PENGGUNAAN KAPASITOR PADA SISTEM DISTRIBUSI DAN FAKTOR DAYA
DISUSUN OLEH :
MARDIANA
( 5113131025 )
YOGIE NAINGGOLAN
( 509131040 )
PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS NEGERI MEDAN 2012/2013
KATA PENGANTAR
Dengan rasa syukur yang mendalam atas limpahan Rahmat yang tak terhingga dari Allah SWT, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah penggunaan kapasitor pada sitem distribusi dan factor daya, yang disusun sesuai dengan garis-garis besar atau sub judul yang bapak dosen tetapkan, dengan harapan dapat mempermudah dan berguna kepada para mahasiswa Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik Unimed menyerap materi pelajaran.
Dalam penyusunan makalah ini dapat terlaksana dengan bantuan semua anggota yang ada pada kelompok kami, maka pada kesempatan ini tim penyusun mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada bapak dosen pengajar.
Isi makalah ini masih kurang dari memadai, oleh karena itu kami harapkan kritik dan saran dari peserta perkuliahan dan pengarahan dari bapak dosen untuk dapat menyempurnakan makalah ini. Atas perhatiannya tim penyusun mengucapkan banyak terimakasih. Akhir kata semoga makalah ini dapat kiranya bermanfaat bagi kita semua.
Medan , februari 2013
BAB I
Pendahuluan Pada umumnya jaringan distribusi berada di rangkaian terakhir dari sistem jaringan listrik yang besar sekali, dan peranannya adalah mendistribusikan tenaga listrik pada konsumen. Dapat dimengerti bahwa pada jaringan distribusi khususnya terjadi titik pertemuan antara dua kepentingan dengan
persyaratan-persyaratannya
masing-masing. Pihak
konsumen
membutuhkan listrik dengan mutu penyaluran yang baik, sedang perusahaan listrik dihadapkan kepada masalah kesanggupan jaringannya sendiri. Tetapi
yang jelas sebenarnya kedua macam kepentingan itu tidaklah bertentangan,
malahan mempunyai tujuan yang sama. Bagi konsumen mutu penyaluran yang baik akan memberikan kepuasan manusiawi, sedang bagi perusahaan listrik mempertahankan mutu penyaluran
berarti
menekan
beroperasi secara efisien.
kerugian-kerugian
jaringan
sehingga
jaringan
akan
BAB II
Pembahasan
Pengertian Kapasoitor
Kapasitor adalah komponen yang
hanya dapat menyimpan dan memberikan energi
yang terbatas yaitu sesuai dengan kapasitasnya, pada dasarnya kepasitor terdiri atas dua keping sejajar yang dipisahkan oleh medium
dielektrik. Kapasitor juga merupakan
peralatan listrik yang bisa menghasilkan daya reaktif yang diperlukan oleh konsumen sehingga aliran daya reaktif di saluran bisa berkurang. Dengan kata lain, kapasitor bermanfaat untuk menaikkan faktor-daya. Dengan memasang kapasitor, konsumen besar bisa terhindar dari tambahan tagihan listrik karena daya reaktif yang berlebih. Semakin mahalnya tarif listrik dan semakin tingginya keinginan untuk mengoperasikan peralatan secara efisien, menyebabkan penggunaan kapasitor semakin banyak dan meluas. Idealnya, kapasitor dipasang di dekat peralatan yang memerlukan daya reaktif sehingga tidak perlu terjadi adanya aliran daya reaktif melalui kabel, trafo, atau peralatan lainnya. Proses Kerja Kapasitor
Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar pf dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya treaktif ke beban. Keran beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil.
Pemasangan Kapasitor
Kapasitor yang akan digunakan untuk memperkecil atau memperbaiki PF penempatannya ada dua cara : 1. Terpusat kapasitor ditempatkan pada:
-Sisi primer atau sekunder transformator-Pada bus pusat pengontrol 2. Cara terbatas kapasitor ditempatkan
- Feeder kecil - Pada rangkaian cabang - Langsung pada beban Kapasitor yang digunakan untuk memperbaiki PF supaya tahan lama tentunya harus dirawat secara teratur. Dalam perawatan itu perhatian harus dilakukan pada tempat yang lembab yang tidak terlindungi dari debu dan kotoran. Sebelum melakukan pemeriksaan pastikan bahwa kapasitor tidak terhubung lagi dengan sumber. Kemudian karena kapasitor ini masih mengandung muatan berarti masih ada arus/tegangan listrik maka kapasitor itu harus dihubung singkatkan supaya muatannya hilang. Adapun jenis pemeriksaan yang harus dilakukan meliputi : •
Pemeriksaan kebocoran
•
Pemeriksaan kabel dan penyangga
•
Pemeriksaan isolator
Fungsi lain dari bank kapasitor yang digunakan pada sistem tenaga listrik adalah untuk mengkompensasi daya reaktif yang sekaligus menjaga kualitastegangan dan juga untuk meningkatkan effisiensi pada sistem dan umumnya pemakaian bank kapasitor memberikan keuntungan antara lain: a. Meningkatkan kemampuan pembangkitan generator. b.
Meningkatkan kemampuan penyaluran daya pada jaringan transmisi
c. Meningkatkan kemampuan penyaluran daya gardu-gardu distribusi d. Mengurangi rugi-rugi pada sistem distribusi e. Menjaga kualitastegangan pada sistem distribusi f. Meningkatkan kemampuan feeder dan peralatan yang ada pada system distribusi; 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 dayadan tegangan pada jaringan.Dengan anggapan tegangan pada sisi beban dipertahankan konstan , dengan menggunakan kapasitor bank dengan demikian arus reaktif yang mengalir pada saluran akan berkurang, hal ini akan menyebabkan berkurangnya penurunan tegangan pada saluran sehingga tegangan sumber yang diperlukan tidak berbeda jauh dengan tegangan terima. Kapasitor pada sistem daya listrik menimbulkan daya reaktif untuk memperbaiki tegangan dan faktor daya, karenanya menambah kapasitor system 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 paralel 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. 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. 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. 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
Pengertian Faktor Daya / Faktor Kerja
Faktor daya atau faktor kerja adalah perbandingan antara daya aktif (watt) dengan daya semu/daya total (VA), atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya semu/daya total (lihat gambar 1). Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai hasilnya faktor daya akan menjadi lebih rendah. Faktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu. Secara teoritis, jika seluruh beban daya yang dipasok oleh perusahaan listrik memiliki faktor daya satu, maka daya maksimum yang ditransfer setara dengan kapasitas sistim pendistribusian. Sehingga, dengan beban yang terinduksi dan jika faktor daya berkisar dari 0,2 hingga 0,5, maka kapasitas jaringan distribusi listrik menjadi tertekan. Jadi, daya reaktif (VAR) harus serendah mungkin untuk keluaran kW yang sama dalam rangka meminimalkan kebutuhan daya total (VA).Faktor Daya / Faktor kerja menggambarkan sudut phasa antara daya aktif dan daya semu. Faktor daya yang rendah merugikan karena mengakibatkan arus beban tinggi. Perbaikan faktor daya ini menggunakan kapasitor.
Masalah Faktor Daya dan Pemasangan Kapasitor
Salah satu permasalahan yang sering kita dengar dalam penggunaan energi listrik untuk level industri adalah masalah faktor daya atau cos φ dan pemasangan kapasitor. Apabila cos φ lebih rendah dari 0.85 maka daya reaktif yang dihasilkan dari beban industri tersebut akan dikenakan biaya dalam penentuan besarnya tagihan listrik. Dalam kasus ini, pihak industri diwajibkan membayar daya reaktif yang digunakan kepada penyedia layanan listrik. Untuk mengatasi masalah rendahnya faktor-daya atau tingginya daya reaktif, banyak industri atau bangunan modern memasang kapasitor.Dalam sistem tenaga listrik dikenal tiga jenis daya, yaitu daya aktif atau real power (P), daya reaktif atau reactive power (Q), dan daya nyata atau apparent power(S). Daya aktif adalah daya listrik yang dibangkitkan di sisi keluaran generator, kemudian termanfaatkan oleh konsumen; dapat dikonversi ke bentuk energi lainnya seperti energi gerak pada motor; bisa juga menjadi energi panas pada heater; ataupun dapat diubah kebentuk energi listrik lainnya. Perlu diingat bahwa daya ini memiliki satuan watt (W), kilowatt (kW) atau tenaga kuda (HP). Sedangkan daya reaktif adalah suatu besaran yang digunakan untuk menggambarkan adanya fluktuasi daya pada saluran transmisi dan distribusi akibat dibangkitkannya medan/daya magnetik atau beban yang bersifat induktif (seperti : motor listrik, trafo, dan las listrik). Walaupun
namanya
adalah
daya,
daya
reaktif
ini
tidak
nyata
dan
tidak
bisa
dimanfaatkan. Daya ini memiliki satuan volt-ampere-reaktif (VAR) atau kilovar (kVAR). Pada konsumen level industri, beban induktif yang paling banyak digunakan adalah motor listrik atau pompa listrik. Adanya daya reaktif ini menyebabkan aliran daya aktif tidak bisa dilakukan secara efisien dan memerlukan peralatan listrik yang kapasitasnya lebih besar dari daya aktif yang diperlukan. Untuk menggambarkan seberapa efisien daya aktif yang dapat disalurkan, dalam dunia kelistrikan dikenal suatu besaran yang disebut faktor-daya atau cos φ. Nilai maksimum cos φ adalah 1 dan nilai minimumnya adalah 0. Semakin tinggi faktor-daya maka semakin efisien penyaluran dayanya. Artinya juga, semakin kecil faktor-daya maka semakin besar daya reaktifnya. Bagi konsumen kecil atau rumah tangga, keberadaan daya reaktif tidak terlalu menjadi masalah karena PT. PLN tidak memperhitungkannya dalam penentuan tagihan listrik. Akan tetapi bagi konsumen besar, pabrik atau bangunan modern, PT. PLN mensyaratkan faktordaya harus lebih dari 0,85. Jika nilai faktor-daya kurang dari nilai itu maka daya reaktif akan diukur dan diperhitungkan dalam penentuan besarnya tagihan. PT. PLN melakukan ini karena
aliran daya reaktif yang besar menyebabkan peralatan milik PT. PLN tidak bisa bekerja secara efisien dan tidak bisa digunakan secara maksimum. 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.Kapasitor paralel membangkitkan daya reaktif negatif (panah kebawah) dan beban membangkitkan daya reaktif positif (panah keatas), jadi pengaruh dari kapasitor adalah untuk mengurangi aliran daya reaktif di dalam jarigan sehingga daya reaktif yang berasal dari sistem menjadi Q2 (total) = Q1 (beban) – Qc. Qc adalah daya reaktif yang dibangkitkan oleh kapasitor paralel Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor Daya
Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengkoreksi faktor daya pada sistim distribusi listrik/instalasi listrik di pabrik/industri. Kapasitor bertindak sebagai pembangkit daya reaktif dan oleh karenanya akan mengurangi jumlah daya reaktif, juga daya semu yang dihasilkan oleh bagian utilitas.
BAB III
Kesimpulan
Kapasitor pada sistem daya listrik menimbulkan daya reaktif, sehingga pemasangannya pada sistem distribusi menjadikan losses akibat aliran daya reaktif pada saluran dapat dikurangi sehingga kebutuhan arus menurun dan tegangan mengalami kenaikan.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Daya dan Energi Listrik, Deni Almanda, disampaikan pada penataran dosesn teknik elektro di Teknik Elektro UGM, Pebruari 1997, Yogyakarta.
2. Peranan energi dalam menunjang pembangunan berkelanjutan, Publikasi Ilmiah, BPPT, Jakarta, Mei 1995.
