ANALISIS HARMONISA ARUS DAN TEGANGAN LISTRIK DI
ANALISIS HARMONISA ARUS DAN TEGANGANLISTRIK DI GEDUNG BPTIK UNNES DAN E11TEKNIK ELEKTROSKRIPSIDiajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelarSarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik ElektroOlehHendi Dwi SaputroNIM. 5301412010PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTROJURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS NEGERI SEMARANG2019i
ii
iii
MOTTO DAN PERSEMBAHANMOTTO:1. Sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan (Q.S. Al-Insyirah: 6)2. Seseorang boleh salah, agar dengan demikian ia berpeluang menemukankebenaran dengan proses autentiknya sendiri (Emha Ainun Nadjib)3. Kebajikan dan kegagalan tidak bisa dipisahkan, layaknya paksaan danmasalah. Ketika mereka dipisahkan, manusia tidak ada lagi (Nikola Tesla)PERSEMBAHAN:1. Bapak (Sidi) dan Ibu (Heni Purwaningsih)tercinta, beserta kakak dan adik yang selalumendo’akan dan memberi dukungan tiadahenti2. Dosenpembimbingyangtelahmembimbing, memotivasi, dan memberiarahan3. Teman seperjuangan (Rizal, Gondo, Angga,Imam, Iqbal, Dudi, dll), terima kasih atassemua kisah yang telah kita lalui bersama4. Seluruh teman-teman PTE angkatan 2012iv
ABSTRAKHendi Dwi Saputro. 2019. ANALISIS HARMONISA ARUS DAN TEGANGANLISTRIK DI GEDUNG BPTIK UNNES DAN E11 TEKNIK ELEKTRO.Skripsi Pendidikan Teknik Elektro. Teknik Elektro. Fakultas Teknik. UniversitasNegeri Semarang. Pembimbing: Drs. Said Sunardiyo, M.T.Beban nonlinier adalah beban yang hubungan antara arus dan tegangannyatidak linier. Keberadaan beban nonlinier akan menimbulkan gangguan harmonisa.Tingkat harmonisa yang melewati standard dapat menyebaban gangguan dankerusakan pada peralatan. Gedung BPTIK Unnes dan E11 dalam keperluan seharihari menggunakan banyak peralatan listrik yang merupakan beban listrik nonlinerseperti AC, komputer, televisi, dan sebagainya. Tujuan penelitian ini adalah untukmengetahui dan menganalisis nilai harmonisa arus dan tegangan yang terdapat didalam sistem tenaga listrik di Gedung BPTIK dan E11 UNNES.Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah kuantitatif denganpendekatan deskriptif. Teknik pengambilan data menggunakan observasi, studipustaka, dan pengukuran langsung di Gedung BPTIK Unnes dan E11 menggunakanalat Power and Harmonic Analyzer Langlois 6830. Analisis data yang digunakanadalah analisis kuantitatif.Hasil penelitian dan analisis nilai harmonisa dengan mengambil nilai ratarata THDv dan THDi per fasa di masing-masing gedung setiap harinya. Hasilanalisis selanjutnya akan dibandingkan dengan standard yang berlaku (dalam halini Standard IEEE 519:1992), sebagai evaluasi terhadap kualitas daya listrik diGedung BPTIK dan E11.Hasil data analisis menunjukkan di Gedung BPTIK besarnya THDv adalah1,85% dan besarnya THDi 30,65% sehingga sudah tidak sesuai dengan standardyang ditetapkan. Sedangkan di Gedung E11 besarnya THDv adalah 3,7% danbesarnya THDi 13,3% yang masih dalam batas yang diijinkan.Kata kunci: harmonisa, arus, tegangan, total harmonic distortionv
PRAKATAAlhamdulillah washolatu wassalam ala Rosulillah wa’ala alihi washohbihiwama walah la haula wala quwwata ila billah amma ba’du. Puji syukur penelitiucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehinggapeneliti dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ANALISIS HARMONISAARUS DAN TEGANGAN LISTRIK DI GEDUNG BPTIK UNNES DAN E11TEKNIK ELEKTRO. Skripsi ini disusun sebagai salah satu persyaratan meraihgelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi S1 Pendidikan Teknik ElektroUniversitas Negeri Semarang. Shalawat serta salam saya haturkan kepada NabiMuhammad SAW, semoga kita mendapatkan syafaat-Nya baik di dunia maupunterlebih di akhirat nanti. Aamiin.Penyelesaian karya tulis ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, olehkarena itu pada kesempatan ini peneliti menyampaikan ucapan terima kasih sertapenghargaan kepada:1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M. Hum., selaku Rektor Universitas NegeriSemarang atas kesempatan yang diberikan kepada peneliti untuk menempuhstudi di Universitas Negeri Semarang.2. Dr. Nur Qudus, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas NegeriSemarang yang telah memberi izin dalam penyusunan skripsi.3. Dr. –Ing. Dhidik Prastiyanto, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektrosekaligus Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Elektro.4. Drs. Said Sunardiyo, M.T., selaku pembimbing yang selalu memberikan saran,masukan, bimbingan, dan motivasi selama penyusunan skripsi.vi
5. Drs. Isdiyarto, M.Pd., dan Drs. Yohanes Primadiyono, M.T., selaku penguji yangmemberikan saran, masukan dan perbaikan terhadap skripsi ini.6. Keluarga terutama ayah dan ibu yang selalu memberikan semangat, nasihat,serta do’a yang tiada henti selama peneliti menyelesaikan studi di UniversitasNegeri Semarang.7. Seluruh teman-teman satu perjuangan Jurusan Teknik Elektro 2012 dan semuapihak yang memberi bantuan dan dukungan dalam penyusunan skripsi ini yangtidak bisa disebutkan satu persatu.Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak yang memerlukan.Semarang,PenelitiviiAgustus 2019
DAFTAR ISIHalaman Judul . iHalaman Persetujuan Pembimbing . iiHalaman Pengesahan . iiiHalaman Pernyataan Keaslian Karya Ilmiah . ivMotto dan Persembahan . vAbstrak . viPrakata . viiDaftar Isi. ixDaftar Tabel . xiDaftar Grafik . xiiiDaftar Gambar . xivDaftar Lampiran . xvBAB I PENDAHULUAN . 11.1 Latar Belakang . 11.2 Identifkasi Masalah . 41.3 Pembatasan Masalah . 41.4 Rumusan Masalah . 51.5 Tujuan Penelitian . 51.6 Manfaat Penelitian . 61.7 Sistematika Penulisan Skripsi . 6BAB II KAJIAN PUSTAKA dan LANDASAN TEORI . 82.1 Kajian Pustaka. 82.2 Kualitas Daya Listrik . 92.2.1 Jenis-Jenis Permasalahan Kualitas Daya Listrik . 112.2.2 Besaran Listrik Dasar . 122.3 Harmonisa . 182.3.1 Jenis Harmonisa . 212.3.2 Sumber Harmonisa. 22viii
2.3.3 Proses Terjadinya Harmonisa . 242.3.4 Dampak Harmonisa. 252.3.5 Standarisasi Harmonisa . 262.3.6 Indeks Harmonisa . 282.3.7 Identifikasi Harmonisa . 30BAB III METODOLOGI PENELITIAN . 323.1 Waktu dan Tempat Penelitian . 323.2 Desain Penelitian . 323.3 Alat dan Bahan Penelitian . 353.4 Parameter Penelitian . 373.5 Teknik Pengumpulan Data . 373.6 Teknik Analisis Data . 38BAB IV HASIL dan PEMBAHASAN . 404.1. Hasil Penelitian . 404.1.1. Deskripsi Data . 404.1.2. Data di Gedung BPTIK . 414.1.3. Data di Gedung E11 . 434.2. Analisis dan Pembahasan . 444.1.1. Hasil Analisis Data Lanjutan . 454.1.2. Pembahasan . 56BAB V PENUTUP . 615.1 Simpulan . 615.2 Saran . 62DAFTAR PUSTAKALAMPIRANix
DAFTAR TABELTabel 2.1 Polaritas Orde Harmonisa . 22Tabel 2.2 Batas Harmonisa Tegangan Sesuai Standard IEEE 519-1992 . 27Tabel 2.3 Batas Harmonisa Arus Sesuai Standard IEEE 519-1992 . 28Tabel 3.1 Spesifikasi Power and Harmonic Analyzer 6830 . 37Tabel 4.1 Hasil Pengukuran di Gedung BPTIK Hari Pertama. 41Tabel 4.2 Hasil Pengukuran di Gedung BPTIK Hari Kedua . 42Tabel 4.3 Hasil Pengukuran di Gedung E11 Hari Pertama . 43Tabel 4.4 Hasil Pengukuran di Gedung E11 Hari Kedua . 44Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Fasa R . 45Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Fasa S. 46Tabel 4.7 Hasil Pengukuran Fasa T . 47Tabel 4.8 Hasil Pengukuran Fasa R . 48Tabel 4.9 Hasil Pengukuran Fasa S. 49Tabel 4.10 Hasil Pengukuran Fasa T . 50Tabel 4.11 Hasil Pengukuran Fasa R . 51Tabel 4.12Hasil Pengukuran Fasa S . 52Tabel 4.13 Hasil Pengukuran Fasa T . 53Tabel 4.14 Hasil Pengukuran Fasa R . 54Tabel 4.15 Hasil Pengukuran Fasa S . 55Tabel 4.16 Hasil Pengukuran Fasa T . 56Tabel 4.17 Nilai Rata-rata harmonisa Gedung BPTIK . 57x
Tabel 4.18 Nilai Rata-rata Harmonisa Gedung E11 . 58Tabel 4.20 Hasil Pengukuran Arus di Gedung BPTIK . 59Tabel 4.21 Hasil Pengukuran Arus di Gedung E11 . 60xi
DAFTAR GRAFIKGrafik 4.1 Nilai THDv dan THDi fasa R . 45Grafik 4.2 Nilai THDv dan THDi fasa S . 46Grafik 4.3 Nilai THDv dan THDi fasa T . 47Grafik 4.4 Nilai THDv dan THDi fasa R . 48Grafik 4.5 Nilai THDv dan THDi fasa S . 49Grafik 4.6 Nilai THDv dan THDi fasa T . 50Grafik 4.7 Nilai THDv dan THDi fasa R . 51Grafik 4.8 Nilai THDv dan THDi fasa S . 52Grafik 4.9 Nilai THDv dan THDi fasa T . 53Grafik 4.10 Nilai THDv dan THDi fasa R . 54Grafik 4.11 Nilai THDv dan THDi fasa S . 55Grafik 4.12 Nilai THDv dan THDi fasa T . 56Grafik 4.13 Nilai Rata-rata THDv dan THDi Gedung BPTIK . 57Grafik 4.14 Nilai Rata-rata THDv dan THDi Gedung E11 . 58xii
DAFTAR GAMBARGambar 2.1 Segitiga Daya . 17Gambar 2.2 Bentuk Gelombang Tegangan dan Arus Sinus Murni . 18Gambar 2.3 Bentuk Gelombang Fundamental, Harmonisa, danFundamental Terdistorsi . 20Gambar 2.4 Gelombang Terdistorsi Akibat PenjumlahanDari Komponen Harmonisa . 23Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian . 34Gambar 3.2 Power and Harmonic Analyzer Langlois 6830 . 36xiii
DAFTAR LAMPIRANLampiran 1. Hasil Pengukuran di Gedung BPTIK Hari Pertama . 65Lampiran 2. Hasil Pengukuran di Gedung BPTIK Hari Kedua . 66Lampiran 3. Hasil Pengukuran di Gedung E11 Hari Pertama . 67Lampiran 4. Hasil Pengukuran di Gedung E11 Hari Kedua . 68Lampiran 5. Pengukuran di LVMDP Gedung BPTIK . 69Lampiran 6. Pengukuran di LVMDP Gedung E11 . 70Lampiran 7. Surat Tugas Dosen Pembimbing Skripsi . 71Lampiran 8. Surat Ijin Penelitian di Gedung BPTIK . 72Lampiran 9. Surat Ijin Penelitian di Gedung E11 . 73xiv
BAB IPENDAHULUAN1.1. Latar BelakangSeiring dengan berkembangnya teknologi peralatan kelistrikan, makasemakin banyak pula peralatan berbasis elektronika daya yang digunakan olehkonsumen listrik. Komponen utama elektronika daya seperti dioda, transistor,thyristor, IGBT, dan mosfet merupakan komponen yang berlaku sebagaisaklar/switch yang bekerja setiap siklus gelombang tegangan. Komponenkomponen tersebut banyak digunakan dalam peralatan seperti rangkaianpenyearah/rectifier, power supply, inverter, electronic ballast, komputer, danvariabel speed drive (VSD) yang sering digunanakan dalam kehidupan sehari-hari.Peralatan elektronik tersebut merupakan beban nonlinear yang menarik gelombangarus menjadi tidak sinusoidal pada saat dicatu oleh sumber tegangan sinusoidal(IEEE Standard 519-1992).Banyaknya aplikasi beban nonlinier pada sistem tenaga listrik telahmembuat gelombang sinusoidal yang mengalir pada sistem menjadi sangatterdistorsi yang dinyatakan dengan persentase kandungan harmonisa, TotalHarmonic Distortion (THD). Distorsi gelombang arus dan tegangan sinusoidaldibatasi pada pendistribusian sistem tenaga listrik dari utility ke konsumen.Standard IEEE 519-1992, merekomendasikan spesifikasi batas distorsi yangdiijinkan dalam1
2jaringan listrik untuk tegangan adalah maksimum 5% dan untuk arus maksimum20% (IEEE Standard 519-1992, 1993: 111).Umumnya gelombang sistem tenaga listrik yang terdistorsi didominasioleh harmonisa orde ganjil frekuensi rendah, yakni harmonisa orde lima, tujuh,sebelas, dan seterusnya (Sankaran, 2002). Sebagai contoh frekuensi fundamental50 Hz, kemudian frekuensi harmonisa ke lima 250 Hz, frekuensi harmonisa ke tujuh350 Hz, dan seterusnya.Tingginya kandungan harmonisa pada suatu sistem tenaga listrik dapatmenimbulkan beberapa persoalan pada sistem tersebut, seperti terjadinya resonansipada sistem yang dapat merusak kapasitor kompensasi faktor daya, membuat iterhadapsistemtelekomunikasi, meningkatkan rugi-rugi daya pada sistem, menimbulkan berbagaikerusakan pada peralatan listrik yang sensitif, yang semua hal tersebut dapatmenyebabkan penggunaan energi listrik menjadi tidak efektif.Arus harmonisa juga dapat menyebabkan overheating (panas lebih) padakonduktor netral sistem 3 fasa 4 kawat. Panas konduktor netral ini akibat komponenarus urutan nol (Iao) pada tiap-tiap fasa mengalir menuju konduktor netral.Menurut pendapat Wagner et al, bahwa besar penampang konduktor netral didesainlebih kecil atau sama besar ukuran penampangnya dengan konduktor fasa sehinggapenambahan panas lebih atau rugi panas (I2R) konduktor netral melebihi batasnya.Badan Pengembangan Teknologi Informasi dan Komunikasi (BPTIK)merupakan unit pelaksana teknis di bidang pengembangan dan pengelolaanteknologi informasi dan komunikasi. BPTIK mempunyai tugas melaksanakan,
3pengembangan, pengelolaan dan pemberian layanan teknologi dan komunikasiserta pengelolaan sistem informasi. Sebagai lembaga yang memilki tanggung jawabdalam pelayanan TIK, BPTIK menyelenggarakan fungsi:1. penyusunan rencana, program, dan anggaran UPT;2. pelaksanaan pengembangan jaringan dan web site UNNES;3. pelaksanaan pendataan dan pemrograman;4. pelaksanaan pengembangan dan pengelolaan multi media;5. pelaksanaan pemeliharaan perangkat keras dan perangkat lunakteknologi informasi dan komunikasi;6. pemberian layanan teknologi informasi dan komunikasi kepedamahasiswa; dan7. pelaksanaan urusan administrasi UPT.Gedung E11 Teknik Elektro merupakan gedung yang diperuntukkan untukkegiatan perkuliahan Jurusan Teknik Elektro UNNES. Selain untuk kegiatanbelajar mengajar, gedung E11 juga menjadi pusat administrasi jurusan serta pusatjaringan komputer Fakultas Teknik UNNES. Tentu saja di gedung E11 terdapatbanyak sekali komputer baik untuk kegiatan praktikum kuliah mahasiswa, untukkegiatan administrasi, maupun sebagai server jaringan komputer.Seperti telah dibahas sebelumnya, bahwa peralatan elektronik termasukkomputer dan perlengkapannya merupakan beban listrik nonlinier yang dapatmembangkitkan distorsi harmonisa yang menyebabkan terganggunya kualitasenergi li
oleh harmonisa orde ganjil frekuensi rendah, yakni harmonisa orde lima, tujuh, sebelas, dan seterusnya (Sankaran, 2002). Sebagai contoh frekuensi fundamental 50 Hz, kemudian frekuensi harmonisa ke lima 250 Hz, frekuensi harmonisa ke tujuh 350 Hz, dan seterusnya. Tingginya kandungan
komponen harmonisa ganjil kelipatan 3, dimana menunjukkan bahwa harmonisa memberikan penambahan yang cukup besar terhadap besar arus netral. Kata kunci : beban non linier, harmonisa, trafo distribusi, THD, arus netral, rugi-rugi, derating transformator 1. PENDAHULUAN
orde harmonisa harmonisa tegangan sumber sudut picu 0sudut picu 30 sudut picu 60 sudut picu 90 sudut picu 120 1 Gambar 4.7 Bar chart harmonisa tegangan pada sisi sumber pengontrol tegangan ac terkontrol penuh beban resistif 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
harmonisa total Nilai efektif komponen harmonisa total Nilai efektif sinyal nonsinus Nilai efektif harmonisa jauh lebih tinggi dari nilai efektif fundamental 14 Contoh: Uraian dari penyearahan setengah gelombang arus sinus i sin ω0t A sampai dengan harmonisa ke-10 adalah 0,354 A 2 0,5 I1rms
harmonisa, yaitu misalnya harmonisa ke-1, ke-2, ke-3, dan seterusnya. Harmonisa ke-3 artinya harmonisa yang mempunyai frekuensi tiga kali dari frekuensi fundamentalnya. Bila frekuensi fundamental 50 Hz, maka
ANALISA HARMONISA TEGANGAN DAN ARUS LISTRIK PADA TRAFO DI APARTEMEN CASABLANCA Diajukan guna melengkapi sebagian syarat dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1) Disusun Oleh : Nama : Benni Mangaranap Sinaga N.I.M : 41407120089 Jurusan : Teknik
harmonisa, yang membentuk suatu bentuk distorsi mutu dari pada arus, tegangan, daya jaringan adalah besaran variabel yang berubah-ubah, besaran distorsi tersebut dapat dinyatakan dengan total harmonic distortion (THD). Beban non liner antara lain: variable speed drive, komputer,File Size: 465KB
tegangan menengah maupun jaringan tegangan rendah. Salah satu gangguan pada sistem distribusi yaitu kedip tegangan. Menurut standar IEEE 1159-1995, kedip tegangan adalah penurunan nilai tegangan rms antara 0,1 pu sampai 0,9 pu selama durasi 0,5 siklus hingga 1 menit. Penyebab t
2. Hindi 1. Amrit Hindi Pathmala – 2 (New) 2. Worksheet File 2 3. Jungle ke dost – Supplementary reader AUP AUP Manohar Puri 3. Maths 1. Grow with numbers – 2 2. Maths Worksheet File 2 (Revised) 3. Mental Maths 2 AUP AUP AUP 4. E.V.S. 1. My Vibrant Plane t – 2 AUP 5. Value Edu. 1. Grow with values 2 AUP 6. G.K. Internal Worksheets on .
