SINERGI Vol. No. Oktober 2016: 213-222 DOAJ: http://doaj. org/toc/2460-1217 DOI: http://doi. org/10. 22441/sinergi. STUDI HARMONISA ARUS DAN TEGANGAN LISTRIK PADA KAMPUS POLITEKNIK ENJINERING INDORAMA Aris Suryadi Teknik Elektro. Politeknik Enjinering Indorama Kembang Kuning. Jatiluhur. Kabupaten Purwakarta. Jawa Barat 41101 Email: aris. suryadi@pei. Abstrak -- Gangguan harmonisa yang terjadi pada sistem distribusi tenaga listrik akibat terjadinya distorsi gelombang arus dan tegangan. Distorsi gelombang arus dan tegangan ini disebabkan adanya pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi kelipatan bulat dari frekuensi fundamentalnya. Gelombang-gelombang ini kemudian menumpang pada gelombang aslinya sehingga terbentuk gelombang cacat yang merupakan jumlah antara gelombang murni sesaat dengan gelombang Keberadaan beban non-linier yang terdapat pada Kampus Politeknik Enjinering Indorama sebagai sebagian penyumbang harmonisa yang terjadi diantaranya electronic ballast, variable frequency, thyristor ac power controllers (TCR), silicon controlled rectifier (SCR), serta adjustable speed drive (ASD) yang terdapat pada unit mesin Drawn Texture Yarn (DTY). Pengukuran dilakukan untuk melihat kandungan harmonisa arus dan tegangan listrik di Panel Room yang terdapatnya alat ukur Digital Power Meter Mikro DPM 380 selama 2 . hari kerja berturut-turut pada jam-jam Sebagai perbandingan pengukuran dilakukan perbandingan dengan standar Ie 519. sebagai evaluasi terhadap kualitas daya listrik pda Kampus Politeknik Enjinering Indorama. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa kandungan harmonisa arus (% THD. pada waktu rentang 2. 4 % 4. 1% untuk standar 15 % masih berada diambang diizinkan dan harmonisa tegangan pada jam rentang (%THD. 6 % - 26. 6% untuk standar 5 %. Hal ini menunjukkan bahwa secara umum kandungan harmonisa tegangan pada Kampus Politeknik Enjinering Indorama berada diatas ambang batas yang di izinkan. Kata kunci: Harmonisa. Beban non-linier Abstract -- Harmonic disturbances that occur in the electricity distribution system due to the current and voltage waveform distortion. Current and voltage waveform distortion is caused by the formation of waves with frequencies integer multiples of the fundamental frequency. These waves then ride on the wave of the original so that defects formed waves that represent the number of purely momentary wave with harmonic waves. The existence of non-linear load contained in Polytechnic Campus Engineering Indorama as a partial contributor to the harmonics that occur include electronic ballasts, variable frequency, thyristor ac power controllers (TCR), silicon controlled rectifier (SCR), as well as adjustable speed drives (ASD) contained in Texture engine unit Drawn Yarn (DTY). Measures were taken to see the harmonic content of current and voltage in the presence of Room Panel measuring instrument Digital Power Meter Mikro DPM 380 for two . consecutive working days at certain hours. For comparison measurements were compared with standard Ie 519. 1992 as an evaluation of the power quality in Polytechnic Campus Engineering Indorama. These results indicate that the current harmonic content (% THD. in the range of 2. 4% - 4. 1% for the standard 15% are still on the verge of permitted and harmonic voltage on the time range (% THD. 6% - 26. 6% for the standard 5%. It is generally indicate that the harmonic content of the voltage at the Polytechnic Campus engineering Indorama is above the authorized threshold. Keywords: Harmonic. Non-linear load PENDAHULUAN Tingginya harmonisa arus dan tegangan pada suatu sistem tenaga listrik dapat menyebabkan timbulnya beberapa persoalan harmonisa yang serius pada sistem tersebut dan lingkungannya (Liu et. ,2. (Antonino-Daviu et. , 2. Beberapa persoalan tersebut antara lain: terjadinya resonansi pada sistem yang merusak kapasitor kompensasi faktor daya. Selain itu, dapt juga menimbukan beberapa hal, seperti: mengakibatkan faktor daya sistem menjadi lebih buruk, menimbulkan interferensi terhadap sistem telekomunikasi, meningkatkan rugi-rugi sistem, menimbulkan berbagai macam kerusakan pada peralatan listrik yang sensitif, berakibatkan penggunaan energi menjadi tidak efektif (Syafrudin, 2. (Wakileh, 2. Aris Suryadi. Studi Harmonisa Arus dan Tegangan Listrik SINERGI Vol. No. Oktober 2016: 213-222 Harmonisa adalah gangguan yang terjadi dalam sistem distribusi tenaga listrik yang disebabkan adanya distorsi gelombang arus dan tegangan (Zulkarnain, 2. Distorsi gelombang arus dan tegangan ini disebabkan adanya pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi kelipatan fundamentalnya (Zuhal, 1. (Dugan, 2. Jika frekuensi pada 50 Hz dikatakan frekuensi fundamental atau frekuensi dasar . , maka jika gelombang tersebut mengalami distorsi bila mengalami kelipatan frekuensi dari frekuensi dasarnya, misalnya harmonik kedua . pada 100 Hz, ketiga . pada 150 Hz dan harmonisa ke-n memiliki frekuensi nf (Sankaran, 2. Gelombang-gelombang ini menumpang pada gelombang frekuensi dasarnya dan terbentuk gelombang cacat yang merupakan penjumlahan antara gelombang murni dengan gelombang harmonisa ke-3 seperti diperlihatkan pada Gambar 1 (Hardi dan Yaman, 2. Tabel 1. Standar Harmonisa Arus (Ie Standard, 1. System Voltage Vrms O 69 69 kV < Vrms O 161 Vrms > 161 Isc/ILOAD < 20 > 1000 < 20 > 1000 < 50 Ou 50 THDI (%) Tabel 2. Standar Harmonisa Tegangan (Ie Standard, 1. IHDv (%) THDv (%) Vrms O 69 kV 69 kV < Vrms O 161 Vrms > 161 kV System Voltage Adapun nilai THD Arus adalah: II = komponen fundamental Ih = komponen harmonisa dan nilai THD Tegangan adalah : Gambar 1. Gelombang fundamental yang terdistorsi harmonisa ke-3. Standar harmonisa yang digunakan adalah standar Ie 519. Au Ie Recommended Practises and Requirement for Harmonic Control in Electric in Electrical Power SystemAoAo. Berdasarkan standar Ie 519. 1992 terdapat kriteria yang digunakan untuk mengevaluasi distorsi harmonisa, yakni batasan untuk harmonisa arus dan batasan harmonisa tegangan seperti diperlihatkan pada Tabel 1 dan Tabel 2, dimana: ISC = Maximum Short Circuit Current at the Bus ILOAD = Maximum Demand Load Current of the Fundamental Frequency at the Bus IHDV = Individual Harmonic Distortion Voltage THDV = Total Harmonic Distortion Voltage VI = komponen fundamental Vh = komponen harmonisa METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan pengukuran kandungan harmonisa arus dan tegangan menggunakan alat ukur Digital Power Meter Mikro DPM 380. Tampilan hasil pengukuran dari alat ini dapat berbentuk gelombang, spektrum yang terjadi pada tiap-tiap orde harmonisa dan berbentuk teks. Selanjutnya hasil pengukuran dibandingkan dengan standar harmonik yang diperkenankan berdasarkan standar Ie 519. Setelah itu, hasil perbandingan standar harmonik dengan standar Ie 519 1992 dilakukan analisa. Adapun tahapan pengukuran harmonisa arus dan tegangan menggunakan Digital Power Meter Mikro DPM 380 seperti terlihat pada Gambar 2. Aris Suryadi. Studi Harmonisa Arus dan Tegangan Listrik ISSN: 1410-2331 Sementara itu, tampilan menu-menu yang tersedia pada Digital Power Meter Mikro DPM 380 seperti terlihat pada Gambar 3. Pada Gambar 4 diperlihatkan tampilan alat untuk pengukuran harmonisa arus. Gambar 4. Tampilan Pengukuran %THDi Pada gambar 5 diperlihatkan tampilan alat untuk pengukuran harmonisa tegangan. Gambar 2. Pengukuran dengan Digital Power Meter Mikro DPM 380 Gambar 5. Tampilan Pengukuran %THDv HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian Melalui penggunaan Digital Power Meter Mikro DPM 380 dilakukan pengukuran arus, tegangan, daya, faktor daya. THDI %. THDV %, dan frekuensi pada masing-masing fasa L1. L2, dan L3 diperlihatkan pada Gambar 6. Gambar 3. Tampilan Otomatis bergulir Digital Power Meter Mikro DPM 380. Gambar 6. Digital Power Meter Mikro DPM 380 Aris Suryadi. Studi Harmonisa Arus dan Tegangan Listrik SINERGI Vol. No. Oktober 2016: 213-222 Hasil Pengukuran Fasa L1 Pada Tabel pengukuran tanggal 19 Juli 2016 untuk Tegangan rms . Arus rms (A). Arus Netral (A). THDv%. THDi%, frekuensi (H. W). VA). VAR). PF pada fasa L1. Tabel 3. Pengukuran Tanggal 19 Juli 2016 pada Fasa L1. Parameter Tegangan rms . Arus (A) Arus Netral (A) THDv (%) THDi (%) Frekuensi (H. P . W) S . VA) Q . VAR) Waktu Pengukuran 09:00 11:00 14:00 Tabel 4. Pengukuran Tanggal 20 Juli 2016 pada Fasa L1. Parameter Tegangan rms . Arus rms (A) Arus Netral (A) Pada Gambar 7 diperlihatkan tampilan alat ukur untuk nilai harmonisa arus dan tegangan pada tanggal 19 Juli 2016 pukul 14:00 pada fasa L1. Gambar 7. Tampilan Alat Ukur untuk Nilai Harmonisa Arus dan Harmonisa Tegangan Tanggal 19 Juli 2016, untuk Pukul 14:00 pada Fasa L1 Pada Tabel pengukuran tanggal 20 Juli 2016 untuk Tegangan rms . Arus rms (A). Arus Netral (A). THDv%. THDi%, frekuensi (H. W). VA). VAR). PF pada fasa L1. Waktu Pengukuran 09:00 11:00 14:00 THDv (%) THDi (%) Frekuensi (H. P . W) S . VA) Q . VAR) Pada Gambar 8 diperlihatkan tampilan alat ukur untuk nilai harmonisa arus dan tegangan pada tanggal 20 Juli 2016 pukul 11:00 pada fasa L1. Gambar 8. Tampilan Alat Ukur untuk Nilai Harmonisa Arus dan Harmonisa Tegangan Tanggal 20 Juli 2016 untuk Pukul 11:00 pada Fasa L1 Aris Suryadi. Studi Harmonisa Arus dan Tegangan Listrik ISSN: 1410-2331 Hasil Pengukuran Fasa L2 Pada Tabel 5 diperlihatkan hasil pengukuran tanggal 19 Juli 2016 untuk Tegangan rms . Arus rms (A). Arus Netral (A). THDv%. THDi%, frekuensi (H. W). VA). VAR). PF pada fasa L1. Tabel 5. Pengukuran Tanggal 19 Juli 2016 pada Fasa L2 Parameter Tegangan rms . Arus (A) Arus Netral (A) Pada Tabel pengukuran tanggal 20 Juli 2016 untuk Tegangan rms . Arus rms (A). Arus Netral (A). THDv%. THDi%, frekuensi (H. W). VA). VAR). PF pada fasa L2. Tabel 6. Pengukuran Tanggal 20 Juli 2016 pada Fasa L2 Waktu Pengukuran Parameter Waktu Pengukuran 09:00 11:00 14:00 09:00 11:00 14:00 Tegangan rms Arus rms (A) Arus Netral (A) THDv (%) THDi (%) Frekuensi (H. P . W) S . VA) Q . VAR) THDv (%) THDi (%) Frekuensi (H. P . W) S . VA) Q . VAR) Pada Gambar 9 diperlihatkan tampilan alat ukur untuk nilai harmonisa arus dan tegangan pada tanggal 20 Juli 2016 pukul 11:00 pada fasa L1. Gambar 9. Tampilan Alat Ukur untuk Nilai Harmonisa Arus dan Harmonisa Tegangan Tanggal 19 Juli 2016 untuk Pukul 09:00 pada Fasa L2 Pada Gambar 10 diperlihatkan tampilan alat ukur untuk nilai harmonisa arus dan tegangan pada tanggal 20 Juli 2016 pukul 11:00 pada fasa L2. Gambar 10. Tampilan Alat Ukur untuk Nilai Harmonisa Arus dan Harmonisa Tegangan Tanggal 20 Juli 2016 pada Pukul 11:00 untuk Fasa L2 Aris Suryadi. Studi Harmonisa Arus dan Tegangan Listrik SINERGI Vol. No. Oktober 2016: 213-222 Hasil Pengukuran Fasa L3 Pada Tabel pengukuran tanggal 19 Juli 2016 untuk Tegangan rms . Arus rms (A). Arus Netral (A). THDv%. THDi%, frekuensi (H. W). VA). VAR). PF pada fasa L3. Pada Tabel pengukuran tanggal 20 Juli 2016 untuk Tegangan rms . Arus rms (A). Arus Netral (A). THDv%. THDi%, frekuensi (H. W). VA). VAR). PF pada fasa L3. Tabel 7. Pengukuran Tanggal 19 Juli 2016 pada Fasa L3 Tabel 8. Pengukuran Tanggal 20 Juli 2016 pada Fasa L3 Waktu Pengukuran Parameter 09:00 11:00 Arus rms (A) Arus Netral (A) THDv (%) THDi (%) Frekuensi (H. P . W) S . VA) Q . VAR) Tegangan rms Parameter 14:00 Tegangan rms . Arus rms (A) Arus Netral (A) THDv (%) THDi (%) Frekuensi (H. P . W) S . VA) Q . VAR) Pada Gambar 11 diperlihatkan tampilan alat ukur untuk nilai harmonisa arus dan tegangan pada tanggal 19 Juli 2016 pukul 09:00 pada fasa L3. Gambar 11. Tampilan Alat Ukur untuk Nilai Harmonisa Arus dan Harmonisa Tegangan Tanggal 19 Juli 2016 pada 09:00 untuk Fasa L3 Waktu Pengukuran 09:00 11:00 14:00 Pada Gambar 12 diperlihatkan tampilan alat ukur untuk nilai harmonisa arus dan tegangan pada tanggal 20 Juli 2016 pukul 09:00 pada fasa L3. Gambar 12. Tampilan Alat Ukur untuk Nilai Harmonisa Arus dan Harmonisa Tegangan Tanggal 20 Juli 2016 pada Pukul 09:00 untuk Fasa L3 Aris Suryadi. Studi Harmonisa Arus dan Tegangan Listrik ISSN: 1410-2331 Pembahasan Pengukuran Arus Pada Tabel 9 diperlihatkan pengukuran arus untuk masing-masing fasa dan netral pada tanggal 19 Juli 2016. Tabel 9. Pengukuran Arus Tanggal 19 Juli 2016 Waktu Pengukuran 09:00 11:00 14:00 IL1 Arus Fasa (Amper. IL2 IL3 Pada Gambar 13 diperlihatkan tampilan alat ukur untuk nilai arus per fasa pada tanggal 19 Juli 2016 pukul 14:00 pada fasa IL3. Gambar 14. Tampilan Alat Ukur untuk Nilai Arus per fasa tanggal 20 Juli 2016 pada Pukul 09:00 untuk Fasa IL1 Pada Tabel 12 diperlihatkan hasil perhitungan rata-rata arus dari hasil pengukuran arus masing-masing fasa dari waktu masingmasing pada saat pengukuran. Tabel 12. Rata-rata Pengukuran Arus Tanggal 20 Juli 2016 Parameter Arus Ratarata Gambar 13. Tampilan Alat Ukur untuk Nilai Arus per fasa tanggal 19 Juli 2016 pada Pukul 14:00 untuk Fasa IL1 Pada Tabel 10 diperlihatkan hasil perhitungan rata-rata arus dari hasil pengukuran arus masing-masing fasa dari waktu masingmasing pada saat pengukuran. Tabel 10. Rata-rata Pengukuran Arus Tanggal 19 Juli 2016 Rata- Waktu 11:00 14:00 Pengukuran Tegangan Pada Tabel 13 diperlihatkan hasil pengukuran tegangan dari masing-masing fasa dan netral pada tanggal 19 Juli 2016. Tabel 13. Pengukuran Tegangan Tanggal 19 Juli Waktu Pengukuran 09:00 11:00 14:00 Tegangan Fasa Netral VL1 . VL2 . VL3 . Waktu Parameter Arus 09:00 09:00 11:00 14:00 Pada Gambar 15 diperlihatkan tampilan alat ukur untuk nilai tegangan per fasa pada tanggal 19 Juli 2016 pukul 14:00 pada fasa IL3. Pada Tabel 11 diperlihatkan pengukuran arus untuk masing-masing fasa dan netral pada tanggal 20 Juli 2016. Tabel 11. Pengukuran Arus Tanggal 20 Juli 2016 Waktu Pengukuran 09:00 11:00 14:00 IL1 Arus Fasa (Amper. IL2 IL3 Pada Gambar 14 diperlihatkan tampilan alat ukur untuk nilai arus per fasa pada tanggal 20 Juli 2016 pukul 09:00 pada fasa IL1. Gambar 15. Tampilan Alat Ukur untuk Nilai Tegangan per fasa tanggal 19 Juli 2016 pada Pukul 14:00 untuk Fasa IL3 Aris Suryadi. Studi Harmonisa Arus dan Tegangan Listrik SINERGI Vol. No. Oktober 2016: 213-222 Pada Tabel 14 diperlihatkan hasil perhitungan tegangan rata-rata dari hasil pengukuran tegangan masing-masing fasa dari waktu masing-masing pada saat pengukuran. Tabel 14. Rata-rata Pengukuran Tegangan Tanggal 19 Juli 2016 Parameter Tegangan Ratarata 09:00 Waktu 11:00 14:00 Gambar 16. Tampilan Alat Ukur untuk Nilai Tegangan per fasa tanggal 20 Juli 2016 pada Pukul 11:00 untuk Fasa IL1 Pada Tabel 15 diperlihatkan hasil pengukuran tegangan dari masing-masing fasa dan netral pada tanggal 20 Juli 2016. Pada Tabel 17 diperlihatkan hasil perhitungan tegangan rata-rata dari hasil pengukuran arus masing-masing fasa dari waktu masing-masing pada saat pengukuran. Tabel 15. Pengukuran Tegangan Tanggal 20 Juli Waktu Pengukuran 09:00 11:00 14:00 Tegangan Fasa Netral VL1 . VL2 . VL3 . Tabel 17. Rata-rata Pengukuran Tegangan Tanggal 20 Juli 2016 Parameter Tegangan Ratarata Pada Tabel 16 diperlihatkan hasil perhitungan tegangan rata-rata dari hasil pengukuran arus masing-masing fasa dari waktu masing-masing pada saat pengukuran. Tegangan Ratarata 09:00 Waktu 11:00 14:00 Waktu 11:00 14:00 Berdasarkan data hasil pengukuran dapat diamati bahwa beban pada Kampus Politeknik Enjinering Indorama dalam kondisi tidak Hal ini ditandai terjadinya perbedaan nilai arus dan daya pada setiap fasa. Beban terbesar terjadi tanggal 20 Juli 2016 pada pukul 9:00 dan pukul 11:00 pada fasa L1 dimana arus pada fasa L1 sebesar 495. 4 A. Tegangan yang diijinkan turun sebesar 10% dan naik sebesar 5% dari tegangan standar 220V dengan demikian tegangan masih dalam batas tegangan yang diperbolehkan berkisar antara 198-231 v. Dimana hasil pengukuran berada tanggal 19 dan 20 Juli 2016 tegangan untuk fasa L1 , fasa L2 , dan fasa L3 diatas ambang yang diizinkan 198-231 v. Pada Tabel 18 diperlihatkan hasil pengukuran harmonisa arus dan tegangan pada tanggal 19 Juli 2016 dari waktu masing-masing pada saat pengukuran. Tabel 16. Rata-rata Pengukuran Tegangan Tanggal 20 Juli 2016 Parameter 09:00 Pada Gambar 16 diperlihatkan tampilan alat ukur untuk nilai tegangan per fasa pada tanggal 20 Juli 2016 pukul 11:00 pada fasa IL1. Table 18. THDv (%) dan THDi (%) Tanggal 19 Juli 2016 9:00 Parameter THDv(%) THDi(%) 11:00 14:00 Aris Suryadi. Studi Harmonisa Arus dan Tegangan Listrik SINERGI Vol. No. Oktober 2016: 213-222 DOAJ: http://doaj. org/toc/2460-1217 DOI: http://doi. org/10. 22441/sinergi. Terlihat pada Tabel 18 menunjukkan nilai % THDv pada kampus Politeknik Enjinering Indorama terendah 2. 4 % terdapat pada fasa L2, di tanggal 19 Juli 2016, pukul 11:00. Sedangkan pada Tabel 19 nilai % THDv pada kampus Politeknik Enjinering Indorama tertinggi 4. terdapat pada fasa L2, di tanggal 20 Juli 2016, pukul 09:00. Bila mengacu kepada standar %THDv 5%, maka %THDv pada Kampus Politeknik Enjinering Indorama saat ini masih memenuhi standar yang diizinkan Pada Tabel 19 diperlihatkan hasil pengukuran harmonisa arus dan tegangan pada tanggal 20 Juli 2016 dari waktu masing-masing pada saat pengukuran. Terlihat pada Tabel 19 menunjukkan nilai % THDi pada kampus Politeknik Enjinering Indorama terendah 3. 6 % terdapat pada fasa L3, di tanggal 20 Juli 2016, pukul 11:00. Sedangkan nilai % THDi pada kampus Politeknik Enjinering Indorama tertinggi 26. 6 % terlihat pada Tabel 18 pada fasa L2, di tanggal 19 Juli 2016, pukul 14:00. Bila mengacu kepada standar %THDi 15%, maka %THDi pada Kampus Politeknik Enjinering Indorama saat ini tidak memenuhi standar yang diizinkan KESIMPULAN Dari hasil penelitian ini menunjukan bahwa kandungan harmonisa arus (% THD. pada waktu 4 % - 4. 1% untuk standar 15 % masih berada diambang diizinkan dan terjadi harmonisa tegangan pada jam rentang (%THD. 6 % 26. 6% untuk standar 5 %. Hal ini menunjukkan bahwa secara umum kandungan harmonisa tegangan pada Kampus Politeknik Enjinering Indorama berada diatas ambang batas yang di Kondisi beban listrik pada Kampus Politeknik Enjinering Indorama dengan beban tidak terdistribusi merata pada masing-masing fasa, sehingga pada kawat netral mengalir arus yang dapat membahayakan sistem dan menimbulkan rugi-rugi, untuk itu disarankan perlu ditinjau kembali pembagian beban atau penambahan beban baru disambungkan pada fasa yang bebannya masih rendah agar lebih DAFTAR NOTASI Adapun notasi dapat diuraikan sebagai = Ampere = Alternating Current AUX = Auxreally = Direct Current = Frekuensi GND IHDV ILOAD = Grounding = Hert = Arus = Arus komponen fundamental = Arus komponen harmonisa = Individual Harmonic Distortion Voltage = Maximum Demand Load Current of the Fundamental Frequency at the Bus IL1 = Arus fasa 1 IL2 = Arus fasa 2 IL3 = Arus fasa 3 = Arus Netral Irms = Arus Efektif ISC = Maximum Short Circuit Current at the Bus = kilo Volt = kilo Volt Ampere kVAR = kilo Volt Ampere Reactive = kilo Watt = Line 1 = Line 2 = Line 3 = Line Neutral = volt = Tegangan = Tegangan komponen fundamental = Tegangan komponen harmonisa VL1 = Tegangan fasa 1 VL2 = Tegangan fasa 2 VL3 = Tegangan fasa 3 Vrms = Tegangan effektif = Power Faktor = Energy Real = Energy Reactive = Energy Apparent THDV = Total Harmonic Distortion Voltage THDv%= Persentase Total Harmonic Distortion Voltage THDi%= Persentase Total Harmonic Distortion Current UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih kepada pihak yang telah membantu penelitian baik dana, peralatan, maupun tempat: Syafunirwan. HOD Electrical Departmen. Indorama Polyester. Amran. Staff Electrical Department CP 1. Indorama Polyester. DAFTAR PUSTAKA