KUALITAS DAYA (POWER QUALITY)


 

1.    Pendahuluan

Kejadian padamnya suplai tegangan listrik secara tiba-tiba akan membawa akibat yang berbeda untuk setiap konsumen. Ini sangat tergantung pada:

• Kapan waktu terjadi listrik padam.

• Siapa yang mengalami pemadaman listrik.

• Dimana terjadinya pemadaman listrik.

• Berapa lama terjadinya pemadaman listrik.

Padahal jika kita diperhatikan dengan seksama gangguan suplai listrik yang terjadi dampaknya bisa sangat besar dan merugikan sekali. Beberapa contoh berikut akan dapat memperjelas dampak kejadian pemadaman listrik sesaat tersebut.

Padamnya lampu listrik walaupun hanya 10 detik, jika terjadi di ruang operasi rumah sakit tentu akan berbeda akibatnya dibandingkan dengan di ruang makan. Padamnya lampu di ruang operasi dapat menyebabkan akibat yang fatal bagi pasien jika dokter salah bertindak terhadap pasien yang dioperasi, sedangkan di ruang makan akibat yang paling fatal hanya salah makan.

Jika terjadi listrik padam selama 10 menit di sebuah kantor, akibat paling fatal mungkin akan membuat para karyawan kurang nyaman karena ruangan menjadi panas akibat AC (Air Conditioner) yang mati. Jika listrik padam 2 menit saja di ruang UGD atau ruang ICU maka bukan hanya AC-nya saja yang mati tetapi juga mengancam keselamatan jiwa pasien.

Begitu pula jika ganguan listrik terjadi di ruang data center (pusat data), dimana data-data yang disimpan merupakan data yang harus siap diakses secara online 24 jam seperti di bank, tentu jika terganggu akan menurunkan citra perusahaan tersebut di mata masyarakat.

Hasil penelitian di Amerika menunjukkan bahwa terjadi kerugian 45,7 milyar dolar pertahun ($45.7 billion per year) pada industri dan bisnis digital akibat power interruption. Kerugian di berbagai sektor bisnis diperkirakan ($104 billion to $164 billion) pertahun akibat adanya interruption dan diperkirakan kerugian ($15 billion to $24) akibat masalah power quality yang lain.

 

2.    Kualitas Daya Listrik (Power Quality)

2.1.    Pengertian Kualitas Daya Listrik (Power Quality)

    Mengingat semakin tak tergantikannya manusia terhadap kebutuhan energi listrik dan di lain pihak juga terdapat perkembangan teknologi yang mengakibatkan semakin canggihnya peralatan yang menggunakan energi listrik, maka permasalahan energi listrik berhenti ketika suatu system tenaga listrik telah dapat menyuplai apa yang dibutuhkan konsumen (beban). Sebab seberapa baik power quality atau kualitas daya yang disuplai tadi juga sangat diperhitungkan.

Masalah power quality adalah persoalan perubahan bentuk tegangan, arus atau frekuensi yang bisa menyebabkan kegagalan atau tidak berfungsinya peralatan sebagaimana mestinya, baik peralatan milik PLN maupun milik konsumen. Sehingga dapat dikatakan masalah Power Quality bisa merugikan pelanggan maupun PLN.

Saat ini suatu sistem tenaga listrik dituntut agar dapat memenuhi syarat dasar kebutuhan layanan (service requirement) konsumennya yaitu :

  1. Dapat memenuhi beban puncak
  2. Memiliki deviasi tegangan dan frekuensi yang minimum.
  3. Menjamin urutan phase yang benar.
  4. Menjamin distorsi gelombang tegangan dan harmonik yang minimum dan
  5. bebas dari surja tegangan.
  6. Menjamin suplai sistem tegangan dalam keadaan setimbang.
  7. Memberikan suplai daya dengan keandalan tinggi dengan prosentase waktu layanan yang tinggi dimana sistem dapat melayani beban secara efektif.

Hal-hal merupakan tolok ukur, apakah layanan yang diterima oleh konsumen sudah baik atau belum.

Masalah power quality menjadi penting karena :

  1. Saat ini kualitas peralatan yang dimiliki konsumen lebih sensitif.
  2. Pada sistem utilitas telah terjadi meningkatnya level Harmonik.
  3. Konsumen belum memiliki dan mendapat informasi yang cukup menyangkut masalah power quality.
  4. Kegagalan satu komponen pada sistem distribusi dan instalasi bisa membawa konsekuensi tertentu.

 

Kualitas tegangan listrik yang dituntut oleh masing masing peralatan berbeda antara satu peralatan dengan yang lain. Persoalan power quality yang terjadi meliputi kejadian-kejadian swell dan sag.

Permasalahan Power Quality meliputi permasalahan-permasalahan seperti berikut ini:

1. Transient

2. Short-duration variation

3. Long-duration variation

4. Voltage Unbalance

5. Waveform distortion

6. Voltage Fluctuation

7. Power Frequency variation

 

2.2.    Pengaruh Kualitas Tegangan terhadap Komponen/peralatan

Kualitas tegangan listrik yang diterima konsumen memerlukan lebih banyak aspek yang harus ditinjau. Kualitas tegangan listrik menyangkut parameter listrik dalam steady state dan parameter dalam keadaan transient.

  1. Parameter Keadaan Steady- state

Parameter yang dipakai untuk menilai mutu listrik keadaan steady-state adalah:

– Variasi tegangan,

– Variasi frekuensi,

– Ketidak seimbangan,

– Harmonik

Dalam sistem penyediaan tenaga listrik, secara umum tegangan listrik dititik suplai diijinkan bervariasi (+5%) dan (–10%) sesuai standar PLN sedangkan dalam ANSI C 84.1 diijinkan (–10%) dan (+ 4 %) dalam kondisi normal sedangkan kondisi tertentu atau darurat diijinkan (-13 % ) dan (+ 6 %).

Variasi frekuensi disini tidak diatur dalam bentuk standar tetapi lebih banyak diatur dalam bentuk petunjuk operasi.

Ketidak seimbangan dalam sistem tiga fasa diukur dari komponen tegangan atau arus urutan negatip (berdasarkan teori komponen simetris). Pada sistem PLN komponen tegangan urutan negatip dibatasi maksimum 2 % dari komponen urutan positif.

Harmonik tegangan atau arus diukur dari besarnya masing-masing komponen harmonik terhadap komponen dasarnya dinyatakan dalam besaran prosennya. Parameter yang dipakai untuk menilai cacat harmonik tersebut dipakai cacat harmonik total (total harmonic distortion atau THD). Untuk sistem tegangan nominal 20 KV dan dibawahnya, termasuk tegangan rendah 220 Volt, THD maksimum 5 %, untuk sistem 66 KV keatas THD maksimum 3%.

  1. Parameter Keadaan Peralihan (Transient)

Parameter keadaan peralihan diukur berdasarkan lamanya gangguan yang terjadi (duration of disturbance), dapat digolongkan menjadi 3 kelompok, yaitu :

  1. Tegangan lebih peralihan yang tajam dan bergetar : Tegangan paku (spike) positip atau negatip 0,5 – 200 mikrodetik dan bergetar sampai sekitar 16,7 milidetik dengan frekwensi 0,2 – 5 KHz atau lebih. Gangguan ini misalnya surge , spike, notch.
  2. Tegangan lebih diatas 110 % nominal dan tegangan rendah kurang 80% , berlangsung dalam waktu 80 milidetik ( 4 cycle ) sampai 1 detik. Gangguan ini misalnya sag, dips, depression, interuption, flicker, fluctuation.
  3. Tegangan rendah dibawah 80 – 85 % nominal selama 2 detik. Gangguan seperti ini disebut outage, blackout, interuption.

 

Transient merupakan perubahan variabel (tegangan, arus) yang berlangsung saat peralihan dari satu kondisi stabil ke kondisi yang lain. Penyebab terjadinya transient antara lain: Load switching (penyambungan dan pemutusan beban), capacitance switching, Transformer inrush current, recovery voltage.

 

  • Variasi tegangan durasi pendek (Short duration voltage variation).

Variasi yang terjadi meliputi 3 macam :

a. Interruption, ( V< 0,1 pu )

b. Sag ( Dip), ( V= 0,1 s/d 0,9 pu )

c. Swell, ( V=1,1 s/d [1,8;1,4;1,2] pu )

Berdasarkan lamanya kejadian dibagi :

a. Instantaneus, (0,01 – 0,6 second)

b. Momentary, (0,6 – 3 second)

c. Temporary, (3 1 min)

Penyebab terjadinya variasi ini adalah :

Gangguan (fault), Starting beban besar, Intermittent losse connections pada kabel daya.

 

  • Long duration deviation

Variasi ini meliputi:

a. Interruption, sustained, ( > 1 min; 0,0 pu )

b. Under voltage ( > 1 min; 0,8 s/d 0,9 pu )

c. Over voltage ( > 1 min; 1,1 s/d 1,2 pu )

 

  • Ketidakseimbangan tegangan (Voltage unbalace )

Ketidakseimbangan tegangan ini merupakan deviasi maksimum dari rata-rata tegangan atau arus tiga fase, dinyatakan dalam persen. Besarnya deviasi adalah 0,5 s/d 2%.

 

  • Distorsi gelombang (Wave form distorsion)

Distorsi ini umumnya disebabkan oleh perilaku beban elektronika daya. Hal yang perlu diperhatikan adalah cacat harmonik karena berdampak negatip terhadap sumber tegangan (PLN) maupun beban (konsumen).

 

  • Fluktuasi tegangan ( Voltage fluctuation)

Fluktuasi tegangan ( Voltage Fluctuation) adalah perubahan tegangan secara random 0,9 s/d 1,1 pu. Dampak dari fluktuasi ini adalah terjadinya flicker pada lampu. Ini umumnya terjadi karena pembusuran listrik.

 

  • Deviasi Frekuensi daya ( Power frekuensi )

Deviasi frekuensi daya (Power frekuensi) merupakan deviasi dari frekuensi dasarnya. Untuk sistem Jawa-Bali deviasi yang diijinkan adalah 0,5Hz sedangkan daerah lain 1,5 Hz.

 

  • Harmonik

Harmonik adalah gangguan (distorsi) bentuk gelombang tegangan atau bentuk gelombang arus sehingga bentuk gelombangnya bukan sinusoida murni lagi. Distorsi ini umumnya disebabkan oleh adanya beban non-linier. Pada dasarnya, harmonik adalah gejala pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya.

 

 

Referensi:

  • Slide kuliah “Kualitas dan Mutu Sistem Tenaga Listrik”, oleh Prof. Dr. Ir. Iwa Garniwa.
  • Toshifiimi Ise, Yusuke Hayashi, and Kiichiro Tsuji, “Definitions of Power Quality Levels and the Simplest Approach for Unbundled Power Quality Services”, Department of Electrical Engineering, Graduate School of Engineering, Osaka University, JAPAN.
  • M. Negnevitsky, “Survey of Power Quality Problems in Tasmania”, Department of Electrical Engineering and Computer Science University of Tasmania
  • Dr. G. A. Abdel Salam, IEEE member, Cairo Electricity Distribution Company, Egypt, “Survey of power quality problems in industrial zones in Egypt”.
  • Eduardo I. Ortiz-Rivera, Student Member, IEEE, “Study of power quality, problems in commercial buildings in Puerto Rico”.

G. Svinkunas, assoc. Prof., Dr. Sc. Ing., Kaunas University of technology, Lithuania, “Power quality standard and voltage quality problems in Lithuanian distribution network”.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s