Seiring sistem tenaga listrik modern semakin bergantung pada beban nonlinier, Distorsi Harmonik Total Arus (THDi) telah menjadi faktor penting dalam memastikan kualitas daya dan umur peralatan. Dalam artikel ini, kami akan membahas apa itu THDi, penyebabnya, dampaknya terhadap peralatan, dan cara mengatasinya menggunakan teknik penyaringan harmonik canggih.

1. Apa itu THDi?

THDi adalah singkatan dari Total Harmonic Current Distortion. Nilai ini digunakan untuk mengukur tingkat distorsi bentuk gelombang arus dalam sistem tenaga listrik, yang merupakan rasio arus harmonik total terhadap arus fundamental, yang biasanya dinyatakan dalam persentase.

Menurut standar nasional GB/T 14549-93:

Jaringan publik: THDi < 5%

Jaringan tegangan tinggi (>10kV): THDi < 4%

Sistem industri: THDi < 5%

Sistem perumahan: THDi < 3%

Sistem kelas atas (misalnya penyimpanan energi): THDi bisa < 3%

2. Sumber Utama Distorsi Harmonik THDi terutama muncul dari beban nonlinier — perangkat dengan hubungan tegangan-arus yang tidak mengikuti hukum Ohm. Perangkat ini menarik arus non-sinusoidal bahkan di bawah tegangan sinusoidal, sehingga menghasilkan harmonik pada kelipatan frekuensi dasar.

Contoh utama meliputi:

Perangkat switching semikonduktor (dioda, thyristor, IGBT): menyebabkan bentuk gelombang berdenyut atau terpotong, sehingga menimbulkan harmonik tingkat tinggi.

Pengisi daya industri dengan penyearah :Penyearah 6-pulsa menghasilkan THDi >30%, dengan harmonik ke-5, ke-7, ke-11, dan ke-13. Penyearah 12-pulsa mengurangi THDi menjadi 8–10% tetapi masih memerlukan penyaringan.

3. Dampak THDi Tinggi pada Peralatan

1. Trafo Overheating dan Derating Arus harmonik meningkatkan arus eddy, tembaga, dan rugi-rugi liar pada transformator. Efek kulit semakin intensif, menyebabkan kenaikan suhu dan memerlukan penurunan daya (biasanya 15–20%). Panas berlebih dalam jangka panjang menyebabkan penuaan isolasi dan berkurangnya masa pakai.

2. Resonansi Kapasitor dan Risiko Ledakan Kapasitor memiliki reaktansi yang bergantung pada frekuensi. Harmonik orde tinggi (misalnya, ke-11) dapat menyebabkan resonansi dan lonjakan arus. Data dunia nyata menunjukkan lonjakan arus harmonik dari 1,3% hingga 39%, yang menyebabkan tegangan lebih kapasitor dan kemungkinan ledakan.

3. Degradasi Isolasi Kabel Harmonik meningkatkan efek kulit dan pemanasan kabel ganda. Harmonik ketiga yang disuperposisikan dalam sistem yang tidak seimbang meningkatkan arus saluran netral hingga 3 kali lipat arus fasa, sehingga meningkatkan risiko pelepasan muatan, hubung singkat, dan kebakaran.

4. Distorsi Tegangan dan Kerusakan Peralatan Ketika THDi melebihi 15%, distorsi tegangan (THDu) meningkat, yang memengaruhi sistem kontrol presisi dan elektronik sensitif.

4. Langkah-langkah Mitigasi Harmonik yang Efektif

1. Tingkatkan ke Penyearah 12-Pulsa Mengganti penyearah 6-pulsa mengurangi THDi dari 30–40% menjadi 8–12%.

2. Koreksi Faktor Daya (PFC) Sirkuit PFC aktif dalam pengisi daya dan catu daya dapat menekan harmonik ke-5 dan ke-7, mencapai THDi <5%.

3. Filter Daya Aktif (APF) APF mendeteksi harmonisa secara real-time dan menginjeksikan arus kompensasi. Dengan waktu respons <5 ms dan efisiensi penekanan 95%, APF mencakup harmonisa ke-2 hingga ke-50. Dikombinasikan dengan filter LC pasif, APF dapat secara efektif menghilangkan harmonisa ke-11 dan ke-13 — ideal untuk proteksi sisi transformator.

5. Skenario Aplikasi Dunia Nyata

Solusi penyaringan harmonik kami, bila diterapkan dengan pengisi daya industri EverExceed, telah meningkatkan kualitas daya secara signifikan pada infrastruktur utama:

Pusat transportasi (stasiun kereta api berkecepatan tinggi dan kereta bawah tanah)

Fasilitas kota dan gardu induk

Sistem penerangan pembangkit listrik dan stasiun switching

Dalam penerapan ini, tingkat kualifikasi tegangan meningkat dari 75% menjadi 99%, dan kerusakan komponen akibat ketidakstabilan tegangan berkurang hingga 90%.

Kesimpulan: Mengapa Manajemen THDi Penting THDi lebih dari sekadar parameter teknis — ini merupakan indikator penting kesehatan sistem tenaga listrik. Mitigasi harmonik proaktif melindungi peralatan Anda, meningkatkan efisiensi, dan memastikan stabilitas operasional.

EverExceed menawarkan solusi penyaringan harmonik canggih yang dirancang khusus untuk aplikasi industri. Hubungi kami hari ini untuk mengetahui bagaimana kami dapat membantu Anda mengoptimalkan sistem kelistrikan Anda demi kinerja, keamanan, dan keandalan.