spln d5.004!1!2012 power quality (regulasi harmonisa)

5/28/2018 SPLN D5.004!1!2012 Power Quality (Regulasi Harmonisa)

1/40

i

POWER QUALITY(REGULASI HARMONISA, FLICKER DAN

KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN)

PT PLN (Persero)Jl. Trunojoyo Blok M-1/135 Kebayoran Baru

Jakarta Selatan 12160

STANDARPT PLN (PERSERO)

SPLN D5.004-1: 2012

Lampiran Keputusan DireksiPT PLN (PERSERO) No. 563K/DIR/2012


2/40


3/40

POWER QUALITY(REGULASI HARMONISA, FLICKER DAN

KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN)

POWER QUALITY

STANDARPT PLN (PERSERO)

SPLN D5.004-1: 2012

Lampiran Keputusan DireksiPT PLN (PERSERO) No. 563K/DIR/2012

PT PLN (Persero)

Jl. Trunojoyo Blok M-1/135 Kebayoran BaruJakarta Selatan 12160


4/40


5/40

POWER QUALITY(REGULASI HARMONISA, FLICKER DANKETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN)

ER

UALITY

Disusun oleh:

Kelompok Bidang Distribusi Standardisasidengan Keputusan Direksi

PT PLN (Persero)No.277.K/DIR/2012

Kelompok Kerja StandardisasiRegulasi Harmonisa (Power Qual i ty)

dengan Keputusan DireksiPT PLN (Persero)

No.082.K/DIR/2012

Diterbitkan oleh:

PT PLN (Persero)Jl. Trunojoyo Blok M-1/135, Kebayoran Baru

Jakarta Selatan 12160


6/40


7/40


8/40

Susunan Kelompok Bidang Distribusi Standardisasi

Keputusan Direksi PT PLN (Persero): No. 277.K/DIR/2012

1. Ir. Ratno Wibowo : Sebagai Ketua merangkap Anggota

2. Hendi Wahyono, ST : Sebagai Sekretaris merangkap Anggota

3. Ir. Dany Embang : Sebagai Anggota

4. Ir. Lukman Hakim : Sebagai Anggota

5. Ir. Adi Subagio : Sebagai Anggota

6. Ir. Zairinal Zainuddin : Sebagai Anggota

7. Ir. Pranyoto : Sebagai Anggota

8. Ir. Rutman Silaen : Sebagai Anggota

9. Ir. Iskandar Nungtjik : Sebagai Anggota

10. Ir. Satyagraha A K, ST : Sebagai Anggota11. Ir. Indradi Setiawan : Sebagai Anggota

12. Ir. Ignatius Rendroyoko. M.EngSc : Sebagai Anggota

Susunan Kelompok Kerja StandardisasiRegulasi Harmonisa (Power Quality)

Keputusan Direksi PT PLN (Persero): No.082.K/DIR/2012

1. Ir. Ignatius Rendroyoko.M.Eng.Sc : Sebagai Ketua merangkap Anggota

2. M. Firmansyah, ST, MT : Sebagai Sekretaris merangkap Anggota

3. Ir.Anang Mawardi,MT : Sebagai Anggota

4. Ir. Victor T. Sitorus : Sebagai Anggota

5. Ir. Iskandar Nungtjik : Sebagai Anggota

6. Hendi Wahyono, ST : Sebagai Anggota

7. Ir. M. Rusli.MM.MT : Sebagai Anggota

8. Ir.. Bob Saril. M.Eng.Sc : Sebagai Anggota

9. Tri Wahyudi, ST.MM : Sebagai Anggota

10. Ir. Isfaisal : Sebagai Anggota


9/40

SPLN D5.004-1: 2012

i

Daftar Isi

Daftar Isi .................................................................................................................................... i

Daftar Gambar ......................................................................................................................... ii

Daftar Tabel ............................................................................................................................. ii

Daftar Lampiran........................................................................................................................ ii

Prakata .....................................................................................................................................iii

1 Ruang Lingkup .................................................................................................................. 1

2 Tujuan ............................................................................................................................... 1

3 Acuan Normatif .................................................................................................................. 1

4 Istilah dan Definisi ............................................................................................................. 2

4.1 Harmonisa ................................................................................................................ 24.2 Batasan Nilai Harmonisa .......................................................................................... 2

4.3 Distorsi Harmonisa ................................................................................................... 2

4.4 Distorsi Harmonisa Individu ...................................................................................... 2

4.5 Distorsi Harmonisa Total (THD) ............................................................................... 2

4.6 Distorsi Harmonisa Tegangan Total (THDv) ............................................................. 2

4.7 Distorsi Harmonisa Arus Total (THDi) ...................................................................... 3

4.8 Distorsi Arus Total (Total Demand Distortion- TDD) ................................................ 3

4.9 Hertz ........................................................................................................................ 3

4.10 Pelanggan ................................................................................................................ 3

4.11 Beban Non Linier ..................................................................................................... 34.12 Meter Energi Listrik .................................................................................................. 3

4.13 Titik Sambung Pelanggan atau Titik Transaksi (Point of Common Coupling) ........... 3

4.14 Daya Aktif ................................................................................................................. 4

4.15 Faktor Daya ............................................................................................................. 4

4.16 Faktor Bobot (Weighting Factor - Wi)........................................................................ 4

4.17 Filter Aktif ................................................................................................................. 4

4.18 Filter Pasif ................................................................................................................ 4

4.19 Kelip Tegangan (Flicker) .......................................................................................... 4

4.20 Depresi Tegangan Hubung Singkat (DTHS) ............................................................. 4

4.21 Ketidakseimbangan Tegangan ................................................................................. 5

5 Regulasi Harmonisa .......................................................................................................... 5

5.1 Batasan Nilai Harmonisa .......................................................................................... 5

5.1.1 Batasan Distorsi Harmonisa Tegangan......................................................... 6

5.1.2 Batasan Distorsi Harmonisa Arus ................................................................. 6

6 Pengukuran dan Penilaian (Assesment) Harmonisa .......................................................... 8

6.1 Titik Pengukuran ...................................................................................................... 8

6.2 Pengukuran Harmonisa Tegangan dan Arus ............................................................ 8

6.2.1 Pengukuran Harmonisa Tegangan ............................................................... 8

6.2.2 Pengukuran Harmonisa Arus ........................................................................ 9

6.2.3 Durasi Pengukuran Harmonisa ..................................................................... 9

6.3 Peralatan Pengukuran Harmonisa............................................................................ 9


10/40

SPLN D5.004-1: 2012

ii

6.3.1 Jenis Peralatan Pengukuran Harmonisa ....................................................... 9

6.4 Penilaian (Assesment) Harmonisa ......................................................................... 10

6.4.1 Prosedur Tahap 1 ....................................................................................... 11

6.4.2 Prosedur Tahap 2 ....................................................................................... 12

7 Mitigasi Pengaruh Harmonisa .......................................................................................... 13

7.1 Kewajiban Pelanggan dan Utilitas .......................................................................... 13

7.1.1 Kewajiban Pihak Pelanggan ....................................................................... 13

7.1.2 Kewajiban PLN / Pihak Utilitas .................................................................... 13

7.2 Mitigasi Pengaruh Harmonisa ................................................................................ 13

8 Kelip Tegangan (Flicker) dan Fluktuasi Tegangan ........................................................... 14

8.1 Depresi Tegangan Hubung Singkat ........................................................................ 14

8.2 Kelip Tegangan (Flicker) ........................................................................................ 14

8.3 Mitigasi Pengaruh Kelip Tegangan (Flicker) dan Fluktuasi Tegangan .................... 17

9 Ketidakseimbangan Tegangan (Voltage Unbalance) ....................................................... 17

9.1 Batasan Ketidakseimbangan Tegangan ................................................................. 17

9.2 Mitigasi Pengaruh Tegangan Tidak Seimbang ....................................................... 17

Daftar Gambar

Daftar Tabel

Daftar Lampiran

Gambar 1 Harmonisa Pada Tegangan dan Arus Terukur Pada Instalasi Peleburan Logam .... 5

Gambar 2 Pengukuran pada Titik Transaksi Pelanggan .......................................................... 8

Gambar 3 Prosedur Evaluasi Harmonisa Pada Titik Sambung Pelanggan ............................ 10

Gambar 4 Kurva FlickerPada Fluktuasi Perubahan Tegangan ............................................. 15

Gambar 5 Gelombang RMS Fluktuasi Tegangan (Flicker) ..................................................... 15

Gambar 6 Contoh hasil pengukuran Flicker(dalam % Plt) ..................................................... 16

Tabel 1 Batasan Harmonisa Tegangan ................................................................................... 6

Tabel 2 Batasan Distorsi Harmonisa Arus ............................................................................... 7

Tabel 3 Nilai faktor bobot untuk beberapa tipe beban penghasil Harmonisa ......................... 11Tabel 4 Batasan Depresi Tegangan Hubung Singkat (DTHS) ............................................... 14

Tabel 5 Level Kompatibilitas untuk Flickerpada Sistem TR dan Level Tahap Perencanaan

untuk Flickerpada Sistem TM dan TT ................................................................................... 16

LAMPIRAN 1. 18

LAMPIRAN 2. 20LAMPIRAN 3. 23


11/40

SPLN D5.004-1: 2012

iii

Prakata

Dengan banyaknya penggunaan peralatan listrik non-linier yang menggunakan teknologi

peralatan berbasis switchingelektronik seperti: komputer, programmable logic control (PLC),adjustable speed drive (ASD), pulse width modulation (PWM), peralatan tanur induksi(induction furnace), tanur busur listrik (arc furnace) dan peralatan listrik berbasis switchingelektronik lainnya, yang menyebabkan distorsi harmonisa arus pada titik sambung pelanggandan sistem tenaga listrik dan yang selanjutnya akan berdampak pada kualitas listrik termasukdistorsi tegangan.

Oleh karena itu, level distorsi harmonisa arus dan tegangan harus dibatasi dan dikendalikandengan cara menjaga level emisi harmonisa arus pada peralatan listrik non-linier sertamembatasi penyebaran pengaruh harmonisa ke seluruh sistem tenaga listrik.

Dalam pemenuhan kualitas listrik PLN berkewajiban untuk menjaga kualitas tegangan padasistem tenaga listrik yang memenuhi kriteria yang dipersyaratkan pada standar ini. PLN telah

melakukan kajian mengenai kondisi kualitas listrik pada titik sambung pelanggan maupunpada jaringan PLN.

Untuk menjaga kualitas listrik sesuai yang dipersyaratkan maka diperlukan penerapan standarPower Quality (Regulasi Harmonisa, Flickerdan Ketidakseimbangan) ini.


12/40


13/40

SPLN D5.004-1: 2012

1

Power Quality(Regulasi Harmonisa, Flicker dan Ketidakseimbangan Tegangan)

1 Ruang Lingkup

Standar ini disusun untuk menetapkan batasan maksimum level distorsi harmonisa yangdiperbolehkan di titik sambung pelanggan pada jaringan tegangan rendah (TR), teganganmenengah (TM) dan tegangan tinggi (TT), termasuk prosedur pengukuran, langkahevaluasi/penilaian dan mitigasi distorsi harmonisa pada titik sambung pelanggan.

Standar ini juga menetapkan batasan maksimum: ketidakseimbangan tegangan dan fluktuasitegangan yang dinyatakan dalam depresi tegangan hubung singkat (DTHS) pada titiksambung pelanggan, serta Kelip Tegangan (Flicker), termasuk prosedur pengukuran danlangkah evaluasi/penilaian, serta langkah mitigasi pada titik sambung pelanggan.

2 Tujuan

Sebagai pedoman umum dalam penetapan syarat dan kondisi kelistrikan yang harus dipenuhipada perjanjian jual beli tenaga listrik, dalam mengatur nilai batasan distorsi harmonisa, flickerdan ketidakseimbangan tegangan, melakukan pengukuran pada titik sambung pelanggan danmelakukan langkah-langkah mitigasinya.

3 Acuan Normatif

Dokumen-dokumen referensi/acuan berikut sangat diperlukan dalam penggunaan standar ini.Untuk referensi yang bertanggal, maka hanya terbitan tersebut yang berlaku sedangkanreferensi yang tidak bertanggal, yang berlaku adalah terbitan terakhir dari dokumen referensitersebut (termasuk amandemennya).

a. IEEE Standard 519-1992 Recommended Practices and Requirements for HarmonicControl in Electrical Power System;

b. IEEE Standard 1453-2004 Recommended Practice for Measurement and Limits ofVoltage Fluctuations and Associated Light Flicker on AC Power Systems;

c. IEEE Standard 1159-1995 Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality;d. IEC 61000-3-6 Limits Assessment of emission limits for the connection of distorting

installations to MV, HV and EHV power systems;

e. IEC 61000-3-7 Limits Assessment of emission limits for the connection of fluctuatinginstallations to MV, HV and EHV power systems;

f. IEC 61000-4-7 Testing and measurement techniquesGeneral guide on harmonics andinterharmonics measurements and instrumentation, for power supply systems andequipment connected thereto;

g. IEC 61000-4-13 Testing and measurement techniques Harmonics and interharmonicsincluding mains signalling at a.c. power port, low frequency immunity tests;

h. IEC 61000-4-15 (1997-11) EMC Part 4 Testing and measurement techniquessection15 : FlickermeterFunctional and design specification;

i. IEC 61000-4-27, Electromagnetic compatibilityPart 427: Testing andmeasurement techniquesUnbalance, immunity test, 2000;

j. IEC 61000-4-30 Testing and measurement techniques Power quality measurement

methods;k. EN 50160 - Voltage Characteristic in Public Distribution Systems;


14/40

SPLN D5.004-1: 2012

2

l. Engineering Recommendation G5/4-1;m. Aturan Distribusi Tenaga Listrik, Permen ESDM No. 4 Tahun 2009;n. Aturan Jaringan Tenaga Listrik Jawa Madura Bali Tahun 2007;o. Aturan Jaringan Sistem Sumatera Tahun 2009;

p. SPLN 1: 1995, Tegangan-Tegangan Standar;q. SPLN D5.001: 2008, Pedoman Pemilihan dan Penggunaan Meter Energi Listrik;r. SPLN D3.014-1: 2009, Transformator Instrument Untuk Sistem Distribusi,

Bagian 1: Transformator Arus;s. SPLN D3.014-2: 2010, Transformator Instrumen Untuk Sistem Distribusi,

Bagian 2: Transformator Tegangan Induktif.

4 Istilah dan Definisi

4.1 Harmonisa

Gelombang sinusoidal tegangan atau arus yang besar frekuensinya merupakan kelipatanbulat dari frekuensi dasar. Harmonisa timbul disebabkan oleh beban non-linier yang terhubungpada sistem tenaga listrik.

4.2 Batasan Nilai Harmonisa

Batas nilai maksimum harmonisa yang diperbolehkan terjadi pada suatu titik sambungpelanggan atau titik sambung peralatan pada sistem tenaga listrik.

4.3 Distorsi Harmonisa

Deviasi gelombang sinusoidal 50 Hz pada gelombang tegangan atau arus yang disebabkanoleh komponen harmonisa.

4.4 Distorsi Harmonisa Individu

Rasio nilai RMS komponen harmonisa orde tertentu terhadap nilai RMS komponenfundamental.

Ihd

4.5 Distorsi Harmonisa Total (THD)

Rasio penjumlahan nilai RMS seluruh komponen harmonisa hingga orde tertentu terhadapnilai RMS komponen fundamental.

4.6 Distorsi Harmonisa Tegangan Total (THDv)

Rasio penjumlahan nilai RMS seluruh komponen harmonisa tegangan hingga orde tertentuterhadap nilai RMS komponen tegangan fundamental.


15/40

SPLN D5.004-1: 2012

3

x 100%

4.7 Distorsi Harmonisa Arus Total (THDi)

Rasio penjumlahan nilai RMS seluruh komponen harmonisa arus hingga orde tertentuterhadap nilai RMS komponen arus fundamental.

4.8 Distorsi Arus Total (Total Demand Distort ion- TDD)

Rasio jumlah akar kuadrat nilai RMS komponen harmonisa arus hingga orde tertentu terhadapnilai RMS arus beban maksimum.

4.9 Hertz

Satuan dari frekuensi yang dinyatakan dalam putaran (cycle) per detik.

4.10 Pelanggan

Suatu individu, badan, perusahaan, atau institusi pemerintah yang mendapatkan pelayanansambungan tenaga listrik.

4.11 Beban Non Linier

Beban atau peralatan listrik yang menghasilkan arus yang tidak sinusoidal ketika disuplai olehtegangan yang sinusoidal.

4.12 Meter Energi Listrik

Instrumen ukur arus bolak balik yang digunakan untuk mengukur besarnya energi listrikdengan cara penggabungan antara daya dan besaran-besaran listrik lainnya terhadap waktu.

4.13 Titik Sambung Pelanggan atau Titik Transaksi (Poin t of Common Coupl ing)

Titik terdekat dimana instalasi milik pelanggan disambungkan kepada terminal dan metertransaksi milik utilitas atau PLN.


16/40

SPLN D5.004-1: 2012

4

4.14 Daya Aktif

Besar daya nyata yang disalurkan ke beban listrik.

4.15 Faktor Daya

Besar rasio antara daya aktif (kW) dan daya total (kVA).

4.16 Faktor Bobot (Weight ing Factor - Wi)

Faktor yang memperhitungkan kontribusi distorsi harmonisa dari sebuah tipe peralatan.

4.17 Filter Aktif

Peralatan elektronika daya yang dapat memproduksi komponen harmonik yangmengkompensasi komponen harmonik dari beban nonlinier.

4.18 Filter Pasif

Peralatan berupa rangkaian listrik yang terdiri dari induktor dan kapasitor yang secara khususdisetel untuk mengeliminasi harmonisa arus tertentu.

4.19 Kelip Tegangan (Flicker)

Impresi ketidak-stabilan pada sensasi visual yang terlihat melalui cahaya lampu dan timbulkarena variasi perubahan tegangan dengan amplitudo di bawah 10% dari nilai nominaltegangan sistem.

4.20 Depresi Tegangan Hubung Singkat (DTHS)

Perbandingan antara MVA hubung singkat tanur terhadap MVA hubung singkat titik sambungbersama.

Dimana P: daya aktif total, dan S1: daya semu total

Dimana P1: daya aktif fundamental, dan S1: daya semu fundamental


17/40

SPLN D5.004-1: 2012

5

4.21 Ketidakseimbangan Tegangan

Rasio dari komponen tegangan urutan negatif atau nol dengan komponen tegangan urutanpositif. Ketidakseimbangan tegangan dihitung dengan perbandingan antara tegangan urutan

negatif ( ) terhadap tegangan urutan positif ( ) yang diukur pada titik sambung pelanggan.

5 Regulasi Harmonisa

Harmonisa timbul akibat adanya beban non-linier yang tersambung pada sistem tenaga listrik.Beban non-linier seperti komputer, programmable logic control (PLC), variable speed drive(VSD),pulse width modulation (PWM), peralatan tanur induksi (induction furnace), tanur busurlistrik (arc furnace), konverter, ballastelektronik untuk lampu neon, las listrik, dll menimbulkan

arus harmonisa pada jaringan distribusi listrik yang menyebabkan distorsi harmonisa teganganpada jaringan tenaga listrik. Distorsi harmonisa ini mengakibatkan terganggunya operasiperalatan antara lain: komputer, transformator, motor-motor, kabel listrik, peralatan kontrolelektronik yang terhubung pada jaringan yang sama.

Harmonisa arus dapat menyebabkan penurunan faktor daya (PF - true power factor) meskifaktor daya fundamental-nya (cos phi) tetap baik. Pada perhitungan faktor daya, akan lebihtepat menggunakan rumusan PF (true power factor) karena sudah mengakomodir pengaruhharmonisa.

Karena itu levelharmonisa arus di titik sambung pelanggan harus dijaga agar tidak melebihibatasan tertentu sehingga level harmonisa tegangan diseluruh sistem tenaga listrik masih

memenuhi persyaratan.

Gambar 1. Harmonisa Pada Tegangan dan Arus Terukur Pada Instalasi Peleburan Logam

5.1 Batasan Nilai Harmonisa

PLN berkewajiban untuk menjaga kualitas tegangan pada sistem tenaga listrik dalam batasseperti tercantum pada tabel 1 dan kondisi pelanggan dapat memenuhi batasan distorsiharmonisa arus seperti tercantum pada tabel 2.


18/40

SPLN D5.004-1: 2012

6

5.1.1 Batasan Distorsi Harmonisa Tegangan

Batasan distorsi harmonisa tegangan untuk tingkat tegangan sistem yang berbeda ditunjukkanpada tabel 1 dibawah ini.

Tabel 1. Batasan Harmonisa Tegangan

Tegangan Pada TitikSambung (Vn)

Distorsi HarmonisaTegangan Individu (%)

Distorsi HarmonisaTegangan TotalTHDVn

(%)

Vn 66 kV 3.0 5.0

66 kV < Vn 150 kV 1.5 2.5

Vn > 150 kV 1.0 1.5

CATATAN: Tabel diatas berlaku untuk tegangan sesuai SPLN No. 1 Tahun 1995, Tegangan-TeganganStandar

Distorsi Harmonisa Tegangan Total atau THDVn dihitung berdasarkan rumusan sebagaiberikut:

Dimana: Vh = besar komponen harmonisa individu (rms volt)h = orde harmonisaVn = Tegangan nominal sistem (rms volt)

5.1.2 Batasan Distorsi Harmonisa Arus

Pelanggan harus menjaga distorsi harmonisa arus pada titik sambung pelanggan di bawahbatas yang ditentukan dalam Tabel 2 sesuai pedoman IEEE Standard 519-1992Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical PowerSystems.


19/40

SPLN D5.004-1: 2012

7

Tabel 2. Batasan Distorsi Harmonisa Arus

Batasan distorsi harmonisa arus

Vn 66kV

Ihs/IL

Distorsi Harmonisa Arus Maksimum dalam Persen IL

Orde Harmonisa Individu h Harmonisa Ganjil TotalDemandDistortionh < 11 11h


20/40

SPLN D5.004-1: 2012

8

Nilai arus hubung singkat (Isc) dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Dimana kVATFadalah daya terpasang kVA, Zpuper unit impedansi trafo pada daya terpasangdan kV adalah tegangan nominal.

6 Pengukuran dan Penilaian (Assesment) Harmonisa

6.1 Titik Pengukuran

Batasan nilai harmonisa sebagaimana pada tabel 1 dan tabel 2 diatas ditujukan untuk evaluasilevel distorsi harmonisa pada titik sambung pelanggan (titik transaksi pelanggan).

Pengukuran Harmonisa pada titik sambung pelanggan tersebut dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 2. Pengukuran pada Titik Sambung Pelanggan

6.2 Pengukuran Harmonisa Tegangan dan Arus

Pengukuran Harmonisa Tegangan dan Arus dilakukan sesuai IEC 61000-4-7 Harmonics danInter-Harmonics Measurement.

6.2.1 Pengukuran Harmonisa Tegangan

Pada sistem tegangan rendah pengukuran harmonisa tegangan dilakukan secara langsung.Pada tegangan yang lebih tinggi, yaitu pada tegangan menengah (medium voltageMV) atautegangan tinggi (high voltage HV) pengukuran harmonisa dilakukan secara tidak langsungdengan menggunakan trafo tegangan (PT).

Pada pelaksanaan pengukuran harmonisa tegangan ini diperhatikan beberapa hal sebagaiberikut:

1. Besaran pengukuran harmonisa tegangan adalah: Distorsi Harmonisa Tegangan

Individu (IHDV) dan Distorsi Harmonisa Tegangan Total (Total Harmonic DistortionTHDV);


21/40

SPLN D5.004-1: 2012

9

2. Pengukuran dilakukan dengan langsung mengukur nilai prosentase setiapkomponen harmonisa tegangan dan prosentase distorsi harmonisa tegangan total;

3. Pada pengukuran tidak langsung dengan menggunakan trafo tegangan (PT), makatrafo tegangan tersebut harus memiliki karakteristik frekuensi respon yang baik

dengan bandwith sampai dengan 3150 Hz. Karakteristik trafo tegangan (PT) yangdigunakan mengacu pada SPLN No. D3.014-2 Tahun 2010.

6.2.2 Pengukuran Harmonisa Arus

Pada pelaksanaan pengukuran Harmonisa arus ini perlu diperhatikan beberapa hal sebagai

berikut:

1. Besaran pengukuran harmonisa arus adalah: distorsi harmonisa arus Individu (IHDi)dan distorsi harmonisa arus demand total (Total Demand DistortionTDD);

2. Pengukuran dilakukan dengan mengukur besaran ampere absolut untuk arus

fundamental dan besaran setiap komponen harmonisa arus;3. Pada pengukuran ini perlu diperhatikan juga tentang karakteristik trafo arus (CT).

Karakteristik respons frekuensi dari trafo arus harus dievaluasi untuk setiappengukuran yang dilakukan. Peralatan trafo arus (CT) yang digunakan memilikiatenuasi kurang dari 3dB dengan bandwidth sampai dengan 3150 Hz. Kelas trafoarus (CT) yang digunakan mengacu pada SPLN No. D3.014-1 Tahun 2009.

6.2.3 Durasi Pengukuran Harmonisa

Pengukuran harmonisa dilakukan pada periode waktu tertentu untuk mendapatkankarakteristik level harmonisa. Pengukuran dengan periode waktu ini dilakukan untukkebutuhan assesment instalasi pelanggan dan dalam rangka penyambungan baru danperubahan daya. Pengukuran Harmonisa dilaksanakan dengan kondisi sebagai berikut:

1. Dilaksanakan selama periode minimum 7 (tujuh) hari pada kondisi instalasi bebanlistrik beroperasi dengan beban dan siklus normal;

2. Minimum 95% dari data pengukuran harus memenuhi batasan yang dipersyaratkanpada tabel 1 dan tabel 2 diatas.

6.3 Peralatan Pengukuran Harmonisa

Peralatan pengukuran harmonisa digunakan untuk mengukur besar harmonisa individu dandistorsi harmonisa total (total harmonic distortion) sampai orde harmonisa ke 63.

6.3.1 Jenis Peralatan Pengukuran Harmonisa

Pengukuran harmonisa dilakukan dengan menggunakan meter energi transaksi yang memiliki

karakteristik sebagai berikut:

1. Kemampuan pengukuran energi sesuai IEC 62053-22;2. Kemampuan pengukuran harmonisa sesuai EN 50160 dan/atau IEC 61000-4-7

Testing and measurement techniques General guide on harmonics and

interharmonics measurements and instrumentation dan/atau IEEE 1159-1995Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality.


22/40

SPLN D5.004-1: 2012

10

Dalam hal tertentu dan atas kesepakatan antara pihak PLN dan pihak Pelanggan, untukpengukuran harmonisa dapat juga menggunakan jenis peralatan sebagai berikut:

1. Peralatan Analisa Harmonisa Portabel;2. Peralatan Power Quality Monitoring (Power Quality Monitoring Devices).

Kedua jenis peralatan pengukuran harmonisa diatas juga wajib memiliki kemampuanpengukuran harmonisa sesuai butir 6.3.1 ayat 2 diatas.

6.4 Penilaian (Assesment) Harmonisa

Langkah-langkah dan tahapan penilaian (assesment) harmonisa untuk pelanggan eksistingdan pelanggan baru (calon pelanggan) dilaksanakan dengan merujuk kepada aturan IEEEStandard 519-1992 Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control inElectrical Power Systems.

Langkah-langkah asesmen tersebut mengikuti prosedur 2 (dua) tahap yang dapatdiilustrasikan seperti gambar 2 berikut ini.

MULAI

TENTUKAN TITIK

SAMBUNG

PELANGGAN

TAHAP 1

HITUNG Isc, Ssc, dan

ARUS BEBAN IL

HITUNG SDW

SDW/Ssc 0,2%

TAHAP 2

HITUNG ATAU

UKUR HARMONISA

(IHD, TDD, THD)

BATASAN

HARMONISA ?

DESAIN & PASANG

KOMPENSATOR

TIDAK

SELESAI

YATIDAK

YA

Gambar 3. Prosedur Evaluasi Harmonisa Pada Titik Sambung Pelanggan


23/40

SPLN D5.004-1: 2012

11

Persyaratan evaluasi dari dua tahapan tersebut dijelaskan secara rinci seperti di bawah ini.

6.4.1 Prosedur Tahap 1

Pada tahap 1 ini, harmonisa dari pelanggan dengan jumlah beban penghasil harmonisa yangkecil dapat langsung diterima tanpa harus dilakukan evaluasi secara rinci mengenaikarakteristik beban pembangkit harmonik.

Untuk penilaian tahap 1 ini dilakukan dengan menghitung jumlah beban yang menyebabkanharmonisa (weighted disturbing load) yang disebut SDW (jumlah beban yang menyebabkanharmonisa dalam fasilitas pelanggan).

Dimana :

SDiadalah Daya individu dari beban yang menyebabkan harmonisaWiadalah faktor dari beban yang menyebabkan harmonisa

Kelulusan dari prosedur evaluasi tahap 1 adalah dengan membandingkan antara besar bebanyang menyebabkan harmonisa dan besar daya kapasitas hubung singkat di titik sambungpelanggan dengan nilai sebagai berikut:

Langkah penilaian (assesment) Harmonisa dengan melakukan prosedur tahap 1 ini secara

prinsip dapat dilakukan untuk pelanggan listrik eksisting dan untuk pelanggan baru (calon

pelanggan).

Tabel 3. Nilai faktor bobot untuk beberapa tipe beban penghasil Harmonisa

Tipe Beban Bentuk Gelombang Distorsi Arus Faktor Bobot (W1)

Catu daya satu fase 80% 2.5

Semi Konverter

Pada bebanparsial terjadiharmonisake-2, ke-3dan ke-4

2.5

Konverter 6-pulsa,Capasitive Smoothing,Tanpa induktansi seri

80 % 2.0


24/40

SPLN D5.004-1: 2012

12

Konverter 6-pulsa,Capasitive Smoothing,Dengan induktansi seri> 3% atau DC drive

40 % 1.0

Konverter 6-pulsa,dengan kapasitasinduktor besar untukCurrent Smoothing

28 % 0.8

Konverter 12-pulsa 15 % 0.5

Voltage Regulator(AC)Bervariasitergantungsudut firing

0.7

Lampu Fluoresen - 17 % 0.5

6.4.2 Prosedur Tahap 2

Evaluasi tahap 2 dilakukan apabila kondisi evaluasi tahap 1 tidak terpenuhi. Untuk pelangganeksisting, pelaksanaan evaluasi/assesment tahap 2 dilakukan dengan melakukan pengukuranharmonisa individu untuk tegangan dan arus, distorsi harmonisa demand total (TDD) dandistorsi harmonisa tegangan total (THDV) pada titik sambung pelanggan. Hasil pengukurantersebut kemudian dibandingkan dengan batasan harmonisa tegangan dan arus yangtercantum pada tabel 1 dan tabel 2 diatas.

Apabila hasil pengukuran Harmonisa tidak memenuhi batasan harmonisa maka pelangganwajib memasang peralatan kompensator harmonisa untuk mengurangi distorsi harmonisasampai dibawah batasan yang dipersyaratkan.

Untuk pelanggan baru (calon pelanggan), analisa kesesuaian batasan harmonisa dilakukandengan menggunakan perhitungan atau simulasi yang dapat mengevaluasi sesuai StandarIEEE 519 - 1992. Hasil keluaran yang diperlukan dari simulasi tersebut adalah nilai IHDV, IHDI,THDV, dan TDD dimana hasil keluaran tersebut dibandingkan kesesuaiannya dengan batasansesuai tabel 1 dan tabel 2.

Apabila hasil simulasi tidak memenuhi batasan harmonisa maka calon pelanggan listrik wajibmenyiapkan langkah-langkah untuk perbaikan distorsi harmonisa sehingga mencapai batasanharmonisa yang diperbolehkan.


25/40

SPLN D5.004-1: 2012

13

7 Mitigasi Pengaruh Harmonisa

Bila levelharmonisa pada titik sambung pelanggan melebihi batasan harmonisa sesuai tabel 1dan tabel 2, maka pelanggan wajib melakukan langkah-langkah mitigasi level harmonisa

sehingga dapat memenuhi ketentuan batasan tersebut dalam semua kondisi pembebanan.

7.1 Kewajiban Pelanggan dan Utilitas

7.1.1 Kewajiban Pihak Pelanggan

Pelanggan harus bertanggung jawab untuk menjaga level harmonisa arus di bawah batasyang ditentukan dalam tabel 2 pada titik sambung atau titik transaksi.

7.1.2 Kewajiban PLN/Pihak Utilitas

PLN atau pihak Utilitas berkewajiban untuk menjaga kualitas tegangan pada sistem tenagalistrik yang memenuhi level standar yang dipersyaratkan selama emisi distorsi harmonisa arusdi titik sambung pelanggan memenuhi batasan yang dipersyaratkan.

7.2 Mitigasi Pengaruh Harmonisa

Mitigasi harmonisa arus pada suatu sistem tenaga listrik pelanggan dapat dilakukan dengancara sebagai berikut:

1. Pemisahan peralatan yang menghasilkan harmonisa pada instalasi pelangganterpisah dari beban lainnya.

2. Pemasangan Filter PasifLangkah-langkah untuk mengurangi level harmonisa arus dapat dilakukandengan pemasangan filter pasif. Pada pemasangannya, filter pasif dapatdipasang secara seri dan secara parallel (shunt).

3. Pemasangan Filter AktifFilter aktif dipasang untuk memberikan kompensasi untuk komponen harmonisapada sistem tenaga listrik berdasarkan level harmonisa yang ada pada saattertentu.

4. Pemilihan Hubungan Belitan TrafoDengan memilih hubungan belitan tertentu pada trafo daya dan trafo distribusiakan dapat mengurangi distorsi harmonisa arus untuk beberapa orde harmonisa(dengan memakai belitan stabilizerdelta atau belitan zig-zag).

5. Relokasi Shunt Capacitor BanksLevel distorsi harmonisa yang berlebihan pada suatu sistem tenaga listrikberhubungan dengan kondisi resonansi yang mungkin disebabkan penempatankapasitor bank pada lokasi yang kurang tepat. Untuk itu dapat dilakukan denganmelakukan pemindahan lokasi kapasitor bank ke titik lokasi yang lebih tepatataupun dengan mengubah kapasitas kapasitor bank.


26/40

SPLN D5.004-1: 2012

14

6. Pemindahan sambungan instalasi pelanggan ke instalasi dengan level hubungsingkat yang lebih tinggi.

8 Kelip Tegangan (Flicker) dan Fluktuasi Tegangan

8.1 Depresi Tegangan Hubung Singkat

Drop tegangan akibat beban industri yang berfluktuasi biasa disebut kelip tegangan atauflicker. Drop tegangan di atas dinyatakan dengan Depresi Tegangan Hubung Singkat (DTHS)dengan batasan seperti tercantum pada tabel 4 dibawah ini:

Tabel 4. Batasan Depresi Tegangan Hubung Singkat (DTHS)

Level Tegangan DTHS (%)

150kV 2.5

66 kV 2.75

20kV 3.0

DTHS untuk sebuah tanur busur (arc furnace) dapat dihitung dengan persamaan sebagaiberikut:

Dimana :Sf = MVA hubung singkat tanur busur = (MVA tanur busur/Xf)Xf = Reaktansi tanur busur dalam keadaan operasi beban maksimum, dihitung dari titik

sambung.Sj = MVA hubung singkat jaringan pada titik sambung pada kondisi pembangkitan

minimum.

Drop tegangan pada sistem tenaga listrik dapat terjadi akibat beban industri yang dapat

menimbulkan fluktuasi tegangan, di antaranya adalah tanur busur listrik (arc furnace), bebanpeleburan logam (smelter), las listrik (arc welders) dan beban sejenis lainnya.

8.2 Kelip Tegangan (Flicker)

Flicker adalah Impresi ketidak-stabilan pada sensasi visual yang diakibatkan oleh stimulasicahaya yang luminensinya atau distribusi spektrumnya berubah terhadap waktu akibatfluktuasi tegangan oleh beban peralatan listrik seperti tanur busur listrik (arc furnace),pengasutan motor dan siklus on/off dari beban listrik besar.

Terkait dengan kriteria kualitas tegangan, Flickerdapat diukur dengan menggunakan levelPst(short term: besaran diukur setiap 10 menit) dan Plt (long term besaran diukur setiap 2jam).


27/40

SPLN D5.004-1: 2012

15

Perubahan Tegangan Per menit (Voltages Changes Per Minute)

Gambar 4. Kurva FlickerPada Fluktuasi Perubahan Tegangan

CATATAN 1 : Nilai diatas diperoleh secara eksperimen dengan modulasi gelombang 60 Hz AC

CATATAN 2 : Mata manusia sangat sensitive terhadap fluktuasi tegangan pada 8Hz atau 16 kali

perubahan tegangan per detik

CATATAN 3 : Untuk dapat memenuhi batasan pada tabel 3.3.1, maka dV/V % harus dibawah kurva

Pst pada projected rate fluktuasi.

Contoh bentuk gelombang flickerdapat terlihat seperti pada gambar 5 dibawah ini:

Gambar 5. Gelombang RMS Fluktuasi Tegangan (Flicker)


28/40

SPLN D5.004-1: 2012

16

Tabel 5. Level Kompatibilitas untuk Flickerpada Sistem TR dan Level Tahap Perencanaan untukFlickerpada Sistem TM dan TT

LevelKompatibilitas

Level Tahap Perencanaan

TR TM TT

Pst 1,0 0,9 0,8

Plt 0,8 0,7 0,6

Keterangan:

Pst = Pengukuran persepsi waktu singkat dari flickeruntuk interval 10 menitPlt = Pengukuran persepsi waktu panjang dari flickeruntuk interval 2 jam

Plt dapat dihitung dengan rumusan sebagai berikut:

Batasan Flickerseperti tabel 5 diatas harus memenuhi dalam 95% rentang waktu pengukuran.Periode pengukuran flickertersebut dilakukan selama 1 (satu) minggu.Sebagai contoh misalnya penyedia listrik menjamin Plt = 0,7%, maka hasil pengukuran variasitegangan setiap 10 menit selama seminggu, 95% nya harus masuk dalam range.

Contoh hasil pengukuran secara umum diperlihatkan pada gambar 6. Terlihat bahwa antaratanggal 30/06/2010 pk 16.00 sampai tanggal 1/07/2010 pk 14.00 terjadi Plt > 2,5% sertaantara tanggal 1/07/2010 pk 16.00 sampai tanggal 2/7/2010 pk 12.00 terjadi Plt > 3,1%.

Gambar 6. Contoh hasil pengukuran Flicker(dalam % Plt)


29/40

SPLN D5.004-1: 2012

17

8.3 Mitigasi Pengaruh Kelip Tegangan (Flicker) dan Fluktuasi Tegangan

Mitigasi pengaruh Flickerdan fluktuasi tegangan dapat dilakukan dengan:

1. Memisahkan trafo tenaga instalasi yang menjadi sumber fluktuasi terhadap pelanggan-pelanggan lain;2. Memasang kompensator.

CATATAN: Untuk penilaian terhadap batasan Flickerdilaksanakan menurut standar IEC 61000-3-7.

9 Ketidakseimbangan Tegangan (Voltage Unbalance)

9.1 Batasan Ketidakseimbangan Tegangan

Ketidakseimbangan tegangan disebabkan oleh beban antar fasa yang tidak seimbang. Baikakibat perbedaan beban antar fasa atau sifat beban dalam satu proses produksi yangmembebani setiap fasa pada waktu yang berbeda. Ketidakseimbangan teganganmenyebabkan timbulnya tegangan urutan negatif dan tegangan urutan nol.

Dimana:

KT = Ketidakseimbangan Tegangan= Tegangan Urutan Negatif= Tegangan Urutan Positif

Batasan ketidakseimbangan tegangan rata-rata adalah maksimum 2 % dalam 95% rentangwaktu pengukuran. Periode pengukuran dilakukan selama 1 minggu dengan rentangpengambilan waktu 10 menit. (Catatan: Pengukuran dengan periode pengukuran diatasdianggap telah mewakili pengukuran untuk periode billing bulanan)

9.2 Mitigasi Pengaruh Tegangan Tidak Seimbang

Langkah-langkah untuk mengurangi pengaruh (mitigasi) ketidakseimbangan tegangandilakukan diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Penyeimbangan beban pada instalasi pelanggan;2. Pemindahan sambungan instalasi pelanggan ke instalasi dengan level hubung singkat

yang lebih tinggi;3. Pemasangan peralatan kompesator (misal voltage compensator).


30/40

SPLN D5.004-1: 2012

18

LAMPIRAN 1.

CONTOH PERHITUNGAN ARUS HUBUNG SINGKAT PADA TITIK SAMBUNG PELANGGAN

Tabel 1A Formulasi perhitungan dalam Sistem per Unit

Data elemen rangkaian Formula untuk per Unit Sistem

Kapasitas Hubung SingkatBusbar GI

Trafo

Penghantar

Contoh Perhitungan:

CONTOH I: Pelanggan Industri PT XYZ, terhubung ke GI ABC [1] pada tegangan 70 kVmelalui kabel XLPE Z: 0,03 Ohm. Data arus hubung singkat 3 fasa pada busbar GI ABC:

5,337 kA dan daya hubung singkat pada busbar GI = 5,337 kA * 70 kV * = 648,83 MVA

70 kV

20 kV

Titik sambung

Pelanggan

1

2

XLPE : Z = 0,03 Ohm

Dengan MVA Base 10 MVA dan Base Tegangan 70 kV


31/40

SPLN D5.004-1: 2012

19

Tabel 2A Perhitungan dalam sistem per unit

Komponen Perhitungan Hasil

Sumber: 648,83 MVAhubung singkat

Zpu= 10/648,83= 0,015459 pu

Trafo 50 MVA,Z = 7%

Zpu= 7/100 x 10/50

= 0,014 pu

PenghantarZpu= 0.04 x 10/(20)

2

= 0,001 pu

Impedansi total Z = Z sumber + Ztrafo + Z penghantarZ = 0,015459 + 0,014 +

0,001 = 0,030459 pu

MVAscpada titiksambung pelayanan[3]

MVAsc= 10 / 0,030459

= 328,30039 MVA

Arus Hubung Singkatpada titik sambungpelayanan

(70x ) = 2,70777 kA


32/40

SPLN D5.004-1: 2012

20

LAMPIRAN 2.

CONTOH PELAKSANAAN ASSESMENTHARMONISA DI SUATU INSTALASI

CONTOH I: Calon pelanggan terhubung pada GI ABC sisi 70 kV, Data arus hubung singkat 3

fasa pada GI ABC: 5,337 kA dan daya hubung singkat 651 MVA. dengan beban pada tabel:

Tabel 3A Perhitungan pelaksanaan assesment harmonisa pada instalasi pelanggan

Komponen (MVA)

DC Motor digerakkanoleh DC Drive

10 1 10

Mesin Induksi

digerakkan denganinverter 3 2 6

Instalasi penerangandengan lampufluoresen

0,1 0,5 0,05

Komputer RuangKendali danPerkantoran

0,1 2,5 0,25

Sistem Pendingindengan penggerakInverter

0,5 2 1

17, 3

17,3 / 651= 0,026575= 2,6575 %

Syarat kelulusan tahap I , karena untuk instalasi ini sebesar 2,6575%maka harus dilakukan analisa tahap berikutnya menggunakan software simulasi.

CONTOH II: Calon pelanggan stasiun konverter KRL terhubung pada GI ABC sisi 20 kVmelalui Trafo. Data arus hubung singkat 3 fasa pada titik sambung pelanggan 2,69 KA danMVAscsebesar 329 MVA dengan beban pada tabel:

Tabel 4A Perhitungan pelaksanaan assesmentharmonisa pada instalasi pelanggan

(MVA)

Konverter penyearah 6Pulsa dengan induktor

perata arus

2 0,8 1,6


33/40

SPLN D5.004-1: 2012

21

Konverter penyearah12 pulsa

2 0,5 1

Instalasi penerangandengan lampu

floroucent

0,05 0,5 0,025

Komputer RuangKendali danPerkantoran

0,02 2,5 0,5


0,02 2 0,04

3,165

3,165 / 329 = 0,00962

= 0,962 %

Syarat kelulusan tahap I , karena untuk instalasi ini sebesar 0,962 %

maka harus dilakukan analisa tahap berikutnya menggunakan software simulasi.

CONTOH III: Calon pelanggan gedung perkantoran hubung pada GI ABC sisi 20 kV melaluiTrafo, Data arus hubung singkat 3 fasa pada titik sambung pelanggan 2,69 KA dan MVAscsebesar 329 MVA dengan beban pada tabel:

Tabel 5A Perhitungan pelaksanaan assesmentharmonisa pada instalasi pelanggan

(MVA)


0,05 2 0,1

Instalasi penerangandengan lampufluorescent

0,01 0,5 0,005

Komputer Ruang

Perkantoran0,02 2,5 0,05

Lift dengan motorpenggerak inverter

0,02 2 0,04

0,195

0,195 / 329= 0,00059= 0,0593 %


34/40

SPLN D5.004-1: 2012

22

Syarat kelulusan tahap I , karena untuk instalasi ini sebesar 0,0593%

maka instalasi ini memenuhi syarat kelulusan.


35/40

SPLN D5.004-1: 2012

23

LAMPIRAN 3.

CONTOH PERHITUNGAN DTHS

Penyambungan untuk suatu Konsumen Tanur Busur (Arc Furnace)

Data Pelanggan tanur: Kapasitas Trafo 15 MVA, Impedansi 10% dengan tahanan arc tanur:

0,05 . 20 kV/0,38 kV. Terhubung pada gardu induk (GI) dengan daya hubung singkat padatitik sambung pelanggan 328 MVA.

Tabel 6A Perhitungan pelaksanaan assemen harmonisa pada instalasi pelanggan

Komponen Perhitungan Hasil

Trafo 15 MVA, Z = 10 %Zpu= 10/100 x 10/50

= 0,02 pu

Tahanan TanurZpu= 0.05 x 10/(0,38)

2

= 3,463 pu

Impedansi total Z = Ztrafo + Z tanurMVAsc= 15 /3,483

= 4,307 MVA

DTHS DTHS = 4,307 / 328= 0,013 = 1,3 %

DTHS untuk pelanggan tersebut sebesar 1,3% hingga masih memenuhi syarat DTHS untukpelanggan di titik 20 kV sebesar 3 %.


36/40


37/40


38/40

Pengelola Standardisasi :

PT PLN (Persero) Pusat Penelitian dan Pengembangan KetenagalistrikanJl. Durentiga, Jakarta 12760, Telp. 021-7973774, Fax. 021-7991762,

www.pln-litbang.co.id
http://www.pln-litbang.co.id/http://www.pln-litbang.co.id/


39/40


40/40

Pengelola Standardisasi :PT PLN (Persero) Pusat Penelitian dan Pengembangan Ketenagalistrikan

Jl. Durentiga, Jakarta 12760, Telp. 021-7973774, Fax. 021-7991762,www.pln-litbang.co.id

Pengelola Standardisasi :PT PLN (Persero) Pusat Penelitian dan Pengembangan Ketenagalistrikan

Jl. Durentiga, Jakarta 12760, Telp. 021-7973774, Fax. 021-7991762,www.pln-litbang.co.id

spln d5.004!1!2012 power quality (regulasi harmonisa)

Documents