Volume  8 No.2 Juli 2016 ISSN : 2085 – 1669 e-ISSN : 2460 – 0288 Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/jurtek Email :  jurnalteknologi@umj.ac.id

## U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## ANALISIS PENGARUH HARMONISA TERHADAP KABEL ‘NYA’
Erwin Dermawan 1,* , Mushoffa Ali Firdaus 2 , Anwar Ilmar Ramadhan 3 1,2 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta
3 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta Jl. Cempaka Putih Tengah No 27 Jakarta Pusat 10510 Indonesia *Email: erwindermawan@yahoo.com
Diterima: 17 April 2016 Direvisi: 3 Mei 2016 Disetujui: 30 Juni 2016

## ABSTRAK
Dengan semakin berkembangnya peralatan elektronik dan bertambah nya barang elektronik yang dipakai maka semakin  besar  pengaruh  nya  ke  sistem  kelistrikan.  Karena  akibat  penggunaan  peralatan  elektronik  ini  akan menimbulkan  distorsi  pada  sistem  tenaga  listrik.  Hal  ini  akan  menurunkan  kualitas  daya  listrik  karena  arus yang  terdistorsi  tidak  berbentuk  gelombang  sinusoidal  murni,  meskipun  sumber  tegangan  yang  dipakai  pada saat  itu  berbentuk  gelombang  sinusoidal  murni.  Efek  yang  bersifat  kontinu  menyebabkan  pemanasan  dan adanya rugi daya pada penghantar. Hal ini disebabkan meningkatnya arus dari tembaga akibat meningkatnya frekuensi.
Kata Kunci : Harmonisa, distorsi gelombang, Beban Nonlinier, Rugi Daya, kabel

## ABSTRACT
With the development of electronic equipment and grow its electronics are used, the greater its influence to the electrical  system.  Because  of  the  use  of  electronic  equipment  will  cause  distortion  in  the  power  system.  This will  reduce  the  quality  of  electrical  power  due  to  the  current  distorted  not  purely  sinusoidal  wave  form, although  the  voltage  source  used  at  the  time  of  pure  sinusoidal  wave  shape.  Securities  that  are  continuous warming and the power losses in the conductor. This is due to the increasing flow of copper due to increased frequency.
Keywords: Harmonic, waveform distortion, Nonlinear Load, Power Loss, cable

## PENDAHULUAN
Tujuan  utama  dalam  sistem  tenaga  listrik adalah  dapat  memasok  daya  sesuai  dengan kebutuhan  yang  riil.  Untuk  dapat  memasok  daya sesuai  dengan  kebutuhan  nya  maka  pemilihan penghantar untuk sebuah sistem tenaga listrik harus dilakukan  perhitungan  dengan  matang,  karena penghantar  ini  harus  mengalirkan  daya  secara konstan  dengan  rugi  rugi  yang  di  akibatkan  nya seminimal mungkin.
Adanya  distorsi  bentuk  gelombang  arus dan  tegangan  pada  sistem  tenaga  listrik,  sudah  ada sejak  dikenalnya  keberadaan  sistem  tenaga  AC
( Alternating  Current ).  Saat  ini,  peralatan  yang menimbulkan  harmonik  telah  berkembang  dengan pesat  baik  dari  segi  kualitas  maupun  kuantitas produknya. Peralatan elektronik banyak menggunakan  bahan  semi  konduktor  seperti  dioda, silicon  controlled  rectifier (SCR),  transistor  dan peralatan  semi  konduktor  lainnya.  Bahan  semi konduktor  inilah  yang  menyebabkan  terjadinya distorsi  arus  dan  tegangan,  karena  antara  tegangan yang  masuk  pada  sistem  tidak  sebanding  dengan tegangan  keluarannya  atau  dengan  kata  lain mengalami distorsi.
Harmonisa  pada  dasarnya  adalah  sebuah komponen sinusoidal dari sebuah bentuk gelombang  periodik  yang  frekuensinya  merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya. Frekuensi dari gelombang periodik tersebut disebut frekuensi  harmonisa  yang  timbul  pada  bentuk gelombang  aslinya,  sedangkan  bilangan  bulat pengali  frekuensi  dasar  adalah  angka  urutan  dari harmonisa tersebut. (B.Hermawanto, 1996: 9).
Sistem  tenaga  listrik  yang  terhubung dengan  beban  nonlinear  akan  menghasilkan  arus harmonik  yang  menyebabkan  distorsi  gelombang arus  dan  tegangan.  Tegangan  harmonik  juga  dapat menyebabkan kenaikan arus pada penghantar netral sehingga  mengakibatkan  kenaikan  rugi-rugi  daya. Harmonik  dapat  menyebabkan  pemutusan  beban yang  sensitif,  penurunan  keakuratan  alat  ukur, kegagalan  kapasitor  tenaga,  serta  menungkatnya rugi rugi pada saluran, rugi-rugi ini disebabkan oleh meningkatnya  arus  rms  dan  meningkatnya  tahanan penghantar  akibat  frekuensi  harmonisa  yang  lebih tinggi dari frekuensi fundamental dimana efek yang ditimbulkan dikenal sebagai efek kulit ( skin effect ) dan efek kedekatan ( proximity effect ).
Untuk  menghindari  hal  tersebut,  perlu dilakukan  prediksi  untuk  memperkirakan  kondisi pengoperasian  dengan  cara  analisis  aliran  beban pada  sistem  tenaga  listrik  saat  kondisi  normal. Kemudian  dilakukan  analisis  harmonik  dengan menambahkan  beban  nonlinear  sebagai  sumber harmonik.

## Kabel Penyalur Daya Listrik Pengertian Kabel
Secara  umum  pengertian  kabel  adalah  media penghantar  tenaga  listrik  dari  sumber  tegangan listrik keperalatan yang menggunakan tenaga listrik atau  menghubungkan  suatu  peralatan  listrik  ke peralatan  listrik  lainnya.  Bahan  dari  kabel  ini beraneka  ragam,  khusus  sebagai  pengantar  arus listrik,  umumnya  terbuat  dari  tembaga  dan umumnya  dilapisi  dengan  pelindung.  Selain tembaga,  ada  juga  kabel  yang  terbuat  dari  serat optik,  yang  disebut  dengan fiber  optic  cable . Namun  dalam  hal  ini  yang  akan  kita  bahas  adalah kabel  yang  berfungsi  untuk  menghantarkan  energi listrik. Dalam penyaluran tenaga listrik, ada banyak faktor  yang  mempengaruhi  baik  atau  tidaknya penyaluran tersebut.

## Harmonisa
Harmonisa  atau  harmonik  adalah  gangguan yang  terjadi  pada  sistem  distribusi  tenaga  listrik akibat  terjadinya  distorsi  gelombang  arus  dan tegangan  [Nanan  Tribuana  dan  Wanhar,  1999]. Distorsi  gelombang  arus  dan  tegangan  ini disebabkan  adanya  pembentukan  gelombang- gelombang dengan frekuensi kelipatan bulat dengan frekuensi  dasarnya  ( fundamental ).  Hal  ini  disebut
frekuensi  harmonik  yang  timbul  pada  bentuk gelombang  aslinya  sedangkan  bilangan  bulat pengali  frekuensi  dasar  disebut  angka  urutan harmonik [Jon Marjuni Kadang, 2006].
Harmonisa juga biasanya didefinisakan sebagai  distorsi  yang  bersifat  periodik  serta steady state pada gelombang arus dan gelombang tegangan yang  terjadi  dalam  sistem  tenaga  [Gary  W  Chang dan Paulo F. Ribeiro, ---].
Pasokan  arus  dan  tegangan  dari  sistem transmisi  umumnya  berupa  gelombang  sinusoidal murni,  namun  dengan  keanekaragaman  beban  saat ini,  pasokan  tegangan  dan  arus  yang  semula sinusoidal murni dapat terdistorsi. Cacat gelombang arus atau tegangan ini disebut cacat harmonik, cacat gelombang  arus  disebabkan  oleh  beban  yang nonlinier  seperti  Lampu  (selain  lampu  pijar), Automatic/Variable  speed  drive (ASD),  DC- drive , Power  rectifier ,  Pemanas  Induksi, Furnaces ,  UPS, Computer  dan  lain-lain.  Arus  harmonik  yang melalui  impedansi  dari  sistem  akan  dapat menyebabkan  tegangan  harmonik  pada  titik  beban tersebut [Jemjem Kurnaen dan Sidik Prasetyo, ---].
Dan  gambar  berikut  ini  memperlihatkan gelombang sinus yang terdistorsi oleh harmonik ke 3.
Gambar 1. Gelombang Harmonik [Jemjem Kurnen dan Sidik Prasetyo, ---]

## Sumber-Sumber Harmonisa
Dalam  sistem  tenaga  listrik  dikenal  dua  jenis beban yaitu beban linier dan beban nonlinier. Beban linier  adalah  beban  yang  memberikan  bentuk gelombang  keluaran  yang  linier  artinya  arus  yang mengalir sebanding dengan impedensi dan perubahan  tegangan.  Sedangkan  beban  non  linier adalah  bentuk  gelombang  keluarannya  tidak sebanding  dengan  tegangan  dalam  setiap  setengan siklus  sehingga  bentuk  gelombang  arus  maupun tegangan keluarannya tidak sama dengan gelombang  masukannya  (mengalami  distorsi). Beban  nonlinier  yang  umumnya  merupakan peralatan  elektronik  yang  didalamnya  banyak terdapat  komponen  semikonduktor,  dalam  proses kerjanya  berlaku  sebagai  saklar  yang  bekerja  pada setiap  siklus  gelombang  dari  sumber  tegangan. Proses  kerja  ini  akan  menghasilkan  gangguan  atau
Erwin Dermawan et.al : Analisis pengaruh harmonisa terhadap kabel ‘NYA’
Jurnal Teknologi 8 (2) pp 97-102 © 2016
distorsi  gelombang  arus  yang  tidak  sinusoidal [Nanan Tribuana dan Wanhar, 1999].

## Standar Harmonisa
Standar  harmonisa  berdasarkan  stardar  IEEE 519-1992.  Ada  dua  kriteria  yang  digunakan  untuk mengevaluasi  distorsi  harmonisa.  Yang  pertama adalah  batasan  untuk  harmonisa  arus.  Dan  yang kedua  adalah  batasan  untuk  harmonisa  tegangan. Untuk standar harmonisa arus, ditentukan oleh rasio Isc/I L .  Isc  adalah  arus  hubung  singkat  yang  ada pada PCC (Point of Common Coupling), sedangkan I L adalah  arus  beban fundamental nominal. Sedangkan  untuk  standar  harmonisa  tegangan ditentukan oleh tegangan sistem yang dipakai. (Ned Mohan, 1994).
Standar  harmonisa  arus  dapat  dilihat  pada Tabel  1.  sedangkan  standar  harmonisa  tegangan dapat dilihat pada Tabel 2.

## Tabel 1. Maximum Harmonics Current Distortion
Dimana : Isc= Arus Maksimum Hubung Singkat pada PCC ( Point of Common Coupling ) IL=  Arus  Beban  Maksimum  (  fundamental frequency ) pada PCC. (Ned Mohan . 1994)
Tabel 2. Maximum Harmonics Voltage Distortion

## Rugi Daya Pada Penghantar
Rugi-rugi  pada  penghantar  tidak  dapat dihilangkan  karena  setiap  penghantar  mempunyai nilai tahanan jenis yang menyebabkan adanya daya terserap pada penghantar.
Nilai rugi-rugi pada penghantar dapat dihitung dengan rumus :
............................(2.2.)
…. (2.3.)
……………………………...……........…..... (2.4.)
Dimana R dapat dihitung dengan rumus :
.....................................................(2.5.)
Dengan:
= Hambatan kabel dalam ohm
= Tahanan Jenis Tembaga 0.01741 Ω.mm²/m
a    = Luas Penghantar dalam mm²
L   = Panjang penghantar, dalam m

## ANALISA DAN PENGAMBILAN DATA
Diagram Alir
Gambar 2. Diagram Alir Tahap Pengambilan Data

## Alat Ukur dan Beban Harmonik
Alat Ukur : Power Harmonic Analyzer Hioki PW 3198
Beban-beban Harmonik :
1. Motor Listrik
2. Laptop
3. Charger Handphone
4. Speaker Aktiv
5. Lampu Hemat Energi

## Diagram Satu Garis Pengukuran
Gambar 3. Diagram Satu Garis untuk Pengukuran Beban Satu Fasa

## Tujuan Analisa
Tujuan dari analisa hasil pengukuran kandungan  harmonisa  pada  macam-macam  beban yang telah dipilih adalah :
1. Mengukur  besarnya  kandungan  harmonisa pada beban peralatan elektronik rumah tangga
2. Mengetahui
dan
membandingkan penambahan  arus  dan losses pada  penghantar dengan  panjang  dan  luas  penampang  yang berbeda.

## Hasil Pengukuran
Gambar 4. Grafik THD I pada NYA 1.5mm²
100mtr
Gambar 5. Grafik THD I pada NYA 1.5mm² 75mtr
Gambar 6. Grafik THD I pada NYA 1.5mm² 25mtr
Gambar 7. Grafik THD I pada NYA 2.5mm² 100mtr
Gambar 8. Grafik THD I pada NYA 2.5mm² 75mtr
Gambar 9. Grafik THD I pada NYA 2.5mm² 25mtr
Erwin Dermawan et.al : Analisis pengaruh harmonisa terhadap kabel ‘NYA’
Jurnal Teknologi 8 (2) pp 97-102 © 2016
Tabel 3. Tabel  hasil analisa harmonisa terhadap
kabel NYA NO UKURAN KABEL PANJANG KABEL (M) LOSSE S (%) RUGI DAYA (Watt) 1 NYA 1.5mm² 100 7.65 1.13 2 NYA 1.5mm² 75 4.83 0.52 3 NYA 1.5mm² 25 4.43 0.16 4 NYA 2.5mm² 100 4.68 0.405 5 NYA 2.5mm² 75 4.47 0.294 6 NYA 2.5mm² 25 4.26 0.092
Gambar 10. Grafik Persentase Losses NYA
1.5mm²
Gambar 11. Grafik Persentase Losses NYA 2.5mm²
Dari  Grafik  diatas  terlihat  bahwa  harmonisa menyebabkan  penambahan  arus  rms  pada  beban- beban  harmonik  (I rms >I 1 ),  yang  mengakibatkan losses p ada penghantar. Melalui contoh beban yang diajukan  oleh  penulis,  dengan  beban  yang  sama namun  berbeda  luas  penghantar  dan  panjang penghantar  nya  terjadi  perbedaan  persentase  losses nya.
Pada  penghantar  NYA  1.5mm²  dengan panjang  100  meter  dengan  nilai  persentase  7,65%. Pada  kabel  yang  sama  dengan  panjang  75  meter persentase  loses  nya  menurun  menjadi  4,83%,  dan pada  panjang  25  meter  persantase  loses  nya  di 4,43%
Pada  penghantar  NYA  2.5mm²  dengan panjang  100  meter  dengan  nilai  persentase  4,68%. Pada  kabel  yang  sama  dengan  panjang  75  meter persentase  loses  nya  menurun  menjadi  4,47%,  dan pada  panjang  25  meter  persantase  loses  nya  di 4,26%
Dari  hasil  analisa  tersebut  dampak  dari beban-beban  harmonik dimana rugi-rugi daya pada penghantar  lebih  besar  ditimbulkan  oleh  beban- beban  harmonik,  dan  kenaikan  rugi  daya  tidak diikuti  dengan  kelipatan  penambahan  panjang penghantar,  penggunaan  penghantar  yang  lebih besar  luas  penampangnya  akan  mengurangi  rugi daya ( losses ).

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengukuran  yang  telah dilakukan  terhadap  Analisis  Pengaruh  Harmonisa Terhadap  Kabel  NYA,  maka  dapat  disimpulkan bebarapa hal yaitu :
a. Peralatan elektronik cenderung
menimbulkan  harmonisa  serta  pengaruh panjang  penghantar  dapat  menimbulkan  rugi rugi daya pada penghantar. Seiring timbulnya harmonisa  pada  sisi  arus  yang  tidak  sesuai standar  IEE  519-1992  bisa  mengakibatkan panas  yang  berlebih  pada  penghantar  dan yang  paling  buruk  bisa  mengakibatkan terbakar nya penghantar . b.  Rugi  daya  tertinggi  terjadi  pada  luas penampang panjang 100 meter yaitu 1,13  Watt.  Sedangkan  pada  penghantar 2.5mm²  dengan  panjang  100  meter  rugi  daya nya  0,45  Watt.  Dapat  di  simpulkan  bahwa semakin besar luas penghantar dapat mengurangi losses daya.

## DAFTAR PUSTAKA
W.Z.Gandhare, K.D. Patil, “ Effec of Harmonics On Power  Loss  In  XLPE  Cables ”,  Energy  And Power  Engineering Journal  (ACIJ) ,  vol.  5, no. 1235-1239, July 2013.
I Wayan Sudiartha, “Analisis Pengaruh Harmonisa Terhadap Rugi Rugi Daya Pada Penghantar, Politeknik Negeri Bali, November, 2013
“ catalog  Industrial  cable  wire ”.  Di  akses  dari http://www.kabelindo.co.id pada  tanggal  1 November 2014 Fransisco.C.  De  La  Rosa. Harmonics  And  Power System,  New  York  : Taylor  and  Francis, 2006 Adrianus. Pengaruh  Jenis  kabel .  Fakultas  Teknik UI. 2008
MK,  Trisno,  Bambang,. Kabel  Dan  Teknik Penyambungan http://muhammadluthfibaidhowi.blogspot.com/201 4/02/jenis-jenis-kabel-listrik-instalasi.html diakses tanggal 11 November 2014.