Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor

Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor - Artikel kali ini adalah kelanjutan dari artikel sebelumnya mengenai Penggunaan Detuned Rector Filter Pada Peralatan Perbaikan Faktor Daya.

Untuk membahas lebih jauh mengenai Detuned Reactor Filter atau biasa disebut dengan Filter Reaktor atau Reaktor Filter, terlebih dahulu kita singgung sedikit mengenai harmonisa pada instalasi jaringan listrik.

Harmonisa Pada Instalasi Listrik

Ada tidaknya harmonisa pada sistim tenaga listrik ditandai dengan terdistorsinya arus dan tegangan pada instalasi listrik tersebut dan bentuk gelombangnya menyimpang jauh dari bentuk gelombang sinusoidal.

Arus harmonisa yang beredar di jaringan instalasi listrik memiliki besaran frekuensi yang merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi suplay (frekuensi fundamental).

Arus harmonisa ditimbulkan oleh beban non-linear yang terhubung ke sistem distribusi. Sebuah beban dikatakan non-linear apabila gelombang arus listrik yang mengalir menuju beban tersebut tidak sama dengan gelombang tegangan suplainya. Dikarenakan aliran arus harmonisa mengalir melalui jaringan distribusi yang memiliki impedansi maka pada gilirannya akan menciptakan harmonisa pada tegangan, yang juga akan mendistorsi tegangan suplai.

Beban non-linear paling umum yang menghasilkan arus Harmonisa adalah peralatan Elektronika daya, seperti variabel speed drive,rectifier, inverter, dll .... Beban seperti reaktor, peralatan las, tungku busur, juga menghasilkan Harmonisa .

Sedangkan beban lain seperti induktor, resistor dan kapasitor atau gabungan dari ketiganya adalah beban linear dan tidak menghasilkan Harmonisa .

Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor

Kapasitor sangat sensitif terhadap arus harmonisa dikarenakan impedansi Kapasitor akan menurun secara proporsional ke urutan Harmonisa yang ada pada sistim. Hal ini berdasarkan rumus :

XC = 1/ (2.p.f.C)….

Dari rumus diatas, semakin besar tingkatan harmonisa, maka kelipatan frekuensi yang yang dibangkitkannya menjadi besar sehingga menyebabkan nilai XC menjadi rendah. Dampak lansung dari efek harmonisa ini dapat mengakibatkan kelebihan beban pada kapasitor, memperpendek umur pakainya. Dan pada kondisi yang ekstrim,resonansi frekuensi sebagai akibat harmonisa dapat mengakibatkan kenaikan besarnya arus dan dan distorsi tegangan yang nilainya sangat tinggi sehinga bisa menyebabkan kapasitor pecah atau meledak.

Kenaikan arus Harmonisa dapat menjadi sangat tinggi ketika frekuensi natural resonansi dari kapasitor dan jaringan yang tergabung dengannya memiliki nilai yang kebetulan sama atau hampir sama dengan frekuensi harmonisa pada sistem. Situasi ini dapat mengakibatkan melonjaknya level tegangan pada terminal kapasitor dan arus lebih pada kapasitor.

Untuk mengetahui Frekuensi natural resonansi digunakan formula :

Fr = 1/ 2. p . √ ( L. C)

Dimana :

                L = Nilai Induktor dalam Henry (H) 

                C = Nilai Kapasitor dalam Farad (F) 

Agar kapasitor beroperasi dengan aman, tingkat harmonisa pada jaringan instalasi harus diperhitungkan terhadap Frekuensi natural resonansi dalam pemilihan peralatan koreksi faktor daya.

Berdasarkan standar IEC 60831-1, tegangan (Un) dari kapasitor didefinisikan sebagai level tegangan operasi yang secara terus menerus diterapkan pada sebuah kapasitor. Arus In pada sebuah kapasitor adalah arus yang mengalir melalui kapasitor ketika tegangan Un diterapkan pada terminalnya.

Terhadap fluktuasi tegangan sistem, spefisikasi tegangan sebuah kapasitor harus dapat bertahan pada level tegangan fluktuasi tersebut.

Pengertian Detuned Reactor Filter

Detuned Reactor Filter atau Reaktor Filter berfungsi untuk mencegah efek negative terhadap kapasitor ketika dihubungkan dengan beban non-linear yang membangkitkan harmonisa. Pemasangan Reaktor Filter dihubungkan secara seri dengan Kapasitor pada perangkat peralatan Perbaikan Faktor Daya.

Nilai Reaktor yang akan diserikan dengan Kapaitor tersebut harus diatur sedemikian rupa (Detuned) sehingga Frekuensi Natural Resonansi yang dibangkitkan sebagai akibat pemasangannya berada diluar range dari frekuensi harmonisa sistim.

Tingkatan frekuensi harmonisa adalah kelipatan dari nilai frekuensi normal, seperti sebagai berikut :

• Harmonisa tingkat 1; f = 50 Hz; sama dengan frekuensi fundamental sebesar 50Hz
• Harmonisa tingkat 3; f = 150 Hz; naik 3 kali dari frekeuensi fundamental 50 Hz
• Harmonisa tingkat 5; f = 250 Hz; naik 5 kali dari frekeuensi fundamental 50 Hz
• Harmonisa tingkat7; f = 350 Hz; naik 7 kali dari frekeuensi fundamental 50 Hz

Jadi, kombinasi antara nilai Reactor dengan Kapasitor yang dihubungkan seri pada peralatan perbaikan Faktor daya haruslah menghasilkan Fr (frekuensi Resonansi) diluar nilai tersebut. Untuk mengetahui nilai Fr, kita gunakan formula:

Fr = 1/ 2. p . √ ( L. C)

Besarnya nilai detuned reactor yang digunakan atau tunning faktor dilambangkan dengan P dalam satuan %, yang menandakan nilai perbandingan antara impedansi reactor (induktansi) dengan impedansi kapasitor (kapasitansi) yang akan dipasang sehingga menghasilkan frekuensi resonansi (Fr) diluar range tingkatan frekuensi harmonisa.

Sehingga P% = ( X_L/X_C ) x 100%

Untuk menghitung arus harmonisa dan level tegangan yang pas untuk kapasitor akan kita bahas pada postingan selanjutnya.