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
