Permasalahan faktor daya dan Harmonisa (Part 2 : Resonansi)

Resonansi

 Kehadiran kapasitor yang digunakan untuk memperbaiki faktor daya dapat menyebabkan timbulnya resonansi sistem lokal yang diikuti dengan naiknya arus yang sangat besar yang merugikan kapasitor itu sendiri. Dalam hal ini ada dua buah resonansi sistem, yaitu resonansi pararel dan resonansi seri.

Resonansi pararel menghasilkan impedansi yang tinggi pada frekuensi resonansi. Umumnya sumber harmonisa dianggap sebagai sumber arus yang menaikkan tegangan harmonisa dan arus harmonisa yang tinggi pada setiap lengan impedansi pararel.

Resonansi pararel dapat terjadi pada beberapa cara, yang paling sederhana mungkin ketika sebuah kapasitor dihubungkan pada busbar yang sama dengan sumber harmonisa. Sebuah resonansi pararel dapat terjadi antara sumber dan kapasitor. Dengan asumsi bahwa sumber harmonisa bersifat induktif, frekuensi resonansi adalah:

 

dimana :   

f    =  frekuensi fundamental (Hz)

fp  =  frekuensi resonansi pararel (Hz)

Ss  =  rating hubung singkat sumber (Var)

Sc =  rating kapasitor (Var)

Resonansi paralel pada Point of Common Coupling

 

Resonansi pararel dapat terjadi pada sistem seperti pada gambar 2.1. Arus harmonisa dari konsumen B bertemu dengan impedansi harmonisa yang tinggi pada busbar. Hal ini mungkin karena resonansi antara induktansi sistem (L_s) dan kapasitansi sistem atau kapasitansi beban (C₁).

Untuk menentukan kondisi resonansi yang ada diperlukan pengukuran arus-arus harmonisa pada setiap beban konsumen dan suplai, bersama dengan tegangan harmonisa pada busbar. Secara umum, jika aliran arus yang masuk ke sistem tenaga dari busbar adalah kecil ketika tegangan harmonisa tinggi, menandakan terjadi resonansi pada sistem tenaga. Sedangkan jika ada arus harmonisa yang besar mengalir ke beban konsumen A dan meningkatkan tegangan harmonisa pada busbar, menandakan terjadi resonansi antara induktansi sistem dan kapasitor.

Melihat sistem pada gambar. Pada frekuensi yang lebih tinggi beban dapat diabaikan sebagai penekan impedansi kapasitif. Pada kondisi ini sebuah resonansi seri akan terjadi ketika :

 

dengan :

         f     = frekuensi dasar (Hz)

         fs   = frekuensi resonansi seri (Hz)

         St   = rating transformator (VA)

         Sl   = rating beban (VA)

         Sc  = rating dari kapasitor bank (VA)

         Zt  = impedansi transformator (pu)

Pada resonansi seri, arus kapasitor yang tinggi dapat mengalir pada tegangan harmonisa yang relatif kecil. Arus nyata yang mengalir tergantung pada faktor kualitas (Q) rangkaian. Biasanya sekitar 5 pada 500 Hz.

Rangkaian Resonansi Seri