1 / 32

Analisis Harmonisa Dampak Harmonisa

Sudaryatno Sudirham. Analisis Harmonisa Dampak Harmonisa. Dampak Harmonisa. Dampak Pada Sistem. Adanya harmonisa menyebabkan terjadinya peningkatan susut energi yaitu energi “hilang” yang tak dapat dimanfaatkan, yang secara alamiah berubah menjadi panas.

irving
Download Presentation

Analisis Harmonisa Dampak Harmonisa

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Sudaryatno Sudirham AnalisisHarmonisa DampakHarmonisa

  2. Dampak Harmonisa DampakPadaSistem Adanyaharmonisamenyebabkanterjadinyapeningkatan susut energi yaitu energi “hilang” yang tak dapat dimanfaatkan, yang secara alamiah berubah menjadi panas Harmonisajugamenyebabkanterjadinyapeningkatan temperatur pada konduktor kabel,pada kapasitor, induktor, dan transformator, yang memaksadilakukannyaderatingpada alat-alat inidan justru derating ini membawa kerugian (finansial) yang lebih besar dibandingkan dengan dampak langsung yang berupa susut energi Pembebanan nonlinier tidaklah selalu kontinyu, melainkan fluktuatif. Oleh karena itu pada selang waktu tertentu piranti terpaksa bekerja pada batas tertinggi temperatur kerjanya bahkan mungkin terlampaui pada saat-saat tertentu. Hal iniakanmengurangi umur ekonomis piranti. Harmonisadapatmenyebabkan kenaikan tegangan yang dapat menimbulkan micro-discharges bahkan partial-discharges dalam piranti yang memperpendek umur, bahkan mal-function bisa terjadi pada piranti. Harmonisajugamenyebabkanoverload padapenghantarnetral; kWh-meter memberi penunjukan tidak normal; rele proteksi juga akan terganggu, bisa tidak mendeteksi besaran rms bahkan mungkin gagal trip.

  3. Dampak Harmonisa Dampak Pada Instalasi di Luar Sistem Harmonisamenimbulkannoise padainstalasitelepondankomunikasikabel. Digital clock akanbekerjasecaratidak normal. DampakTidakLangsung Selaindampakpadasistemdaninstalasi di luarsistem yang merupakandampakteknis, terdapatdampaktidaklangsnugyaitudampakekonomi. DalamkuliahinihanyaakandibahasDampakPadaSistem

  4. Dampak Pada Konduktor

  5. Dampak Harmonisa, Konduktor Konduktor Temperaraturkonduktortanpaarus, samadengantemperatursekitar, Ts Konduktoryang dialiriarusmengalamikenaikantemperatursebesarT Temperaraturkonduktor yang dialiriarusadalahTs+ T = cp I2Rt Kapasitaspanaspadatekanankonstan sebandingI2R Konduktor dialiri arus non-sinus: Resistansikonduktor Dayadiserapkonduktor Menyebabkankenaikantemperatur / susutenergi

  6. Dampak Harmonisa, Konduktor Susut daya semula (tanpa harmonisa): Susut daya tambahan karena arus harmonisa: Susut daya berubah menjadi: Pertambahan kenaikan temperatur: Kenaikan temperatur semula: 70o 25o = 45oC Kenaikan temperatur akibat adanya hormonisa: Temperatur kerja akibat adanya harmonisa: CONTOH: Kabel: resistansi total 80 m, mengalirkanarus100 A frekuensi 50 Hz, temperatur 70o C, padasuhusekitar 25o C. Perubahanpembebebananmenyebabkanmunculnyaharmonisa350 Hz dengan nilai efektif 40 A Terjaditambahan susut daya sebesar 16% Temperatur kerja naik 10%

  7. Dampak Harmonisa, Konduktor kabel 0,2  kabel 0,2  I Irms= 20 A resistif resistif CONTOH: THDI= 100% (penyearah ½ gel) • Jika daya tersalur ke beban dipertahankan: I = I1rms = 20 A Susutnaik 100% • Jika susutdaya di kabeltidakbolehmeningkat: I = Irms= 20 A Susuttetap Arus fundamental turun menjadi 70% Dayatersalurkebebanharusditurunkanmenjadi 70% derating kabel

  8. DampakpadaKapasitor

  9. Dampak Harmonisa, Kapasitor Pengaruh Frekuensi Padar Im r r Itot loss factor IC rtan  frekuensi power radio audio Re IRp VC frekuensi listrik frekuensi optik r menurun dengan naiknya frekuensi C menurun dengan naiknya frekuesi. Namun perubahan frekuensi lebih dominan dalam menentukan reaktansi dibanding dengan penurunan r; oleh karena itu dalam analisis kita menganggap kapasitansi konstan. Kapasitor Diagram Fasor Kapasitor faktor desipasi (loss tangent) faktor kerugian (loss factor)

  10. Dampak Harmonisa, Kapasitor v = 150 sint + 30 sin5t V v 500F f = 50 Hz 200 [V] [A] vC 100 iC 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 t [detik] -100 -200 CONTOH: Kurvategangandankurvaaruskapasitorberbedabentukpadategangan non-sinus Perantegangandanperanaruspadakapasitorperluditinjausecaraterpisah

  11. Dampak Harmonisa, Kapasitor CONTOH: Rating 110 V rms, 50 Hz losses dielektrik 0,6 W v = 150 sint + 30 sin3t + 30 sin3t V v 500F f = 50 Hz Rugi daya dalam dielektrik Berbandinglurusdenganfrekuensidankuadrattegangan

  12. Dampak Harmonisa, Kapasitor Rating 110 V rms, 50 Hz losses dielektrik 0,6 W v = 150 sint + 30 sin3t + 30 sin3t V v 500F f = 50 Hz Berbanding lurus dengan frekuensi dan kuadrat tegangan Losses dielektrik total:

  13. Dampak pada Induktor

  14. Dampak Harmonisa, Induktor If + Ei - + V - L V=Ei If =I  Induktor Diagram Fasor Induktor Ideal CONTOH: V = Ei = 75 V rms v = 150 sint + 30 sin3t + 30 sin3t V f = 50Hz L= ?

  15. Dampak Harmonisa, Induktor 1200 lilitan vL 600 [V] [Wb]  400 200 vL 0 t [detik] 0 0.01 0.02 0.03 0.04 -200 -400 -600 Fluksi Dalam Inti nilai efektif tegangan sinus jumlah lilitan nilai puncak fluksi Bagaimanajikanon-sinus? CONTOH: Bentukgelombangfluksiberbedadenganbentukgelombangtegangan

  16. Dampak Harmonisa, Induktor Formulasi empiris untuk frekuensi rendah Bm: nilai kerapatan fluksi maksimum,  : ketebalan laminasi inti, dan v : adalah volume material inti Ic V=Ei  I If  Rugi-Rugi Inti Adanyarugi inti menyebabkan fluksi magnetiktertinggaldariarusmagnetisasiIf sebesar yang disebut sudut histerisis. Arusuntukmengatasirugiinti Arusmagnetisasi Arus untuk membangkitkan fluksi rugi arus pusar rugi histerisis frekuensi volume luas loop kurva histerisis

  17. Dampak Harmonisa, Induktor Ei Ic If R  I V If  Rugi Tembaga Arusuntukmengatasirugitembaga Teganganjatuhpadabelitan Arusmagnetisasi Arusuntukmembangkitkanfluksi Daya masuk yang diberikan oleh sumber, untuk mengatasi rugi-rugi inti,Pc untuk mengatasi rugi-rugi tembaga, Pcu

  18. Dampak pada Transformator

  19. Dampak Harmonisa, Transformator I2 = I1 jXe= j(X2+ X1) Re= R2+R1 V2  V1/a V1/a V2 jI2Xe I2Re I2 Transformator Rangkaian Ekivalen dan Diagram Fasor

  20. Dampak Harmonisa, Transformator Fluksi Dan Rugi-Rugi Karena Fluksi Fluksi magnetik, rugi-rugi histerisis, dan rugi-rugi arus pusar pada inti dihitung seperti halnya pada induktor Rugi-Rugi Pada Belitan Selain rugi-rugi tembagaterjadi rugi-rugi tambahan arus pusar, Pl, yang ditimbulkan oleh fluksi bocor. Fluksibocorselainmenembusintijugamenembuskonduktorbelitan. Rugiarusbocortimbulbaik di intimaupun di konduktorbelitan. Rugi arus pusar pada belitan (stray losses): Namun formula initakdigunakan Rugi arus pusar dihitungsebagai proporsi dari rugi tembaga, dengan tetap mengingat bahwa rugi arus pusar sebanding dengan kuadrat ferkuensi. Proporsi ini berkisar antara 2% sampai 15% tergantung dari ukuran transformator

  21. Dampak Harmonisa, Transformator CONTOH: I Irms = 40 A Resistansibelitan primer 0,05  Arusinimenimbulkanjugafluksibocor. Fluksibocorinimenembuskonduktorbelitandanmenimbulkanrugi arus pusar di konduktorbelitan. Rugiaruspusar ini = 5% dari rugi tembaga Rugi tembaga Rugi arus pusar Rugi daya total pada belitan 80 + 4 = 84 W.

  22. Dampak Harmonisa, Transformator CONTOH: I I7rms = 6 A I1rms = 40 A Resistansi belitan primer 0,05  Rugi arus pusar diperhitungkan 10% dari rugi tembaga Rugi tembaga total: Rugi arus pusar komponen fundamental: Rugi arus pusar harmonisa ke-7: Rugi daya total:

  23. Dampak Harmonisa, Transformator Faktor K Faktor K digunakan untuk menyatakan adanya rugi arus pusar pada belitan. Ia menunjukkan berapa rugi-rugi arus pusar yang timbul secara keseluruhan. Nilai efektif total arus nonsinus Rugi tembaga total Resistansibelitan Rugi arus pusar total proporsi terhadap rugi tembaga faktor rugi arus pusar (stray loss factor)

  24. Dampak Harmonisa, Transformator Faktor K dapat dituliskan sebagai Faktor Kbukan karakteristik transformator melainkan karakteristik sinyal. Walaupun demikian suatu transformator harus dirancang untuk mampu menahan pembebanan nonsinus sampai batas tertentu.

  25. Dampak Harmonisa, Transformator CONTOH: I I3rms = 15 A I11rms = 5 A I1rms = 40 A Resistansi belitan primer 0,08 Rugi arus pusar diperhitungkan 5% dari rugi tembaga Nilai efektif arus total: Faktor K:

  26. TeganganMaksimum

  27. Dampak Harmonisa, Tegangan Maksimum Tegangan Maksimum Pada Piranti Kehadiran komponen harmonisa dapat menyebabkan piranti mendapatkan tegangan lebih besar dari yang seharusnya. Piranti-piranti yang mengandung elemen dinamis, berisiko mengalami resonansi pada frekuensi harmonisa tertentu Apabila terjadi resonansi, tegangan fundamental akan bersuperposisi dengan tegangan resonansi dan tegangan maksimum yang terjdi akan lebih tinggi dari tegangan fundamental

  28. Dampak Harmonisa, Tegangan Maksimum  CONTOH: kabel Tak ada beban di ujung kabel 2,9 F 50 Hz, 12 kV R internal 1  XLinternal 6,5  impedansi total sumberdankabel teganganmaksimumpadakabel

  29. Dampak Harmonisa, Tegangan Maksimum 1 0.5 0 0 1 2 3 4 -0.5 -1 40 v1+v13 [kV] 30 20 10 [detik] 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 -10 v1 -20 -30 -40 Nilai puncak V1m dan V13m terjadi pada waktu yang sama yaitu pada seperempat perioda, karena pada harmonisa ke-13 ada 13 gelombang penuh dalam satu perioda fundamental atau 6,5 perioda dalam setengah perioda fundamental. Jadi tegangan maksimum yang diterima kabel adalah jumlah tegangan maksimum fundamental dan tegangan maksimum harmonisa ke-13

  30. Dampak Harmonisa, Tegangan Maksimum Partial Discharge Contoh-10. memberikan ilustrasi bahwa adanya hamonisa dapat menyebabkan tegangan maksimum pada suatu piranti jauh melebihi tegangan fundamentalnya. Tegangan lebih yang diakibatkan oleh adanya harmonisa bisa menyebabkan terjadinya partial discharge pada piranti, walaupun sistem bekerja normal, dalam arti tidak ada gangguan Akibatnyaadalah umur piranti akanmenjadilebihpendekdari yang diperkirakansebelumnya, yang akan menimbulkan kerugtian besar secara finansial.

  31. Dampak Harmonisa, kWh-meter S2 S1 S1 S2 piringan Al kWh-meter Elektromekanik Kumparan teganganS1 dihubungkan pada tegangan sumber sementara kumparan arus S2dialiri arus beban Masing-masing kumparan menimbulkan fluksi magnetik bolak-balik yang menginduksikan arus bolak-balik di piringan aluminium Interaksi arus induksi dan fluksi magnetik menimbulkan momen putar pada piringan Harmonisa di kumparan arus, akan muncul juga pada i Frekuensi harmonisa sulit untuk direspons oleh kWh meter tipe induksi. Pertama karena kelembaman sistem yang berputar, dan kedua karena kWh-meter ditera pada frekuensi f dari komponen fundamental, misalnya 50 Hz. Dengan demikian penunjukkan alat ukur tidak mencakup kehadiran arus harmonisa.

  32. Course Ware AnalisisHarmonisa DampakHarmonisa SudaryatnoSudirham

More Related