kualitas listrik: 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.