Dalam sistem kelistrikan industri, kualitas daya listrik memegang peran penting terhadap keandalan dan efisiensi operasional. Salah satu permasalahan yang sering muncul dan berdampak signifikan terhadap performa sistem adalah harmonisa.

Harmonisa listrik merupakan gangguan gelombang arus atau tegangan yang terjadi karena adanya komponen frekuensi kelipatan dari frekuensi dasar (50 Hz di Indonesia). Gangguan ini umumnya disebabkan oleh penggunaan peralatan elektronik non-linier seperti inverter, variable speed drive (VSD), komputer industri, dan catu daya switching (SMPS).

Melalui analisis harmonisa pada sistem kelistrikan industri, engineer dapat mengidentifikasi sumber gangguan, menilai tingkat distorsi daya, serta menentukan solusi teknis untuk memperbaiki kualitas daya listrik.

Konsep Dasar Harmonisa

Dalam kondisi ideal, bentuk gelombang arus dan tegangan seharusnya berupa gelombang sinus murni. Namun pada kenyataannya, penggunaan peralatan non-linear menyebabkan munculnya distorsi gelombang yang terdiri dari frekuensi kelipatan seperti 3rd (150 Hz), 5th (250 Hz), 7th (350 Hz), dan seterusnya.

Fenomena ini dikenal sebagai harmonisa arus (current harmonics) dan harmonisa tegangan (voltage harmonics).

Distorsi yang terjadi dapat dinyatakan dalam bentuk Total Harmonic Distortion (THD), yaitu ukuran seberapa besar pengaruh harmonisa terhadap gelombang utama.

Untuk sistem tegangan rendah, standar IEEE 519-2014 merekomendasikan THD tegangan ≤ 5% dan THD arus ≤ 8%.
Jika nilai THD melebihi batas tersebut, maka sistem dianggap mengalami gangguan harmonisa yang serius.

Sumber Utama Harmonisa di Industri

Beberapa perangkat yang menjadi penyebab utama #HarmonisaListrik di lingkungan industri antara lain:

• Inverter dan Variable Speed Drive (VSD) — digunakan pada motor induksi untuk mengatur kecepatan, namun menghasilkan harmonisa dari proses switching.
• Rectifier dan UPS (Uninterruptible Power Supply) — mengubah arus AC ke DC, menyebabkan arus non-linear yang menimbulkan harmonisa.
• Kompresor dan peralatan motor elektronik — memicu harmonisa saat beban tidak seimbang.
• Lampu LED industri dan peralatan kontrol digital — menghasilkan arus gelombang terdistorsi akibat sistem switching cepat.

Semakin banyak peralatan elektronik modern digunakan, semakin tinggi pula risiko timbulnya harmonisa pada jaringan distribusi industri.

Dampak Harmonisa terhadap Sistem Kelistrikan

Gangguan harmonisa memberikan berbagai efek negatif terhadap sistem tenaga listrik maupun peralatan industri. Beberapa di antaranya adalah:

1. Panas berlebih pada trafo dan motor listrik
   Arus harmonisa meningkatkan rugi-rugi tembaga (I²R losses) sehingga suhu peralatan meningkat dan umur operasional menurun.
2. Kerusakan pada kapasitor bank dan sistem kompensasi daya reaktif
   Resonansi antara harmonisa dan kapasitor dapat menyebabkan tegangan berlebih (overvoltage).
3. Gangguan pada sistem kontrol dan instrumentasi
   Harmonisa dapat menyebabkan malfungsi pada PLC (Programmable Logic Controller) dan perangkat sensitif lainnya.
4. Penurunan faktor daya dan efisiensi energi 
   Distorsi arus mengakibatkan peningkatan daya semu (kVA) dan penurunan daya aktif (kW), sehingga menurunkan efisiensi sistem kelistrikan.
5. Gangguan jaringan
   Harmonisa dapat menyebabkan tripping proteksi, gangguan komunikasi, bahkan pemadaman sebagian jaringan distribusi.

Analisis dan Pengukuran Harmonisa

Proses analisis harmonisa dilakukan dengan bantuan alat ukur khusus seperti Power Quality Analyzer (PQA) atau Harmonic Analyzer yang dapat menampilkan bentuk gelombang, spektrum frekuensi, serta nilai THD secara real-time.

Langkah-langkah analisis meliputi:

• Pengumpulan data beban — mengidentifikasi perangkat non-linear dan titik pengukuran potensial.
• Pengukuran harmonisa arus dan tegangan di panel distribusi utama dan subpanel.
• Analisis spektrum harmonisa untuk menentukan frekuensi dominan yang menyebabkan distorsi.
• Evaluasi terhadap standar IEEE 519 untuk mengetahui apakah nilai THD masih dalam batas aman.
• Rekomendasi mitigasi jika nilai THD melampaui ambang batas.

Solusi Pengendalian Harmonisa

Untuk mengurangi dampak harmonisa, beberapa strategi teknis dapat diterapkan di sistem industri, antara lain:

1. Pemasangan Filter Harmonisa 
   • Passive Filter: terdiri dari kombinasi induktor (L) dan kapasitor (C) yang dirancang untuk menyerap frekuensi harmonisa tertentu.
   • Active Filter: menggunakan kontrol elektronik untuk menghasilkan arus kompensasi guna meniadakan harmonisa secara dinamis.
2. Pemilihan Peralatan Low Harmonic Design
   Gunakan inverter atau UPS dengan teknologi PWM (Pulse Width Modulation) modern yang memiliki distorsi harmonisa rendah.
3. Penyeimbangan Beban Fasa
   Ketidakseimbangan beban dapat memperparah harmonisa, sehingga distribusi beban antar fasa perlu diperhatikan.
4. Monitoring dan Maintenance Berkala
   Evaluasi rutin menggunakan power analyzer membantu menjaga sistem tetap sesuai standar kualitas daya.

Kesimpulan

Analisis harmonisa pada sistem kelistrikan industri merupakan langkah penting dalam menjaga kualitas daya dan keandalan sistem tenaga. Harmonisa yang tidak terkontrol dapat menurunkan efisiensi, mempercepat kerusakan peralatan, dan meningkatkan biaya operasional.

Melalui pengukuran yang tepat, evaluasi nilai THD, dan penerapan filter harmonisa, industri dapat menjaga performa sistem kelistrikan agar tetap stabil, efisien, dan aman. Dengan demikian, analisis harmonisa bukan sekadar aktivitas teknis, tetapi bagian penting dari strategi manajemen energi industri berkelanjutan.