Turorial Berguru Listrik - Efek Harmonisa Pada Kapasitor

Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor - Artikel kali ini yaitu kelanjutan dari artikel sebelumnya mengenai Penggunaan Detuned Rector Filter Pada Peralatan Perbaikan Faktor Daya.

Untuk membahas lebih jauh mengenai Detuned Reactor Filter atau biasa disebut dengan Filter Reaktor atau Reaktor Filter, terlebih dahulu kita singgung sedikit mengenai harmonisa pada instalasi jaringan listrik.

Harmonisa Pada Instalasi Listrik

Ada tidaknya harmonisa pada sistim tenaga listrik ditandai dengan terdistorsinya arus dan tegangan pada instalasi listrik tersebut dan bentuk gelombangnya menyimpang jauh dari bentuk gelombang sinusoidal.

Arus harmonisa yang beredar di jaringan instalasi listrik mempunyai besaran frekuensi yang merupakan kelipatan bilangan bundar dari frekuensi suplay (frekuensi fundamental).

Arus harmonisa ditimbulkan oleh beban non-linear yang terhubung ke sistem distribusi. Sebuah beban dikatakan non-linear apabila gelombang arus listrik yang mengalir menuju beban tersebut tidak sama dengan gelombang tegangan suplainya. Dikarenakan pedoman arus harmonisa mengalir melalui jaringan distribusi yang mempunyai impedansi maka pada gilirannya akan membuat harmonisa pada tegangan, yang juga akan mendistorsi tegangan suplai.

Beban non-linear paling umum yang menghasilkan arus Harmonisa yaitu peralatan Elektronika daya, ibarat variabel speed drive,rectifier, inverter, dll .... Beban ibarat reaktor, peralatan las, tungku busur, juga menghasilkan Harmonisa .

Sedangkan beban lain ibarat induktor, resistor dan kapasitor atau campuran dari ketiganya yaitu beban linear dan tidak menghasilkan Harmonisa .

Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor

Kapasitor sangat sensitif terhadap arus harmonisa dikarenakan impedansi Kapasitor akan menurun secara proporsional ke urutan Harmonisa yang ada pada sistim. Hal ini menurut rumus :

XC = 1/ (2.p.f.C)….

Dari rumus diatas, semakin besar tingkatan harmonisa, maka kelipatan frekuensi yang yang dibangkitkannya menjadi besar sehingga mengakibatkan nilai XC menjadi rendah. Dampak lansung dari efek harmonisa ini sanggup mengakibatkan kelebihan beban pada kapasitor, memperpendek umur pakainya. Dan pada kondisi yang ekstrim,resonansi frekuensi sebagai akhir harmonisa sanggup mengakibatkan kenaikan besarnya arus dan dan distorsi tegangan yang nilainya sangat tinggi sehinga sanggup mengakibatkan kapasitor pecah atau meledak.

Kenaikan arus Harmonisa sanggup menjadi sangat tinggi saat frekuensi natural resonansi dari kapasitor dan jaringan yang tergabung dengannya mempunyai nilai yang kebetulan sama atau hampir sama dengan frekuensi harmonisa pada sistem. Situasi ini sanggup mengakibatkan melonjaknya level tegangan pada terminal kapasitor dan arus lebih pada kapasitor.

Untuk mengetahui Frekuensi natural resonansi dipakai formula :

Fr = 1/ 2. p . √ ( L. C)

Dimana :

                L = Nilai Induktor dalam Henry (H) 

                C = Nilai Kapasitor dalam Farad (F) 

Agar kapasitor beroperasi dengan aman, tingkat harmonisa pada jaringan instalasi harus diperhitungkan terhadap Frekuensi natural resonansi dalam pemilihan peralatan koreksi faktor daya.

Berdasarkan standar IEC 60831-1, tegangan (Un) dari kapasitor didefinisikan sebagai level tegangan operasi yang secara terus menerus diterapkan pada sebuah kapasitor. Arus In pada sebuah kapasitor yaitu arus yang mengalir melalui kapasitor saat tegangan Un diterapkan pada terminalnya.

Terhadap fluktuasi tegangan sistem, spefisikasi tegangan sebuah kapasitor harus sanggup bertahan pada level tegangan fluktuasi tersebut.

Pengertian Detuned Reactor Filter

Detuned Reactor Filter atau Reaktor Filter berfungsi untuk mencegah efek negative terhadap kapasitor saat dihubungkan dengan beban non-linear yang membangkitkan harmonisa. Pemasangan Reaktor Filter dihubungkan secara seri dengan Kapasitor pada perangkat peralatan Perbaikan Faktor Daya.

Nilai Reaktor yang akan diserikan dengan Kapaitor tersebut harus diatur sedemikian rupa (Detuned) sehingga Frekuensi Natural Resonansi yang dibangkitkan sebagai akhir pemasangannya berada diluar range dari frekuensi harmonisa sistim.

Tingkatan frekuensi harmonisa yaitu kelipatan dari nilai frekuensi normal, ibarat sebagai berikut :

• Harmonisa tingkat 1; f = 50 Hz; sama dengan frekuensi mendasar sebesar 50Hz
• Harmonisa tingkat 3; f = 150 Hz; naik 3 kali dari frekeuensi mendasar 50 Hz
• Harmonisa tingkat 5; f = 250 Hz; naik 5 kali dari frekeuensi mendasar 50 Hz
• Harmonisa tingkat7; f = 350 Hz; naik 7 kali dari frekeuensi mendasar 50 Hz

Jadi, kombinasi antara nilai Reactor dengan Kapasitor yang dihubungkan seri pada peralatan perbaikan Faktor daya haruslah menghasilkan Fr (frekuensi Resonansi) diluar nilai tersebut. Untuk mengetahui nilai Fr, kita gunakan formula:

Fr = 1/ 2. p . √ ( L. C)

Besarnya nilai detuned reactor yang dipakai atau tunning faktor dilambangkan dengan P dalam satuan %, yang menunjukan nilai perbandingan antara impedansi reactor (induktansi) dengan impedansi kapasitor (kapasitansi) yang akan dipasang sehingga menghasilkan frekuensi resonansi (Fr) diluar range tingkatan frekuensi harmonisa.

Sehingga P% = ( X_L/X_C ) x 100%

Untuk menghitung arus harmonisa dan level tegangan yang pas untuk kapasitor akan kita bahas pada postingan selanjutnya.