BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangPada dunia yang semakin maju
yang dapat kita lihat sekarang ini, kebutuhan akan tenaga listrik
semakin meningkat baik itu didaerah perkotaan bahkan sampai
dipelosok-pelosok pedesaan. Keadaan ini mengharuskan adanya
pendistribusian energi listrik ke daerah tersebut dan tentu hal ini
membutuhkan penghantar listrik yang sangat panjang untuk memenuhi
permintaan kelistrikan pada suatu daerah tersebut. Maka dalam kasus
diatas, perlu dipelajari kasus-kasus yang dapat terjadi pada suatu
penghantar listrik atau jaringan distribusi pada
pendistribusiannya.Semakin panjang suatu penghantar listrik atau
jaringan distribusi, maka semakin besar sifat induktansi (L) dari
penghantar tersebut. Tentu hal ini tidak sama sekali berdampak baik
pada kita. Maka dengan itu penempatan suatu kapasitor pada
penghantar tersebut cukup membantu untuk menyeimbangi induktasi
pada penghantar tersebut.Di Negara kita terdapat banyak daerah yang
berkembang pesat namun penyediaan fasilitas energi listriknya tidak
seimbang, sehingga fasilitas energi listrik yang ada tidak memadai
dari segi kuantitas maupun kualitas. Profil tegangan berada pada
batas minimal dari standar yang diijinkan dialami di daerah
tersebut sehingga sangat mengganggu dan merugikan konsumen.Bila
suatu jaringan tidak memiliki sumber daya reaktif di daerah sekitar
beban, maka akan mengalir arus reaktif pada jaringan, yang
berakibat pada penurunan faktor daya, peningkatan rugi-rugi
jaringan, penurunan tegangan khususnya pada ujung saluran, dan
regulasi tegangan yang memburuk. Hal ini akan menimbulkan kerugian
baik pada produsen dalam hal ini adalah PLN sebagai penyedia
listrik maupun konsumen (pemakai listrik). Alternatif untuk
mengurangi akibat dari meningkatnya arus reaktif ini adalah dengan
melakukan kompensasi daya reaktif, yang bertujuan untuk
transportasi daya reaktif pada jaringan tenaga listrik dan menjaga
agar profil tegangan selalu berada pada batas-batas yang diijinkan.
Alternatif yang dapat dilakukan adalah dengan memasang kapasitor
shunt. Kapasitor shunt berguna sebagai sumber daya reaktif tambahan
untuk mengkompensasi daya induktif akibat pembebanan tersebut.
Pemasangan kapasitor shunt ini diharapkan akan dapat menurunkan
rugi-rugi yang berarti penghematan energi listrik, peningkatan
kualitas tegangan dan kualitas daya (power quality), serta
penurunan arus listrik yang mengalir pada beban sehingga dapat
menambah beban tanpa perlu menambah atau membangun saluran yang
baru.Salah satu jenis kapasitor dari beberapa jenis kapasitor yakni
kapasitor daya frekuensi 50 atau 60 Hz, ini merupakan jenis
kapasitor yang kembali terdiri dari tiga jenis, yakni kapasitor
shunt, seri, dan penyadap. Kapasitor shunt digunakan untuk
kompensasi beban induktif dan untuk pengaturan tegangan ujung
transmisi. Kapasitor seri digunakan transmisi daya yang sangat
panjang untuk mengkompensasi reaktansi induktif transmisi.
Kapasitor penyadap digunakan untuk menyadap daya dari jarinngan
tegangan tinggi untuk keperluan daya yang tidak begitu
besar.Kapasitor pada sistem daya listrik menimbulkan daya reaktif
untuk memperbaiki tegangan dan faktor daya, karenanya menambah
kapasitor sistem akan mengurangi kerugian. Dalam kapasitor seri
daya reaktif sebanding dengan kuadrat arus beban, sedang pada
kapasitor paralel sebanding dengan kuadrat tegangan.Pemasangan
peralatan kapasitor seri dan parallel pada jaringan distribusi
mengakibatkan losses akibat aliran daya reaktif pada saluran dapat
dikurangi sehingga kebutuhan arus menurun dan tegangan mengalami
kenaikan sehingga kapasitas sistem bertambah.
1.2 Rumusan MasalahPada masalah ini yang dibahas adalah
penggunaan kapasitor untuk perbaikan tegangan jaringan
distribusi.
1.3 Tujuan Mengetahui penggunaan kapasitor untuk perbaikan
tegangan jaringan distribusi. Makalah ini juga dibuat dalam rangka
menyelesaikan Tugas Akhir percobaan Kompensasi Kapasitor Mata
Kuliah Transmisi Daya Elektrik.
BAB IIPEMBAHASAN2 1. Macam - macam Kapasitor
A. Kapasitor Seri
Kapasitor seri tidak digunakan secara luas dalam saluran
distribusi, karena adanya berbagai permasalahan (resonansi
distribusi, resonansi fero dalam transformator dan resonansi
subsinkron selama starting motor) dan sistem yang lebih
komplek.
Kapasitor SeriBiaya pemasangan kapasitor seri jauh lebih mahal
daripada kapasitor paralel, dan biasanya 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
distribusi yang dibahas banya kapasitor paralel. Manfaat penggunaan
kapasitor paralel: mengurangi kerugian memperbaiki kondisi tegangan
mempertinggi kapasitas pembebanan jaringan
B. Kapasitor paralel
Kapasitor paralel membangkitkan daya reaktif negatif dan beban
membangkitkan daya reaktif positif jadi pengaruh dari kapasitor
adalah untuk mengurangi aliran daya reaktif di dalam jarigan
sehingga daya reaktif yang berasal dari sistem menjadiQ2 (total) =
Q1 (beban) Qc.Qc adalah daya reaktif yang dibangkitkan oleh
kapasitor paralel.
Kapasitor ParalelC. Kapasitor Shunt
Pengaruh Kapasitor shunt pada jaringan listrik yakni kapasitor
ini terhubung paralel pada jaringan maupun langsung pada beban,
dengan tujuan untuk perbaikan faktor daya, sebagai pengatur
tegangan maupun untuk mengurangi kerugian daya dan tegangan pada
jaringan (Deshpande, 1990). Dengan anggapan tegangan sisi beban
dipertahankan konstan, maka terlihat bahwa dengan menggunakan
kapasitor shunt, maka arus reaktif yang mengalir pada saluran akan
berkurang. Hal ini menyebabkan berkurangnya penurunan tegangan pada
saluran, sehingga diperlukan tegangan sumber yang tidak berbeda
jauh dengan tegangan terima. Berkurangnya arus reaktif yang
mengalir pada saluran akan memberikan penurunan rugi-rugi daya dan
rugi-rugi energi
Kapasitor ShuntKapasitor shunt mensuplai daya reaktif atau arus
untuk menetralkan komponen keluaran antar phasa dari arus yang
diperlukan oleh beban induktif. Pembangkitan daya reaktif pada
perencanaan daya dan pensuplaiannya ke beban-beban yang berlokasi
pada jarak yang jauh adalah tidak ekonomis, tetapi dapat dengan
mudah disediakan oleh kapasitor yang ditempatkan pada pusat beban.
penurunan hasil daya reaktif dalam penurunan arus total, yang
disebabkan oleh turunnya penyusutan daya. Sehingga koreksi faktor
daya menghasilkan penghematan ekonomi dalam pengeluaran yang besar
dan pengeluaran bahan bakar melalui pengurangan kapasitas
kilovoltampere dan penurunan rugi daya dalam semua perlengkapan
diantara titik yang dipasang kapasitor dan rencana sumber daya,
termasuk saluran distribusi, trafo di gardu induk dan saluran
transmisi. Peningkatan faktor daya adalah titik dimana keuntungan
ekonomis dari pemasangan kapasitor shunt sama dengan harga dari
kapasitor tersebut.
2. Kapasitor Pada Sistem Tenaga ListrikBerikut adalah beberapa
Jenis Kapasitor Pada Sistem Tenaga Listrikyang sering digunakan
a. Kapasitor dayaTerdiri dari 3 (tiga) jenis yaitu kapasitor
shunt, seri dan penyadap. Kapasitor shuntdigunakan untuk kompensasi
beban induktif dan untuk pengaturan tegangan ujung transmisi.
Aplikasi kapasitor shunt akan memperbaiki faktor daya jaringan,
mengurangi rugi-rugi (losses) jaringan, menetralkan/meniadakan
jatuh tegangan dan memperbaiki stabilitas tegangan sehingga dengan
kata lain suatu kapasitor shunt akan menaikkan angka efisiensi pada
jaringan dengan memperbaiki faktor daya.
Kapasitor seri digunakan pada transmisi daya yang sangat panjang
untuk mengkompensasi reaktansi induktif transmisi. Kapasitor
penyadap digunakan untuk menyadap daya dari jaringan tegangan
tinggi untuk keperluan daya yang tidak begitu besar.
b. Kapasitor gandengyaitu kapasitor yang digunakan untuk pembawa
sinyal komunikasi antar gardu induk atau antar pusat
pembangkit.
c. Kapasitor pembagi teganganyaitu kapasitor yang digunakan
untuk pengukuran tegangan transmisi dan rel daya.
d. Kapasitor filter
kapasitor yang digunakan untuk konverter, terutama pada sistem
transmisi arus searah. Selain itu juga dapat digunakan sebagai
filter harmonik yang akan mengurangi kandungan harmonik jaringan,
memperbaiki faktor daya dan mengurangi rugi-rugi jaringan. Filter
harmonik yang dipasang untuk mengurangi distorsi harmonik pada
suatu jaringan memiliki kemampuan sebaik menyediakan daya reaktif
yang dibutuhkan untuk kompensasi jaringan.
e. Kapasitor perata
yaitu kapasitor yang digunakan untuk meratakan distribusi
tegangan pada peralatan tegangan tinggi seperti pada pemutus daya
(circuit breaker).
Kapasitor berfungsi untuk memperbaiki faktor daya jaringan,
mengurangi rugi-rugi (losses) jaringan, menetralkan/meniadakan
jatuh tegangan dan memperbaiki stabilitas tegangan. 3. Kapasitor
Berdasarkan Fuse
Unit kapasitor dikelompokkan berdasarkan letak fuse sebagai
proteksi unit kapasitor. Letak fuse ini mempengaruhi desain dari
rangkaian kapasitor dan juga disain dari proteksi yang
diterapkan.
a. Fuse eksternal
Konstruksi kapasitor dengan eksternal fuse dapat dilihat pada
gambar-5 yaitu bahwa setiap unit kapasitor diproteksi oleh fuse
pasangan luar. Kerusakan pada elemen kapasitor (hubung singkat)
menyebabkan elemen-elemen pada group yang sama yang terhubung
paralel dengan elemen yang rusak tersebut terhubung singkat. Group
kapasitor lainnya yang terhubung seri akan memiliki tegangan yang
lebih tinggi dan arus yang lebih besar sehingga dapat menyebabkan
kerusakan pada grup kapasitor seri lainnya. Hal ini berlangsung
terus sampai fuse eksternal bekerja.
b. Fuse internal
Setiap elemen kapasitor dilengkapi fuse seperti gambar-6,
apabila terjadi kegagalan elemen kapasitor maka fuse yang berfungsi
sebagai pembatas arus akan memutuskan secara efektif suatu elemen
saat terjadi gangguan.Hanya sebagian kecil dari kapasitas total
kapasitor yang hilang dan sisanya masih dapat beroperasi sehingga
elemen tersebut terisolir dari elemen lainnya yang terhubung
paralel dalam group. Umumnya bank kapasitor dengan fuse internal
memiliki lebih sedikit unit kapasitor yang terhubung paralel dan
lebih banyak group kapasitor yang terhubung seri dibandingkan
dengan unit kapasitor yang memiliki fuse eksternal. Unit kapasitor
dengan fuse internal umumnya memiliki ukuran yang besar karena
diharapkan kerusakan seluruh elemen pada unit kapasitor bisa lebih
lama.c. Tanpa fuse (fuseless)
Unit kapasitor tanpa fuse identik dengan unit kapasitor dengan
fuse eksternal yang dijelaskan sebelumnya. Bank kapasitor tanpa
fuse dihubungkan secara seri diantara fasa dan netral seperti pada
Gambar di Bawah.Proteksi berdasarkan elemen dari kapasitor, apabila
terjadi kerusakan pada elemen maka group elemen tersebut akan
terhubung singkat sedangkan unit kapasitor tetap beroperasi dengan
distribusi tegangan pada group seri akan meningkat. Misal 6 unit
kapasitor dihubung seri dan setiap unit kapasitor memiliki 8 elemen
group seri sehingga total elemen group yang terhubung seri menjadi
48 elemen group. Apabila terjadi kerusakan pada satu elemen
kapasitor maka satu elemen group seri terhubung singkat , akhirnya
distribusi tegangan pada elemen group seri menjadi 48/47 atau
terjadi kenaikan tegangan sekitar 2%.
Kapasitor unit tanpa fuse biasanya tidak digunakan untuk
tegangan sistem lebih kecil dari 35 kV atau minimal diperlukan 10
elemen seri agar bank kapasitor masih tetap dapat dioperasikan. Hal
ini karena tegangan pada bank kapasitor menjadi 10/9 atau terjadi
kenaikan tegangan sekitar 11%. Pada konfigurasi ini, discharge
energi kecil karena unit kapasitor tidak ada yang dihubungkan
paralel, selain itu proteksi unbalance tidak perlu di delay untuk
koordinasi dengan fuse.Kapasitor jenis ini digunakan untuk filter
harmonik dengan daya yang relatif rendah pada suatu level tegangan
tinggi tertentu
4. Capasitor Banks
Bank kapasitor (capacitor banks) adalah peralatan yang digunakan
untuk memperbaiki kualitas pasokan energi listrik antara lain
memperbaiki mutu tegangan di sisi beban, memperbaiki faktor daya
(cos ) dan mengurangi rugi-rugi transmisi. Kekurangan dari
pemakaian bank kapasitor adalah menimbulkan harmonisa pada proses
switching dan memerlukan desain khusus PMT atau switching
controller.
Penjelasan seputar istilah-istilah terkait bagian-bagian
kapasitor dapat dijelaskan pada gambar diatas sebagai berikut :a.
Elemen kapasitorElemen kapasitor merupakan bagian terkecil dari
kapasitor yang berupa belitan aluminium foil dan plastic film.b.
Unit kapasitorSebuah unit kapasitor terdiri dari elemen-elemen
kapasitor yang dihubungkan dalam suatu matriks secara seri dan
parallel. Unit kapasitor rata-rata terdiri dari 40 elemen-elemen.
Elemen-elemen kapasitor dihubungkan secara seri untuk membangun
tegangan dan dihubungkan secara paralel untuk membangun daya (VAR)
pada unit kapasitor. Unit kapasitor dilengkapi dengan resistor yang
berfungsi sebagai elemen pelepasan muatan kapasitor (discharge
device). Rating tegangan unit kapasitor bervariasi dari 240 V
sampai 25 kV dan rating kapasitas dari 2,5 kVAR sampai 1 MVAR.c.
Bank kapasitorUnit-unit kapasitor terpasang dalam rak baja galvanis
untuk membentuk suatu bank kapasitor dari unit-unit kapasitor fasa
tunggal. Jumlah unit-unit kapasitor pada sebuah bank ditentukan
oleh tegangan dan daya yang dibutuhkan. Untuk daya dan tegangan
yang lebih tinggi, unit-unit kapasitor dihubungkan secara seri
maupun paralel.
5. Switching Kapasitor Bank Tegangan Tinggi
Switching kapasitor bank tegangan tinggi dapat menghasilkan arus
transient yang signifikan. Metode switching kapasitor yang dikenal
saat ini adalah reaktor, pre-insertion resistor, pre-insertion
induktor dan pengaturan switching (controlled switching).Pada saat
pemasukan kapasitor dapat terjadi keadaan hubung singkat apabila
kondisi kapasitor kosong muatan yang akan menghasilkan arus yang
sangat besar (arus inrush) dan kedip tegangan yang cukup dalam di
sistem. Persyaratan pemasukan PMT kapasitor adalah pada saat
pemasukan, tegangan sesaat pada kontak PMT sama dengan nol. Dengan
mengatur saat penutupan PMT maka akan mengurangi arus inrush pada
bank kapasitor. Pengaturan pemasukan PMT pada bank kapasitor
tergantung pada sistem pentanahan netral bank kapasitor.a.
Switching pada bank kapasitor yang ditanahkanJika kapasitor bank
ditanahkan maka setiap fasa berdiri sendiri dan pemasukan setiap
fasa berbeda 1/6 cycle atau 30 derajat listrik (3,3 ms untuk sistem
50 Hz).
Capacitor Transient Currentb. Switching pada bank kapasitor yang
tidak ditanahkanJika kapasitor bank tidak ditanahkan maka 2 (dua)
fasa pertama harus masuk pada saat perbedaan tegangan diantara
kedua fasa tersebut sama dengan nol sedangkan fasa ketiga
dimasukkan cycle atau 45 derajat listrik (5ms untuk sistem 50Hz)
setelah kedua fasa lainnya masuk.
6. Perbaikan Faktor Daya
Keuntungan lain dari pemasangan kapasitor adalah perbaikan
faktor daya dan pengurangan kVA yang mengalir pada jaringan. Dengan
pemasangan kapasitor akan mengurangi daya reaktif yang mengalir
pada jaringan, sehingga dengan daya nyata yang sama, maka faktor
daya akan lebih besar dan kVA akan berkurang. Dengan adanya
perbaikan faktor daya, akan timbul pengurangan kVA yang mengalir
pada jaringan. Sehingga pada jaringan tersebut dapat ditambahkan
sejumlah kVA sebesar pengurangan kVA yang terjadi. Tambahan kVA ini
merupakan selisih antara kVA sebelum dipasang kapasitor dengan kVA
setelah dipasang kapasitor.
Dengan adanya kVA tambahan pada suatu jaringan, akan menambah
jumlah beban yang dapat ditanggung oleh jaringan tersebut. Hal ini
merupakan suatu keuntungan, karena apabila ada tambahan beban pada
daerah dimana jaringan itu berada, daya listriknya dapat dikirim
melalui jaringan tersebut tanpa perlu membangun jaringan yang
baru.
Power Factor GraphAplikasi dari kapasitor shunt pada jaringan
distribusi primer radial memberikan keuntungan secara ekonomis baik
dari segi kegunaan maupun pelayanan. Secara umum salah satu
keuntungan dari pemasangan kapasitor adalah penurunan kVA pada
gardu induk.
BAB IIIPENUTUPKesimpulan dari makalah ini :. Yang menyebabkan
penempatan kapasitor pada jaringan distribusi begitu penting yaitu
bila suatu jaringan tidak memiliki sumber daya reaktif di daerah
sekitar beban, maka akan mengalir arus reaktif pada jaringan, yang
berakibat pada penurunan faktor daya, peningkatan rugi-rugi
jaringan, penurunan tegangan khususnya pada ujung saluran, dan
regulasi tegangan yang memburuk. Hal ini akan menimbulkan kerugian
baik pada produsen dalam hal ini adalah PLN sebagai penyedia
listrik maupun konsumen (pemakai listrik).. Pengaruh penempatan
kapasitor pada jaringan distribusi Kapasitor ini terhubung paralel
pada jaringan maupun langsung pada beban, dengan tujuan untuk
perbaikan faktor daya, sebagai pengatur tegangan maupun untuk
mengurangi kerugian daya dan tegangan pada jaringan. Dengan
anggapan tegangan sisi beban dipertahankan konstan, maka dapat
terlihat bahwa dengan menggunakan kapasitor shunt, maka arus
reaktif yang mengalir pada saluran akan berkurang. Hal ini
menyebabkan berkurangnya penurunan tegangan pada saluran, sehingga
diperlukan tegangan sumber yang tidak berbeda jauh dengan tegangan
terima. Berkurangnya arus reaktif yang mengalir pada saluran akan
memberikan penurunan rugi-rugi daya dan rugi-rugi energi. Kapasitor
shunt mensuplai daya reaktif atau arus untuk menetralkan komponen
keluaran antar phasa dari arus yang diperlukan oleh beban
induktif.. Macam kapasitor yang dapat digunakan untuk perbaikan
profil tegangan pada jaringan distribusi yaitu kapasitor daya
frekuensi 50 atau 60 Hz, ini merupakan jenis kapasitor yang kembali
terdiri dari tiga jenis, yakni kapasitor shunt, seri, dan penyadap.
Kapasitor shunt digunakan untuk kompensasi beban induktif dan untuk
pengaturan tegangan ujung transmisi. Kapasitor seri digunakan
transmisi daya yang sangat panjang untuk mengkompensasi reaktansi
induktif transmisi. Kapasitor penyadap digunakan untuk menyadap
daya dari jarinngan tegangan tinggi untuk keperluan daya yang tidak
begitu besar.
DAFTAR
PUSTAKAhttp://powersystemsimulation.com/analisis-kompensasi-kapasitor-seri-terhadap-kestabilan-steady-state-pada-transmisi-tegangan-tinggi/http://ilmulistrik.com/penggunaan-kapasitor-untuk-perbaikan-tegangan-jaringan-distribusi.http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Master-15569-2207201011-Conclusion.pdfPemasangan
Capacitor Bank Pada Sistem Kelistrikan Perusahaan Jawatan RSUP
Sanglah Denpasar. Denpasar : Tugas Akhir Universitas Udayana.
2004. Studi Pengembangan Sistem Distribusi Bali. PT. PLN
(Persero) JasaEnjiniring. Jakarta : Laporan Akhir.
1987. Spesifikasi Desain Untuk Jaringan Tegangan Menengah (JTM)
DanJaringan Tegangan Rendah (JTR). SPLN 72. Jakarta : PT. PLN
(persero).
14