Memahami Lebih Dalam Tentang Harmonik Listrik – Apa Itu Harmonik, Penyebab, Efek, dan Pengukuran Harmonik

Apa itu Harmonik dan Bagaimana Harmonik Muncul?

Dalam rangkaian AC yang ideal dengan bentuk gelombang tegangan sinusoidal, arus yang sesuai melalui resistor linier juga akan berada dalam bentuk gelombang sinusoidal [1]. Bentuk gelombang ini disebut bentuk gelombang fundamental (atau harmonik orde 1) dan sesuai dengan frekuensi suplai tunggal yang disebut frekuensi fundamental, yang merupakan frekuensi terendah.

Namun karena sebagian besar beban listrik memiliki karakteristik tegangan-arus non-linier [2] (arus tidak sebanding dengan tegangan dan berfluktuasi dengan impedansi beban bolak-balik), gelombang sinusoidal yang dihasilkan akan memiliki frekuensi yang merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi dasar. Jika frekuensi adalah n kelipatan dari frekuensi dasar, itu adalah harmonik urutan ke-n dari frekuensi dasar. Untuk tegangan 50 Hz, frekuensi harmonik orde ke-2 adalah 2×50 = 100 Hz, frekuensi harmonik orde ke-3 adalah 3×50 = 150 Hz, dan seterusnya.

Penempatan bentuk gelombang frekuensi ganda ini dengan frekuensi dasar akan menghasilkan bentuk gelombang non-sinusoidal yang terdistorsi yang disebut harmonik. Gambar 1.0 di bawah ini mengilustrasikan konsep harmonik tegangan untuk tegangan frekuensi dasar 50 Hz.

Apa Sumber Umum atau Penyebab Harmonik?

Beban nonlinier merupakan sumber harmonisa yang umum pada sistem tenaga listrik, dimana arus tidak sebanding dengan tegangan [3]. Contoh beban non-linier adalah:

1. Komponen IT Equipment Power Supply Unit (PSU) (untuk mengkonversi dari AC ke DC)
   
   
2. Pencahayaan dengan Sirkuit Koreksi Faktor Daya (PFC) (untuk meningkatkan efisiensi energi)
   
   
3. Variable Frequency Drive (VFD) dan Variable Speed ​​Drive (VSD) (untuk mengontrol kecepatan motor)
   
   

Efek Harmonik Pada Peralatan Listrik

Tabel di bawah ini mencantumkan contoh efek harmonik pada berbagai peralatan.

PERALATAN	EFEK
Konduktor	Overheating / Terlalu panas, terjadi trip (MCCB)
Kapasitor	Menjadi panas, usia pemakaian berkurang dan kapasitor hancur
Transformer dan Motor	Terlalu panas pada lilitan, kehilangan insulasi termal, berkurangnya efisiensi
Pembangkit Listrik	Hilangnya sinkronisasi otomatis dan kemampuan beralih
Peralatan Sistem Komunikasi	Gangguan yang menyebabkan hilangnya data

Pengukuran Harmonik

Harmonik diukur dalam istilah Total Harmonic Distortion (THD) dan Total Demand Distortion (TDD). Tabel 2.0 membandingkan kedua parameter dari aspek yang berbeda.

BARANG	Distorsi HARMONIS TOTAL (THD)	Distorsi PERMINTAAN TOTAL (TDD)
Parameter Indikasi	Persentase distorsi tegangan/arus akibat harmonik dengan mengacu pada frekuensi dasar [4]	Persentase distorsi tegangan/arus akibat harmonik dengan mengacu pada kebutuhan beban maksimum [4]
Perwakilan	Rasio Jumlah kekuatan semua komponen harmonik dengan Kekuatan Frekuensi Dasar	Rasio Jumlah kekuatan semua komponen harmonik dengan Daya Permintaan Beban Maksimum
Indikasi Nilai	Nilai yang lebih tinggi menunjukkan Faktor Daya yang lebih rendah, puncak arus yang lebih tinggi, biaya yang lebih tinggi [5]	Nilai yang lebih tinggi menunjukkan dampak distorsi harmonik yang lebih tinggi pada sistem
Batas Standar	IEC 61000-3-2	IEEE 519

Untuk arus, arus TDD memberikan wawasan yang lebih baik tentang dampak distorsi harmonik pada sistem daya, mis. nilai arus THD mungkin sangat tinggi tetapi jika beban rendah, dampak harmonik pada sistem juga rendah (TDD rendah). Untuk tegangan, bagaimanapun, indeks THD adalah parameter yang lebih disukai untuk menggambarkan distorsi harmonik tegangan oleh industri kualitas daya [7].

Lalu bagaimana cara mengukur harmonik?

Pada artikel selanjutnya radius akan mengulasan tentang bagaimana cara mengukur harmonik. Bukan itu saja, radius juga akan memaparkan bagaimana mengidentifikasi sumber harmonik dengan alat yang luar biasa canggih. Penasarankan? Yuk baca artikel selanjutnya 🙂

sumber: https://www.hioki.com.sg/what-is-harmonics-and-how-to-identify-the-harmonics-sources-in-your-facility-with-hioki-pq3198/

referensi

1. https://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/harmonics.html

2. https://www.riello-ups.co.uk/questions/39-what-s-the-difference-between-linear-and-non-linear-loads

3. https://www.mtecorp.com/blog/2018/04/09/effects-of-harmonics-in-power-system/

4. http://www.elnet.cc/thd-and-tdd/

5. https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/the-importance-of-total-harmonic-distortion/

6.https://corpwebstorage.blob.core.windows.net/media/36814/understanding-current-voltage-harmonics.pdf

7. https://www.ecmweb.com/design/article/20890327/understanding-harmonic-indices