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. Karena 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:
a. Sisi primer dan sekunder transformator
b. Pada bus pusat pengontrol
2. Cara terbatas kapasitor ditempatkan
a. Feeder kecil
b. Pada rangkaian cabang
c. Langsung pada beban
Perawatan Kapasitor
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 kapasitor
• Pemeriksaan isolator
Komponen Panel Capasitor :
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 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 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.
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 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.
Setup C/K PFR
Capacitor BankAgar Power Factor Regulator (PFR) yang terpasang pada Panel Capacitor Bank dapat bekerja secara maksimal dalam melakukan otomatisasi mengendalikan kerja capacitor maka diperlukan setup C/K yang sesuai.Berikut ini cara menghitung C/K pada PFR:Sebuah Panel Capacitor Bank 6 Step x 60 KVAR, 3 Phase, 400 Volt, dengan CT sensor terpasang 1000/5A. Berapa nilai setup C/K ?Solusi:60 KVAR = 60.000 VAR60.000=86 A400 x 1.732C/K=I c1=8
6=0,43CT Ratio1000/5
Keuntungan yang diperoleh dengan dipasangnya Power Capacitor
-Menghilangkan denda PLN atas kelebihan pemakaian daya reaktif.
-Menurunkan pemakaian kVA total karena pemakaian kVA lebih mendekati kW yang terpakai, akibatnya pemakaian energi listrik lebih hemat.
-Optimasi Jaringan:
- Memberikan tambahan daya yang tersedia pada trafo sehingga trafo tidak kelebihan(overload).
- Mengurangi penurunan tegangan (voltage drop) pada line ends dan meningkatkan daya pakai alat-alat produksi.
- Terhindar dari kenaikan arus/suhu pada kabel sehingga mengurangi rugi-rugi.
Memperbaiki Faktor daya berdasarkan rekening listrik PLN.
Berdasarkan rekening listrik PLN suatu perusahaan pada tahun 1977 diperoleh data seperti dibawah ini.
1. Beban : 345 KVA
2. Pemakaian kWh
LWBP : 77.200 kWh
WBP : 34.000
kWhTotal : 111.200 kWh
3. Kelebihan kVARh : 10.656 kVARh
Cos phi = KW/KVA
Tan phi = KVAr/KW
sesuai dengan ketentuan PLN ,Yang Tidak terkena kelebihan KVAR kalau cos phi = 0.85
Cos phi = 0,85 ==> phi = 31,8maka tan 31,8 = 0.62
Jika KWH diketahui = 1111.200 ,
Maka batas tidak terkena biaya kelebihan KVARH dapat dihitung sebesar :
KVARH ( batas ) = KWH x tan phi = 111.200 x 0,62 = 68.944
Dengan adanya kelebihan KVARH sebesar 10.656,besarnya KVARH ( Total ) menjadi :
KVARH ( total ) = KVARH ( batas ) + KVARH ( lebih )= 68.944+10.656 = 79.600
Tan phi = KVARH ( total ) / kWh = 79.600/111.200 = 0,716
phi = 35,6Cos phi = cos 35,6 = 0,813
Memperbaiki nilai Cos phi
Untuk menghindari biaya kelebihan KVARH,maka perlu dipasang " Capasitor ". Misalnya direncanakan COs phi ditingkatkan menjadi = 0,92
Besarnya pemakaian listrik rata-rata dihitung sebagai berikut :
KW ( rata-rata) = Pemakaian listrik per bulan / ( 30 hari x 24 jam )= 111.200 / ( 30x24)= 154,4KW
Cos phi = 0.92 ---> phi=23,1
Tan phi = 23,1 = 0,426 = KVAR/KWKW = 154,4 ---> KVAR = 0,426X154,4 = 66KVARH ( total) = 79.600KVAR = 79.600/ ( 30X24) = 111
Jadi kapasitor yang perlu dipasang = 111 - 66 = 35
KVARKapasitor yang digunakan = 6 x 7,5 KVAR ,dengan Regulator 6 Step
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. Karena 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:
a. Sisi primer dan sekunder transformator
b. Pada bus pusat pengontrol
2. Cara terbatas kapasitor ditempatkan
a. Feeder kecil
b. Pada rangkaian cabang
c. Langsung pada beban
Perawatan Kapasitor
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 kapasitor
• Pemeriksaan isolator
Komponen Panel Capasitor :
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 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 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.
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 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.
Setup C/K PFR
Capacitor BankAgar Power Factor Regulator (PFR) yang terpasang pada Panel Capacitor Bank dapat bekerja secara maksimal dalam melakukan otomatisasi mengendalikan kerja capacitor maka diperlukan setup C/K yang sesuai.Berikut ini cara menghitung C/K pada PFR:Sebuah Panel Capacitor Bank 6 Step x 60 KVAR, 3 Phase, 400 Volt, dengan CT sensor terpasang 1000/5A. Berapa nilai setup C/K ?Solusi:60 KVAR = 60.000 VAR60.000=86 A400 x 1.732C/K=I c1=8
6=0,43CT Ratio1000/5Keuntungan yang diperoleh dengan dipasangnya Power Capacitor
-Menghilangkan denda PLN atas kelebihan pemakaian daya reaktif.
-Menurunkan pemakaian kVA total karena pemakaian kVA lebih mendekati kW yang terpakai, akibatnya pemakaian energi listrik lebih hemat.
-Optimasi Jaringan:
- Memberikan tambahan daya yang tersedia pada trafo sehingga trafo tidak kelebihan(overload).
- Mengurangi penurunan tegangan (voltage drop) pada line ends dan meningkatkan daya pakai alat-alat produksi.
- Terhindar dari kenaikan arus/suhu pada kabel sehingga mengurangi rugi-rugi.
Memperbaiki Faktor daya berdasarkan rekening listrik PLN.
Berdasarkan rekening listrik PLN suatu perusahaan pada tahun 1977 diperoleh data seperti dibawah ini.
1. Beban : 345 KVA
2. Pemakaian kWh
LWBP : 77.200 kWh
WBP : 34.000
kWhTotal : 111.200 kWh
3. Kelebihan kVARh : 10.656 kVARh
Cos phi = KW/KVA
Tan phi = KVAr/KW
sesuai dengan ketentuan PLN ,Yang Tidak terkena kelebihan KVAR kalau cos phi = 0.85
Cos phi = 0,85 ==> phi = 31,8maka tan 31,8 = 0.62
Jika KWH diketahui = 1111.200 ,
Maka batas tidak terkena biaya kelebihan KVARH dapat dihitung sebesar :
KVARH ( batas ) = KWH x tan phi = 111.200 x 0,62 = 68.944
Dengan adanya kelebihan KVARH sebesar 10.656,besarnya KVARH ( Total ) menjadi :
KVARH ( total ) = KVARH ( batas ) + KVARH ( lebih )= 68.944+10.656 = 79.600
Tan phi = KVARH ( total ) / kWh = 79.600/111.200 = 0,716
phi = 35,6Cos phi = cos 35,6 = 0,813
Memperbaiki nilai Cos phi
Untuk menghindari biaya kelebihan KVARH,maka perlu dipasang " Capasitor ". Misalnya direncanakan COs phi ditingkatkan menjadi = 0,92
Besarnya pemakaian listrik rata-rata dihitung sebagai berikut :
KW ( rata-rata) = Pemakaian listrik per bulan / ( 30 hari x 24 jam )= 111.200 / ( 30x24)= 154,4KW
Cos phi = 0.92 ---> phi=23,1
Tan phi = 23,1 = 0,426 = KVAR/KWKW = 154,4 ---> KVAR = 0,426X154,4 = 66KVARH ( total) = 79.600KVAR = 79.600/ ( 30X24) = 111
Jadi kapasitor yang perlu dipasang = 111 - 66 = 35
KVARKapasitor yang digunakan = 6 x 7,5 KVAR ,dengan Regulator 6 Step
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 SMKN 3 MATARAM )
