Harmonisa pada Sistem Tenaga Listrik

Pengertian Harmonisa

Pada sistem tenaga listrik AC ideal, energi listrik disalurkan dalam frekuensi tunggal yang konstan dan pada level tegangan yang konstan pula. Tetapi dengan perkembangan beban listrik yang semakin besar dan komplek, terutama penggunaan beban-beban tak linier, akan menimbulkan perubahan pada bentuk gelombangnya seperti terlihat pada gambar berikut. 

Gambar 1. Bentuk gelombang pada frekuensi fundamental 

Gambar 2. Bentuk gelombang terdistorsi 

Frekuensi kelipatan integer dari komponen fundamentalnya seperti ditunjukkan pada gambar di bawah.

Gambar 3. Bentuk gelombang pada frekuensi 2nya setelah diuraikan 

Harmonisa 

Distorsi harmonisa akan mengakibatkan kerugian pada sistem jaringan, diantaranya adalah terjadinya resonansi pararel maupun seri. Salah satu penyebabnya adalah pemasangan kapasitor shunt pada jaringan yang digunakan untuk kompensasi daya reaktif.

Terjadinya resonansi ini akan meningkatkan tegangan harmonisa yang cukup besar pada bus kapasitor yang bisa merusak kapasitor itu sendiri dan komponen jaringan lainnya, sehingga dalam upaya memperoleh efisiensi dan kualitas sistem tenaga listrik, maka pengaruh harmonisa harus diperhitungkan.

Harmonisa yang timbul pada sistem tenaga listrik dapat dijelaskan sebagai berikut. Misalkan suatu sistem tenaga listrik seperti dalam gambar di bawah merupakan rangkaian pengganti Thevenin dari suatu jaringan sistem tenaga listrik AC. Eth adalah sumber tegangan yang hanya menghasilkan tegangan sinusiodal, Zth adalah beban linier dan ZL adalah elemen tak linier.

Gambar 4. Rangkaian ekivalen jaringan sistem tenaga listrik untuk n=1 

Karena ZL adalah beban non linier, maka beban ZL akan menyerap arus yang mengandung komponen-komponen harmonisa. Sedang komponen harmonisa tsb, dia sendiri yang membangkitkan.

Misalkan:

Eth = Em sin n(𝜔t)

Arus yang diserap komponen tak linier adalah

Gambar 5. Rangkaian pengganti untuk n>1 

Karena Eth tidak ada komponen harmonisa, atau sumber hanya pada frekuensi fundamental

maka, untuk n>1 harga Eth = 0 dan arus sebagai berikut.

Harmonisa sistem tiga fasa

Dalam sistem tiga fasa, hamonisa yang dihasilkan sama seperti sistem satu fasa. Harmonisa genap biasanya diabaikan karena resultan harmonisa ini dengan komponen fundamental menghasilkan bentuk gelombang yang simetris pada 𝜋. Dalam analisa harmonisa sistem tiga fasa, harmonisa ditinjau berdasarkan teori komponen simetris. Pada sistem tiga fasa seimbang, arus terdistorsi pada tiap fasanya mempunyai bentuk gelombang yang sama, dan dianggap bahwa arus pada tiap fasa merupakan fungsi ganjil agar analisanya sederhana. (fungsi ganjil maka tidak akan muncul harmonisa orde genap).

IR(t) = I1 sin 𝜔t + I3 sin 3𝜔t + I5 sin 5𝜔t + ...

Sama seperti persamaan di atas, arus pada fasa S tertinggal sebesar 1/3 periode terhadap arus fasa R dan fasa T tertinggal 2/3 periode dari fasa R.

IS(t) = IR(t-(T/3))

IT(t) = IR(t-2(T/3))

Harmonisa	Urutan
1,4,7,10,13, ... 3k-2	memiliki sequence positif
2,5,8,11,14, ... 3k-1	memiliki sequence negatif
3,6,9,12,15, ... 3k	memiliki sequence nol

Tabel 1. Orde harmonisa berdasarkan urutan

Share this post