Analisis Penggunaan Active Power Filter pada Kelistrikan Satu Fasa

Abstract

Penggunaan energi listrik sudah menjadi kebutuhan pokok dalam menjalankan kegiatan sehari-hari baik dari tingkat perusahaan, industri besar hingga skala rumah tangga. Seiring berkembangnya teknologi beban listrik juga mengalami perubahan yang awalnya berjenis beban linier bertambah jenis yaitu beban non-linier. Beban non-linier memberikan dampak terhadap faktor daya dan gangguan harmonik total dalam sistem kelistrikan. Beban non-linier ini menyebabkan penurunan nilai faktor daya, yang dapat mengakibatkan penggunaan daya listrik tidak optimal(Leny & Haryudo, t.t., 2019). Selain itu, beban non-linier dapat menghasilkan arus atau tegangan dengan frekuensi yang melebihi frekuensi fundamental, yang dikenal sebagai frekuensi harmonik. Gangguan harmonisa dapat memiliki beberapa konsekuensi, seperti peningkatan suhu pada peralatan listrik yang dapat mempengaruhi umur pakai peralatan, serta menyebabkan rugi rugi daya dan penurunan kapasitas daya nominal suatu sistem kelistrikan akibat faktor-faktor tertentu. (Setiawati dkk., t.t., 2020) Oleh karena itu kualitas daya listrik yang baik harus tetap terjaga untuk mencegah gangguan yang terjadi. Pada industri dengan sistem kelistrikan satu fasa sering menghadapi masalah akibat beban non-linier. Beban seperti mesin-mesin industri, peralatan elektronik, dan perangkat lainnya, dapat menyebabkan distorsi pada gelombang arus, yang mengakibatkan gangguan harmonisa. Gangguan harmonisa ini terjadi karena arus tidak lagi berbentuk sinusoidal dan dapat mempengaruhi kualitas daya listrik dan kinerja sistem kelistrikan secara keseluruhan. Untuk mengatasi masalah ini, penggunaan filter harmonisa menjadi solusi untuk mengatasi gangguan harmonisa. Dua jenis filter harmonisa yang umum digunakan adalah filter pasif dan filter aktif. Filter pasif hanya mampu mengatasi satu frekuensi harmonisa. Meskipun filter ini sering digunakan karena strukturnya yang sederhana dan biayanya yang terjangkau, keterbatasan dalam menangani frekuensi harmonisa yang lebih kompleks membuatnya kurang efektif dalam aplikasi dengan gangguan harmonisa yang bervariasi. Untuk mengatasi keterbatasan filter pasif, ditambahkan penggunaan filter aktif yang mampu mengurangi harmonisa untuk lebih dari satu frekuensi dan dapat mengkompensasi faktor daya(Gunawan, 2023). filter aktif dapat menjadi solusi efektif. Filter aktif bekerja dengan cara menyaring frekuensi harmonisa yang tidak diinginkan dan mengoreksi bentuk gelombang arus, sehingga meningkatkan kualitas daya listrik dan menjaga stabilitas sistem kelistrikan. Penelitian Active Power Filter(APF) untuk mengatasi permasalahan harmonisa pada kelistrikan satu fasa telah ditawarkan. Seperti penerapan perbaikan THD yang dilakukan oleh Vinod Khadkikar, dkk dengan judul Implementation of Single-phase Synchronous dq Reference Frame Controller for Shunt Active Filter under Distorted Voltage Condition. Penelitian ini berfokus untuk memperbaiki gangguan yang terjadi pada total THD dan gelombang tegangan menggunakan metode SRF DQ. Dalam penelitiannya THD awal arus beban sebesar 24,5% lalu dapat diturunkan menjadi 4,71%. Lalu untuk tegangan suplai yang terdistorsi (THD=15.2%) dengan beban non-linier, kinerja kompensasi shunt APF tidak terpengaruh karena rangkaian shunt hanya bekerja untuk mengkompensasi THD arus sedangkan untuk menurunkan distorsi tegangan dapat menggunakan series APF. (Khadkikar, Vinod. 2009) Penelitian dalam kelistrikan satu fasa juga dilakukan oleh Sachi Sarma menggunakan transformasi DQ pada kelistrikan satu fasa. Dalam penelitiannya untuk mengatasi gangguan harmonisa yaitu Single Phase d-q Transformation using as indirect Control Method for Shunt Active Power Filter yang disimulasikan menggunakan simpower system toolbox MATLAB dapat menurunkan THD dari 38,90 % menjadi 9,65 % (Sarma, S. 2014). Sinyal keluaran yang dihasilkan oleh metode Synchronus Reference Frame (SRF) DQ nantinya digunakan untuk menghasilkan pulsa pengontrol untuk memicu sakelar inverter untuk menyuntikkan gelombang harmonik terbalik ke sistem agar THD dapat teratasi. SRF DQ juga pernah diterapkan pada sistem kelistrikan satu fasa yang lain seperti pada penelitian yang dilakukan oleh Samir Gautam, dkk dengan judul Evaluation of Fundamental d-q Synchronous Reference Frame Harmonic Detection Method for Single Phase Shunt Active Power Filter. Pada penelitian ini dijelaskan secara rinci bagaimana metode SRF DQ dapat diterapkan di sistem kelistrikan satu fasa serta menjadi metode yang efektif untuk menurunkan THD. Dibuktikan dalam penelitiannya THD awal 8,3% dapat diturunkan menjadi 0,48%.(Gautam dkk., 2014) Berdasarkan penelitian sebelumnya mengenai solusi untuk mengatasi gangguan harmonik, Active Power Filter (APF) dengan menggunakan SRF DQ dipilih sebagai pendekatan untuk mengatasi gangguan harmonik pada sistem kelistrikan satu fasa. Penelitian ini akan mengimplementasikan metode SRF DQ dalam studi kasus yang relevan dengan beban non-linier pada sistem kelistrikan satu fasa. Penerapan APF dengan SRF DQ diharapkan dapat mengatasi gangguan harmonik yang terjadi dan meningkatkan kualitas daya listrik secara keseluruhan.