## PEMODELAN DAN SIMULASI FILTER AKTIF SHUNT UNTUK PERBAIKAN HARMONISA SEBAGAI UPAYA PENGHEMATAN ENERGI LISTRIK
Luqman Assaffat 1) , Sri Arttini D. P. 2) , M. Haddin 3)
1,2,3) Program Studi Magister Teknik Elektro UNISSULA Jl. Raya Kaligawe km 4, Semarang

## ABSTRAK
Salah  satu  metode  dalam  melakukan  penghematan  energy  adalah  dengan  memperbaiki kualitas daya listrik. Permasalahan utama dalam kualitas daya listrik adalah permasalahan harmonisa. Harmonisa  mempunyai  dampak  buruk  pada  sistem  tenaga  listrik,  antara  lain  terjadinya  pemanasan pada  trafo,  malfungsi  peralatan  listrik,  kesalahan  pembacaan  pada  alat  ukur  dan  kerugian  secara finansial.
Pengendalian  harmonisa  pada  sistem  tenaga  dapat  dilakukan  dengan  pemasangan  filter harmonisa. Terdapat beberapa jenis filter harmonisa, antara lain filter pasif dan filter aktif. Filter aktif mempunyai  kemampuan  yang  lebih  baik  dari  pada  filter  pasif  karena  dapat  memperbaiki  arus harmonisa sesuai dengan keadaan beban.
Pemodelan  filter  aktif  shunt  dengan  bantuan Matlab/Simulink dan Power  System  Blocket bertujuan  untuk  menganalisa  berapa  besar  distorsi  harmonisa  yang  dapat  diperbaiki  dan  besarnya energy  listrik  yang  dapat  dihemat.  Data  simulasi  menggunakan  data  harmonisa  pada  sistem  tenaga listrik  Rumah  Sakit  Panti  Wilasa  “Citarum”  Se marang.  Hasil  simulasi  pemodelan  filter  aktif  shunt menunjukkan  bahwa  THD  Harmonisa  arus  pada  sistem  dapat  diturunkan  sebesar  rata-rata  6%. Sedangkan perkiraan energy listrik yang dapat dihemat sebesar 13.692,12 kWH selama satu tahun.
Kata Kunci: Penghematan Energi Listrik, Kualitasa Daya, Harmonisa, Filter Aktif Shunt.

## 1. Pendahuluan
Di  dalam  penyaluran  tenaga  listrik
terdapat berbagai kendala dan
permasalahan  yang  menyertainya,  salah satunya  adalah  permasalaan  kualitas  daya listrik. Kualitas daya adalah segala masalah daya yang  diwujudkan  dalam  suatu penyimpangan tegangan, arus atau frekuensi  yang  mengakibatkan  kegagalan atau  kesalahan  operasi dari utilitas  atau peralatan  penggunanya.  Istilah  kualitas daya  sama  dengan  kualitas  dari  tegangan listrik  itu  sendiri.  Karena  secara  teknis
dalam  hal  laju  pengiriman  daya  listrik adalah sebanding dengan perkalian tegangan dan arus listrik[1].
Salah satu faktor yang mengakibatkan buruknya kualitas daya adalah permasalahan  harmonisa,  di  mana  distorsi harmonisa  selalu  muncul  dalam  setiap tingkatan  pada  sistem  tenaga  listrik[2]. Harmonisa  adalah  bentuk  tegangan  atau arus  sinusoidal  yang  memiliki  frekuensi ganda,  di  mana  frekuensi    tersebut merupakan  kelipatan  bilangan  bulat  dari frekuensi  dasar. Sumber  utama  harmonisa
pada  sistem  tenaga  listrik  adalah  beban  tak linier.  Beban  tak  linear  menyebabkan  arus bervariasi  tak  sebanding  dengan  tegangan selama  setiap  setengah  periode,  sehingga arus  dan  tegangan  akan  terdistorsi[1]. Standar  IEEE  519-1992  menggolongkan beban tak linear atas tiga tipe yaitu : 1. Peralatan  elektronika  daya  seperti konverter, rectifier
2. Peralatan  yang  menimbulkan  busur  api (arcing  devices) seperti arc  furnaces, lampu fluorescent, dan
3. Peralatan dengan saturasi inti ferromagnetik seperti motor induksi dan transformator
Dampak buruk dari distorsi harmonisa terhadap  sistem  tenaga  listrik  antara  lain adalah[3] :
1. Alat  ukur  (Metering),  di  mana  distorsi harmonisa dapat  mempengaruhi  tingkat keakuratan suatu utilitas alat ukur
2. Rele  proteksi,  di  mana  dengan  adanya distorsi  harmonisa  dapat  menyebabkan kerusakan pada rele proteksi
3. Downtime atau waktu tak beroperasi, di mana distorsi harmonisa dapat
mengakibatkan downtime suatu peralatan  dan  atau  kerusakan, yang mengakibatkan hilangnya suatu produktivitas kerja 4. Biaya  (Cost),  dengan  adanya  distorsi
harmonisa menyebabkan tingkat
kualitas daya yang  rendah,  dan  dapat mengakibatkan peningkatan biaya karena beberapa  dampak  seperti  yang telah disebutkan sebelumnya
5. Kompatibilitas elektromagnetik,  dengan tingkat kualitas  daya yang  buruk  dapat menyebabkan  masalah  kompabilitas elektromagnetik dan noise.
Ketika suatu  permasalahan  distorsi harmonisa  terjadi  pada  sistem  tenaga listrik, maka pilihan mendasar  yang  harus dilakukan untuk mengendalikan harmonisa adalah [1]:
1. Mengurangi arus harmonisa yang
dihasilkan oleh beban
2. Menambahkan filter  harmonisa yang berfungsi untuk menyerap arus harmonisa dari  sistem,  menghalangi arus harmonisa masuk dari sistem, atau suplai harmonisa arus lokal.
3. Memodifikasi respon frekuensi dari sistem dengan filter, induktor, atau kapasitor.
Secara  umum  terdapat  dua  jenis  filter yang  digunakan  dalam  mengendalikan distorsi  harmonisa,  yaitu  filter  aktif  dan filter pasif[1].
2. Filter Aktif
Prinsip kerja dari filter aktif didasarkan  pada peralatan elektronika  daya yang modern dan harganya jauh lebih mahal jika dibandingkan dengan filter
pasif. Namun, filter  aktif  ini memiliki beberapa  keuntungan bahwa filter  ini tidak beresonansi  dengan  sistem. Filter aktif dapat bekerja secara mandiri tanpa tergantung  dari karakteristik impedansi sistem. Dengan demikian, filter  aktif dapat digunakan dalam situasi  yang  sangat  sulit dimana  seperti  filter  pasif  tidak dapat beroperasi dengan  baik  karena masalah resonansi paralel.  Kelebihan  lain  dari  filter aktif  ini  adalah dapat mengatasi lebih  dari satu harmonisa pada  suatu  waktu dan memperbaiki masalah kualitas daya lain seperti flicker [1].
Prinsip  dari  sebuah  filter  aktif adalah  membangkitkan  arus  atau  tegangan yang sesuai dengan bentuk sinyal harmonisa  pada  sistem  tetapi  berbeda  fase 180 o sehingga  penjumlahan  total  adalah nol,  dengan  konsep  inilah  hamonisa  pada sistem dapat di reduksi. Untuk
membangkitkan arus atau tegangan kompensasi yang sesuai (mendekati) komponen  harmonisa  digunakan  inverter. Filter  aktif  dapat  dipasang  paralel  ataupun seri  dengan  sumber.  Filter  aktif  merupakan tipe  baru  untuk  peralatan  filter  eliminasi harmonisa  dalam  sistem  tenaga.  Filter  ini disusun  dari  peralatan  berbasis  elektronika daya. Banyak metode yang telah dikembangkan  oleh  para  pakar  elektronika daya untuk mengeliminasi harmonisa dalam
sistem  tenaga  dengan  menggunakan  filter aktif [4].
Sebuah  filter  aktif  ditunjukkan dalam  Gambar  1,  pensaklaran  diatur sehingga kapasitor berfungsi sebagai sumber  tegangan  untuk  menyerap  dan membangkitkan  perubahan  arus  pada  sisi AC.  Peralatan  switching  yang  digunakan untuk  filter  aktif  dapat  berupa  mosfet, IGBT,  transistor  daya,  GTO,  PWM  (Pulse Width Modulation) dan memerlukan pensaklaran  antara  peralatan  dan  juga periode  arus  nol.  Untuk  mengeliminasi harmonisa frekuensi tinggi yang terkandung dalam PWM,  filter  inductor  dan  kapasitor diletakkan pada sisi AC. Kapasitor pada sisi AC  juga  berperan  sebagai  jalur  arus  ketika peralatan disaklarkan[4]

## Gambar 1 Filter Aktif

## 2.1. Filter Aktif Shunt
Prinsip  dasar  Filter  Aktif  Shunt adalah  memfilter  arus  harmonisa  dengan menghasilkan  arus  filter  kompensasi  (i filter ) yang  berbanding  secara  terbalik  arus
harmonisa  beban  (i beban ).  Saat  fasa  arus Filter  Aktif  Shunt  dan  fasa  arus  beban mempunyai  fasa  yang  sama  ataupun fasanya berlawanan pada frekwensi harmonisa  maka  kedua    fasa  akan  saling meniadakan  sehingga  jumlah  vektor  arus menjadi  nol  pada  suplai  arus  (i suplai )    di Point of Common Coupling (PCC)
sehingga  arus suplai mendekati  sinusoidal [5] seperti  diperlihatkan pada  Gambar 2.
Gambar 2. Filter Aktif Shunt

## 2.2. Voltage Source Inverter (VSI)
Menurut Akagi, terdapat dua jenis rangkaian inverter yang
digunakan  untuk  filter  aktif  tiga  fasa,  yaitu Voltage  Source  PWM  Converter yang dilengkapi dengan kapasitor sebagai sumber  DC,  dan Current Source  PWM Converter yang dilengkapi dengan inductor dc. Voltage  Source  PWM Converter atau  disebut Voltage  Source
Inverter .  Akagi  menilai  bahwa  VSI  lebih sesuai sebagai inverter untuk filter aktif jika dibandingan dengan Current Source
Inverter karena VSI lebih  tinggi dalam efisiensi,  lebih  rendah dalam  biaya, dan lebih  kecil dalam  ukuran fisik,  terutama dalam hal perbandingan antara kapasitor dc dan inductor dc [ 6 ]. Gambar 3. memperlihatkan topologi jenis-jenis inverter  yang  digunakan  sebebagai  filter aktif.
Penggunaan VSI untuk
memungkinkan  pengaturan  arus  harmonisa pada  filter  aktif. Inverter ini  menggunakan kapasitor  dc  sebagai  suplai dan  dapat melakukan proses switching pada frekwensi yang tinggi untuk menghasilkan sinyal yang mampu  mengatasi  arus  harmonisa  yang dihasilkan  beban  nonlinear.  Inverter  yang digunakan merupakan inverter jenis bipolar.  Mode  operasi  dari  penggunaan PWM-VSI  sering  disebut  dengan Current Injection Type APF.[7]
(a) Voltage Source Inverter (b) Current Source Inverter
Gambar  3.  Jenis  Inverter  Untuk

## Filter Aktif
Penggunaan  VSI  (Voltage  Source Inverter)  untuk  memungkinkan  pengaturan arus harmonisa pada filter aktif. Inverter ini menggunakan  kapasitor  dc  sebagai supply dan dapat melakukan proses switching pada frekwensi  yang  tinggi  untuk  menghasilkan sinyal yang mampu mengatasi arus harmonisa yang dihasilkan beban nonlinear.
Inverter yang digunakan merupakan inverter jenis  bipolar.  Mode  operasi  dari penggunaan  PWM-VSI  sering  disebut dengan Current Injection Type APF.[8]
Tegangan  Kapasitor  dan  kapasitas kapasitor diperoleh adalah sebagai berikut[7] :
83 1, n dc V
V  ............................................(1)
2 0345 0 dc dc V S
C   , ..............................(2)

## 2.3. Kendali Filter Aktif
Kendali  filter  aktif  ini  menggunakan metode  kendali  arus  sinusoidal  untuk menghasilkan sinyal  kompensasi  referensi.
Harmonisa dalam sistem dideteksi berdasarkann arus sesaat beban. Arus beban ini  bersama  dengan  tegangan  referensi sistem  tiga  fasa  ABC  ditransformasikan  ke sistem 0  menggunakan  Transformasi
Clrake.  Dengan  input  arus  dan  tegangan
sistem 0  kemudian  dihitung  untuk memperoleh daya sesaat dan arus kompensasi.  Selanjutnya  arus  kompensasi dalam  bentuk  sistem 0  dikonversi kembali  ke  sistem  tiga  fasa  ABC[9].  Blok diagram dari kendali filter aktif ditunjukkan pada gambar 4.
A , B , C + - L P F -1 A , B , C A ru s K o m p e n s i Gambar 4. Blok Diagram Kendali
Filter Aktif
Transformasi  tegangan  dan  arus  dari sistem  tiga  fasa  ABC  ke  sistem 0 menggunakan  Transformasi  Clarke  dengan mengabaikan  urutan  nol  adalah  sebagai berikut[10] :
                                c b a v v v v v
2 3 2 3 0 2 1 2 1 1 2 3  
..............................................................(3)

## 
                               c b a i i i i i
2 3 2 3 0 2 1 2 1 1 2 3  
...............................................................(4)
Daya  nyata  sesaat  dihitung  berdasarkan persamaan sebagai berikut[11] :
    i v i v p   .............................(5)
Daya imaginer dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut[11] :
    i v i v q   ...............................(6)
Daya  nyata p terdiri  dari  dua komponen,  yaitu  daya  nyata  rata-rata p dan  daya  osilasi p ~ . Pemisahan daya  rata- rata p dari  daya  nyata p dilakukan dengan menggunakan Second  Low  Pasif  Filter

## Butterworth untuk memotong frekuensi 150
Hz. Frekuensi  yang  dihilangkan dapat dipilih  tergantung pada frekuensi  yang harus  dihapus dari arus  beban untuk memastikan bahwa waktu yang
keterlambatan pada filter  ini tidak akan mengurangi kinerja Filter Aktif Shunt. Jadi, Filter Aktif Shunt ini benar-benar
mengkompensasi harmonisa  arus frekuensi tinggi yang  menghasilkan frekuensi daya pada harmonisa lebih besar dari 150 Hz. Dengan
mengurangkan  daya  rata-rata p terhadap daya  nyata p,  akan  dihasilkan  daya  osilasi p ~ [9].
Arus kompensasi dihitung
berdasarkan persamaan berikut [9] :
                        q p p v v v v v v i i loss c c ~ * *         2 2 1
..................................................................(7)
Dengan menganggap sistem ideal, rugi-rugi daya p loss dapat  diabaikan  sehingga  arus kompensasi dihitung berdasarkan persamaan (7) :
                       q p v v v v v v i i c c ~ * *         2 2 1 ......(8)
Arus  kompensasi  dalam  sistem  tiga fasa  ABC  dihitung  berdasarkan  invers Transformasi Clarke, sebagai berikut[10] :
  * * * * *   c c cc cb ca i i i i i                               2 3 2 1 2 3 2 1 0 1 3 2 ..(9)

## 2.4. Kendali Modulasi Arus
Kendali modulasi arus ini juga disebut sebagai  kendali PWM  yang  bertanggung jawab untuk menghasilkan sinyal pensaklaran  (switching)  pada  VSI. Kendali ini membandingkan arus kompensasi actual pada  sistem  dengan  sinyal  referensi arus
yang  dihasilkan  oleh kendali Filter  Aktif
Shunt untuk menghasilkan sinyal pensaklaran pada VSI. Untuk memperoleh sinyal pensaklaran
yang digunakanakan  pada VSI  ini digunakan Teknik  Kendali  Histeresis (Hysteresis Control Technique) [9].
Dalam teknik  kendali  hysteresis  ini,
sinyal arus kompensasi yang
sebenarnya (i ca ) dibandingkan dengan sinyal  kompensasi  referensi  disekitar  pita hysteresis yang telah ditetapkan (i * ca ).

## 2.5. Filter Rippel
Filter Rippel dihubungkan pada Filter Aktif  Shunt  dimaksudkan  untuk  menala frekuensi  sampai  1000  Hz.  Filter  ini  akan meniadakan  semua  harmonisa  frekuensi tinggi  yang  dihasilkan  pensaklaran  IGBT (komponen  elektronika  daya)  pada  VSI.
Filter ini  terdiri  dari  sebuah  R,  L  dan  C yang  diperlihatkan  pada  gambar  5.  berikut ini [9].
RF R RF L RF C
Gambar 5. Filter Rippel
Nilai  kapasitor  (Farad)  dari  Filter  Ripple ditentukan pada persemaan berikut[9] :
2 RF f RF RF V P C *   ..............................(10)
Nilai  induktor  (Henry)  dari  Filter  Ripple ditentukan pada persemaan berikut[9] :
  RF f RF C n L 2 1  *  ......................(11)
Nilai  resistor  (Ohm)  dari  Filter  Ripple ditentukan pada persemaan berikut[9] :
Q L R RF f RF * *   ........................(12)
Dengan :
RF P :  Daya Filter RF V :  Tegangan Filter
f  :  Frekuensi dasar Q :  Faktor Kualitas

## 2.6. Coupling Transformer
Filter aktif shunt dihubungkan dengan sistem  tenaga  listrik  yang  akan  diperbaiki tingkat harmonisanya melalui suatu
Coupling Transformer. Trafo yang
digunakan  untuk  hubungan  ini  adalah  trafo tiga  fasa  dengan  sisi  primer  terhubung bintang  diketanahkan  (Yg) dan  sisi  primer terhubung bintang tanpa pengetanahan (Y). Hubungan  bintang  diketanahkan  pada  sisi primer  trafo  berfungsi  untuk  mengalirkan arus  urutan  nol  ke  tanah  apabila  terjadi
gangguan  tidak  simetris.  Fungsi  dari  trafo ini  dapat  mengoptimalkan  rating  Filter Aktif Shunt.[9]

## 3. Pemodelaan Filter Aktif Shut 3.1. Pemodelan Sistem Tenaga
Model sistem tenaga listrik terdiri dari tiga blok kelompok beban yang mempresentasikan  keadaan  aktual  dari Rumah  Sakit  Panti  Wilasa  “Citarum” Semarang. Kelompok Beban tersebut adalah  MDP  PLN  Lama,  MDP  PLN  Baru dan MDP Poliklinik.
Setiap  kelompok  beban  dimodelkan dengan  beberapa  blok  antara  lain  bus pengukuran sebelum kompensasi filter, bus pengukuran  setelah  kompensasi  filter, model  pembebanan  tiga  fasa,  dan  blok rangkaian filter aktif shunt.
Gambar 6. Model sub sistem MDP PLN
Baru Untuk  studi aliran harmonisa,  sumber beban-beban  non  linier  dikonversikan dengan  rangkaian sebagai sumber arus harmonic sederhana. Rangkaian  tersebut
berupa  parameter  beban  yang  dirangkaian parallel  dengan  sumber  arus  harmonisa yang  setara. Distorsi tegangan pada bus umumnya relative rendah  kurang dari 5 persen. Sehingga  arus  harmonisa  yang berasal  dari  beban  non  linier relative konstan dan tidak  terpengaruh distorsi dalam sistem supplai  [10].  Nilai  injeksi harmonisa  arus  diperoleh  dari  pengukuran harmonisa arus individual.
Model beban sebagai sumber harmonisa arus dibangun dari sebuah model beban  seri  RLC  dan  beberapa  model sumber arus, yang terdiri dari arus frekuensi dasar  dan arus  frekuensi  kelipatannya. Gambar  7.  berikut  ini  memperlihatkan model  beban  sebagai  sumber  harmonisa untuk sistem 1 fasa.
Gambar 7. Model Beban Sebagai Sumber Harmonisa Arus

## 3.2.Pemodelan  Rangkaian  Filter  Aktif Shunt
Rangkaian  Filter  Aktif  Shunt  terdiri dari  beberapa  blok,  antara  lain  adalah  blok filter  aktif  (VSI),  blok  kendali  filter  aktif,
blok arus kompensasi, blok filter ripple dan trafo  kopling,  seperti  yang  terlihat  pada gambar 8.
Gambar 8. Model Rangkaian Filter Aktif
Gambar 9. Model Voltage Source Inverter Gambar  9.  memperlihatkan  model Filter aktif yang merupakan sebuah inverter sumber  tegangan  (Voltage  Source  Inverter, VSI) tiga fasa. Inverter tersebut  terdiri dari enam buah komponen elektronika daya dan kapasitor  sebagai  sumber  tegangan  dc. Komponen elektronika daya yang digunakan dalam simulasi adalah IGBT.
4. Simulasi Model dan Hasil
Parameter input simulasi model diperihatkan tabel 1 berikut :
Tabel 1. Parameter Input Rangkaian Filter
Aktif Shunt Parameter Rangkaian MDP PLN Lama MDP PLN
Baru MDP Poliklinik C dc VSI 0,132 F 0,132 F 0,048 F C RF 447,85  F 447,85  F 223,93  F L RF 56,62  H 56,62  H 113,23  H R RF 1,24  1,24  2,48 
Bentuk  gelombang  arus  listrik  hasil simulasi  dari  model  filter  aktif  shunt pada sistem  tenaga  listrik  di  Rumah  Sakit  Panti Wilasa ‘Citarum” diperlihatkan pada gambar berikut ini.
Gambar 10. Hasil Simulasi Arus pada MDP PLN Lama
Gambar  10.  memperlihakan hasil simulasi arus listrik pada MDP PLN Lama. Bentuk  Gelombang  Iabc_B2_L  adalah bentuk  gelombang  arus  listrik  pada  MDP PLN  Lama sebelum kompensasi filter  aktif
shunt.  Pada  gambar  tersebut  terlihat  bahwa arus  beban  yang  terdistorsi  dan  tidak seimbang.  Bentuk  Gelombang  Iabc_B1_L adalah  bentuk  gelombang  arus  listrik  pada MDP  PLN  Lama  setelah  kompensasi  filter aktif shunt.
Gambar 11. Hasil Simulasi Arus pada MDP PLN Baru
Gambar  11.  di  atas  memperlihakan hasil  simulasi  arus  listrik  pada  MDP  PLN Baru.  Bentuk  Gelombang  Iabc_B2_B adalah  bentuk  gelombang  arus  listrik  pada MDP PLN  Baru sebelum kompensasi filter aktif  shunt.  Pada  gambar  tersebut  terlihat bahwa arus beban yang terdistorsi dan tidak seimbang.  Bentuk  Gelombang  Iabc_B1_B adalah  bentuk  gelombang  arus  listrik  pada MDP  PLN  Lama  setelah  kompensasi  filter aktif shunt.
Gambar  12  memperlihakan  hasil simulasi  arus  listrik  pada  MDP  PLN Poliklinik.  Bentuk  Gelombang  Iabc_B2_P adalah  bentuk  gelombang  arus  listrik  pada MDP  PLN  Poliklinik  sebelum  kompensasi
filter  aktif  shunt.  Pada  gambar  tersebut terlihat  bahwa  arus  beban  yang  terdistorsi dan  tidak  seimbang.  Bentuk  Gelombang Iabc_B1_P  adalah  bentuk  gelombang  arus listrik  pada  MDP  PLN  Poliklinik  setelah kompensasi filter aktif shunt
Gambar 12. Hasil Simulasi Arus pada MDP PLN Poliklinik
Dari  ketiga  gambar  tersebut  (gambar 10 - 12)  terlihat,  bahwa  gelombang  arus listrik  pada  MDP  PLN  Lama,  MDP  PLN Baru,  MDP  Poliklinik  setelah  kompensasi filter  aktif  shunt  berbentuk  sinusoidal sempurna,  dan  terjadi  kesetimbangan  arus listrik  setiap  fasa.  Hal  ini  membuktikan bahwa  pemasangan  filter  aktif  shunt  dapat memperbaiki  bentuk  gelombang  pada  arus listrik  karena  distorsi  harmonisa  dan  dapat memperbaiki ketidaksetimbangan beban.
Tabel  2.  Adalah  perbandingan  Nilai THD  arus  listrik    hasil  simulasi  sebelum pemasangan  filter  aktif  shunt  dan  setelah pemasangan filter aktif shunt.
Tabel 2. Perbandingan THD Arus Sebelum dan Setelah Pemasangan Filter
Obyek Pengukur an Saluran THD I (%) Tanpa Filter
THD I (%) Dengan Filter  THD I (%) MDP PLN Lama Fasa R
5.81 1.11 4.70 Fasa S 6.88 1.59 5.29 Fasa T 7.29 1.98 5.31 MDP PLN
Baru Fasa R 4.69 0.54 4.15
Fasa S 7.43 0.79 6.64 Fasa T 5.33 0.76 4.57 MDP
Poliklinik
Fasa R 7.90 0.75 7.15
Fasa S 11.56 0.95 10.61 Fasa T 6.79 0.70 6.09
Dari  Tabel    2.  diperoleh  bukti  bahwa dengan  pemasangan  filter  aktif  shunt  pada MDP  PLN  Lama  mampu  menurunkan THDi  rata-rata  sebesar  5.10%,  pada  MDP PLN Baru rata-rata sebesar 5.12% sedangkan  pada  MDP  Poliklinik  sebesar 7.19%.  Secara  keseluruhan  penurunan THDi  rata-rata  setelah  pemasangan  filter aktif shut adalah sebesar 6%.
Nilai  daya  listrik  hasil  simulasi  tanpa filter  aktif  shunt  dan  setelah  pemasangan filter  aktif  shunt  diperlihatkan  pada  tabel  3 untuk MDP PLN Lama, tabel 4 untuk MDP PLN  Baru  dan  tabel  5  untuk  MDP Poliklinik sebagai berikut ini.
Tabel 3. Nilai Daya Listrik Hasil Simulasi pada MDP PLN Lama
Saluran Daya Listrik Daya Listrik Hasil Simulasi Tanpa Filter Dengan Filter Penurunan Daya
Fasa R
S (kVA) 30,33 30,62 -0,29 P (kW) 29,02 29,68 -0,66 Q (kVAR 7,34 7,54 -0,20
D (kVA) 4,89 0,37 4,52
Fasa S
S (kVA) 33,68 30,30 3,38 P (kW) 33,30 28,87 4,43 Q (kVAR 4,43 9,19 -4,76 D (kVA) 2,33 0.50 1,83
Fasa T
S (kVA) 36,25 30,79 5,46 P (kW) 35,38 29,41 5,97 Q (kVAR 5,10 9,09 -3,99 D (kVA) 6,02 0,62 5,40
Tabel 4. Nilai Daya Listrik Hasil Simulasi
pada MDP PLN Baru Saluran Daya Listrik Daya Listrik Hasil Simulasi Tanpa Filter Dengan Filter Penurunan Daya
Fasa R
S (kVA) 17,80 13,65 4,15 P (kW) 17,19 13,43 3,76 Q (kVAR 3,70 2,42 1,28 D (kVA) 2,80 0,10 2,70
Fasa S
S (kVA) 14,12 13,47 0,65 P (kW) 13,51 13,27 0,24 Q (kVAR 3,38 2,31 1,07 D (kVA) 2,38 0,13 2,25
Fasa T
S (kVA) 13,47 13,70 -0,23 P (kW) 12,71 13,53 -0,82 Q (kVAR 3,91 2,18 1,72 D (kVA) 2,15 0,11 2,04

## Tabel 5. Nilai Daya Listrik Hasil Simulasi
pada MDP Poliklinik Saluran Daya Listrik
Daya Listrik Hasil Simulasi
Tanpa Filter Dengan Filter Penurunan Daya
Fasa R
S (kVA) 6,11 5,78 0,33 P (kW) 5,89 5,74 0,15 Q (kVAR 1,27 0,69 0,58 D (kVA) 1,03 0,15 0,88 Fasa S S (kVA) 6,20 6,21 -0,01
P (kW) 5,72 6,09 -0,37
Q (kVAR 2,09 0,77 1,32 D (kVA) 1,18 0,94 0,24 Fasa T S (kVA) 7,27 6,31 0,96 P (kW) 6,59 6,19
-0,60
Q (kVAR 2,81 0,81 2,01 D (kVA) 1,19 0,94 0,25
Dari  tabel  3,  4  dan  5  di  atas  terlihat bahwa  dengan  menggunakan  filter  aktif shunt pada setiap MDP terdapat penurunan daya  kompleks  S  rata-rata  sebesar  2.85 kVA  untuk  MDP  PLN  Lama,  1.52  kVA pada  MDP  PLN  Baru  dan  0.43  kVA  pada MDP  Poliklinik.  Sedangkan  penurunan distorsi daya D rata-rata untuk setiap MDP setelah pemasangan filter aktif shunt adalah sebesar  3.92  kVA  untuk  MDP  PLN  Lama, 2.33 kVA untuk MDP PLN Baru serta 0.46 kVA pada MDP Poliklinik. Total penurunan  distorsi  daya  D  adalah  11,48 kVA  untuk  MDP  PLN  Lama,  6,99  kVA untuk MDP PLN Baru dan 1,37 untuk MDP Poliklinik.  Secara  keseluruhan  terdapat penurunan distorsi daya sebesar 19.84 kVA.
Perkiraan  penghematan  energy  listrik karena perbaikan distorsi harmonisa
dihitung berdasarkan total penurunan distorsi harmonisa  pada  setiap  MDP.
Penurunan  distorsi  daya  dalam  satuan  kW dapat dihitung dari nilai  penurunan distorsi daya  rata-rata  (kVA)  dikalikan  dengan faktor daya, yaitu :
 MDP Panel Lama :
17 11 973 0 48 11 , , ,      pf D D kVA kW kW  MDP Panel Baru :
67 6 955 0 99 6 , , ,      pf D D kVA kW kW  MDP Panel Lama :
17 1 855 0 37 1 , , ,      pf D D kVA kW kW
Daya  listrik  yang  dapat  dihemat  adalah sebesar 19,01 kW
Penghematan energi karena penurunan  distorsi  harmonisa  dihitung sehingga  penghematan  energi  listrik  dalam satu bulan adalah :
 MDP Panel Lama :
43 8042 720 17 11 30 24 , ,       kW D D E kWh  MDP Panel Baru :
32 4806 720 67 6 30 24 , ,       kW D D
E kWh  MDP Panel Lama : 37 843 720 17 1 30 24 , ,       kW D D E kWh
Energi total yang dapat dihemat selama satu bulan  sebesar  13.692,12  kWH  atau  sebesar 164,305 MWh selama setahun.
Secara  finansial  penghematan  energy listrik  dengan  adanya  perbaikan  distorsi harmonisa  dihitung  adalah  harga  energy listrik  dengan  golongan  tarif  S2  kapasitas 147 kVA , di mana sesuai tarif dasar listrik TDL  Juli  2010  dibebani  dengan  tarif  per
blok  sebesar Rp.  755,- per  kWh.  Sehingga penghematan energy listrik karena perbaikan distorsi harmonisa secara finansial per bulannya adalah :
 MDP  Panel  Lama  : 755 43 8042  , kwh= Rp. 6.072.033,74
 MDP Panel Baru : 755 32 4806  , kWh =
Rp. 3.628.744,62
 MDP  Panel  Lama  : 755 37 843  , kWh  =
636.745,86
Penghematan  energi  listrik  total dengan adanya perbaikan distorsi harmonisa secara finansial dalam satu bulan yang  dapat  dilakukan  oleh  Rumah  Sakit Panti  Wilasa  “Citarum”  Semarang  adalah Rp.  6.072.033,74,- +  Rp.  3.628.744,62,- + Rp.  636.745,86,- =  Rp.  10.337.554,22. Sehingga  selama  setahun  penghematan energy  listrik  yang  dapat  dilakukan  adalah Rp. 10.337.554,22,-
X 12 = Rp. 124.050.650,69

## 5. Kesimpulan
Dari hasil simulasi model filter aktif shunt pada penelitian, beberapa kesimpulan yang dapat ditarik adalah :
1. Peggunaan  filter  aktif  shut  dapat memperbaiki  bentuk  gelombang  arus listrik karena distorsi
2. Pemasangan  filter  aktif  shunt  yang disimulasikan dengan bantuan Simulink Matlab  pada  setiap  MDP  pada  model
sistem  tenaga  listrik  di  Rumah  Sakit Panti  Wilasa  Citarum  Semarang  dapat mengurangi  tingkat  distorsi  harmonisa yang terjadi rata-rata sebesar 6%
3. Simulasi  model  filter  aktif  shunt  juga dapat menurunkan distorsi daya harmonisa yang terjadi secara
keseluruhan sebesar  19.84 kVA 4. Perkiraan  penghematan  yang  dapat diperoleh  apabila  metode  perbaikan kualitas daya tersebut akan dilaksanakan  dengan  pemasangan  filter aktif shunt adalah sebesar Rp. 124.050.650,69 per tahun

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Dugan,  R.C,  McGranaghan  M.F,  Beaty
H.W.  ,  1996,  “ Electrical  Power  System Quality ”, McGraw-Hill Book Company,
New York
[2] Dultudes  Mangopo,  2007,” Pengaruh Distorsi  Harmonik  Terhadap  Faktor
Daya”, Thesis, Universitas Gajah Mada
[3] Alexander Kusko, Marc T.
Thompson,2007,  “ Power  Quality  in Electrical System ”, Mc.Graw Hill, New York
[4] I  Wayan  Adi  Harimbawa,  2010, “ Desain  Penggunaan  Filter  Aktif  Seri Berbasis Fuzzy Polar Untuk
Mengurangi Harmonisa Pada PT
Tabang  Coal”,  Tugas  Akhir,  Instit ut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya
[5] Selamat Meliala, 2011, “Simulasi Filter Aktif Seri Sebagai Kompensasi Harmonisa Pada Sistem Saluran
Tegangan  Rendah”,  Tesis,  Universitas
Sumatra Utara, Medan
[6] H.  Akagi,  2006,  “ Modern  Active  Filter and Traditional Passif Filter ”, Bullitine of  The  Polish  Academy  of  Sciences
Vol. 54, No.3,
[7] 7  I  Wayan  Rinas,  2009,  “ Analisa Penggunaan Filter Aktif Untuk Menanggulangi THD di RSUP
Sanglah ”,  Jurnal  Teknologi  Elektro,
Vol. 2 No. 8,
[8] Moinuddin  K  Syed,  Bv  Sanker  Ram,
2008,  “ Instantaneous  Power  Theory
Based  Active  Power  Filter:  A  Matlab/
Simulink Approach ”, Journal Of
Theoretical  And  Applied  Information
Technology, India
[9] Dinesh  Khera,  2010,” Simulation  of
Voltage  Source  Converter  Based  Shunt
Active  Filter  in  EMTP ‐ RV ”,  Master
Thesis,  University  of  Ontario  Institute of Technology
[10] Adrian  Gligor,  2009,  “ Design  and
Simulation  of  Shunt  Active  Filter  in Aplication  for  Control  of  Harmonics
Level ”,    Electrical  and  Mechanical
Engineering, Acta Universitatis Sapientiae