Jenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding) - Lengkap

Postingan kali ini melengkapi postingan saya terdahulu mengenai Jenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding). Pada postingan tersebut disebutkan bahwa, jenis pentanahan yang digunakan berdasarkan standar IEEE yang menjadi acuan terhadap sistim pentanahan pada suatu instalasi, terdiri dari 5 yaitu : 

Jenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding)

1. TN-S (Terre Neutral - Separate) 
2. TN-C-S (Terre Neutral - Combined - Separate) 
3. TT (Double Terre) 
4. TN-C (Terre Neutral - Combined) 
5. IT (Isolated Terre) 

Untuk jenis pentanahan TN-S (Terre Neutral - Separate), TN-C-S (Terre Neutral - Combined - Separate) dan TT (Double Terre) telah kita jelaskan pada postingan tersebut. Kali ini kita akan melanjutkan pembahasan untuk jenis pentanahan TN-C (Terre Neutral - Combined) dan IT (Isolated Terre). Sebelum kita lanjutkan ke pembahasan TN-C (Terre Neutral - Combined) dan IT (Isolated Terre) , sedikit kita ulas mengenai pembagian jenis pentanahan ini. 

Pentanahan (Grouding) atau pembumian (Earthing) adalah penamaan dengan maksud yang sama, pada sistim jaringan tenaga listrik tegangan rendah (LV Low Voltage) memiliki karakteristik yang dapat dilihat pada sisi sekunder dari transformator MV/LV  (Distribusi) dan instalasi pembumian pada sisi peralatan tegangan rendah. Identifikasi jenis sistem pembumian yang diterapkan pada jaringan tenaga listrik tegangan rendah didefinisikan dengan dua huruf, yaitu :

 1. Huruf Pertama, menyatakan koneksi netral transformator, seperti pada gamar dibawah ini :

 Dari gambar diatas terdapat 2 kemungkinan untuk koneksi netral transforamtor ini, yaitu : 

• Terhubung ke bumi , dilambangkan dengan huruf “T” (Terre)
• Tidak terhubung dengan bumi (terisolasi), dilambangkan dengan huruf “I” (Isolated)

 2. Huruf Kedua yang menyatakan koneksi frame peralatan dengan bumi, , seperti pada gambar dibawah ini : 

 Juga terdapat 2 kemungkinan untuk koneksi frame peralatan ini, yaitu : 

• Terhubung ke bumi , disimbolkan dengan huruf “T” 
• Terhubung dengan netral instalasi dimana peralatan tersebut terpasang, dilambangkan dengan huruf “N” 

Kombinasi dari kedua huruf ini memberikan tiga sistim konfigurasi pembumian, yaitu : 

1. Sistim TT: Netral dari transformator dibumikan, dan frame peralatan dibumikan. 
2. Sistim TN: Netral dari transformator dibumikan, dan frame peralatan dihubungkan kenetral instalasi. 
3. Sistim IT: Netral dari transformator tidak dibumikan (Isolated), dan frame peralatan dihubungkan kenetral instalasi. 

Sistem TN, seperti dalam IEC 60364 mencakup beberapa sub – system : 

• Sistem TN-C : Jika N dan konduktor PE terhubung (PEN) 
• Sistem TN-S : Jika N dan konduktor PE terpisah 
• Sistem TN-C-S : Gabungan antara TN-C dan TN-S, dalam tingkatan distribusi listrik TN-S diterapkan pada peralatan dibawah peralatan yang menggunakan TN-C, biasanya peralatan setelah power suplay. 

Secara keseluruhan jenis pentanahan ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Sekarang kita kembali kelanjutan postingan Jenis-jenis Pentanahan (Sistem Grounding), 

TN-C (Terre Neutral - Combined) 

Pada sistem TN-C, saluran netral dari peralatan distribusi utama (sumber listrik) terhubung lansung dengan saluran netral konsumen dan frame dari peralatan yang terpasang. 

Dengan sistim ini konduktor netral digunakan sebagai konduktor pelindung dan gabungan antara netral dengan pembumian sisi frame peralatan dikenal sebagai konduktor PEN (Prtective Earthing and Neutral). 

Sistem ini tidak diizinkan untuk konduktor kurang dari 10 mm2 atau untuk peralatan portabel. Hal ini dikarenakan bila terjadi gangguan maka pada saat yang sama konduktor PEN membawa arus unbalance phasa serta arus harmonisa tingkatan ketiga dan kelipatannya. 

Untuk mengurangi dampak terhadap peralatan dan makhluk hidup disekitar peralatan tersebut, maka pada penerapan sistim TN-C, konduktor PEN harus terhubung kesejumlah batang elektroda untuk pembumian pada instalasi tersebut. 

IT (Isolated Terre) 

Dari huruf pertamanya ( I ) sudah jelas bahwa , pada sistim pembumian dengan jenis IT ini, netral nya isolated (tidak terhubung) dengan bumi. Titik PE tidak terhubung ke saluran netral tetapi lansung dihubungkan ke pembumian. 

Pada penerapannya, titik netral pada sistim IT tidak benar – benar terisolasi dengan bumi, tetapi masih dihubungkan dengan impdedansi Zs yang nilainya sangant tinggi yaitu sekitar 1000 ohm sampai 3000 ohm. Hal ini untuk tujuan membatasi level tegangan over voltage ketika terjadinya ganguan pada sistim tersebut.

Read more »

Sistim Pembumian ( System Earthing)

Sistim Pembumian ( System Earthing) -  Pada tegangan medium ataupun tegangan rendah sistem tiga-fasa terdapat tiga buah tegangan fase tunggal yang diukur antara setiap fase dengan titik yang sama yang disebut dengan titik netral atau "netral point". 

Pada keadaan seimbang, setiap fase akan bergeser sebesar 120 ° dengan nilai tegangan per-fase sebesar U / √3. Titik Netral adalah titik pertemuan (simpul) tiga buah belitan. Simpul yang menghubungkan salah satu ujung tiap-tiap belitan tersebut terdapat didalam peralatan, dan pada beberapa peralatan disediakan terminal titik netral sehingga bisa digunakan sebagai bagian dari jaringan distribusi. 

Pada beberapa peratan lain terminal untuk titik netral tidak disediakan sehingga titik netral peralatan tersebut benar-benar terisolasi (isolated) karena tidak bisa diakses. Dikarenakan ada peralatan yang titik netralnya bisa diakses dan ada yang tidak, maka titik netral tersebut ada yang dibumikan dan ada pula yang tidak dibumikan. Dan karena itulah maka sistem pembumian suatu peralatan atau jaringan mengacu kepada ada atau tidaknya hubungan antara titik netral dengan bumi. Dan dikarenakan faktor-faktor tertentu pada jaringan distribusi, titik netral yang yang bisa diakses juga tidak harus dihubungkan ke bumi. 

Untuk titik netral yang dihubungkan ke bumi, hubungannya bisa dilakukan secara langsung dan bisa juga melalui sebuah resistor atau reaktor. Dari hubungan netral dengan bumi, maka sistim pembumian dapat kita bagi atas tiga , yaitu :

• Solidy ( directly ) Earthed, titik netral lansung dihubungkan ketanah ( bumi )
• Impedance Earthed, titik netral dihubungkan ketanah ( bumi ) melalui impedansi (resistor atau reactor )
• Neutral Isolated (Unearthed) , titik netral tidak terhubung ketanah ( bumi ).

Sistem pembumian merupakan bagian yang sangat penting dalam suatu sistim jaringan tenaga listrik. Ketika terjadinya kesalahan isolasi atau terhubungnya phasa dengan bumi, besarnya arus gangguan, tingginya tegangan sentuh ( Touch Voltage ) dan tingginya tegangan lebih ( Over Voltage ) berkaitan erat dengan jenis hubungan titik netral peralatan dengan bumi.

Pada sistim pembumian Solid Eathed, hubungan ini dapat membatasi tingginya tegangan lebih ( Over Voltage ) tetapi ketika terjadinya arus gangguan , maka nilai arus gangguannya akan menjadi sangat besar. 

Di sisi lain, ketika sistim unearthed (isolated earthed) diterapkan, arus gangguan akan lebih kecil ketika terjadi sebuah gangguan. Namun tegangan lebih akan melonjak tinggi. 

Pada beberapa instalasi tenaga listrik, kontinuitas pelayanan energi listrik pada saat terjadi sebuah gangguan insulasi juga dipengaruhi oleh jenis pembumian yang diterapkan pada instalasi tersebut. Ketika terjadi gangguan, kontinuitas pelayanan energi listrik masih terjamin ketika sistim unearthed (Isolaed Earthing) diterapkan pada instalasi tersebut, asalkan keamanan dan keselamatan terhadap peralatan dan orang disekitarnya tetap diperhatikan.

Di sisi lain, bila yang diterapkan adalah solid earthed ataupun low impedansi maka kontinuitas pelayanan penyediaan tenaga listrik akan terganggu. Hal ini disebabkan karena besarnya arus gangguan yang ditimbulkan akan mengoperasikan relay proteksi untuk bekerja.

Pada intinya, sistim pembumian adalah menghubungkan titik netral dengan bumi. Terdapat beberapa cara untuk menghubungkan titik netral tersebut dengan bumi yang disesuaikan dengan kebutuhan dan fungsi dari instalasi tenaga listrik. Berbagai jenis hubungan titik netral dengan bumi adalah sebagai berikut : 

• Solid Earthed (Direct), titik netral langsung tehubung dengan bumi ( tanah ) 
• Unearthed atau Isolated atau High Impedance Earthed , dimana titik netreal tidak terhubung dengan bumi 
• Resistance Earthing (Resistansi Pembumian), titik netral dihubungkan ke bumi melalaui sebuah resistansi
• Reactance Earthed (Reaktansi pembumian), titik netral dihubungkan ke bumi melalaui sebuah reaktansi
• Petersen coil Earthed, titik netral dihubungkan ke bumi melalui sebuah gulungan Petersen. 

Adapun gambar dari masing – masing pembumian tersebut seperti dibawah ini :

1. Solid Earthed

2. Unearthed atau Isolated atau High Impedance Earthed

3. Resistance Earthing

4. Reactance Earthed

5. Petersen coil Earthed

Read more »

Load Shedding ( Pelepasan Beban )

Apa itu Load  Shedding ?

Load Shedding atau pelepasan beban merupakan metode yang dilakukan oleh penyedia layanan suplai energy listrik untuk mengurangi permintaan beban pada sistim pembangkit listrik untuk waktu sementara dengan mematikan distribusi energi listrik atau melakukan pemadaman sementara pada wilayah tertentu. 

Shutdown atau pemadaman yang disengaja dilakukan pada suatu wilayah tertentu dengan tujuan untuk mencegah kegagalan jaringan sistim pembangkit dan distribusi energy listrik secara keseluruhan.

Kapan Load Shedding Terjadi ?

Load shedding menjadi perlu ketika permintaan kebutuhan listrik pada jaringan wilayah tertentu lebih besar dari kapasitas pasokan listrik yang tersedia. Sehingga pada sisi penyedia suplai layanan energi listrik sangatlah penting untuk menjaga permintaan kebutuhan lstrik berada di bawah kapasitas pasokan. Yang berarti permintaan kebutuhan listrik harus selalu dibawah kapasitas pembangkit yang dapat beroperasi pada saat tersebut. 

Untuk hal tersebut, prognosa kebutuhan beban perlu dilakukan dalam hubungannya dengan sejumlah kriteria lain yang akan mempengaruhi proyeksi beban per jam dan menyeimbangkan permintaan dengan kapasitas pasokan yang tersedia. 

Fungsi ini dilakukan oleh Pusat Pengendalian Beban yang memonitor dinamika permintaan kebutuhan listrik dan ketersediaan pasokan listrik dari pembangkit secara kontiniyu selama 24 jam setiap harinya. Untuk menjaga keseimbangan permintaan dan ketersediaan pasokan listrik, aspek aspek lain yang dapat mempengaruhi permintaan dan pasokan tersebut, seperti kegiatan pemeliharaan baik pada distribusi maupun pada pembangkitan, pelanggan industri besar, kegiatan nasional dan berbagai aspek lainnya yang berpotensi menggangu kestabilan sistim mesti jadi perhatian. 

Load Shedding merupakan pilihan terakhir yang harus dilakukan ketika semua upaya lain untuk menyeimbangkan pasokan dan permintaan gagal, sehingga dapat mencegah shutdown nya seluruh jaringan yang untuk pemulihannya (recovery) akan membutuhkan waktu yang lebih lama. 

Tahapan Load Sheding

Dikarenakan tindakan Load shedding adalah respon mendesak untuk keadaan darurat, maka informasi kepada konsumen akan dilakukannya pemadaman tidak bisa dilakukan. Biasanya Load Shedding dibagi atas beberapa tahap yang akan beroperasi ketika tahapan dibawahnya mengalami kegagalan. Secara umum Load Shedding dibagi menjadi 4 tahap, yaitu : 

1. Tahap I : Pemadaman untuk sebagian besar perumahan dan beban komersil lainnya, seperti mall, industry kecil, perkantoran dll 
2. Tahap II : Meliputi Tahap I dan pedamana beban Industri besar 
3. Tahap III : Meliputi Tahap I, II dan pemadaman seluruh pemakaian pada wilayah tertentu. Pengecualian pada sumber daya strategis nasional, seperti ; pagnkalan militer, pusat pemerintahaan dan lain sebagainya. 
4. Islands : Merupakan tahap terakhir, dimana jaringan yang sebelumnya terinterkoneksi dipecah menjadi bagian bagian kecil ( pulau – pulau ), sehingga pembangkit yang masih beroperasi hanya melayani wilayah tempat lokasi pembangkit tersebut. 

Untuk sistim yang terintegrasi, load Shedding akan beroperasi secara otomatis ketika frekuensi berada dibawah 4% dari frekeuensi normal dan tegangan dibawah 10% dari tegangan normal. Sehingga ketika Load Shedding tahap 1 aktif, diharapkan frekuensi dan tegangan kembali normal karena beban telah dikurangi sesuai kelompok beban tahap 1. 

Load Shedding tahap 2 akan bereaksi setelah pada setting waktu tertentu nilai frekuensi dan tegangan hasil load Shedding tahap 1 masih dibawah 4% dan 10%. Begitu seterusnya sampai terjadinya sistim Islands. 

Aturan dan pemilihan bebam untuk tiap tahapan Load Shedding biasanya ditetapkan secara nasional dengan pertimbangan khusus seperti kendala teknis dilapangan, kepraktisan dan efektifitas serta sensifitas terhadap dampak ekonomi diwilayah tertentu. 

Load Shedding berbeda dengan pemadaman bergilir, pemadaman bergilir memang sudah direncanakan dari awal sehingga pengaturan pemadamannya dan waktu pemadaman bisa dikondisikan sesuai dengan kebutuhan.

Load Shedding hanya dilaksanakan pada kondisi darurat, dan jarang berkelanjutan berhari hari dan kondisinya tidak terjadi setiap tahun. Kondisi daruratnya adalah ketika sistim sedang beroperasi normal, dan tiba – tiba pasokan untuk memenuhi kebutuhan listrik menjadi berkurang karena gangguan yang muncul baik dari internal, eksternal maupun faktor alam seperti bencana seprerti jalur transmisi putus, atau gangguan pada pembangkit.

Read more »

Load Sharing ( Berbagi Beban ) Pada Generator Yang Beroperasi Paralel

Load Sharing merupakan istilah ketika beberapa generator yang beroperasi parallel menyuplai suatu beban dengan pembagian daya yang disuplay oleh beberapa generator yang beroperasi paralel tersebut dibagi secara proporsional baik daya reaktif (KVAR) maaupun daya aktif (KW).

Load Sharing sangat penting untuk mencegah terjadinya overload pada sebuah generator, menjaga kestabilan jaringan dan kontinuitas suplay daya listrik kebeban. 

Seperti yang dijelaskan pada defenisi Load Sharing, Load Sharing atau berbagi beban dapat dibagi menjadi dua , yaitu : 

• ACTIVE POWER (KW) LOAD SHARING - Load Sharing pada Daya Aktif (KW) 
• REACTIVE POWER (KVAR) LOAD SHARING - Load Sharing pada Daya Reaktif (KVAR)

ACTIVE POWER (KW) LOAD SHARING 

Ketika beberapa generator beroperasi secara parallel untuk menyuplai suatu beban, pengaturan governor pada masing – masing generator sangat menentukan proporsi besarnya daya aktif (KW) yang yang harus disuplai oleh masing – masing generator untuk menyuplai beban total yang dibutuhkan oleh suatu sistim. 

Pada generator yang menggunakan mesin diesel sebagai penggeraknya, load sharing daya aktif dilakukan dengan mengatur governor sehingga menambah atau mengurangi aliran bahan bakar untuk suplai engine tersebut. 

Ketika aliran bahan bakar ke mesin diesel salah satu generator ditambah, hal ini tidak akan menyebabkan naiknya kecepatan putaran generator dan meningkatnya nilai frekuensi seperti ketika sebuah generator dioperasikan sendiri (tidak parallel). 

Akan tetapi hanya meningkatkan besarnya porsi daya yang akan disuplai oleh generator tersebut. Pada kondisi parallel , kenaikan porsi daya salah satu generator harus diimbangi dengan penurunan porsi daya yang akan disuplai oleh generator yang lain sehingga total daya yang disuplai oleh seluruh generator tetap sama dengan jumlah daya yang dibutuhkan oleh sistim (beban). 

Begitupula sebaliknya, Ketika aliran bahan bakar ke mesin diesel salah satu generator dikurangi, hal ini tidak akan menyebabkan turunnya kecepatan putaran generator dan menurunnya nilai frekuensi seperti ketika sebuah generator dioperasikan sendiri (tidak parallel). Akan tetapi hanya menurunkan besarnya porsi daya yang akan disuplai oleh generator tersebut. 

Pada kondisi paralel ini , penurunan porsi daya aktif ( KW ) salah satu generator harus diimbangi dengan kenaikkan porsi daya aktif ( KW ) yang akan disuplai oleh generator yang lain sehingga total daya aktif ( KW ) yang disuplai oleh seluruh generator sama dengan jumlah daya aktif ( KW ) yang dibutuhkan oleh sistim (beban). 

Seperti ilustrasi dibawah ini : 

Kondis awal, dimana masing - masing generator menyulai beban 10 kW sehingga tiap tiap generator menyupali dengan daya yang sama.

Dari kondisi pda gambar diatas, karena sesuatu hal maka terjadi konsisi dimana dua generator yang diparalel menyuplai beban 10 MW, dengan load sharing sebesar 30 : 70, yang berarti salah stu generator hanya menyiplai sebesar 3 MW, dan generator satunya lafi sebesar 70 MW

Pada ulasan diatas, yang dicontohkan adalah generator dengan penggeraknya adalah mesin diesel. Untuk penggerak utamanya lainnya, seperti PLTA ataupun PLTU dengan steam, yang diatur tetaplah governor sehingga debit air yang masuk untuk PLTA atau flow steam untuk PLTU dapat dinaikkan atau diturunkan. Begitujuga dengan pembangkit yang lain. 

Sistem kontrol pengaturan beban harus dapat memantau dan mengendalikan suplay daya masing – masing generator sehingga beban total kW sebanding dengan rating relatif dari setiap generator yang bekerja parallel tersebut. 

REACTIVE POWER (KVAR) LOAD SHARING 

Jika untuk load sharing daya aktif yang diatur adalah governor setiap generator untuk proporsi daya aktif yang disuplai, maka untuk load sharing daya reaktif yang diatur adalah sistim eksitasi pada tiap – tiap generator untuk proporsi daya reaktif yang disuplai. 

Ketika medan eksitasi salah satu generator dinaikkan sehingga menjadi over eksitasi, hal ini tidak akan menimbulkan kenaikan tegangan seperti halnya generator beriperasi sendiri, akan tetapi akan menimbulkan kenaikan pada besarnya daya reaktif (KVAR) yang disuplai oleh generator tersebut. 

Sehingga menurunkan faktor daya dari generator. Dan sebaliknya, bila medan eksitasinya diturunkan, juga tidak akan menimbulkan under kesitasi seperti halnya generator tersebut beroperasi sendiri, akan tetapi akan menurunkan suplay daya reaktif ( KVAR ) dari generator itu sendiri. Sehingga menaikkan faktor daya dari generator. 

Pada kondisi parallel ini , penurunan porsi daya reaktif ( KVAR ) salah satu generator harus diimbangi dengan kenaikkan porsi daya reaktif ( KVAR ) yang akan disuplai oleh generator yang lain sehingga total daya reaktif ( KVAR ) yang disuplai oleh seluruh generator sama dengan jumlah daya ( KVAR ) yang dibutuhkan oleh sistim (beban).

Read more »

Menghitung Tegangan Maksimum pada Kapasitor

Menghitung Tegangan Maksimum pada Kapasitor - Postingan ini adalah kelanjutan dari postingan sebelumnya, yaitu : Perhitungan Arus Harmonisa Pada Kapasitor. Dari perhitungan sebelumnya telah didapat bahwa impedansi reaktor detuned 6% adalah 0,205 ohm sehingga nilai induktansi adalah :

• X_L = 2 x p x f x L
• L = X_L / (2 x p x f )
• L = 0.205 / ( 2 x 3.14 x 50 )
• L = 0,653 mH dan dapat menahan arus sekitar 88,75 A.

Sedangkan untuk unit kapasitor, dapat menahan arus max. sektiar 84,53 A.

Langkah berikutnya, kita akan memilih tingkat tegangan yang cocok untuk reactor 6%. 

Seperti yang telah dijelaskan diawal, nilai kapasitor awal adalah 50 kVAR 400V dengan X_C = 3.2 ohm tapi setelah dipasangkan reaktor reaktor, rating tegangan yang dibutuhkan kapasitor menjadi 425.5 V dengan nilai kVAR yang disesuaikan terhadap tegangan 425.5 V, yaitu :  menjadi 53 kVAR. 

Oleh karena itu, impedansi kapasitor naik menjadi 3.42 ohm. Yang didapat dari rumus :

• X_C = V² / Q 
• X_C = 426² / (53 x 1000) = 3.42 Ohm 

Untuk menghitung tegangan pada kapasitor untuk setiap tingkat harmonisa, kita akan menggunakan nilai arus untuk setiap tingkatan harmonisa yang didapat dari hasil perhitungan sebelumnya. 

Formula yang digunakan untuk menghitung tegangan pda kapasitor tersebut adalah : 

• U_h = 1.732 x I_h x  X_C / h 

Dimana : 

• Uh = Tegangan pada kapasitor pada tingkatan harmonisa h 
• Ih = Arus harmonisa pada tingkatan harmonisa h 
• X_C = Impdedansi kapasitor 
• h = Tingkatan Harmonisa 

Sehingga dari rumus diatas didapat hasil perhitungan sebagai berikut : 

• Harmonisa tingkat 1 : U₁=6%; I₁ = 76.5 A ; maka U₁ = 1.732 x 76.5 x 3.42 = 453.2 V 
• Harmonisa tingkat 3 : U₃=0.5%; I₃ = 2.2 A; maka U₃ = 1.732 x 2.2 x 3.42 / 3 = 4.35 V 
• Harmonisa tingkat 5 : U₅=5%; I₅ = 33.76 A; maka U₅ = 1.732 x 33.76 x 3.42 / 5 = 40.0 V
• Harmonisa tingkat 7 : U₇=5%; I₇ = 12.18 A; maka U₇ = 1.732 x 12.18 x 3.42 / 7 = 10.3 V

Sehingga Tegangan maksimum kapasitor adalah : 

• = U₁ + U₃ + U₅ + U₇ 
• = 453,2 + 4,35 + 40 + 10,3 
• = 508 V 

Untuk perbaikan faktor daya dengan kapasitor yagn terpasang seri dengan reactor, maka tegangan kapasitor yang dipakai adalah 508 V. 

Apabila nilai kapasitor dengan tegangan 508 V tidak ada dipasaran, maka dipilih nilai tegangan kapasitor yang lebih besar dan mendekati nilai 508 V tersebut. 

Seandainya tegangan kapasitor yang mendekari adalah 525 V , maka nilai kVAr yang sebelumnya adalah 53 kVAR harus disesuaikan kembali dengan nilai tegangan kapasitor 525 V tersebut. 

Untuk mendapatkan nilai kVAR dengan tegangan kapasitor 525 V, dilakukan perhitungan sebagai berikut : 

• Q₂ = Q₁ x (V2² / V1²) 
• Q₂ = 53 kVAR x ( 525² / 425.5² ) 
• Q₂ = 80.5 kVAR 

Kesimpulan : 

Seperti dijelaskan di atas, apabila menggunakan kapasitor dengan satuan 50 kVAR /step pada tegangan 400V, dan reaktor% 6 terpasang seri dengan nilai impedansi reaktor 0,205 ohm atau 0,653 mH maka arus max. yang akan mengalir adalah 88,75 A. Perlu dilakukan penyesuaian terhadap tegangan dan arus harmonisa sehingga untuk kapasitor tersebut, dikarenakan terhubung seri dengan reaktor, diperlukan rating kapasitor sebesar 525 volt dengan daya reaktif sebesar 80.5kVAR.

Untuk memudahkan penelusuran, urutan postingan ini dari awal hingga akhir adalah sebagai berikut :

1. Hubungan Daya Reaktif kVAR dengan Faktor Daya 
2. Batasan Nilai kVARH Agar Tidak Kena Denda PLN 
3. Penempatan Pemasangan Kapasitor 
4. Penggunaan Detuned Rector Filter Pada Peralatan Perbaikan Faktor Daya 
5. Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor 
6. Efek Pemasangan Detuned Reactor Filter Pada Kapasitor 
7. Perhitungan Arus Harmonisa Pada Kapasitor 
8. Menghitung Tegangan Maksimum pada Kapasitor

Demikian penjelasan terkait kapsitor dan reaktor filter, semoga bermanfaat.

Read more »

Perhitungan Arus Harmonisa Pada Kapasitor

Perhitungan Arus Harmonisa Pada Kapasitor - Melanjutkan pembahasan mengenai Efek Pemasangan Detuned Reactor Filter Pada Kapasitor, pada artikel kali ini akan dibahas mengenai besaran arus harmonisa pada kapasitor.

Pada contoh diawal (postingan sebelumnya) telah didapatkan nilai kVAR baru sebesar 53 kVAR pada tegangan 425.5 V. Berdasarkan standar IEC, kenaikan tegangan pada suatu sitim jaringan disebabkan karena mengalirnya arus harmonisa pada jaringan tersebut. Untuk peritungan besarnya arus yang akan mengalir kekapasitor untuk setiap tingkatan harmonisa, yang pertama kita tentukan adalah nilai impedansi kapasitor dan impedansi induktor (reaktor) dengan menggunakan rumus :

• X_C = 1 / ( 2 x p x f x C ) 
• X_L = 2 x p x f x L 

Total impedansi dikarenakan Reaktor dan Kapasitor yang terhubung seri adalah : 

• | X_L – X_C | 

Nilai X_C dan X_L yang didapat dari kedua rumus diatas sangat dipegnaruhi oleh nilai frekuensi, dan pada kasus harmonisa ini, untuk setiap tingkatan harmonisa, nilai X_C dan X_L akan berubah. 

Mencari Nilai Impedansi Kapasitor (X_C) dan Reaktor (X_L)

Sekarang akan kita coba hitung nilai X_L dan X_C. Pada contoh diawal telah didapatkan nilai kVAR baru sebesar 53 kVAR pada tegangan 425.5 V dengan nilai reactor 6%. 

Dengan menggunakan rumus : 

• X_C = U₂ / Q, 

Sehingga nilai X_C = 

• X_C = 425.52 / 50 k 
• X_C = 4262 / 50 k 
• X_C = 3.42 ohm 

Dengan diketahuinya nilai reactor P = 6 %, nilai impedansi X_L dapat dihitung, sebagai berikut : 

• P = X_L / X_C 
• 0.06 = X_L / X_C 
• X_L = 3.42 x 0.06 
• X_L = 0.205 ohm 

Setelah nilai X_C dan X_L didapat, yaitu 3.42 ohm dan 0.205 ohm, langkah berikutnya adalah menghitung nilai impedansi kapasitor ( X_C ) dan reaktor ( X_L ) untuk setiap frekuensi tingkatan harmonisa. 

Nilai Impedansi Kapasitor (X_C) dan Reaktor (X_L) Pada Tiap Tingkat Harmonisa

Besarnya frekuensi harmonisa  adalah :

Nilai frekuensi untuk setiap tingkatan harmonisa adalah kelipatan tingkatan harmonisa dikali dengan nilai frekuensi fundamental. 

Sehingga jika frekuensi 50 Hz maka besarnya frekuensi untuk harmonisa ke 5 adalah : 5 x 50 = 250 Hz. 

Sedangkan untuk harmonisa ke 3 besarnya frekuensi untuk harmonisa ke 3 adalah : 3 x 50 = 150 Hz. Kembali kita perhatikan kembali formula untuk X_C dan X_L  

• X_C = 1 / ( 2 x p x f x C ) 
• X_L = 2 x p x f x L

Misalkan sekarang kita mengukur nilai X_C dan X_L untuk harmonisa ke 3, maka dari formula diatas nilai frekuensi untuk setiap tingkatan harmonisa yaitu 3 x 50 Hz, sehingga untuk tingkatan harmonisa ke 3, nilai X_C  adalah : 

• X_C = 1 / ( 2 x p x f x C )…………………….. pada 50 Hz 
• X_C3 = 1 / ( 2 x p x 3 x f x C )……………….. pada 150 Hz (harmonisa ketiga) 
• Atau X_C3 = X_C / 3 

Sedangkan untuk X_L adalah :

•  X_L = 2 x p x f x L …………………….......... pada 50 Hz 
• X_L3 = 2 x p x 3 x f x L ………………............pada 150 Hz (harmonisa ketiga) 
• Atau X_L3 = X_L x 3 

Berdasarkan hal diatas, untuk tingkatan harmonisa yang lainya dapat kita hitung nilai impedansi kapasitor X_C dan nilai impedansi reaktor X_L sbb : 

• Harmonisa tingkat 1; X_C1 = 3.420 ; X_L1 = 0.205 
• Harmonisa tingkat 3; X_C3 = 3.420 / 3 = 1.140 ; X_L3 = 0.205 x 3 = 0.615 
• Harmonisa tingkat 5; X_C5 = 3.420 / 5 = 0.684 ; X_L5 = 0.205 x 5 = 1.025 
• Harmonisa tingkat 7; X_C7 = 3.420 / 7 = 0.488 ; X_L7 = 0.205 x 7 = 1.435 

Dari hasil perhitungan diatas telah didapat nilai impedansi X_C  dan X_L untuk setiap tingkatan harmonisa. 

Telah disebutkan diawal, standar IEC EN 61000-2-2, kenaikan tegangan untuk setiap tingkatan harmonisa adalah : 

• U₁= %106 x U_N 
• U₃= %0.5 x U_N 
• U₅= %5 x U_N 
• U₇= %5 x U_N 

Arus pada Kapasitor dan Reaktor Pada Tiap Tingkat Harmonisa
Sehingga nilai arus untuk setiap tingkatan harmonisa dari contoh diatas adalah : 

• I_h1 = U₁ / (1.732 x | X_L – X_C |

Sehingga : 

• Harmonisa tingkat 1 : U₁=106% (106% of fundamental) ; I₁ = 1.06 * 400 / (1.732 * | 3.420 – 0.205 | ) = 76.5 A 
• Harmonisa tingkat 3 : U₃=0.5% I₃ = 0.005 x 400 / (1.732 x | 1.14 – 0.615 | ) = 2.2 A 
• Harmonisa tingkat 5 : U₅=5% I₅ = 0.05 x 400 / (1.732 x | 0.684 – 1.025 | ) = 33.76 A 
• Harmonisa tingkat 7 : U₇=5% I₇ = 0.05 x 400 / (1.732 x | 0.488 – 1.435 | ) = 12.18 A 

Untuk arus total harmonisa adalah :

• I_S (Arus total Harmonisa) = √ (I12 + I32 + I52 + I72) = 
• √ (76.52 + 2.22 + 33.762 + 12.1832) = 84.53 A 

Dengan demikian, arus maksimum yang mengalir ke kapasitor adalah 84,53 A. dan dikarenakan terpasang seri dengan reactor sebesar 6%, maka reactor harus dapat menahan arus maksimum sekitar 1.05 x I_S = 1.05 x 84.53 A = 88.75 A ( 1.05 adalah safety factor ).

Pada postingan selanjutnya akan kita bahas mengenai perhitungan tegangan pada kapasitor untuk tiap tingkat harmonisa

Read more »

Efek Pemasangan Detuned Reactor Filter Pada Kapasitor

Efek Pemasangan Detuned Reactor Filter Pada Kapasitor - Artikel kali ini adalah kelanjutan dari artikel sebelumnya mengenai Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor.

Detuned Reaktor yang dipasang secara seri bertujuan untuk melindungi kapasitor dengan mencegah kenaikan harmonisa yang timbul pada jaringan. Namun hal ini berakibat naiknya tegangan pada terminal kapasitor. Sehingga rating tegangan kapasitor yang digunakan harus menyesuaikan dengan kenaikan tegangan akibat dipasangnya reactor tersebut.

Seperti gam bar berikut :

Dari gambar diatas, sebuah jaringan dengan tegangan 400 V, terpasang kapasitor 400 V , 50 kVAR/step. Untuk meningkatkan kinerja kapasitor , dipasang detuned reactor sebesar 6% sehingga rangkaian menjadi seperti gambar dibawah.

Dari penjelasan diawal, telah disebutkan bahwa pemasangan detuned reactor yang dihubungkan secara seri dengan kapasitor akan meningkatkan level tegangan pada terminal kapasitor.

Untuk mengetahui besarnya kenaikan tegangan yang terjadi setelah ditambahkan reactor dapat digunakan formula sebgai berikut :

• U1 = Un /(1-p) 
• U1 = 400 / ( 1- 0.06 ) 
• U1 = 400 / 0.94 
• U1 = 425.5 V 

Jadi terlihat, ketika kapasitor dengan rating tegangan operasional 400 V dipasangkan seri dengan reactor kapasitas 6%, maka akan terjadi kenaikan tegangan pada terminal kapasitor 400 V tersebut menjadi 425.5 V.

Jika dibiarkan akan memperpendek umur pakai kapasitor. Dalam hal ini, rating tegangan kapasitor 400 V tidak cocok dipasangkan dengan reactor 6%, sehingga perlu disesuaikan dengan mengganti kapasitor tersebut dengan rating tegangan yang sesuai yaitu 425.5V atau yang lebih besar.

Dikarenakan adanya penyesuaian terhadap perubahan tegangan, maka untuk mendapatkan nilai kompensasi yang sama dengan kapasitor sebelumnya yaitu 400 V, 50 kVAR/step, nilai kapasitor sebesar 50 kVAR tersebut harus disesuaikan kembali dengan tegangan yang baru 425.5 V.
Sehingga Daya Reaktif (Q1) menjadi sebagai berikut :

• (Q1) = Q / ( 1 – p ) 
• (Q1) = 50 / ( 1 – 0.06 ) 
• (Q1) = 50 / 0.94 = 53 kVAR 

Dari hasil perhitungan diatas didapat data spesifikasi kapasitor yang baru yaitu sebesar : 425.5 V; 53 kVAR/step.
Namun data yang didapat dari hasil perhitungan tersebut masih berdasarkan frekuensi fundamental 50 Hz.

Diawal, telah dijelaskan besaran frekwensi untuk setiap tingkatan harmonisa adalah 50 Hz, 150 Hz, 250 Hz, 350 Hz untuk harmonisa pertama , ketiga, kelima dan ketujuh. Berdasarkan IEC EN 61000-2-2, kenaikan tegangan untuk setiap tingkatan harmonisa adalah :

• U1= %106 x UN 
• U3= %0.5 x UN 
• U5= %5 x UN 
• U7= %5 x UN 

Agar kapsitor dapat bekerja dilevel aman untuk setiap tingkatan Harmonisa. Perlu dilakukan evaluasi tegangan, arus dan nilai kVAR untuk setiap tingkatan harmonisa tersebut.

Read more »