Perbaikan Faktor DayaPower Factor Correction (PFC)Faktor daya (PF) merupakan perbandingan antara daya nyata (P) dengan daya sesaat (S). Power factor (PF) is a ratio between real power (P) and apparent power (S).Daya nyata merupakan besarnya daya yang digunakan oleh peralatan listrik untuk dapat beroperasi secara optimal. Sedangkan, daya sesaat merupakan besarnya daya yang ditransmisikan oleh PLN (Perusahaan Listrik Negara), dimana besarnya daya sesaat merupakan penjumlahan daya nyata dengan daya reaktif (Q). Real power is the value of power which is consumed by electrical utilities to perform optimally. In spite of that, apparent power is the value of power which is transmitted by PLN (Perusahaan Listrik Negara), whereas the value of apparent power is a calculation of real power and reactive power. Besarnya daya nyata merupakan besarnya daya yang harus dibayarkan oleh kostumer perumahan kepada PLN tiap bulannya. Sedangkan besarnya daya nyata dan reaktif merupakan besarnya daya yang harus dibayarkan oleh kostumer industri kepada PLN tiap bulannya.The value of real power is what the residential costumer must pay to PLN for each month. Whereas, the value of real power and reactive power are what the industrial costumer must pay to PLN for each month. Hubungan antara daya nyata, daya reaktif, dan daya sesaat dengan faktor daya adalah :Pada besar daya nyata yang sama, semakin besar nilai daya reaktif suatu peralatan listrik, semakin kecil nilai faktor daya yang dimiliki peralatan tersebut.The relationship between real power, reactive power, and apparent power with power factor is:At the same real power, much higher the value of reactive power of electrical utilities, much less the value of power factor of that electrical utilities.Hal-hal yang menyebabkan faktor daya bernilai rendah, diantaranya penggunaan beban induktif berupa :1. Transformator,2. Motor induksi,3. Generator Iiduksi, dan4. Lampu TL.Some of reasons that cause the low power factor are the using of inductive loads from:1. Transformer,2. Induction motor,3. Induction generator, and4. TL lighting.Beberapa alasan mengapa besarnya faktor daya harus diperbaiki, diantaranya :1. Mengurangi biaya pengoperasian peralatan listrik,2. Meningkatkan kapasitas sistem dan mengurangi rugi-rugi pada sistem yang dioperasikan, dan3. Mengurangi besarnya tegangan jatuh yang biasa disebabkan pada saat transmisi daya.Some of reasons why we need power factor correction, those are:1. To reduce electrical utilities cost,2. To increase the system capacity and to reduce operating system losses, and3. To reduce the value of drop voltage that caused by power transmissionBeberapa solusi yang dapat digunakan untuk memperbaiki besarnya faktor daya, diantaranya penggunaan :1. Kapasitor, 2. Kapasitor variabel,3. Static VAR compensator, dan4. Kondensor sinkron.Some of solutions for power factor correction, those are the using of:1. Fixed capacitor,2. Switched capacitor,3. Static VAR compensator, and4. Synchronous condenserKondendor sinkron merupakan motor sinkron yang dikoneksikan dengan jaringan listrik dan dioperasikan pada faktor daya yang secara penuh bernilai leading.Synchronous condenser is a synchronous motor that is connected into electrical network and operated at full leading power factor.Penggunaan kondensor sinkron untuk memperbaiki faktor daya memiliki beberapa kelebihan bila dibandingkan dengan solusi lainnya, diantaranya :1. Biaya instalasi yang cukup rendah,2. Tidak dipengaruhi oleh harmonik,3. Tidak menghasilkan tegangan transien,4. Ukuran yang sedang,5. Kemampuan dalam mengatasi beban berlebih,6. Mudah dalam perawatan, dan7. Mampu dipasang di luar ruangan.The using of synchronous condenser for power factor correction has some benefits than other solutions, those are:1. Low cost installation,2. Theres no affected by harmonic,3. Theres no transient voltage,4. Able for overload operating,5. Easy to maintain, and6. Outdoor installation.by : Nia Marlyana PrihartiningsihSumber : www.nakahoma.comSpecifying and Using Synchronous Condensers for PFC and Voltage Support by Ideal Electric

Perbaikan Faktor Kerja PERBAIKAN FAKTOR KERJA( POWER FACTOR CORRECTION )Perbaikan faktor kerja adalah suatu usaha atau langkah langkah untuk dapat mencapai system kelistrikan yang optimal. Power factor yang buruk dapat merugikan suatu sistem kelistrikan. Adapun kerugian yang dapat ditimbulkan dengan adanya factor kerja yang buruk atau rendah adalah :1. Daya terpasang listrik PLN ( KVA) tidak dapat optimal. Jika beban yang ada sudah mencapai batas arus dari daya terpasang . maka tidak dapat menambah beban listrik lagi sedangkan kw yang terpakai masih dibawah daya terpasang.1. Dengan power factor rata rata /bulan yang rendah akan dikenai penalty / denda dari PLN yang nilai rupiah / kvarh nya cukup tinggi. Hal ini karena sudah melebihi ketentuan yang distandarkan dari PLN yaitu sebesar 0,85.Sebagai contoh :- 10 hari pertama beban continu 30 kw cos phi 0,9- 10 hari kedua beban continu 70 kw cosphi 0,8- 10 hari ketiga beban continu 20 kw cosphi 0,9Berapa power factor rata rata .?Jawab :10 hr x 24 jam x 30 kw x 0,9 = 6.48010 hr x 24 jam x 70 kw x 0,8 = 13.44010 hr x 24 jam x 20 kw x 0,9 = 4.320--------------Total = 24.24010 hr x 24 jam x 30 kw = 7.20010 hr x 24 jam x 70 kw = 16.80010 hr x 24 jam x 20 kw = 4.800Total = 28.800Power Factor rata rata/bulan = 24.240 / 28.480= 0,841Jadi rata rata power factor yang didapat sebesar 0,841 , dan dikarenakan masih dibawah 0,85 maka akan dikenakan denda tiap kvarh yang terhitung.Perhitungannya juga dapat diperkirakan dari hasil bagi kwh meter / bulan dibagi kvarh meter / bulan. Yang tidak boleh kurang dari nilai 1,615 yang berasal dari perhitungan sebagai berikut :Cos phi / sin phi = 0,85 / 0,526 = 1,615Jika hasil baginya lebih kecil dari 1,615 maka PLN akan memberlakukan denda tiap kvarh terbaca.Sebagai contoh : Jika dalam sebulan pemakaian energi yang ditunjukkan dalam kwh meter sebesar 8500 kwh sedangkan pemakaian energi reaktif sebesar 5200 kwh jadi jika kita memakai rumus diatas :Kwhmeter / kvarh = 8500 / 5400 = 1,57 Dengan hasil tersebut diatas maka nilai yang didapat kurang dari 1,615 sehingga akan dikenakan denda sebesar Kvarh x Rp / Kvarh2. Dengan power factor yang rendah maka arus menjadi lebih tinggi. Dengan arus yang tinggi ini akan menjadikan kabel lebih panas karena energi yang terbuang karena arus . sesuai dengan rumus I Rt . maka dengan tahanan kabel yang tetap dan arus yang melewati kabel berbanding lurus dengan panas yang dikeluarkan.Jika penghantar dengan penampang 70 mm dilalui arus sebesar 200 Ampere dengan power factor 0,7 maka temperature yang ada didalam kabel akan lebih tinggi dibanding dengan setelah dipasang kapasitor dengan perkiraan jika cosphi mecapai satu maka arus akan menjadi 140 Ampere maka akan ada penurunan panas yang signifikan terhadap penghantar tersebut. Panas yang berlebihan pada sebuah penghantar secara terus menerus lama kelamaan akan dapat mengurangi daya hantar penghantar tersebut, sehingga meskipun dilalui dengan beban ampere yang sama maka panas kabel lama akan memepuyai potensi panas lebih tinggi dibandingkan dengan kabel instalasi terpasang baru.3. Jika instalasi dengan kabel penghantar yang panjang dan jauh maka akan menyebabkan tegangan jatuh ( Delta V ) semakin besar diujung beban . Tegangan jatuh berbanding lurus dengan arus yang melewati penghantar.Sebagai contoh : Sebuah penghantar dengan penampang 70 mm sepanjang 200 meter dilalui arus sebesar 200 Ampere , maka tegangan jatuhnya akan lebih besar diujung instalasi jika dibandingkan dengan penghantar tersebut dilalui arus sebesar 140 A dengan perhitungan sederhana selisih tegangan jatuh mencapai :Ampere awal ampere akhir x panjang kabel bolak balik x (tahanan jenis / penampang kabel)(200 A 140 A) x ( 200 meter x 2) x (0,0175 / 70 mm ) 60 x 400 x 0,00025 = 6 Volt Jadi jika tegangan terukur diujung kabel sebesar 206 volt (phase-neutral) maka akan ada kenaikan tegangan sebesar 6 volt menjadi 212 Volt setelah ada penurunan arus karena pemasangan kapasitorDengan keempat kerugian yang ditimbulkan oleh karena power factor yang rendah maka diupayakan memperbaikinya dengan memasang capasitor bank.Bagaimanakah konsep dasar sehingga dengan pemasangan kapasitor bank dapat memperbaiki factor kerja dari suatu sistem kelistrikan ? Hal itu dapat dijelaskan sebagai berikut:- Beban beban yang mempunyai kecenderungan memiliki cosphi kurang dari satu tertinggal ( leaging) adalah beban beban listrik yang mempunyai unsur lilitan dan inti besi. Semisal lampu tabung denga ballastnya, motor motor listrik, las listrik dan transformator .- Sehingga daya listrik yang dipakai untuk mengoperasikan peralatan tersebut terdiri dari dua unsur yaitu daya aktif dan daya reaktif.- Daya aktif adalah daya yang terpakai yang terukur dengan kilowattmeter. Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat diukur dengan kwh meter.- Sedangkan daya reaktif adalah daya yang terpakai sebagai energi pembangkitan flux magnetic sehingga timbul magnetisasi. Dan daya ini dikembalikan ke system karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri.Capasitor 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 ) .Dengan Dasar inilah Nilai power factor diperbaiki.MENGHITUNG DAYA REAKTIF YANG DIPERLUKAN UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR KERJABerapakah kapasitas daya reaktif yang diperlukan untuk memperbaiki system instalasi agar dicapai power factor yang diinginkan .Ada beberapa metode yang bisa digunakan yaitu :1. Metode tabel Cos PhiMetoda ini menggunakan table cos phi (terlampir).Data yang diperlukan adalah daya beban puncak dan factor daya (cos phi )Contoh :Sebuah instalasi pabrik memiliki factor daya 0,7 untuk beban puncak 600 kw jika factor daya yang diinginkan menjadi 0,93 diperlukan daya kapasitor sebesar :Dari tabel didapat angka : 0,62Maka daya reaktif yang diperlukan = 0,62 x 600 kw = 372 kvar2. Pembacaan Kvarh meterDengan uji petik pembacaan Kvarh meter analog pada beban puncakData yang diperlukan adalah Ratio CT, Ratio PT dan Rev./kvarhContoh : Pembacaan putaran piringan kvarh meter setiap 10 putaran adalah 60 dtk. CT Ratio 20/5 A, PT Ratio 20 / 0,1 KV dan rev / kvarh = 900 putaran / kvarh Daya reaktif yang diperlukan : CT ratio ( 4)x PT ratio(200) x 3600 dt /60 dtk x 10 putaran -----------------------------------------------------------------------900 putaran / Kvarh= 480.000 / 900 = 533 kvar3. Pembacaan ampere dan cos phiDengan pembacaan ampere meter pada beban puncak dan pembacaan power factor pada beban puncak. Contoh =Besar arus rata rata pada beban puncak 1000 AmperePower factor pada beban puncak 0,8 tertinggal (cosphi 1 ) Power factor yang direncanakan 1 ( cos phi 2 )Q = 3 x VL x ( I sin phi 1 I cos phi 1 x sinphi 2 )-------------------------Cos phi 2Q = 1,732 x 400 V x ( 1000 x 0,6 - 1000 x 0,8 x 0 )-----------------1Q = 692 x 600Q = 415 Kvar 4.Pembacaan kw dan cos phiMetode ini bersifat global yang diperkirakan power factor target cosphi 1Dengan rumus dasar :KVA = KW + KVARKVAR = KVA - KWContoh : Beban maksimum 400 kw pada cos phi 0,8Beban dihitung KVA = 400/ 0,8 = 500KVAR = 500 - 400 = 250.000 - 160.000 = 90.000= 300 KVARJika target power factor yang diharapkan kurang dari satu maka dapat menggunakan rumus :Cos phi 1 ( awal ) = 0,8Cos phi 2 (target) = 0,95Daya aktif = 400 kwRumus =Kvar = Kw ( tan phi 1 - tan phi 2 )1 1Kvar = Kw ( ---------- -1 - ---------- - 1 )Cosphi 1 cosphi 21 1= 400 ( ---------- -1 - ---------- - 1 )0,8 0,95= 400 ( 0,75 - 0,33 )= 168 Kvar1. Pembacaan rekening/tagihan listrikMetode ini memerlukan data dari kwitansi selama satu periode (misalnya 1 tahun ). Kemudian data diambil dari pembayaran denda kvar tertinggi. Data lain yang diperlukan adalah jumlah waktu pemakaian.Kvarh tertinggi 63504Q = ------------------------ = ------------- = 265 KvarWaktu pemakaian 8 jam x 30 hariMETODA PEMASANGAN INSTALASI KAPASITORCara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :1. Global compensationDengan 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 CompensationDengan 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 b 3. Individual CompensationDengan 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 diatasHARMONIC WAVE ( GELOMBANG HARMONIC )Beban listrik di industri dapat dikelompokkan menjadi 2 bagian yaitu - Beban linier Yang dimaksud dengan beban linier adalah beban beban listrik yang tidak menimbulkan distorsi gelombang frekuensi . Hingga jika dilihat dari spectrum gelombang arus dan tegangan tidak nampak gelombang dengan frekuensi yang lain. Misalnya motor listrik induksi , pemanas , lampu pijar dan lain lain- Beban non linier Yang dimaksud beban non linier adalah beban beban listrik yang dapat menimbulkan distorsi arus dan tegangan sehingga bentuk gelombang sudah tidak lagi sempurna sinusoida melainkan bisa dilihat seperti gambar. Frekuensi lain yang mucul akibat hal ini yang dinamakan gelombang harmonic. Beban beban listrik yang mengandung harmonic tinggi antara lain Lampu sodium ,mesin las listrik, inverter, soft starter, motor motor DC, UPS, trafo saturasi,tanur listrikDari kedua jenis beban ini beban non linier inilah yang dapat merusakkan kapasitor bank jika harmonic yang dihasilkan peralatan listrik berlebihan. Satuan haromic dalam prosen diukur dengan menggunakan alat ukur khusus ( Power quality meter ). Jenis kapasitor yang akan digunakan juga tergantung sampai seberapa besar Total daya peralatan yang mengandung harmonic dibandingkan dengan total daya trafo dalam satuan persen. Pada batas tertentu diatas 15 % maka harmonic ini dapat berpotensi merusakkan kapasitor .Selain dapat berpotensi merusakkan kapasitor harmonic ini juga dapat menyebabkan : 1. Menaikkan rugi rugi panas pada motor , transformator dan generator sehingga menurunkan rendemen dari peralatan tersebut.2. Combinasi parallel antara beban dan kapasitor dapat menimbulkan resonansi yang sifatnya memperkuat harmonic.dan berbahaya bagi peralatan elektronik.3. Karena harmonic berpengaruh terhadap flux motor sehingga menimbulkan mekanikal vibrasi , noise dan ripple pada torsi motor.4. Karena terpengaruh harmonic interference maka peralatan proteksi yang sifatnya elektronik dapat terpengaruh dan dapat mengalami kegagalan.5. Karena gelombang arus dan tegangan sudah terdistorsi dengan harmonic maka pengukuran dengan instrument listrik bisa tidak lagi akurat karena gelombang arus dan tegangan sudah tidak sinusoida murni. Dan peralatan elektronik selalu menggunakan kapasitor dn akan membuat deviasi hasil pengukuran.Bagi peralatan peralatan elektronik vital sangat diperlukan peralatan pencegah harmonic buruk yaitu dengan memasang Filter harmonic yang bekerja menghilangkan gelombang harmonic.Untuk pemilihan type / jenis kapasitor dapat berdasarkan berapa besar factor harmonic (thd) yang terkandung dalam instalasi dan besarnya dalam satuan prosen ( % ) . sebagai contoh harmonic instalasi sebesar 20 % yang berarti dari total KVA peralatan yang ada ada 20 % peralatan yang mengandung harmonic.nJika total harmonic yang ada kurang dari 15 % maka pemilihan kapasitor memakai type standart dengan tegangan 415 V.Jika total harmonic yang ada lebih dari 15 % dan kurang dari 25 % , maka pemilihan type memakai kapasitor yang tegangan kerjanya 460 V dengan rating Kvar lebih tinggi 21 % sebagai contoh :Untuk mendapatkan 50 Kvar pada tegangan 415 V , maka persamaannya menggunakan ( 460/415 ) kwadrat x 50 Kvar = 60 kvar pada tegangan 460 VJika total harmonic yang ada diatas 25% sampai 40% maka pemilihan kapasitor menggunakan tegangan kerja 525 V, dengan demikian untuk mendapatkan daya reaktif 50 Kvar pada 415 V dibutuhkan kapasitor sebesar 60 % lebih tinggi yaitu kapasitor 80 Kvar / 525 V. 60 % ini berasal dari ( 525/415 ) kwadrat = 1,60 atau 60 % lebih banyak.Jika total harmonic lebih tinggi dari 40 % , maka kapasitor yang dipakai menggunakan tegangan sebesar 525 V ditambah pemasangan detune reaktor secara seri. Pemasangan Detune reaktor ini sebagai filter harmonic yang mana berupa lilitan dengan satuan besaran Henry .Karena detune reaktor berupa lilitan maka harmonic ini (gelombang liar) akan beresonansi terhadap lilitan induktif dan dengan sendirinya memfilter harmonic yang masuk ke kapasitor bank.Untuk peralatan elektronik yang mempunyai sensifitas tinggi seperti halnya peralatan yang ada pada pusat telekomunikasi , maka diperlukan filter harmonic jenis khusus seperti yang tampak pada gambar panel diatas,Salah satu cara lagi yang bisa menghilangkan harmonic ini yaitu menggunakan kopling mekanik atau secara ilmiah menggunakan metoda motor Generator set.Metode ini cukup effektif memisahkan sumber daya yang terkontaminasi harmonic . Metode ini dapat diterangkan sebagai berikut :Sumber daya terlebih dahulu digunakan untuk memutar motor listrik , jika menginginkan mendapatkan putaran sinkron dapat dengan menggunakan motor sinkron. Tapi karena halnya untuk mendapatkan motor sinkron susah didapatkan dipasaran dapat juga menggunakan motor induksi yang dikontrol oleh inverter untuk mendapatkan putaran sinkron. Daya poros mekanis yang berputar ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik . dan daya keluaran dari generator ini sudah merupakan bentuk sinusoida murni tanpa terkontaminasi harmonic lagi dikreanakan terpisah oleh kopling mekanik.Pemasangan Detuned Reactor akan memberikan keuntungan :- Melindungi kapasitor dari kerusakan akibat kelebihan tegangan / arus karena harmonic yang terlalu tinggi.- Dapat menurunkan prosentase harmonic pada jaringan.Komponen komponen yang terdapat pada panel kapasitor antara lain :1. Main switch / load Break switchMain 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 rumusI n = Qc / 3 . VLSebagai 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 BankKapasitor 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.5. Reactive Power RegulatorPeralatan 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 ambein temperature 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 otomatic berhenti.DESIGN DAN PERENCANAAN PANEL KAPASITORSuatu pabrik mempunyai parameter listrik sebagai berikut :Pada beban puncak / full operasional terbaca :Ampere : 1200 AmpereTegangan : 385 Volt ACCos phi : 0,75 ( cosphi 1 ) = sin phi 1 : 0,661 Kw meter : 600 KwCos phi yang ditargetkan : 0,96 (cosphi 2 ) = sin phi 2 : 0,28Perhitungan dengan rumus : Ic = ( Arus Maksimum x sin phi 1) ( Arus maksimum x cos phi 1 x sin phi 2 )-----------------------------------------Cos phi 2= ( 1200 x 0,661 ) - ( 1200 x 0,75 x 0,28 )-----------------------0,96= 793 ,2 - 262,5= 530,7 Ampere Reaktif Qc = 3 x VL x Ic= 1,732 x 385 x 530,7= 353,88 Kvar = 354 KvarKapasitor yang dibutuhkan :Tegangan kerja kapasitor 415 V ( V 2 )Tegangan jala jala terukur 385 V ( V1 ) Daya reaktive terhitung 354 Kvar ( Q1 )Daya Reaktive Kebutuhan ( Q2) ?Q 1 354Q 2 = ------------------ = ------------------ = 411,6 Kvar = 420 Kvar( V1 / V2 ) ( 385/ 415 )Jadi kebutuhan daya reaktif aktualnya 420 Kvar 1. Mains switch yang digunakan sebesar :MS = 1,25 x I c = 1,25 x 530 Ampere = 662 AmpereBisa dipilih antara kapasitas switch 630 A atau 800 ASelain Load break switch ( LBS ) bisa digunakan MCCB atau fuse2. Regulator yang di pilih mempunyai 12 steps dengan perhitungan10 Kvar x 1 steps , 20 kvar x 1 steps , 30 Kvar x 1 steps dan 40 Kvar 9 steps = 10 + 20 + 30 + 360 = 420 KvarCurrent transformer yang dipakai 600 / 5 A atau menggunakan Current transformer yang sudah ada di panel MDP berapapun ampernya, Reactive power regulator dapat menyesuaikan settingan.3. Pemutus tenaga yang digunakan bisa menggunakan MCCB atau FuseUntuk 10 Kvar = 20 Ampere ( fuse 25 Ampere)Untuk 20 Kvar = 40 Ampere ( fuse 50 Ampere )Untuk 30 KVar = 60 Ampere ( fuse 80 Ampere )Untuk 40 Kvar = 80 Ampere ( fuse 100 Ampere)Dianjurkan memilih breaker dengan breaking capacity yang tinggi minimal 25 KA.4. Magnetic contactor yang digunakan untuk kapasitor 10 Kvar = 20 Ampere 20 Kvar = 40 Ampere30 Kvar = 60 Ampere40 Kvar = 80 AmpereRating ampere kontaktor kondisi pada AC 3 bukan AC15. Kapasitor bank yang digunakan pada tegangan jaringan 400/415 V10 Kvar 1 unit20 Kvar 1 unit30 Kvar 1 unit40 Kvar 9 unit6. Busbar utama untuk kapasitas 600 Ampere menggunakan ukuran 8 x 50 mm = 400 mm 2 (batang tembaga ).Untuk busbar main switch menggunakan ukuran 10 x 30 mm = 300 mm27. Kabel Power kapasitor bank menggunakan kabel NYA / NYAF 10 Kvar = 6 mm 220 Kvar = 10 mm 230 Kvar = 16 mm 240 Kvar = 25 mm 2Additional komponen : - Exhaust fan 60 watt 220 V + Thermostat- Selektor auto manual- Push button on off- Pilot lamp- Mcb control / fuse control- Cover pertinax 2 mmBox panel yang digunakan ukuran :Tinggi : 200 cm Panjang : 150 cm ( 2 pintu )Tebal / dalam : 75 cmTebal plat : 1,8 mm 2 mmWarna : Grey RAL 7032Cat : Powder CoatingLangkah perakitan dan instalasi :1. Atur dan pasang dudukan Main Switch, MCCB , Magnetic contactor , dan kapasitor bank2. Ukur dan setting dudukan untuk busbar utama3. Ukur dan setting untuk busbar mains switch4. Lubangi busbar dan cat sesuai dengan urutan RST5. Lubangi dudukan plat untuk pasang Main switch ,MCCB,Kontaktor dan kapasitor6. Lubangi pintu panel sesuai gambar rencana untuk Modul regulator ,pilot lamp, push button dan selector auto manual.7. Pasang semua komponen pada tempatnya sesuai gambar8. Instalasi Kabel Power dari Busbar , MCCB, Magnetic contactor sampai Kapasitor bank.gunakan sleve kabel untuk menandai phasenya.9. Instalasi kabel kontrol, dianjurkan menggunakan kabel merah warna standar untuk rangkaian kontrol AC) kabel schoon merah untuk menandai Phase dan Kabel schoon biru untuk menandai neutral. Untuk RST menggunakan kabel shoon merah,kuning , biru10. Instalasi kabel kontrol menggunakan marking kabel untuk kemudaHan identifikasi dan pemeliharaan.Langkah langkah Test Commisioning Panel Kapasitor1. Tarik kabel Power utama NYY 3 x 1 x 300 mm dari main switch dipanel kapasitor sampai breaker outgoing / busbar panel MDP.2. Tarik dan instalasi kabel Neutral NYAF 6 mm3. Tarik kabel grounding dengan ukuran minimal BC 50 mm4. Tarik kabel instalasi kontrol Current transformer dengan menggunakan kabel NYM 2 x 4 mm , jika jarak antara panel kapasitor dengan panel MDP lebih dari 10 meter maka kabel kontrol Current transformer diperbesar menjadi NYM 2 x 6 mm.5. Cek ulang penyambungan kabel power dan kabel CT pastikan sudah sesuai urutan dan polaritasnya.6. Cek dengan ohmmeter antara busbar dengan busbar, dan antara busbar dengan body atau grounding.7. Semua switch baik main switch , MCCB , mcb kontrol dan selector switch dalam keadaan off.8. Masukkan tegangan power ke panel Kapasitor. Catat tegangan kerja dan amati.9. Masukkan main switch diikuti oleh mccb step by step.10. Naikkan MCB control untuk mengoperasikan modul regulator.11. Setting C / K regulator dengan rumus :Ampere step pertama 16 ampere C/K = ------------------------------- = --------------- = 0,13Ratio CT arus 600/512. Setting power factor target pada cos phi 0,9613. Setting program step utama pada : 1:2:3:4:4:414. Setting program stepping capasitor Normal / circular15. Setelah selesai baca parameter power factor saat itu. Biasanya menunjukkan antara paling rendah 0,65 sampai 0,85. Jika terbaca dibawah 0,5 dimungkinkan terjadi salah koneksi kabel sensor ke regulator / salah fase16. Selektor dipindah diposisi manual. Pada posisi manual ini semua perintah kontaktor dioperasikan dari push button. 17. Tekan push button satu persatu bergantian. Cek ampere masing masing phase dari kapasitor .Idealnya seimbang jika terjadi ketidak seimbangan terlalu jauh . Terjadi kerusakan pada kapasitor ,bisa juga terjdi pada kontaktor hingga tidak kontak.18. Baca dan amati besaran ampere yang mengalir apakah sudah sesuai dengan rating ampere yang tertera dalam kapasitas kapasitor.19. Setelah semua steps diperiksa dan tidak ada kelainan berarti, maka selector dipindah ke posisi auto.20. Dalam keadaan auto ini steps steps kapasitor akan masuk dengan sendirinya menyesuiakan besaran kvar yang dibutuhkan.21. Amati perubahan pada tampilan cosphi meter minimal hasil akhir sesuai dengan target atau mendekati dari target.22. Test thermostat dengan memanasinya pakai korek api, beberapa saat setelah thermal setting terlampaui maka exhaust fan harus bekerja.23. Test commissioning telah selesai.Bagaimanakah system operasional panel kapasitor bisa bekerja secara otomatis ?Hal tersebut dapat diterangkan sebagai berikut :- Dalam modul Reactive Power Regulator mempunyai input CT dan input tegangan, sehingga bisa terbaca arus, tegangan , power factor, KVA, KW dan KVAR,parameter ini tidak selalu ditampilkan dalam layar akan tetapi selalu terbaca dalam proses internal modul Dan parameter Kvar ini yang dipakai sebagai acuan berapa steps dan berapa Kvar yang masuk kesistem agar power factor mencapai target. Waktu tunda dan model rotasi dari steps by stepas dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.- Jika pada saat beban awal mempunyai power factor yang rendah dengan beban rendah maka yang terhitung dalam modul regulator bukan berapa ampere beban atau berapa power factor beban melainkan berapa kvar yang diperlukan untuk mencapai nilai target power factor. Maka kapasitor tidak akan masuk bila nilai kvar yang dibutuhkan dibawah nilai minimum Kvar yang tersedia.- Jika pada suatu saat beban bertambah besar dimana beban ini mengandung beban induktif antara lain lampu mercury, Motor motor listrik, AC dll. Maka dalam modul akan mendeteksi Kva menjadi lebih besar maka steps step kontaktor akan masuk memberikan masukan daya reaktif yang dibutuhkan . Karena Kapasitor mempunyai sifat kapasitif sebagai penyeimbang sifat induktif maka power factor dari beban sudah diperbaiki mendekati power factor target.- Demikian juga sebaliknya jika beban berkurang maka nilai kvar yang disupply kapasitor menjadi berlebihan, hal ini segera dideteksi oleh modul regulator dan segera mengurangi pasokan beban kapasitif , sehingga power factor kembali normal mendekati target.Contoh perhitungan :Berapakah nilai Kvar yang dibutuhkan agar power factor dapat mencapai cos phi =1 dan berapakah nilai cosphi total bila terdapat beban beban sebagai berikut :- 1 buah motor exhaust fan dengan Daya input : 10 kw cos phi 0,8 = 12,5 Kva- 10 buah lampu mercury dengan daya input total 5 kw cos phi 0,5 = 10 Kva- 5 buah motor compressor dengan daya input total 7 kw cos phi 0,7= 10 KvaDengan menggunakan rumusKva = Kw + KvarKvar = Kva - kwKvar = 32,5 Kva - 22 Kw= 7,56 KvarKw 22Cos phi total = ------------ = ---------- = 0,676Kva 32,5

Perbaikan Faktor Daya Menggunakan Kapasitor 03:01 HaGe 5Komentar Sebelum membahas tentang perbaikan faktor daya dengan menggunakan kapasitor, ada baiknya kita mengingat kembali tentang pengertian umum dari Daya Semu, Daya Aktif dan Daya Reaktif.

Dalam sistem listrik AC/Arus Bolak-Balik ada tiga jenis daya yang dikenal, khususnya untuk beban yang memiliki impedansi (Z), yaitu: Daya semu (S, VA, Volt Amper) Daya aktif (P, W, Watt) Daya reaktif (Q, VAR, Volt Amper Reaktif)

Untuk rangkaian listrik AC, bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoida, besarnya daya setiap saat tidak sama. Maka daya yang merupakan daya rata-rata diukur dengan satuan Watt,Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat diukur dengan kwh meter dan juga merupakan daya nyata atau daya aktif (daya poros, daya yang sebenarnya) yang digunakan oleh beban untuk melakukan tugas tertentu.

Sedangkan daya semu dinyatakan dengan satuan Volt-Ampere (disingkat, VA), menyatakan kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada peralatan generator dan transformator. Pada suatu instalasi, khususnya di pabrik/industri juga terdapat beban tertentu seperti motor listrik, yang memerlukan bentuk lain dari daya, yaitu daya reaktif (VAR) untuk membuat medan magnet atau dengan kata lain daya reaktif adalah daya yang terpakai sebagai energi pembangkitan flux magnetik sehingga timbul magnetisasi dan daya ini dikembalikan ke sistem karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri, sehingga daya ini sebenarnya merupakan beban (kebutuhan) pada suatu sistim tenaga listrik.

Gambar 1. Segitiga Daya.

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.

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.

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

Contoh 1. Sebuah pabrik kimia memasang sebuah trafo 1500 kVA. Kebutuhan parik pada mulanya 1160 kVA dengan faktor daya 0,70. Persentase pembebanan trafo sekitar 78 persen (1160/1500 = 77.3 persen). Untuk memperbaiki faktor daya dan untuk mencegah denda oleh pemasok listrik, pabrik menambahkan sekitar 410 kVAr pada beban motor. Hal ini meningkatkan faktor daya hingga 0,89, dan mengurangi kVA yang diperlukan menjadi 913 kVA, yang merupakan penjumlahan vektor kW dankVAr. Trafo 1500 kVA kemudian hanya berbeban 60 persen dari kapasitasnya. Sehingga pabrik akan dapat menambah beban pada trafonya dimasa mendatang. (Studi lapangan NPC)

Contoh 2. Sekelompok lampu pijar dengan tegangan 220V/58 W, digabungkan dengan 12 lampu TL 11 W, ada 30 buah lampu pijar dan lampu TL. Faktor daya terukur sebesar cos alpha1= 0,5. Hitunglah daya semu dari beban dan besarnya arus I1 sebelum kompensasi, Jika diinginkan faktor kerja menjadi cos alpha2=0,9. hitung besarnya arus I2 (setelah kompensasi).a) Besarnya daya lampu gabunganPG = (58 W x 18) + (11 W x 12) = 1176 watt = 1,176 kWCos phi1 = PG/S1 ->> S1 = Pg/Cos phi1 = 1,176kW/0,5 = 2,352 kVA.I1 = S1/U = 2,352 kVA/220 V = 10,69 ampere (A)--> sebelum kompensasib) besarnya daya setelah kompensasi (cos phi = 0,9)S2 = PG/Cos phi2 = 1,176 kW/0,9 = 1,306 kVAmaka I2 = S2/U= 1,306 kVA/220 V = 5,94 A --> setelah kompensasi

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 distribusi listrik meningkat, mengurangi kebutuhan untuk memasang kapasitas tambahan.

METODA PEMASANGAN INSTALASI KAPASITOR

Cara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :

1. Global compensationDengan 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 CompensationDengan 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 CompensationDengan 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 switchMain 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 ContactorMagnetic 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.

5. Kapasitor BankKapasitor 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)

6. Reactive Power RegulatorPeralatan 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.

SUMBER : http://dunia-listrik.blogspot.com/2008/12/perbaikan-faktor-daya-menggunakan.html``