audit kelistrikan pada studi kasus gedung engineering
TRANSCRIPT
1
Audit Kelistrikan Pada Studi Kasus Gedung Engineering Center Universtas Indonesia
Muhammad Bayu Firlyansyah, I Made Ardita Y
1.Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI, Depok, 16424, Indonesia 2.Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI, Depok, 16424, Indonesia
E-mail:[email protected]
Abstrak
Kebutuhan akan listrik di zaman modern ini tidak terpisahkan dari kehidupan manusia. Gedung Engineering Center (EC) Universitas Indonesia diresmikan pada tahun 2006 dan merupakan gedung yang diperuntukkan untuk ruang kantor, ruang dosen, ruang rapat, ruang kelas, serta Bank dan ATM Center yang didalamnya terdapat berbagai peralatan listrik, seperti komputer, AC, lampu, dan lain sebagainya. Mengingat sudah diresmikan sejak sepuluh tahun yang lalu sehingga dirasa perlu untuk dilakukan audit kualitas daya listrik gedung ini untuk mengetahui kondisi panel dan juga kondisi kualitas daya listrik gedung Engineering Center serta memberikan suatu rekomendasi agar kualitas daya listrik sesuai dengan standar yang diizinkan. Hasil pemantauan menunjukkan bahwa kondisi panel harus mengalami perbaikan, pergantian, dan juga perawatan. Hasil pengukuran menunjukkan beberapa parameter kualitas daya memenuhi standar seperti tegangan pada rentang 198-231 V, frekuensi pada rentang 49,5–50,5 Hz, dan temperatur panel memiliki selisih suhu 0-10°C sedangkan beberapa tidak memenuhi standar seperti harmonik dimana IHDi orde 3 bernilai diatas 4% dan faktor daya kurang dari +0,85 sehingga perlu dilakukan pemasangan single-tuned pasif filter, dan iluminasi cahaya tidak memenuhi standar ruangan sehingga perlu dilakukan penambahan titik penerangan.
Kata kunci: audit; Engineering Center; iluminasi cahaya; kualitas daya listrik; kelistrikan;
Electrical Audit Study Case Engineering Center Building
University of Indonesia
Abstract
Electricity becomes one of basic human needs in this modern era. Engineering Center (EC), authorized in 2006, is designed for office, lecturer, meeting, and study spaces that use many electrical devices, such as computers, air conditioners, lamps, etc. Entering its tenth year, the building required to be audited for its power quality by monitoring its electrical panel. The audit is not only aimed to find the electrical panel and power quality condition, but also to make recommendation in order to improve its power quality to meet the standards. We can conclude that Engineering Center panel needs to be maintained. The results show that some of the parameters have already met the standard which is voltage between 198-231 V, frequency between 49,5-50,5 Hz, and panel temperature has difference of temperature between 0-10°C while others out of standard, harmonic which is third-orde of IHDi above 4% , power quality less than +0,85 so it is necessary to use single-tuned passive filter, and light ilumination out of room standard so it is necessary to make additional lightning point.
Keywords: audit; electric power quality; Engineering Center; electrical; light ilumination
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
2
1. Pendahuluan
Kebutuhan akan listrik di zaman modern ini tidak terpisahkan dari kehidupan manusia.
Berbagai sektor kehidupan manusia membutuhkan listrik seperti halnya dalam sektor rumah
tangga, industri, perkantoran, maupun pendidikan. Gedung Engineering Center (EC)
Universitas Indonesia merupakan gedung yang diperuntukkan untuk ruang kantor, ruang
dosen, ruang rapat, ruang kelas, serta Bank dan ATM Center yang didalamnya terdapat
berbagai peralatan listrik, seperti komputer, AC, lampu, dan lain sebagainya.
Mengingat akan pentingnya listrik dalam berbagai sektor kehidupan ini, maka
dibutuhkan pula kualitas daya listrik yang baik. Kualitas daya pada sistem tenaga listrik
merupakan suatu aspek yang penting. Kualitas daya didefinisikan sebagai semua
permasalahan daya listrik, berupa penyimpangan nilai tegangan, arus, dan frekuensi dari
kondisi normalnya, yang dapat menyebabkan buruknya kinerja peralatan listrik konsumen.
Kualitas daya listrik yang rendah akan berdampak kerugian seperti halnya menurunnya
performa suatu peralatan listrik, kerusakan peralatan elektronik, hingga kerusakan pada
komponen dalam sistem kelistrikan.
Gedung yang telah diresmikan sejak sepuluh tahun lalu ini dirasa perlu untuk
dilakukan penelitian terkait dengan nilai kualitas dayanya. Audit kualitas daya ini merupakan
suatu pengukuran terhadap mutu daya listrik di suatu tempat. Hal ini perlu dilakukan untuk
mengetahui kondisi dari kualitas daya listrik serta dampak yang mungkin ditimbulkan dari
kualitas daya listrik tersebut. Dengan pengukuran terhadap parameter-parameter terkait
kualitas daya pada panel distribusi utama atau MDP (Main Distribution Panel) gedung
Engineering Center, sehingga dapat diberikan suatu tindakan yang sebaiknya dilakukan untuk
menjaga atau memperbaiki kualitas daya listrik gedung tersebut agar gedung EC ini tetap
optimal untuk kegiatan-kegiatan di dalamnya. Penelitian dilakukan dengan mengukur panel
distribusi utama atau MDP (Main Distribution Panel) pada gedung EC untuk rentang waktu
yang telah ditentukan. Setiap parameter terkait dengan kualitas daya listrik akan dianalisis dan
nilainya akan dibandingkan dengan standar yang sudah ada.
Tujuan Penelitian
Skripsi ini bertujuan untuk mengidentifikasi kondisi kualitas daya listrik dan tata cahaya
gedung Engineering Center dengan melakukan audit dan memberikan suatu rekomendasi
agar kualitas daya listrik sesuai dengan standar yang diizinkan.
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
3
Batasan Penelitian
Masalah yang akan menjadi pembahasan difokuskan dan dibatasi sebagai berikut:
a. Pengukuran dilakukan pada panel distribusi utama EC dari hari Senin hingga
Minggu dan dimulai dari pukul 08.00 WIB hingga pukul 20.00 WIB
b. Parameter yang akan dievaluasi adalah tegangan, arus, frekuensi, harmonik, faktor
daya, temperatur panel, dan iluminasi cahaya
c. Solusi yang diberikan merupakan suatu rekomendasi secara umum dimana tidak
memberikan perhitungan untuk pemasangan filter harmonik dan perhitungan untuk
solusi pada iluminasi.
Metodologi Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam penulisan ini adalah sebagai berikut:
a. Studi literatur dengan mempelajari sumber-sumber informasi yang ada dari buku
dan jurnal sebagai referensi yang terkait dengan topik penelitian
b. Pengambilan data berdasarkan pengukuran pada titik yang direncanakan
c. Simulasi dan evaluasi hasil penelitian
d. Bimbingan untuk bertukar pikriran dan mendapatkan masukan dari dosen
pembimbing
2. Tinjauan Teoritis
A. Kualitas Daya Listrik
Kualitas daya listrik adalah setiap permasalahan daya listrik yang berbentuk
penyimpangan tegangan, arus atau frekuensi yang mengakibatkan kegagalan ataupun
kesalahan operasi pada peralatan-peralatan yang terjadi pada konsumen energi listrik [1].
Kualitas daya adalah kondisi hubungan antara sumber listrik dengan peralatan listrik
yang disuplai. Istilah kualitas daya listrik merupakan suatu konsep yang memberikan
gambaran tentang baik atau buruknya mutu daya listrik akibat adanya beberapa jenis
gangguan yang terjadi pada sistem kelistrikan. Permasalahan kualitas daya listrik akibat
dari fluktuasi tegangan, ketidakseimbangan tegangan distorsi gelombang, dan lain-lain.
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
4
B. Audit Kelistrikan
Audit kelistrikan adalah suatu proses evaluasi suatu sistem kelistrikan dengan
tahapan yaitu pengumpulan data, pengambilan data, menganalisis, dan
menginterpretasikan data pengukuran tersebut menjadi suatu informasi yang bermanfaat.
Tujuannya adalah untuk melakukan verifikasi bahwa subjek dari audit telah diselesaikan
atau berjalan sesuai dengan standar yang diizinkan.
C. Tegangan Listrik
Kualitas tegangan merupakan salah satu komponen umum yang mendefinisikan
masalah-masalah terkait kualitas daya listrik karena daya listrik merupakan kapasitas dari
pengiriman energi yang sebanding dengan hasil kali antara tegangan dan arus. Kualitas
daya listrik yang dikirimkan dapat ditentukan oleh sistem suplai daya dengan mengatur
komponen tegangan dengan batasan-batasan sistem yang ada. Arus juga merupakan
komponen dalam menentukan besarnya daya yang dikirimkan, tetapi pada praktiknya
nominal tegangan yang diatur untuk mendapatkan nilai arus yang diinginkan terhadap
nilai hambatan. Fluktuasi tegangan merupakan perubahan tegangan yang sistematis atau
serangkaian perubahan tegangan secara acak dimana magnituda dari tegangan
mempunyai nilai yang tidak semestinya [1], yaitu di luar rentang tegangan ditentukan
oleh ANSI C84.1 sebesar 0,9 sampai 1,1 pu. Menurut IEC 61000-2-1 salah satu
fluktuasi tegangan, mempunyai karakteristik sebagai rangkaian tegangan acak yang
berfluktuasi secara terus menerus. Berdasarkan SPLN 1995, batas nilai tegangan yang
diijinkan untuk dioperasikan adalah -10% dan +5%.
Masalah-masalah yang umum terjadi terkait dengan kualitas daya pada parameter
tegangan adalah [1]:
1. Variasi Tegangan Durasi Panjang
2. Variasi Tegangan Durasi Pendek
3. Fluktuasi Tegangan
4. Ketidakseimbangan Tegangan (Voltage Unbalance)
D. Ketidakseimbangan Tegangan
Ketidakseimbangan tegangan atau voltage unbalance merupakan variasi tegangan
pada sistem tiga fasa dimana nilai magnituda tegangan masing-masing fasa atau sudut
fasa antara ketiganya tidak seimbang. Dapat juga didefinisikan sebagai persentase dari
deviasi maksimum dari tegangan rata-rata dibagi dengan nilai tegangan rata-ratanya.
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
5
Ketidakseimbangan tegangan terjadi akibat dari ketidakseimbangan beban. Besarnya
ketidak-seimbangan tegangan yang pada sumber utama tidak boleh lebih dari 2 persen
(SPLN D5.004-1:2012). Nilai kritis dari keadaan ketidakseimbangan tegangan adalah jika
nilai persentase perbandingannya melebihi 5 persen, hal ini biasanya terjadi karena
terputusnya salah satu fasa dari sistem tenaga listrik tiga fasa [1] [3].
E. Harmonik
Harmonik merupakan fenomena munculnya gelombang tegangan atau arus dengan
frekuensi sebesar kelipatan bilangan bulat dari frekuensi fundamentalnya yang
menyebabkan distorsi periodik dari gelombang tegangan dan arus yang pada awalnya
berbentuk sinusoidal murni. Grafik gelombang akibat distorsi harmonik dapat
digambarkan sebagai penjumlahan gelombang sinusoidal murni dengan frekuensi pada
masing-masing gelombang merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi dasar dari
gelombang yang terdistorsi. Kelipatan ini disebut dengan “harmonik” atau “orde” dari
dasarnya. Penyebab terjadinya harmonik yaitu akibat beban nonlinear. Peralatan pemicu
terjadinya harmonik seperti lampu fluorescent, komputer (PC), pendingin ruangan (AC),
dan lain-lain. Harmonik menggunakan standar IEEE 519-1992. Besarnya distorsi
harmonik perlu diketahui untuk menganalisis tingkat gangguan yang terjadi pada sistem
kelistrikan. Klasifikasi distorsi harmonik dapat dibagi menjadi [1]:
1. Individual Harmonic Distortion (IHD)
IHD merupakan perbandingan nilai rms dari tegangan atau arus harmonik
pada satu orde tertentu dengan nilai rms tegangan atau arus pada frekuensi
dasarnya.
2. Total Harmonic Distortion (THD)
THD merupakan perbandingan nilai deviasi keseluruhan dari komponen
harmonik terhadap nilai karakteristik rms komponen dasarnya. Parameter THD
yang dapat diukur adalah tegangan dan arus, sehingga THD terdiri dari
THDI untuk arus dan THDV untuk tegangan.
3. Total Demand Distortion (TDD)
Penggunaan beban tertentu yang nilai arusnya relatif kecil, nilai THD yang
ditunjukkan cukup besar. Sehingga perlu dilakukan kembali pengukuran dan
peninjauan nilai THD berbasis arus pada beban yang digunakan. TDD
merupakan pengukuran nilai THD berbasis arus maksimum yang mengalir
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
6
pada beban.
F. Faktor Daya
Faktor daya dapat didefinisikan persentase total daya semu (S) yang dikonversi ke
dalam daya nyata (P). Pada sistem tiga fasa, daya semu, aktif, dan reaktif dirumuskan
dengan:
cos∅ = !! (2.1)
Daya reaktif Q menentukan sudut daya antara P dan S (∅). Daya reaktif ini membuat nilai
faktor daya tidak menjadi 100%, akan tetapi digunakan untuk membangkitkan medan magnet
pada beban motor untuk menghasilkan torsi. Jika beban dominan pada sistem adalah
kapasitor atau bersifat kapasitif, maka faktor daya bersifat leading, dan jika beban dominan
pada sistem adalah induktor atau bersifat induktif, maka faktor daya bersifat lagging.
Berdasarkan Peraturan Menteri SDM dan SPLN D5.002 2008, nilai faktor daya yang
baik didefinisikan pada minimal besar 85% atau 0,85. Standar ini adalah standar yang
menentukan bahwa daya yang dibangkitkan terserap digunakan dengan baik pada sisi
pengguna.
G. Frekuensi
Indonesia menggunakan frekuensi listrik standar sebesar 50 Hz. Salah satu contoh akibat
dari frekuensi listrik yang tidak stabil yaitu mengakibatkan perputaran motor listrik sebagai
penggerak mesin-mesin produksi di industri manufaktur tidak stabil, sehingga
mengganggu proses produksi.Gangguan-gangguan yang terjadi pada sistem frekuensi yaitu
penyimpangan terus-menerus dan sementara. Berdasarkan SPLN variasi yang diperbolehkan
adalah ±1% dari 50 Hz, atau antara 49,5 Hz – 50,5 Hz [3].
H. Temperatur Panel
Pengukuran temperatur digunakan untuk mengidentifikasi peralatan listrik untuk
menentukan ketidaknormalan fungsi dengan cara memperoleh pola panasnya. Pengukuran
dilakukan pada dua titik yaitu pada kabel input dan kabel output MCB dengan menggunakan
termometer infrared. Pengukuran dua titik dilakukan untuk mengetahui apakah terdapat
perbedaan panas antara masukan dan keluaran setelah melewati sekring. Nantinya hasil
pengukuran akan dilakukan perhitungan terhadap suhu sekitar (ambient temperature) untuk
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
7
mengetahui selisih suhunya dan akan dibandingkan dengan standar temperatur[10], apakah
peralatan masih berfungsi dengan baik, perlu perhatian, perlu berbaikan tapi tidak segera,
ataupun perlu perbaikan segera. Berdasarkan standar NETA (InternNational Electrical
Testing Association) selisih suhu antara 0-10 oC diklasifikan baik.
I. Iluminasi Cahaya
Cahaya merupakan radiasi elektromagnetik yang bisa ditangkap ataupun diterima oleh
mata. Dapat juga didefinisikan sebagai jumlah penyinaran pada suatu bidang kerja guna
dapat melaksanakan kegiatan secara efektif. Salah satu sumber cahaya buatan yang
paling umum digunakan oleh manusia adalah lampu. Iluminasi atau instensitas penerangan
adalah banyakanya cahaya yang mengenai suatu permukaan. Iluminasi dihitung dalam
satuan footcandles (fc) atau dalam bentuk lux. 1 lux = 1 lumen/m2
Alat ukur yang digunakan adalah lux meter. Lux meter memiliki satuan lux, yang
didefinisikan sebagai satuan metric ukuran cahaya pada suatu permukaan. Pengukuran
iluminasi pada dasarnya adalah pengukuran yang menggunakan pendekatan sumber titik.
Standar mengacu berdasarkan SNI 03-6575-2001.
3. Metodologi Penelitian
Tahap yang dilakukan untuk audit kualitas daya gedung Engineering Center
Universitas Indonesia dapat dilihat pada Gambar 3.1. Tahap ini terdiri dari tahap perencanaan
penelitian, tahap penentuan standar acuan, tahap pengukuran panel, tahap pengumpulan data, tahap
perbandingan hasil penelitian dengan standar dari tiap parameter, tahap analisis dan
Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
8
identifikasi hasil.
Perencanaan penelitian dilakukan untuk memperoleh data yang berkaitan dengan
gambaran umum gedung, kondisi gedung dan sistem jaringan listrik, waktu pengukuran,
lokasi dan titik penelitian, peralatan yang dipakai, dan penentuan standar setiap variabel listrik
yang diukur yang nantinya akan dibandingkan dengan hasil pengukuran. Pengukuran pada
panel distribusi utama EC dilakukan menggunakan alat ukur Power Quality Analyzer HIOKI
seperti pada gambar 3.2. Pengukuran iluminasi cahaya dilakukan dengan menggunakan alat ukur
luxmeter dan temperatur panel menggunakan alat ukur infrared termometer.
Lalu dilakukan pengumpulan data setiap parameter. Parameter yang diukur adalah
tegangan, arus, frekuensi, harmonik, faktor daya, temperatur panel, dan iluminasi cahaya.
Setelah diperoleh data pengukuran dan inspeksi visual, dilakukan analisis terhadap hasilnya,
apabila semua parameter listrik yang diukur sudah sesuai standar yang diacu untuk masing-
masing parameter, maka kualitas daya listrik dan tata cahaya gedung Engineering Center
sudah dalam kondisi baik dan tidak perlu dilakukan mitigasi segera. Namun, jika terdapat
parameter yang tidak sesuai standar yang diacu, akan dilakukan identifikasi permasalahan dan
diberikan solusi agar nantinya solusi tersebut dapat dijadikan sebuah tindakan untuk dapat
dilakukan perbaikan serta meningkatkan kualitas daya listrik gedung dan tata cahayanya.
Gambar 3. 2 Diagram Alir Pengukuran
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
9
4. Hasil dan Pembahasan
Pada bab ini dijelaskan parameter-parameter yang didapatkan dari hasil pengukuran,
yaitu tegangan, arus, frekuensi, temperatur panel, faktor daya, harmonik, iluminasi cahaya,
dan kondisi panel. Pada grafik, fasa R ditujukkan dengan garis berwarna merah, fasa S
ditujukkan garis berwarna hijau, dan fasa T ditujukkan garis berwarna biru.
A. Tegangan
Grafik 4.1 menunjukkan pola perubahan tegangan sistem gedung selama dua belas
jam pengukuran dari tanggal 7 November 2016. Berdasarkan standar SPLN 1 Tahun 1995,
nilai tegangan yang diizinkan yaitu tegangan lebih sebesar maksimal 5% diatas tegangan
nominal atau dibawah 231 V. dan untuk tegangan kurang sebesar maksimal 10% dibawah
tegangan nominal atau diatas 198 V. Dari fluktuasi grafik tegangan di atas dapat dilihat
bahwa nilai tegangan fluktuatif terhadap perubahan waktu. Dapat dilihat hasil pengukuran
tegangan panel EC dari tanggal 7 November 2016 bahwa tegangan pada fasa R, S, dan T,
tidak ada tegangan yang melewati batas standar PLN 1 Tahun 1995, baik itu tegangan lebih
maupun tegangan kurang, yaitu pada rentang 198-231 V.
B. Ketidakseimbangan Tegangan
Ketidak-seimbangan tegangan seperti pada gambar 4.1 tidak terlalu signifikan terjadi
pada ketiga fasa. Grafik 4.2 menunjukkan pola perubahan faktor ketidak-seimbangan
tegangan sistem gedung selama dua belas jam pengukuran hari Senin tanggal 7 November
2016. Berdasarkan standar NEMA (National Equipment Manufacturer’s Association) nilai
faktor ketidak-seimbangan tegangan yang diizinkan yaitu maksimal 2%. Nilai faktor
ketidak- seimbangan yang didapat dari pengukuran panel EC membuktikan bahwa tegangan
Gambar 4. 1 Grafik Tegangan hari Senin, 07 November 2016
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
10
ketiga fasa masih sesuai standar NEMA yaitu dibawah 0,4% sehingga tegangan panel EC
masih aman, tidak mengakibatkan kerusakan pada peralatan listrik didalam gedung EC.
C. Arus
Berdasarkan hasil pengukuran arus per fasa seperti yang terlihat pada grafik dan tabel,
terlihat bahwa nilai arus yang terukur pada masing-masing fasa cukup berbeda antara satu
dengan yang lain. Hal ini menunjukkan bahwa masing-masing fasa pada gedung ini tidak
terbebani secara merata. Efek yang disebabkan dari ketidakseimbangan beban ini yaitu
munculnya arus pada saluran netral. Arus pada saluran netral nilainya harus mendekati nol.
Berdasarkan nilai arus pada saluran netral yang terukur terlihat bahwa nilainya mendekati nol
sehingga belum perlu adanya perlakuan khusus terkait dengan permasalahan arus.
D. Frekuensi
Grafik 4.4 menunjukkan pola perubahan frekuensi sistem gedung selama dua
belas jam pengukuran tanggal 7 November 2016. Berdasarkan standar PLN Tahun 1995, nilai
Gambar 4. 2 Grafik Faktor Ketidak-seimbangan Tegangan Senin, 07/11/16
Gambar 4. 3 Grafik Arus hari Senin, 07 November 2016
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
11
frekuensi yang diizinkan yaitu sebesar ± 1% dari 50 Hz, atau pada rentang 49.5 - 50.5 Hz
Didapatkan hasil pengukuran nilai frekuensi tertinggi dan terendah sebagai berikut:
Tabel 4. 1 Hasil Pengukuran Frekuensi Panel EC
Dari fluktuasi grafik frekuensi di atas dapat dilihat bahwa nilai frekuensi fluktuatif
terhadap perubahan waktu. Fluktuasi nilai frekuensi ini berkaitan dengan penggunaan beban
pada gedung tersebut. Ketika penggunaan beban mengalami kenaikan maka frekuensi akan
menurun, begitu pula ketika penggunaan beban mengalami penurunan maka frekuensi akan
meningkat. Berdasarkan hasil pengukuran tersebut, nilai fluktuasi frekuensi gedung masih
berada dalam batas standar SPLN tahun 1995 pada rentang 49,5 – 50,5 Hz yaitu pada rentang
49,6 – 50,3 Hz sehingga untuk parameter frekuensi tidak perlu dilakukan tindakan khusus.
E. Total Harmonic Distortion (THD) Tegangan
Dari data pada tabel 4.5 terlihat bahwa nilai tertinggi THD tegangan untuk masing-
masing fasa terdapat pada pukul 19:58 WIB dengan besar THDv 1,49% serta penyumbang
harmonik terbesar berasal dari orde kelima, yaitu dengan nilai IHDv sebesar 1,36%.
Hari, Tanggal Nilai Rata-Rata
Nilai Maksimum
Waktu Terjadi Nilai Max
Nilai Minimum
Waktu Terjadi Nilai Min Senin, 07/11/2016 49,9
64 50,191 15:42:00 49,8
49 16:38:00
Selasa, 08/11/2016 49,986
50,240 11:44:00 49,827
10:56:00 Rabu, 09/11/2016 50,0
09 50,294 15:40:00 49,7
58 14:20:00
Kamis, 10/11/2016 49,982
50,103 15:36:00 49,795
15:04:00 Jumat, 11/11/2016 50,0
01 50,260 14:04:00 49,7
31 10:52:00
Sabtu, 12/11/2016 50,004
50,276 08:22:00 49,671
08:18:00 Minggu, 13/11/2016 50,0
04 50,222 11:40:00 49,8
41 17:12:00
Gambar 4. 4 Grafik Frekuensi hari Senin, 7 November 2016
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
12
Tabel 4. 2 THDv Tegangan Tertinggi fasa R,S, dan T hari Senin, 07 November 2016
Apabila mengacu pada standar distorsi harmonik pada IEEE 512-1992 standar
THDV dan IHDV yang diperbolehkan adalah 5% dan 3% karena nominal tegangan sistem
kurang dari 69 kV. Dapat diketahui bahwa tingkat harmonik tegangan pada hasil
pengukuran di panel EC pada hati Senin masih di dalam batas standar harmonik yang
diizinkan dan orde-orde yang harmonik yang terjadi pun masih dalam batas yang
ditentukan. Dengan menggunakan perhitungan yang sama diberlakukan pada hari Selasa
08 November 2016 hingga Minggu 13 November 2016:
Tabel 4. 3 THDv dan IHDv Selasa 8/11/2016 - Minggu 13/11/2016
Rentang Waktu
Parameter
Fasa R Fasa S Fasa T THDv
(%)
Jam THDv
(%)
Jam THDv
(%)
Jam
08:00 - 12:00
Maksimum 1.03 08:18 0,98 08:18 1,08 10:22 Rata-rata 0,96 0,89 1,00
12:00 - 16:00
Maksimum 1,05 13:20 0,92 12:06 1,10 15:28 Rata-rata 0,96 0,87 1,01
16:00 - 20:00
Maksimum 1,44 19:54 1,38 19:58 1,49 19:58 Rata-rata 1,18 1,13 1,22
Hari,tanggal THDv IHDv Orde IHDv Tegangan Standar
Selasa, 8/11/2016 1,62% 1,5% 5 3,44 V Sesuai
Rabu, 9/11/2016 1,59% 1,43% 5 3,28 V Sesuai
Kamis, 10/11/2016 1,52% 1,41% 5 3,17 V Sesuai
Jumat, 11/11/2016 1,62% 1,49% 5 3,37 V Sesuai
Sabtu, 12/11/2016 1,46% 1,3% 5 2,94 V Sesuai
Minggu, 13/11/2016 1,44% 1,29% 5 2,84 V Sesuai
3,10
Gambar 4. 5 Spektrum Harmonik THDV Tertinggi (1,49%)
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
13
Dapat diketahui bahwa tingkat harmonik tegangan pada hasil pengukuran di panel EC
pada hari Selasa hingga Minggu masih di dalam batas standar harmonik yang diizinkan
dan orde-orde yang harmonik yang terjadi pun masih dalam batas yang ditentukan,
sehingga belum perlu adanya perlakuan khusus terkait dengan permasalahan harmonik
tegangan.
F. Total Demand Distortion (TDD)
Berdasarkan hasil pengukuran didapatkan data mengenai THD arus maksimum
untuk setiap
fasa sebagai
berikut:
Dari gambar 4.6 di atas dapat dilihat bahwa nilai THD arus tertinggi setiap fasa ada
pada pukul 18:16 WIB dengan THDI sebesar 11,16% serta penyumbang harmonik
terbesar pada orde ketiga dengan IHDI sebesar 8,71%. Untuk mengetahui nilai tersebut
masih di dalam batas standar yang diperbolehkan atau tidak perlu diuji terlebih dahulu
nilai koefisien THD-nya. Pengujian nilai tersebut dilakukan dengan menghitung
Tabel 4. 4 THDi Arus Tertinggi fasa R,S, dan T hari Senin, 07/11/2016
Rentang Waktu
Parameter
Fasa R Fasa S Fasa T THDI
(%)
Jam THDI
(%)
Jam THDI
(%)
Jam
08:00 - 12:00
Maksimum 3,55 10:38 4,00 10:38 3,30 11:06 Rata-rata 2,42 2,61 2,47
12:00 - 16:00
Maksimum 3,33 15:44 4,51 15:44 3,86 16:00 Rata-rata 2,34 2,72 2,71
16:00 - 20:00
Maksimum 6,51 18:16 10,06 17:38 11,16 18:16 Rata-rata 3,63 5,89 6,16
3,48 A Gambar 4. 6 Spektrum Harmonik THDi Tertinggi (11,16%)
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
14
perbandingan nilai arus hubung singkat pada point of common coupling (PCC) terhadap
arus beban dasar. Koefisien batas TDD untuk panel EC:
!"#!" =
358 !168,8 ! = 2,12
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
15
Dari hasil perhitungan didapatkan nilai koefisien TDD untuk panel EC adalah
2,12, sehingga verifikasi standar harmonik arus menjadi seperti berikut. Kondisi
dikatakan sesuai apabila nilai TDD yang terukur lebih kecil daripada nilai standar
yang ada
!"" =5,28 !168,8 ! ! 100% = 3,12%
Dari perhitungan tersebut dapat dilihat bahwa TDD arus pada panel EC sebesar
3,12% masih berada pada standar yang diperbolehkan yaitu 5% walaupun untuk IHDi
pada orde ketiga sebesar 8,71% melebihi standard yang diizinkan yaitu maksimal 4%.
Dengan menggunakan perhitungan yang sama diberlakukan pada hari Selasa 08
November 2016 hingga Minggu 13 November 2016 dengan hasil:
Tabel 4.5 THDi dan IHDi Selasa 8/11/2016 - Minggu 13/11/2016
Terlihat pada tabel 4.11 bahwa orde penyumbang harmonik tertinggi dari hari
Senin hingga Minggu yaitu pada orde ketiga. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa
TDD arus selama tujuh hari ini masih berada pada batas yang diizinkan yaitu dibawah
5% walaupun IHDi selama tujuh hari pada orde ketiga tidak sesuai standard. Cara yang
bisa dilakukan untuk mengurangi harmonisa adalah dengan menggunakan filter pasif,
yaitu single tuned pasif filter dimana filter dipasang paralel dengan beban dimana untuk
mengurangi nilai harmonik pada hari Senin, dibutuhkan nilai kapasitor filter sebesar
752,9 µμF dan nilai induktor filter sebesar 1,602 µμH.
G. Faktor Daya
Dari hasil pengukuran, didapatkan faktor daya rata-rata bernilai +0,84. Nilai faktor
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
16
daya positif berarti menyerap daya reaktif (lagging). Nilai PF yang kecil sama dengan
memperbesar nilai daya reaktif (Q). Pada data yang terukur, nilai daya reaktif selama
pengukuran, rata-rata bernilai 40,29 kVAR. Dengan nilai daya aktif sebesar 69,66 kW dan
daya semu 80,65 kVA. Semakin besar nilai Q yang terjadi pada suatu sistem, maka
secara tidak langsung PLN dirugikan karena tidak semua daya yang dikirim digunakan
untuk peralatan, karena PLN hanya men-charge pemakaian P dan tidak men-charge
pemakaian Q. Untuk itu PLN membuat regulasi dimana PF suatu industri harus ≥ 0.85.
Maka untuk membuat faktor daya panel EC menjadi minimal 0,85 perlu dilakukan
perbaikan faktor daya atau biasa disebut kompensasi daya. Dengan menggunakan
perhitungan yang sama seperti pada subbab 4.5 maka dibutuhkan nilai kapasitor filter
sebesar 752,9 µμF dan nilai induktor filter sebesar 1,602 µμH.
H. Temperatur Panel
Gambar 4. 7 Nilai Faktor Daya Senin, 7 November 2016
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
17
Tabel 4. 6 Hasil Pengukuran Temperatur Panel EC
Setelah data suhu yang didapatkan, lalu dilakukan perhitungan untuk mencari
selisih suhu antara suhu terukur dengan suhu sekitar yang nantinya digunakan untuk
menentukan klasifikasi dan kondisi MCB. Suhu sekitar pada panel EC yang telah diukur
adalah bernilai 28,6°C. Titik 1 merupakan titik kabel input dan titik 2 merupakan titik yang
kabel output. Arus yang besar pada kabel, atau sekring yang berumur tua bisa
menyebabkan bahaya panas berlebih. Hampir semua MCB disetiap fasa memiliki
klasifikasi A yaitu selisih suhu berada antara 0°C-10°C. MCB dalam kondisi ini tidak
memerlukan tindakan apapun dalam waktu dekat, hanya perlu diperiksa saat pengukuran
dan perawatan berikutnya.
I. Iluminasi Cahaya
Pengukuran kualitas penerangan dengan menggunakan alat ukur luxmeter dan
dilakukan pada siang hari dengan cuaca relatif cerah, lampu dihidupkan dan kondisi
ruangan pada ruang kelas yaitu pada saat kelas kosong, pada ruang kantor saat
berlangsung kegiatan, dan ruang gambar pada saat ruangan kosong. Dalam pengukuran
setiap ruangan diambil rata-rata dari enam kali pengukuran pada titik yang telah
ditentukan.
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
18
Tabel 4. 7 Hasil pengukuran kualitas penerangan pada siang hari
Bila dibandingkan dengan standar masing-masing jenis ruangan, tidak ada ruangan
yang memenuhi standa. Hal-hal seperti ini bisa terjadi karena sejumlah ruangan terdapat
beberapa lampu yang mati atau rusak, sebagian mendapat pengaruh dari penerangan
alami yang masuk melalui kaca atau jendela dan sebagian mendapat pengaruh intensitas
dari luar yang kecil, dan faktor penyusutan lampu dan refleksi. Penyusutan merupakan
berkurangnya kuat penerangan yang diakibatkan oleh pengotoran akibat debu dan juga
lamanya sumber cahaya yang digunakan. Begitu pula faktor refleksi dimana merupakan
faktor pemantulan fluks cahaya oleh dinding dan lantai. Bila warna dinding dan lantainya
cerah serta tidak terhalang adanya pohon, pagar gedung, maka fluks cahaya yang
diterima dinding, lantai, dan langit-langit kemudian dipantulkan mencapai bidang kerja
sangat baik. Bila lantai gelap, warna dinding dan langit-langit cerah, maka fluks cahaya
yang diterima lantai kemudian dipantulkan ke langit-langit dan dipantulkan ke bidang
kerja akan berkurang karena sifat lantai yang gelap akan menyerap cahaya sehingga kuat
penerangannya yang mencapai bidang kerja akan berkurang juga. Ada beberapa solusi
yang ditawarkan yaitu dengan penentuan kembali letak atau titik penerangan yang
efisien, penambahan titik penerangan, dan melakukan perawatan ataupun pergantian
lampu yang kualitasnya mulai berkurang maupun mati atau rusak.
J. Kondisi Panel
Panel distribusi utama gedung ini berada di dalam ruangan khusus panel yang
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
19
terdapat di bagian depan gedung dimana sumber listrik berasal dari gardu UI 6. Pada
panel EC, MCB tidak ditandai dengan penulisan nomor MCB sehingga apabila terjadi
gangguan sulit untuk dilakukan pemeriksaan. Terdapat grounding, kabel rapih tetapi
berdebu dan bersarang, dan terdapat current transformer (CT) pada busbar, CT ini
digunakan untuk mengubah nilai nominal arus sistem menjadi lebih kecil (0 – 5 A). Akan
tetapi, CT tersebut tidak terpakai.
Rating pemutus tenaga antara masukan trafo dengan rel pada panel sebesar 400 A, dan
rating pemutus tenaga menuju masing-masing panel cabang memiliki besaran yang
bervariasi. Untuk spesifikasi kabel di dalam gedung digunakan jenis kabel nyy dan nym.
Terdapat alat ukur dan lampu indikator pada pintu panel. Alat ukur dan lampu indikator
ini digunakan untuk melihat kondisi per fasanya dan juga alat ukur untuk mengetahui
nilai dari arus dan juga tegangan. Akan tetapi, lampu indikator maupun alat ukur ini
sudah tidak berfungsi lagi. Untuk kondisi dalam ruangan panel sangat berantakan dengan
barang dimana-mana sehingga terlihat seperti halnya gudang dan juga dengan kondisi
berdebu. Hal ini menganggu ketika dilakukannya operasi perawatan dan perbaikan.
5. Kesimpulan
Audit dilakukan untuk mengetahui kondisi kualitas daya listrik gedung Engineering
Center dan memberikan suatu rekomendasi agar kualitas daya listrik sesuai dengan standar
yang diizinkan, diperoleh kesimpulan bahwa:
1. Perlu dilakukan perbaikan ataupun pergantian alat ukur dan lampu indikator pada
panel yang sudah rusak, digunakannya komponen CT untuk mengubah nilai nominal
arus sistem menjadi lebih kecil (0 – 5 A) dan juga pemasangan nomor pada MCB
2. Perlu dibuat diagram satu garis gedung Engineering Center dengan baik, perawatan
terhadap kondisi sekitar panel yang berantakan, dan pengecekan terhadap kondisi
kabel.
3. Beberapa parameter listrik yang diukur pada panel utama EC seperti tegangan,
frekuensi, dan temperatur panel sudah sesuai standar acuan sedangkan tidak dengan
parameter harmonik, faktor daya, dan iluminasi cahaya
4. Pada parameter harmonik, nilai TDDi sudah sesuai dengan standar yaitu dibawah 5%,
akan tetapi nilai IHDi yang tidak sesuai standar dimana orde penyumbang harmonik
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
20
tertinggi pada orde 3 bernilai diatas 4%. Solusi ataupun cara yang bisa dilakukan untuk
mengurangi harmonik adalah dengan menggunakan single-tuned pasif filter, dengan
nilai kapasitor filter sebesar 752,9 µF dan nilai induktor filter sebesar 1,602 µH
5. Pada parameter faktor daya, nilai faktor daya rata-rata tidak sesuai dengan standar yaitu
+0.84. Dengan melakukan pemasangan single-tuned pasif filter seperti pada solusi
harmonik, dapat memperbaiki nilai faktor daya
Pada parameter iluminasi cahaya, nilai iluminasi rata-rata dari beberapa sampel ruangan
tidak memenuhi nilai standar ruangan. Ada beberapa solusi yang ditawarkan yaitu
dengan penentuan kembali letak atau titik penerangan yang efisien, penambahan titik
penerangan, dan melakukan perawatan ataupun pergantian lampu yang kualitasnya
mulai berkurang maupun mati atau rusak.
6. Daftar Pustaka
[1] R. C. Dugan, Electrical Power Systems Quality, The McGraw – Hill, 2004.
[2] A. de Almeida, L. Moreira, and J. Delgado. (2012) International Power Quality
Discussion Forum. [Online]. https://www.ipqdf.com
[3] PT. PLN (Persero) Distribusi Jawa Timur, “Mutu Produk Menuju World Class
Service,” PT.PLN, Jawa Timur, 2013.
[4] Li Penghui, Zhao Lijie, Bai Haijun, and Zhang Yanhua, "Power Quality
Monitoring of Power System Based on Spectrum Analysis," p. 2, 2010.
[5] E. Normanyo, “Mitigation of Harmonic in Three Phase, Four-Wires Distribution
System Using a System of Shunt Passive Filter,” International Journal of Engineering
and Technology, vol. 2, p.5, 2012.
[6] M. Bollen,. Pascataway,USA, 2000.
[7] C. Sankaran, Power Quality. Boca Raton: CRC Press I.I.C, 2002.
[8] IEEE, "IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality," 1995.
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017
21
[9] Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia, “Peraturan No. 19
Tahun 2014 Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia,” Jakarta
2014
[10] Infraspection Institue, “Standard for Infrared Inspection of Electrical System &
Rotating Equipment,” Infraspection Institute, Burlington, 2008.
[11] E Gunther, "Harmonic and Interharmonic Measurement According to IEEE 519 and
IEC 61000-4-7," , Dallas, 2006.
[12] Tony Hoevenaars P.Eng, Kurt LeDoux P.E, and Matt Colosino, "Standar for
Harmonics," Interpreting IEEE Std 519 and Meeting its Harmonic Limits in VFD
Applications, p. 1, 2003.
[13] Aris Pramnamto. (2016, April) Library UI. [Online].
http://lib.ui.ac.id/file?file=digital/126732-R0308151-Analisis%20penggunaan-
Literatur.pdf
[14] A. Pardina Carrera and F. Javier Arcega Solsona, "Study of Harmonics Thermal Effect
in Conductor Produced by Skin Effect," vol. 12, no. 8, 2014.
Audit Kelistrikan ..., Muhammad Bayu Firlyansyah, FT UI, 2017