Available online at: http://ojs.cahayamandalika.com/index.php/teacher Akreditasi Sinta 5, SK. Nomor: 152/E/KPT/2023

## ANALISA KUALITAS DAYA LISTRIK BERTENAGA SURYA DI GEDUNG FAKULTAS TEKNIK POLITEKNIK NEGERI PADANG
1 Muhamad Aidil, 2 Rismen Sinambela Program Pascasarjana Universitasi Kristen Indonesia aidil0830@gmail.com , rismen.sinambela@uki.ac.id
Article History Received: 10 June Revised: 19 June Published: 24 June
Key Words: MATLAB/Simulink,
LC filter,
PLTS, Inverter
Abstract: A  Solar  Power  Plant  (PLTS)  used  solar  energy  that  utilized  by  using  a device  capable  of  receiving  and  converting  it  into  electrical  energy.  The  electric power system is required to produce quality electrical power, especially to supply an important  and  sensitive  load.  This  study  discusses  the  power  quality  based  on  the harmonic  wave  on  the  inverter.  From  the  analysis  results,  a  single-phase  inverter can  be  input  voltage24VDC,  output  230  V  AC  frequency  50  Hz  which causes44.58%harmonicsin current and voltage. The results of the calculation using an LC filter with an R value of 98.44 Ω, L of 0.154 H and C of 1.289 to convert a square  wave  inverter  to  a  sine  using  the  MATLAB/Simulink  application.  the  total current  harmonic  distortion  (THDi)  before  using  the  filter  was  42.60  %,  the  total current  harmonic  distortion  (THDi)  was  41.92%.  The  value  of  the  total  harmonic distortion  (THD)  after  using  the  LC  filter  decreased  to  the  value  of  the  total harmonic distortion voltage (THDv) 32.50 % and (THDi) 32.59 %. from the results obtained on the use of the GS Maintenance 12V 85Ah battery it lastsfor 90 minute. Kata Kunci: MATLAB/simulink, filter LC, PLTS, Inverter
Abstrack: Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) memanfaatkan energi matahari dengan menggunakan alat yang mampu menerima dan mengkonversikannya menjadi energi  listrik.  Sistem  tenaga  listrik  dituntut  menghasilkan  daya  listrik  yang berkualitas, terutama untuk menyuplai suatu beban yang penting dan sensitif. Pada penelitian ini membahas mengenai kualitas daya berdasarkan gelombang harmonisa pada inverter. Dari hasil analisa di dapatInvertersatu phasa tegangan input 24 VDC, output  230  VAC  frekuensi  50  Hz  Yang  menimbulkan  harmonisa  sebesar  44,58  % pada  arus  dan  tegangan.  Hasil  perhitungan  menggunakan  filter  LC  dengan  nilai  R sebesar 98,44 Ω, L sebesar 0,154 H dan C sebesar 1,289 µF untuk merubah inverter gelombang persegi menjadi sinus menggunakan aplikasi MATLAB/Simulink. Total Harmonic Distorsion arus(THDi)sebelum menggunakan filtersebesar 42,60 %,Total Harmonic  Distorsion  arus  (THDi)  sebesar  41,92%.  Nilaitotalharmonicdistorsion (THD)setelah  menggunakan  filter  LC  turun  pada  nilai  total  harmonic  distorsion tegangan  (THDv)  32,50  %  dan  THDi  32,59  %.  dari  hasil  yang  di  dapat  pada pemakaian baterai GS Maintenance 12 V 85 Ah tahan selama 90 menit.

## Pendahuluan
Sistem  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  yang  diterapkan  adalah  sistem pembangkit listrik yang tidak terhubung dengan jaringan atau yang disebut PLTS Off-Grid. Dengan  sistem  pengaturan  yang  baik  PLTS  ini  dapat  digunakan  sebagai  pembangkit  listrik yang  handal.  Dalam  pemanfaatan  PLTS  sebagai  pembangkit  tenaga  listrik  cadangan,  daya yang  dihasilkan  panel  surya  tidak  stabil,  mengkhawatirkan  kualitas  daya  listrik  yang dihasilkan  PLTS  tidak  baik,  hal  ini  tergantung  pada  intensitassinar  matahari  yang  diterima oleh  panel  surya  [1],  [2].  Dan  terdapat  pula  inverter  yang  dapat  mengubah  sumber  DC menjadi  AC  begitu  juga  sebaliknya,  yang  dikhawatirkan  dapat  menimbulkan  harmonisa, karena  dalam  inverter  terdapat  komponen-komponen  non-linier  yang  dapat  mengakibatkan buruknya kualitas daya listrik yang dihasilkan [3], [4]. Penelitian analisis kualitas daya listrik PembangkitListrik  TenagaSurya  (PLTS)sistem  off-grid  menggunakan  peralatan  Fotovoltaic yang mengalirkan daya DC ke pada Solar Charge Controller (SCC). SCC mengalirkan daya DC  ke  baterai,  daya  DC  lalu  mengalir  ke  inverter  dan  mengubah  arus  daya  DC  menjadi
ACyang  dapat  dimanfaatkan  pada  beban  seperti  lampu  pijar.  Untuk  itu  penulis  melakukan analisis PLTS sistem Off-Grid yang dilakukan pada gedung fakultas teknik Politeknik Negeri Padang.

## Metode Penelitian
Lokasi  penelitian  berada  di  Politeknik  Negeri  Padang  yang  merupakan  sebuah perguruan  tinggi  vokasi  negeri  yang  terdapat  di  Kota  Padang,  Sumatera  Barat,  Indonesia. Lokasi  tepatnya  adalah  di  Jl.  Kampus,  Limau  Manis,  Kec.  Pauh,  Kota  Padang,  Sumatera Barat 25164. Metode yang di lakukan yaitu melakukan pengamatan PLTS secara langsung ke lapangan dan melakukan pengambilan data di Pembangkit Listrik Tenaga Fakultas Politeknik Negeri Padang dengan menggunakan alat ukur HIOKI PW3360 (digunakan untuk mengukur harmonik  arus  dan  tegangan).  Di  dapat  data  pengamatan  pengisian  baterai,  lama  waktu pemanfaatan  daya  pada  baterai  dan  dapat  dilihat  juga  arus  dan  tegangan  saat  waktu pemanfaatan daya pada baterai.
Tabel 1. Pengamatan  pemanfaatan  baterai GS Maintenance N70Z 12V 85Ah  (2
buah terhubung seri) Waktu Lampu pijar Beban (Watt) Tegangan (Volt) Arus (Ampere) 00.00 160,49 0,43 100 00.05 223,05 1,60 300 00.10 220,34 2,11 500 00.15 219,99 2,11 500 00.20 219,55 2,10 500 00.25 219,12 2,10 500 00.30 218,63 2,10 500 00.35 218,10 2,10 500 00.40 217,57 2,09 500 00.45 217,04 2,09 500 00.50 216,50 2,08 500 00.55 214,86 2,08 500 01.00 202,84 2,01 500 01.05 214,88 2,01 500 01.10 214,20 2,08 500 01.15 213,45 2,08 500 01.20 212,61 2,07 500 01.25 212,61 2,07 500 01.30 211,32
2,06
500
Tabel 2. Pengamatan pengukuran Power Analizery HIOKI PW3360
Hasil Data Pengukuran Inverter 24VDC-230VAC Dengan Beban 500Watt
Parameter Satuan
Nilai S ( Apparent Power ) VA 466 P ( Active Power ) Watt 465 Q ( Reaktif Power ) VAR 0,18 PF ( Power faktor ) - 0,97 THDv % 44,58 THDi % 44,58 Frekuensi Hz 50 V ( Phasa Voltage ) Volt 213,44 I ( Phase Current ) Ampere 2,11

## Tabel 3. Harmonisa ke 1-15 Tegangan dan Arus
Harmonisa
(ke 1-15) Tegangan (Volt) Tegangan (%) Arus (Ampere) Arus (%) 1 30,52 100,00 0,32 100,00 2 0,72 2,36 0,01 2,36 3 10,07 32,98 0,10 32,98 4 0,72 2,35 0,01 2,35 5 5,91 19,38 0,06 19,38 6 0,71 2,33 0,01 2,33 7 4,09 13,40 0,04 13,40 8 0,70 2,31 0,01 2,31 9 3,05 9,99 0,03 9,99 10 0,69 2,28 0,01 2,28 11 2,36 7,74 0,02 7,74 12 0,68 2,24 0,01 2,24 13 1,87 6,13 0,02 6,13 14 0,67 2,20 0,01 2,20 15 1,50 4,92 0,02 4,92
Gambar 6. Rangkaian Inverter Satu Phasa sebelum di filter
Gambar 7. Rangkaian Inverter Satu Phasa Menggunakan Filter LC

## Hasil dan Pembahasan
Dengan  menggunakan  hasil  pada  tabel  1-3  dapat  dilakukan  perhitungan THDv dan THDi menggunakan persamaan (2) dan (3):
Nilai  perhitungan  THDv  pada  pengamatan  rangkaian  invertersatu  phasa sebesar 43,60%
Nilai  perhitungan  THDi  pada  pengamatan  rangkaian  inverter  satu  phasa sebesar 41,92%, seperti Tabel 4

## Tabel 4 Hasil Pengamatan dan Perhitungan
Parameter Hasil pengamatan Hasil perhitungan THDv (%) 44,58 42,60 THDi (%) 44,58 41,92
Selanjutnya dalam menghitung arus bebanpada lampu pijar dengan daya 465 Watt padatabel 2.3 yaitu menggunakan persamaan:
Di dapat nilai dari 465 Watt dari pengukuran yang di ubah menjadi satuan 98,44Ω di terapkan pada rangkaian simulasi Matlab.maka arus yang mengalir sebesar.
Sehingga arus DC mengalir 0,243A darisumber tegangan 24V.
Dari hasil perhitungan di atas maka Nilai Filter LC dapat di lihat pada tabel 4.2.

## Tabel 3.2 Nilai Filter LC
L C R 0,154 𝐻
1,286 𝜇
𝐹 98,44
Ω
Rangkaian inverter satu phasa menggunakan filter LC dengan nilai pemfilteran pada tabel  3.2  Maka  dapat  di  lihat  pada  Block  Power  GUI  (pada  FFT),  Hasil  Gelombang tegangan Inverter Menggunakan Filter LC dapat dilihat pada gambar 12 . Hasil setelah di filter dapat dilihat pada Tabel 5
Table 5 Hasil Perhitungan THDv & THDi
Sebelumdi filter Satuan(%) Setelahdi filter Satuan(%) THDv 42,60 THDv 32,50 THDi 41,92 THDi 33,59
Pada  tabel  5  terlihat  berkurangnya total  harmonic  distorsion (THD)  pada  tegangan danarus. Kurangnya tegangan dan arus karena adanya penambahan komponen pada rangkaian inverter satu phasa yang mengubah gelombangkotak menjadi sinus agar dapat di manfaatkanpada peralatan  listrik  lainnya  seperti  laptop,  motor  listrik  dan  lainnya.  Inverter gelombang  sinus tidak mudah merusak komponen peralatan elektronik.

## Kesimpulan
Dalam  penelitian  ini  disimpulkan  Hasil Total  Harmonic  Distorsion arus  (THDi) sebelum  menggunakan filter sebesar42,60  %, Total  Harmonic  Distorsion arus  (THDi) sebesar  41,92  %.  Nilai Total  Harmonic  Distorsion (THD)  setelah  menggunakan  filter  LC turun pada nilai Total Harmonic Distorsion tegangan (THDv) 32,50 % dan Total Harmonic Distorsion arus  (THDi)  32,59  %.  Dimana  pemfiteran  di  lakukan  hanya  untuk  merubah gelombang menjadi sinus, menurunkan nilaipersentasi Total Harmonic Distorsion (THD). Di dapatkan  nilai  beban  R,  pada filter LC  dari  rangkaian inverter satu  phasa  menggunakan aplikasi MATLAB/ Simulink , nilai R sebesar 98,44 Ω, L sebesar 0,154 𝐻 dan C sebesar 1,286 𝜇𝐹 maka inverter gelombang  persegi  menjadi  sinus  supaya inverter dapat  di  manfaatkan padakomponen peralatan elektronik lain.
Hasil  pemanfaatan  baterai  GS Maintenance 12  V  85  Ah  tahan  selama  90  menit dengan tegangan pada baterai 13,8 VDC pada beban 500 Watt sampai tegangan yang ada di baterai 12,8 V dan pada baterai GS Hybrid 12 V 75 Ah kapasitas hanyadapat di manfaatkan selama 10 menit pada teagangan baterai 13,8
V. Sementara untuk tindaklanjut daripenelitian ini disarankan untuk PLTS lebih efek menggunakan baterai yang sesuai untukpembangkit listrik tenaga surya seperti batrai VRLA dalam menyimpan daya yang di serap oleh PV. Sedangkan inverter lebih baik menggunakan inverter tegangan  input  24  VDC  dengan  keluaran  220-230  VAC  gelombang  sinus.  Agar peralatan listrik dapat bekerja lebih baik dan juga lebih memperlama waktu kerusakan pada komponen. Di sarankan nilai THD di buat sesuai standar IEEE 519-2014. Dimana jikaTHD sudah  sesuai  oleh  standar  IEEE  519-  2014  maka  dapat  dimanfaatkan  oleh  peralatan elektronik.

## Referensi
[1] H.  Eteruddin,  D.  Setiawan,  and  A.  Atmam,  “Web  Based  Raspberry  Monitoring System  Solar  Energy  Power  Plant,” IOP  Conference  Series:  Earth  and
Environmental Science , vol. 469, no. 1, 2020.
[2] H. Eteruddin, D. Setiawan, and Y. Z. Arief, “Effects of The Temperature on The Output Voltage of Mono- Crystalline and Poly-Crystalline Solar Panels,” Sinergi ,
vol. 24, no. 1, pp. 73–80, 2020.
[3] "Larosa,  M.  Nur  Qosim,  and  P.  Pawenary,  “Perencanaan  Sistem  Pembangkit Listrik  Tenaga  Surya  Off-  Grid  Pada  Gedung  Arsip  Dan  Perpustakaan  Daerah Kabupaten Aceh Barat,” Doctoral Dissertation, Institut Teknologi PLN, 2020.
[4] A. W. Hasanah, T. Koerniawan, and Y.Yuliansyah, “Kajian Kualitas Daya Listrik PLTS  Sistem  Off-Grid  Di STT-PLN,” Energi  &  Kelistrikan ,  vol.  10,  no.  2,  pp. 93–101, 2019.
[5] D.  F.  Alifyanti  and  J.  M.  Tambunan,  “Pengaturan  Tegangan  PembangkitListrik Tenaga Surya 1000 WATT,” Jurnal Kajian Teknik Elektro , vol. 1, no. 1, pp. 79–95, 2018.
[6] R.  Hutahaean,  “Studi  Perencanaan  Pembangkit  Tenaga  Surya  PadaKomplek Perumahan  Royal  Gardenia  Medan,”  Tugas  Akhir,  Universitas  Sumatera  Utara, Medan., 2018.
[7]. Eteruddin, D. Setiawan, Atmam, and B. Nasution, “Solar home system with diversified roofing  construction,” Universal  Journal  of  Electrical  and  Electronic  Engineering , vol. 6, no. 5, pp. 351–358, 2019.
[9] Eteruddin,  J.  Sitompul,  and  M.  P.  Halilintar,  “Analisis  Dan  Desain  Pembangkit Listrik  Tenaga  Surya  Untuk  Kebutuhan  Fakultas  Teknik  Universitas  Kristen Indonesia” dengar Elementer , vol. 8, no. 1, pp. 32–42,2022.
[10] Sitompul,  and  M.  P.  Halilintar,.,  T.  Rihayat.,  and  S.  Riskina, Teknologi Photovoltaic . Banda Aceh: Yayasan Puga Aceh Riset, 2019.
[11] D. A. Pratama and I. H. Siregar, “Uji Kinerja Panel Surya Polycrystallin 100WP,” JPTM , vol. 6, no. 3, pp. 79– 85, 2018.
[12] Y.  A.  Sinaga,  A.  S.  Samosir,  and  A.  Haris,  “Rancang  Bangun  Inverter  1  Phasa dengan Kontrol Pembangkit Pulse Width Modulation ( PWM ),” Electrician , vol. 11, no.  2, pp. 81–90