analisis pengaruh pemasangan mini capacitor … · • menjadi referensi bagi konsumen listrik...
Post on 02-Mar-2019
240 Views
Preview:
TRANSCRIPT
ANALISIS PENGARUH PEMASANGAN MINI CAPACITOR BANK
TERHADAP KUALITAS LISTRIK DI RUMAH TANGGA SERTA
PERANCANGAN FILTER AKTIF MENGGUNAKAN KONTROLER PI
SEBAGAI PELINDUNG KAPASITOR DARI HARMONISA
Dosen Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT
Ir. Sjamsjul Anam, MT
NOPTIN HARPAWI
NRP 2208100502
PENDAHULUAN1
TEORI PENUNJANG2
METODOLOGI3
PENGUKURAN, SIMULASI DAN ANALISIS4
PENUTUP5
Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010)
Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
2
Latar Belakang
• Saat ini menghemat penggunaan daya adalahsesuatu yang mutlak
• Menganalisis pengaruh pemasangan kapasitorterhadap kualitas listrik
• Meningkatnya beban listrik yang bersifat nonlinear seperti lampu hemat energi, komputer,UPS, sehingga menimbulkan gangguan yangbernama harmonisa.
3
Tujuan
• Mengetahui pengaruh pemasangan Mini Capacitor Bank
terhadap kualitas listrik rumah tangga (meliputi power
factor, tegangan, arus, harmonisa, dan rugi-rugi daya)
• Mengetahui seberapa besar optimalisasi pemanfaatan daya
yang dihasilkan dari pemasangan Mini Capacitor Bank
• Mengetahui pengaruh pemasangan Mini Capacitor Bank
terhadap tagihan listrik bulanan dan terhadap jaringan
listrik PLN
• Mendapatkan rancangan filter aktif sebagai alat pelindung
kapasitor terhadap tegangan/arus lebih yang ditimbulkan
oleh komponen harmonisa
4
Batasan Masalah
• Sistem kelistrikan yang digunakan sebagai objek tugas akhir
adalah sistem kelistrikan rumah tangga satu phasa di bawah 6600
VA (Golongan R1 atau R2)
• Studi kasus dilakukan pada Mini Capacitor Bank Merk “SAVE
TRICK” dengan kapasitansi total 10.216 uF.
5
PENDAHULUAN1
TEORI PENUNJANG2
METODOLOGI3
PENGUKURAN, SIMULASI DAN ANALISIS4
PENUTUP5
Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010)
Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
6
Kapasitor
d
dielektrik
2 Keping pelat sejajar dengan
luas masing-masing adalah A
dAC
7
Rating Kapasitor
Daya reaktif yang dihasilkan oleh kapasitor adalah:
Dimana:
Q : Daya Reaktif (Var)
V : Tegangan Kapasitor (Volt)
f : Frekuensi jala-jala (Hz)
C : Kapasitansi (F)
Jika kapasitor dipasang tidak pada tegangan rating dan besar
tegangan tersebut adalah V0, maka besar daya reaktif yang
dihasilkan:
CfVQ .2.2
rating
rating
QV
VQ
2
0
8
Pemasangan Kapasitor
1. Pemasangan secara paralel (Shunt)
2. Pemasangan secara seri
9
1.Tujuan pemasangan kapasitor secara paralel adalah:
- Memperbaiki Power Factor
- Mengurangi rugi-rugi di saluran
- Menaikkan tegangan beban
2.Tujuan pemasangan kapasitor secara seri adalah:
Pemasangan seri biasanya untuk kompensasi daya reaktif saluran
transmisi yang disebabkan oleh induktansi saluran.
10
Kualitas Listrik
Secara umum, kualitas daya listrik dapat diartikan sebagai segala
hal yang berhubungan dengan:
1. Keadaan tegangan
2. Harmonisa
3. Faktor daya
4. Kompensasi daya reaktif
11
Faktor Daya (Power Factor)
Definisi umum dari faktor daya adalah ratio antara daya aktif (P)
dan daya total (S).
Active Power
Reactive Power
Apparent Power
CosS
PPf
12
Daya Reaktif yang dibutuhkan:
Perbaikan Faktor Daya
21
P1 = P2
P (Watt)
Q (VAR)
Q2
Q1
S2 (VA)
S1 (VA)
21
tantan aktifDayaQ
13
Harmonisa didefinisikan sebagai gelombang sinusoidal yang terjadi
pada frekuensi kelipatan integer frekuensi fundamentalnya yang
dikombinasi dengan gelombang frekuensi fundamental sehingga
mengakibatkan bentuk gelombang terdistorsi.
Harmonisa
14
1. Konverter, Rectifier, dan Inverter
Alat-alat di atas sangat banyak digunakan pada peralatan listrik.
Misalnya pada Komputer, fax, TV, microwave, radio, mesin cuci,
Charger baterai, Uninterruptible Power Supply (UPS).
2. Lampu Hemat Energi
3. Dan beban non linier lainnya…
Sumber Harmonisa
15
Diantara pengaruh harmonisa adalah:
1. Kabel
2. Interferensi Telepon
3. Alat Ukur
4. Mesin-mesin listrik
5. Resonansi
Pengaruh Harmonisa
- Merusak Peralatan
- Lifetime peralatan berkurang- Mengganggu Kinerja Peralatan
16
Ini didefinisikan sebagai sebagai persentase total komponen
harmonisa terhadap komponen fundamentalnya (dapat berupa
tegangan atau arus).
Dimana:
Un adalah komponen harmonisa
U1 adalah komponen fundamental
k adalah indek harmonisa maksimum yang diamati
Total Harmonic Distortion
%1001
2
1
2
2
U
U
THD
k
n
17
FA menyediakan komponen harmonisa yang mirip dengan harmonisa yang
dihasilkan oleh beban nonlinear.
Jika arus beban IL dapat dinyatakan oleh:
Dimana:
IL1 = Arus fundamental
ILn = Arus frekuensi kelipatan fundamental
Maka FA Shunt harus menyediakan arus harmonisa If
Filter Aktif
2
1
n
LnLL III
2n
Lnf II
18
Kontroler akan membandingkan nilai sebenarnya dari suatu sistem
dengan nilai masukan (nilai yang dikehendaki), sehingga didapat
selisih (error) yang nol atau mendekati nol.
Kontroler PI
)(te)
11(
sKp
i
)(tuSistem
19
PENDAHULUAN1
TEORI PENUNJANG2
METODOLOGI3
PENGUKURAN, SIMULASI DAN ANALISIS4
PENUTUP5
Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010)
Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
20
Flowchart Tugas AkhirPengumpulan data kelistrikan rumah tangga
Mempelajari spesifikasi kapasitor
Pemasangan kapasitor pada jaringan listrik
dan pengukuran
Perancangan Filter aktif menggunakan PI
Kontroler untuk melindungi kapasitor dari
harmonisa beserta simulasi
Melakukan perhitungan menggunakan rumus
parameter-parameter kualitas listrik setelah
pemasangan kapasitor
21
Data kelistrikan diambil pada sebuah rumah di keputih perintis II
no 54. Rumah ini berlangganan daya listrik sebesar 2200 VA
Objek Tugas Akhir
KWh PLN
Trafo PLN
MDB
Kapasitor
bank
BEBAN
22
Berikut adalah blok filter aktif yang direncanakan
Perancangan Filter
23
PENDAHULUAN1
TEORI PENUNJANG2
METODOLOGI3
PENGUKURAN, SIMULASI DAN ANALISIS4
PENUTUP5
Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010)
Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
24
Berikut Hasil pengukuran parameter-parameter listrik sebelum dan
sesudah pemasangan kapasitor
Hasil Pengukuran
25
Berikut Hasil perhitungan parameter-parameter listrik jika dipasang
kapasitor 10.216 uF
Hasil Perhitungan
26
1. Pelanggan rumah tangga hanya dikenakan biaya pemakaian Kilo
Watt Jam (KWh). Sehingga pengaruh pemasangan kapasitor
sebagai kompensator daya reaktif tidak akan mengurangi tagihan
bulanan untuk pemakaian daya aktif yang sama.
2. Kalau pun ada pengurangan, itu sedikit sekali yaitu berkurangnya
rugi-rugi panas di saluran instalasi disebabkan berkurangnya arus
total.
Pengaruh Pemasangan Mini Capacitor Bank
Terhadap Tagihan Listrik Bulanan
27
1. Mengurangi drop tegangan dan mengurangi rugi-rugi jaringan
2. Semakin optimalnya pemanfaatan daya aktif di sisi pelanggan
3. Meningkatnya efesiensi peralatan seperti transformator daya dan
saluran penghantar
Pengaruh Pemasangan Mini Capacitor Bank
Terhadap PLN
28
a. Simulasi Tanpa Filter
Simulasi Filter
Parameter-parameter yang digunakan untuk rangkaian simulasi sistem tanpa
filter adalah:
1. Tegangan sumber ( , f: 50 Hz)
2. Beban (S: 900 VA, Pf: 0.95, THDi: 22.9 %)
3. Impedansi Saluran (R: 1.17 Ohm, L: 0.1 mH)
4. Kapasitor Bank (C: 10 uF; L: 0.0018 mH)
VVn 3.3082218
29
Hasil Simulasi Tanpa Filter:
Arus Jala-jala Spektrum frekuensi
Arus Jala-jala
30
THD Arus saat Tanpa Filter:
Arus fundamental (50Hz) = 5.5 A
Orde Harmonisa ke-n Magnitudo Arus Harmonisa
3 1.19
5 0.37
7 0.09
9 0.18
11 0.09
15 0.07
17 0.07
THD 23 %
31
%100
...3,2
21
2
xI
ITHD
n
narus
21
217
215
211
29
27
25
23
I
IIIIIIITHD
Perhitungan nilai THD arus jala-jala di atas adalah:
= 23 %
2
2222222
5.5
07.007.009.018.009.027.019.1 THD
32
b. Simulasi menggunakan Filter
33
Hasil Simulasi Menggunakan Filter:
Arus Jala-jala dan
Tegangan Jala-jala
Spektrum frekuensi
Arus Jala-jala
34
THD Arus Saat Menggunakan Filter:
Arus fundamental (50Hz) = 5.51 A
Orde Harmonisa ke-n Magnitudo Arus Harmonisa
3 0.02
5 0.02
7 0.02
9 0.02
11 0.01
15 0.004
17 0.006
THD 0.76 %
35
PENDAHULUAN1
TEORI PENUNJANG2
METODOLOGI3
PENGUKURAN, SIMULASI DAN ANALISIS4
PENUTUP5
Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010)
Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
36
Kesimpulan
1. Pemasangan Mini Capacitor Bank pada listrik rumah tangga yang dijadikan
objek menghasilkan peningkatan power factor (dari 0.95 lagging menjadi 0.99
lagging), mengurangi drop tegangan (karena turunnya arus dari 4.13A menjadi
3.89A, mengurangi daya total yang ditarik dari jala-jala PLN (dari 900 VA
menjadi 850VA).
2. Pemasangan kapasitor bank tidak mengurangi tagihan listrik bulanan. Karena
yang dikompensasi oleh alat ini hanya daya reaktif. Tetapi dengan
pemasangan alat ini terjadi optimalisasi pemanfaatan daya berlangganan dari
900 VA turun menjadi 850 VA (turun 5.6 %)
3. THD arus jala-jala sebelum terpasang filter adalah 23%, dan setelah terpasang
filter turun menjadi 0,76%.
37
Relevansi
• Menjadi referensi bagi konsumen listrik rumah tangga sebelum
memutuskan untuk menggunakan Mini Capasitor Bank sebagai
penghemat listrik.
• Menjadi referensi untuk mengetahui parameter-parameter
kualitas listrik.
• Menjadi referensi dalam pengembangan perancangan pelindung
kapasitor terhadap tegangan/arus lebih.
2. Spesifikasi Mini Capacitor Bank adalah:
Merk : SAVE TRICK
Type : ST 20 A
Tegangan : 240 V
Kapasitansi : 10.216 uF
Induktansi : 0.0018 mH
Pilot Lamp
REFERENSI1. Longland, “Power Capacitor Hand Book”, Buffer Worths, London,
1994.
2. J. Arrillaga, D. A. Bradley, P. S. Bodger, “Power Systems Harmonics”,
John Wiley & Sons, 1985.
3. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D, “Hand Out Analisis Sistem
Tenaga”, ITS-Surabaya, 2009.
4. Prof. Dr. Ir. Mochammad Ashari, M.Eng, “Hand Out Elektronika Daya”,
ITS-Surabaya, 2009.
5. Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng, “Pengantar Sistem Pengaturan”, ITS-
Surabaya, 2008.
6. http://digilib.petra.ac.id/jiunkpe/s1/elkt/2007/jiunkpe-ns-s1-2007-
23403053-5216-capacitor_bank-chapter2.pdf.
7. Hurng-Liahng Jou , Jinn-Chang Wu, Kuen-Der Wu, Nan-Tsun Shen,
Yao-Jen Chang, “Simplified method for protecting the power
capacitor from over-voltage/over-current”, Electrical Power and Energy
Systems 28 (2006) 215–220
Arus kapasitor setelah difilter
Arus kapasitor sebelum difilter
Harmonisa jaringan
PR
PR
nnn
dtnwtdtnwtT
dtnwttfT
b
dtnwttfT
a
dttfT
a
T
T
T
T
n
T
n
T
cos1cos21
)sin(1)sin(12
)sin()(2
)cos()(2
)(1
2
2
0
0
0
0
0
Dari Persamaan di atas „bn‟ hanya bernilai untuk n ganjil
Hasilnya adalah:
...3sin
3
13sin
3
1sin
4)( wtwtwttf
top related