapat menyebabkan tegangan maksimum pada suatu piranti jauh melebihi tegangan fundamentalnya. Tegangan lebih yang diakibatkan oleh adanya harmonisa bisa menyebabkan terjadinya partial discharge pada piranti, walaupun sistem bekerja normal, dalam arti tidak ada gangguan Akibatnya adalah umur piranti akan menjadi lebih pendek dari yang diperkirakan sebelumnya, yang akan menimbulkan kerugtian besar secara finansial. Dampak Harmonisa, Tegangan Maksimum

31 Dampak Harmonisa, kWh-meter kWh-meter Elektromekanik piringan Al S1S1 S1S1 S2S2 S2S2 Kumparan tegangan S 1 dihubungkan pada tegangan sumber sementara kumparan arus S 2 dialiri arus beban Masing-masing kumparan menimbulkan fluksi magnetik bolak- balik yang menginduksikan arus bolak-balik di piringan aluminium Interaksi arus induksi dan fluksi magnetik menimbulkan momen putar pada piringan Harmonisa di kumparan arus, akan muncul juga pada  i Frekuensi harmonisa sulit untuk direspons oleh kWh meter tipe induksi. Pertama karena kelembaman sistem yang berputar, dan kedua karena kWh- meter ditera pada frekuensi f dari komponen fundamental, misalnya 50 Hz. Dengan demikian penunjukkan alat ukur tidak mencakup kehadiran arus harmonisa.

32 Courseware Analisis Harmonisa #4 Dampak Harmonisa Sudaryatno Sudirham


Download ppt "Analisis Harmonisa Dampak Harmonisa. Adanya harmonisa menyebabkan terjadinya peningkatan susut energi yaitu energi “hilang” yang tak dapat dimanfaatkan,"

Presentasi serupa


Iklan oleh Google