Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana                                                      ISSN : 2086-9479

## ANALISIS UNJUK KERJA HARMONIK  DI INSTALASI LISTRIK INDUSTRI DAN UPAYA PENANGGULANGGANNYA
Janny F. Abidin 1)
1) Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Nasional wiyan_jogja@ymail.com
Abstrak -  Beban tak  linier  seperti  konverter statis,  pengaturan  kecepatan  motor ( adjustable  speed  drives )  dan  catu  daya  kontinu  ( uninteruptible  power  systems ), merupakan  beban  yang  paling  banyak  digunakan  pada  jaringan  tenaga  listrik  suatu industri  moderen.  Hal  ini  menimbulkan  efek  samping  pada  sistem  tenaga  listrik  yaitu timbulnya  arus  harmonik  sebagai  akibat  pengubahan  energi  listrik.  Arus  harmonik  akan mengakibatkan distorsi bentuk gelombang tegangan sehingga tidak berbentuk sinusoidal murni  lagi.  Hal  ini  sangat  mengganggu  bagi  peralatan  listrik  yang  didesain  beroperasi pada gelombang tegangan sinusoidal. Akibatnya banyak kerugian yang akan diderita, di antaranya  peralatan  listrik  menjadi  lebih  cepat  panas  sehingga  dapat  terjadi  kegagalan isolasi yang berujung pada kerusakan atau makin pendek umur dari peralatan. Penelitian bertujuan untuk mengetahui watak harmonik serta dapat menganalisis arus dan tegangan harmonik, menghitung Total Harmonic Distortion (THD). Selain mengetahui watak dan menganalisis  harmonik,  peneliti  juga  dapat  mendesain  tapis  paralel  ( shunt  filter )  untuk mengurangi Total Harmonic Distortion (THD).

## PENDAHULUAN
Distorsi bentuk gelombang tegangan dan arus yang disebabkan oleh harmonik merupakan satu dari perhatian utama kualitas daya dalam industri daya listrik.  Upaya  yang  sungguh-sungguh telah  dilakukan  dalam  tahun-tahun belakangan  ini  untuk  memperbaiki manajemen  distorsi  harmonik  dalam sistem  daya.  Standar  untuk  kendali harmonik  telah  ditetapkan  oleh  IEEE
dan IEC.
Beban tak linier seperti konverter  statis,  pengaturan  kecepatan motor ( adjustable speed drives ) dan catu daya  kontinu  ( uninteruptible  power systems ),  merupakan  beban  yang  paling banyak  digunakan  pada  jaringan  tenaga listrik  suatu  industri  moderen.  Hal  ini menimbulkan efek samping pada sistem tenaga  listrik  yaitu  timbulnya  arus harmonik  sebagai  akibat  pengubahan energi listrik. Arus harmonik akan mengakibatkan distorsi bentuk gelombang  tegangan  sehingga  tidak
berbentuk sinusoidal murni lagi. Hal ini sangat  mengganggu  bagi  peralatan listrik  yang  didesain  beroperasi  pada gelombang tegangan
sinusoidal.
Akibatnya  banyak  kerugian  yang  akan diderita,  di  antaranya  peralatan  listrik menjadi  lebih  cepat  panas  sehingga dapat  terjadi  kegagalan  isolasi  yang berujung  pada  kerusakan  atau  makin pendek  umur  dari  peralatan.  Kesalahan ukur  pada  kwh-meter  jenis  induksi, makin  besarnya  rugi  daya  pada  mesin listrik,  kegagalan  fungsi  pada  sistem elektronik,  sistem  komputer,  sistem kendali  dan  sistem  rele  atau  pengaman (Wagner  dkk,  1993).  Harmonik  telah menunjukkan  efek  rusaknya  peralatan transformator,  sekering,  motor  induksi akan  mengalami  kegagalan  pengasutan ( cogging )  dan  pemutus  tenaga  ( circuit breaker )  akan  mengalami  kesalahan pemutus arus (Sankaran, 1995).
IEEE telah menerbitkan standar tentang batas-batas total distorsi harmonik tegangan ( voltage total
harmonic  distortion ),  total  distorsi
Vol.6 No.3 Desember 2015 1 76
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana                                                      ISSN : 2086-9479
harmonik  arus  ( current  total  harmonic distortion )  dan  pengendalian  harmonik dalam sistem tenaga pada titik sambung bersama  ( point  of  common  coupling ), yaitu standar IEEE 519-1992. Standar IEEE 519-1992 menawarkan tiga solusi untuk mengendalikan  arus  harmonik  dalam jaringan tenaga listrik, yaitu: 1. Tapis paralel ( shunt filter ) 2. Penggeseran phasa ( phase multiplication ) dan 3. Kompensasi  atau  injeksi  harmonik ( harmonic compensation or injection ) Penelitian ini menggunakan solusi nomor satu, yaitu dengan memasang  tapis  paralel  ( shunt  filter )  di dekat  beban  tak  linier  penyebab  sumber harmonik  ( harmonic  source )  dengan pertimbangan bahwa di samping berfungsi  sebagai  tapis  arus  harmonik yang ditala pada frekuensi tertentu, tapis paralel  juga  dapat  menyumbangkan KVAR  dalam  frekuensi  dasar  kedalam sistem  tenaga  listrik  sehingga  faktor daya  beban  tak  linier  semakin  baik.
Alasan lain adalah rangkaiannya
sederhana dan memerlukan hanya sedikit pemeliharaan. 1.1 Tujuan Penelitian Penelitian bertujuan untuk mengetahui  watak  harmonik  serta  dapat menganalisis arus dan tegangan harmonik,  menghitung Total  Harmonic Distortion (THD).  Selain  mengetahui watak  dan  menganalisis  harmonik, peneliti  juga  dapat  mendesain  tapis paralel  ( shunt  filter )  untuk  mengurangi Total Harmonic Distortion (THD).

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1  Tinjauan Pustaka
Beban  tak  linier  adalah  beban yang  menarik  gelombang  arus  menjadi tidak  sinusoidal  pada  saat  dicatu  oleh sumber  tegangan  sinusoida  (IEEE- Standard  519-1992).  Adanya  beban- beban tak linier menimbulkan persoalan yang  berhubungan  dengan  komponen
harmonik.  Pengaruh  adanya  komponen harmonik  pada  sistem  tenaga  listrik dapat  dikelompokkan  menjadi  3  yaitu tekanan  pada  sistem  isolasi  karena tegangan  harmonik,  pemanasan  karena arus  harmonik,  kekacauan  unjuk  kerja peralatan (Ort Meyer, dkk, 1985).
Apabila  terdapat  arus  terdistorsi akibat  adanya  beban  tak  linier  maka jatuh tegangan di saluran juga terdistorsi sehingga  terjadi  perambatan  harmonik dalam  sistem  tenaga  listrik  yang  dapat mengganggu unjuk kerja sistem.
Bentuk gelombang yang meruncing adalah karakteristik dari arus eksitasi transformator, reaktor dan motor induksi  juga  menyerap  arus  yang  tidak berbentuk sinus akibat dari arus eksitasi. Dapur  busur  listrik  ( arc  farnance ) merupakan  sumber  dari  arus  harmonik, semua  jenis  peralatan  kontrol  yang menggunakan  thyristor  ( thyristor  drive ) dan penyearah ( rectifier ) juga
membangkitkan  arus  harmonik.  Bahkan sesungguhnya semua beban pada sistem tenaga  listrik  AC  akan  membangkitkan harmonik  pada  tingkat  tertentu  sekecil apapun  (Ontoseno  Penangsang,  2002).
Standar IEEE 519-1992 telah menerbitkan  standar  tentang  batas-batas total distorsi harmonik tegangan ( voltage total harmonic distortion )  pada titik sambung bersama adalah 5 % dan 7 %  untuk  total  distorsi  harmonik  arus ( current total harmonic distortion ).

## 2.2  Landasan Teori

## 2.2.1  Definisi Harmonik
Harmonik  didefinisikan  sebagai komponen  sinusoidal  dari  periodik  atau besaran  yang  frekuensinya  merupakan kelipatan bulat dari frekuensi fundamental. Apabila komponen frekuensinya dua kali frekuensi
fundamental,  maka  disebut  harmonik ke-2 (IEEE std 100-1992 [B-14]).
Jadi  pada  sistem  daya  50  Hz,
komponen  harmonik,  h,  yang  berbentuk sinusoidal mempunyai frekuensi:
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana                                                      ISSN : 2086-9479
h = n  50 Hz................................................(2.1) dimana  n  adalah  bilangan  bulat  seperti ditunjukkan oleh gambar (2.1).
Gambar  2.1  Gelombang  total  dalam kawasan frekuensi fundamental, gelombang harmonik ke-5, ke-7, ke-11 dan gelombang total atau gelombang terdistorsi yang dibentuk oleh gelombang  fundamental,  gelombang harmonik ke-5, ke-7, dan ke-11.
Gambar 2.2 Spektrum harmonik
Amplitudo setiap harmonik dapat  digambarkan  dalam  satu  kurve yang disebut dengan
spektrum harmonik.  Spektrum  distorsi  harmonik suatu  gelombang  dapat  disajikan  dalam kawasan  frekuensi  seperti  pada  gambar (2.2). Spektrum distorsi harnomik gambar (2.2) memperlihatkan komponen fundamental dan komponen harmoniknya.  Pada  umumnya  spektrum distorsi harmonik disajikan tanpa memperlihatkan  komponen  fundamental seperti pada gambar (2.3). Gambar  2.3  Spektrum  harmonik  dalam kawasan frekuensi
2.2.2 Distorsi Harmonik Distorsi  harmonik  disebabkan oleh  beban-beban  tak  linier  dalam sistem  daya,  dimana  besar  arus  tidak proporsional  dengan  tegangan  yang digunakan.  Misalnya  sebuah  tegangan yang  dikenakan  pada  sebuah  resistor yang tak linier, maka bentuk gelombang arusnya  adalah  sinusoidal  yang  sedikit cacat/terdistorsi bilamana tegangan tersebut  dinaikkan  beberapa  persen maka  akan  menyebabkan  arus  menjadi dua  kali  lebih  besar  dan  bentuk gelombangnya  akan  sangat  berbeda sekali, seperti diperlihatkan oleh gambar (2.4). Gambar  2.4  Distorsi  arus  oleh  resistor tak linier Bentuk gelombang yang terdistorsi  dapat  diekspresikan  sebagai jumlah  dari  gelombang  sinusoidal,
bilamana sebuah gelombang sama dengan  satu  siklus  hingga  ke  siklus berikutnya, maka dapat direpresentasikan  sebagai  jumlah  dari gelombang  sinus  murni  yang  mana frekuensi dari masing-masing sinusoidal Vol.6 No.3 Desember 2015
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana                                                      ISSN : 2086-9479
tersebut  adalah  kelipatan  bilangan  bulat dari frekuensi fundamental yang gelombangnya terdistorsi. Jumlah sinusoidal  ini  direpresentasikan  dalam analisis fourier. 2.2.2.1  Tegangan dengan distorsi arus Distorsi  tegangan  pada  sistem tenaga  disebabkan  oleh  interaksi  antara arus beban yang terdistorsi dan impedansi  linier  sistem.  Dimisalkan bahwa sumber pada gambar (2.5) adalah ideal  sehingga  tidak  ada  distorsi  pada titik  A.  Sumber  tersebut  mengalirkan daya  ke  beban  tak  linier  pada  bus  B melalui jaringan distorsi linier.
Impedansi  linier  Z  pada  jaringan tersebut  terdiri  dari  elemen  induktif  L dan elemen resistif R.
L R I d A B Arus Harmonik V s Bus B - terdapat distorsi tegangan Sumber tegangan sinusoidal Bus A tidak ada distorsi tegangan Beban Tak linier
Gambar 2.5 Hubungan antara distorsi arus dan distorsi tegangan Arus  yang  mengalir  karena
beban  tak  linier  akan  menentukan distorsi  tegangan  pada  bus  B  dapat dicari dengan:
V B = V S – (I d x Z) ............................(2.2)
Bagian  dari  ”I d Z”  adalah taksinusoidal karena I d adalah taksinusoidal.  Jumlah  distorsi  tegangan pada  bus  B  akan  tergantung  dari besarnya  bagian  ”I d Z”  ini.  Jika  sistem tidak mempunyai impedans (Z = 0, tidak ada  rugi-rugi)  maka  tidak  ada  distorsi yang  terjadi  pada  bus  B.  Bagian  drop tegangan ”I d Z” dapat dicari dengan I d Z =        n n h h jX R I 1 ..............................(2.3)
X h = 2  fohL ....................................(2.4) dengan, I d adalah arus beban tak linier I h adalah arus harmonik ke-h
X h adalah  reaktansi  sistem untuk harmonik ke-n
fo frekuensi dasar h orde harmonik L adalah induktansi sistem R adalah resistan sistem
2.2.2.2    Distorsi  harmonik  total/ total harmonic distortion (THD) Faktor  distorsi  menggambarkan tingkat gangguan harmonik pada jaringan listrik. Ada beberapa
pengukuran  yang  umum  digunakan, salah  satu  yang  paling  umum  adalah distorsi harmonik total (THD) yang akan digunakan  dalam  penelitian  ini,  untuk tegangan ataupun arusnya.
THD V = 1 2 h 2 h
V V    .........................(2.5)
THD I = 1 2 h 2 h
I I    ..............................(2.6)
Dimana  V 1 dan  I 1 merupakan fundamental  sedangkan  V h dan  I h komponen harmonik. Ukuran dari distorsi  individual  untuk  tegangan  dan arus  harmonik  ke-h,  masing-masing didefinisikan sebagai V h /V 1 dan I h /I 1 2.2.2.3  Distorsi kebutuhan total / total demand distortion (TDD)
TDD =
L 2 h 2 h
I I    ............................(2.7)
Dimana  I L adalah  arus  beban maksimum  pada  frekuensi  fundamental di point  of  common  coupling (PCC), dihitung  sebagai  arus  rata-rata  dari beban  maksimum  selama  dua  belas bulan sebelumnya.
2.2.2.4  Distorsi faktor daya
Tegangan dan arus yang mengandung komponen harmonik mempunyai nilai RMS sebagai berikut:
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana                                                      ISSN : 2086-9479
V rms = V 1 2 V 100 THD 1        ....................(2.8)
dan I rms = Imrs I 1 = I 1 2 I 100 THD 1        ....................(2.9)
sehingga total faktor daya menjadi:
Pf tot = 2 1 2 V 1 1 100 THD 1 100 THD 1 I V P              
.(2.10) Sebagian  besar  kasus  hanya sedikit  porsi  daya  rata-rata  yang disumbangkan oleh komponen harmonik dan  total  distorsi  tegangan  kurang  dari 10 % sehingga:
Pf tot 
2 I 1 1 1 100 THD 1 1 I V P        ..................(2.11)
Pf tot  cos (  1 -  1 ) . Pf dist ...............(2.12)
Dimana  cos  (  1 -  1 )  dikenal sebagai displacement  power  factor dan Pf dist disebut distortion power factor .
2.2.4    Titik  Sambung  Bersama/ Point of Common Coupling (PCC) PCC  merupakan  titik  lokasi
pada  jaringan  tempat  pengguna  dan beban lain dapat disambung. PCC dapat berada  pada  primer  atau  sekunder transformator pensuplai, tergantung apakah  ada  atau  tidak  pengguna  lain yang dilayani dari transformator tersebut.  Gambar  (2.6)  di  bawah  ini melukiskan  PCC  yang  berada  pada primer  atau  pada  sisi  tegangan  tinggi transformator.
Penyedia daya PCC IL Beban yang akan di selidiki Pengguna lain Resistan dan Induktan Saluran Trafo Step-down
Gambar  2.6  PCC  sisi  tegangan  tinggi transformator
Pengukuran  arus  atau  tegangan harmonik dapat juga dilakukan pada sisi tegangan  rendah  walaupun  PCC  dipilih pada  sisi  tegangan  tinggi  transformator pensuplai.  Hasil  pengukuran  pada  sisi tegangan  rendah  tersebut  kemungkinan direfresentasikan  dengan  perbandingan belitan  transformator  yang  ditunjukkan oleh gambar (2.7).
Beban yang akan di selidiki Penyedia daya PCC IL Pengguna lain Resistan dan Induktans Saluran Trafo
Step-down Gambar 2.7 PCC sisi tegangan rendah transformator

## 2.2.6  Dampak Harmonik
Setiap  komponen  sistem  tenaga dapat dipengaruhi oleh harmonik walaupun  dengan  akibat  yang  berbeda. Namun  demikian,  komponen  tersebut akan  mengalami  penurunan  kerja  dan bahkan  akan  mengalami  kerusakan. Salah  satu  dampak  yang  umum  dialami adalah panas lebih pada kawat netral dan transformator  sebagai  akibat  timbulnya harmonik ketiga yang dibangkitkan oleh peralatan listrik satu fase.
Arus  beban  setiap  fase  dari beban  linier  yang  seimbang  pada frekuensi dasarnya akan saling mengurangi sehingga arus netral menjadi nol. Sebaliknya beban tak linier satu  fase  akan  menimbulkan  harmonik kelipatan tiga ganjil yang disebut triplen Vol.6 No.3 Desember 2015
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana                                                      ISSN : 2086-9479
harmonic (harmonik  ke-3.  ke-9,  ke-15, dst).  Harmonik  ini tidak  menghilangkan arus  netral,  tetapi  dapat  menghasilkan arus netral yang melebihi arus fasenya.
Selain  itu  ada  beberapa  akibat yang ditimbulkan oleh adanya harmonik dalam sistem tenaga listrik, antara lain: 1. Timbulnya  getaran  mekanis  pada panel listrik yang merupakan getaran  resonansi  mekanis  akibat arus harmonik frekuensi tinggi. 2. Harmonik dapat menimbulkan tambahan  torsi  pada  KWH  meter jenis elektromekanis yang menggunakan program induksi berputar. Sebagai akibatnya, putaran piring  akan  lebih  cepat  atau  terjadi kesalahan  ukur  dalam  KWH  meter karena  piringan  induksi  tersebut dirancang  hanya  pada  frekuensi dasar.
3. Pemutusan  beban  dapat  bekerja dibawah  arus  pengenalnya  atau mungkin  tidak  bekerja  pada  arus pengenalnya.  Pemutus  beban  yang dapat terhindar dari gangguan harmonik umumnya adalah pemutus beban  yang  mempunyai  respon terhadap  arus  rms  sebenarnya  ( true rms current ) atau kenaikan temperatur karena arus lebih. 2.2.7  Batas Distorsi Harmonik Ada  berbagai  batas  distorsi harmonik di beberapa negara. Kebanyakan industri menggunakan batas  distorsi  yang  dikeluarkan  oleh IEEE std-519-1992 (B-15).

## 2.2.7.1 Batas distorsi arus
Tabel  2.3  Batas  distorsi  arus  untuk sistem distribusi
menurut  IEEE  519-1992(120  V  sampai
69000 V)

## 2.2.7.2 Batas distorsi tegangan
Tabel 2.4 Batas distorsi tegangan pada PCC menurut IEEE 519-1992 Tegangan Bus pada PCC Batas harmonik indi (%) THD V (%) V  69 KV 3.0 5.0 69 KV – 161 KV 1.5 2.5 V  161 1.0 1.5

## 2.3    Teknik  Mengurangi  Distorsi
Harmonik Ada  berbagai  teknik  yang  dapat digunakan untuk memperbaiki
gelombang  cacat  atau  terdistorsi,  antara lain:  tapis,  injeksi  arus  harmonik  dan transformator  penggeser  fase.  Teknik yang  paling  sederhana  dan  praktis diterapkan adalah tapis paralel pasif.
2.3.1    Filter  Penala  Tunggal/ Single Tuned Filter (STF)
Umumnya tapis terbagi menjadi dua kelompok yaitu tapis pasif dan tapis aktif.  Tapis  pasif  terbuat  dari  elemen- elemen kapasitor, induktor, dan resistor. Sedangkan  tapis  aktif  terbuat  dari komponen  semi  konduktor  dengan prinsip  kerja  seperti  pada  elektronika daya.
Tapis  pasif  dapat  berupa  tapis penala  dan  tapis  peredam  seperti diperlihatkan pada gambar (2.9)
L R C (a) (b)           (c)              (d)               (e)
Gambar 2.9 Konfigurasi tapis pasif
Tapis paralel merupakan metode yang  paling  umum  digunakan  untuk mengendalikan  aliran  arus  harmonik sehingga  tapis  ini  dapat  dirancang  dari kombinasi  seri  reaktor  (induktansi)  dan kapasitor (kapasitansi) sehingga membentuk penala tunggal. Tapis paralel pasif bertindak sebagai ”perangkap”  karena  menyerap  arus harmonik  yang  ditalanya.  Tapis  LC dalam kenyataannya mempunyai nilai R yang  berasal  dari  induktor  sehingga rangkaian  lengkap  tapis  diperlihatkan oleh gambar (2.9a). Hubungan antara impedansi
tapis dan frekuensi untuk nilai R, L dan C tertentu dengan frekuensi resonansi 50 Herts adalah:
Z = R + j (  l - L  1 ) ................(2.16)
Ketajaman  penalaan  ditentukan oleh  faktor  kualitas  yang  didefinisikan sebagai  perbandingan  reaktansi  induktif atau  kapasitif  pada  frekuensi  resonansi dengan resistansi tapis.
Q = R X O ....................................(2.17)
Frekuensi resonansi diberikan oleh:
fo = L C 1 X X f LC 2 1   ...............(2.18)
dengan,  f 1 adalah frekuensi fundamental L adalah induktansi tapis C adalah kapasitansi tapis X C adalah  reaktansi  kapasitif pada frekuensi fundamental X L adalah  reaktansi  induktif pada frekuensi fundamental 2.3.2  Desain Tapis Penala Tunggal Langkah-langkah  analisis  dan desain  pemasangan  tapis  harmonik panala tunggal adalah sebagai berikut: 2.3.2.1    Tentukan  besarnya  KVAR
yang dibutuhkan Umumnya KVAR yang dibutuhkan  disesuaikan  dengan  tingkat kebutuhan  perbaikan  faktor  daya  pada sistem.  Pada  penelitian  ini  untuk
menentukan  KVAR  yang  dibutuhkan adalah sebagai berikut:
Q 1 = P tan 1  ................................(2.20)
Q 2 = P tan 2  ...............................(2.21)
Q c = Q 1 – Q 2 ...............................(2.22)
dengan,      P = Daya aktif (watt)
Q 1 =  Daya  reaktif  sebelum pemasangan tapis (VAR)
S 1 =  Daya  semu  sebelum pemasangan tapis (VA)
S 2 =  Daya  semu  setelah pemasangan tapis (VA)
Q 2 =  Daya  semu  setelah pemasangan tapis (VA)
Q c = Daya reaktif tapis
 1 = Sudut sebelum
pemasangan tapis  2 =
Sudut setelah pemasangan tapis 2.3.2.2  Tentukan besarnya komponen tapis penala tunggal
nilai  kapasitor  terhubung  delta  pada gambar (2.11a), maka
I c =
L L c V Q  ........................................(2.23)
sehingga,
I FLcap = L L C V Q  3 ......................................(2.24)
impedan  ekuivalen  fase  tunggal  dari kapasitor adalah
X c = c L L I V  ...........................................(2.25) impedan tapis ditentukan dengan
mengunakan X L =
2 h X C .............................................(2.26)
nilai  resistor  yang  berasal  dari  impedan tapis adalah
R = Q X L ............ .........................(2.27)
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana                                                      ISSN : 2086-9479
3.Metode Penelitian .

## 3.1 Pelaksanaan Penelitian
Penelitian  ini  dimaksud  untuk mengurangi  distorsi  harmonik  dengan mendesain  suatu  tapis  penala  tunggal dan  kemudian  mensimulasikan  bentuk gelombang  tegangan  dan  arus  pada masing-masing bus atau rel sebelum dan setelah pemasangan tapis. Sebelum tapis didesain perlu dipelajari  keadaan  spektrum  tegangan harmonik  pada  sistem  baru  kemudian didesain  suatu  tapis  berkenaan  dengan keadaan harmonik tersebut.
Tahapan-tahapan  yang  harus  dilalui dalam  penelitian  ini  secara  garis  besar dibagi menjadi:
1. Membuat  gambar  sistem  tenaga listrik  pada  lembar  kerja  program aplikasi  ETAP  ( Electrical  Transient
Analyser  Program ) powerstation versi 4.0.0
2. Meng-input semua data yang diperlukan dalam simulasi yaitu data
parameter  sumber,  saluran  dan beban sistem.
3. Memulai  langkah  pertama  yaitu melakukan  simulasi  pada  saat  tapis penala tunggal belum terpasang.
4. Kemudian simulasi dilakukan
dengan  memasang  tapis  penala tunggal.
5. Diagram  alur  dari  proses  penelitian ini terlihat pada gambar (3.1).
4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1    Analisis  Data  dengan  Simulasi Program ETAP ( Electrical Transient      Analyser Program )
Sebelum Pemasangan Tapis
Program  dan  analisis  yang  dibuat dalam  penelitian  ini  diambil  dari diagram  satu  garis  data  jaringan  sistem kelistrikan  Pabrik  4  dan  Dyeing  di PT.Vonex  Indonesia.  Gambar  satu  garis sistem kelistrikan ditunjukan dilampiran. Beberapa  data  dalam  penelitian  ini
diperoleh  dari  hasil  simulasi  program ETAP  ( Electrical  Transient  Analyser Program ) PowerStation 4.0.0.  Data hasil  simulasi  program  disajikan  dalam tabel (4.1) dan (4.2).
Tabel  4.1  Hasil  Simulasi  Sebelum
Dipasang Tapis Arus Aliran Daya Pf (%)
Bus V I Total (Kv) (A) (Mw) (Mvar) Bus A 20 94 2,85 1,59 87,26 Bus B 20 94 2,85 1,59 87,26 Bus C 0,38 385 0,22 0,1 90,27 Bus D 0,22 296 0,09 0,05 87,29 Bus E 0,38 284 0,16 0,08 90,24 Bus F 0,38 329 0,18 0,09 88,9 Bus G 0,22 575 0,18 0,07 92,36 Bus H 0,38 511 0,29 0,14 90,49 Bus I 0,38 159 0,08 0,05 83,77 Bus J 0,38 114 0,06 0,04 84,67 Bus K 0,38 875 0,49 0,24 89,95
Tabel  4.2 Total THD V dan  THD I Sebelum Dipasang Tapis
Bus THD V (%) THD I (%) Bus A 2,62 0,1 Bus B 2,63 0,1 Bus C 2,93 0,78 Bus D 12,78 17,78 Bus E 2,92 0,59 Bus F 2,92 0,54 Bus G 13,89 3,92 Bus H 2,93 0,7 Bus I 2,93 0,59 Bus J 3,01 0,57 Bus K 3,01 0,55 Dari tabel (4.2) terlihat bahwa Total Harmonic Distortion  THD  pada masing-masing bus sebelum tapis dipasang.  Grafik  THD  untuk  masing- masing  bus  ditunjukkan  pada  gambar (4.1) dan (4.2). Spektrum harmonik arus dan  tegangan  ditunjukkan  oleh  gambar (4.3)  sampai  (4.9)  serta  gelombang
Vol.6 No.3 Desember 2015
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana                                                      ISSN : 2086-9479
harmonik arus dan tegangan diperlihatkan oleh gambar (4.10) sampai (4.16). Gambar 4.3 Spektrum Harmonik Tegangan Sebelum Dipasang Tapis Gambar  4.15  Gelombang  Harmonik Arus Sebelum Dipasang Tapis 4.2 Desain Tapis untuk Mengurangi

## Distorsi Harmonik
Dari  data  menunjukkan  bahwa harmonik  yang  dominan  berada  di harmonik  ke-11.  Pada  penelitian  ini untuk  menggurangi  distorsi  harmonik didesain  tapis  penala  tunggal  ( single tuned  filter )  harmonik  ke-11  pada masing-masing bus dengan diolah secara perhitungan  manual  untuk  mendapatkan parameter  komponen  tapis  harmonik. Langkah-langkah  analisis  dan  desain pemasangan  tapis  harmonik  penala tunggal    harmonik  ke-11  pada  masing- masing bus adalah sebagai berikut:
4.2.1 Tentukan  Besarnya  KVAR yang Dibutuhkan
Dalam  perhitungan  komponen tapis,  penulis  hanya  memberi  contoh pada  salah  satu  bus.  Daya  nyata  pada bus Flat Card A = 60 KW,  daya reaktif =  40  KVAR,  faktor  daya  0,84  dan apabila
direncanakan dengan pemasangan tapis harmonik maka faktor daya  akan  diperbaiki  dari  0,84 lagging menjadi 0,98 lagging , maka total KVAR tapis yang dibutuhkan adalah:
Cos 1  (terbaca) : 0,84 Cos 2  (yang diinginkan) : 0,98
0 1 1 85 , 32 84 , 0 cos     0 1 2 47 , 11 98 , 0 cos     Besar sudut pergeseran =
0 0 0 38 , 21 47 , 11 85 ,
32   4.2.2 Tentukan  Komponen  Tapis Penala Tunggal
Q 2 = P tg 2  = 60 kW . tg (11,47 0 ) Q 2 = 12 KVAR Q C = Q 1 – Q 2
4.3    Analisis  Data  dengan  Simulasi Program ETAP Setelah Pemasangan Tapis Data  dalam  penelitian  ini diperoleh  dari hasil simulasi program ETAP. Data hasil simulasi  program  disajikan  dalam  tabel (4.4) dan (4.5).
Tabel  4.4  Data  Daya,  Tegangan,  Arus dan Faktor Daya
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana                                                      ISSN : 2086-9479
Hasil Simulasi Setelah Dipasang Tapis Tabel 4.5 THD V dan (THD I ) pada Bus Setelah Dipasang Tapis Lanjutan Tabel 4.5 Bus
THD I (%) THD I (%) B Damen Room S Setter 4,04 1,66 Compressor 1,47 0,36 Drawing Frame Simplex 1,47 0,33 DTW 3,9 6,35 Fan dan Pump 1,47 0,43 Hank Dyeing 1 1,51 0,33 L.Group Hank Dyeing 1,66 12,64 LD 2 9,86 LG - 1 1,51 10,13 LG - 2 1,51 10,13 LG - 3 1,52 11 LG - 4 1,52 10,74 Spinning Frame 1 1,47 0,36 Spinning Frame 2 1,47 0,36 S Setter 2 4,02 2,19 S Setter Damen Room 1 1,46 1,98 Steam Setter 5,17 12,8 Winder 1,47 0,36

## Dari  tabel  (4.5)  terlihat  bahwa
Total  Harmonic  Distortion  THD  pada masing-masing bus setelah tapis dipasang mengalami pengurangan.
Grafik pengurangan THD untuk masing- masing  bus  ditunjukkan  pada  gambar (4.17)  dan  (4.18).  Spektrum  harmonik arus  dan  tegangan  ditunjukkan  oleh gambar  (4.19)  sampai  (4.25)  serta gelombang  harmonik  arus  dan  tegangan diperlihatkan oleh gambar (4.26) sampai (4.32).
VTHD (%) Setelah 0 1 2 3 4 5 6 B u s A B u s B B u s u ta m a B lo w in g C o m p re s s o r B D a m e n R o o m S S e tt e r C o m p re s s o r D ra w in g F ra m e S im p le x D T W F a n d a n P u m p F la t C a rd F la t C a rd A H a n k D y e in g 1 L .G ro u p H a n k D y e in g LD L G - 1 L G - 2 L G - 3 L G - 4 S p in n in g F ra m e 1 S p in n in g F ra m e 2 S S e tt e r 2 S S e tt e r D a m e n R o o m 1 S te a m S e tt e r W in d e r Bus P e rs e n ( % ) Gambar 4.17 Grafik THDv  (%) Setelah
Pemasangan Tapis ITHD (%) Setelah 0 2 4 6 8 10 12 14 B u s A B u s B B u s u ta m a B lo w in g C o m p re s s o r B D a m e n R o o m S S e tt e r C o m p re s s o r D ra w in g F ra m e S im p le x D T W F a n d a n P u m p F la t C a rd F la t C a rd A H a n k D y e in g 1 L .G ro u p H a n k D y e in g LD L G - 1 L G - 2 L G - 3 L G - 4 S p in n in g F ra m e 1 S p in n in g F ra m e 2 S S e tt e r 2 S S e tt e r D a m e n R o o m 1 S te a m S e tt e r W in d e r Bus P e rs e n ( % )
Gambar 4.18 Grafik THDi ( %) Setelah Pemasangan Tapis
Gambar 4.19 Spektrum Harmonik Tegangan Setelah Dipasang Tapis Vol.6 No.3 Desember 2015
Gambar 4.24 Spektrum Harmonik Arus Setelah Dipasang Tapis
Gambar 4.25 Spektrum Harmonik Arus Setelah Dipasang Tapis
Gambar  4.26  Gelombang  Harmonik Tegangan Setelah Dipasang Tapis
Gambar  4.29  Gelombang  Harmonik Arus Setelah Dipasang Tapis 4.4      Perbandingan  Analisa  Data dengan Simulasi Program ETAP  Sebelum  dan  Setelah Pemasangan Tapis Dari  tabel  (4.6)  terlihat  bahwa pada  kondisi  dimana  tapis  setelah dipasang Total  Harmonic  Distortion (THD)  mengalami  penurunan.  Selain mengurangi  THD  pada  masing-masing bus  juga  memperbaiki  daya  jaringan yang  ditunjukkan  pada  tabel  (4.7). Perbandingan bentuk gelombang harmonik  arus  dan  harmonik  tegangan sebelum  dipasang  tapis  dan  setelah dipasang tapis untuk masing-masing bus ditunjukkan  oleh  gambar  (4.35)  sampai
(4.48).
Tabel  4.6  Hasil  Penelitian  Besarnya
THD Tanpa dan Dengan Tapis
Tabel  4.7  Perbandingan  Daya  Tanpa
Tapis dan Dengan Tapis Tabel 4.8 Kenaikan Daya Setelah Dipasang Tapis
Perbandingan VTHD (%) sebelum dan Setelah Pemasangan tapis 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 B us A B us B B us u ta m a B lo w in g C om pr es so r B D a m en R oo m S S et te r C om pr es so r D ra w in g F ra m e S im pl ex D T W F an d an P um p
F la t C a rd F la t C a rd A H an k D ye in g 1 L. G ro up H an k D ye in g LD LG - 1 LG - 2 LG - 3 LG - 4 S pi nn in g F ra m e 1 S pi nn in g F ra m e 2 S S et te r 2 S S et te r D am en R oo m 1 S te am S et te r W in de r Bus P e r s e n (% ) VTHD (%) Sebelum VTHD (%) Setelah Gambar 4.33 Grafik Perbandingan THD V
Perbandingan ITHD (%) sebelum dan Setelah Pemasangan tapis 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 B us A B us B B us u ta m a B lo w in g C om pr es so r B D a m en R oo m S S et te r C om pr es so r D ra w in g F ra m e S im pl ex D T W F an d an P um p F la t C a rd F la t C a rd A H an k D ye in g 1 L. G ro up H an k D ye in g LD LG - 1 LG - 2 LG - 3 LG - 4 S pi nn in g F ra m e 1 S pi nn in g F ra m e 2 S S et te r 2 S S et te r D am en R oo m 1 S te am S et te r W in de r Bus P e r s e n (% ) ITHD (%) Sebelum ITHD (%) Setelah Gambar 4.34 Grafik Perbandingan THD I
Gambar  4.36  Gelombang  Harmonik Tegangan Setelah Dipasang Tapis
Gambar 4.46 Gelombang Harmonik Arus Setelah Dipasang Tapis

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan  uraian  yang  telah dikemukakan  pada  bab  sebelumnya mengenai  reduksi Total  Harmonic
Distortion  THD  terhadap  perbaikan kualitas daya pada untai 3 fase 4 kawat, maka  dapat  diambil  kesimpulan  sebagai berikut:
1. Pemasangan  tapis  penala  tunggal untuk harmonik ke-11 pada masing- masing bus dalam penelitian terbukti  dapat  mengurangi  THD. Untuk  tegangan  dari  13.89  % menjadi  3.90  %  dengan  persen penurunan  9.99  %  dan  untuk  arus dari    17.78  %  menjadi  12.80  % dengan persen penurunan 4.98 %. 2. Pemasangan  tapis  penala  tunggal disamping  mengurangi  THD  juga menyumbang KVAR dalam frekuensi  dasar,  sehingga  dapat memperbaiki  faktor  daya  beban  tak linier  dan  kualitas  daya  akan semakin baik. 3. Perbaikan  faktor  daya  beban  dari
0.88 lagging menjadi 0.95 lagging .

## 6. DAFTAR PUSTAKA
Arrilangga  J.,  Bradley,  D.A,  Bodger,  P S, 1985, Power System Harmonic ,  John  Willey  & Sons, New York. IEEE  Std.  519-1992.,  1994, IEEE Guide  for  Harmonic  Control and  Reactive  Compensation  of Static Power Converter . Internet. M.Isnaeni  B.S.,  2000, Pengurangan Arus  Harmonik  Netral  Pada Untai 3 Fase 4 Kawat Berbeban  Lampu  Fluoresen , Tesis, UGM Yogyakarta. Ort Meyer.,dkk, 1985, Pengaruh Adanya  Komponen  Harmonik Pada Sistem Tenaga Listrik . Vol.6 No.3 Desember 2015
Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana                                                      ISSN : 2086-9479
Penangsang O., 2002, Faktor Daya dan
Harmonisa pada Sistem Kelistrikan  yang  Mengandung Harmonisa , Tutorial SSTE, ITS
Surabaya.
Roger C. Dugan.,
Mark
F. McGranaghan, H. Wayne Beaty, Electrical Power Systems  Quality ,  McGraw-Hill,
New York.
Suprianto.,  Tumiran,  Hamzah  Berahim, 2005, Evaluasi Harmonik Pada
Sistem  Tenaga  Listrik  (Studi Kasus  P.T  Krakatau  Steel), Makalah Seminar
Nasional Teknik  Ketenagalistrikan,  Fak.
Teknik UNDIP Semarang.