FLICKER : PENJELASAN, PENYEBAB, AKIBAT, KLARIFIKASI, PENGUKURAN DAN METODE KOMPENSASI

Static VAR Compensator (SVC)

Untuk meningkatkan kualitas daya listrik, perlu dilakukan berbagai upaya untuk menurunkan faktor-faktor yang menyebabkan buruknya kualitas daya listrik. Salah satu upaya yang perlu dilakukan adalah mengurangi adanya flicker pada sistem tenaga listrik.

Istilah flicker atau kedip tegangan berasal dari dampak adanya fluktuasi tegangan terhadap lampu, yang dianggap seperti mata manusia yang berkedip. Flicker itu sendiri merupakan fluktuasi tegangan yang terjadi secara berulang-ulang dengan periode/waktu terjadi tertentu.

Penyebab Flicker
Flicker ini disebabkan oleh berbagai faktor dan dapat menyebabkan berbagai akibat.
Berikut adalah faktor faktor yang menyebabkan terjadinya flicker :

1. Adanya furnace (tungku api)
2. Adanya peralatan dengan busur api, seperti las listrik
3. Adanya peralatan elektronika daya yang sebagian besar merupakan beban non-linier

Akibat Adanya Flicker
Adanya flicker terlihat secara visual pada lampu fluorescent, atau adanya pencahayaan secara busur listrik seperti yang terjadi pada layar perangkat komputer. Flicker yang besarnya lebih rendah 0,5 persen dapat menyebabkan lampu nampak berkedip, jika frekuensi berada dalam kisaran antara 6 sampai 8 Hz.

Klasifikasi Flicker
Flicker dapat diklasifikasikan berdasarkan kurva flicker. Hal ini sesuai dengan standar IEEE 519-1992 dan IEEE 141-1995. Sebagai contoh adalah gambar dibawah ini.

Kurva Flicker

Pengukuran Flicker
Untuk mengukur suatu flicker pada sistem tenaga, dibutuhkan alat ukur yang sesuai. Alat ukur yang ada saat ini hanya memiliki waktu pencuplikan sampel yang pendek dan memiliki memori penyimpanan data pengukuran yang kecil. Sedangkan standar yang ditetapkan oleh IEC 61000-4-15 harus memiliki persyaratan-persyaratan tertentu. Berikut adalah ketentuan flicker meter yang ditetapkan oleh IEC 61000-4-15.

Blok IEC Flicker Meter

Berikut adalah keterangan dari blok diagram IEC Flicker meter diatas

Blok 1 Kalibrasi dan Skala
Blok 1 memiliki fungsi ganda. Pertama, referensi masukan digunakan untuk kalibrasi. Kalibrasi sangat berguna dalam suatu pengukuran karena merupakan sebagai penunjuk akurasi dari alat ukur tersebut. Pada aplikasi software, blok 1 hanya berguna untuk kalibrasi pada alat ukur. Yang kedua fungsinya adalah skala untuk referensi dan menampilkan dalam nilai RMS. Dengan blok 1, maka alat ukur mampu untuk menerima masukan pada ampiltudo carier berapapun dan untuk menghasilkan data pengukuran flicker dalam bentuk persen (%), lebih baik dari pada variasi absolut.

Gambar dibawah menunjukkan penerapan dari blok 1. Sinyal input dikalikan dengan nilai RMS, lalu diinvers (dibalik). Penggunaan low-pass filter lebih efisien daripada perhitungan rata-rata dari penjelasan dan secara grafik terbukti kesamaan dari ke dua metode.

Penerapan Blok 1

Blok 2 Pemodelan Lampu Pijar
Blok 2 sebagai simulasi nyala lampu pijar. Jika lampu pijar dimodelkan sebagai beban resistif. Rugi daya lampu akan sebanding dengan kuadrat tegangan. Sehingga lampu dapat dimodelkan sebagai operator kuadrat yang sederhana.
Secara umum, definisi blok 2 adalah sebagai ‘demodulator square law’.

Pemodelan Lampu Pijar

Blok 3 dan 4 Model Respon Sistem Penglihatan Manusia
Kedua blok ini merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan dan akan saling berhubungan. Tujuan dari blok ini adalah untuk memodelkan respon dari sistem penglihatan manusia terhadap variasi output nyala lampu pada blok 2. Pertama, penglihatan manusia memiliki bandwidth yang tetap. Sehingga respon terhadap blok juga pada bandwidth yang spesifik pula. Untuk mengatasi permasalahan ini dengan pemasangan band pass filter hingga high pass filter dan low pass filter. HPF memiliki fungsi alih yang sederhana.

Blok 5 Evaluasi Statis
Untuk memproduksi paramater Pst dan Ph dengan persamaan statis dari flicker instantaneous. Output dari blok 4 merupakan sample pada tingkat yang sama. Tingkat Minimum sampling adalah 50 Hz. Penggolongan berdasarkan spesifikasi amplitudo dasar dan toleransi. Setiap waktu keluaran blok 4 akan direkam dan kenaikannya dapat dihitung dibawah ini frekuensi distribusi dari flicker juga berpangaruh.

Flicker Meter
Pertama kali flicker meter dikembangkan oleh UK Electrical Research Asscosiation (ERA) pada tahun 1972. Alat ukur tersebut memiliki permasalahan flicker yang timbul karena adanya busur dari proses peleburan. Westing House Coorporation juga mulai memproduksi alat tersebut pada tahun 1974 dengan dasar pengembangan terhadap alat ERA. Flicker juga telah dikembangkan di Perancis pada tahun 1976 oleh Electricite’ de France (EDF). Sedangkan di Jepang, peralatan ini mulai dikembangkan pada tahun 1978 oleh Central Research Institute of Electric Power Industry (CRIEPI).

Dengan adanya berbagai teknik pengukuran flicker pada tahun 1980, standarisasi alat ukur flicker perlu ditetapkan. IEC telah membuat kesepakatan untuk penetapan akurasi batas kesalahan pengukuran. Standar ini ditetapkan pada tahun 1986.

Pengesahan alat ukur ini tidak menjamin bahwa penelitian akan alat ukur tersebut berhenti. Berbagai metode pengukuran masih dilakukan sehingga selalu ada perbaikan. Secara berkala IEC juga memperbaharui standar yang ada. Sebagai contoh : versi baru yang dipublikasikan tahun 1997 dan diubah lagi pada tahun 2003.

Data Logger
Flicker merupakan fenomena stokastik yang dipengaruhi oleh banyak faktor yang terjadi pada periode waktu yang lebih lama daripada frekuensi fundamentalnya. Berdasarkan alat ukur standar yang ditetapkan, flicker terjadi mulai periode waktu 1, 5, 10 dan 15 menit. Hal ini sangat tidak terpenuhi oleh alat ukur yang ada. Osciloskop hanya dapat mengambil sampel data 10 s pada frekuensi 1 Khz. Sehingga untuk mempelajari karateristik flicker diperlukan alat ukur dengan durasi perekam data yang lebih lama. Penggunaan data logger bertujuan untuk :

1. Adanya media penyimpanan data pada alat berbasis pemrograman, maka dimungkinkan dilakukan perubahan terhadap data yang didapat.
2. Alat yang memadai hanya ada di laboratorium sehingga dengan aplikasi data loggger ini diharapkan lebih ringkas.

Metode Kompensasi Flicker
Untuk mengurangi adanya flicker pada sistem, dapat digunakan berbagai macam metode kompensasi. Ada 4 cara mengkompensasi flicker pada sistem, yaitu :
1. Pemasangan Saluran Baru

Kompensasi dengan Pemasangan Saluran Baru

Dengan pemasangan saluran baru, maka akan memperbesar impedansi. Sehingga arus flicker yang akan berkurang seiring dengan impedansi. Sehingga beban yang sensitif tidak akan terpengaruh pada flicker. Namun, metode ini memerlukan biaya yang banyak, karena dibutuhkan saluran tambahan. Selain itu, hanya dapat digunakan untuk permasalahan flicker pada daya besar.

3. Kompensasi Kapasitif

Kompensasi Kapasitif

Kompensasi kapasitif bertujuan untuk mengurangi impedansi efektif antara sumber dengan titik PCC. Dengan saluran yang bersifat induktif, maka akan terjadi pengurangan akibat pemasangan kapasitor tersebut. Permasalahannya adalah metode ini hanya untuk frekuensi tertentu. Sedangkan beban yang menyebabkan flicker juga merupakan beban linier yang juga berpengaruh pada variasi frekuensi pada arus beban. Metode ini hanya mengkompensasi pada titik dimana kapasitor tersebut dipasang. Beban yang dekat dengan sumber, namun jauh dari titik kompensasi (PCC) tidak akan dapat kompensasi. Sehingga masih terdapat flicker.

3. Kompensasi lewat SVC (Static VAR Compensation)

Kompensasi dengan Static VAR Compensator (SVC)

Penggunaan TCR (Thyristor Controlled Reactor), Thyristor Switched Capasitor (TSC) dan SVC berguna untuk sebagai sumber arus reaktif sekaligus juga akan mengontrol besarnya drop tegangan pada saluran dan PCC. Pemasangan kapasitor shunt akan berpengaruh pada aliran daya reaktif saluran. Besarnya impedansi saluran dapat diatur dengan variasi sudut pemicuan thyristor akan kapasitor. TCR memiliki impedansi yang bersifat induktif. Sedangkan TSC akan bersifat kapasitif. Sehingga dapat mengontrol daya reaktif outputnya. Dari perpaduan atara TCR, TSC dan impedansi saluran akan dihasilkan kompensator sekaligus sebagai sumber daya reaktif atau sering disebut SVC. SVC cocok digunakan untuk mengkompensasi beban flicker dalam jumlah banyak. Kelebihan alat ini adalah handal dan efektif. Namun, SVC hanya dapat diaktifkan 2 kali tiap siklus. Sedangkan frekuensi peralatan yang tersambung terbatas. Selain itu SVC tidak dapat menginjeksi daya aktif juga memiliki dimensi yang besar serta harga yang mahal. Jika beban bersifat reaktif murni, maka kompensator daya reaktif dapat mengkompensasi pada seluruh variasi gelombang arus. Secara ringkas beban resistif tidak diperhatikan. Berikut penjelasan dari kasus diatas.

Beban Resistif Dengan Impedansi Reaktif Saluran
a) Diagram; b)Tidak Dikompensasi; c) Kompensasi Reaktif; d) Kompensasi Aktif

Vpcc adalah titik referensi. Analisa dilakukan adalah pergeseran sudut fase arus terhadap tegangan ketika beban normal, belum dikompensasi dan setelah dikompensasi. Besarnya pergeseran sudut arus terhadap tegangan adalah sebanding dengan daya reaktif kapasitif yang diinjeksikan ke saluran. Dari gambar diatas menunjukkan bahwa dengan kompensator daya reaktif saja seperti SVC akan kurang efektif untuk mengatasi flicker pada beban pada umumnya. Hal ini dikarenakan tidak semua beban induktif murni. Selain itu pada beban resistif pemasangan SVC akan tidak efisien.

4. Kompensator Dengan Elektronika Daya

Kompensator Dikontrol dengan Elektronika Daya

SVC memiliki kekurangan tidak bisa menginjeksi daya aktif, maka masalah ini akan teratasi dengan penggunaan elektronika daya. Dengan menghubungkan kompensator dengan penyimpan daya, maka kompensator dapat juga mengatur injeksi daya aktif ke sistem. Selain itu bandwidth juga besar sehingga juga dapat mengatasi variasi frekuensi.

Namun, kekurangan metode ini adalah harganya mahal karena adanya penambahan perangkat penyimpan daya (energy storage) yang berpengaruh pada biaya pemasangan perangkat ini. Pada sistem yang memang memerlukan injeksi daya aktif perangkat ini sangat cocok digunakan.

Sumber Gambar :
- spring8.or.jp
- weitnauer-messtechnik.ch