$ " *

## TINGKAT DISTORSI HARMONISA PADA LAMPU ESSENSIAL YANG BERBEDA MERK
Luqman Assaffat 1)
1) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Semarang Jl. Kasipah no 10 -12 Semarang – Indonesia e_mail : assaffat@yahoo.com

## ABSTRACT
Essential Lamp (SL) is a type of  low pressure mercury lamp that works on the discharge of electrons  inside  the  tube  and  using  an  electronic  switch  equipment  as  a  replacement  ballast  for limiting  the  current  function.  Because  of    the  working  principle,  the  essensial  lamp  can  be classified as a non-linier electrical load
In the electric power system, a non linear loads will produce an electrical power pollution. It  is  called  harmonics.  Harmonics  are  multiples  of the  frequency  of    a  fundamental  frequency  of wave.  Harmonics  generated  by  the  non-linier  loads  that    will  accumulate  and  delivered  to  the power  system.  So  the  harmonics  will  be  able  to  disrupt  the power  quality   of  electrical  power systems.
As  a  non-linear  load,  essential  lamps  produce  harmonic  distortion,  both  harmonic currents and voltage. In this study concluded that the different brands of essential lamp showed the different value of Total HarmonicsDistortion (THD)
Keywords :Essensial Lamp, Harmonics, THD, Power Quality, PQ Analyzer

## ABSTRAK
Lampu essensial (SL) adalah lampu penerangan jenis lampu merkuri tekanan rendah yang bekerja berdasarkan lucutan elektron di dalam tabung dan menggunakan peralatan saklar elektronik sebagai  pengganti  fungsi  ballast  untuk  pembatas  arusnya.  Karena  prinsip  kerja  tersebut  maka lampu essensial dapat dikelompokkan sebagai beban listrik tak linier.
Di  dalam  sistem  tenaga  listrik,  beban-beban  tak  linier  akan  menghasilkan  suatu  polusi tenaga  listrik  yang  disebut  sebagai  harmonisa.  Harmonisa  adalah  terjadinya  suatu  kelipatan frekuensi dari frekuensi gelombang dasarnya. Harmonisa yang dihasilkan oleh beban-beban listrik non linier yang terakumulasi dan akan dikirimkan ke sistem tenaga listrik. Sehingga harmonisa ini akan dapat mengganggu kualitas daya dari sistem tenaga listrik.
Sebagai  beban  non  linier,  lampu  essensial  menghasilkan  distorsi  harmonisa,  baik harmonisa  arus  maupun  harmonisa  tegangan.  Pada  penelitian  ini  disimpulkan  bahwa  lampu essensial  yang  berbeda  merk  menunjukkan  nilai  tingkat  distorsi  harmonisa  (THD)  yang  berbeda pula.
Kata kunci : lampu essensial, harmonisa, THD, kualitas daya, PQ analyzer

## 1. Lampu Hemat Energi
Salah satu langkah untuk menghemat  penggunaan  energi  listrik adalah  mengurangi  pemakaian  energi listrik yang digunakan untuk penerangan, sebab  32%  beban  listrik  di  Indonesia
adalah lampu penerangan [1] . Pengurangan pemakaian energi listrik untuk penerangan  dapat  dilakukan  dengan  cara penggunaan  lampu  hemat  energi  baik  di tingkat  rumah  tangga,  komersial  atau
bisnis  maupun  di  sektor  industri [2] .
Lampu  hemat  energi  yang  dikenal  luas oleh  masyarakat  adalah  lampu  essensial, di  mana  lampu  jenis  ini  menghasilkan cahaya  yang  terang  meskipun  konsumsi dayanya  rendah.  Sebagai  contoh,  lampu essensial  7  watt  akan  menghasilkan cahaya  setara  dengan  lampu  TL  40 watt [3] . Maka tidak heran apabila masyarakat  ramai  -  ramai  beralih menggunakan  lampu  essensial  serta meninggalkan lampu pijar dan lampu TL yang  dianggap  memboroskan  energi listrik.  Sehingga  penggunaan  lampu essensial  sebagai  lampu  hemat  energi  di masyarakat semakin luas.
Penggunaan  lampu  essensial  oleh masyarakat  yang  semakin  luas  sebagai lampu hemat energi, menyebabkan banyak perusahaan industri lampu penerangan berinovasi dan mengembangkan  produk  lampu  essensial untuk  menarik  perhatian  masyarakat. Setiap merk lampu essensial yang beredar di  masyakarat  belum  tentu  mempunyai kualitas yang sama, sehingga diperkirakan  akan  mempunyai  tingkat distorsi  harmonisa  yang  berbeda [4] .  Oleh sebab  itu,  diperlukan  suatu  penelitian yang simultan untuk mengetahui karakteristik  distorsi  harmonisa  dari beberapa  merk  lampu  essensial  yang beredar di masyarakat.
2. Tujuan
Tujuan penelitian yang ingin dicapai adalah untuk menganalisa tingkat harmonisa  (THD)  yang  ditimbulkan  oleh lampu essensial yang berbeda merk.

## 3. Harmonisa
Harmonisa merupakan gejala pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan  perkalian  bilangan  bulat dengan  frekuensi  dasarnya [5] .  Frekuensi dasar  sistem  tenaga  listrik  di  Indonesia adalah  50  Hz,  sehingga  harmonisa mempunyai frekuensi dengan nilai kelipatan dari 50 Hz.
Sebagai  contoh,  harmonisa  kedua adalah  gelombang  dengan  frekuensi sebesar  100  Hz,  harmonik  ketiga  adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 150 Hz dan seterusnya. Gelombang - gelombang  ini  kemudian  menumpang pada  gelombang  murni  atau  aslinya sehingga terbentuk gelombang cacat yang merupakan  jumlah  antara  gelombang murni sesaat dengan gelombang harmoniknya [5] .

## 3.1.  Distorsi Harmonisa
Harmonisa dapat menyebabkan suatu  distorsi  harmonisa,  yaitu  suatu gangguan  yang  terjadi  pada  sistem distribusi tenaga  listrik   akibat terjadinya distorsi  gelombang  arus  dan  tegangan.
Tingkat distorsi harmonisa dijelaskan  melalui  spektrum  harmonisa yang  lengkap  dengan  magnitude  dan sudut  fase  masing  –  masing  komponen harmonisa  tunggal.  Hal  yang  juga  umum
untuk kuantitas tunggal, Total Harmonics Distortion (THD)  /  Distorsi  Total Harmonisa  ,  sebagai  ukuran  nilai  efektif dari distorsi harmonisa [6] .
Gambar 1. Bentuk gelombang harmonisa dengan frekuensi dasar 60 Hz
Gambar 2. Spektrum harmonisa
Nilai  Distorsi  Harmonisa  Total (THD)  dari  suatu  gelombang  dapat dihitung dengan formula [6] :
1 2 2 M M THD h h h = = max ( 1 )
Di  mana h M adalah  nilai  rms komponen harmonisa h dari kuantitas M
.  Kuantitas M dapat  berupa  besaran
tegangan V maupun  besaran  arus I , sehingga V THD nilai  distorsi  harmonisa total  tegangan  dan I THD nilai  distorsi harmonisa total arus listrik, dimana :
1 2 2 max V V THD h h h V = = ( 2  )
1 2 2 max I I THD h h h I = = ( 3 )
Nilai  rms  dari  total  bentuk gelombang  bukanlah  penjumlahan  dari setiap  komponen  harmonisa,  tetapi  akar kuadrat dari penjumlahan kuadratnya.
Hubungan  THD  dengan  nilai  rms dari gelombang adalah [5] :
= = max 1 2 h h h M rms ( 4 )
2 1 1 THD M rms + + = ( 5 )
Tegangan harmonisa selalu dijadikan  suatu  pedoman  untuk  nilai dasar  dari  bentuk  gelombang  sesaat. Karena  tegangan  mempunyai  persentase perbedaan  yang  kecil,  di  mana  THD
tegangan  adalah  pendekatan  dari  jumlah yang  sebenarnya.  Hal  ini  tidak  berlaku untuk  arus  listrik,  karena  sebuah  arus yang  mempunyai  nilai  kecil  dapat menghasilkan THD yang tinggi, sehingga tidak dapat digunakan untuk menggambarkan keadaan suatu sistem [6] . Standar  harmonisa  berdasarkan  standar IEEE  512-1992.  Ada  dua  kriteria  yang digunakan  untuk  mengevaluasi  distorsi harmonisa. Yaitu batasan untuk harmonisa  arus,  dan  batasan  untuk harmonisa  tegangan.  Untuk  standard harmonisa  arus,  ditentukan  oleh  rasio
L SC I I . SC I adalah  arus  hubung  singkat yang  ada  pada  PCC  ( Point  of  Common Coupling ),  sedangkan L I adalah  arus beban  fundamental  nominal.  Sedangkan untuk  standard  harmonisa  tegangan ditentukan  oleh  tegangan  sistem  yang dipakai [5] .
Tabel 1. Batas distorsi arus (dalam % IL ) untuk sistem distribusi umum (120-69.000 V)
L SC I I 11 < h 17 11 < < h 23 17 < < h 35 23 < < h 35 > h I THD <20 4,0 2,0 1,5 0,6 0,3 5,0 20 – 50 7,0 3,5 2,5 1,0 0,5 8,0 50 – 100 10,0 4,5 4,0 1,5 0,7 12,0 100 – 1000 12,0 5,5 5,0 2,0 1,0 15,0 > 1000 15,0 7,0 6,0 2,5 1,4 20,0
$ " *
Tabel 2. Batas distorsi tegangan (dalam % Vi)

## 3.2.  Lampu Essensial Sebagai Sumber Harmonisa
Lampu essensial atau sering disebut lampu  SL  merupakan  hasil  inovasi teknologi  yang  berkembang  terhadap lampu flourescent (TL).
Jika dibandingkan  dengan  lampu  TL,  lampu essensial ini mempunyai banyak kelebihan, antara lain bentuk yang relatif kecil  dan  memiliki  tingkat  kenyamanan yang  lebih  baik  untuk  pencahayaannya. Selain  itu  untuk  ukuran  pencahayaan yang  sama  (lumen)  lampu  essensial menyerap daya yang lebih kecil, sehingga lampu  essensial  disebut  sebagai  lampu hemat energi. [7]
Prinsip  kerja  dari  lampu  essensial adalah sama dengan lampu neon di mana cahaya  yang  dihasilkan  oleh  lampu berdasarkan lucutan elektron yang terjadi melalui uap merkuri yang akan membangkitkan radiasi ultraviolet.
Ballast  pada  lampu  essensial  berfungsi sebagai pembatas arus saat lampu bekerja
dan untuk membangkitkan tegangan kejut saat  awal  penyalaan  lampu.  Balast  yang digunakan  pada  lampu  Essential  (SL) adalah ballast elektronik yang terdiri dari rangkaian  penyearah,  induktor,  kapasitor serta  rangkaian  inverter  seperti  yang ditunjukkan oleh gambar 4. [7]
Berdasarkan  uraian  di  atas,  sumber harmonisa  yang  dihasilkan  oleh  lampu essensial  SL  adalah  berasal  dari  dua faktor, yaitu [5] :
1. Proses lucutan elektron yang menghasilkan busur api
2. Rangkaian  elektronika  daya  yang terdiri dari penyearah dan inverter
Tingkat  distorsi  harmonisa  yang dihasilkan oleh lampu essensial tergantung  dari  jenis  dan  tipe  dari  lampu essensial  tersebut [8] .  Distorsi  harmonisa yang  dihasilkan  oleh  lampu  essensial menyebabkan  faktor  daya  dari  lampu tersebut sangat rendah, antara 0,4 sampai 0,6 [9] .
Tegangan PCC Harmonisa Individual (%) V THD (%) <20 4,0 2,0 20 – 50 7,0 3,5 50 – 100 10,0 4,5 100 – 1000 12,0 5,5 > 1000 15,0 7,0
Gambar 3. Lampu Essensial (SL)

## Gambar 4. Rangkaian balast elektronik
Selain itu dampak distorsi harmonisa akibat dari penggunaan lampu essensial  adalah  terjadinya  penambahan arus  rms  yang  lewat  penghantar  atau kabel  sehingga  menimbulkan  rugi  50% dan  panas  berlebih  pada  penghantar  atau
kabel  tersebut  yang  dapat  menyebabkan kemungkinan  timbulnya  kebakaran. [10]
Gelombang  tegangan  dan  arus  listrik pada  lampu  essensial  yang  terdistorsi diperlihatkan pada gambar 5.
Gambar 5. Gelombang tegangan dan arus

## 4. Metode Penelitan
Bahan  yang  diuji  dan  diteliti  dalam penelitian  ini  adalah  lampu  essensial
dengan merk yang populer dan beredar di pasaran  serta  sering  digunakan  oleh
masyarakat.  Sampel  diambil  mewakili tingkat harga lampu di pasaran, yaitu :
• Lampu essensial dengan harga di atas rata-rata : Philips dan Osram
• Lampu  essensial  dengan  harga  rata- rata : Shinyoku dan Eterna
• Lampu  essensial  dengan  harga  di bawah rata-rata : Cosco dan Spider
Variabel  data  pada  penelitian  ini ditentukan adalah  :
a. Variabel  Bebas  :  Rating  daya (wattase) lampu essensial
b. Variabel  Tergantung  :  THDv, THDi, arus listrik
c. Variabel Kontrol : Tegangan
masukan (Vinput)
Penelitian tentang karakteristik harmonisa  pada  lampu  essensial    ini dilaksanakan dengan menggunakan metode  pengambilan  data  seperti  yang ditunjukan  pada  gambar  6.  Dari  sumber tegangan  tiga  fasa,  masuk  ke  MCB  tiga fasa sebagai pengaman rangkaian. Kemudian dari MCB rangkaian masuk ke beban lampu essensial yang dihubungkan secara bintang. Peralatan ukur dihubungkan  pada  terminal  tegangan masuk  (pengukuran  tegangan)  dan  arus listrik dihubungkan secara dikalungkan.
Gambar 6. Rancangan Penelitian

## 5. Hasil dan Pembahasan
Tabel 3. Hasil Pengukuran THDv Lampu Essensial
Rating daya (Watt) THDV (%) Cosco  Spider  Eterna  Sinyoku  Philips  Osram 5 2.70 3.60 - 1.80 2.50 2.60 7 2.70 3.60 - - - - 8 - - - 1.40 2.10 2.20 9 3.20 3.90 3.70 - - - 11 2.80 3.50 3.40 1.40 2.10 2.20 13 - - - - - 2.20 14 - - - - 2.10 - 15 3.30 3.90 3.80 1.40 - - 17 - - - - - 2.70 18 3.10 3.90 3.80 1.90 2.80 - 20 - - 2.60 1.20 1.60 1.63 Rata-rata 2.97 3.73 3.46 1.52 2.20 2.26 Tabel 4. Hasil Pengukuran THD I Lampu Essensial Rating daya (Watt) THDI (%) Cosco  Spider  Eterna  Sinyoku  Philips  Osram 5 99.90 99.90 - 99.90 87.80 78.00 7 76.40 99.90 - - - - 8 - - - 99.90 92.90 86.20 9 98.30 84.30 87.20 - - - 11 99.90 79.40 90.10 99.90 99.90 79.70 13 - - - - - 87.30 14 - - - - 99.90 - 15 99.90 70.90 95.30 99.90 - - 17 - - - - - 89.00 18 99.90 70.90 95.30 99.80 95.70 - 20 - - 99.90 99.90 99.90 99.90 Rata-rata 95.72 84.22 93.56 99.88 96.02 86.68
Dari  kedua  tabel  di  atas,  tingkat harmonisa  tegangan  THDv  untuk  semua lampu  yang  berbeda  merk  mempunyai nilai yang baik yaitu rata-rata kurang dari 4%.  Sedangkan  tingkat  harmonisa  arus listrik  THDi  sangat  buruk  untuk  semua merk lampu essensial yaitu di atas 70%.
Rata-rata  THD V terendah  adalah lampu  essensial  merk  Sinyoku  dengan
nilai  1,52%  dan  tertinggi  adalah  lampu essensial  merk  Spider.  Sedangkan  rata- rata  THD I ,  terendah  adalah  merk  Spider dan tertinggi adalah merk Sinyoku.
Gambar  7  dan  8  perbandingan THD  tegangan  dan  THD  arus  untuk beberapa  merk  lampu  essensial  yang  di uji  dengan  rating  daya  yang  sama  11 Watt.
Gambar 7. Perbandingan THD V Lampu Essensial 11 Watt
Gambar 8. Perbandingan THD I Lampu Essensial 11 Watt
Pada  gambar  7    menunjukkan bahwa THDv yang paling tinggi terdapat pada  lampu  Spider  dengan  THDv  3,5% dan  terendah  pada  lampu  merk  Sinyoku sebesar 1,4%. Pada gambar 8 memperlihatkan  bahwa  tiga  buah  merk lampu  menghasilkan  THDi  99%,  yaitu lampu  merk  Cosco,  Shinyoku  dan Philips.  Sedangkan  dua  buah  lampu
menghasilkan  THDi  di  bawah  80%  yaitu Spider 79,4% dan Osram 79,7%.
Dari  data  di  atas  dapat  diketahui bahwa  dari  ke  enam  buah  merk  lampu essensial  terebut,  lampu  merk  Spider menghasilkan distorsi harmonisa tegangan paling besar, dan menghasilkan distorsi  arus  paling  kecil.  Sedangkan lampu  merk  Sinyoku  menghasilkan
distorsi  tegangan  paling  kecil  dan menghasilkan  distorsi  arus  yang  paling besar.
Dari  hasil  tersebut  terlihat  bahwa nilai  THD  tegangan  dan  THD  arus  pada lampu essensial mempunyai sifat berkebalikan.  Dan  lampu  yang  mahal belum  tentu  menghasilkan  THD  yang redah  dan  sebaliknya  lampu  essensial yang murah belum tentu menghasilkan

## 5. Kesimpulan
Beberapa  kesimpulan  yang  dapat ditarik dari penelitian
tentang karakteristik lampu essensial ini adalah :
1. Tingkat  harmonisa  tegangan  (THDv) yang ditimbulkan oleh lampu essensial yang berbeda merk mempunyai nilai di bawah 4%.
2. Sedangkan  tingkat  harmonisa  arus (THDi) yang ditimbulkan oleh lampu essensial yang berbeda merk mempunyai nilai di atas 70%.
3. Lampu  essensial  yang  mahal  belum tentu  menghasikan  THD  yang  kecil atau  rendah,  dan  sebaliknya  lampu essensial  yang  murah  belum  tentu menghasilkan harmonisa yang tinggi.

## Daftar Pustaka
[1] Ashari  Mochamad,2006,  “Program Lampu  Hemat  Energi  Berdampak Negatif”, Antara News, Jakarta.
[2] Syafrudin  Masri,  2004,”Analisa Kualitas  Daya  Sistem  Distribusi Tenaga Listrik Perumahan Modern”, Jurnal Rekayasa
Elektrika  Vol.3  no.  2,  Universiti
Sains Malaysia
[3] R.  Panjaitan,  1996,  “Lampu  Listrik dan Penggunaannya”, Penerbit
Tarsito, Bandung
[4] Rudi Susanto, 2006, “Studi Harmonisa Yang Ditimbulkan Oleh
Berbagai  Jenis  Lampu”,  Tugas Akhir  Universitas  Kristen  Petra, Surabaya
[5] Dugan,  R.C,  McGranaghan  M.F,
Beaty  H.W.  ,  1996,  “ Electrical
Power  System  Quality ”, McGraw -
Hill Book Company, New York.
[6] Arrilaga,  J,  Bradley,  D.A.,  Bodger, P.S, 1985 , ” Power System Harmonics ”,  John  Wiley  &  Sons Ltd, New York.
[7] Muhaimin, 2001, ”Teknologi
Pencahayaan”, PT. Refika Aditama,
Bandung
[8] Arseneau R, Ouellette M, 1993,” The Effect of Suply Harmonics  on  The  Performance  of Compact Flourescent Lamps ”,
IEEE  Trans.  On  Power  Delivery, Vol. 8 no. 2
[9]  Watson,  N.  R.,  1992,  “ Impact  of Compact Fluorescent Lamps on The
Power System ”, Report for Southpower/ESA.
[10]  Jon  Marjunikadang,  2006,  “Studi
Efek Harmonisa Akibat
Penggunaan  Lampu  Hemat  Energi
(LHE)  di  Rumah  Tinggal  Atau Rumah  Toko  (RUKO)”,  Tugas Akhir  Universitas  Kristen  Petra, Surabaya