## ANALISIS PENGARUH HARMONISA PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI DI HARI KERJA DAN HARI LIBUR PADA GEDUNG PERKANTORAN
Muhammad Sultan Reza 1 , Chairul Hudaya 1,2*
1Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok 16424 Indonesia 2Program Studi Magister Manajemen Inovasi, Sekolah Pascasarjana Universitas Teknologi Sumbawa Jl. Olat Maras Raya, Batu Alang, Moyo Hulu, Sumbawa, NTB, Indonesia *Corresponding Author email: c.hudaya@uts.ac.id
Diterima:
Bulan Januari 2021 Diterbitkan: Bulan Februari 2021 Keyword : Beban non linier, Harmonisa, Transformator Distribusi

## Abstrak
Harmonisa merupakan salah satu fenomena penyimpangan bentuk gelombang tegangan dan  arus  yang  ditransimisikan  dan  didistribusikan  dari  sumber  ke  beban  yang  berupa gelombang  sinusoidal  murni.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mempelajari  tentang pengaruh  harmonisa  pada  transformator  distribusi  di  gedung  perkantoran  serta membandingkan pengaruh tersebut di hari kerja dan hari libur. Dari hasil pengukuran di Sudirman Central Business District diketahui bahwa pada transformator 1 dan 3 terdapat harmonisa  dengan  persentase  THD  arus  sebesar  25.27%  dan  22.32%  pada  hari  kerja. Sementara pada hari libur terdapat transformator 1 yang mempunyai persentase THD arus sebesar  17.24%  yang  melebihi  batas  IEEE  519-1992  yang  diizinkan  yaitu  15%. Harmonisa yang dominan yaitu harmonisa ke-3, ke-5, dan ke-7. Dengan persentase THD arus  yang  melebihi  batas  standar  akan  mengakibatkan  penurunan  kinerja  dan  bahkan kerusakan  alat  atau  komponen  listrik.  Hasil  dari  studi  menunjukkan  bahwa  pada  saat beban kecil (hari libur) THD arus yang dihasilkan tidak terlalu besar dikarenakan beban non linier yang lebih sedikit digunakan daripada pada saat beban besar (hari kerja).

## PENDAHULUAN
Sebagian  besar  peralatan  listrik  saat  ini banyak  yang  terdapat  komponen  elektronik. Termasuk  peralatan  listrik  yang  digunakan  pada gedung perkantoran, seperti air conditioner, printer, Lampu  Hemat  Energi  (LHE)  dan  lain  sebagainya. Peralatan-peralatan  seperti  ini  dapat  menimbulkan arus-arus  dan  tegangan-tegangan  terdistorsi  yang disebut  sebagai  harmonisa  dimana  frekuensi  arus dan tegangannya berturut-turut adalah kelipatan dari arus dan tegangan yang dibangkitkan oleh sumber listrik.  Distorsi  harmonisa  disebabkan  oleh  beban non  linier.  Harmonisa  dapat  menyebabkan  faktor daya yang semakin buruk, menimbulkan gangguan pada  sistem  telekomunikasi,  dan  menimbulkan berbagai  macam  kerusakan  pada  peralatan  listrik yang sensitif (Geduldt, 2005).
Transformator  yang  dirancang  untuk bekerja  pada  frekuensi  ratingnya  dapat  berakibat timbulnya rugi dan bertambahnya temperatur yang tidak  normal  yang  dapat  mengurangi  masa  guna transformator akibat pembebanan nonlinier. Kandungan  harmonisa  yang  besar  menimbulkan pemanasan  berlebih  walaupun  beban  belum mencapai  beban  nominal.  Pemanasan  berlebih  ini disebabkan  oleh  meningkatnya  rugi-rugi  pada transformator  yaitu  rugi  berbeban,  rugi  I2R,  rugi eddy current, serta rugi sasar lainnya (stray losses.
Konsep derating atau penurunan kapasitas daya  transformator  dibutuhkan  untuk  mengurangi
pengaruh  harmonisa  pada  transformator  agar transformator mempunyai masa pakai yang panjang sehingga  secara  ekonomi  menguntungkan  dan sekaligus menjaga kehandalan sistem tenaga listrik. Standar  IEEE  519-1992  berkaitan  dengan  konsep ini. Apabila tingkat THDi maupun THDv dibawah 5%  tidak  terjadi  pemanasan  berlebih  pada trasnformator  yang  mana  tidak  perlu  dilakukan penurunan kapasitas daya trasnformator. Begitupula sebaliknya apabila melebihi standar tersebut  maka perlu dilakukan penurunan kapasitas transformator.
Oleh karena buruknya dampak harmonisa pada  transformator,  penulis  memiliki  tujuan  untuk mengetahui seberapa besar rugi daya dan penurunan kapasitas  transformator  distribusi  di  gedung perkantoran  dimana  besar  harmonisa  diwakilkan dalam  bentuk  THD  (%)  (Total  Harmonic Distortion).

## LANDASAN TEORI

## Pengertian Harmonisa
Pada  sistem  tenaga  listrik  dirancang  agar beroperasi  pada frekuensi  50 Hz atau 60 Hz. Akan tetapi dalam kenyataannya, terdapat beberapa beban yang  menyebabkan  munculnya  arus  dan  tegangan yang frekuensinya merupakan kelipatan 50 atau 60 Hz.  Beban  tersebut  dinamakan  sebagai  beban  non linier.  Sedangkan  frekuensi  50  atau  60  Hz  disebut sebagai  frekuensi  fundamental  dan  kelipatannya disebut  harmonisa  atau  harmonisa.  Harmonisa adalah distorsi periodik dari gelombang sinus arus,
tegangan, atau daya dengan bentuk gelombang yang frekuensinya  merupakan  kelipatan  diluar  bilangan satu  terhadap  frekuensi  fundamental  yang  mana pada  sistem  suplai  dirancang  beroperasi  pada  50 Hz/60 Hz (Tobing, 2008).

## Gambar 2. 1 Gelombang Harmonisa
Keberadaan  harmonisa  ini  membawa kerugian  pada  beberapa  alat,  salah  satunya  adalah tranformator daya. Akibat dari banyaknya persentase  kandungan  harmonisa  akan  berakibat pada semakin buruknya kualitas sumber daya listrik. Umumnya arus sistem distribusi tenaga listrik yang terdistorsi  tersebut didominasi  oleh arus harmonisa orde ganjil frekuensi  rendah, yakni arus harmonisa orde  tiga,  lima,  tujuh,  sebelas,  dan  seterusnya. Harmonisa  adalah  gangguan  yang  terjadi  dalam sistem  distribusi  tenaga  listrik  yang  disebabkan adanya  distorsi  gelombang  arus  dan  tegangan. Distorsi  gelombang  arus  dan  tegangan  ini disebabkan  adanya  pembentukan  gelombang- gelombang  dengan  frekuensi  kelipatan  bulat  dari frekuensi fundamentalnya. Hal ini disebut frekuensi harmonisa  yang  timbul  pada  bentuk  gelombang aslinya sedangkan bilangan bulat pengali frekuensi dasar disebut angka urutan harmonisa. Jika f adalah frekuensi  fundamental  dari  suatu  sistem,  maka frekuensi  orde  n  (1,2,3,...,n)  adalah  nf  yaitu  50Hz, 100Hz,  150Hz  dan  seterusnya  Gelombang- gelombang  ini  kemudian  menumpang  pada gelombang  murni  /  aslinya  sehingga  terbentuk gelombang  cacat  yang  merupakan  jumlah  antara gelombang  murni  sesaat  dengan  gelombang harmonisanya.  Harmonisa  urutan  genap  biasanya memiliki  rms  yang  lebih  kecil  dibandingkan harmoik urutan ganjil (J. Arrilaga, 2003).

## Proses Terjadinya Harmonisa
Pada tahun 1916 fenomena harmonisa pada sistem  tenaga  listrik  pertama  kali  diteliti  oleh Steinmetz. Ia memberi perhatian pada harmonisa ke- 3  yang  muncul  pada  sistem  tiga fasa.  Kemunculan harmonisa ke-3 tersebut disebabkan oleh kejenuhan inti besi pada trafo dan mesin-mesin listrik. Sekitar tahun 1930-1940, masalah harmonisa ke-3 ini dapat teratasi dengan baik. Pada era sekarang ini penyebab munculnya  harmonisa  sebagian  besar  adalah  alat- alat elektronika daya.
Rangkaian  elektronika  daya  digunakan secara  luas  pada  switching  power  supplies,  UPS, komputer, printer, lampu flourescent dan peralatan- peralatan lainnya. Elektronika daya digunakan oleh banyak pihak karena efisien dan mudah dikendalikan,  akan  tetapi  perangkat  ini  dapat menarik  arus  AC  non  sinusoidal  dari  sumber  AC. Bila arus ini bereaksi dengan impedansi sitem maka akan  membangkitkan  tegangan  dan/atau  arus harmonisa.  Gelombang  tegangan  dan/atau  arus harmonisa  ini  bergerak  seolah-olah  melawan  arah datangnya gelombang tegangan dan/atau arus yang berasal dari sumber. Jika gelombang harmonisa ini bergabung  dengan  gelombang  fundamentalnya, maka  gelombang  fundamental  tersebut  akan mengalami  distorsi  dan  mengubah  bentuknya menjadi gelombang sinusoidal yang tidak sempurna atau disebut gelombang yang cacat.
Tidak seperti fenomena transien yang akan hilang  dalam  beberapa  mikro  detik  atau  fenomena tegangan DIP yang akan hilang dalam beberapa mili detik, harmonisa merupakan kejadian yang berlangsung  secara  periodik  dan  berbentuk steady state .  Keberadaan  harmonisa  secara  terus-menerus akan  menyebabkan  distorsi  pada  gelombang  sinus tegangan  dan/atau  arus  dan  hal  ini  mempunyai beberapa  pengaruh  buruk  terhadap  sistem  maupun peralatan listrik.
Harmonisa  dapat  mempengaruhi  setiap komponen pada sistem distribusi walaupun dengan akibat  yang  berbeda.  Namun  demikian  komponen tersebut  akan  mengalami  penurunan  kinerja  dan bahkan  akan  mengalami  kerusakan.  Salah  satu dampak  yang  umum  dari  gangguan  harmonisa adalah  panas  lebih  pada  kawat  netral  dan transformator  sebagai  akibat  timbulnya  harmonisa ketiga yang dibangkitkan oleh peralatan listrik satu fasa (Grady, 2002).

## Indeks Harmonisa
a. Root Mean Square
RMS dapat didefinisiakan sebagai akar kuadrat rata-rata  dari  fungsi  yang  terdapat  amplitudo dari  fungsi  berkalanya  pada  suatu  periode, sehingga RMS dapat diartikan sebagai persamaan berikut:
𝑋 𝑟𝑚𝑠 = √ 1 𝜏 ∫ 𝑥 2 (𝑡) 𝑑𝑡 𝑇 0 (1)
sedangkan untuk menghitung tegangan dan arus (Vrms dan Irms) adalah :
𝑉 𝑟𝑚𝑠 = √ 1 𝜏 ∫ 𝑉 2 (𝑡) 𝑑𝑡 𝑇 0 = √∑ 𝑉 𝑛 2 ∞ 𝑛=1 (2)
𝐼 𝑟𝑚𝑠 = √ 1 𝑇 ∫ 𝐼 2 (𝑡) 𝑑𝑡 𝑇 0 = √∑ 𝐼 𝑛 2 ∞ 𝑛=1 (3)
atau dapat juga didefinisikan dengan persamaan berikut:
𝐼 𝑟𝑚𝑠 = √𝐼 1 2 + 𝐼 2 2 + 𝐼 3 2 + ⋯ + 𝐼 𝑛 2 (4) 𝑉 𝑟𝑚𝑠 = √𝑉 1 2 + 𝑉 2 2 + 𝑉 3 2 + ⋯ + 𝑉 𝑛 2 (5)
Nilai  RMS  merupakan  besaran  nilai yang  sering  dipakai  dalam  kehidupan  sehari- hari. Hal ini berdasarkan kenyataan bahwa pada umumnya  alat  ukur  yang  digunakan  dalam proses  pengukuran  besaran  listrik  biasanya menunjukkan  nilai  RMS  seperti  arus  rms  atau tegangan  rms.  Nilai  RMS  digunakan  karena beberapa  alat  elektronik  (seperti  beberapa komponen  pada  alat  ukur)  mempunyai  batas untuk  menahan  kalor/panas  tertentu  (Indra, 2010).
Di samping itu, berbeda dengan sinyal DC yang memiliki nilai aktual tetap, sinyal AC memiliki nilai aktual yang berubah-ubah secara periodik  sehingga  pengukuran  sinyal  AC dilakukan  dengan  mencari  nilai  ekivalen  DC- nya. Nilai inilah yang disebut dengan nilai RMS yang  dalam  terminologi  elektrik,  nilai  RMS akan  ekuivalen  dengan  DC  heating  value-nya. Dengan  demikian  nilai  RMS  arus  bolak-balik dapat  dikatakan  sebagai  besarnya  nilai  arus searah yang akan memberikan efek pemanasan yang  sama  dengan  efek  pemanasan  yang disebabkan arus bolak-balik tersebut pada suatu tahanan yang sama.
Karena  pada  sistem  arus  bolak-balik (AC) bentuk gelombang arus maupun tegangan berupa  sinusoidal,  maka  perhitungan  RMS adalah sebagai berikut:
Gambar 2. 2 Gelombang Sinusoidal Tegangan
b. Induvidual Harmonic Distortion
Individual  Harmonic  Distortion  (IHD)  adalah perbandingan antara nilai RMS dari fundamentalnya,  Misal  nilai  RMS  dari harmonisa  ketujuhnya  adalah  10  A  dan harmonisa  kesembilannya  adalah  25  A, sedangkan nilai rms dari harmonisa fundamentalnya adalah 100 A, maka
𝐼𝐻𝐷 7 = 10 100 = 0.1% (𝐼𝐻𝐷 𝑘𝑒𝑡𝑢𝑗𝑢ℎ)
𝐼𝐻𝐷 9 = 25 100 = 0.25% (𝐼𝐻𝐷 𝑘𝑒𝑠𝑒𝑚𝑏𝑖𝑙𝑎𝑛)
c. Total Harmonic Distortion
Total  Harmonic  Distortion  (THD)  adalah perbandingan  antara  nilai  rms  dari  seluruh komponen  harmonisa  terhadap  nilai  rms  dari  nilai fundamentalnya  biasanya  dinyatakan  dalam  persen (%). Nilai dari THD ini digunakan untuk mengukur besarnya  penyimpangan  dari  bentuk  gelombang periodik yang mengandung harmonisa dari gelombang  sinusiodal  murninya  (S.  Key,  1996). Untuk  gelombang  sinusiodal  sempurna  nilai  dari THD adalah bernilai 0 %. Untuk mencari nilai THD untuk  tegangan dan arus dapat  menggunkan rumus sebagai berikut :
𝐼 𝑇𝐻𝐷 = √∑ 𝐼 𝑛2 ∞ 𝑛=2 𝐼 1 (6)
𝑉 𝑇𝐻𝐷 = √∑ 𝑉 𝑛2 ∞ 𝑛=2 𝑉 1 (7)
Keterangan: V n = Nilai Tegangan Harmonisa (Volt) V 1 = Nilai Tegangan Fundamental (Volt) I n = Nilai Arus Harmonisa (Ampere) I 1 = Nilai Arus Fundamental (Ampere) n= Orde Harmonisa

## Standar Harmonisa
Standar Harmonisa adalah berdasarkan IEEE 519  –  1992.  Ada  dua  kriteria  yang  digunakan  untuk mengevalusai distorsi harmonisa, yang pertama adalah batas  harmonisa  untuk  arus  (ITHD)  dan  yang  kedua adalah  batasan  untuk  tegangan  (V  THD).  Presentasi (%)  ITHD  adalah  presentase  jumlah  total  arus  yang terdistorsi oleh harmonisa terhadap frekuensi fundamentalnya. Batasan untuk harmonisa arus (ITHD) ditentukan oleh perbandingan Isc / IL. Isc adalah arus hubung singkat yang ada pada PCC (Point of Common Coupling),  sedangkan  IL  adalah  arus  beban fundamental nominal. Sedangkan Presentasi (%) batas untuk  harmonisa  tegangan  (V  THD),  ditentukan  dari besarnya tegangan sistem yang dipakai / terpasang.
Tabel 2. 1 Limit Distorsi Arus Harmonisa

## ARUSMAKSIMUM DISTORSI HARMONISA DALAM SATUAN %
HARMONIC ORDER Total Harmonic Distortion (THD %) I sc / I L <11 11 ≤ h < 17 17 ≤ h < 23 23 ≤ h < 35 35 ≤ h Individual Harmonic Distortion (IHD %)
<20 4.0 2.0 1.5 0.6 0.3 5 20-50 7.0 3.5 2.5 1.0 0.5 8 50-100 10.0 4.5 4.0 1.5 0.7 12 100- 1000 12.0 5.5 5.0 2.0 1.0 15 >1000 15.0 7.0 6.0 2.5 1.4 20

## Tabel 2. 2 Limit Distorsi Tegangan Harmonisa
Sistem Tegangan Distorsi Maksimal (%) V ≤ 69 kV 69 < V < 138 kV V > 138 kV Individual 3.0 1.5 1.0
Harmonisa Total Harmonisa 5.0 2.5 1.5

## MATODE PENELITIAN
Pengambilan data yang dilakukan diambil dari gedung perkantoran yang berlokasi di Sudirman Central  Business  District,  Jakarta  Selatan.  Ada  3 buah transformator distribusi yang digunakan untuk pengumpulan  data  serta  arus  dan  tegangan  THD (Total  Harmonic  Distortion)  dari  setiap  fasa  R,S, dan T. Kemudian, pada data pengukurannya diambil selama  dua  hari  yakni,  pada  hari  senin  ketika  hari kerja dan hari minggu ketika hari libur.
Peralatan  pengukuran  yang  digunakan dalam  pengambilan  data  ini  ialah  Power  Analyzer bermerk Hioki dengan seri PQ3100. Alat ini mampu untuk  mengukur  berbagai  komponen listrik  seperti tegangan (V), arus (I), frekuensi (f), daya kompleks (S),  daya  nyata  (P),  daya  reaktif  (Q),  energi,  dan faktor  daya  (PF).  Selain  itu,  alat  ini  juga  mampu mengukur komponen harmonisa arus dan tegangan sampai dengan orde ke-50. Alat ini memiliki input 4 terminal tegangan (3 tegangan fasa dan 1 netral) dan 4 terminal arus sehingga alat ini mampu mengukur sistem  dari  1  phase-2  wire  sampai  3  phase-4  wire. Dilengkapi  dengan  PC  card  sebagai  memori penyimpanan  data  pengukuran,  sehingga  alat  ini mampu  menyimpan  data  pengukuran  secara otomatis.  Data  hasil  pengukuran  dapat  dengan mudah ditransfer dari PC card ke komputer melalui universal  card  reader.  Dengan  bantuan  program yang  dimilikinya,  hasil  pengukuran  dapat  diamati dan  dianalisis  melalui  komputer.  Program  yang digunakan  adalah  9625  Power  Measurement Support  Software.  Dari  program  ini  kita  bisa menyajikan data hasil pengukuran berupa ringkasan, grafik  gelombang,  dan  spektrum  untuk  lebih memudahkan  analisa.  Kemudian,  untuk  mengukur suhu  pada  transformator  digunakan  termometer infrared digital, KW06-304 bermerk Krisbow yang dapat  mengukur  dari  suhu  -50 o C  sampai  750 o C. Suhu  yang  diukur  merupakan  suhu  pada  saat transformator mengalami beban penuh.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Spesifikasi  transformator  distribusi  yang digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  sebagai berikut.

## Tabel 3. 1 Spesifikasi Transformator Distribusi
Spesifikasi Keterangan Merk CENTRADO Arus Beban Nol 1.6% Impedansi (Z) 6% Daya Semu (S) 1600 kVA
Tegangan Primer (VP) 20 kV Tegangan Sekunder (VS) 400 V Arus Primer (IP) 46 A Arus Sekunder (IS) 2300 A Fasa 3 Frekuensi 50 Hz Berat 3800 Kg Volume Oil 920 Liter Sistem Pendingin ONAN Tipe Indoor/Outdoor Tingkat Suara Bising 65 DB Highest HV LV 20/0.4 KV

## Pengukuran di Hari Kerja
Tabel 3. 2 Data Pengukuran THD Arus di Hari Kerja C Frekuens i Harmonis a (Hz) Transformator 1 Transformator 2 Transformator 3 Orde I THD Arus  I THD Arus I THD Arus 1 50 241.59A 100.00% 246.32A 100.00% 237.94A 100.00% 2 100 1.92A 3.88% 1.21A 3.20% 1.19A 3.17% 3 150 2.11A 6.20% 1.22A 6.43% 1.82A 8.11% 4 200 1.77A 1.84% 0.92A 1.57% 0.93A 1.85% 5 250 1.77A 7.92% 1.14A 11.10% 1.68A 9.66% 6 300 1.05A 1.89% 0.95A 1.80% 0.91A 1.96% 7 350 1.50A 11.47% 0.52A 11.49% 1.39A 11.77% 8 400 0.76A 2.41% 0.38A 2.35% 0.75A 2.60% 9 450 1.20A 3.19% 0.52A 3.01% 0.98A 3.68% 10 500 0.17A 3.29% 0.32A 3.14% 0.79A 3.48% 11 550 0.64A 5.67% 0.44A 5.45% 0.95A 6.11% 12 600 0.57A 4.31% 0.32A 4.24% 0.10A 4.67% 13 650 0.53A 7.71% 0.41A 7.41% 0.64A 8.39% 14 700 0.94A 5.28% 0.46A 5.16% 0.14A 5.88% 15 750 0.41A 5.51% 0.48A 5.45% 0.54A 6.15% 16 800 0.53A 4.97% 0.40A 5.00% 0.66A 5.64% 17 850 0.36A 6.59% 0.47A 6.50% 0.66A 7.00% 18 900 0.46A 3.59% 0.30A 3.66% 0.47A 3.95% 19 950 0.78A 4.51% 0.33A 4.51% 0.44A 4.81% 20 1000 0.46A 2.75% 0.34A 2.74% 0.44A 3.00% 21 1050 0.79A 2.54% 0.34A 2.58% 0.47A 2.78% 22 1100 0.44A 2.38% 0.26A 2.34% 0.39A 2.60% 23 1150 0.98A 4.35% 0.36A 4.22% 0.35A 4.74% 24 1200 0.21A 2.20% 0.21A 2.17% 0.33A 2.42% 25 1250 0.89A 4.02% 0.38A 4.00% 0.33A 3.98% 26 1300 0.11A 2.21% 0.22A 2.12% 0.25A 2.37% 27 1350 0.24A 2.23% 0.32A 2.17% 0.28A 2.45% 28 1400 0.06A 2.20% 0.26A 2.15% 0.27A 2.35% 29 1450 0.35A 3.53% 0.28A 3.59% 0.25A 3.85% 30 1500 0.28A 2.12% 0.24A 2.10% 0.25A 2.33%

## Gambar 3. 1 Grafik Tren THD-F Arus Tiap Orde di HarKerja
Pada  grafik  THD-F  arus  di  hari  kerja terlihat  bahwa  grafik  sangat  fluktuatif  terhadap waktu.  Hal  ini  disebabkan  karena  beban  non  linier yang  digunakan  pada  hari  kerja  sangatlah  banyak. Sehingga, THD-F yang dihasilkan pada transformasi  distribusi  juga  berbanding  lurus dengan beban non linier yang aktif pada saat itu.
Tabel 3. 3 Data Pengukuran THD Tegangan di Hari Kerja
Freku e nsi Harm o nisa (Hz)
Transformator 1 Transformator 2 Transformator 3
Or de V THD Volt V THD Volt V THD Volt
1 50 100.0 0% 1552.2 1V 100.0 0% 1553.5 3V 100.0 0% 1552.3 9V 2 100 0.10% 0.24V 0.13% 0.31V 0.12% 0.28V
3 150 1.46% 1.09V 1.53% 0.95V 1.41% 1.02V 4 200 0.08% 0.19V 0.09% 0.21V 0.07% 0.15V 5 250 1.79% 0.85V 1.76% 0.62V 1.75% 0.79V 6 300 0.12% 0.27V 0.12% 0.27V 0.10% 0.23V 7 350 1.29% 0.54V 0.99% 0.44V 1.28% 0.45V 8 400 0.18% 0.41V 0.18% 0.42V 0.16% 0.36V 9 450 0.96% 0.51V 1.02% 0.45V 0.79% 0.48V 10 500 0.27% 0.60V 0.27% 0.62V 0.22% 0.50V 11 550 0.87% 0.50V 0.87% 0.40V 0.81% 0.47V 12 600 0.36% 0.52V 0.37% 0.33V 0.29% 0.47V 13 650 1.03% 0.33V 1.07% 0.32V 1.04% 0.33V 14 700 0.43% 0.37V 0.43% 0.38V 0.34% 0.37V 15 750 0.60% 0.36V 0.54% 0.21V 0.50% 0.24V 16 800 0.45% 0.32V 0.44% 0.24V 0.37% 0.28V 17 850 0.92% 0.29V 0.81% 0.33V 0.85% 0.22V 18 900 0.37% 0.26V 0.37% 0.33V 0.31% 0.31V 19 950 0.69% 0.26V 0.73% 0.15V 0.72% 0.12V 20 1000 0.32% 0.23V 0.31% 0.20V 0.27% 0.11V 21 1050 0.36% 0.13V 0.34% 0.19V 0.32% 0.14V 22 1100 0.30% 0.18V 0.29% 0.16V 0.25% 0.17V 23 1150 0.77% 0.15V 0.72% 0.16V 0.63% 0.23V 24 1200 0.30% 0.18V 0.29% 0.11V 0.24% 0.15V 25 1250 0.67% 0.15V 0.66% 0.11V 0.58% 0.11V 26 1300 0.29% 0.16V 0.29% 0.09V 0.23% 0.11V 27 1350 0.34% 0.17V 0.37% 0.16V 0.34% 0.19V 28 1400 0.29% 0.25V 0.29% 0.09V 0.23% 0.21V 29 1450 0.55% 0.16V 0.56% 0.11V 0.50% 0.14V 30 1500 0.28% 0.14V 0.28% 0.08V 0.22% 0.11V
Gambar 3. 2 Grafik Tren THD Tegangan Tiap

## Orde di Hari Kerja
Pada  grafik  THD-F  tegangan  di  hari  kerja  terlihat bahwa grafik dari pukul 12:00 sampai dengan 20:00 dan  pukul  06:00  sampai  dengan  08:00  mempunyai THD  yang  cukup  besar.  Namun,  pada  saat  pukul 20:00  sampai  dengan  06:00  grafik  terlihat  lebih stabil. Hal ini disebabkan karena ketika mengalami osilasi  beban  non  linier  pada  gedung  perkantoran banyak  yang  aktif  sedangkan  ketika  tidak mengalami  osilasi  beban  non  linier  kebanyakan tidak aktif.
Tabel 3. 4 Data Pengukuran Transformator Pada Hari Kerja
Trafo F (Hz) P (KW) Q (VAR) S (VA) C ITHD VTHD
1 50 124.24 378.5 238.68 62.8 26.29% 4.61% 2 50 82.75 178.6 126.52 43.4 14.36% 4.24% 3 50 123.87 323.89 210.12 59.3 24.42% 4.43%

## Pengukuran di Hari Libur
Tabel 3. 5 Data Pengukuran THD Arus di Hari Libur
Frekuens i Harmonis a (Hz)
Transformator 1 Transformator 2 Transformator 3 Orde I THD Arus I THD Arus I THD Arus 1 50 100.00% 242.55A 100.00% 242.52A 100.00% 238.79A 2 100 0.12% 1.12A 0.14% 1.05A 0.13% 0.81A 3 150 1.45% 1.41A 1.52% 1.22A 1.44% 1.15A 4 200 0.08% 1.09A 0.09% 0.92A 0.07% 0.83A 5 250 1.96% 1.27A 1.53% 1.04A 1.66% 1.08A 6 300 0.12% 1.05A 0.12% 0.95A 0.10% 0.91A 7 350 1.32% 1.10A 1.05% 0.52A 1.27% 0.49A 8 400 0.20% 0.76A 0.20% 0.38A 0.16% 0.55A 9 450 0.96% 0.92A 1.01% 0.43A 0.79% 0.38A
10 500 0.29% 0.67A 0.29% 0.32A 0.24% 0.59A 11 550 0.83% 0.44A 0.88% 0.32A 0.76% 0.35A 12 600 0.37% 0.47A 0.38% 0.32A 0.31% 0.30A 13 650 1.05% 0.43A 1.05% 0.41A 1.06% 0.34A 14 700 0.43% 0.44A 0.43% 0.36A 0.35% 0.14A 15 750 0.60% 0.41A 0.52% 0.38A 0.51% 0.22A 16 800 0.42% 0.43A 0.43% 0.40A 0.34% 0.36A 17 850 0.90% 0.36A 0.79% 0.37A 0.85% 0.23A 18 900 0.36% 0.36A 0.36% 0.30A 0.30% 0.37A 19 950 0.68% 0.38A 0.74% 0.33A 0.71% 0.24A 20 1000 0.31% 0.46A 0.30% 0.34A 0.26% 0.25A 21 1050 0.35% 0.49A 0.32% 0.34A 0.29% 0.27A 22 1100 0.29% 0.44A 0.29% 0.26A 0.25% 0.29A 23 1150 0.74% 0.48A 0.69% 0.36A 0.64% 0.15A 24 1200 0.30% 0.21A 0.29% 0.21A 0.24% 0.13A 25 1250 0.63% 0.39A 0.65% 0.18A 0.56% 0.19A 26 1300 0.29% 0.11A 0.29% 0.22A 0.24% 0.15A 27 1350 0.33% 0.24A 0.36% 0.24A 0.32% 0.14A 28 1400 0.29% 0.26A 0.29% 0.16A 0.23% 0.13A 29 1450 0.54% 0.24A 0.55% 0.18A 0.44% 0.08A 30 1500 0.28% 0.18A 0.28% 0.12A 0.22% 0.09A
Gambar 3. 3 Grafik Tren THD Arus Tiap Orde di Hari Libur
Pada grafik THD-F arus di hari libur terlihat bahwa grafik  dari  pukul  12:00  sampai  dengan  22:00  dan pukul 06:00 sampai dengan 10:00 cukup mengalami osilasi.  Namun,  pada  saat  pukul  22:00  sampai dengan  06:00  grafik  terlihat  lebih  stabil.  Hal  ini disebabkan  karena  ketika  mengalami  osilasi  beban non  linier  pada  gedung  perkantoran  banyak  yang aktif  sedangkan  ketika  tidak  mengalami  osilasi beban non linier kebanyakan tidak aktif.
Tabel 3. 6 Data Pengukuran THD Tegangan di Hari Libur
Frekuens i Harmonis a (Hz) Transformator 1 Transformator 2 Transformator 3 Orde VTHD Volt VTHD Volt VTHD Volt 1 50 100.00 % 1442.91 V 100.00 % 1443.67 V 100.00 % 1442.75 V 2 100 0.12% 0.26V 0.14% 0.28V 0.13% 0.24V 3 150 1.45% 0.55V 1.52% 0.42V 1.44% 0.39V 4 200 0.08% 0.21V 0.09% 0.15V 0.07% 0.19V 5 250 1.96% 0.52 1.53% 0.39V 1.66% 0.35V 6 300 0.12% 0.27V 0.12% 0.23V 0.10% 0.27V 7 350 1.32% 0.39V 1.05% 0.35V 1.27% 0.24V 8 400 0.20% 0.35V 0.20% 0.36V 0.16% 0.31V 9 450 0.96% 0.35V 1.01% 0.38V 0.79% 0.21V 10 500 0.29% 0.42V 0.29% 0.37V 0.24% 0.20V 11 550 0.83% 0.45V 0.88% 0.32V 0.76% 0.20V 12 600 0.37% 0.38V 0.38% 0.27V 0.31% 0.22V 13 650 1.05% 0.37V 1.05% 0.33V 1.06% 0.23V 14 700 0.43% 0.28V 0.43% 0.37V 0.35% 0.27V 15 750 0.60% 0.24V 0.52% 0.24V 0.51% 0.26V 16 800 0.42% 0.23V 0.43% 0.28V 0.34% 0.22V 17 850 0.90% 0.25V 0.79% 0.22V 0.85% 0.29V 18 900 0.36% 0.21V 0.36% 0.31V 0.30% 0.26V 19 950 0.68% 0.15V 0.74% 0.12V 0.71% 0.26V 20 1000 0.31% 0.10V 0.30% 0.11V 0.26% 0.23V 21 1050 0.35% 0.19V 0.32% 0.14V 0.29% 0.13V 22 1100 0.29% 0.12V 0.29% 0.17V 0.25% 0.18V 23 1150 0.74% 0.12V 0.69% 0.23V 0.64% 0.15V 24 1200 0.30% 0.08V 0.29% 0.15V 0.24% 0.18V 25 1250 0.63% 0.11V 0.65% 0.11V 0.56% 0.15V 26 1300 0.29% 0.09V 0.29% 0.11V 0.24% 0.16V 27 1350 0.33% 0.16V 0.36% 0.19V 0.32% 0.17V 28 1400 0.29% 0.09V 0.29% 0.11V 0.23% 0.15V 29 1450 0.54% 0.11V 0.55% 0.14V 0.44% 0.16V 30 1500 0.28% 0.06V 0.28% 0.05V 0.22% 0.02V
Gambar 3. 4 Grafik Tren THD Tegangan Tiap Orde di Hari Kerja
Pada  grafik  THD-F  arus  di  hari  libur terlihat  bahwa  grafik  cukup  stabil.  Namun,  pada pukul  06:00  keatas  THD-F  arus  mulai  memuncak. Hal  ini  disebabkan  karena  pada  pukul  06:00 kebawah  beban  non  linier  yang  digunakan  sedikit. Sedangkan pada pukul 06:00 keatas beban non linier mulai aktif kembali.
Tabel 3. 7 Data Pengukuran Transformator Pada Hari Libur
Trafo F (Hz) P (KW) Q (VAR) S (VA) C ITHD VTHD
1 50 124.24 378.5 238.68 51.2 18.32% 3.50% 2 50 82.75 178.6 126.52 38.3 13.54% 3.49% 3 50 123.87 323.89 210.12 35.9 12.34% 3.32%
Berdasarkan  data  diatas  diketahui  bahwa nilai  arus  THD  ganjil  relatif  lebih  besar dibandingkan  THD  genap.  Melalui  data-data pengukuran  tersebut  akan  dilakukan  perhitungan THD arus dan tegangan pada transformator 1,2, dan 3  di  hari  kerja  dan  hari  libur  yang  nantinya  akan dibandingkan  dengan  nilai  pengukuran.  Hasil pengukuran  dan  perhitungan  dibandingkan  yang kemudian  akan  dievaluasi  berdasarkan  standar harmonisa  yang  telah  ditetapkan  pada  IEEE  519- 1992. Pengukuran dilakukan pada saat beban penuh agar dapat mengetahui efek harmonisa secara akurat pada transformator distribusi.

## Perhitungan di Hari Kerja

## a. Arus
I THD pada transformator 1:
𝐼 𝑇𝐻𝐷 = √∑ 𝐼 𝑛 2 ∞ 𝑛=2 𝐼 1 = √ 𝐼 3 2 + 𝐼 5 2 + 𝐼 7 2 + 𝐼 9 2 + ⋯ + 𝐼 29 2 𝐼 1 = √ 1.92 2 + 1.77 2 + 1.5 2 + 1.2 2 + ⋯ + 0.35 2 241.59 = √ 15.43 241.59 = 0.25271 = 25.27%
I SC / I L pada Tranformator 1:
Diketahui: I L = 241.59 A Z = 6%
V  = 0.4 kV
S = 1600kVA
𝐼 𝑆𝐶 = 𝑘𝑉𝐴  × 100 %𝑍  × √3 × 𝑘𝑉
𝐼 𝑆𝐶 = 1600  × 100 6  × √3 × 0.4 = 160000 4 = 40000
𝐼 𝑆𝐶 𝐼 𝐿 = 40000
241.59 = 40000 = 165.56
Jadi,  standar  yang  digunakan  pada transformator 1 adalah THD I 15% seperti yang ditunjukan  pada  Tabel  2.2  karena  hasil  dari perhitungan  I SC /I L berada  pada range 100  – 1000.  Kemudian,  digunakan  juga  rumus  yang sama pada transformator 2 dan 3 untuk mencari I THD dan I SC / I L didapat Tabel sebagai berikut: Tabel 3. 8 Analisis THD Arus di Hari Kerja
THD Arus (%) Transformator Evaluasi Pengukuran Perhitungan Standar Transformator 1 26.29 25.27 15 > Standar Transformator 2 14.36 13.99 15 < Standar Transformator 3 24.42 22.32 15 > Standar
Hasil perhitungan dan pengukuran ITHD pada  hari  kerja  menunjukan  bahwa  hasil  yang relatif  hampir  sama  atau  perbedaannya  tidak terlalu  jauh.  Artinya  peralatan  yang  dipakai untuk  melakukan  pengukuran  cukup  presisi. Dari ketiga transformator untuk hasil pengukuran  diperoleh  ITHD  berkisar  antara 14.36% – 26.29% sedangkan untuk hasil ITHD perhitungan  berkisar  antara  13.99%  -  25.27%. Dari data ini memperlihatkan bahwa transformator  1  dan  3  mempunyai  harmonisa melebihi  standar  baik  secara  pengukuran maupun perhitungan. Hal ini disebabkan beban non linier yang dipergunakan lebih banyak bila dibandingkan transformator 2 seperti komputer, lampu  hemat  energi,  printer,  komponen elektronika daya atau peralatan yang mempunyai kondisi saturasi yang bekerja pada setiap siklus gelombang dari sumber tegangan. Proses  kerja  ini  akan  menghasilkan  gangguan atau  distorsi  gelombang  arus  yang  tidak sinusiodal.  jumlah  beban  non  linier  akan menghasilkan  ge1ombang  yang  kemudian menirathillean harmonisa pada gelombang arus fundamental. Distorsi harmonisa yang besar ini menyebabkan  pemanasan  lebih  pada  belitan transformator  distribusi  dan  akan meyebabkan kenaikan  tempantur.  Dengan  demikian  untuk transformator  3  gangguan  harmonisa  arus berpotensi besar dari keseluruhan transformator yang  diamati.  Dengan  demikian  transformator berpotensi terjadi gangguama hamionisa apabila penggunaan beban tidak linier bertambah.  Dalam  melakukan  perhitungan. standar yang dipakai  adalah standar dari IEEE 519-1992.
b. Tegangan V THD pada Transformator 1:
𝑉 𝑇𝐻𝐷 = √∑ 𝑉 𝑛 2 ∞ 𝑛=2 𝑉 1
= √ 𝑉 3 2 + 𝑉 5 2 + 𝑉 7 2 + 𝑉 9 2 + ⋯ + 𝑉 29 2 𝑉 1 = √ 1.92 2 + 0.85 2 + 0.54 2 + 0.51 2 + ⋯ + 0.16 2 1552.21 = 0.04554 = 4.55%

## Tabel 3. 9 Analisis THD Tegangan di Hari Kerja
THD Tegangan (%) Transformator Evaluasi Pengukuran Perhitungan Standar Transformator 1 4.61 4.55 5 < Standar Transformator 2 4.24 3.79 5 < Standar Transformator 3 4.43 4.16 5 < Standar
Dari  Tabel  2.2  terlihat  bahwa  THD tegangan  pada  ketiga  transformator  masih dibawah standar IEEE 519-1992 sehingga hal iui  menunjukan  distorsi  harmonisa  tidak membahayakan untuk transformator.
Persentasi  VTHD  pada  pengukuran  berkisar antara  4,24  %  -  4.61%  dan  untuk  persentasi VTHD  pada  perhitungan  berkisar  antara 3.79%  -  4.55%.  Dari  hasil  persentasi  dapat disimpulkan  bahwa  masih  dibawah  standar yang diijinkan yakni 5%. Dan hasilnya cukup presisi karena perbedaan antara nilai pengukuran dan perhitungan tidak begitu jauh. Oleh karena itu, spektrum distorsi  harmonisa tidak  menunjukan  masalah  yang  berarti  atau berbahaya

## Perhitungan di Hari Libur
a. Arus
I THD pada transformator 1:
𝐼 𝑇𝐻𝐷 = √∑ 𝐼 𝑛 2 ∞ 𝑛=2 𝐼 1 = √ 𝐼 3 2 + 𝐼 5 2 + 𝐼 7 2 + 𝐼 9 2 + ⋯ + 𝐼 29 2 𝐼 1 = √ 𝟏. 41 𝟐 + 𝟏. 2𝟕 𝟐 + 𝟏. 10 𝟐 + 0.92 𝟐 + ⋯ + 𝟎. 24 𝟐
242.55 = √ 7.21 242.55 = 0.1724 = 17.24%
I SC / I L pada Tranformator 1:
Diketahui: I L = 242.55 A Z = 6%
V  = 0.4 kV
S = 1600kVA
𝐼 𝑆𝐶 = 𝑘𝑉𝐴  × 100 %𝑍  × √3 × 𝑘𝑉
𝐼 𝑆𝐶 = 1600  × 100 6  × √3 × 0.4 = 160000 4 = 40000
𝐼 𝑆𝐶 𝐼 𝐿 = 40000 242.55 = 40000 = 164.91
Jadi, standar yang digunakan pada transformator 1 adalah THDI 15% seperti yang ditunjukan  pada  Tabel  2.2  karena  hasil  dari perhitungan  ISC/IL  berada  pada range 100  – 1000.  Kemudian,  digunakan  juga  rumus  yang sama pada transformator 2 dan 3 untuk mencari ITHD  dan  ISC  /  IL  didapat  Tabel  sebagai berikut:

## Tabel 3. 10 Analisis THD Arus di Hari Libur
THD Arus (%) Transformator Evaluasi Pengukuran Perhitungan Standar Transformator 1 18.32 17.24 15 > Standar Transformator 2 13.54 12.92 15 < Standar Transformator 3 12.34 11.98 15 < Standar
Hasil  perhitungan  dan  pengukuran ITHD pada hari libur menunjukan bahwa hasil yang relatif  hampir  sama  atau  perbedaannya tidak  terlalu  jauh.  Artinya  peralatan  yang dipakai  untuk  melakukan  pengukuran  cukup presisi.  Dari  ketiga  transformator  untuk  hasil pengukuran  diperoleh  ITHD  berkisar  antara 12.34% – 18.32% sedangkan untuk hasil ITHD perhitungan  berkisar  antara  11.98%  -  17.24%. Dari  data  ini  memperlihatkan  bahwa  hanya transformator  1  yang  mempunyai  harmonisa melebihi  standar  baik  secara  pengukuran maupun  perhitungan.  Berbeda  dengan  hari kerja,  ITHD  pada  hari  libur  menurun  cukup signifikan. Hal ini disebabkan karena beban non linier  yang  digunakan  lebih  sedikit  daripada beban  non  linier  yang  digunakan  pada  hari kerja.
b. Tegangan
V THD pada Transformator 1:
𝑉 𝑇𝐻𝐷 = √∑ 𝑉 𝑛 2 ∞ 𝑛=2 𝐼 1 = √ 𝑉 3 2 + 𝑉 5 2 + 𝑉 7 2 + 𝑉 9 2 + ⋯ + 𝑉 29 2 𝑉 1 = √ 0.55 2 + 0.52 2 + 0.39 2 + 0.35 2 + ⋯ + 0.11 2 1442.91
= 𝟎. 𝟎3148 = 3.14%

## Tabel 3. 11 Analisis THD Tegangan di Hari Libur
THD Tegangan (%) Transformator Evaluasi Pengukuran Perhitungan Standar Transformator 1 3.50 3.14 5 < Standar Transformator 2 3.49 2.71 5 < Standar
Transformator 3 3.32 2.36 5 < Standar
Dari  Tabel  2.2  terlihat  bahwa  THD tegangan  pada  ketiga  transformator  masih dibawah  standar  IEEE  519-1992  sehingga  hal iui  menunjukan  distorsi  harmonisa  tidak membahayakan untuk transformator. Persentasi VTHD pada pengukuran berkisar antara 3,32 % -  3.50%  dan  untuk  persentasi  VTHD  pada perhitungan  berkisar  antara  2.36%  -  3.14%. Dari hasil persentasi  dapat  disimpulkan bahwa masih  dibawah  standar  yang  diijinkan  yakni 5%.  Dan  hasilnya  cukup  presisi  karena perbedaan antara  nilai pengukuran dan perhitungan tidak begitu jauh. Oleh karena itu, spektrum distorsi harmonisa tidak menunjukan masalah yang berarti atau berbahaya.

## PENUTUP

## Kesimpulan
Dari  uraian  data  dan  hasil  perhitungan analisis  pengaruh  harmonisa  pada  transformator distribusi, maka dapat disimpulkan:
1. Berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan di hari kerja, ITHD pada transformator 1 dan 3 berada diluar batas yang telah ditentukan pada IEEE  519-1992  yaitu  sebesar  25.27%  dan 22.32% (batas standar 15%).
2. Berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan di hari libur, ITHD pada transformator 1 berada diluar  batas  yang  telah  ditentukan  pada  IEEE 519-1992 yaitu sebesar 17.24% (batas standar 15%).
3. Berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan  di  hari  kerja,  VTHD  pada masing-masing  transformator  berada  dalam batas normal yaitu 4.55%, 3.79%, dan 4.16% (batas standar 5%).
4. Berdasarkan hasil pengukuran dan
perhitungan  di  hari  kerja,  VTHD  pada masing-masing  transformator  berada  dalam batas normal yaitu 3.14%, 2.71%, dan 2.36%
(batas standar 5%).
5. Perbandingan  antara  beban  harmonisa  di  hari kerja dan hari libur mempunyai perbedaan yang cukup  signifikan.  Hal  ini  terjadi  karena  beban non  linier  yang  aktif  pada  hari  kerja  lebih banyak daripada hari libur.
6. Semakin  besar  arus  harmonisa  yang  terjadi (26.29%),  semakin  tinggi  pula  suhu  yang terukur (62.8°C).

## REFERENSI
Koswara,  Indra  Firmansyah.  (2010).  Analisis Pengaruh  Harmonik  Pada  Transformator Daya di Industri Semen.
Dugan,  Roger.  (2004).  Electrical  Power  System Quality, Second Edition, McGraw-Hill Geduldt,  Owen  Christoper  (2015).  The  Impact  of Harmonic  Distortion  on  Power  Transformer Operating Near The Thermal Limit
Tobing,  Cristof  N.H.  (2008).  Pengaruh  Harmonik Pada Transformator Distribusi
De  Keulaer,  Hans.  (2008).  Transformer  derating,
Leonardo  Energy’s  Flagship  Publication, Brussels, Belgiun
S.  Key,  Thomas.  1996.  Cost  and  Benefit  of Harmonic  Current  for  Switch-Mode  Power Supplies  in  Commercial  Office  Building, IEEE Transaction on Industries Application, Vol 32, No 5
J.  Arrilaga,  Bradley  D.A.,  Bodger  P.S.,  (2003) Power System Harmonics, New York : John
Wiley & Sons