Makalah tentang Kapasitor pada Jaringan Distribusi

Tag : makalah, kapasitor, jaringan distribusi, distribusi, tenaga listrik, tegangan tinggi

bab I

pendahuluan

A.    LATAR BELAKANG

Dalam   menyalurkan   daya   listrik   dari    pusat pembangkit kepada konsumen diperlukan suatu jaringan tenaga listrik. Sistem jaringan ini terdiri  dari jaringan transmisi  (sistem  tegangan  extra  tinggi  dan  tegangan tinggi)    dan   jaringan    distribusi   (sistem   tegangan menengah   dan    tegangan   rendah).   Dalam   sistem distribusi pokok permasalahan tegangan muncul karena konsumen  memakai  peralatan  dengan  tegangan  yang besarnya sudah ditentukan. Jika tegangan sistem terlalu tinggi/rendah  sehingga  melawati  batas-batas  toleransi maka   akan   mengganggu   dan   selanjutnya   merusak peralatan konsumen.

Beban sistem bervariasi dan besarnya berubah-ubah sepanjang waktu. Bila beban meningkat maka tegangan diujung penerimaan menurun dan sebaliknya bila beban berkurang  maka  tegangan  di  ujung  penerimaan  naik. Faktor   lain   yang   ikut   mempengaruhi    perubahan tegangan sistem adalah rugi daya yang disebabkan oleh adanya impedansi seri penghantar saluran, rugi daya ini menyebabkan jatuh tegangan. Oleh karena itu konsumen yang letaknya jauh dari titik pelayanan akan cenderung menerima tegangan relatif lebih rendah, bila dibandingkan dengan tegangan yang diterima konsumen yang letaknya dekat dengan pusat pelayanan.

Perubahan tegangan pada dasarnya disebabkan oleh adanya hubungan  antara  tegangan  dan  daya  reaktif. Jatuh  tegangan  dalam  penghantar  sebanding  dengan daya reaktif yang mengalir dalam penghantar  tersebut. Berdasarkan   hubungan   ini   maka    tegangan dapat dieperbaiki dengan mengatur aliran daya reaktif.

B.     RUMUSAN MASALAH

Pusat tenaga listrik umumnya terletak jauh dari pusat bebannya. Energi listrik yang dihasilkan  pusat pembangkitan disalurkan melalui jaringan transmisi. Tegangan generator pembangkit relatif rendah (6 kV – 24 kV). Maka tegangan ini dinaikin dengan transformator daya ke tegangan yang lebih  tinggi antara 150 kV – 500 kV. Tujuan peningkatan tegangan ini, selain mempebesar daya hantar dari saluran (berbanding lurus dengan kwadrat tegangan), juga untuk memperkecil rugi daya dan susut tegangan pada saluran  transmisi.  Penurunan  tegangan  dari  jaringan  tegangan  tinggi/ekstra  tinggi sebelum ke konsumen dilakukan dua kali. Yang pertama dilakukan di gardu induk (GI), menurunkan tegangan dari 500 kV ke 150 kV atau dari 150 kV ke 70 kV. Yang kedua dilakukan pada gardu induk distribusi dari 150 kV ke 20 kV atau dari 70 kV ke 20kV. Saluran  listrik  dari sumber  pembangkit  tenaga  listrik  sampai transformator terakhir, sering disebut  juga sebagai saluran transmisi, sedangkan  dari transformator terakhir, sampai  konsumen  terakhir  disebut  saluran  distribusi  atau  saluran  primer.  Ada  dua macam saluran transmisi/distribusi PLN yaitu saluran udara (overhead lines) dan saluran kabel bawah tanah (underground cable). Kedua cara penyaluran tersebut masing-masing mempunyai  keuntungan  dan  kerugian.  Dari segi  estetik,  saluran  bawah  tanah  lebih disukai dan juga  tidak  mudah terganggu oleh cuaca buruk: hujan, petir, angin, dan sebagainya namun saluran bawah tanah jauh lebih mahal dibanding saluran udara, tetapi saluran bawah tanah tidak cocok untuk daerah rawan banjir karena bila terjadi gangguan akan berbahaya.

C.    TUJUAN MASALAH

Jaringan Pada Sistem Distribusi Primer

Jaringan  Pada  Sistem  Distribusi  tegangan  menengah  (Primer  20kV)  dapat dikelompokkan   menjadi   lima   model, yaitu  Jaringan   Radial,   Jaringan   hantaran penghubung (Tie Line), Jaringan Lingkaran (Loop), Jaringan Spindel dan Sistem Gugus atau Kluster.

Sistem Distribusi Sekunder (Jaringan Tegagan Rendah 380/220V)

Sistem distribusi sekunder seperti pada Gambar 2.7. merupakan salah satu bagian dalam sistem distribusi, yaitu mulai dari gardu trafo sampai pada pemakai akhir atau konsumen.

Gambar Hubungan tegangan menengah ke tegangan rendah dan konsumen Melihat letaknya,  sistem distribusi ini merupakan bagian yang langsung berhubungan dengan konsumen, jadi sistem ini  selain berfungsi menerima daya listrik dari sumber daya (trafo distribusi), juga akan mengirimkan serta mendistribusikan daya tersebut ke konsumen.  Mengingat  bagian  ini  berhubungan  langsung  dengan  konsumen,  maka kualitas listrik selayaknya harus sangat diperhatikan.

Jatuh tegangan pada sistem distribusi mencakup jatuh tegangan pada:

1.  Penyulang Tegangan Menengah (TM)

2.  Transformator Distribusi

3.  Penyulang Jaringan Tegangan Rendah

4.  Sambungan Rumah

5.  Instalasi Rumah.

Jatuh tegangan adalah perbedaan tegangan antara tegangan kirim dan tegangan terima   karena   adanya   impedansi  pada   penghantar.   Maka   pemilihan   penghantar (penampang penghantar) untuk tegangan menengah harus diperhatikan. Jatuh tegangan yang di-ijinkan tidak boleh lebih dari 5% (ΔV≥ 5%). Secara umum ΔV dibatasi sampai dengan 3,5%.

D.    MANFAAT PENULISAN

Dalam  teori  listrik  dikenal  adanya  besaran   dan satuan  listrik yaitu: Tegangan  Listrik (beda  potensial antara  dua  penghantar  yang  bermuatan  listrik  dalam Volt), Arus Listrik (muatan lsitrik yang mengalir pada suatu  penghantar  dari  yang   berpotensial  tinggi  ke rendah  dalam  Ampere),  Frekuensi  (banyaknya  siklus atau periode gelombang berjalan arus listrik Bolak-balik selama  satu  detik  dalam  Hertz),  Hambatan/  tahanan (hal-hal  yang  dapat  menghambat  proses  mengalirnya arus  listrik  dalam  Ohm).  Daya  Listrik  (Daya  semu dalam  va,  Daya  nyata/aktif  dalam  watt,  Daya  reatif dalam var), Beban Listrik (Beban Resistif contoh lampu pijar,   Beban   induktif   contoh   transformator,   motor listrik,  Beban  kapasitif  contoh  kapasitor).  

Perbandingan antara besar daya aktif dengan  daya semu diseut faktor daya (cos θ), θ adalah  sudut yang dibentuk antara daya aktif dan daya semu. Faktor daya ini   terjadi   karena   adanya    pergeseran   fasa   yang disebabkan oleh adanya  beban induktif/kumparan dan atau beban kapasitif. Dalam teori listrik arus bolak-balik penjumlahan   daya  dilakukan  secara  vektoris,  yang dibentuk vektornya merupakan segitiga siku-siku, yang dikenal dengan segitiga daya. Sudut θ merupakan sudut pergeseran fasa, semakin besar sudutnya, semakin besar Daya Semu (S), dan semakin besar  pula Daya Reaktif (Q), sehingga faktor dayanya (cosθ)semakin kecil. Daya reaktif  adalah  daya  yang  hilang,  atau  daya  rugi-rugi sehingga  semakin  besar  sudutnya  atau  semakin  kecil faktor dayanya maka rugi-ruginya semakin besar.

BAB II

PEMBAHASAN

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.

Sebuah contoh yang memperlihatkan perbaikan faktor daya dengan pemasangan kapasitor ditunjukkan dibawah ini:

Keuntungan Perbaikan Faktor Daya dengan Penambahan Kapasitor

Keuntungan perbaikan faktor daya melalui pemasangan kapasitor adalah:

1. Bagi Konsumen, khususnya perusahaan atau industri:
• Diperlukan hanya sekali investasi untuk pembelian dan pemasangan kapasitor dan tidak ada biaya terus menerus.
• Mengurangi biaya listrik bagi perusahaan, sebab:
(a) daya reaktif (kVAR) tidak lagi dipasok oleh perusahaan utilitas sehingga kebutuhan total(kVA) berkurang dan
(b) nilai denda yang dibayar jika beroperasi pada faktor daya rendah dapat dihindarkan.

• Mengurangi kehilangan distribusi (kWh) dalam jaringan/instalasi pabrik.
• Tingkat tegangan pada beban akhir meningkat sehingga meningkatkan kinerja motor.

2. Bagi utilitas pemasok listrik

• Komponen reaktif pada jaringan dan arus total pada sistim ujung akhir berkurang.
• Kehilangan daya I kwadrat R dalam sistim berkurang karena penurunan arus.
• Kemampuan kapasitas jaringan di

METODA PEMASANGAN INSTALASI KAPASITOR

Cara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :

1. Global compensation

Dengan metode ini kapasitor dipasang di induk panel ( MDP )
Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antara panel MDP dan transformator. Sedangkan arus yang lewat setelah MDP tidak turun dengan demikian rugi akibat disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak terpengaruh. Terlebih instalasi tenaga dengan penghantar yang cukup panjang Delta Voltagenya masih cukup besar.

2. Sectoral Compensation

Dengan metoda ini kapasitor yang terdiri dari beberapa panel kapasitor dipasang dipanel SDP. Cara ini cocok diterapkan pada industri dengan kapasitas beban terpasang besar sampai ribuan kva dan terlebih jarak antara panel MDP dan SDP cukup berjauhan.

3. Individual Compensation

Dengan metoda ini kapasitor langsung dipasang pada masing masing beban khususnya yang mempunyai daya yang besar. Cara ini sebenarnya lebih efektif dan lebih baik dari segi teknisnya. Namun ada kekurangan nya yaitu harus menyediakan ruang atau tempat khusus untuk meletakkan kapasitor tersebut sehingga mengurangi nilai estetika. Disamping itu jika mesin yang dipasang sampai ratusan buah berarti total cost yang di perlukan lebih besar dari metode diatas

Komponen-komponen utama yang terdapat pada panel kapasitor antara lain:

1. Main switch / load Break switch
Main switch ini sebagai peralatan kontrol dan isolasi jika ada pemeliharaan panel . Sedangkan untuk pengaman kabel / instalasi sudah tersedia disisi atasnya (dari) MDP.Mains switch atau lebih dikenal load break switch adalah peralatan pemutus dan penyambung yang sifatnya on load yakni dapat diputus dan disambung dalam keadaan berbeban, berbeda dengan on-off switch model knife yang hanya dioperasikan pada saat tidak berbeban .

Untuk menentukan kapasitas yang dipakai dengan perhitungan minimal 25 % lebih besar dari perhitungan KVar terpasang dari sebagai contoh :

Jika daya kvar terpasang 400 Kvar dengan arus 600 Ampere , maka pilihan kita berdasarkan 600 A + 25 % = 757 Ampere yang dipakai size 800 Ampere.

2. Kapasitor Breaker.

Kapasitor Breaker digunkakan untuk mengamankan instalasi kabel dari breaker ke Kapasitor bank dan juga kapasitor itu sendiri. Kapasitas breaker yang digunakan sebesar 1,5 kali dari arus nominal dengan I m = 10 x Ir.

Untuk menghitung besarnya arus dapat digunakan rumus

I n = Qc / 3 . VL

Sebagai contoh : masing masing steps dari 10 steps besarnya 20 Kvar maka dengan menggunakan rumus diatas didapat besarnya arus sebesar 29 ampere , maka pemilihan kapasitas breaker sebesar 29 + 50 % = 43 A atau yang dipakai 40 Ampere.

Selain breaker dapat pula digunakan Fuse, Pemakaian Fuse ini sebenarnya lebih baik karena respon dari kondisi over current dan Short circuit lebih baik namun tidak efisien dalam pengoperasian jika dalam kondisi putus harus selalu ada penggantian fuse. Jika memakai fuse perhitungannya juga sama dengan pemakaian breaker.

3. Magnetic Contactor

Magnetic contactor diperlukan sebagai Peralatan kontrol.Beban kapasitor mempunyai arus puncak yang tinggi , lebih tinggi dari beban motor. Untuk pemilihan magnetic contactor minimal 10 % lebih tinggi dari arus nominal ( pada AC 3 dengan beban induktif/kapasitif). Pemilihan magnetic dengan range ampere lebih tinggi akan lebih baik sehingga umur pemakaian magnetic contactor lebih lama.

4. Kapasitor Bank

Kapasitor bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif..yang akan berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Kapasitas kapasitor dari ukuran 5 KVar sampai 60 Kvar. Dari tegangan kerja 230 V sampai 525 Volt atau Kapasitor Bank adalah sekumpulan beberapa kapasitor yang disambung secara parallel untuk mendapatkan kapasitas kapasitif tertentu. Besaran yang sering dipakai adalah Kvar (Kilovolt ampere reaktif) meskipun didalamnya terkandung / tercantum besaran kapasitansi yaitu Farad atau microfarad. Kapasitor ini mempunyai sifat listrik yang kapasitif (leading). Sehingga mempunyai sifat mengurangi / menghilangkan terhadap sifat induktif (leaging)

5. Reactive Power Regulator

Peralatan ini berfungsi untuk mengatur kerja kontaktor agar daya reaktif yang akan disupply ke jaringan/ system dapat bekerja sesuai kapasitas yang dibutuhkan. Dengan acuan pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi utama Breaker maka daya reaktif yang dibutuhkan dapat terbaca dan regulator inilah yang akan mengatur kapan dan berapa daya reaktif yang diperlukan. Peralatan ini mempunyai bermacam macam steps dari 6 steps , 12 steps sampai 18 steps.

Peralatan tambahan yang biasa digunakan pada panel kapasitor antara lain:

- Push button on dan push button off yang berfungsi mengoperasikan magnetic contactor secara manual.

- Selektor auto – off – manual yang berfungsi memilih system operasional auto dari modul atau manual dari push button.
- Exhaust fan + thermostat yang berfungsi mengatur ambeint temperature (suhu udara sekitar) dalam ruang panel kapasitor. Karena kapasitor, kontaktor dan kabel penghantar mempunyai disipasi daya panas yang besar maka temperature ruang panel meningkat.setelah setting dari thermostat terlampaui maka exhust fan akan otomatis berhenti.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Pada jaringan distribusi kapasitor merupakan komponen yang sangat dibutuhkan, karena kapasitor merupakan perbaikan factor daya. Dengan demikian rugi-rugi daya tidak terlalu banyak.

Cara pemasangan kapasitor terbagi menjadi 3 yaitu; Global compensation, Sectoral Compensation, Individual Compensation

Saran

Kapasitor merupakan perbaikan factor daya. Sehingga pemasangan kapasitor dapat diadakan pada setiap konsumen, baik gedung, maupun perindustrian. Ini di karenakan mencegah rugi-rugi daya yang berlebihan, dan mengurangi kerusakan akibat kelistrikan oleh alat-alat listrik.

DAFTAR PUSTAKA

Hutauruk, T.S, Prof. Ir. M. Sc, 1996, Transmisi Daya Listrik, Erlangga.

Pabla, A. S, 1996, Sistem Distribusi Daya Listrik, Jakarta, penerbit Erlangga

Pusdiklat, 1996, Jaringan Distribusi, PLN Distribusi Jawa Tengah

Pusdiklat, 1995, Teknik Distribusi, PT, PLN. (Persero) Distribusi Jawa Tengah

Stevenson, W.D, 1996, Analisa Sistem Tenaga, Jakarta, Penerbit

ErlanggaZuhal, 1995, Dasar Teknik Listrik dan Elektronika Daya, Jakarta, Penerbit PT. Gramedia