Perbandingan Kinerja Filter Harmonik ing Sistem Daya Industri kanggo Reduksi Distorsi Harmonik

Diterbitake dening 1. Estifanos Dagnew Mitiku¹, 2. Gebrie Teshome Aduye², 3. S. Abdul Rahman³, 4. Mahilet Mentesinot Abuhay⁴, Departemen Teknik Elektro & Komputer, Institut Teknologi, Universitas Gondar, Ethiopia (1, 2, 3), Departemen Teknik Industri, Institut Teknologi, Universitas Gondar, Ethiopia (4) ORCID. 1. 0000-0002-6613-3979, 2. 0000-0003-1184-9184, 3. 0000-0003-0134-8028, 4. 0000-0001-7554-8562

Tembung kunci: Filter Harmoniks, Distorsi Harmonik, Distorsi Harmonik Total, MATLAB/SIMULINK.
Tembung kunci:filter, harmonik, THD

Pambuka

Kualitas Daya (PQ) minangka masalah kanggo konsumen utilitas lan listrik ing kabeh tingkat panggunaan. Salah sawijining masalah PQ yaiku harmonik sing minangka komponen sinusoidal saka gelombang utawa kuantitas periodik sing nduweni frekuensi sing minangka kelipatan integral saka frekuensi dhasar, yaiku, 50Hz utawa 60Hz [1]. Tegangan harmonik kedadeyan minangka asil saka harmonik arus, sing digawe lan ditarik dening beban elektronik non linier, sing diinjeksi menyang sistem pasokan [2].

Pangukuran distorsi harmonik ing industri

Kanggo neliti tingkat distorsi harmonik ing sistem tenaga industri, pemantauan kudu ditindakake ing titik mlebu layanan industri ing Titik Kopling Umum (PCC), titik tapping ing feeder 15kV. Nanging, amarga jarak lan impedansi saluran, saka PCC menyang primer transformator bisa diabaikan, primer dijupuk minangka PCC kaya sing dituduhake ing gambar 1 [2].

Distorsi harmonik ing industri diukur nalika kabeh mesin kerja bebarengan, kanggo mirsani karakteristik kumulatif beban industri lan pangumpulan data ditindakake liwat pangukuran langsung. Sawise nggawe analisis sing cocog, data sing diklumpukake diitung lan dibandhingake karo nilai sing bisa ditampa sing ditetepake dening standar praktik sing disaranake IEEE kanggo kontrol harmonik [28].

Tabel 1: Watesan distorsi arus kanggo sistem distribusi umum (120V nganti 69 000V) [2]. Gambar 1: Lokasi pemantauan lan titik kopling umum. Distorsi harmonik ing industri diukur nalika kabeh mesin digunakake bebarengan, kanggo mirsani karakteristik kumulatif beban industri lan pangumpulan data ditindakake liwat pangukuran langsung. Sawise nggawe analisis sing cocog, data sing diklumpukake diitung lan dibandhingake karo nilai sing bisa ditampa sing disetel dening standar praktik sing disaranake IEEE kanggo kontrol harmonik [28].

Arus hubung singkat lan arus terukur saka feeder 15kV ing PCC dirata-rata dadi 10kA lan 1000A, sing menehi I_SC/Aku_Lrasio ing kisaran

Isi harmonik tegangan lan arus maksimum industri nalika digunakake ing beban penuh dituduhake ing tabel 3.

Saka data sing direkam, bisa dideleng yen arus harmonik sing dominan yaiku 5^kapinglan 7^kapingharmonik lan nilai THD arus total kanggo telung fase yaiku 18,10%, 18,33% lan 18,44%, masing-masing ing PCC sing ngluwihi standar IEEE, yaiku, 5%. Amarga nilai THD saiki ngluwihi nilai standar, filter harmonik single tuned, double tuned, high pass lan tipe-c kanthi parameter sing dirancang ditrapake kanggo nyuda distorsi harmonik lan kinerjane dibandhingake adhedhasar nilai persentase THD saiki nalika saben filter harmonik ditrapake.

Prinsip operasi

Sirkuit sing digunakake kanggo nyuda distorsi harmonik dituduhake ing gambar 2. Iki kasusun saka saklar, filter harmonik sing disetel tunggal, disetel ganda, pass dhuwur lan jinis-c lan beban. Amarga beban non-linier saka sistem tenaga industri, nalika arus harmonik diinjeksi menyang sistem, bentuk gelombang voltase lan arus dadi terdistorsi. Filter harmonik kanthi nilai sing dirancang lan saklar masing-masing ditrapake kanthi mandiri kanggo mbandhingake kinerja filter harmonik lan diaktifake ON lan dipateni kanggo nyuda distorsi harmonik. Kaping pisanan, saklar filter sing disetel tunggal ON nalika saklar liyane OFF. Banjur, saklar filter pass dhuwur ON nalika saklar liyane OFF. Sabanjure, saklar filter sing disetel ganda ON nalika saklar liyane OFF. Pungkasan, saklar filter jinis-C ON nalika saklar liyane OFF. Kanggo kesederhanaan, mung siji fase sing dianggep saka telung fase amarga daya dijupuk saka fase sing padha kanggo nyuda distorsi harmonik kanggo nuduhake sirkuit kontrol.

Asil Simulasi

Distorsi harmonik wis disimulasikake nggunakake piranti lunak MATLAB/SIMULINK. Filter harmonik kaya ta single tuned, double tuned, high pass, lan filter tipe-c disimulasikake nganggo nilai sing dirancang kanggo mbandhingake kinerjane ing pangurangan distorsi harmonik sing kedadeyan ing sistem tenaga industri amarga beban non-linier. Bentuk gelombang voltase lan arus saka sisih sumber lan sisih beban sadurunge lan sawise ngetrapake filter harmonik ditampilake ing ngisor iki kanggo perbandingan. Industri iki duwe beban non-linier sing disedhiyakake dening utilitas saka gardu induk sing cedhak lan beban non-linier narik arus harmonik saka bentuk gelombang sing distorsi. Simulasi ditindakake nganggo nilai sing dirancang saka filter harmonik kanthi voltase line-to-line nominal 400V, frekuensi operasi 50Hz, daya reaktif nominal 50KVAR, faktor kualitas 7 lan frekuensi tuning disetel kanggo 5.^kapinglan 7^kapingharmonik.

Bentuk gelombang voltase lan arus sadurunge nggunakake filter harmonik dituduhake ing gambar 3.

Industri iki duwé beban non-linier sing disedhiyakake déning perusahaan listrik lan beban iki nggambar tegangan harmonik sing distorsi lan bentuk gelombang arus kaya sing dituduhake ing gambar 3 lan saka analisis Fast Fourier Transform (FFT) kaya sing dituduhake ing gambar 4, nilai THD yaiku 18,33%, sing ngluwihi watesan standar IEEE sing bisa ditampa, yaiku 5% kanggo panliten iki. Mulane, kanggo nyuda distorsi harmonik, filter harmonik single tuned, double tuned, high pass lan tipe-c dirancang lan diselehake ing lokasi sing cocog ing sistem tenaga industri; akibaté, distorsi harmonik dikurangi lan kinerjané dibandhingake.

Filter Harmonik sing Disetel Tunggal

Filter Harmonik Pass Tinggi

Filter Harmonik sing Disetel Ganda

Filter Harmonik Tipe-C

Dudutan

Ing makalah iki, perbandingan kinerja filter harmonik ing sistem tenaga industri kanggo pangurangan distorsi harmonik disinaoni. Distorsi harmonik sing ditarik dening beban non-linier industri nyedhiyakake nilai THD 18,33%. Lan nalika filter harmonik sing disetel tunggal ditrapake, THD dikurangi dadi 5,08%. Dene, aplikasi filter harmonik pass dhuwur menehi THD 5,09%. Filter harmonik sing disetel ganda nyedhiyakake nilai THD 4,00%. Pungkasan, nggunakake filter harmonik tipe-c, nilai THD 4,68% dipikolehi. Akibate, saka asil simulasi lan analisis FFT, diamati manawa filter harmonik sing disetel ganda menehi kinerja sing luwih apik tinimbang filter harmonik sing disetel tunggal, pass dhuwur lan tipe-c kanggo nyuda distorsi harmonik menyang gedhene sing bisa ditampa sing disetel dening standar IEEE, yaiku kurang saka 5% kanggo panliten iki lan disaranake kanggo industri nggunakake filter harmonik sing disetel ganda ing sekunder transformator kanggo nyingkirake pemanasan tambahan, tripping palsu lan kerusakan peralatan amarga harmonik sing nyebabake kerugian produksi kanggo industri.

Hubungi kami kanggo pandhuan ahli:

Kanggo informasi luwih lengkap babagan carane Filter Harmonik AktiflanGenerator Var Statis bisa ningkatake kualitas daya: sales@intonepower.com

REFERENSI

[1] IEEE,IEEE 1159 1995 Praktik sing disaranake kanggo ngawasi kualitas daya listrik.1995.
[2] W. Are et al., 'Kualitas Sistem Tenaga Listrik, Edisi Kapindho'.
[3] MS Almutairi lan S. Hadjiloucas, 'Mitigasi Harmonik Adhedhasar Minimisasi Arus Non-Linearitas ing Sistem Tenaga', 2019.
[4] A. Bagheri lan M. Alizadeh, 'Ngrancang Filter Pasif kanggo Ngurangi Distorsi Harmonik ing Mikro-grid Hibrida Kalebu Turbin Angin, Sel Surya lan Beban Nonlinier', no.12, hlm. 10–13, 2019.
[5] Y. Cho, H. Cha, Y. Cho, lan H. Cha, 'Desain Filter Harmonik Pasif Tuned Tunggal Kanthi Nggatekake Varians Tuning lan Faktor Kualitas Desain Filter Harmonik Pasif Tuned Tunggal Kanthi Nggatekake Varians Tuning lan Faktor Kualitas', vol. 8972, 2014.
[6] R. Dua lan A. Agrawal, 'Dampak Filter Tunggal sing Disetel ing Sistem PV sing Terhubung karo Grid', vol. 08, no. 06, hlm. 213–217, 2019.
[7] M. Awadalla, M. Orner, lan A. Mohamed, 'Desain filter sing disetel tunggal kanggo mitigasi lan optimasi harmonik nganggo bank kapasitor Desain Filter sing disetel tunggal kanggo Mitigasi lan Optimasi Harmonik nganggo Bank Kapasitor', no. September 2015, 2019.
[8] Seri IOPC lan M. Science, 'Reduksi harmonik kanthi nggunakake filter pasif sing disetel tunggal ing industri pangolahan plastik Reduksi harmonik kanthi nggunakake filter pasif sing disetel tunggal ing industri pangolahan plastik', 2018.
[9] YK Haur, TJ Son, LK Yun, W. Jee, lan K. Raymond, 'Desain Filter Harmonik Pasif Single-Tuned kanggo Nyukupi Standar Ieee-519 Kanthi Manipulasi Faktor Kualitas', vol. 29, no. 1, pp. 1364–1379, 2020.
[10] KR Cheepati, S. Ali, lan A. Rangampet, 'Ringkesan Filter Harmonik sing Disetel Ganda kanggo Ningkatake Kualitas Daya ing Kondisi Beban Non Linear', vol. 10, no. 7, hlm. 11–26, 2017.
[11] HE Yi-hong lan SU Heng, 'Metode Anyar kanggo Ngrancang Filter sing Disetel Ganda', no. Iccsee, hlm. 206–209, 2013.
[12] KR Cheepati, S. Ali, lan SK M, 'Analisis Kinerja Filter Pasif sing Disetel Ganda kanggo Kualitas Daya', vol. 9, no. 7, hlm. 3295–3305, 2016.
[13] P. Control lan G. Mishra, 'Desain Filter Pasif High Pass kanggo Aplikasi Filter Daya Aktif Hibrida Departemen Teknik Elektro Institut Teknologi Nasional Desain Filter Pasif High Pass kanggo Aplikasi Filter Daya Aktif Hibrida'.
[14] B. Park, J. Lee, H. Yoo, lan G. Jang, 'Mitigasi Harmonik Nggunakake Filter Harmonik Pasif: Studi Kasus ing Sistem Tenaga Pabrik Baja', 2021.
[15] ZA Memon, MA Uqaili, lan MA Unar, 'Mitigasi Harmonik Sistem Tenaga Industri Nggunakake Filter Pasif', no. Juli, 2016.
[16] IA Shah lan RK Ali, 'Desain Filter Pasif Tipe-C kanggo Ngurangi Distorsi Harmonik lan Kompensasi Daya Reaktif', vol. 4, no. 12, hlm. 38–47, 2016.
[17] R. Klempka, 'Metode Anyar kanggo Desain Filter Pasif Tipe-C', no. 7, hlm. 277–281, 2012.
[18] A. Tungku, 'Pilihan Filter Tipe-C kanggo Kompensasi Daya Reaktif lan Filtrasi Harmonik sing Luwih Dhuwur', 2020.
[19] A. Muchtar lan WM Muttaqin, 'Perbandingan antarane kinerja filter sing disetel tunggal lan filter tipe-c ing jaringan distribusi tenaga listrik Perbandingan antarane kinerja filter sing disetel tunggal lan filter tipe-c ing jaringan distribusi tenaga listrik', 2019.
[20] SA Rahman, 'DVR Adhedhasar Konverter Langsung kanggo Ngurangi Pemadaman Fase Tunggal', no. September 2019, 2021.
[21] A. Rahman, 'Mitigasi Voltase Sag, Swell lan Outage tanpa Konverter', no. Oktober 2019, 2021.
[22] SA Rahman, SB Mule, ED Mitiku, GT Aduye, lan C. Gopinath, 'Kompensasi Sag lan Swell Tegangan Paling Dhuwur nggunakake Konverter Matriks Fase Tunggal nganggo Papat Saklar sing Dikontrol', no. 4, hlm. 134–138, 2021.
[23] C. Reads, 'Realisasi Konverter Matriks Fase Tunggal Nggunakake 4 Sakelar sing Dikontrol', no. Oktober 2019, 2021.
[24] SA Rahman lan G. Teshome, 'Kompensasi penurunan tegangan maksimum nggunakake konverter langsung kanthi modulasi sinyal pembawa', vol. 10, no. 4, hlm. 3936–3941, 2020.
[25] SA Rahman lan E. Dagnew, 'Kompensasi penurunan tegangan nggunakake DVR berbasis konverter langsung kanthi modulasi sinyal kesalahan', vol. 19, no. 2, hlm. 608–616, 2020.
[26] SA Rahman, ED Mitiku, SB Mule, GT Aduye, MA Huluka, lan S. Mesfin, 'Voltage Sag Mitigation Using Direct Converter Based DVR without Error Signal', no. 12, kaca 34–37, 2021.
[27] SA Rahman, S. Birhan, ED Mitiku, GT Aduye, lan P. Somasundaram, 'Topologi DVR Anyar kanggo Ngompensasi Pembengkakan Tegangan, Sag, lan Pemadaman Fase Tunggal', vol. 17, no. 4, hlm. 1–10, 2021.
[28] CRCP Llc,Kualitas daya © 2002.taun 2002.

Para panulis:Dosen, Bapak Estifanos Dagnew Mitiku, Departemen Teknik Elektro & Komputer, Institut Teknologi, Universitas Gondar, Gondar, Ethiopia, Email: est7eced@gmail.com; Dosen, Bapak Gebrie Teshome Aduye, Departemen Teknik Elektro & Komputer, Institut Teknologi, Universitas Gondar, Gondar, Ethiopia, Email: gebrie.415@gmail.com; Profesor Madya, Dr. Abdul Rahman, Departemen Teknik Elektro & Komputer, Institut Teknologi, Universitas Gondar, Gondar, Ethiopia, Email: msajce.abdulrahman@gmail.com; Dosen, Ibu Mahilet Mentesinot Abuhay, Departemen Teknik Industri, Institut Teknologi, Universitas Gondar, Ethiopia, Email: mahiletme@gmail.com.

Identifikasi Item Sumber & Penerbit: TINJAUAN TEKNIK LISTRIK, ISSN 0033-2097, TAHUN 98 NO. 3/2022. doi:10.15199/48.2022.03.12