DISTORSI HARMONISA Happy Novanda, PhD

Definisi Harmonisa [1] Pada umumnya, energi listrik diproduksi pada frekuensi yang konstan yaitu 50 atau 60 Hz dan berbentuk sinusoid.

Definisi Harmonisa [2] Ketika tegangan sinusoid ini digunakan untuk beban nonlinier, maka arus yang dihasilkan akan berubah menjadi tidak sinusoid sempurna. Adanya impedansi sistem dan arus yang tidak sinusoid sempurna, maka akan terjadi drop tegangan yang juga tidak sinusoidal  harmonisa.

Definisi Harmonisa [3]

Definisi Harmonisa [4] Menurut IEEE 1159-1995: harmonisa adalah komponen sinusoid dari sebuah gelombang dengan frekuensi yang merupakan perkalian integer dari frekuensi fundamental.

Definisi Harmonisa [5]

Pentingnya Analisis Distorsi Harmonisa 50-60% dari alat-alat kelistrikan yang digunakan merupakan beban nonlinier Dapat merusak alat-alat milik konsumen dan sistem tenaga listrik karena adanya over- current/over-voltage dan distorsi gelombang. Peningkatan rugi-rugi daya.

Cara Menghitung Distorsi Harmonisa [1] Total Harmonic Distortion (THD)  Digunakan untuk menghitung kontribusi seluruh harmonisa (dari semua frekuensi) terhadap frekuensi fundamental. Individual Distortion Factor (DF)  Digunakan untuk menghitung nilai distorsi pada orde harmonisa yang diinginkan

Cara Menghitung Distorsi Harmonisa [2] THD % dapat dihitung dengan cara berikut:

Cara Menghitung Distorsi Harmonisa [3] DF dapat dihitung dengan cara berikut:

Akibat Distorsi Harmonisa [1] Timbul panas yang berlebih dan kegagalan yang prematur dari trafo distribusi  Peningkatan rugi-rugi tembaga Timbul panas yang berlebih serta osilasi mekanis pada sistem motor  Memproduksi medan magnet yang rotasinya berlawanan dengan fundamental

Akibat Distorsi Harmonisa [2] Timbul panas yang berlebih dan kerusakan pada konduktor neutral. Pada sistem 3 phasa dengan 4 kawat, distorsi harmonisa pada satu fasanya akan menambah arus konduktor netral Kegagalan operasi dari alat-alat kontrol yang sensitif dan relay proteksi.

Akibat Distorsi Harmonisa [3] Tripnya circuit breaker disebabkan kesalahan pengertian, misalnya menganggap arus berlebih ini merupakan fault. Kegagalan operasi dari voltage regulator. Kegagalan koreksi power factor Impedance Zc dari capacitor bank turun karena frekuensi turun. Capacitor bank berperan sebagai pengumpul arus harmonisa orde tinggi.

Sumber dari Harmonisa [1] Pembangkitan Penggunaan inverter dan baterai pada pembangkitan tenaga listrik Jaringan transmisi dan distribusi  Transformator yang terhubung pada jaringan, adanya sistem transmisi High Voltage Direct Current (HVDC) yang dilengkapi dengan converter yang besar, serta load-load besar yang terhubung ke jaringan.

Sumber dari Harmonisa [2] Beban konsumen Mesin-mesin industri umumnya dilengkapi dengan power electronic converter. Alat-alat rumah tangga yang merupakan beban nonlinier seperti komputer dan TV.

Standar untuk Limit dari Harmonisa [1] IEEE 519-1992 Untuk harmonisa arus

Standar untuk Limit dari Harmonisa [2] IEEE 519-1992 Untuk harmonisa tegangan Bus Voltage Voltage Harmonic limit as (%) of Fundamental THD-v (%) <= 69Kv 3.0 5.0 69 - 161Kv 1.5 2.5 >= 161 Kv 1.0

Cara Mengurangi Distorsi Harmonisa Melalui desain power system sebagai berikut: Membatasi beban nonlinier pada 30% dari kapasitas transformator. Membatasi beban nonlinier pada 15% dari kapasitas transformator ketika terdapat capacitor bank.

Cara Mengurangi Efek Distorsi Harmonisa [1] Pada Transformator Delta-Delta dan Delta-Wye Menggunakan dua transformator yang berbeda dengan beban nonlinier yang sama. Isolasi pada transformator Menggunakan alat untuk menyamakan nilai tegangan dengan menaikkan atau menurunkan tegangan sistem . Menggunakan AC atau DC drives sebagai bridge rectifiers

Cara Mengurangi Efek Distorsi Harmonisa [2] Reaktor untuk Isolasi Line Memiliki biaya yang rendah. Menambah reaktor kecil yang dipasang seri dengan Capacitor Bank untuk digunakan sebagai filter. Menggunakan dioda bridge rectifier untuk menghindari masalah harmonisa yang akut.

Cara Mengurangi Efek Distorsi Harmonisa [3] Shunt-Harmonisa atau filter trap Digunakan pada aplikasi dengan rasio nonlinier terhadap sistem untuk menghilangkan arus harmonisa. Memberikan nili koreksi distorsi power factor yang benar.

Reference [1]www-ppd.fnal.gov/EEDOffice- w/Projects/CMS/LVPS/mg/8803PD9402.pdf [2]www.pge.com/docs/pdfs/biz/power_quality/power_quality_notes/har monics.pdf [3] www.metersandinstruments.com/images/power_meas.pdf [4]http://engr.calvin.edu/PRibeiro_WEBPAGE/IEEE/ieee_cd/chapters/ CHAP_9/c9toc/c9_frame.htm [5] Bhim Singh et al, ΄΄A Review of Active Filters for Power Quality Improvement΄΄, IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 46, No. 5, Oct. 1999, pp. 960-971. [6] J.M. Bowyer, ΄΄Three-Part Harmony: System Interactions Leading to a Divergent Resonant System΄΄, IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 31, No. 6, Nov/Dec 1995, pp. 1341-1349. [7] R.D. Hondenson and P.J. Rose, ΄΄Harmonics: the Effects on power Quality and Transformers΄΄, IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 30, No.3, May/June 1994, pp. 528-532.

TERIMA KASIH