Top Banner
Penggunaan Kapasitor Bank Simon Patabang, ST., MT. Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Atma Jaya Makassar
38

4 Manfaat Kapasitor Bank

Apr 11, 2017

Download

Education

Simon Patabang
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Penggunaan Kapasitor Bank

Simon Patabang, ST., MT.

Fakultas Teknik

Jurusan Teknik Elektro

Universitas Atma Jaya Makassar

Page 2: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Pendahuluan

• Dalam sistem distribusi tenaga listrik, pokok

permasalahan tegangan muncul karena konsumen

memakai peralatan dengan tegangan yang besarnya

sudah ditentukan. Misalnya 220 volt, 380 volt.

• Jika tegangan sistem terlalu tinggi/rendah sehingga

melewati batas-batas toleransi maka akan mengganggumelewati batas-batas toleransi maka akan mengganggu

dan bisa merusak peralatan konsumen.

• Beban sistem bervariasi dan besarnya berubah-ubah

sepanjang waktu. Bila beban meningkat maka tegangan

diujung penerima menurun dan sebaliknya bila beban

berkurang maka tegangan di ujung penerima

baik/normal.

Page 3: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Faktor lain yang dapat mempengaruhi perubahan

tegangan sistem adalah rugi daya yang disebabkan oleh

adanya impedansi seri penghantar saluran, rugi daya ini

menyebabkan jatuh tegangan.

• Oleh karena itu konsumen yang letaknya jauh dari titik

pelayanan akan cenderung menerima tegangan relatif

lebih rendah, dibandingkan tegangan yang diterima

konsumen yang letaknya dekat dengan pusat pelayanan.

Page 4: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Hubungan Tegangan dan Daya Reaktif

• Perubahan tegangan pada dasarnya disebabkan oleh

adanya hubungan antara tegangan dan daya reaktif.

• Hubungan ini dinyatakan dengan persamaan : Q = C. V

• Jatuh tegangan dalam penghantar sebanding dengan

daya reaktif yang mengalir dalam penghantar tersebut.

Berdasarkan hubungan ini maka tegangan dapat

diperbaiki dengan mengatur aliran daya reaktif.

Page 5: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Daya Listrik terdapat satu hubungan yang dapat

ditunjukkan pada Gambar Segi Tiga daya sbb:

Perbandingan antara daya aktif dengan daya semu disebut

faktor daya (cosφ),

Faktor daya ini terjadi karena adanya pergeseran fasa yang

disebabkan oleh adanya beban induktif/kumparan dan

atau beban kapasitif.

Page 6: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Sudut φ merupakan sudut pergeseran fasa, semakin

besar sudutnya, semakin besar Daya Semu (S), dan

semakin besar pula Daya Reaktif (Q), sehingga faktor

dayanya (cosφ) semakin kecil.

• Daya reaktif adalah daya yang hilang, atau daya rugi-rugi

sehingga semakin besar sudutnya atau semakin kecil

faktor dayanya maka rugi-ruginya semakin besar.faktor dayanya maka rugi-ruginya semakin besar.

( )cos

( )

P W att

S VAθ =

Cos θ disebut faktor daya beban

Page 7: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Pada saluran transmisi jarak jauh dengan tegangan

ekstra tinggi atau tegangan ultra tinggi

membutuhkan peralatan kompensasi.

• Hal ini terutama dimaksudkan untuk mengontrol

tegangan kerja di setiap titik sepanjang saluran,

memperkecil panjang elektrik dari saluran dan untukmemperkecil panjang elektrik dari saluran dan untuk

menaikan kapasitas penyaluran.

• Alat-alat kompensasi pada saluran transmisi adalah

reaktor shunt, kapasitor seri atau kombinasi dari

keduanya.

Page 8: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Kompensasi dengan reaktor shunt biasanya digunakan

pada saluran transmisi jarak menengah dan kompensasi

dengan kapasitor seri atau kombinasi reaktor shunt dan

kapasitor seri digunakan pada saluran yang lebih

panjang.

• Derajat kompensasi pada kompensasi dengan kapasitor

seri adalah XC/XL, dimana XC adalah reaktansi kapasitif

dari kapasitor seri dan XL adalah reaktansi induktif total

dari saluran per fasa.

Page 9: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Peranan Kapasitor

• Suatu kapasitor dinamakan ”bermuatan Q” jika kedua

konduktornya diberi muatan Q yang sama namun

berbeda jenis (yaitu +Q dan –Q).

• Proses pengisian kapasitor dilakukan dengan

menghubungkan kapasitor tersebut dengan bedamenghubungkan kapasitor tersebut dengan beda

potensial. Muatan yang tersimpan dalam kapasitor

berbanding lurus dengan beda potensial yang

diberikan : Q ∞ V

• Konstanta kesebandingan nya menyatakan kapasitas

(kapasitansi) kapasitor untuk menyimpan muatan.

Q = C.V

Page 10: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Besarnya energi atau beban listrik yang dipakaiditentukan oleh Reaktansi (R), Induktansi (L) danCapasitansi (C).

• Besarnya pemakaian energi listrik itu disebabkankarena banyak dan beraneka ragam peralatan (beban)listrik yang digunakan.

• Kapasitor pada sistem daya listrik menimbulkan dayareaktif untuk memperbaiki tegangan dan faktor daya,karenanya menambah sistem akan mengurangikerugian.

Page 11: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Dalam kapasitor seri daya reaktif sebanding dengan

kuadrat arus beban, sedangkan kapasitor paralel

sebanding dengan kuadrat tegangan.

Q = I2 X (VAR) Q = V2 / X

Page 12: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Untuk memperkecil sudut fasa (Ø) itu hal yang mungkin

dilakukan adalah memperkecil komponen daya reaktif

(kVAR).

• Berarti komponen daya reaktif yang ada bersifat induktif

harus dikurangi dan pengurangan itu bisa dilakukan

dengan menambah suatu sumber daya reaktif yaitu

berupa kapasitor.berupa kapasitor.

• Pemasangan peralatan kapasitor seri dan paralel pada

jaringan mengakibatkan losses akibat aliran daya reaktif

pada saluran dapat dikurangi sehingga kebutuhan arus

menurun dan tegangan mengalami kenaikan sehingga

kapasitas sistem bertambah.

Page 13: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Biaya pemasangan kapasitor seri jauh lebih mahal

daripada kapasitor paralel, dan biaya kapasitor seri

dirancang dengan kapasitas yang lebih besar dengan

tujuan untuk mengantisipasi perkembangan beban untuk

masa-masa yang akan datang.

• Hal-hal tersebut menjadi alasan utama sehingga dalam

sistem yang dibahas banyak kapasitor paralel. Manfaat

penggunaan kapasitor paralel adalah :

Page 14: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Mengurangi kerugian.

• Memperbaiki kondisi tegangan.

• Mempertinggi kapasitas pembebanan jaringan.

• Kapasitor paralel membangkitkan daya reaktif negatif• Kapasitor paralel membangkitkan daya reaktif negatif

(panah bawah) dan beban membangkitkan daya reaktif

positif (panah keatas), jadi pengaruh dari kapasitor

adalah untuk mengurangi aliran daya reaktif di dalam

jaringan sehingga daya reaktif yang berasal dari sistem

menjadi :

Page 15: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Q2(total) = Q1 (beban) – Qc dimana Qc adalah dayareaktif yang dibangkitkan oleh kapasitor paralel

Keuntungan :

1. Arus I berkurang dan karenanya kerugian I²R berkurang

2. % Kenaikan tegangan

Page 16: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Qc = KVAR

X = Reaktansi jaringan (ohm)

V = Tegangan nominal (kV antar fasa)

3. Karena arus berkurang untuk suatu daya (kw) maka

jaringan, trafo dan sebagainya agak berkurang beban KVAjaringan, trafo dan sebagainya agak berkurang beban KVA

nya. Jadi jaringan mampu mensuplai permintaan yang

lebih tinggi.

Page 17: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Drop Tegangan

• Drop tegangan pada sistem penyaluran transmisi sangatberpengaruh dari segi pelayanan kepada konsumen,karena tegangan yang terlalu rendah dari tegangantoleransi yang diizinkan dapat mengakibatkan kerusakanpada peralatan instalasi listrik, sehingga kinerjaperusahaan akan menjadi kurang baik.perusahaan akan menjadi kurang baik.

• Semakin jauh jarak penghantar ( L ), antara pembangkitdengan Gardu Induk, maka semakin besar hambatanpenghantar ( R ), yang dapat dilihat pada rumus :

Page 18: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Sehingga apabila beban penyaluran tinggi, maka

induktansinya semakin besar dan terjadi rugi-rugi

tegangan dan oleh sebab itu diimbangi dengan kapasitor,

seperti pada rumus ini :

1

2cX

fCπ= ( )L CZ R j X X= + −

2 fC

dimana :

V = Tegangan (Volt)

I = Arus (Ampere)

Z = Impedansi (Ohm)

V IZ=

Page 19: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Dari rumus diatas dapat disimpulkan bahwa dengan

menambah kapasitor (Xc), berarti menambah harga

impedansi (Z). Semakin besar impedansinya, maka

tegangan akan naik karena dalam hubungannya impedansi

(Z) berbanding lurus dengan tegangan (V)

Page 20: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Biaya kVArh oleh PLN

PLN membebankan biaya kelebihan pemakaian kVArhkepada pelanggan pada golongan tarif tertentu apabila:

1. Faktor Daya (Cos phi) pada instalasi pelanggan

2. Pemakaian kVArh total > 0.62 x pemakaian kWh total total

KVArh = kVArh terpakai - ( 0.62 x kWh total terpakai )

Solusi yang harus kita lakukan untuk dapat melakukanpenghematan energi listrik adalah dengan memperbaikiFaktor Daya (Cos phi) agar dicapai nilai Cos phi > 0.85.

Page 21: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Kasus 1 :

Suatu pabrik mempunyai sumber daya berupa 3 buah

generator masing-masing 150kVA yang diparalel sehingga

total daya dari 3 buah generator adalah:

3x150kVA = 450kVA

Jumlah bebannya adalah 210 kW. Setelah dicek faktor daya

bebannya adalah 0.6. Berapakah kebutuhan daya seluruhbebannya adalah 0.6. Berapakah kebutuhan daya seluruh

beban (210kW) ?

P = S cos θ atau S = P / cos θ

S = 210kW/ 0.6 = 350kVA

Pada faktor daya 0,6, beban 210 KW membutuhkan daya

sebesar 350 KVA. Berarti, 3 generator harus dijalankan.

Page 22: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Tetapi setelah Cos phi nya ditingkatkan menjadi 0.95 makadaya yang dibutuhkan untuk menjalankan seluruh bebanmenjadi hanya:

S = 210kW/ 0.95 = 221kVA,

Pada faktor daya 0,95, beban 210 KW membutuhkan dayasebesar 221 KVA. Berarti, 2 generator harus dijalankan.

Keuntungan yang diperoleh adalah:

1. Dapat dihemat pemakaian bahan bakar untuk 1 generator.

2. Pemakaian 3 generator dapat secara bergantiansehingga memperpanjang umur genset.

Page 23: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Kasus 2 :

Suatu pabrik dengan sumber daya generator 500kVA,

Jumlah beban 310kW, faktor daya 0.65 maka daya yang

diperlukan adalah:

S = 310kW / 0.65 = 477kVA (berarti generator hampir

overload)overload)

Ketika bebannya akan ditambah 100kW, Hitunglah

komsumsi daya yang diperlukan dan bagaimana cara

mengatasinya kekurangan daya!

Page 24: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Jawab :

S = 410kW / 0.65 = 631kVA

Daya yang tersedia (500kVA) tidak mencukupi lagi untukme-nanggung beban sebesar 631kVA.

Cara mengatasi kekuarangan daya adalah denganCara mengatasi kekuarangan daya adalah denganmemperbaiki faktor daya misalnya menjadi 0.95, maka:

S = 410kW / 0.95 = 432kVA

Dengan demikian beban 410 KV dapat dipenuhi olehgenerator dengan kapasitas 500 KVA.

Page 25: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Dari perhitungan pada kasus ini dapat diambil

kesimpulan bahwa:

Sebelum dilakukan penambahan beban 100 kW,

dengan ditingkatkannya Cos phi dari 0.65 menjadi 0.95

dapat dihemat daya sbb:dapat dihemat daya sbb:

S = 310 KW/0,95 = 326 KVA

Penghematan daya adalah :

477kVA – 326kVA = 151kVA

Page 26: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Dengan ditingkatkannya Cos phi menjadi 0.95 maka

walaupun beban ditambah dengan 100kW masih dapat

dijalankan dengan generator 500kVA, bahkan bebannya

lebih ringan dari sebelumnya sehingga dengan makin

ringannya beban berarti usia generator dapat lebih

panjang.

• Bila Cos phi tidak diperbaiki (tetap 0.65) berarti harus

dilakukan penambahan sumber daya (generator). Dengan

demikian berarti dengan ditingkatkannya Cos phi maka

dapat menghemat biaya untuk membeli generator dan

bahan bakarnya.

Page 27: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Kasus 3

Sebuah pabrik menggunakan sumber daya PLN 520kVA. Jumlahbebannya 340kW, Cos phi 0.68. Jika beban akan ditambah sebesar120kW berapakah daya yang diperlukan?

Jawab :

Kebutuhan daya : S = 460kW / 0.68 = 676kVA.

Karena daya PLN (520kVA) sudah tidak cukup maka harus dilakukanpenambahan daya sebesar 156 kVA.

Namun dengan memperbaiki faktor daya menjadi 0.95, maka hanyadiperlukan daya sebesar:

S = 460kW / 0.95 = 484kVA

Penghematan daya : 676 KVA – 484 KVA = 192 KVA

Page 28: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Dari perhitungan pada kasus ini dapat diambil kesimpulan

bahwa:

• Dengan adanya penambahan beban tidak perlu dilakukan

penambahan daya PLN, sehingga dengan demikian dapat

dihemat biaya penyambungan daya ke PLN sebesar kira-dihemat biaya penyambungan daya ke PLN sebesar kira-

kira 10.000.000,-

• Dapat dihemat biaya beban tetap setiap bulan

(abunemen) yaitu sebesar kira-kira: Rp. 32.500,- x 192

kVA = Rp 6.240.000,- / bulan.

Page 29: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Kasus 4

Suatu pabrik terdiri dari 3 bangunan gedung yaitu

gedung A, gedung B dan gedung C. Pada gedung A akan

diperluas dimana sebelum perluasan arusnya sebesar

200A dan Cos phi 0.6 serta dipakai kabel NYY 4 x 96 mm2

dengan kemampuan hantar arus maksimal sebesar 200A.dengan kemampuan hantar arus maksimal sebesar 200A.

Perluasan tersebut mengakibatkan beban bertambah

menjadi 260A sehingga kabel sudah tidak mampu lagi

untuk dilalui arus tersebut. Bagaimana solusinya?

Page 30: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Pada Cos phi 0.6:

• Arus 200A berarti daya yang dipakai adalah:

200A x 380 x x 0.6 = 86kW

• Arus 260A berarti daya yang dipakai adalah:

260A x 380 x x 0.6 = 103kW (harus ganti kabel)

3

3

Pada Cos phi 0.95:

• Daya 86 kW, Arusnya menjadi :

. 3. cos

86138

380. 3.0,95

PI

V

KWI A

θ=

= =

Page 31: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Daya 103 kW, Arusnya menjadi :

. 3.

103165

PI

V Cos

KVI A

θ=

= =165380. 3.0,95

I A= =

Kesimpulan : tidak perlu ganti kabel

Page 32: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Dengan demikian berarti:

• Menghemat biaya penggantian / penambahan kabel

• Dengan turunnya arus listrik maka kemungkinan

timbulnya panas pada kabel dapat dihindari karena arus

(I) berbanding lurus dengan kalori/panas (Q). Bila I turun(I) berbanding lurus dengan kalori/panas (Q). Bila I turun

maka Q pun turun.

Page 33: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Analisa penghematan

Contoh :

Sebuah pabrik memiliki data instalasi sebagai berikut:

Trafo : 1.000 kVA

Waktu operasi : 07.00 – 17.00 (10 jam)Waktu operasi : 07.00 – 17.00 (10 jam)

Faktor daya : 0,65

Daya beban : 500 kW

Untuk alasan teknis, kepala pabrik akan meningkatkan

faktor dayanya menjadi 0,95

Page 34: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Perhitungan pemakaian:

Pemakaian Daya perbulan:

P = 10 jam/hari x 30 hari x 500 kW = 150.000 kWh

Batas kVArh yang dibebaskan oleh PLN:

Q = 0,62 x 150.000 = 93.000 kVArh

• Perhitungan sebelum kompensasi:

(cos θ = 0,65 maka tan θ = 1,17)

• Daya reaktif terpakai = Daya beban x tan θ

Q = 500 KW x 1.17

Q = 585 kVAr

Page 35: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Pemakaian Daya Reaktif perbulan:

= 585 kVAr x 10 jam/hari x 30 hari

= 175.500 kVArh

Denda kelebihan Daya Reaktif:

(175.500 – 93.000) x Rp. 571,-

Rp. 46.822.000,-

Page 36: 4 Manfaat Kapasitor Bank

• Perhitungan setelah kompensasi:

(cos θ = 0,95 maka tan θ = 0,33)Daya reaktif terpakai:Daya beban x tan θQ = 500 x 0,33Q = 165 kVAr

Pemakaian daya reaktif perbulan:Pemakaian daya reaktif perbulan:Q = 165 kVAr x 10 jam/hari x 30 hariQ = 49.500 kVArh

Denda kelebihan daya reaktif:

(49.500 – 93.000) x Rp. 571,-Negatif

Page 37: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Kesimpulan :

Tidak membayar denda & menghemat Rp 561.864.000,- /

tahun

Page 38: 4 Manfaat Kapasitor Bank

Sekian