Power Quality Jilid 2

3. Voltage DIP (Sags) dan Interruption 

Berkurangnya nilai rms tegangan dari 1 siklus hingga beberapa menit dikenal dengan istilah voltage DIP (Sags). Sedangkan interruption adalah hilangnya catu daya selama beberapa saat. Fenomena voltage DIP sering diakibatkan oleh penyalaan beban-beban yang memerlukan supply arus dalam kuantitas yang besar. Sementara itu, voltage interruption sering ditimbulkan dari gangguan alam seperti sambaran petir maupun gangguan pada jalur distribusi listrik seperti fault transmition.. Penyebab lainnya adalah terjadinya short circuit pada jalur distribusi.

Karakteristik dari voltage DIP biasanya dilihat dari 2 parameter yakni Depth (besarnya penurunan) dan Duration (lamanya penurunan). 

List Event DIP dan Interruption pada Power Quality Analyzer

Untuk besarnya penurunan tegangan, penurunan dihitung dari besarnya penurunan rms sinyal terhadap tegangan referensi. Sedangkan untuk duration dihitung dari waktu ketika rms sinyal berada di bawah level 90% hingga nilainya naik kembali ke posisi diatas 90%. Terdapat 4 terminologi yang menyatakan time duration dari voltage DIP dan voltage interruption. Terminologi tersebut membagi durasi waktu berdasarkan lamanya perioda sinyal dalam satu siklus (di Indonesia menganut kelistrikan 50 hz atau 20 ms per siklusnya). Masing-masing terminologi tersebut akan membantu kita untuk mengetahui karakteristik dari voltage DIP maupun interruption. Ke empat terminologi tersebut adalah :

•  Instant  jika (T/2 < duration < 30 T) = 10ms hingga 600ms
•  Momentary ( 30 T < duration < 3s) = 600 ms hingga 3 detik
•  Temporary ( 3s < duration < 1 min)
•  Interruption dan undervoltage ( duration > 1min)

Untuk lebih jelasnya, anda dapat melihat pada gambar 7.

Dampak dari voltage DIP dan interruption?

Pada motor asinkron, saat terjadi DIP atau interruption maka torsi motor akan turun secara drastis bahkan dapat terjadi stall. Pada saat recovery tegangan, motor akan berakselerasi kembali dengan cepat. Hal ini akan memicu terjadinya inrush current yang besarnya hampir sama dengan  pada saat pertama kali start. Pada peralatan kontrol yang berbasis mikroprosessor / mikrocontroller. Voltage DIP dan Interruption akan berakibat hilangnya catu daya ke memory sehingga system akan reset. 

Sementara itu,peralatan ASD (Adjustable Speed Driver) biasanya akan trip bila kedalaman penurunan tegangan melebihi 15%.

Bagian mana saja yang harus anda periksa?

Motor, VSD/ASD, UPS, dan peralatan yang dikendalikan secara elektronik seperti PLC, microprosessor dsb.

Berapakah toleransi voltage DIP yang diperbolehkan?

Sebagian besar beban masih dapat beroperasi dengan normal bila kedalaman penurunan tegangan kurang dari 10% (90% dari tegangan referensi). Bila tegangan turun hingga ke level 80%, beban hanya akan berfungsi normal bila durasi DIP dibawah 10 detik.

4.Demand dan Integration

Kebutuhan daya pada tiap interval waktu tertentu  dikenal dengan istilah demand. Integration sendiri adalah istilah yang menjelaskan konsumsi daya (active power, apparent power dan reactive power) yang direkam oleh alat dari START hingga STOP. Satuan yang digunakan dalam pengukuran integration adalah KWH (active power), KVAH (apparent power ) dan KVARH (reactive power).

Tampilan report demand pada software HIOKI PQA HiView Professional 9624-50

Fungsi dari pengukuran demand dan integration ?
Fasilitas demand digunakan untuk mengetahui kapan terjadinya puncak kebutuhan daya. Hal ini akan sangat berguna bagi kita dalam menganalisa penyebab terjadinya beban puncak. 
Perhatikan pada gambar 8 disamping. Dari grafik tersebut kita dapat mengetahui kebutuhan puncak konsumsi daya terjadi pada pukul 15.32 sebesar 7.4637 kW.  
Pada saat itu, proporsi pembebanan  kurang lebih menyerap 18% dari total pembebanan. Sedangkan pengukuran integration dapat anda manfaatkan sebagai bahan evaluasi dari upaya efisiensi daya yang telah dilakukan. Melalui pengukuran integration, anda pun dapat mengetahui berapa besar konsumsi daya aktif yang terpakai dan yang ter regenerasi.

Apa  saja yang harus anda  periksa?
Cari berapa lama demand interval yang digunakan oleh alat selama pengukuran
Lakukan pula pengukuran demand pada beban yang diduga memberikan pengaruh yang signifikan terhadap konsumsi daya.


5. Transient Overvoltage

Transient adalah fenomena naiknya peak tegangan hingga ribuan volt dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat.. Karena berlangsung dalam tempo yang sangat cepat, maka tidak semua power meter mampu mendeteksi keberadaan transient. 
Transien dapat muncul dalam dua kondisi yakni :

•  Diferensial mode : antara live konduktor : phasa- phasa,phasa-netral
•  Common mode : antara live konduktor dengan earth.

Sedangkan jika dilihat dari jenisnya, setidaknya terdapat 3 jenis transient :

• Temporary transient : disebabkan oleh insulation fault, ferro resonance, over compensation reactive power dsb.
• Switching overvoltage transient : disebabkan oleh proses switching dari beban normal, switching on-off low inductive current serta switching dari sirkuit kapasitif (kapasitor bank)
• Lightning overvoltage transient : disebabkan oleh sambaran petir.

Akibat yang ditimbulkan dari munculnya transient adalah :

• Degradasi kemampuan electrical equipment
• Dielektrik breakedown
• Thermal stress

Selain potensi kerusakan, fenomena transient dapat membahayakan keselamatan kerja. Menurut data statistik yang dihimpun   oleh U.S.  Bureau of Labor,  tercatat  sepanjang  tahun 1992 hingga 1998, sebanyak 329 pekerja elektrik meninggal karena kecelakaan kerja yang mana 68 orang diantaranya terjadi pada saat kontak dengan alat ukur listrik. Yang terjadi pada saat itu adalah fenomena fault current dimana alat ukur tidak mampu menahan arus yang besar pada saat terjadi transient tegangan.

Tampilan display HIOKI 3196 Power Quality Analyzer 

dalam menampilkan event Transient Overvoltage

Analisa Power Quality serta analisa karakteristik DC Firing System di

Astra Honda Motor 

 Pengukuran Power Quality di Studio ANTV 

Power Quality Analyzer di SANBE FARMA (caprifarmindo) Padalarang

Analisa Kualitas Powerline di LEMIGAS Cipulir Jakarta

Untuk event-event distruktif lainnya serta bagaimana cara pengukurannya, tunggu edisi berikutnya ya, Semoga berguna

Pengukuran Power Quality...lebih dari sekedar pengukuran

Pengukuran kualitas listrik dengan menggunakan perangkat Power Quality Analyzer mungkin bukanlah suatu pekerjaan yang asing bagi kita. Pengukuran dengan tujuan mendapatkan beberapa parameter Power ( Active Power, Apparent Power, Reactive Power, Integration dan Power Factor ) adalah salah satu contoh pengukuran yang mungkin telah menjadi rutinitas kita dalam proses maintenance powerline. Paradigma pengukuran power quality yang berbasiskan parameter diatas ternyata masih bertahan hingga saat ini. Hal ini tentu menjadi sebuah ironi mengingat dalam proses pengukuran, beberapa diatara kita telah dibekali  alat ukur dengan label “Power Quality Analyzer”.

Apakah  parameter power quality telah berubah?

Fakta menunjukkan bahwa permasalahan power quality saat ini tidaklah sesederhana 10 atau 20 tahun yang lalu. Berkembangnya beban-beban non linier serta ditemukannya sumber-sumber energy baru telah menimbulkan permasalahan baru pula pada sisi power quality.
Setidaknya terdapat ratusan parameter yang dapat anda ukur dengan menggunakan Power Quality Analyzer dalam pengukuran di sistem kelistrikan. Dalam artikel ini, persoalan power quality akan kami fokuskan pada beberapa parameter pengukuran listrik yang dapat anda gunakan dalam menganalisa point-point penghematan. Penghematan akan difokuskan kepada aspek proteksi terhadap kerusakan, meningkatkan performa sistem kelistrikan serta mengurangi resiko terjadinya prematur downtime pada mesin.

Pengukuran Power Quality

1. Total Harmonic Distortion (THD)

Sinyal harmonisa memiliki sifat distrukstif terhadap sinyal fundamental serta nilai RMS sinyal secara keseluruhan. Prosentase besarnya gangguan dari harmonisa terhadap sinyal fundamental dinotasikan dalam bentuk Prosentase Total Harmonic Distortion (THD).
Distorsi harmonisa adalah sebuah konsekwensi logis dari maraknya penggunaan jaringan powerline untuk  mensupply beban-beban non linier seperti komputer, Variabel Speed Driver, UPS dsb

Dampak dari distorsi harmonisa?

• Meningkatnya aliran arus pada kawat netral
• Motor dan trafo akan lebih cepat panas sehingga mengurangi umur pemakaian
• Mengurangi efisiensi dari kerja transformer karena sebagian besar kinerjanya digunakan untuk mengakomodasi harmonisa
• Munculnya noise  berupa  suara
• Terbakarnya kabel/konduktor penghantar meskipun belum mencapai nilai maksimum

Berapa besar biaya yang harus anda keluarkan?
Sebagian besar biaya pengeluaran akibat munculnya harmonisa adalah pendeknya masa pakai motor maupun transformator. Bila eksistensi kedua peralatan tersebut sangat urgent dalam line produksi anda, maka permasalahan harmonisa akan berdampak signifikan terhadap biaya produksi.

Contoh penghitungan
Asumsi jika biaya penggantian transformator dan motor mencapai Rp 70.000.000 pertahun termasuk biaya pekerja
Asumsikan bahwa mesin akan mengalami masa downtime per tahunnya selama 8 jam dengan kerugian biaya sekitar Rp.60.000.000 per jam nya
Maka total biayanya adalah :
Rp.70.000.000 + ( 8 x Rp.60.000.000) = Rp. 550.000.000,- / tahun

Bagian  mana sajakah yang harus diperiksa?
Periksalah Motor, Trafo dan konduktor netral yang mensupply beban-beban elektronik.

Berapa batas toleransi THD yang diperbolehkan?
Batas THD untuk tegangan adalah 5%, bila alat ukur menunjukkan nilai THD tegangan diatas 5% maka segera lakukan pengecekan secepatnya. Sedangkan untuk THD arus, besarnya THD yang diperbolehkan tergantung dari perbandingan arus hubung singkat pada Point of Common Coupling (PCC) dengan arus beban fundamental  nominal. Beberapa referensi menyatakan bahwa tingginya THD arus adalah sesuatu yang wajar selama anda dapat memastikan level arus dan temperature trafo tidak terlampau ekstrem. Demikian pula dengan arus netral, arus tersebut tidak boleh melebihi kapasitas konduktor netral.

Sinyal Arus yang terdistorsi harmonisa

Sinyal Voltage yang terdistorsi oleh Harmonisa Tegangan

2. Unbalance Voltage

Dalam sistem kelistrikan 3 phasa, besarnya tegangan dan arus dari masing-masing fasa haruslah sama atau minimal mendekati sama. Ketidakseimbangan (unbalance) dari tegangan maupun arus dapat berakibat pada menurunnya performa dari beban 3 fasa yang dicatunya. Bila hal ini terjadi pada motor listrik, maka dapat dipastikan kerusakan akan terjadi pada isolasi winding.  Umur isolasi winding akan berkurang separuhnya setiap kenaikan 10 derajat. Kondisi unbalance lebih sering disebabkan oleh variasi dari beban, juga akibat winding motor tidak sama impedansi di 3 phasenya. Ketika baban satu phase dengan phase lain berbeda, maka saat itulah kondisi unbalance terjadi.

Beberapa referensi menyebutkan bahwa unbalance voltage 1% pada terminal motor dapat memicu unbalance arus phase sebesar 6 - 10 kali persen unbalance voltage pada motor dengan beban penuh (full load). Hal ini dapat mengakibatkan overcurrent atau arus berlebih lalu motor akan overheat, umur motor menjadi pendek dan rawan terbakar.

Berapakah batas toleransi unbalance voltage yang diperbolehkan ?
Aturan di eropa EN50160 menyatakan bahwa batas unbalance voltage adalah dibawah 2%. Sedangkan NEMA  memberikan batas  1%  untuk unbalance voltage.

Penulis sedang melakukan instalasi Power Quality Analyzer di

PT.TOYO KANETSHU BATAM

Pak Cipto Lagi Beraksi

Titik Ukur Pada BusBar