STUDI PEMASANGAN KAPASITOR BANK UNTUK PERBAIKAN FAKTOR DAYA PT. ASIAN PROFILE INDOSTEEL

Abstrak

Peningkatan jumlah beban industri terutama beban-beban yang bersifat induktif menyebabkan turunnya faktor daya. Penurunan faktor daya akan meningkatkan permintaan daya reaktif sehingga kualitas daya menurun dan rugi-rugi naik. Untuk memenuhi kebutuhan daya reaktif secara umum digunakan kapasitor bank. Pada PT. Asian Profile Indosteel digunakan kapasitor bank tipe fixed capacitor dengan metode pemasangan open rack yang berkapasitas 0.9 MVar. Pemasangan kapasitor bank ini dilakukan agar faktor daya dari PT. API lebih dari 0.85 sehingga tidak terkena denda dari PLN. Dari analisa yang telah dilakukan dengan pemasangan kapasitor bank tersebut faktor daya dari PT. API berkisar antara 0.85-0.95 lagging dalam keadaan berbeban dan 0.85 lead dalam keadaan tanpa beban. Dengan demikian kapasitor bank yang terpasang pada PT. API masih layak digunakan.

Kata Kunci : faktor daya, perbaikan faktor daya, kapasitor bank.

Untuk lebih lengkapnya dapat di download pada link berikut : Studi Pemasangan Kapasitor Bank

 

Karakteristik Beban Pada Sistem Arus Listrik Bolak-Balik (AC)

Karakteristik Beban AC

Dalam sistem listrik arus  bolak-balik, jenis beban dapat diklasifikasikan menjadi 3 macam, yaitu :

1. Beban resistif (R)
2. Beban induktif (L)
3. Beban kapasitif (C)

1. Beban Resistif (R)

Beban resistif (R) yaitu beban yang terdiri dari komponen tahanan ohm saja (resistance), seperti elemen pemanas (heating element) dan lampu pijar. Beban jenis ini hanya mengkonsumsi beban aktif saja dan mempunyai faktor daya sama dengan satu. Tegangan dan arus sefasa. Persamaan daya sebagai berikut :

P = VI

Dengan :

P = daya aktif yang diserap beban (watt)

V = tegangan yang mencatu beban (volt)

I  = arus yang mengalir pada beban (A)

Gambar 1 Rangkaian Resistif Gelombang AC

Gambar 2 Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Resistif

2. Beban Induktif (L)

Beban induktif (L) yaitu beban yang terdiri dari kumparat kawat yang dililitkan pada suatu inti, seperti coil, transformator, dan solenoida. Beban ini dapat mengakibatkan pergeseran fasa (phase shift) pada arus sehingga bersifat lagging. Hal ini disebabkan oleh energi yang tersimpan berupa medan magnetis akan mengakibatkan fasa arus bergeser menjadi tertinggal terhadap tegangan. Beban jenis ini menyerap daya aktif dan daya reaktif. Persamaan daya aktif untuk beban induktif adalah sebagai berikut :

P = VI cos φ

Dengan :

P = daya aktif yang diserap beban (watt)

V = tegangan yang mencatu beban (volt)

I  = arus yang mengalir pada beban (A)

φ = sudut antara arus dan tegangan

Gambar 3 Rangkaian Induktif Gelombang AC

Gambar 4 Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Induktif

Untuk menghitung besarnya rektansi induktif (X_L), dapat digunakan rumus :

Dengan :

X_L = reaktansi induktif

F   = frekuensi (Hz)

L   = induktansi (Henry)

3. Beban Kapasitif (C)

Beban kapasitif (C) yaitu beban yang memiliki kemampuan kapasitansi atau kemampuan untuk menyimpan energi yang berasal dari pengisian elektrik (electrical discharge) pada suatu sirkuit. Komponen ini dapat menyebabkan arus leading terhadap tegangan. Beban jenis ini menyerap daya aktif dan mengeluarkan daya reaktif. Persamaan daya aktif untuk beban induktif adalah sebagai berikut :

P = VI cos φ

Dengan :

P = daya aktif yang diserap beban (watt)

V= tegangan yang mencatu beban (volt)

I  = arus yang mengalir pada beban (A)

φ = sudut antara arus dan tegangan

Gambar 5 Rangkaian Kapasitif Gelombang AC

Gambar 6 Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Kapasitif

Untuk menghitung besarnya rektansi kapasitif (X_C), dapat digunakan rumus :

Dengan :

X_L = reaktansi kapasitif

f  = frekuensi

C  = kapasitansi (Farad)

 

Teori Daya

Teori Daya

Pengertian Daya

Secara umum, pengertian daya adalah energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha. Dalam sistem tenaga listrik, daya merupakan jumlah energi listrik yang digunakan untuk melakukan usaha. Daya listrik biasanya dinyatakan dalam satuan Watt atau Horsepower (HP). Horsepower merupakan satuan/unit daya listrik di mana 1 HP sama dengan 746 Watt. Sedangkan Watt merupakan satuan daya listrik dimana 1 Watt memiliki daya setara dengan daya yang dihasilkan oleh perkalian arus 1 Ampere dan tegangan 1 Volt. Simbol daya : P.

P = VI

= VI cos θ (watt)

Arah Aliran Daya

Macam-Macam Daya

Daya Nyata (Apparent Power)

Daya nyata (apparent power) adalah daya yang dihasilkan oleh perkalian antara tegangan rms (V_rms) dan arus rms (I_rms) dalam suatu jaringan atau daya yang merupakan hasil penjumlahan trigonometri antara daya aktif dan daya reaktif. Satuan daya nyata adalah VA.

Hubungan S, P, dan Q

S = P + jQ,  mempunyai nilai atau besar dan sudut.

Untuk mendapatkan daya satu phasa, maka dapat diturunkan persamaannya seperti di bawah ini :

S = P + jQ

Dari gambar hubungan S, P, Q terlihat bahwa

P = VI cos φ

Q = VI sin φ

maka :

Sedangkan untuk rangkaian tiga phasa mempunyai dua bentuk hubungan yaitu :

Hubungan Wye/Star (Y)

Hubungan Wye (Y)

Di mana :

V_RS = V_ST = V_RT = V_L ;      Tagangan antar phasa

V_RN = V_SN = V_TN = V_P ;     Tegangan phasa

I_R = I_S = I_T = I_L (I_P)          ;     Arus phasa/Arus saluran

Bila I_L adalah arus saluran dan I_P adalah arus phasa, maka akan berlaku hubungan :

I_L = I_P

V_L = √3 V_P

Hubungan Delta

Hubungan Delta

Di mana :

I_RS = I_ST = I_RT = I_P ;      Arus phasa

I_R = I_S = I_T = I_L ;     Arus phasa/Arus saluran

V_RS = V_ST = V_RT = V_L (V_P)    ;     Tegangan antar phasa

Bila V_L adalah arus saluran dan V_P adalah arus phasa, maka akan berlaku hubungan :

V_L = V_P

I_L = √3 I_P

Dari kedua macam rangkaian diatas untuk mendapatkan daya nyata  tiga phasanya maka dapat digunakan persamaan :

S_3Φ = √3 V_L I_L

Daya Aktif (Active Power)

Daya aktif adalah daya yang terpakai untuk melakukan usaha atau energi  sebenarnya. Satuan daya aktif adalah watt.

P_1Φ =  V I  cos φ

P_3Φ = √3 V_L I_L cos φ

Daya Reaktif (Reactive Power)

Daya Reaktif (reactive power) adalah daya yang di suplai oleh komponen reaktif. Satuan daya reaktif adalah VAR.

Q_1Φ =  V I sin φ

Q_3Φ = √3 V_L I_L sin φ

 

Matrik Ybus

Pembentukan Matrik Admitansi (Ybus) dan Matrik Impedansi (Zbus)

Aturan umum pembetukan matrik Ybus:

1. Elemen diagonal (i, i) berisi jumlah dari semua admitansi jaringan yang terhubung ke bus i.
2. Elemen non diagonal (i, j) berisi nilai negatif admitansi jaringan dari bus i ke j dan sebaliknya. Jika ternyata bus i dan j tidak terhubung, maka nilainya diisi nol.

Sekali matrik Admitansi bus ditemukan, maka matrik Impedansi bus dapat dicari dengan cara invers sebagai berikut :

Z_bus = Y_bus^-1

Contoh :

1. Perhatikan single line diagram berikut :

Single Line Diagram sistem 3 bus 3 Saluran

Jawab :

Y[1,1] = y12+y13        Y[1,2] = -y12                Y[1,3] = -y13

Y[2,1] = -y21                 Y[2,2] = y21+y23      Y[2,3] = -y23

Y[3,1] = -y31                 Y[3,2] = -y32               Y[3,3] = y31+y32