Eka Zulia Agustin - Lapres Percobaan 3 (Tripplen Harmonik) PDF [PDF]

Citation preview

PRAKTIKUM KUALITAS DAYA



Triple-N Harmonik III Eka Zulia Agustin 4 D4 ELIN A



1310161023 Renny Rakhmawati, S.T., M.T. Luluk Badriyah, S.ST., M.T. Selasa, 07 April 2020



PRAKTIKUM KUALITAS DAYA Praktikum III Triple-N Harmonik



A. TUJUAN Untuk mengetahui pengertian, penyebab, dampak dan mitigasi dari tripplen harmonisa.



B. DASAR TEORI Triple-N harmonics adalah kelipatan ganjil dari 3 kali frekuensi fundamental, yaitu, ke-3, ke-9, ke-15, dll. Semua harmonisa dalam fase dan terjumlah mengalir ke dalam konduktor netral. Switched Mode Power Supplies (SMPS) menghasilkan banyak harmonik ke-3 - ini terutama bermasalah pada bangunan komersial karena banyaknya komputer, peralatan kantor, dll.



Sistem dengan hubungan bintang 3 fase dengan beban linier seimbang tidak memiliki arus yang mengalir di netral. Bila terdapat banyak harmonik ke-3 (or other triple-N), arus netral bisa sangat besar melebihi arus fasa. Ini menyebabkan overheating pada konduktor netral. Perhatikan ini mungkin hanya dinilai 50% di bangunan yang tua. Netral biasanya secara normal tidak memiliki perlindungan berlebih.



Tindakan Mitigasi/mengatasi 1. Peningkatan ukuran konduktor netral



2. Filter pasif 3. Active harmonic conditioners 4. Transformer based solutions



Triplen harmonik merupakan harmonik yang terjadi pada kelipatan ketiga (h = 3, 9, 15, 21,…) dari frekuensi dasarnya (50 atau 60 Hz). Triplen harmonik perlu mendapat perhatian khusus, karena respon sistem yang terjadi saat terjadi triplen harmonik umumnya berbeda dibandingkan dengan respon dari orde harmonik yang lain. Triplen harmonik atau biasa disebut dengan triplen saja, menjadi persoalan yang penting bagi sistem jaringan bintang yang diketanahkan (grounded wye systems) dengan adanya arus yang mengalir pada konduktor netral sistem tersebut. Dengan mengalirnya arus pada konduktor netral menyebabkan kawat netral menjadi overload, karena arus yang mengalir pada konduktor netral tidak lagi saling menghilangkan antar fasanya melainkan saling menjumlahkan. Efek lainnya adalah pemanasan berlebih (over heating) pada konduktor netral. Selain itu, dapat juga menyebabkan peralatan salah beroperasi karena tegangan line-to-netral yang terdistorsi cukup besar oleh triplen harmonik pada kawat netralnya. Pada lilitan wye-delta terlihat arus triplen harmonik memasuki sisi wye pada setiap fasanya dan pada netralnya terjadi arus triplen yang merupakan penjumlahan dari setiap fasanya. Sedangkan pada sisi delta terlihat tidak ada hubungan langsung antara lilitan wye dan delta, dalam hal ini melalui ground sehingga arus triplen harmonik yang mengalir melalui netral pada sisi wye menuju ground tidak dapat mengalir ke sisi delta, arus seolah-olah terperangkap dan tidak mengalir pada sisi delta. Saat arus yang mengair pada setiap fasa seimbang, arus triplen harmonik berperilaku seperti arus urutan nol yang pada sisi netralnya akan saling menjumlahkan. Type lilitan transformator seperti ini yang banyak digunakan pada jaringan distribusi sistem tenaga listrik dengan sisi lilitan delta (bagian kanan) dihubungkan ke saluran transmisi (transmission feeder).



Sedangkan dengan menggunakan hubungan lilitan wye-wye, seperti terlihat pada gambar bagian bawah, apabila terjadi arus triplen pada keadaan seimbang, seperti telah diilustrasikan di atas, arus triplen akan mengalir pada kedua sisi, mengalir dari sisi tegangan rendah (sisi beban) menuju sisi tegangan tinggi (sisi feeder). Sehingga, arus triplen ini akan terjadi pada kedua sisi dengan proporsi yang sama. Besarnya arus harmonik akibat triplen tidak dapat dihindari sehingga dapat dipastikan arus harmonik akan berkontribusi terhadap arus netral. Sehingga, didapatkan hubungan antara arus netral dengan arus harmonik sebagai berikut :



C. PERALATAN YANG DIGUNAKAN 1. Variac 3 phasa 2. Diode bridge 1 phasa 3. Beban lampu 100 Ω. 4. Voltmeter AC 5. Ammeter AC 6. Kabel penghubung



D. RANGKAIAN PERCOBAAN A. Rangkaian A



B. Rangkaian B



E. LANGKAH – LANGKAH PERCOBAAN 1. Gunakan sumber 3 fasa R,S, dan T sebagai sumber. 2. Buatlah rangkaian A berikut menggunakan beban lampu saja / beban linier dan lakukan pengukuran sesuai tabel A berikut. 3. Ulangi langkah nomor 2 untuk rangkaian B menggunakan beban trafo tanpa beban dan isikan data ke tabel A.



F. DATA HASIL ANALISA



Beban



pf



Lampu 3 phasa Dioda Bridge 1 phasa



0,866



V (Volt) 380



0,8937



380



frek (Hz) 50 150 250 350 450 550 THDi (%)



h 1 3 5 7 9 11



I (A)



THDv



THDi



2,194



1,187



1,72*10^-8



2,16



19,43



0,135851



ILL (beban lampu) 3,10268 4,46276E-08 1,90993E-08 1,72993E-08 1,21727E-08 7,75216E-09



ILL (beban dioda bridge) 3,0236399 0,246446 0,217403 0,1791611 0,137386 0,0987584



1,72482E-08



0,135850618



Gambar Gelombang Tegangan dan Arus a. Beban Lampu 3 phasa VLL1 600



400 200



0



-200 -400



-600



ILL1 4



2



0



-2



-4 0



0.02



b. Dioda Bridge 1 phasa



0.04 Time (s)



0.06



0.08



VLL2 600



400 200



0



-200 -400



-600



ILL2 4



2



0



-2



-4 0



0.02



0.04 Time (s)



0.06



0.08



S = Vline-line x Iline-line P = S x cos phi Q = S x sin phi



a. Beban Lampu S = Vline-line x Iline-line = 380 x 2,194 = 833,72 VA P = S x cos phi



= 833,72 x 0,866 = 722,00152 Watt



Q = S x sin phi



= 833,72 x 0,5= 416,896682 VAR



b. Beban Diode Bridge 1 Fasa S = Vline-line x Iline-line = 380 x 2,16 = 820,8 VA P = S x cos phi



= 820,8 x 0,8937 = 733,54896 Watt



Q = S x sin phi



= 820,8 x 0,4486= 368,26425741 VAR



G. ANALISIS DATA Pada praktikum ke 3 ini berjudul Triple-N harmonics. Triple-N harmonics adalah kelipatan ganjil dari 3 kali frekuensi fundamental, yaitu, ke-3, ke-9, ke-15, dll. Pada percobaan ini menggunakan sumber 3 fasa R,S,T. Terdapat 2 rangkaian simulasi pada gambar. Pada rangkaian A terdapat sumber 3 fasa R, S, T dengan beban resistor 100Ω dan terdapat alat ukur voltmeter, ammeter serta THDv pada sisi sumber. Pada rangkaian A terdapat sumber 3 fasa R, S, T dengan beban diode bridge 1 fasa dan terdapat alat ukur voltmeter, ammeter serta THDv pada sisi sumber.



Berdasarkan hasil data percobaan nilai power factor pada beban lampu dan diode bridge 1 fasa tidak jauh beda nilainya, namun lebih tinggi nilai pf dari diode bridge 1 fasa. Akan tetapi nilai dari THDv maupun THDi pada beban dioda bridge 1 fasa sangat tinggi. Namun pada simulasi ini setiap harmonisa ganjil muncul dengan nilai yang linier turun sebanding dengan urutan harmonisa. Pada prinsipnya triplen harmonisa akan menghasilkan arus besar pada haronisa ketiga atau kelipatannya yang nilainya bisa sampai tiga kali arus pahasa. Namun pada simulasi ini tidak triplen harmonisa yang nilainya tiga kali arus phasa. Hal tersebut terjadi karena beberapa faktor kemungkinan diantaranya pada simulasi PSIM hasil yang ditampilkan merupakan hasil pada kondisi ideal sehingga triplen harmonisa tidak dapat ditampilkan, yang kedua triplen harmonisa tidak dapat ditampilkan karena rangkaian pengganti tidak bisa diwakili untuk menggantikan rangkain secara real. Pada simulasi dengan menggunakan konverter 4 pulsa timbul harmonisa arus sedangkan pada rangkaian dengan beban linier tidak menimbulkan harmonisa. Namun pada rangkaian menggunakan konverter 4 pulsa masih belum tampil triplen harmonisa namun pada setiap urutan ganjil terdapat harmonisa.



H. KESIMPULAN



1. Dari hasil simulasi triplen harmonisa tidak dapat diamati karena rangkaian pengganti tidak dapat mewakili rangkaian secara real. 2. Pada simulasi dengan menggunakan konverter 4 pulsa timbul harmonisa arus sedangkan pada rangkaian dengan beban linier tidak menimbulkan harmonisa.