BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini merupaka merupakann kajian kajian pusta pustaka ka yang yang berisi berisi teori teori dan materi yang yang digunakan sebagai bahan acuan dalam penelitian 2.1 Sistem Distribusi
Menurut Saragih, T (2012) sistem distribusi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik Sistem distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar ( Bulk Power Source) sampai ke konsumen !adi "ungsi sistem distribusi tenaga listrik adalah# a $embagian $embagian atau atau penyaluran penyaluran tenaga tenaga listrik listrik ke ke beberapa beberapa tempat tempat (pelangga (pelanggan) n) b Merupakan sub sistem tenaga listrik yang langsung berhubungan dengan pelanggan, karena kare na catu daya pada pusat%pusat beban (pelanggan) dilayani langsung melalui jaringan distribusi Sistem Sistem distribusi distribusi dapat dibedakan dibedakan menjadi dua yaitu sistem distribusi distribusi primer dan sistem distribusi sekunder &edua sistem dibedakan berdasarkan tegangan kerjanya $ada umumnya tegangan kerja pada sistem jaringan distribusi primer adalah 20 k', k', sedangkan tegangan kerja pada sistem jaringan distribusi sekunder adalah 220*0 +olt, seperti ditunjukkan pada ambar 21
ambar 21 Tipikal !aringan -istribusi
5
&emudi &emudian, an, untuk untuk menya menyalur lurkan kan daya daya listrik listrik yang yang dibutu dibutuhka hkann oleh oleh konsum konsumen en (tegangan (tegangan rendah rendah *0220 *0220 +olt) maka akan disuplai dari gardu%gardu gardu%gardu distribusi distribusi yang bersumber dari jaringan primer (penyulang 20 k') dan jaringan sekunder (gardu%gardu hubung 20 k'*0 +olt) Menurut Menurut .! Sianturi (201/), sistem jaringan distribusi distribusi terdiri dari (empat) tipe, yakni sebagai berikut# 1 Siste istem m ad adia iall Sistem distribusi dengan pola radial seperti ambar 22 adalah sistem distribusi yang paling sederhana dan ekonomis $ada sistem ini terdapat beberapa penyulang yang menyuplai beberapa gardu distribusi secara radial dan sistem inilah yang sekarang digunakan oleh $enyulang &apas &rampung -alam penyulang tersebut dipasang gardu%gardu distribusi untuk konsumen konsumen ardu distribusi distribusi adalah tempat dimana dimana tra"o untuk konsumen konsumen dipa dipasa sang ng Bisa Bisa dalam dalam bang bangun unan an beto betonn atau atau dilet diletak akan an diat diatas as tian tiang g &euntunga &euntungann dari sistem ini adalah sistem ini tidak rumit dan lebih murah dibanding dengan sistem yang lain
Gardu Induk PM T
Trafo Trafo Distrib Jaringan usi Sekunde r
ambar 22 !aringan -istribusi Sistem adial 6
amun keandalan sistem ini lebih rendah dibanding dengan sistem lainnya &urangnya keandalan disebabkan karena hanya terdapat satu jalur utama yang menyuplai gardu distribusi, sehingga apabila jalur utama tersebut mengalami gangguan, maka seluruh gardu akan ikut padam &erugian lain yaitu mutu tegangan pada gardu distribusi yang paling ujung kurang baik, hal ini dikarenakan jatuh tegangan terbesar ada diujung saluran 2 Sistem Loop $ada !aringan Tegangan Menengah Struktur 3ingkaran ( Loop) seperti ambar 2 memungkinkan pemasokannya dari beberapa gardu induk, sehingga dengan demikian tingkat keandalannya relati" lebih baik GD
GD
D
D
GD
GD
D
D
SD1 GI
D
SD2 D
ambar 2 !aringan -istribusi Sistem Loop
&euntungan dari sistem ini adalah secara teknis lebih baik dari sistem radial dan bisa dimanipulasi bila terjadi gangguan namun sayangnya biaya sedikit lebih mahal karena harus dibangun dua feeder pada jalur yang sama
7
Sistem Tertutup (Ring) -engan menerapkan sistem ini maka jumlah konsumen yang besar bisa dijangkau, mudah dalam pengoperasiannya, namun jika terjadi gangguan salah satu sisi penghantar harus sanggup menampung seluruh beban yang terpasang pada sistem, disini erat hubungannya dengan rugi tegangan ambar 2 merupakan jaringan distribusi sistem tertutup atau ring Gardu Induk
PMT
Switc
Trafo Distribusi
!onsu"en
ambar 2 !aringan -istribusi Sistem Tertutup (Ring)
8
Sistem Spindel (Spindle) Sistem spindle yang ditunjukkan seperti ambar 2/ adalah merupakan suatu pola kombinasi jaringan dari pola radial dan ring. Sistem ini terdiri dari beberapa penyulang ( feeder ) yang tegangannya diberikan dari ardu 4nduk dan tegangan tersebut berakhir pada sebuah ardu 5ubung (5) Sistem s pindle merupakan sistem yang relati" handal namun mahal karena biasanya dalam pembangunannya sekaligus untuk mengatasi perkembangan beban dimasa yang akan datang $roteksinya relati" sederhana hampir sama dengan sistem open loop Biasanya ditiap%tiap feeder dalam
sistem spindel disediakan gardu tengah (middle point) yang
ber"ungsi untuk titik manu"er apabila terjadi gangguan pada jaringan tersebut Trafo Distribusi
2& k'
PMT 2& k' Pe"utus %eban 15& k'
Trafo Da$a
PMT 15& k'
Pen$u(ang )angsung
PMT 2& k'
PMT 2& k'
ambar 2/ &on"igurasi Sistem Spindle
#
22 Faktor Daya -alam rangkaian listrik, terdapat tiga macam beban listrik yaitu beban resisti", beban indukti", dan beban kapasiti" Beban resisti" adalah beban yang hanya terdiri dari tahanan ohm dan daya yang dikonsumsi hanya daya akti" saja Beban indukti" mempunyai ciri6ciri antara lain mengkonsumsi daya akti", juga menyerap daya reakti" yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet dalam beban tersebut, jadi jumlah +ektor dari daya reakti" (Q) dan daya akti"nyata ( P ) biasa disebut dengan daya semu ( S ) seperti ditunjukkan pada ambar 27 diba8ah ini
S 9 -aya Semu (';)
= 9 -aya eakti" (';)
ϕ $ 9 -aya ;kti"yata (:att) ambar 27 'ektor -iagram Segitiga -aya
.aktor daya merupakan salah satu indikator baik buruknya kualitas daya listrik .aktor daya atau "aktor kerja adalah perbandingan antara daya akti"nyata 9 $ (:att) dengan daya semudaya total 9 S (';), atau cosinus sudut antara daya akti" dan daya semudaya total -ari gambar diatas dapat diperoleh rumus sebagai berikut #
S9
(21)
$ 9 ' 4
bah8a peningkatan daya reakti" akan
1&
meningkatkan sudut antara daya akti" dan daya semu sehingga dengan daya akti" yang tetap akan mengakibatkan peningkatan daya semu yang akan dikirimkan -engan kata lain akan menurunkan e"isiensi dari sistem distribusi ketenagalistrikan $erbandingan antara daya akti" dan daya semu disebut "aktor daya .aktor daya juga disimbolkan sebagai cos ϕ , dimana#
(2/) ilai "aktor daya tertinggi adalah 1 Sistem dengan "aktor daya seperti ini memiliki e"isiensi yang sangat baik dimana hal ini berarti daya total semu (';) yang dibangkitkan digunakan secara utuh pada beban resisti" (:att) -alam hal ini nilai daya total semu (';) sama dengan daya akti" (:att) ilai "aktor daya (os ) yang besar, memba8a pengaruh baik pada jaringan primer maupun sekunder Makin besar daya reakti" suatu beban, maka makin kecil pula "aktor dayanya .aktor daya ( os ) yang terbelakang terjadi pada kondisi dimana arus terbelakang terhadap tegangan dan keadaan ini dijumpai pada jaringan yang banyak terdapat beban indukti" Sebaliknya "aktor daya yang terdahulu terjadi pada kondisi dimana arus mendahului tegangan dan keadaan ini dijumpai pada beban kapasiti" 2
Perbaikan Faktor Daya
Menurut inaldo !aya Sitorus, >ddy :arman dalam skripsi mereka yang berjudul “Studi Kualitas Listrik dan Per*aikan +aktor ,a-a pada Be*an Listrik Ruma %angga /enggunakan Kapasitor' didapatkan
pengertian -aya adalah
energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha -alam sistem tenaga listrik, daya merupakan jumlah energi listrik yang digunakan untuk melakukan usaha $ada sistem tenaga listrik, daya listrik dapat dikategorikan dalam jenis, yakni, daya nyatadaya akti" ( &pparent Power ) yang disimbolkan dengan $ dengan 11
satuan :att, daya reakti" ( Reacti0e Power ) yang disimbolkan dengan = dengan satuan 'olt ;mpere eakti" (';), dan daya semu yang disimbolkan dengan S dengan satuan 'olt ;mpere (';) -aya reakti" dibutuhkan oleh beban agar dapat beroperasi Beban jenis ini dikenal juga dengan beban indukti", seperti elektromotor, dan lampu T3 Besarnya daya reakti" pada beban ditentukan dengan besarnya "aktor daya beban atau yang dikenal juga dengan cos ? $ada kasus sistem listrik bolak%balik dimana tegangan dan arus berbentuk sinusoidal, perkalian antara keduanya akan menghasilkan daya akti" satuan +oltampere (';) yang memiliki dua buah bagian Bagian pertama adalah daya yang terman"aatkan oleh konsumen, bisa menjadi gerakan pada motor, bisa menjadi panas pada elemen pemanas, dsb -aya yang terman"aatkan ini sering disebut sebagai daya akti" ( real power ) memiliki satuan 8att (:) yang mengalir dari sisi sumber ke sisi beban bernilai rata%rata tidak nol Bagian kedua adalah daya yang tidak terman"aatkan oleh konsumen, namun hanya ada di jaringan, daya ini sering disebut dengan daya reakti" ( reacti0e power ) memiliki satuan +olt% amperereacti+e (';) bernilai rata%rata nol @mumnya beban terpasang pada instalasi listrik, dapat dikategorikan sebagai beban resisti" (seperti lampu pijar) dan beban kapasiti" (seperti lampu T3) Bila beban tersebut dihubungkan ke sumber tegangan akan menghasilkan aliran arus ke beban yang secara +ektoris dapat digambarkan seperti ambar 2A berikut ini
12
ambar 2A -iagram 'ektor dan ;rus untuk Beban esisti" dan Beban 4ndukti" !adi dapat dilihat bah8a beban resisti" (ambar 2Aa) mempunyai +ektor arus dan tegangan yang se"asa sehingga sudut ? 90, sementara itu beban indukti" (ambar 2Ab) +ektor arus terbelakang sebesar sudut ? 5al ini disebabkan karena sebagian arus yang dikonsumsi oleh beban diman"aatkan untuk mendapatkan daya reakti" Berikut rumus untuk mementukan "aktor daya#
Sehingga dapat dituliskan
-ari ambar 2Ab, bila +ektor arus diuraikan menjadi 2 komponen arus, maka akan diperoleh +ektor daya seperti ambar 2* di ba8ah ini, dimana $ 9 '4cos ? merupakan daya nyata yang diserap oleh beban, = 9 '4sin ? daya yang diubah oleh beban menjadi daya reakti", dan S 9 '4, merupakan daya semu yang berasal dari jaringan listrik $3
1*
P , ' - I - .os ϕ
ϕ / , ' - I - Sin ϕ S,'-I
ambar 2* -iagram 'ektor -aya untuk Beban 4ndukti"
-ari ambar 2*, bila sudut ? nya diperkecil, maka untuk daya semu yang sama (dalam hal ini +ektor B pada ambar 2Ca dan 2Cb sama panjang), maka akan diperoleh +ector ; yang semakin panjang (bandingkan +ector ; pada ambar 2Ca dengan +ector ; pada ambar 2Cb ) -an ini akan menghasilkan daya $ yang semakin besar, sementara daya = akan semakin kecil (bandingkan +ector ;B pada ambar 2Ca dengan +ector 2Cb) -an bila beban listrik bekerja dengan daya konstan, maka semakin kecilnya sudut ? , akan menghasilkan daya S yang semakin kecil, seperti yang diperlihatkan oleh ambar 2Ca dan ambar 2Cb leh karena itu, dengan memperkecil sudut ? , daya beban terpasang dapat diperbesar Memperkecil nilai sudut ? , sama halnya dengan memperbesar nilai cos ? $ada ambar 2C di ba8ah ini menunjukkan +ektor diagram daya dua sudut dengan ? berbeda
0
(a )
ϕ
P
(c )
/
S
P 0
ϕ
/
S %
(b)
(d)
1+
ambar 2C $erbandingan +ektor diagram daya untuk sudut ? yang lebih kecil ambar 2Ca dan ambar 2Cb memperlihatkan bah8a untuk pemakaian daya $ yang sama penyerapan daya S akan semakin kecil -an ini menunjukkan bah8a dengan perbaikan "aktor daya yang semakin besar (sudut ? yang semakin kecil) 2
Kapasitor
Berdasarkan Buku $edoman $emeliharaan &apasitor yang dikeluarkan $3 pada 201, &apasitor adalah peralatan listrik yang bisa menghasilkan daya reakti" yang diperlukan oleh konsumen sehingga aliran daya reakti" di saluran bisa berkurang -engan kata lain, kapasitor berman"aat sebagai peralatan yang digunakan untuk memperbaiki kualitas pasokan energi listrik antara lain memperbaiki mutu tegangan di sisi beban, memperbaiki "aktor daya (cos ?) dan mengurangi rugi%rugi transmisi &ekurangan dari pemakaian bank kapasitor dapat menimbulkan harmonisa pada proses switcing dan memerlukan desain khusus $MT atau switcing controller
$enjelasan seputar istilah%istilah terkait bagian%bagian kapasitor dapat
dijelaskan pada ambar 210 sebagai berikut#
15
Bank &apasitor
@nit &apasitor
>lemen &apasitor
ambar 210 4lustrasi Bagian%Bagian &apasitor
a >lemen kapasitor >lemen kapasitor merupakan bagian terkecil dari kapasitor yang berupa belitan aluminium "oil dan plastic "ilm b @nit kapasitor Sebuah unit kapasitor terdiri dari elemen%elemen kapasitor yang dihubungkan dalam suatu matriks secara seri dan parallel @nit kapasitor rata%rata terdiri dari 0 elemen%elemen >lemen%elemen kapasitor dihubungkan secara seri untuk membangun tegangan dan dihubungkan secara paralel untuk membangun daya (';) pada unit kapasitor @nit kapasitor dilengkapi dengan resistor yang ber"ungsi sebagai elemen pelepasan muatan kapasitor (discarge de0ice) ating tegangan unit kapasitor ber+ariasi dari 20 ' sampai 2/ k' dan rating kapasitas dari 2,/ k'; sampai 1 M'; $ada 4>>> std 1*%1CC2 dan std 107%1CC2 dinyatakan bah8a#
• @nit kapasitor harus mampu beroperasi terus menerus pada rating 110D 'rms dan tegangan puncak tidak melebihi 1,2 E2 'rms serta harus mampu dilalui arus sebesar 1/D 4nominal • $ada rating tegangan dan "rekuensi, daya reakti" harus berkisar antara 100D sampai 11/D rating daya reakti"
16
ambar 211 @nit &apasitor
c Bank kapasitor @nit%unit kapasitor terpasang dalam rak baja gal+anis untuk membentuk suatu bank kapasitor dari unit%unit kapasitor "asa tunggal !umlah unit%unit kapasitor pada sebuah bank ditentukan oleh tegangan dan daya yang dibutuhkan Sedangkan untuk daya dan tegangan yang lebih tinggi, unit%unit kapasitor dihubungkan secara seri maupun paralel
2.4.1 Funsi Kapasitor
&apasitor ber"ungsi untuk memperbaiki "aktor daya jaringan, mengurangi rugi%rugi (losses) jaringan, menetralkanmeniadakan jatuh tegangan dan memperbaiki stabilitas tegangan 2.4.2 Jenis Kapasitor yan Diunakan Pa!a Sistem Tenaa "istrik
a &apasitor daya yang terdiri dari (tiga) jenis yaitu kapasitor shunt, seri dan penyadap
• &apasitor shunt &apasitor shunt ditunjukkan pada ambar 212,
digunakan untuk
kompensasi beban indukti" dan untuk pengaturan tegangan ujung
17
transmisi ;plikasi kapasitor shunt akan memperbaiki "aktor daya jaringan, mengurangi rugi%rugi (losses) jaringan, menetralkanmeniadakan jatuh tegangan dan memperbaiki stabilitas tegangan sehingga dengan kata lain suatu kapasitor shunt akan menaikkan angka e"isiensi pada jaringan dengan memperbaiki "aktor daya
ambar 212 &apasitor Shunt &apasitor parallelshunt membangkitkan daya reakti" negati" dan beban membangkitkan daya reakti" positi" jadi pengaruh dari kapasitor adalah untuk mengurangi aliran daya reakti" di dalam jarigan sehingga daya reakti" yang berasal dari sistem menjadi # =2 (total) 9 =1 (beban) 6 =c =c adalah daya reakti" yang dibangkitkan oleh kapasitor paralel $engaruh &apasitor shunt pada jaringan listrik yakni kapasitor ini terhubung paralel pada jaringan maupun langsung pada beban, dengan tujuan untuk perbaikan "aktor daya, sebagai pengatur tegangan maupun untuk mengurangi kerugian daya dan tegangan pada jaringan (-eshpande, 1CC0) -engan anggapan tegangan sisi beban dipertahankan konstan, maka terlihat bah8a dengan menggunakan kapasitor shunt, maka arus reakti" yang mengalir pada saluran akan berkurang 5al ini menyebabkan berkurangnya penurunan tegangan pada saluran, sehingga diperlukan tegangan sumber yang tidak berbeda jauh dengan tegangan terima
18
Berkurangnya arus reakti" yang mengalir pada saluran akan memberikan penurunan rugi%rugi daya dan rugi%rugi energi
ambar 21 -iagram Saluran -engan &apasitor Shunt
• &apasitor seri &apasitor seri digunakan transmisi daya yang sangat panjang untuk mengkompensasi reaktansi indukti" transmisi -alam kapasitor seri daya reakti" sebanding dengan kuadrat arus beban, sedang pada kapasitor paralel sebanding dengan kuadrat tegangan
ambar 21 angkaian &apasitor yang -iseri -engan Tegangan &apasitor seri tidak digunakan secara luas dalam saluran distribusi, karena adanya berbagai permasalahan (resonansi distribusi, resonansi "ero dalam trans"ormator dan resonansi subsinkron selama starting motor) dan sistem yang lebih komplek Biaya 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 5al%hal tersebut menjadi alasan utama sehingga dalam sistem distribusi yang dibahas banya kapasitor paralel
1#
•
&apasitor penyadap digunakan untuk menyadap daya dari jaringan tegangan tinggi untuk keperluan daya yang tidak begitu besar
b &apasitor gandeng, yaitu kapasitor yang digunakan untuk pemba8a sinyal komunikasi antar gardu induk atau antar pusat pembangkit c &apasitor pembagi tegangan, yaitu kapasitor yang digunakan untuk pengukuran tegangan transmisi dan rel daya d &apasitor "ilter yaitu kapasitor yang digunakan untuk kon+erter, terutama pada sistem transmisi arus searah Selain itu juga dapat digunakan sebagai "ilter harmonik (ambar 21/) yang akan mengurangi kandungan harmonik jaringan, memperbaiki "aktor daya dan mengurangi rugi%rugi jaringan .ilter harmonik yang dipasang untuk mengurangi distorsi harmonik pada suatu jaringan memiliki kemampuan sebaik menyediakan daya reakti" yang dibutuhkan untuk kompensasi jaringan
ambar 21/ &apasitor sebagai .ilter 5armonik e &apasitor perata, yaitu kapasitor yang digunakan untuk meratakan distribusi
2&
tegangan pada peralatan tegangan tinggi seperti pada pemutus daya (circuit *reaker )
2.4.# Pene$ompokkan Kapasitor Ber!asarkan Fuse
@nit kapasitor dikelompokkan berdasarkan letak "use sebagai proteksi unit kapasitor 3etak "use ini mempengaruhi desain dari rangkaian kapasitor dan juga disain dari proteksi yang diterapkan a .use eksternal &onstruksi kapasitor dengan eksternal "use dapat dilihat pada ambar 217 yaitu bah8a setiap unit kapasitor diproteksi oleh "use pasangan luar &erusakan pada elemen kapasitor (hubung singkat) menyebabkan elemen%elemen pada group yang sama yang terhubung paralel dengan elemen yang rusak tersebut terhubung singkat roup 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 5al ini berlangsung terus sampai "use eksternal bekerja
ambar 217 &apasitor .use >ksternal
b .use internal
21
Setiap elemen kapasitor dilengkapi "use seperti gambar 1%7, apabila terjadi kegagalan elemen kapasitor maka "use yang ber"ungsi sebagai pembatas arus akan memutuskan secara e"ekti" suatu elemen saat terjadi gangguan5anya 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 @mumnya bank kapasitor dengan "use internal memiliki lebih sedikit unit kapasitor yang terhubung paralel dan lebih banyak group kapasitor yang terhubung seri dibandingkan dengan unit kapasitor yang memiliki "use eksternal @nit kapasitor dengan "use internal umumnya memiliki ukuran yang besar karena diharapkan kerusakan seluruh elemen pada unit kapasitor bisa lebih lama
ambar 21A &apasitor .use 4nternal c Tanpa "use ( fuseless) @nit kapasitor tanpa "use identik dengan unit kapasitor dengan "use eksternal yang dijelaskan sebelumnya Bank kapasitor tanpa "use dihubungkan secara seri diantara "asa dan netral seperti pada ambar 217 $roteksi 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 7 unit kapasitor dihubung seri dan setiap unit kapasitor memiliki * elemen group seri sehingga total elemen group yang terhubung seri menjadi * elemen group
22
;pabila terjadi kerusakan pada satu elemen kapasitor maka satu elemen group seri terhubung singkat , akhirnya distribusi tegangan pada elemen group seri menjadi *A atau terjadi kenaikan tegangan sekitar 2D &apasitor unit tanpa "use biasanya tidak digunakan untuk tegangan sistem lebih kecil dari / k' atau minimal diperlukan 10 elemen seri agar bank kapasitor masih tetap dapat dioperasikan 5al ini karena tegangan pada bank kapasitor menjadi 10C atau terjadi kenaikan tegangan sekitar 11D $ada kon"igurasi ini, discharge energi kecil karena unit kapasitor tidak ada yang dihubungkan paralel, selain itu proteksi un*alance tidak
perlu di dela- untuk koordinasi dengan "use &apasitor jenis ini
digunakan untuk "ilter harmonik dengan daya yang relati" rendah pada suatu le+el tegangan tinggi tertentu
ambar 21* &apasitor Tanpa .use
2/
%ara Ker&a Kapasitor !a$am 'emperbaiki Faktor Daya
Saragih, T (2012), Sebagaimana diketahui membangkitkan daya reakti" pada pusat pembangkit tenaga dan menyalurkannya kepusat beban yang jaraknya jauh, sangatlah tidak ekonomis 5al ini dapat di atasi dengan meletakkan kapasitor pada pusat beban, ambar 21C berikut menunjukkan cara perbaikan "aktor daya untuk sistem tersebut
2*
ambar 21C $erbaikan "aktor daya dengan kapasitor ;nggap bah8a beban di suplai dengan daya akti" ($), daya reakti" (= 1), dan daya semu (S1) pada "aktor daya lagging sebesar#
(27)
Bila bank kapasitor sebesar =c k'; dihubung ke beban, "aktor daya akan diperbaiki dari cos ?1 menjadi cos ?2, dimana#
(2A)
-ari ambar 211 dapat dilihat bah8a dengan daya reakti" sebesar =c maka daya semu dan daya reakti" berkurang masing6masing dari S 1 (k';) ke S2 (k';) dan dari =1 (k';) ke = 2 (k';) -engan berkurangnya arus reakti" maka akan mengurangi arus total, dan akhirnya mengurangi rugi6rugi daya @ntuk 2+
menanggulangi masalah6masalah yang ditimbulkan beban indukti" tersebut maka pada rangkaian listrik dengan beban indukti" dipasang kapasitor daya paralel Berikut ini ilustrasi bagaimana kapasitor membantu generator memberikan daya reakti" yang akan disuplai pada beban indukti" 27
Pemasanan Kapasitor
&apasitor yang akan digunakan untuk memperkecil atau memperbaiki "aktor daya mempuyai dua cara dalam penempatannya # 1 a) b) 2 a) b) c)
Terpusat, kapasitor ditempatkan pada Sisi primer atau sekunder trans"ormator $ada bus pusat pengontrol
;dapun metode yang diterapkan pada penelitian ini adalah dengan menggunakan pemasangan kapasitor shunt dimana alasan utama pemilihannya adalah masalah "leFibilitas penggunaan kapasitor itu sendiri 3etak pemasangan kapasitor adalah pada bus yang mengalami penurunan tegangan dan mempunyai nilai cos phi rendah dibandingkan bus yang lainnya
•
/engitung rating kapasitor -ang diperlukan untuk memper*aiki faktor da-a
Menghitung rating kapasitor bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu sebagai berikut # = lama 9 $ F tan (arc cos ϕ lama) = baru 9 $ F tan (arc cos ϕ baru) =koreksi 9 = lama 6 = diinginkan (2*) ;tau, 25
=c 9 $ F (Tan ϕ lama 6 Tan ϕ diinginkan) (2C) -imana # =koreksi atau =c
9 kompensasi reacti+e po8er yang dibutuhkan (k';)
&edua cara diatas sebenarnya sama, yang membedakan hanya cara mendapatkan nilai =c, dimana bisa dihitung melalui selisih = lama dan = yang diinginkan atau langsung menghitung nilai $ tersebut Sedangkan dalam penelitian ini, rumus yang dipakai mengacu pada persamaan 2C
•
/engitung nilai kapasitansi tiap unit Kapasitor -ang diperlukan
(210) -imana # < 9 ilai kapasitor dalam .arad Sumber # o,
2A
Jatu( Teanan
leh >ko :ijanarko 201, dalam tugas akhirnya dijelaskan bah8a jatuh tegangan merupakan penurunan tegangan di mulai dari penyulang sampai sepanjang saluran jaringan tegangan menengah .enomena tersebut disebabkan ka8at saluran yang mempunyai nilai resistansi, induktansi dan kapasitansi sepanjang saluran serta disebabkan karena adanya arus yang mengalir pada penyulang maka akan terjadi penurunan tegangan -alam hal ini $3 membatasi tegangan minimun pada batasan 10D dan tegangan maksimumnya tidak lebih dari /D dari tegangan nominalnya (&etentuan S$3 o 1, 1C*/ ) $enurunan 26
tegangan yang paling besar terjadi pada saat beban puncak $enurunan tegangan maksimum pada beban penuh yang dijinkan di beberapa titik pada jaringan distribusi berdasarkan S$3 A2 1C*A adalah G2H# a S@TM 9 / D dari tegangan kerja pada sistem radial di atasi tanah dan sistem simpul b S&TM 9 2 D dari tegangan kerja pada sistem spindle dan gugus c Tra"o distribusi 9 D dari tegangan kerja d Saluran tegangan rendah 9 D dari tegangan kerja yang tergantung pada kepadatan beban e Sambungan rumah 9 1 D dari tegangan nominal ;kibat terjadinya rugi tegangan pada saluran maka tegangan ditempat pelanggan yang paling jauh dari sumber (gardu induk) akan lebih kecil dari tegangan nominal 5al ini terjadi karena rugi tegangan pada saluran yang menyebabkan adanya tegangan jatuh ( ∆' )
∆' 9 's 6 'r (211) -imana # 's 9 tegangan pengiriman disisi primer 'r 9 tegangan penerimaan disisi sekunder
• /engitung nilai atu %egangan (#olt) @ntuk saluran 1 pahasa ∆'9 4 3 ( cos θ I jJ sin θ) (212) @ntuk saluran phasa ∆'9 √ 4 3 ( cos θ I jJ sin θ) (21) Bila beban terpusat diujung ∆'9 √ 4 3 ( cos θ I jJ sin θ) (21) -imana # ∆'
9 !atuh tegangan ('olt)
'r
9 tegangan reakti" ('olt)
4
9 ;rus penghantar phasa (;mpere)
9 resistansitahanan penghantar phasa (Ωkm)
jJ
9 reaktansi saluran (Ωkm)
27
θ
9 sudut daya (beda sudut antara 4 dan >)
Besar presentase jatuh tegangan pada saluran distribusi primer dapat dihitung dengan # (21/) 2*
)ui*)ui pa!a Sistem Distribusi
-isamping itu masalah tegangan, bagian 6 bagian instalasi yang berbeban lebih dan rugi 6 rugi daya dalam jaringan merupakan masalah yang perlu dicatat dan dianalisa secara terus menerus, untuk dijadikan masukan bagi perencanaan pengembangan sistem dan juga untuk melakukan tindakan 6 tindakan penyempurnaan pemeliharaan dan penyempurnaan operasi sistem distribusi Menurut $ Sitepu, 201, ugi daya adalah selisih antara daya yang dibangkitkan atau dialirkan dari ardu 4nduk dengan daya yang terjual ke pelanggan listrik ugi%rugi daya merupakan si"at yang tidak dapat dihindari, tetapi hanya dapat diminimalkan ugi%rugi daya listrik pada sistem distribusi dipengaruhi beberapa "aktor yang antara lain "aktor kon"igurasi dari sistem jaringan distribusi, trans"ormator, kapasitor, isolasi dan rugi 6 rugi daya listrik dikategorikan 2 (dua ) bagian yaitu rugi%rugi daya akti" dan daya reakti" seperti $ersamaan di ba8ah ini (';) (217) -imana # $ 9 ugi%rugi daya akti" (8att) = 9 ugi%rugi daya reakti" (';) S 9 -aya semu (';) ugi%rugi daya listrik tersebut di atas ( '; ) akan mempengaruhi tegangan kerja sistem dan besarnya rugi%rugi daya dinyatakankan dengan# (21A) (21*)
28
Sedangkan, losses atau rugi%rugi adalah perbedaan antara daya listrik yang disalurkan ($s) dengan daya listrik yang terpakai ($p) (21C) Berikut adalah penjelasan mengenai rugi%rugi yang terjadi pada jaringan distribusi 2.+.1
)ui*rui Sa$uran
$emilihan jenis kabel yang akan digunakan pada jaringan distribusi merupakan "aktor penting yang harus diperhatikan dalam perencanaan dari suatu sistem tenaga listrik !enis kabel dengan nilai resistansi yang kecil akan dapat memperkecil rugi%rugi daya Besar rugi%rugi daya pada jaringan distribusi dapat ditulis sebagai berikut# (220) -imana # Losses R 2
9 rugi%rugi pada saluran (:att) 9 resistansi saluran per "asa (hm) 9 arus yang mengalir per "asa (;mpere)
ilai resistansi dari suatu penghantar merupakan penyebab utama rugi% rugi daya yang terjadi pada jaringan distribusi ilai resistansi dari suatu penghantar dipengaruhi oleh beberapa parameter Berikut adalah persamaan resistansi penghantar# R9
(221)
-imana # 9 resistansi saluran (ohm) 9 resisti+itas bahan penghantar (ohm%meter) l 9 panjang penghantar (meter) ; 9 luas penampang (m 2) -ari rumus di atas terlihat terdapat tiga parameter yang mempengaruhi nilai resistansi suatu penghantar, yaitu panjang penghantar, 2#
bahan penghantar dan luas permukaan penghantar $anjang dari suatu penghantar tergantung dari jarak distribusi ke pelanggan Sehingga nilai tersebut tidak dapat diubah secara bebas Sedangkan resisti+itas bahan tergantung dari bahan penghantar yang digunakan $arameter ini dapat diubah%ubah tergantung dari pemilihan bahan penghantar yang digunakan Selain itu parameter yang dapat diubah%ubah secara bebas adalah luas penampang dari penghantar -imana semakin besar penampang dari suatu penghantar akan mengurangi nilai resistansi saluran ;kan tetapi dalam pengubahan luas penampang penghantar harus memperhatikan "aktor e"isiensinya -engan demikian untuk mengurangi resistansi saluran pada jaringan distribusi, kita dapat mengganti jenis bahan penghantar yang digunakan dengan bahan yang nilai resisti+itasnya rendah serta memperbesar luas permukaan penghantar 2.+.2 )ui Pa!a Pen(antar P(asa
!ika suatu arus mengalir pada suatu penghantar, maka pada penghantar tersebut akan terjadi rugi%rugi energi menjadi energi panas karena pada penghantar tersebut terdapat resistansi ugi%rugi dengan beban terpusat di ujung dirumuskan# (222) (22) Sedangkan jika beban terdistribusi merata di sepanjang saluran, maka rugi%rugi energi yang timbul adalah # (22)
(22/)
-imana # 4 9 ;rus yang mengalir pada penghantar (;mpere) *&
J 3
9 Tahanan pada penghantar (hm km) 9 eaktansi pada penghantar (hm km) 9 $anjang penghantar (&ms)
2.+.#
)ui*)ui Akibat Beban Tak Seimban
;kibat pembebanan di tiap phasa yang tidak seimbang, maka akan mengalir arus pada hantaran netral !ika di hantaran pentanahan netral terdapat nilai tahanan dan dialiri arus, maka ka8at netral akan bertegangan yang menyebabkan tegangan pada tra"o tidak seimbang ;rus yang mengalir di sepanjang ka8at netral, akan menyebabkan rugi daya di sepanjang ka8at netral sebesar# (227)
-imana # $
9 losses yang timbul pada konektor ( watt )
4
9 arus yang mengalir melalui ka8at netral (ampere) 9 tahanan pada ka8at netral (om)
2.+.4
)ui*rui Pa!a Sambunan Ti!ak Baik
Losses ini terjadi karena di sepanjang jaringan tegangan rendah
terdapat beberapa sambungan, antara lain # 1 Sambungan saluran jaringan tegangan rendah dengan kabel K.BK 2 $ercabangan saluran jaringan tegangan rendah $ercabangan untuk sambungan pelayanan
*1
ambar 220 Sambungan &abel Besarnya rugi%rugi daya ;kti" pada sambungan untuk tiga "asa dalam sisi primer dirumuskan # (227) -imana # $ 9 losses yang timbul pada konektor ( watt ) 4 9 ;rus yang mengalir melalui konektor ( ampere) 9 Tahanan konektor ( om) J 9 eaktansi konektor (ohm)
*2
