Jika Anda melihat masa lalu, maka anda akan memperhatikan memperhatikan bahwa sistem tenaga jauh lebih bersih dan mudah. Sebagian besar beban pada dasarnya bersifat linier. Beban linier menarik gelombang sinus penuh dari arus listrik pada frekuensi fundamental 50 atau 60 siklus (Hz). Pergantian beban seperti itu lancar, dan masalah tentang harmonisa belum menyebar secara luas.
Ya, itu telah banyak berubah dalam lima belas tahun terakhir. Kualitas daya punya arti yang signifikan. Saat ini, distorsi harmonik adalah kejadian biasa dalam sistem tenaga. Untuk dapat lebih memahami masalah jaringan yang terdistorsi harmonik dalam pengoperasian berbagai perangkat listrik, kami akan mencoba menjelaskan masalah yang sebenarnya dan menyajikan secara singkat solusinya.
Penting untuk memahami bahwa pengukuran untuk mendapatkan evaluasi terperinci dari situasi di lokasi sangat penting untuk perencanaan tindakan perbaikan untuk pengurangan gangguan (distorsi kualitas daya).
Sebelum membahas lebih jauh,
1. Harmonisa dan beban non linier
Gambar 1 menunjukkan keseimbangan fase-tunggal, beban linier yang bagus. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar, sedikit atau tidak ada arus yang mengalir dalam konduktor netral ketika bebannya linier dan seimbang.
Munculnya beban elektronik nonlinear, di mana tegangan AC diubah menjadi tegangan DC, mengubah cara daya secara tradisional diambil dari gelombang sinus AC normal. Selama konversi AC ke DC, perangkat elektronik daya dihidupkan selama sebagian kecil dari setiap 1/2 siklus menyebabkan tegangan dan arus ditarik dalam pulsa untuk mendapatkan output DC yang diperlukan.
Penyimpangan tegangan dan arus dari gelombang sinus normal menghasilkan harmonisa.
Penting untuk dicatat bahwa distorsi arus disebabkan oleh beban seperti penyearah atau catu daya mode sakelar yang menyebabkan distorsi tegangan. Distorsi tegangan itu disebabkan oleh arus yang terdistorsi yang mengalir melalui impedans.
Jumlah distorsi tegangan tergantung pada:
- Impedansi sistem
- Jumlah arus terdistorsi
Perangkat yang dapat menyebabkan gangguan harmonis termasuk penyearah, pendorong dan switching catu daya, yang semuanya nonlinier. Lebih lanjut, proliferasi peralatan elektronik seperti komputer, sistem UPS, penggerak kecepatan variabel, pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC), dan sejenisnya: beban nonlinear telah menjadi bagian penting dari banyak instalasi.
 |
| Gambar 1. Arus netral seimbang sama dengan nol |
Jenis lain dari beban penghasil harmonik termasuk perangkat lengkung (seperti tungku busur, tukang las dan lampu neon).
Arus beban nonlinear sangat bervariasi dari bentuk gelombang sinusoidal; seringkali mereka adalah pulsa yang tidak bersambung. Ini berarti bahwa muatan nonlinier sangat tinggi dalam konten harmonik.
Triplen harmonik adalah harmonik ke-3, ke-9, ke-15, ... Lebih lanjut, harmonik triplen adalah yang paling merusak sistem kelistrikan karena harmonik pada fase-A, fase-B dan fase-C adalah berurutan satu sama lain. Artinya, harmonik triplen yang ada pada tiga fase ditambahkan bersama-sama dalam netral, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, daripada membatalkan satu sama lain, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Harmonisa non-triplen ganjil diklasifikasikan sebagai "urutan positif" atau "urutan negatif" dan merupakan urutan 1, 5, 7, 11, 13, dll.
 |
| Gambar 2. beban 1 phase dengan harmonisa kelipatan tiga |
Secara umum, ketika urutan harmonik semakin tinggi, amplitudo menjadi lebih kecil sebagai persentase dari frekuensi dasar.
2. Masalah harmonisa
Arus harmonisa dapat menyebabkan kerugian sistem yang membebani sistem distribusi. Kelebihan muatan listrik ini dapat berkontribusi untuk mencegah sistem distribusi listrik yang ada dari melayani beban tambahan di masa depan.
Secara umum, harmonik yang ada pada sistem distribusi dapat memiliki efek merugikan berikut:
- Overheating transformer dan peralatan berputar
- Peningkatan kerugian histeresis
- Kapasitas kVA berkurang
- Overloading netral
- Tegangan netral ke tanah yang tidak dapat diterima
- Tegangan terdistorsi dan bentuk gelombang saat ini
- Bank kapasitor gagal
- Pemutus dan sekring tersandung
- Netral berukuran ganda untuk menentang efek negatif dari harmonika triplen
Pada transformator, generator, dan sistem pasokan daya tak terputus (UPS), harmonisa menyebabkan panas berlebih dan kegagalan pada beban di bawah peringkatnya karena arus harmonik menyebabkan pemanasan yang lebih besar daripada arus standar 60 Hz. Ini hasil dari peningkatan kerugian arus eddy, kerugian histeresis di inti besi, dan efek kulit konduktor dari belitan.
Selain itu, arus harmonik yang bekerja pada impedansi sumber menyebabkan harmonisa pada tegangan sumber, yang kemudian diterapkan pada beban lain seperti motor, menyebabkannya menjadi terlalu panas.
Harmonik juga mempersulit penerapan kapasitor untuk koreksi faktor daya. Jika, pada frekuensi harmonik tertentu, impedansi kapasitif sama dengan impedansi reaktif sistem, tegangan dan arus harmonik dapat mencapai besaran berbahaya
Pada saat yang sama, harmonik menciptakan masalah dalam penerapan kapasitor koreksi faktor daya, mereka menurunkan faktor daya yang sebenarnya.
Meter berputar yang digunakan oleh utilitas untuk watt-jam dan berbagai pengukuran tidak mendeteksi komponen distorsi yang disebabkan oleh harmonisa. Penyearah dengan ujung depan dioda dan bank kapasitor sisi DC besar memiliki faktor daya perpindahan 90% hingga 95%.
 |
| Gambar 3. Typical bentuk gelombang terdistorsi |
Meter elektronik terbaru mampu mengukur jam kVA sebenarnya yang diambil oleh sirkuit.
Catu daya satu fase untuk komputer dan ballast fixture kaya akan harmonik ketiga dan kelipatan ganjilnya. Bahkan dengan arus fasa seimbang sempurna, arus harmonik dalam netral dapat total 173% dari arus fasa. Ini menghasilkan netral yang terlalu panas.
Dewan Industri Teknologi Informasi (ITIC) merekomendasikan agar netral dalam pasokan ke peralatan elektronik terlalu besar hingga setidaknya 173% dari amplitudo konduktor fase untuk mencegah masalah. ITIC juga merekomendasikan derating transformer, memuatnya tidak lebih dari 50% hingga 70% dari papan nama kVA mereka, berdasarkan perhitungan rule-of-thumb, untuk mengkompensasi efek pemanasan yang harmonis.
Terlepas dari semua kekhawatiran yang disebabkannya, beban nonlinier akan terus meningkat. Oleh karena itu, sistem yang memasok mereka harus dirancang sehingga efek buruknya sangat berkurang.
 |
| Tabel 1. menunjukan order harmonisa yang dihasilkan dari beberapa beban non linier |