Apa itu Audit Kualitas Daya Listrik?
Audit, Assessment, studi atau kajian kualitas daya listrik atau power quality adalah analisis sistematis untuk mengidentifikasi permasalahan kualitas daya, mencari akar penyebab permasalahan dan rekomendasi perbaikannya pada suatu sistem kelistrikan. Permasalahan atau gangguan tersebut di antaranya lonjakan, harmonisa, noise frekuensi tinggi, tegangan transien, distorsi gelombang, interupsi, variasi frekuensi, dan lain-lain. Studi kualitas listrik juga dapat diartikan sebagai kajian yang terfokus dan sistematis untuk menyelesaikan masalah dalam sistem tenaga yang kompleks. Analisis kualitas daya dilakukan saat proyek pembangunan fasilitas baru dan untuk sistem kelistrikan yang sudah ada. Kajian dan evaluasi kualitas daya listrik bermaksud agar pengoperasian beban berjalan aman, lancar dan lebih efisien. Omazaki Consultant adalah konsultan yang melayani studi dan analisis kualitas daya listrik atau electrical power quality untuk audit dan asesmen untuk fasilitas komersial dan industri. Jika Anda mencari konsultan studi kualitas daya listrik untuk evaluasi proyek atau sistem kelistrikan termasuk perangkat elektronik sensitif Anda, silakan hubungi kami dengan mengirim email ke cs@omazaki.co.id atau dengan mengisi formulir di kontak.
Asesmen dan Audit Kualitas Daya
Asesmen dan audit kualitas daya merupakan kegiatan untuk mengevaluasi dan memastikan bahwa energi listrik yang masuk ke dalam peralatan atau sistem telah memungkinkan sistem beroperasi dengan baik, efisien dan meminimalkan risiko jangka panjang pada peralatan tersebut. Kadang sulit dibedakan antara studi kualitas daya dengan audit atau asesmen kualitas daya.
———————————————
Pengetahuan Dasar
Definisi Kualitas Daya Listrik
- Menurut utilitas –kualitas listrik adalah tentang keandalan (reliability).
- Dari aspek beban –kualitas daya didefinisikan sebagai daya yang disuplai untuk mendapatkan kinerja yang memuaskan dari semua peralatan, khususnya semua peralatan elektronik yang sensitif.
- Dari kacamata pengguna akhir (end-user) –didefinisikan sebagai “permasalahan yang memberi dampak berupa penyimpangan tegangan, arus, atau frekuensi yang mengakibatkan kegagalan atau kesalahan pengoperasian peralatan pelanggan”
- Dalam kamus IEEE, kualitas daya diartikan sebagai “konsep tentang pemberian suplai daya listrik dan pembumian (grounding) peralatan-peralatan sensitif agar sesuai dengan prinsip operasi peralatan itu”.
- IEC (International Electrotechnical Commission) mendefinisakan kualitas daya sebagai “sekumpulan parameter yang menentukan sifat catu daya yang dikirimkan ke pengguna dalam kondisi operasi normal dalam hal kontinuitas pasokan dan karakteristik tegangan (besaran, frekuensi, bentuk gelombang)”.
———————
Standard Terkait Kualitas Daya
Standar Kualitas Listrik IEEE
Ada beberapa macam standar kualitas tenaga listrik yang diterbitkan oleh IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers). Anda dapat membaca tautan di bawah ini:
- IEEE SCC-22: Power Quality Standards Coordinating Committee
- IEEE 1159: Monitoring Electric Power Quality
- IEEE 1159.1: Guide For Recorder and Data Acquisition Requirements
- IEEE 1159.2: Power Quality Event Characterization
- IEEE 1159.3: Data File Format for Power Quality Data Interchange
- IEEE P1564: Voltage Sag Indices
- IEEE 1346: Power System Compatibility with Process Equipment
- IEEE P1100: Power and Grounding Electronic Equipment (Emerald Book)
- IEEE 1433: Power Quality Definitions
- IEEE P1453: Voltage flicker
- IEEE 519: Harmonic Control in Electrical Power Systems
- IEEE P519A: Guide for Applying Harmonic Limits on Power Systems
Standar Kualitas Daya IEC
- IEC 61000-4-11 – voltage sag immunity – 16 Amps or less
- IEC 61000-4-34 – voltage sag immunity – more than 16 Amps
- IEC 61000-4-30 – power quality measurement methods
———————
Klasifikasi Umum Masalah Kualitas Listrik
IEC mengklasifikasikan fenomena elektromagnetik ke dalam kelompok-kelompok seperti yang diberikan di bawah ini:
- Conducted low-frequency phenomena
- Harmonics
- Interharmonics
- Signal systems (power line carrier)
- Voltage fluctuations (flicker)
- Voltage dips and interruptions
- Voltage imbalance (unbalance)
- Power frequency variations
- Induced low-frequency voltages
- DC in ac networks
- Radiated low-frequency phenomena
- Magnetic fields
- Electric fields
- Conducted high-frequency phenomena
- Induced continuous-wave (CW) voltages or currents
- Unidirectional transients
- Oscillatory transients
- Radiated high-frequency phenomena
- Magnetic fields
- Electric fields
- Electromagnetic fields
- Continuous waves
- Transients
- Electrostatic discharge phenomena (ESD)
- Nuclear Electromagnetic Pulse (NEMP)
Kami akan menjelaskan masing-masing fenomena kualitas daya di atas pada artikel-artikel berikutnya.
———————————————
Kenapa Kita Perlu Melakukan Analisis Kualitas Daya
Sistem kelistrikan moderen tidak saja dituntut untuk dapat menyalurkan tenaga listrik secara handal, efisien dan mencukupi, tetapi juga berkualitas, Namun, perkembangan terkini dalam teknologi telah meningkatkan pemakaian beban non-linier dalam sistem kelistrikan pada semua kapasitas. Beban non linier antara lain berupa komputer yang digunakan di perkantoran, converter dan VFD yang digunakan di industri, bahkan AC yang diatur inverter yang makin banyak dipakai oleh konsumen residensial. Peralatan-peralatan tersebut merupakan sumber emisi harmonik. Emisi harmonik karakteristiknya harus diidentifikasi, dipelajari, dan diatasi dengan tindakan korektif untuk menghemat biaya konsumsi daya dan memenuhi standar utilitas.
Permasalahan umum, seperti harmonisa, variasi tegangan jangka pendek (sags, swells, dan intruptions) variasi tegangan jangka panjang (undervoltages, overvoltages, dan intruptions), transient, ketidakseimbangan, variasi frekensi, tingginya nilai SAIDI dan SAIFI, dan losses dan lain-lain dapat menyebabkan beberapa permasalahan kepada konsumen yang memerlukan tingkat kualitas daya listrik dan keandalan yang tinggi untuk proses industri dan penggunaan peralatan listrik di gedung komersial.
Kualitas listrik yag buruk dapat menyebabkan kerusakan peralatan dan gangguan peralatan/proses. Dampak buruknya kualitas daya sering kali memakan biaya ribuan dolar. Analisis sistem daya akan mengases akar penyebab masalah ini, kemudian merekomendasikan solusi hemat biaya yang mencakup perbaikan grounding, perlindungan lonjakan arus, pengkondisian daya, catu daya tak terputus, dan filter harmonik.
Gangguan listrik terjadi secara konstan pada sistem distribusi listrik. Ketika gangguan melebihi nilai yang ditentukan, hal itu dikatakan untuk membuat peristiwa kualitas daya. Karena kualitas daya adalah studi tentang tegangan dan arus dalam sistem distribusi, kita dapat mengukur dan memantau banyak peristiwa dengan melihat gelombang sinus 50-Hz atau 60-Hz. Di sinilah perlunya melakukan studi kualitas daya karena dapat menjadi sangat penting dalam mengurangi stoppage time fasilitas dan meningkatkan produktivitas.
Bahayanya Kualitas Daya Yang Buruk
Sebagian besar kualitas daya yang buruk mengakibatkan masalah kinerja, safety, dan panas berlebih (overheat). Secara khusus, sistem tenaga listrik yang dicemari oleh kualitas daya yang buruk, terutama harmonik, dapat menyebabkan:
- Kelebihan tegangan/arus dalam sistem kelistrikan
- Peralatan terlalu panas (over heating)
- Nuisance tripping
- Kerusakan kontrol otomatis
- Kerusakan bank kapasitor
- Ketidakakuratan pengukuran instrumen
- Gangguan dalam sistem telekomunikasi
Penyebab Umum dan Resiko Kualitas Daya Buruk
Ada beberapa penyebab kualitas daya yang buruk. Yang paling umum adalah penggunaan peralatan listrik dengan elektronik modern, atau mengimplementasikan peralatan modern ke dalam instalasi listrik yang sudah ada. Contohnya adalah mengganti penerangan konvensional dengan penerangan LED, memasang panel surya, dan memasang inverter pada motor listrik. Peralatan elektronik modern sangat sensitif terhadap listrik yang terkontaminasi dan terganggu, mengakibatkan lebih banyak gangguan, kegagalan atau malfungsi, dan memperpendek umur peralatan elektronik.
Pemborosam, Gangguan dan Rugi-rugi Energi
Kualitas listrik yang buruk juga mempengaruhi efisiensi, kontinuitas, dan keamanan instalasi listrik. Hak itu juga meningkatkan risiko gagal fungsi dan kerusakan, meningkatkan biaya perawatan, dan rugi-rugi energi yang tidak perlu. Kualitas kelistrikan yang buruk dapat dialami dalam bentuk lampu berkedip atau suara berdengung dari pabrik, dan juga dapat luput dari perhatian dan pada akhirnya menimbulkan konsekuensi yang merugikan. Kualitas daya yang buruk dapat menyebabkan proses produksi terhenti, kabel yang terbakar sendiri, dan penuaan dini pada pabrik dan peralatan listrik.
Studi kualitas daya semakin dibutuhkan karena semakin meningkatnya penggunaan perangkat elektronik yang jauh lebih sensitif terhadap gangguan listrik. Studi kualitas daya memungkinkan kita mengambil tindakan yang diperlukan untuk menghindari kerusakan listrik pada peralatan dan shut-down instalasi listrik.
———————————————
Kapan Perlu Melakukan Studi Kualitas Daya?
- Sering mengalami shut-down bahkan blackout
- Mengalami masalah saat peralatan tertentu sedang beroperasi
- Sistem komputer terkunci atau kehilangan data
- PCB peralatan atau komponen penting dalam sistem kelistrikan mengalami kerusakan
Gejala atau Tanda-tanda Kualitas Daya Yang Buruk
Ada banyak gejala masalah kualitas daya sehingga perlu melakuka analisis kualitas daya listrik. Beberapa diantaranya adalah:
- Lampu berkedip
- Arus ground tinggi
- Performa buruk & shutdown yang tidak terduga
- Maloperation peralatan yang tiba-tiba
- Trip pada circuit breaker secara tiba-tiba
- Kerusakan prematur pada peralatan
- Data yang hilang dalam elektronik
- Kerusakan bank kapasitor
- Lainnya
———————————————
Tujuan Studi Kualitas Daya
Tujuan utama studi kualitas daya adalah untuk menelusuri dan mengevaluasi akar penyebab masalah kualitas daya pada area yang diteliti. Hasil studi akan merekomendasikan tindakan korektif untuk meminimalkan dampak dari kualitas daya buruk, memastikan adanya penghematan energi, dan tercapainya kepatuhan (compliance) pada standar yang berlaku.
Energi listrik yang dibangkitkan idealnya didistribusikan dengan tingkat losses yang serendah mungkin dan keandalan dan kualitas yang sebaik mungkin. Dengan studi kualitas daya, peralatan-peralatan penting akan mempunyai tindakan proteksi yang tepat dan berkurangnya waktu berhenti (stoppage time).
———————————————
Manfaat Studi dan Analisis Kualitas Daya
- Meningkatknya keandalan (reliability) jaringan listrik
- Memperbaiki infrastruktur kelistrikan
- Mengurangi kemungkinan kerusakan peralatan prematur
- Meningkatkan umur mesin
- Mengurangi konsumsi energi dengan penghematan energi yang signifikan
- Pengurangan emisi karbon
- Optimalisasi jaringan listrik
- Terhindar dari denda tagihan listrik
———————————————
Bagaimana Melakukan Studi Kualitas Daya?
Langkah investigasi kualitas daya dalam bisnis komersial dan industri meliputi:
- Memasang dan memonitor instrumen kualitas daya untuk merekam dan mengumpulkan data pada kondisi pengoperasian
- Menganalisis data untuk mengidentifikasi akar penyebab masalah kualitas daya
- Mengacu pada IEEE 141, IEEE 399, dan IEEE 519 saat melakukan studi kualitas daya
Konsultasikan dengan konsultan studi kualitas daya untuk menentukan ruang lingkup dan fokus studi, atau analisis, atau asesmen yang akan dilakukan.
———————
Ringkasan Metodologi Audit Kualitas Daya
Secara ringkas, metodologi audit dan assessment kualitas daya terdiri dari:
- Pengukuran dan Monitoring melalui Instrumen Kualitas Daya
Instrumen atau pengukur kualitas daya dipasang di lokasi utama di seluruh area yang diteliti, mereka diprogram untuk merekam parameter kualitas daya untuk satu atau lebih siklus aktivitas rutin harian fasilitas. - Identifikasi Sumber dengan Kualitas Daya yang Buruk
Setelah durasi yang adil dicatat, itu dianalisis secara menyeluruh dan pola generasi parameter kualitas daya dipelajari secara kritis. Konsultan dan teknisi kualitas daya dapat merekomendasikan tindakan perbaikan pada tahap studi ini setelah menilai data yang direkam. - Pemodelan dan Simulasi
Sistem tenaga yang dipertimbangkan dimodelkan menggunakan Program Analisis dan Transien Listrik (ETAP) standar industri dan skenario masalah kualitas daya ‘kasus terburuk’ yang lengkap disimulasikan pada perangkat lunak. - Merancang Skema Mitigasi yang Sesuai
Analisis dengan alat analisis kualitas daya di ETAP kemudian digunakan untuk merancang skema pengurangan kualitas daya yang paling optimal, hemat biaya, dan efisien untuk fasilitas tersebut.
———————
Instrumentasi dan Pengukuran Kualitas Daya
Instrumen Kualitas Daya
- Harmonic Analyzers
- Transient Disturbance Analyzers
- Oscilloscopes
- Data Loggers and Chart Recorders
- True RMS Meters
Pengukuran Kualitas Daya
Pengukuran kualitas daya umumnya dititikberatkan pada fluktuasi tegangan, ketidakseimbangan tegangan dan arus, harmonisa tegangan dan arus, serta faktor daya.
Langkah pertama dalam menyelesaikan masalah kualitas daya adalah menentukan lokasi pengujian atau pengukuran. Instrumentasi kualitas daya terbaik yang tersedia hanya sebagus personel yang menggunakannya.
Memasang alat ukur atau instrumentasi di lokasi yang tidak optimal atau tidak tepat dapat menghasilkan informasi yang menyesatkan atau data kurang mencukupi.
Pendekatan terbaik saat investigasi masalah kualitas daya adalah dengan terlebih dahulu memeriksa atau mengukur kualitas daya ke peralatan terdampak pada titik yang sedekat mungkin dengan peralatan tersebut.
Jumlah Lokasi Pengukuran
Jumlah lokasi pengujian akan bergantung pada sifat masalah dan sifat peralatan yang terpengaruh. Jika memungkinkan, uji kualitas daya harus dilakukan di beberapa lokasi secara bersamaan. Data yang diperoleh dengan cara tersebut berguna dalam menentukan sifat masalah kualitas daya dan menemukan kemungkinan sumber penyebabnya dengan cepat.
Jika pengukuran atau monitoring serentak tidak memungkinkan karena biaya atau faktor lain, setiap lokasi dapat dipantau secara individual.
Durasi Pengukuran atau Monitoring
Sebagai aturan umum, setiap lokasi perlu diuji setidaknya selama satu minggu. Bila pengukuran dilakukan pada lokasi yang dipastikan adalah sumber penyebab malasah maka interval dapat dipersingkat.
Sebagian besar masalah atau kecenderungan kualitas daya muncul dengan sendirinya dalam kerangka waktu ini. Durasi pengujian yang sebenarnya bergantung pada pengalaman teknisi kualitas daya dan tingkat kenyamanan mereka untuk mengambil kesimpulan berdasarkan data yang dihasilkan.
Durasi pengujian dapat dipersingkat jika kondisi operasi sistem daya yang berbeda yang dapat menyebabkan gangguan sistem daya dapat dibuat untuk menghasilkan jumlah data yang memadai sebagai solusi.
———————
Hasil Akhir (Deliverables)
Hasil akhir dari sebuah studi, assesment, ataupun audit kualitas daya listrik adalah berupa laporan yang menyajikan temuan dan rekomendasi. Laporan akhir tersebut biasanya mencakup:
- Detail sistem yang sedang distudi
- Detail titik-titik kopling umum dan titik-titik di mana meter PQ dipasang
- Detail dari siklus rutin fasilitas yang disimpulkan melalui pemantauan PQ
- Identifikasi sumber dan pola gangguan kualitas daya listrik
- Pengamatan dan rekomendasi awal
- Parameter desain dan spesifikasi metode reduksi dampak masalah kualitas daya
———————————————
Hubungi Omazaki Consultant jika Anda membutuhkan jasa konsultan studi, analsis, asesmen atau audit kualitas daya listrik untuk proyek baru atau sistem eksisting kelistrikan Anda.
———————————————
Artikel Terkait
- Studi & Analisis Sistem Tenaga Listrik
- Studi & Analisis Aliran Daya
- Studi & Analisis Gangguan Hubung-Singkat
- Studi Koordinasi Proteksi
- Studi dan Analisis Pengasutan (Starting) Motor
- Studi Stabilitas Transien Sistem Tenaga
- Studi & Analisis Harmonik
- Studi & Asesmen Arc Flash
- Studi & Analisis Jatuh Tegangan
- Kualitas Daya & Grounding Elektronik
- Pengukuran & Monitoring Kualitas Daya Listrik
Referensi
- https://www.powerstandards.com/tutorials/ieee-power-quality-standards/
- Kajian Kualitas Daya Listrik Pada Bangunan Pemerintah & Komersial – BPPT 2014
———————————————