69

Majalah Ilmiah Teknologi Elektro, Vol. 18, No. 1, Januari - April 2019 DOI: https://doi.org/10.24843/MITE.2019.v18i01.P10

Analisa Polusi Harmonik Pada Sistem Tegangan Rendah

I Wayan Sukerayasa1, I.A.D. Giriantari2

[Submission: 19-12-2018, Accepted: 31-03-2019]

Abstract— Menjangan feeder is a medium-voltage network system which distributes electricity throughout Gilimanuk and some areas in Buleleng. It has 69 distribution substations, which one of them, substation GR088, contributes to the highest value of the total harmonic distortion (THDi). In this research, the effect of harmonic distortions on losses at low voltage system of substation GR088 will be evaluated.

The method used in this study is direct measurement of harmonic distortions at each low-voltage costumer whose electricity is generated by substation GR088 at Menjangan Feeder. Software is also used to perform harmonic load flow analysis and simulations.

The total value of losses on transformer and low voltage system of substation GR088 Menjangan feeder, in a no-harmonic condition is 1481,689 Watt. On under-harmonic condition, the total value of losses is 1552,5 Watt. Therefore there is a 70,811 Watt difference between the two conditions. At this case, beside the heat created by the harmonic distortion that can affect the performance of transformers, it also cause a quite great value of losses, which is 1,699 kWh per day, or approximately 620 kWh per year. It means the harmonic distortion in substation GR088 can cause PT PLN (Persero) losse Rp.910.018,79 per year.

Intisari— Penyulang Menjangan merupakan sistem jaringan tegangan menengah 20 kV yang melayani daerah Gilimanuk dan sebagian Buleleng. Penyulang Menjangan memiliki total gardu terpasang sebanyak 69 Gardu, dimana Gardu GR088 adalah salah satu gardu yang menjadi penyumbang kandungan harmonisa arus (THDi) tertinggi. Pada peneletian ini akan dikaji mengenai pengaruh harmonisa terhadap rugi-rugi daya pada sisi sistem tegangan rendah di gardu distribusi GR088.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pengukuran harmonisa langsung pada masing-masing beban pelanggan tegangan rendah gardu distribusi GR088 dengan bantuan perangkat lunak untuk harmonic analysis load flow selanjutnya dilakukan simulasi.

Rugi-rugi daya total pada Transformator dan Sistem Tegangan Rendah di GR088 Penyulang Menjangan kondisi tanpa harmonisa adalah sebesar 1481,689 Watt dan total rugi – rugi daya kondisi dengan kandungan harmonisa adalah sebesar 1552,5 Watt. Selisih antara rugi-rugi daya pada kondisi tanpa kandungan harmonisa dan rugi-rugi daya pada kondisi dengan kandungan hamonisa adalah sebesar 70,811 Watt. Dari kondisi tersebut selain dapat mempengaruhi kinerja transformator karena panas yang ditimbulkan harmonisa, potensi rugi-rugi daya yang terjadi akibat dampak pengaruh harmonisa tersebut yaitu sebesar 1,699 kWh per hari atau sekitar 620 kWh setahun. Jika dikonversikan kedalam rupiah maka Gardu GR088 ikut menyumbangkan kerugian terhadap PT PLN (Persero) sebesar Rp.910.018,79 per tahunnya akibat harmonisa arus (THDi).

Kata Kunci— Harmonisa, Kondisi dengan Harmonisa, Harmonic Analysis Load Flow, Rugi Daya, Sistem Tegangan Rendah.

  • I.    PENDAHULUAN

Harmonisa adalah gelombang tegangan atau arus sinusoidal yang memiliki frekuensi yang merupakan hasil kali integer dari frekuensi dasar dimana suplai sistem dirancang untuk beroperasi (biasanya 50 atau 60 Hz). Pada dasarnya, harmonisa adalah gejala pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya. Pada batas tertentu harmonisa kelipatan ganjil dapat berpengaruh buruk terhadap peralatan elektronika rumah tangga. Harmonisa juga dapat meningkatkan rugi daya pada sistem jaringan listrik. Harmonisa dapat meningkatkan rugi daya pada penyulang [1]. Penelitian yang dilakukan oleh wisnu pada penyulang Menjangan PT.PLN Persero Area Bali Utara dengan melakukan pengukuran THDi pada semua trafo sisi tegangan rendah didapatkan bahwa trafo GR 88 mempunyai THDi paling tinggi sebesar 24,70 %.

Dalam penelitian ini akan dilanjutkan untuk menganalisis pada sisi tegangan rendah dengan mengukur THDi pada semua pelanggan gardu GR 88 menggunakan alat ukur HIOKI 3286-20. Dari hasil ukur tersebut kemudian dilakukan simulasi menggunakan bantuan perangkat lunak ETAP Power station sebagai analisis arus harmonisa pada sisi sistem tegangan rendah, Sehingga dapat dapat dilakukan perhitungan rugi-rugi daya pada sistem tegangan rendah di Trafo Distribusi GR088.

  • II.    HARMONIK PADA SISTEM TENAGA LISTRIK

Berdasarkan Standart IEC (International Electrotechnical Commission)1000.4-11, gangguan harmonisa tergolong kedalam Distorsi Bentuk Gelombang. Pada fenomena ini terjadi perubahan bentuk gelombang dari gelombang dasarnya. Harmonisa adalah gelombang tegangan atau arus sinusoidal yang memiliki frekuensi yang merupakan hasil kali integer dari frekuensi dasar dimana suplai sistem dirancang untuk beroperasi (biasanya 50 atau 60 Hz). [2]

Harmonisa disebabkan oleh adanya beban nonlinear yang digunakan dalam system tenaga listrik. Peralatan seperti converter, penyearah, adjustable speed drive untuk mengendalikan motor-motor industri, thyristor controlled reactor, serta berbagai peralatan yang didasarkan pada proses pensaklaran dapat menimbulkan terjadinya harmonisa. Sedangkan untuk beban, yang dapat menimbulkan harmonisa antara lain electric arc furnace, induction furnace, serta mesin las, dimana beban tersebut berubah-ubah dari waktu ke waktu dengan cepat secara nonlinier [3]. Harmonisa yang ditimbulkan oleh peralatan yang digunakan menyebabkan perubahan pada bentuk gelombang.

  • A.    Harmonisa pada jaringan distribusi

Sistem tenaga listrik dirancang untuk beroperasi pada frekuensi 50 atau 60Hz. Akan tetapi pada aplikasinya beberapa beban menyebabkan munculnya arus/tegangan yang frekuensinya merupakan kelipatan 50/60Hz.

Dalam prakteknya keberadaan harmonik ini membawa kerugian pada berbagai alat, salah satunya adalah transformator distribusi.

Gambar 1: Frekuensi Fundamental, Harmonik Ketiga, Harmonik Kelima dan Penjumlahannya

  • B.    Pengaruh harmonisa

Frekuensi harmonik yang lebih tinggi dari frekuensi kerjanya akan mengakibatkan penurunan efisiensi atau terjadi kerugian daya. Secara khusus, efek atau dampak jangka panjang yang ditimbulkan oleh harmonik pada sistem tenaga listrik sebagai berikut [4] :

  • •    Pemanasan kapasitor

  • •    Tegangan non-sinusoidal yang diterapkan pada mesin listrik dapat meningkatkan rugi inti dan rugi belitan, serta pemanasan lebih.

  • •    Frekuensi harmonik yang lebih tinggi dari frekuensi kerjanya akan mengakibatkan penurunan efisiensi dan pada akhirnya mengakibatkan kerugian daya pada transformator.

  • •    Pemanasan pada kabel dan peralatan lainnya, rugi-rugi kabel yang dilewati oleh arus harmonik akan semakin besar.

  • •    Mengacaikan sistem proteksi.

  • C.    Rugi-Rugi pada Penghantar

Rugi-rugi yang terjadi pada penghantar bergantung besar arus yang mengalir dan besar tahanan yang dimiliki penghantar tersebut. Dengan mengalirnya arus harmonisa (Irms) pada penghantar, maka akan menyebabkan terjadinya penambahan panas sehingga terjadi peningkatan rugi-rugi I2R pada penghantar tersebut. Dengan demikian besarnya rugi-rugi penghantar (PLoss) akibat terdapatnya komponen harmonisa di dalam arus beban dapat dihitung [5] :

D = I                                                       (1)

dengan:

PLoss = rugi-rugi penghantar (watt)

In    = arus komponen harmonisa (ampere)

Rn    = tahanan untuk frekuensi harmonik (ohm)

  • D.    Rugi-Rugi pada Transformator

Rugi-rugi transformator dikelompokkan menjadi rugi tanpa beban dan rugi berbeban (load losses). Rugi-rugi transformator keseluruhan sebagai berikut [6] :

PTL = PNL + PLL                                      (2)

dengan:

PTL   = rugi total transformator

PNL   = rugi tanpa beban

PLL   = rugi berbeban

  • 1)    Rugi Transformator Tanpa Beban : Susut trafo tanpa beban (beban nol) terdiri dari susut eddycurrent (PEC) dan susut hysterisis. Susut eddy current adalah besaran dari eddy current yang dihasilkan oleh tegangan induksi pada laminasi sebagai respon terhadap alternating flux yang merupakan proporsional dari kuadrat ketebalan laminasi, kuadrat dari frekuensi dan kuadrat dari nilai efektif (rms) kerapatan flux. Menurut IEE Std C57.110-2008, susut tanpa beban tidak berpengaruh terhadap arus harmonisa.

  • 2)    Rugi Transformator Berbeban : Perhitungan yang digunankan untuk rugi-rugi transformator pada ratingnya dalam per-unit (pu).

PLL-R (pu) = 1 + PEC-R (pu) + POSL-R (pu)                    (3)

dengan:

PLL-R = rugi berbeban pada rating transformator.

PEC-R = rugi arus eddy pada belitan pada rating trafo

POSL-R= rugi sasar lain pada rating transformator

Untuk menghitung kemampuan transformator menggunakan data desain, mengacu kepada IEEE Std C57.12.90-1993[6] dan IEEE Std. C57.12.91-1995 [7], maka rugi transformator karena mengalirnya arus beban melalui belitan transformator.

Rugi Ohmik (I2R), akibat arus beban mengalir pada konduktor atau belitan dan ini disebut “Rugi dc”.

PI2R-R = K . [(I1-R)2.R1] + [(I2-R)2.R2] watt                     (4)

dengan:

  • PI2R-R = rugi Ohmik pada rating transformator.

  • K = 1.5 untuk transformator tiga phasa.

  • I1-R = rating arus pada sisi tegangan tinggi primer.

  • I2-R = rating arus pada sisi tegangan rendah sekunder.

  • R1 = nilai resistansi (3 phasa) pada sisi tegangan tinggi.

  • R2 = nilai resistansi (3 phasa) pada sisi tegangan rendah.

Rugi Sasar/Stray Losses (PTSL-R) merupakan rugi-rugi transformator berbeban (PLL-R) dikurangi Rugi Ohmik atau Rugi dc (PI2R-R).

PTSL-R = PLL-R – {K . [(I1-R)2.R1] + [(I2-R)2.R2]} watt         (5)

dengan :

  • K = 1.5 untuk transformator tiga phasa

PTSL-R = rugi sasar total sesuai rating

PLL-R = rugi berbeban sesuai rating

R1 = nilai resistansi (3phasa pada sisi tegangan tinggi

R2 = nilai resistansi (3phasa) pada sisi tegangan rendah

I1-R = rating arus pada sisi tegangan tinggi primer

I2-R = rating arus pada sisi tegangan rendah sekunder Asusmsi yang digunakan IEEE Std C57.110-1998 untuk type transformator dengan pendingin minyak [8], untuk mendapatkan rugi arus eddy (PEC-R).

Majalah Ilmiah Teknologi Elektro, Vol. 18, No. 1, Januari - April 2019

DOI: https://doi.org/10.24843/MITE.2019.v18i01.P10

PEC-R = PTSL-R x 0.33 watt                                (6)

IV.PEMBAHASAN


Rugi sasar lain (POSL) pada inti dan metal serta dinding transformator akibat terpotongnya fluks sasar.

POSL-R = PTSL-R – PEC-R watt                               (7)

dengan :

POSL-R= rugi sasar lain sesuai ratingnya

PTSL-R= rugi sasar total sesuai ratingnya

PEC-R = rugi arus eddy sesuai ratingnya

Faktor harmonisa arus eddy belitan didapatkan dengan:


(8)


dengan :

FHL   = faktor harmonisa untuk rugi arus eddy belitan.

  • n = harmonisa orde ke-n

In = arus dengan komponen harmonisa ke-n

  • I1 = arus beban fundamental (ampere)

Faktor harmonisa untuk rugi sasar lain diperoleh dengan


(9)


dengan :

  • FHL-STR= Faktor harmonisa untuk rugi sasar lain.

  • n = Harmonisa orde ke-n

In = Arus dengan komponen harmonisa ke-n

  • I1    = Arus beban fundamental (ampere)

Rugi transformator berbeban dengan adanya harmonisa.

PLL (pu) = PI2R-n + [(FHL × PEC) + (FHL-STR × POSL)]

dengan :

PLL     =Total Rugi Transformator Berbeban Akibat

Harmonisa (watt)

PI2R-n = Rugi dc I2R harmonisa (watt)

FHL    = faktor harmonisa untuk rugi arus eddy belitan

PEC = rugi arus eddy belitan pada transformator berbeban (watt)

FHL-STR = faktor susut akibat arus harmonisa pada other stray loss

POSL = rugi sasar lain pada transformator berbeban (watt).

  • III.    METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di sisi tegangan rendah di masing-masing pelanggan pada Trafo Distribusi GR 088. Data yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data yang diperoleh dengan pengukuran secara langsung di lapangan berupaArus (I), Tegangan (V), Total Harmonic Distortion arus (THDi), dan Cos phi yang diukur pada sumber utama (LV Board) dan masing-masing pelanggan (kWh Meter) yang dilayani oleh Gardu GR 088.Total pelanggan yang diukur yaitu sebanyak 188 pelanggan.

Dari hasil data tersebut telah dilakukan simulasi harmonic analysis menggunakan bantuan perangkat lunak ETAP PowerStation. Dari hasil simulasi diperoleh arus berupa arus fundamental dan arus r.m.s yang nantinya digunakan sebagai perhitungan rugi-rugi daya tanpa ada harmonik maupun adanya harmonisa pada beban.

  • A.    Gambaran Umum GR088

Gardu distribusi GR088 memiliki kapasitas sebesar 100 KVA dengan tipe konstruksi gardu 2 tiang dan memiliki 2 jurusan yang menyuplai listrik ke daerah gilimanuk tepatnya dikawasan jalan sumber kelampok. Gardu distribusi GR088 menyuplai daya untuk 188 pelanggan mayoritas rumah tangga, berikut rincian pelanggan sebagai berikut [9]:

  • 1.    Rumah tangga sebanyak 175 pelanggan.

  • 2.    Sosial (rumah ibadah, banjar, dll) sebanyak 6 pelanggan.

  • 3.    Bisnis sebanyak 4 pelanggan, dan

  • 4.    Pemerintahan sebanyak 3 pelanggan.

  • B.    Data Hasil Pengukuran THD Trafo dan Pelanggan

GR088

Data hasil pengukuran THD transformator GR088 di Penyulang Menjangan dan seluruh pelanggan terpasang pada saluran di gardu GR088 dapat dilihat pada tabel I dan tabel II.

TABEL I

Data Hasil Pengukuran THD Trafo GR088

Harmonisa (%)

Uraian Transformator

GR088 (100 kVA)

R

S

T

THDi

27,56

24,70

23,60

n=3

21,9

20,4

19,5

n=5

12,3

12,6

10,3

n=7

8,0

7,8

7,7

n=9

6,9

3,6

6,0

n=11

3,8

0,6

2,8

n=13

0,9

1,2

0,2

n=15

1

0,9

1,2

n=17

0,7

0,5

0,3

n=19

0,3

0,6

0,8


TABEL II

Data Beban Pelanggan

No

Daya Tarif (VA)

Jumlah (Pelanggan)

1

450

56

2

900

95

3

1300

25

4

2200

10

5

3500

2

Total Jumlah Pelanggan

188

Berdasarkan Peraturan Mentri Energi Dan Sumber Daya Mineral Nomor : 04 Tahun 2009 tentang batas maksimum distorsi harmonisa arus dalam persyaratan sistem teknik distribusi pada rentang orde harmonic h < 11 adalah 4 % [10]. Data hasil pengukuran pada pelanggan yang dilayani oleh Gardu GR088 dapat dideskripsikan sebagai berikut:

  • 1.    Pengukuran THDi dilakukan pada waktu beban puncak.

  • 2.    Berdasarkan hasil pengukuran didapatkan 135 Jumlah Pelanggan (71,8%) yang melampaui batas maksimum distorsi harmonisa arus sesuai standar Peraturan Mentri ESDM no.04 thn 2009.

  • 3.    Jumlah pelanggan yang berada dibawah batas maksimum distorsi harmonisa arus adalah 53 pelanggan (28,2%).

  • 4.    Pelanggan dengan THDi tertinggi terdapat di pelanggan dengan ID:553400117378 yaitu sebesar 114.4 % pada orde ke-3.

  • C.    Analisis Arus Fundamental dan Arus rms dengan

    Program Aliran Daya

Langkah awal yang dilakukan adalah dengan membuat model sistem jaringan tegangan rendah dimana trafo GR088 sebagai power grid, selanjutnya input data – data yang diperlukan untuk running program. Setelah dibuat pemodelan jaringan tersebut kemudian dilakukan running program sehingga didapatkan hasil berupa arus fundamental yang selanjutkan digunakan dalam perhitungan rugi-rugi daya penghantar tanpa harmonisa dan arus rms yang digunakan dalam perhitungan rugi-rugi daya penghantar dengan harmonisa.

JHill∙∣JBI∣Uitll⅛l

■ill Edit fa⅝ ⅝κt IΛwιy ‰∣w Wiuta M ItaCwW ta∣-T⅛w Win** Mp

IQ a& 1MO Q ■ 30®*?'! <⅛ f Ξ*∣<;? ⅛Jwpm ⅛w -

Im v M     ^ olv' X^C V

]⅛⅛fc⅛______

*JI7

Gambar 2 : Pemodelan JTR di GR088 Pada ETAP PowerStation


DOI: https://doi.org/10.24843/MITE.2019.v18i01.P10

Setelah dilakukan running program akan menghasilkan arus fundamental dan arus rms dengan nilai arus tertinggi terdapat pada line di cable 2 seperti table III.

TABELIII

DATA HASIL SIMULASI ALIRAN DAYA

NO

Id Line

Arus fundamental (A)

Arus rms (A)

pha sa

R

S

T

R

S

T

1

Cable 2

45.181

45.18 1

45.181

45.318

45.318

45.318

3

2

Cable160

21.224

21.693

1

  • D.    Perhitungan Rugi-Rugi Penghantar Kondisi Tanpa KandunganHarmonisa

Rugi-rugi yang terjadi pada saluran/penghantar bergantung terhadap besar arus yang mengalir padanya dan besar tahanan yang dimiliki saluran tersebut, dimana pada kondisi tanpa hamonisa arus yang mengalir adalah arus fundamental. Arus fundamental yang telah didapatkan dari hasil running program ETAPHarmonic Analysis akan digunakan dalam menganalisis rugi-rugi penghantar pada kondisi tanpa harmonisa.

Rugi – rugi daya tiga phasa pada saluran Cable-2 kondisi tanpa harmonisa.

I (arus fundamental) = 45,181 A. (dari hasil running Etap)

L (panjang penghantar) = 52 m = 0,052 km. (dari data panjang penghantar)

R (Tahanan) = 0,5096Ω/km. 0,052 km = 0,0265 Ω (sesuai dengan SPLN jenis kabel )

W

∑ in Rn

∆P   = 3 x n=2

= 3 x (Ifundamental) . R

= 3 x (45,181)2 x 0,0265

= 162,285 Watt

Rugi – rugi daya satu phasa pada saluran Cable-160 kondisi tanpa harmonisa.

I (arus fundamental) = 21,224 A. (dari hasil running Etap)

L (panjang penghantar) = 14 m = 0,014 km. (dari data panjang penghantar)

R (Tahanan) = 3,5539 Ω/km . 0,014 km = 0,0498 Ω (sesuai dengan SPLN jenis kabel)

∞

∑ in Rn

∆P   = n=2

= (Ifundamental) . R

= (21,224)2 x 0,0498

= 22,433 Watt

Berdasarkan hasil perhitungan di atas diketahui rugi-rugi daya daya tiga phasa pada saluran Cable-2 yaitu sebesar 162,285 Watt dan rugi-rugi daya satu phasa pada saluran Cable-160 yaitu sebesar 22,433 Watt. Dengan cara perhitungan yang sama seperti di atas, dapat dianalisis untuk masing – masing saluran yang memiliki nilai arus fundamental yang berbeda. Dari hasil perhitungan diperoleh rugi-rugi daya pada saluran tegangan rendah pada gardu GR088 sebesar 1080,743 Watt.

  • E.    Perhitungan Rugi-Rugi Transformator Kondisi Tanpa Kandungan Harmonisa

Harmonisa arus orde pertama (fundamental) akan digunakan dalam perhitungan rugi daya kondisi tanpa harmonisa seperti contoh sebagai berikut.

Diketahui data Transformator (GR088 100 kVA ) sesuai rating adalah sebagai berikut :

Rugi tanpa beban (PNL) = 210 Watt

Rugi berbeban (PLL)     = 1420 Watt

Resistan sisi primer (R1) = 182 Ω

Arus sisi primer (I1)     = 2.89 Amp

Resistan sisi primer (R2) = 0.0027 Ω

Arus sisi primer (I2)     = 151.94 Amp

Dari data diatas dapat dihitung total rugi sasar sesuai rating transformator sebagai berikut :

PTSL-R = PLL-R – {K . [(I1-R)2.R1] + [(I2-R)2.R2]}

= 1420 – {1,5 x [(2,89)2 x 0,182]+[(151.94)2 x 0,0027]}

= 1324,222534 Watt

PEC-R = PTSL-R x 0.33

= 1324,222534 x 0.33

= 436,993436 Watt

POSL-R = PTSL-R – PEC-R

= 1324,222534 - 436,993436

= 887,2291 Watt

PLL-R = PI2R-R + PEC-R + POSL-R

1420 = PI2R-R + 436,993436 + 887,2291

PI2R-R = 95,777 Watt

TABEL IV

PERHITUNGAN FAKTOR RUGI HARMONISA TRASFORMATOR

GR088 PENYULANG MENJANGAN DALAM (pu) KONDISI TANPA KANDUNGAN HARMONISA

Orde (n)

(In/I1)

(In/I1)2

(n2)

(In/I1)2*n2

(n0.8)

(In/I1)2*n0.8

1

1,000

1,000

1

1,000

1,000

1,000

TOTAL

1,000

1,000

1,000

Dari table IV didapatkan :

1,000/1,000 = 1,00 0 pu

= 1.000/1,000 = 1,000 jn<

Jenis transformator yang dibahas dalam penelitian ini adalah transformator yang menggunakan minyak, beban transformator GR88 tercatat 36,67 % dari kapasitasnya sehingga persamaan yang digunakan dalam perhitungan untuk menentukan maksimum arus yang dibebankan pada transformator adalah :

⅛r⅛∙√. = V N


i ÷ C⅛ ∙1'⅛i^∙sK,⅛ +[⅛L-ST3∙r ⅛>L-jtiPtC]

0,3057 = J⅛=

√Iδδo

(0.3667)* x (1.0 00)* = Pit

Pii = 0.134469 (pn)

TABEL V

HASIL PERHITUNGAN RUGI-RUGI DAYA TRANSFORMATOR GR088 PENYULANG MENJANGAN DALAM KONDISI TANPA KANDUNGAN HARMONISA

Type Rugi-Rgi

Rugi sesuai Rating (Watt)

Rugi sesuai Beban Trafo (Watt)

Faktor Harmonisa (pu)

Koreksi Rugi-Rugi (Watt)

Tidak berbeban

210

210

210

Rugi Ohmik (I2R)

95,777

12,879

12,879

Rugi arus eddy

436,993436

58,762

1,000

58,762

Rugi Sasar Lain

887,2291

119,305

1,000

119,305

Rugi Total

400,946

Berdasarkan hasil perhitungan pada tabel V diketahui rugi-rugi daya total transformator GR088 sesuai beban transformator dalam kondisi tanpa harmonisa yaitu sebesar 400,946 Watt.

Berdasarkan hasil perhitungan di atas diketahui rugi-rugi daya pada saluran tiga phasa di cable-2 tegangan rendah yaitu sebesar 163,271 Watt dan saluran satu phasa di cable-160 sebesar 23,435. Dengan cara perhitungan yang sama seperti di atas, dapat dianalisis untuk masing – masing saluran yang memiliki nilai arus rms(Irms) yang berbeda sehingga total rugi-rugi daya pada jaringan tegangan rendah dengan harmonisa adalah sebesar 1097,010 Watt.

  • G.    Perhitungan Rugi-Rugi Transformator Dengan

    Harmonisa

Sesuai dengan standar internasional (IEEE Std C57.110TM-2008) [10], dalam perhitungan pengaruh harmonisa untuk harmonisa kelipatan 3 seperti 3,6,9,12,15 dan seterusnya tidak dimasukkan dalam perhitungan, karena hanya berpengaruh pada besarnya ukuran luas penampang konduktor pada titik netral. Perhitungan rugi-rugi daya pada Trafo GR088 dengan kapasitas trafo adalah 100 kVA sebagai berikut.

F. Perhitungan Rugi-Rugi Penghantar Kondisi Dengan Kandungan Harmonisa


Dalam perhitungan rugi-rugi daya saluran dengan kandungan harmonisa, dimana In yang dipakai adalah arus rms hasil running program ETAP. Sebagai contoh perhitungan rugi – rugi daya tiga phasa pada saluran cable-2 kondisi dengan harmonisa.

Irms (Arus harmonisa) = 45.318A.

L (Panjang penghantar) = 52 m = 0,52 km.

R (Tahanan) = 0.5096Ω/km . 0,52 km = 0.026 Ω

PLoss= 3 x

= 3 x (Irms)2 . R

= 3 x (45,318)2 x 0.0265

= 163,271 Watt

Sedangkan untuk rugi – rugi daya satu phasa pada saluran Cable-160 kondisi dengan harmonisa yaitu:

I (arus fundamental) = 21,693 A.

L (panjang penghantar) = 14 m = 0,014 km.

R (Tahanan) = 3,5539 Ω/km . 0,014 km = 0,0498 Ω ∞

I 2 Rn

δp   = n∑2 ■

= (Ifundamental)2 . R

= (21,693)2 x 0,0498

= 23,435Watt


Dari table VI didapatkan :


1,743929/1,022201 = 1,705053 pu


1,088378/1,022201 = 1..06474 pu


Beban transformator GR88 tercatat 36,67 % dari kapasitasnya sehingga :


0,3667 = 1∕⅛∕√1,022201


Pii = 0,137454 (pu)


TABEL VI

PERHITUNGAN FAKTOR RUGI HARMONISA TRASFORMATOR GR088 PENYULANG MENJANGAN DALAM (pu) KONDISI DENGAN KANDUNGAN HARMONISA

Orde (n)

(In/I1 )

(In/I1)2

(n2)

(In/I1)2* n2

(n0.8)

(In/I1)2*n0 .8

1

1,000

1,000000

1

1,000000

1,0000

1,000000

5

0,126

0,015876

25

0,396900

3,6239

0,057533

7

0,078

0,006084

49

0,298116

4,74328

0,028858

11

0,006

0,000036

121

0,004356

6,80948

0,000245

13

0,012

0,000144

169

0,024336

7,78314

0,001121

17

0,005

0,000025

289

0,007225

9,64626

0,000241

19

0,006

0,000036

361

0,012996

10,5439

0,000380

Total

1,022201

1,743929

1,088378

DOI: https://doi.org/10.24843/MITE.2019.v18i01.P10

TABEL VII

HASIL PERHITUNGAN RUGI-RUGI DAYA TRANSFORMATOR GR088 PENYULANG MENJANGAN DALAM KONDISI DENGAN

KANDUNGAN HARMONISA

Type Rugi-Rgi

Rugi sesuai Rating (Watt)

Rugi sesuai Beban Trafo (Watt)

Faktor Harmonisa (Watt)

Koreksi Rugi-Rugi (Watt)

Tidak berbeban

210

210

210

Rugi Ohmik (I2R)

95,777

13,165

13,165

Rugi arus eddy

436,993436

60,067

1,706053

102,4768

Rugi Sasar Lain

887,2291

121,953

1,06474

129,849

Rugi Total

455,490

  • H.    Perbandingan Hasil Perhitungan Rugi-Rugi Daya Total Pada Sistem Tegangan Rendah dan Gardu GR088

Dari hasil perhitungan kedua kondisi baik tanpa harmonisa maupun dengan harmonisa diketahui total rugi – rugi daya di Tegangan Rendah dan Transformator GR088 kondisi tanpa harmonisa adalah sebesar1481,689 Watt dan total rugi – rugi daya kondisi dengan kandungan harmonisa adalah sebesar 1552,5Watt. Selisih rugi – rugi daya adalah sebesar (rugi dengan harmonisa – rugi tanpa harmonisa) = 1552,5 – 1481,689 = 70,811 Watt.

TABEL VIII

PERBANDINGAN RUGI – RUGI DAYA DI JARINGAN TEGANGAN RENDAH DAN TRANSFORMATOR GR088

Kondisi

Rugi Saluran (W)

Rugi Trafo (W)

Rugi – rugi Daya Total (W)

Tanpa Harmonisa

1080,743

400,946

1481,689

Harmonisa

1097,010

455,490

1552,5

75 pelanggan yang memiliki THDi melebihi standar batas maksimum distorsi harmonisa arus sesuai standar Peraturan Mentri ESDM no.04 thn 2009. Dengan THDi tertinggi mencapai 114,4% pada orde ke-3 yang terdapat pada pelanggan dengan ID: 553400117378

Potensi kerugian akibat harmonisa yang dikonversi dalam rupiah adalah sebesar Rp.910.018,79 per tahun. Sehingga dapat dikatakan kerugian akibat harmonisa cukup signifikan didalam sistem distribusi tegangan rendah Gardu GR088.

REFERENSI

  • [1]    wisnu a.b, i. d. g, sukerayasa i. w, ariastina w. g, studi analisis pengaruh harmonisa terhadap rugi - rugi daya pada penyulang menjangan”. Jurnal Teknologi Elektro, Vol. 16, No1, Januari-April 2017

  • [2]    International Electrotechnical Commision (IEC) 6100-2-11990, “Electromagnetic Compatibility”, 1990.

  • [3]    Dugan, Rizy, “Harmonic Considerations for Electrical Distribution Feeders”, National Technical Information Service, Report No. ORNL/Sub/81-95011/4 (Cooper Power Systems as Bulletin 87011, “Electrical Power System Harmonics, Design Guide”). 2001.

  • [4]    Syahwil, M, Tola M, Manjang M, “Studi Dampak Harmonisa Terhadap Susut Teknis Pada Industri Semen (Kasus Industri Semen Tonasa)”. Makassar : Magister Student of Hasanuddin University. 2010.

  • [5]    Arrillaga, J. and Watson, N. R, “Power System Harmonic Analysis. New Zealand”. University of Canterbury. 2000.

  • [6]    IEEE Std C57.91-1993, ”Standard Test Code for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers and Guide for Short-Circuit Testing”, 1993

  • [7]   IEEE Std C57.91-1995,”Loading Guide for Mineral Oil

Immersed”, 1995

  • [8]   IEEE Std C57.110TM-2008,”Recommended Practice for

Establishing Liquid-Filled and Dry-Type Power and Distribution Transformer Capability When Supplying Nonsinusoidal Load Current”, 2008.

  • [9]    PT. PLN (Persero). “Executive Summary BARA 2016”. Bali. 2016

  • [10]    PERMEN ESDM Nomor : 04 tahun 2009 “Aturan Distribusi Tenaga Listrik”. Jakarta. 2009

Dari hasil selisih di atas dapat dikonversikan kedalam Kwh untuk mengetahui energi yang hilang akibat harmonisa yang timbul di gardu GR088 dan Jaringan Tegangan Rendah tersebut. Jika diasumsikan bahwa rugi-rugi daya adalah sama setiap saat maka dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut :

Selisih Rugi harmonisa = 70,811 Watt = 0,0708 KW

  • 1    hari = 24 jam

0,0708 x 24 = 1,6992 KWH

Dengan harga kwh saat ini adalah sebesar Rp.1467,28 maka dapat dihitung kerugian akibat harmonisa per tahun sebagai berikut :

kerugian/tahun= (1,6992 x Rp. 1467,28) x 365

= Rp. 910.018,79

Dengan menggunakan asumsi tersebut maka dapat dikatakan bahwa harmonisa di tegangan rendah dan Gardu GR088 ikut menyumbangkan kerugian terhadap PT PLN (Persero) sebesar 910.018,79 Rupiah per tahunnya.

IV. KESIMPULAN

Dari hasil pengukuran yang dilakukan pada APP di 188 pelanggan yang dilayani oleh Gardu GR088 terdapat 71,8%

[Halaman ini sengaja dikosongkan]

I Wayan Sukerayasa : Analisis Polusi Harmonik

p-ISSN:1693 – 2951; e-ISSN: 2503-2372