Hubungan Star dan Delta Pada Kapasitor Daya

Hubungan Star dan Delta Pada Kapasitor Daya - Penggunaan Kapasitor Daya pada sistim Kapasitor Bank dihubungkan secara Bintang (Y) dan adapula secara Segitiga (Delta). Penerapan diantara kedua jenis hubungan tersebut disesuaikan dengan maksud tertentu seperti sistim tegangan, nilai kVAR, fungsi proteksi seperti pendeteksian ketika kapasitor rusak dan lain sebagainya. 

Pada postingan kali ini dibahas mengenai perbedaan antara kapasitor yang terhubung secara Bintang (Y) dan Segitiga (Delta) pada sistim tegangan.

Hubungan Bintang (Y) - Kiri - Hubungan Segitiga (Delta) - Kanan

Hubungan Star dan Delta Pada Kapasitor Daya

Kapasitor Bank yang kapasitornya dihubungkan secara delta umumnya banyak diterapkan pada sistim tegangan rendah (low voltage) biasanya pada tegangan 380 VAC. Namun demikian bukan berarti kapasitor dengan hubungan segitiga tidak bisa diterapkan pada tegangan medium voltage (> 1 kV). 

Penetapan hubungan delta pada sistim low voltage adalah pada pertimbangan faktor ekonomis. Dimana harga sebuah kapasitor dengan nilai kapasitansi yang sama akan menjadi lebih mahal ketika nilai rating tegangannya lebih tinggi. 

Ketika kapasitor terhubung secara segitiga (Delta), kedua terminal dari sebuah kapasitor tersebut terhubung secara phasa ke phasa ketegangan sistim. Sehingga ketika dihubungkan ke suplay , tegangan yang ada pada ke dua terminal kapasitor adalah misalkan 380 VAC (Sesuai tegangan sistim). 

Dan apabila hubungan ini diterapkan pada tegangan diatasnya (> 1 kV, Medium Voltage), maka dibutuhkan kapasitor yang besaran tegangannya harus sama dengan nilai tegangan phasa ke phasa sistim tersebut. Sehingga apabila digunakan pada Medium Voltage dengan nilai 6.3 kV atau 20 kV, maka kapasitas tegangan kapasitor tersebut haruslah pada 6.3 kV sehingga dari sisi ekonomis tentu saja lebih mahal.

Untuk pertimbangan diatas, maka untuk tegangan medium (>1 kV) hubungan kapasitor lebih baik digunakan hubungan Bintang (Y). Karena, ketika terhubung bintang, kedua terminal kapasitor tersebut  terhubung ke phasa dan satunya lagi ke netral. Pada tegangan medium , misalkan  suplay 6.3  kV yang terhubung kekapasitor adalah phase dan Netral, sehingga nilainya adalah 1/V3 (1/1.732)  dari tegagnan phasa ke phasa, dan pada contoh ini adalah 6.3 kV /1.732 sehingga nilai nya menjafi 3.63 kV. 

Dan rating tegangan kapasitor yang digunakan tidak perlu harus 6.3 kV, melainkan cukup pada tegangan 3.63 kV. Hal ini tentu saja lebih ekonomis dibanding tetap menggunakan hubungan delta pada Medium Voltage.

Penyesuaian hubungan Delta dan Segitga pada rating tegangan tertentu disamping menguntungkan dari sisi ekonomis, berdampak juga terhdap perubahan nilai kVAR kapasitor tersebut. Hal ini dapat dilihat pada contoh perhitungan dibawah ini :

Rumus menghitung nilai kVAR (Q) kapasitor terhubung delta (segitiga) :

Q = 3V²/ X_c

X_c = 1 /  (2pFC)

Dimana :

Q = Daya Reaktif (VAR)

V = Tegangan Sistim  phasa ke phasa

X_c = Nilai Kapasitansi (ohm)

F = Frekuensi sistim

C = Nilai kapasitor (Farad)

Rumus menghitung nilai kVAR (Q) kapasitor terhubung Bintang (Y):

Q = V²/ X_c

X_c = 1 /  (2pFC)

Dimana :

Q = Daya Reaktif (VAR)

V = Tegangan Sistim  phasa ke phasa

X_c = Nilai Kapasitansi (ohm)

F = Frekuensi sistim

C = Nilai kapasitor (Farad)

Dari rumus diatas terlihat bahwa nilai Q (VAR) pada hubungan Delta (Segitiga) tiga kai lebih besar dari nilai VAR pada hubungan Bintang untuk nilai V dan C yang sama.

Seperti yang dibahas diatas,  pada medium voltage, kebanyakan kapasitor dihubungkan secara bintang, meskipun konsekuensinya nilai Q nya (VAR) menjadi lebih rendah dibanding dengan hubungan Delta. Hal ini karena secara ekonomis, secara keseluruhan faktor kenaikan rating tegangan pada kapsitor tetap lebih dominan dibanding dengan penambahan VAR untuk mengkompensasi penurunan VAR karena hubungan bintang tersebut.

Demikian, semoga bermanfaat

Read more »

Menghitung Tegangan Maksimum pada Kapasitor

Menghitung Tegangan Maksimum pada Kapasitor - Postingan ini adalah kelanjutan dari postingan sebelumnya, yaitu : Perhitungan Arus Harmonisa Pada Kapasitor. Dari perhitungan sebelumnya telah didapat bahwa impedansi reaktor detuned 6% adalah 0,205 ohm sehingga nilai induktansi adalah :

• X_L = 2 x p x f x L
• L = X_L / (2 x p x f )
• L = 0.205 / ( 2 x 3.14 x 50 )
• L = 0,653 mH dan dapat menahan arus sekitar 88,75 A.

Sedangkan untuk unit kapasitor, dapat menahan arus max. sektiar 84,53 A.

Langkah berikutnya, kita akan memilih tingkat tegangan yang cocok untuk reactor 6%. 

Seperti yang telah dijelaskan diawal, nilai kapasitor awal adalah 50 kVAR 400V dengan X_C = 3.2 ohm tapi setelah dipasangkan reaktor reaktor, rating tegangan yang dibutuhkan kapasitor menjadi 425.5 V dengan nilai kVAR yang disesuaikan terhadap tegangan 425.5 V, yaitu :  menjadi 53 kVAR. 

Oleh karena itu, impedansi kapasitor naik menjadi 3.42 ohm. Yang didapat dari rumus :

• X_C = V² / Q 
• X_C = 426² / (53 x 1000) = 3.42 Ohm 

Untuk menghitung tegangan pada kapasitor untuk setiap tingkat harmonisa, kita akan menggunakan nilai arus untuk setiap tingkatan harmonisa yang didapat dari hasil perhitungan sebelumnya. 

Formula yang digunakan untuk menghitung tegangan pda kapasitor tersebut adalah : 

• U_h = 1.732 x I_h x  X_C / h 

Dimana : 

• Uh = Tegangan pada kapasitor pada tingkatan harmonisa h 
• Ih = Arus harmonisa pada tingkatan harmonisa h 
• X_C = Impdedansi kapasitor 
• h = Tingkatan Harmonisa 

Sehingga dari rumus diatas didapat hasil perhitungan sebagai berikut : 

• Harmonisa tingkat 1 : U₁=6%; I₁ = 76.5 A ; maka U₁ = 1.732 x 76.5 x 3.42 = 453.2 V 
• Harmonisa tingkat 3 : U₃=0.5%; I₃ = 2.2 A; maka U₃ = 1.732 x 2.2 x 3.42 / 3 = 4.35 V 
• Harmonisa tingkat 5 : U₅=5%; I₅ = 33.76 A; maka U₅ = 1.732 x 33.76 x 3.42 / 5 = 40.0 V
• Harmonisa tingkat 7 : U₇=5%; I₇ = 12.18 A; maka U₇ = 1.732 x 12.18 x 3.42 / 7 = 10.3 V

Sehingga Tegangan maksimum kapasitor adalah : 

• = U₁ + U₃ + U₅ + U₇ 
• = 453,2 + 4,35 + 40 + 10,3 
• = 508 V 

Untuk perbaikan faktor daya dengan kapasitor yagn terpasang seri dengan reactor, maka tegangan kapasitor yang dipakai adalah 508 V. 

Apabila nilai kapasitor dengan tegangan 508 V tidak ada dipasaran, maka dipilih nilai tegangan kapasitor yang lebih besar dan mendekati nilai 508 V tersebut. 

Seandainya tegangan kapasitor yang mendekari adalah 525 V , maka nilai kVAr yang sebelumnya adalah 53 kVAR harus disesuaikan kembali dengan nilai tegangan kapasitor 525 V tersebut. 

Untuk mendapatkan nilai kVAR dengan tegangan kapasitor 525 V, dilakukan perhitungan sebagai berikut : 

• Q₂ = Q₁ x (V2² / V1²) 
• Q₂ = 53 kVAR x ( 525² / 425.5² ) 
• Q₂ = 80.5 kVAR 

Kesimpulan : 

Seperti dijelaskan di atas, apabila menggunakan kapasitor dengan satuan 50 kVAR /step pada tegangan 400V, dan reaktor% 6 terpasang seri dengan nilai impedansi reaktor 0,205 ohm atau 0,653 mH maka arus max. yang akan mengalir adalah 88,75 A. Perlu dilakukan penyesuaian terhadap tegangan dan arus harmonisa sehingga untuk kapasitor tersebut, dikarenakan terhubung seri dengan reaktor, diperlukan rating kapasitor sebesar 525 volt dengan daya reaktif sebesar 80.5kVAR.

Untuk memudahkan penelusuran, urutan postingan ini dari awal hingga akhir adalah sebagai berikut :

1. Hubungan Daya Reaktif kVAR dengan Faktor Daya 
2. Batasan Nilai kVARH Agar Tidak Kena Denda PLN 
3. Penempatan Pemasangan Kapasitor 
4. Penggunaan Detuned Rector Filter Pada Peralatan Perbaikan Faktor Daya 
5. Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor 
6. Efek Pemasangan Detuned Reactor Filter Pada Kapasitor 
7. Perhitungan Arus Harmonisa Pada Kapasitor 
8. Menghitung Tegangan Maksimum pada Kapasitor

Demikian penjelasan terkait kapsitor dan reaktor filter, semoga bermanfaat.

Read more »

Perhitungan Arus Harmonisa Pada Kapasitor

Perhitungan Arus Harmonisa Pada Kapasitor - Melanjutkan pembahasan mengenai Efek Pemasangan Detuned Reactor Filter Pada Kapasitor, pada artikel kali ini akan dibahas mengenai besaran arus harmonisa pada kapasitor.

Pada contoh diawal (postingan sebelumnya) telah didapatkan nilai kVAR baru sebesar 53 kVAR pada tegangan 425.5 V. Berdasarkan standar IEC, kenaikan tegangan pada suatu sitim jaringan disebabkan karena mengalirnya arus harmonisa pada jaringan tersebut. Untuk peritungan besarnya arus yang akan mengalir kekapasitor untuk setiap tingkatan harmonisa, yang pertama kita tentukan adalah nilai impedansi kapasitor dan impedansi induktor (reaktor) dengan menggunakan rumus :

• X_C = 1 / ( 2 x p x f x C ) 
• X_L = 2 x p x f x L 

Total impedansi dikarenakan Reaktor dan Kapasitor yang terhubung seri adalah : 

• | X_L – X_C | 

Nilai X_C dan X_L yang didapat dari kedua rumus diatas sangat dipegnaruhi oleh nilai frekuensi, dan pada kasus harmonisa ini, untuk setiap tingkatan harmonisa, nilai X_C dan X_L akan berubah. 

Mencari Nilai Impedansi Kapasitor (X_C) dan Reaktor (X_L)

Sekarang akan kita coba hitung nilai X_L dan X_C. Pada contoh diawal telah didapatkan nilai kVAR baru sebesar 53 kVAR pada tegangan 425.5 V dengan nilai reactor 6%. 

Dengan menggunakan rumus : 

• X_C = U₂ / Q, 

Sehingga nilai X_C = 

• X_C = 425.52 / 50 k 
• X_C = 4262 / 50 k 
• X_C = 3.42 ohm 

Dengan diketahuinya nilai reactor P = 6 %, nilai impedansi X_L dapat dihitung, sebagai berikut : 

• P = X_L / X_C 
• 0.06 = X_L / X_C 
• X_L = 3.42 x 0.06 
• X_L = 0.205 ohm 

Setelah nilai X_C dan X_L didapat, yaitu 3.42 ohm dan 0.205 ohm, langkah berikutnya adalah menghitung nilai impedansi kapasitor ( X_C ) dan reaktor ( X_L ) untuk setiap frekuensi tingkatan harmonisa. 

Nilai Impedansi Kapasitor (X_C) dan Reaktor (X_L) Pada Tiap Tingkat Harmonisa

Besarnya frekuensi harmonisa  adalah :

Nilai frekuensi untuk setiap tingkatan harmonisa adalah kelipatan tingkatan harmonisa dikali dengan nilai frekuensi fundamental. 

Sehingga jika frekuensi 50 Hz maka besarnya frekuensi untuk harmonisa ke 5 adalah : 5 x 50 = 250 Hz. 

Sedangkan untuk harmonisa ke 3 besarnya frekuensi untuk harmonisa ke 3 adalah : 3 x 50 = 150 Hz. Kembali kita perhatikan kembali formula untuk X_C dan X_L  

• X_C = 1 / ( 2 x p x f x C ) 
• X_L = 2 x p x f x L

Misalkan sekarang kita mengukur nilai X_C dan X_L untuk harmonisa ke 3, maka dari formula diatas nilai frekuensi untuk setiap tingkatan harmonisa yaitu 3 x 50 Hz, sehingga untuk tingkatan harmonisa ke 3, nilai X_C  adalah : 

• X_C = 1 / ( 2 x p x f x C )…………………….. pada 50 Hz 
• X_C3 = 1 / ( 2 x p x 3 x f x C )……………….. pada 150 Hz (harmonisa ketiga) 
• Atau X_C3 = X_C / 3 

Sedangkan untuk X_L adalah :

•  X_L = 2 x p x f x L …………………….......... pada 50 Hz 
• X_L3 = 2 x p x 3 x f x L ………………............pada 150 Hz (harmonisa ketiga) 
• Atau X_L3 = X_L x 3 

Berdasarkan hal diatas, untuk tingkatan harmonisa yang lainya dapat kita hitung nilai impedansi kapasitor X_C dan nilai impedansi reaktor X_L sbb : 

• Harmonisa tingkat 1; X_C1 = 3.420 ; X_L1 = 0.205 
• Harmonisa tingkat 3; X_C3 = 3.420 / 3 = 1.140 ; X_L3 = 0.205 x 3 = 0.615 
• Harmonisa tingkat 5; X_C5 = 3.420 / 5 = 0.684 ; X_L5 = 0.205 x 5 = 1.025 
• Harmonisa tingkat 7; X_C7 = 3.420 / 7 = 0.488 ; X_L7 = 0.205 x 7 = 1.435 

Dari hasil perhitungan diatas telah didapat nilai impedansi X_C  dan X_L untuk setiap tingkatan harmonisa. 

Telah disebutkan diawal, standar IEC EN 61000-2-2, kenaikan tegangan untuk setiap tingkatan harmonisa adalah : 

• U₁= %106 x U_N 
• U₃= %0.5 x U_N 
• U₅= %5 x U_N 
• U₇= %5 x U_N 

Arus pada Kapasitor dan Reaktor Pada Tiap Tingkat Harmonisa
Sehingga nilai arus untuk setiap tingkatan harmonisa dari contoh diatas adalah : 

• I_h1 = U₁ / (1.732 x | X_L – X_C |

Sehingga : 

• Harmonisa tingkat 1 : U₁=106% (106% of fundamental) ; I₁ = 1.06 * 400 / (1.732 * | 3.420 – 0.205 | ) = 76.5 A 
• Harmonisa tingkat 3 : U₃=0.5% I₃ = 0.005 x 400 / (1.732 x | 1.14 – 0.615 | ) = 2.2 A 
• Harmonisa tingkat 5 : U₅=5% I₅ = 0.05 x 400 / (1.732 x | 0.684 – 1.025 | ) = 33.76 A 
• Harmonisa tingkat 7 : U₇=5% I₇ = 0.05 x 400 / (1.732 x | 0.488 – 1.435 | ) = 12.18 A 

Untuk arus total harmonisa adalah :

• I_S (Arus total Harmonisa) = √ (I12 + I32 + I52 + I72) = 
• √ (76.52 + 2.22 + 33.762 + 12.1832) = 84.53 A 

Dengan demikian, arus maksimum yang mengalir ke kapasitor adalah 84,53 A. dan dikarenakan terpasang seri dengan reactor sebesar 6%, maka reactor harus dapat menahan arus maksimum sekitar 1.05 x I_S = 1.05 x 84.53 A = 88.75 A ( 1.05 adalah safety factor ).

Pada postingan selanjutnya akan kita bahas mengenai perhitungan tegangan pada kapasitor untuk tiap tingkat harmonisa

Read more »

Efek Pemasangan Detuned Reactor Filter Pada Kapasitor

Efek Pemasangan Detuned Reactor Filter Pada Kapasitor - Artikel kali ini adalah kelanjutan dari artikel sebelumnya mengenai Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor.

Detuned Reaktor yang dipasang secara seri bertujuan untuk melindungi kapasitor dengan mencegah kenaikan harmonisa yang timbul pada jaringan. Namun hal ini berakibat naiknya tegangan pada terminal kapasitor. Sehingga rating tegangan kapasitor yang digunakan harus menyesuaikan dengan kenaikan tegangan akibat dipasangnya reactor tersebut.

Seperti gam bar berikut :

Dari gambar diatas, sebuah jaringan dengan tegangan 400 V, terpasang kapasitor 400 V , 50 kVAR/step. Untuk meningkatkan kinerja kapasitor , dipasang detuned reactor sebesar 6% sehingga rangkaian menjadi seperti gambar dibawah.

Dari penjelasan diawal, telah disebutkan bahwa pemasangan detuned reactor yang dihubungkan secara seri dengan kapasitor akan meningkatkan level tegangan pada terminal kapasitor.

Untuk mengetahui besarnya kenaikan tegangan yang terjadi setelah ditambahkan reactor dapat digunakan formula sebgai berikut :

• U1 = Un /(1-p) 
• U1 = 400 / ( 1- 0.06 ) 
• U1 = 400 / 0.94 
• U1 = 425.5 V 

Jadi terlihat, ketika kapasitor dengan rating tegangan operasional 400 V dipasangkan seri dengan reactor kapasitas 6%, maka akan terjadi kenaikan tegangan pada terminal kapasitor 400 V tersebut menjadi 425.5 V.

Jika dibiarkan akan memperpendek umur pakai kapasitor. Dalam hal ini, rating tegangan kapasitor 400 V tidak cocok dipasangkan dengan reactor 6%, sehingga perlu disesuaikan dengan mengganti kapasitor tersebut dengan rating tegangan yang sesuai yaitu 425.5V atau yang lebih besar.

Dikarenakan adanya penyesuaian terhadap perubahan tegangan, maka untuk mendapatkan nilai kompensasi yang sama dengan kapasitor sebelumnya yaitu 400 V, 50 kVAR/step, nilai kapasitor sebesar 50 kVAR tersebut harus disesuaikan kembali dengan tegangan yang baru 425.5 V.
Sehingga Daya Reaktif (Q1) menjadi sebagai berikut :

• (Q1) = Q / ( 1 – p ) 
• (Q1) = 50 / ( 1 – 0.06 ) 
• (Q1) = 50 / 0.94 = 53 kVAR 

Dari hasil perhitungan diatas didapat data spesifikasi kapasitor yang baru yaitu sebesar : 425.5 V; 53 kVAR/step.
Namun data yang didapat dari hasil perhitungan tersebut masih berdasarkan frekuensi fundamental 50 Hz.

Diawal, telah dijelaskan besaran frekwensi untuk setiap tingkatan harmonisa adalah 50 Hz, 150 Hz, 250 Hz, 350 Hz untuk harmonisa pertama , ketiga, kelima dan ketujuh. Berdasarkan IEC EN 61000-2-2, kenaikan tegangan untuk setiap tingkatan harmonisa adalah :

• U1= %106 x UN 
• U3= %0.5 x UN 
• U5= %5 x UN 
• U7= %5 x UN 

Agar kapsitor dapat bekerja dilevel aman untuk setiap tingkatan Harmonisa. Perlu dilakukan evaluasi tegangan, arus dan nilai kVAR untuk setiap tingkatan harmonisa tersebut.

Read more »

Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor

Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor - Artikel kali ini adalah kelanjutan dari artikel sebelumnya mengenai Penggunaan Detuned Rector Filter Pada Peralatan Perbaikan Faktor Daya.

Untuk membahas lebih jauh mengenai Detuned Reactor Filter atau biasa disebut dengan Filter Reaktor atau Reaktor Filter, terlebih dahulu kita singgung sedikit mengenai harmonisa pada instalasi jaringan listrik.

Harmonisa Pada Instalasi Listrik

Ada tidaknya harmonisa pada sistim tenaga listrik ditandai dengan terdistorsinya arus dan tegangan pada instalasi listrik tersebut dan bentuk gelombangnya menyimpang jauh dari bentuk gelombang sinusoidal.

Arus harmonisa yang beredar di jaringan instalasi listrik memiliki besaran frekuensi yang merupakan kelipatan bilangan bulat dari frekuensi suplay (frekuensi fundamental).

Arus harmonisa ditimbulkan oleh beban non-linear yang terhubung ke sistem distribusi. Sebuah beban dikatakan non-linear apabila gelombang arus listrik yang mengalir menuju beban tersebut tidak sama dengan gelombang tegangan suplainya. Dikarenakan aliran arus harmonisa mengalir melalui jaringan distribusi yang memiliki impedansi maka pada gilirannya akan menciptakan harmonisa pada tegangan, yang juga akan mendistorsi tegangan suplai.

Beban non-linear paling umum yang menghasilkan arus Harmonisa adalah peralatan Elektronika daya, seperti variabel speed drive,rectifier, inverter, dll .... Beban seperti reaktor, peralatan las, tungku busur, juga menghasilkan Harmonisa .

Sedangkan beban lain seperti induktor, resistor dan kapasitor atau gabungan dari ketiganya adalah beban linear dan tidak menghasilkan Harmonisa .

Pengaruh Harmonisa pada Kapasitor

Kapasitor sangat sensitif terhadap arus harmonisa dikarenakan impedansi Kapasitor akan menurun secara proporsional ke urutan Harmonisa yang ada pada sistim. Hal ini berdasarkan rumus :

XC = 1/ (2.p.f.C)….

Dari rumus diatas, semakin besar tingkatan harmonisa, maka kelipatan frekuensi yang yang dibangkitkannya menjadi besar sehingga menyebabkan nilai XC menjadi rendah. Dampak lansung dari efek harmonisa ini dapat mengakibatkan kelebihan beban pada kapasitor, memperpendek umur pakainya. Dan pada kondisi yang ekstrim,resonansi frekuensi sebagai akibat harmonisa dapat mengakibatkan kenaikan besarnya arus dan dan distorsi tegangan yang nilainya sangat tinggi sehinga bisa menyebabkan kapasitor pecah atau meledak.

Kenaikan arus Harmonisa dapat menjadi sangat tinggi ketika frekuensi natural resonansi dari kapasitor dan jaringan yang tergabung dengannya memiliki nilai yang kebetulan sama atau hampir sama dengan frekuensi harmonisa pada sistem. Situasi ini dapat mengakibatkan melonjaknya level tegangan pada terminal kapasitor dan arus lebih pada kapasitor.

Untuk mengetahui Frekuensi natural resonansi digunakan formula :

Fr = 1/ 2. p . √ ( L. C)

Dimana :

                L = Nilai Induktor dalam Henry (H) 

                C = Nilai Kapasitor dalam Farad (F) 

Agar kapasitor beroperasi dengan aman, tingkat harmonisa pada jaringan instalasi harus diperhitungkan terhadap Frekuensi natural resonansi dalam pemilihan peralatan koreksi faktor daya.

Berdasarkan standar IEC 60831-1, tegangan (Un) dari kapasitor didefinisikan sebagai level tegangan operasi yang secara terus menerus diterapkan pada sebuah kapasitor. Arus In pada sebuah kapasitor adalah arus yang mengalir melalui kapasitor ketika tegangan Un diterapkan pada terminalnya.

Terhadap fluktuasi tegangan sistem, spefisikasi tegangan sebuah kapasitor harus dapat bertahan pada level tegangan fluktuasi tersebut.

Pengertian Detuned Reactor Filter

Detuned Reactor Filter atau Reaktor Filter berfungsi untuk mencegah efek negative terhadap kapasitor ketika dihubungkan dengan beban non-linear yang membangkitkan harmonisa. Pemasangan Reaktor Filter dihubungkan secara seri dengan Kapasitor pada perangkat peralatan Perbaikan Faktor Daya.

Nilai Reaktor yang akan diserikan dengan Kapaitor tersebut harus diatur sedemikian rupa (Detuned) sehingga Frekuensi Natural Resonansi yang dibangkitkan sebagai akibat pemasangannya berada diluar range dari frekuensi harmonisa sistim.

Tingkatan frekuensi harmonisa adalah kelipatan dari nilai frekuensi normal, seperti sebagai berikut :

• Harmonisa tingkat 1; f = 50 Hz; sama dengan frekuensi fundamental sebesar 50Hz
• Harmonisa tingkat 3; f = 150 Hz; naik 3 kali dari frekeuensi fundamental 50 Hz
• Harmonisa tingkat 5; f = 250 Hz; naik 5 kali dari frekeuensi fundamental 50 Hz
• Harmonisa tingkat7; f = 350 Hz; naik 7 kali dari frekeuensi fundamental 50 Hz

Jadi, kombinasi antara nilai Reactor dengan Kapasitor yang dihubungkan seri pada peralatan perbaikan Faktor daya haruslah menghasilkan Fr (frekuensi Resonansi) diluar nilai tersebut. Untuk mengetahui nilai Fr, kita gunakan formula:

Fr = 1/ 2. p . √ ( L. C)

Besarnya nilai detuned reactor yang digunakan atau tunning faktor dilambangkan dengan P dalam satuan %, yang menandakan nilai perbandingan antara impedansi reactor (induktansi) dengan impedansi kapasitor (kapasitansi) yang akan dipasang sehingga menghasilkan frekuensi resonansi (Fr) diluar range tingkatan frekuensi harmonisa.

Sehingga P% = ( X_L/X_C ) x 100%

Untuk menghitung arus harmonisa dan level tegangan yang pas untuk kapasitor akan kita bahas pada postingan selanjutnya.

Read more »

Penggunaan Detuned Rector Filter Pada Peralatan Perbaikan Faktor Daya

Penggunaan Detuned Rector Filter Pada Peralatan Perbaikan Faktor Daya – Ketika kita membahas tentang kapasitor, baik yang fix kapasitor , adjustable kapasitor ataupun kapasitor/ kapasitor bank, penggunaan komponen reactor filter tidak bisa kita abaikan. Komponen reactor filter ini dikenal dengan Detuned Reactor Filter. Seperti yang terlihat pada gambar disamping.

Pada sebuah peralatan perbaikan faktor daya (power factor corectioin unit) ,selain kapasitor sebagai komponen utama, juga terdapat komponen Detuned Reactor Filter yang dipang seri dengan kapasitor tersebut, seperti pada gambar dibawah ini :

Manfaat Detuned Reactor Filter

Penggunaan Detuned Reactor Filter adalah untuk menghindari efek-efek negative yang timbul pada sistim, seperti sebagai berikut : 

1. Terjadinya arus lebih (over current) ketika kapasitor bank di energize (diberi tegangan) 
2. Terjadinya overload (kelebihan beban) pada kapasitor bank sebagai akibat efek harmonisa 
3. Umur pakai kapasitor menjadi lebih pendek 
4. Over heating (kelebihan panas) pada jalur distribusi (kabel) 
5. Over heating (kelebihan panas) pada transformator distribusi 
6. Bekerjanya alat proteksi tanpa seharusnya 
7. Distorsi pada gelombang tegangan yang menyebabkan kesalahan operasi pada alat yang sensitif 8. Terjadinya gangguan pada sistim transmisi data 
8. Gangguan fungsional pada alat-alat elektronik.

Penetapan spesifikasi Detuned Reactor Filter dan spesifikasi kapasitor yang tepat merupakan hal yang sangat penting dalam usaha untuk memperbaiki faktor daya suatu instalasi.

Pada postingan sebelumnya, kita telah membahas cara menentukan nilai kapasitor yang dibutuhkan untuk memperbaiki faktor daya suatu instalasi. 

Namun dengan nilai kapasitor itu saja tidaklah cukup, kita masih memerlukan komponen Detuned Reactor Filter agar kapasitor bank yang kita gunakan dapat bekerja secara optimal dan juga menghindari efek-efek negatif yang dapat timbul seperti yang telah dijelaskan diatas.

Penetapan Spesifikasi Detuned Reactor Filter

Penetapan spesifikasi Detuned Reactor Filter yang akan digunakan pada sebuah kapasitor haruslah sesuai dan memperhatikan beberapa kriteria, sebagai berikut :

1. Frekuensi resonansi harus ditetapkan berdasarkan hasil analisa harmonisa instalasi tersebut. 
2. Dikarenakan tegangan pada terminal kapasitor akan naik sebagai akibat dari sifat induktif reactor yang terpasang seri dan efek resonansi fekeuensi, maka rating tegangan kapasitor harus disesuaikan dengan kenaikan tegangan tersebut. 
3. Dikarenakan adanya perubahan rating tegangan kapasitor untuk menyesuaikan dengan kenaikan tegangan sebagai akibat pada no 2 diatas, maka nilai kapasitor yang telah ditentukan sebelumnya harus dihitung ulang dengan rating tegangan kapasitor yang telah disesuaikan tersebut.
4. Reactor akan menghasilkan panas lebih ketika unit perbaikan fakto daya dipasang pada beban yang mengandung harmonisa , untuk itu peralatan pendingin (fan) dan salauran udara perlu ditambahkan pada panel reactor tersebut .

Dari keempat hal diatas, informasi –informsi yang dibutuhkan untuk menentukan nilai Detuned Reactor Filter yang akan dipasang ketika suatu sistim instalasi hanya menggunakan kapasitor untuk perbaikan faktor dayanya, adalah :

• Tegangan jaraingan 
• Frekuensi Resonansi 
• Nilai Kapasitor yang terpasang

Kesalahan yang sering terjadi ketika penggunaan Detuned Reactor Filter pada suatu peralatan perbaikan faktor daya adalah tidak sesuainya antara nilai detuned reator yang digunakan dengan nilai kapasitoryang terpasang.

Pada sebuah peralatan perbaikan faktor daya, kedua komponen ini (Detuned Reactor Filter dan kapasitor) selalu berpasangan, sehingga apabila nilai komponen reactor tidak sesuai dengan nilai kapasitor yang terpasang, maka akan terjadi pergeseran pada nilai frekuensi resonansi yang dapat menimbulkan efek yang merugikan pada peralatan, seperti kelebihan panas dan over load.


Catatan :

Pada postingan sebelumnya, (Batasan Nilai kVARH agar tidak kena denda PLN) besarnya kebutuhan nilai kapasitor yang didapat dari hasil perhitungan masih dalam rating tegangan jaringan instalasi. Sehingga :

rating tegangan dan nilai kapasitor yang dibutuhkan perlu disesuaikan kembali sebagai efek dipasangnya detuned reactor filter.

Cara untk menetukan nilai Detunend Reactor Filter dan rating tegangan serta nilai kapasitor yang dibutuhkan akan kita bahas pada postingan selanjutnya.

Read more »

Penempatan Pemasangan Kapasitor

Penempatan Pemasangan Kapasitor - Lokasi Pemasangan Kapasitor disesuaikan dengan model kompensasi yang diinginkan. Idealnya kapasitor sebagai kompensasi daya reaktif dipasang dekat dengan lokasi peralatan yang memerlukan daya reaktif. Tetapi dikarenakan pertimbangan faktor teknikal dan ekonomis, maka pemasangan kapasitor tidak selalu dilokasi yang ideal. Pada prakteknya pemasangan kapasitor ditentukan oleh :

• Tujuan Umum ( mencegah pinalti karena pemakaian daya reaktif, mengurangi beban transformator dan kable, mengurangi voltage drop)
• Model operasi (beban stabil atau beban fluktuatif)
• Pertimbangan untuk pengembangan instalasi atau jaringan dimasa akan datang)

Dari beberapa pertimbangan tersebut, lokasi pemasangan kapasitor sebagai kompensasi daya reaktif dapat dibagi atas tiga, yaitu :

1. Kompensasi Daya Reaktif secara Global 
2. Kompensasi Daya Reaktif per Sektoral 
3. Kompensasi Daya Reaktif per beban Individual 

Ketiga sistim pemasangan kapasitor tersebut akan kita bahas keuntungannya serta catatan penting yang harus diketahui akibat dari pemasangan kapasitor dilokasi tersebut. Sebagai berikut :

• Kompensasi Daya Reaktif secara Global

Kapasitor dipasang pada pangkal jaringan dengan tujuan untuk menyediakan kompensasi daya reaktif untuk keseluruhan instalasi. Pemasangan secara global ini cocok untuk instalasi yang memiliki beban stabil dan faktor daya yang tidak fluktuatif.

Keuntungan pemasangan Kapasitor secara Global :

• Terhindar dari pinalti kelebihan pemakaian daya reaktif PLN
• Mengurangi beban pada transformator daya
• Jarigan dibawah ( feeder ke beban ) bisa dikembangkan tanpa penambahan instalasi untuk kapasitor baru 
• Lebih ekonomis

Catatan :

• Rugi – rugi pada penghantar (I2R) tidak berkurang

• Kompensasi Daya Reaktif per Sektoral

Kapasitor dipasang pada masing – masing feeder yang akan menyuplai daya listrik ke masing-masing beban setiap sektornya. Pada konfigurasi ini, masing – masing sektor memiliki kompensasi daya reaktif.

Konfigurasi ini cocok untuk sistim jaringan yang melebar (terdiri dari banyak sector) dengan tipe beban yang berbeda-beda.

Keuntungan pemasangan Kapasitor secara Sektoral :

• Terhindar dari pinalti kelebihan pemakaian daya reaktif PLN
• Mengurangi beban pada transformator daya
• Mengurangi pembebanan pada masing-masing feeder (sector) dan menghlangkan rugi-rugi panas pada setiap feeder
• Jarigan dibawah ( feeder ke beban ) bisa dikembangkan tanpa penambahan instalasi untuk kapasitor baru
• Lebih ekonomis

Catatan :

• Konfigurasi ini cocok untuk sistim dengan konfigurasi yang melebar (kesamping).
• Rugi – rugi pada penghantar (I2R) kebeban induktif tidak berkurang

• Kompensasi Daya Reaktif per Individual Beban

Kapasitor dipasang tepat pada terminal beban yang bersifat induktif , seperti motor-motor dengan daya (kW) besar.

Konfigurasi daya reaktif per Individual Beban merupakan konfigurasi yang paling ideal secara teknikal karena kapasitor dipasang pada peralatan yang membutuhkan kompensasi daya reaktif saja dan dapat disesuaikan dengan besarnya kebutuhan. 

Keuntungan pemasangan Kapasitor secara Individual : 

• Terhindar dari pinalti kelebihan pemakaian daya reaktif PLN 
• Mengurangi beban pada transformator daya 
• Rugi-rugi yang ditimbulkan pada sleuruh penghantar dapat dikurangi 

Catatan : 

• Konfigurasi ini memerlukan biaya pemasangan yang lebih besar dibanding 2 konfigurasi diatas, karena kompensasi daya reaktif dipasang pada setiap beban yang memerlukan. Tetapi untuk jangka panjang akan terbayarkan dengan penghematan karena penurunan rugi-rugi pada penghantar. 
• Untuk pengembangan jaringan, konfigurasi ini akan membutuhkan penambahan kapasitor baru, jika beban pada pengembangan tersebut membutuhkan kompensasi daya reaktif.

Read more »

Batasan Nilai kVARH Agar Tidak Kena Denda PLN

Apa hubungan Daya Reaktif kVAR dengan Faktor Daya dan berapa batasan nilai kVARH agar tidak kena denda PLN ? 

Sebagai kompensasi terhadap kerugian PLN yang diakibatkan karena pelanggan B memakai arus yang lebih besar untuk daya yang sama, maka PLN memberlakukan denda untuk kelebihan pemakaian kVAR tersebut.

Kenapa jadi kelebihan pemakaian kVAR yang didenda, sementara yang menyebabkan kerugian PLN adalah faktor daya pelanggan B yang rendah ?

Penjelasannya adalah sebagai berikut : 

Pada segitiga daya diatas, disebutkan Cos Ø adalah faktor daya dimana nilainya merupakan Cosinus sudut Ø yang besarnya sudut Ø tersebut akan bertambah bila garis vector kVAR bertambah panjang dan akan mengecil bila garis vector kVAR berkurang.

Untuk mencari nilai kVAR dari pelanggan B, kembali kita gunakan rumus segitigadaya diatas, yaitu :

• S = √( P² + Q² ) 

Pada pelanggan B, untuk 1.5 kW arus yang diserap adalah 9.74 A, sehingga S (VA) adalah :

• S = V x I
• S = 220 x 9.74 
• S = 2142 VA 

Sehingga nilai Q (kVAR) didapat :

• S = √( P² + Q² )
• Q = √( S² - P² ) 
• Q = √( 2142² - 1500² ) 
• Q = 1529 VAR atau 1.52 kVAR 

Total pemakaian kVAR pelanggan B dalam sebulan (kVARH) adalah :

• 1.52 kVAR x 8 jam x 30 hari = 364.8 kVARH. 

Batas kVAR yang dibolehkan oleh PLN adalah pada faktor daya 0.85, jadi pemakaian kVAr yang dibatasi PLN adalah :

• P = V x I x Cos Ø 
• I = P / (220 x Cos Ø)
• I = 1.5 kW / (220 x 0.85)
• I = 8 A 

S (kVA) pelanggan B pada 0.85 adalah :

• S = V x I 
• S = 220 x 8 
• S = 1760 VA atau 1.76 kVA 

Maka kVAR pelanggan B pada Cos Ø 0.85 adalah

• S = √( P² + Q² ) 
• Q = √( S² - P² ) 
• Q = √( 1760² - 1500² ) 
• Q = 920.6 VAR atau 0.9 kVAR 

Total batasan pemakaian kVAR pelanggan B dalam sebulan (kARH) adalah :

• 0.9 kVAR x 8 jam x 30 hari = 221 kVARH 

Jadi kelebihan pemakaian kAVRH pelanggan B adalah sebesar :

• 364.8 kVARH – 221 kVARH = 143.8 kVARH 

Kelebihan sebesar 143.8 kVARH inilah yang dibebankan oleh PLN ke pelanggan B.
Bila tarif denda pemakaian kelebihan kVARH adalah Rp. 1000/kVARH, maka pelanggan B akan dikenai denda kVARH sebesar :

• 143.8 kVARH x Rp. 1000/kVARH = Rp. 143.800 

Sekarang terlihat, pelanggan A lebih beruntung dari pelanggan B, karena disamping membayar pemakaian energi listrik kWH juga pelanggan B dikenai denda karena memakai lebih kVARH dari yang dibatasi.

Dari penjelasan diatas dapat dilihat hubungan faktor daya dengan kVAR dan batas pemakaian kVARH untuk setiap pelanggan.


Akibat yang ditimbulkan dari kelebihan pemakaian daya reaktif 

Salah satu akibat dari kelebihan pemakaian daya telah dibahas sebelumnya yaitu dikenai denda oleh PLN. Disamping itu ada hal lain yang sangat merugikan akibat kelebihan pemakaian kVARH ini, yaitu :
1. Pemanfaatan Kontrak Daya dengan PLN tidak maksimal 

Pada contoh sebelumnya telah dijelaskan bahwa pelanggan A untuk beban 1.5 kW hanya menyerap arus sebesar 8 A atau menggunakan kontraknya sebesar :

• kVA (S) = V x I 
• kVA (S) = 220 x 8 = 1760 VA dari kontrak 2200 VA, 

sehingga masih ada sisa yang bisa dimanfaatkan sebesar

• 2200 – 1760 = 240 VA 

Sementra pelanggan B untuk beban yang sama telah menyerap arus sebesar 9.74 A atau menggunakan kontraknya sebesar :

• kVA (S) = V x I 
• kVA (S) = 220 x 9.74 = 2142 VA dari kontrak 2200 VA, 

sehingga sisa yang bisa dimanfaatkan hanya sebesar : 

• 2200 – 2142 = 58 VA 

Dari perhitunganterlihat, semakin bagus nilai faktor daya dengan kata lain semakin kecil pemakaian kVAR maka kita bisa memaksimalkan kontrak daya dengan PLN. 

2. Timbulnya rugi-rugi akibat pemakaian arus yang lebih besar 

Seperti kita ketahui, semakin besar arus yang mengalir pada suatu penghantar, maka semakin besar rugi –rugi yang ditimbulkan disepanjang penghantar tersbut. 

Rugi – rugi yang ditimbulkan pada jaringan tersebut akan menjadi daya tambahan pada pelanggan yang akan menambah beban biaya tagihan pelanggan itu sendiri. 

3. Kapasitas Transformator menjadi lebih besar 

Pada pelanggan industri yang memiliki transformator sendiri, dengan rendahnya fakor daya maka kapasitas transformator yang digunakan akan mejadi lebih besar, hal ini telah dijelaskan pada postingan sebelumnya pada Kapasitas Transformator dankemampuan beban yang disuplay nya

Untuk penjelasan lebih lengkap terkait akibat yang ditimbulkan dari kelebihan pemakaian daya reaktif dapat dilihat pada artikel Kerugian akibat Rendahnya Faktor Daya (Power Faktor). 

Bagaimana cara mengurangi pemakaian daya reaktif? 

Setelah kita mengetahui kerugian akibat kelebihan pemakaian daya raktif, maka perlu dilakukan usaha untuk mengurangi pemakaianannya. 

Sebuah instalasi listrik pasti memerlukan daya reaktif. Peralatan-peralatan tertentu memerlukan daya reaktif untuk beroperasi. 

Bila kebutuhan daya reaktif tersebut besar dan tidak disediakan oleh pelanggan, maka daya reaktif dari PLN yang akan diserap oleh peralatan tersebut. 

Sehingga bila melebihi batas yang ditetapkan oleh PLN, maka pelanggan tersebut akan dikenai biaya pemakaian kelebihan daya reaktif. 

Untuk mengurangi pemakaian daya reaktif dari PLN tersebut adalah dengan cara memperbaiki nilai faktor daya dari instalasi yang terpasang. 

Cara memperbaikinya adalah dengan memasang capasitor bisa dengan nilai yang konstan ( fix capacitor ) ataupun variable capacitor yand diatur melalui Capacitor Bank. 

Besar atau kecilnya Capacitor tersebut berada dalam satuan kVAR. kVAR inilah yang nantinya menyuplai kebutuhan daya reaktif peralatan, sehingga tidak lagi menggunakan daya reaktif dari PLN. 

Metode untuk meningkatkan faktor daya tesebut sebenarnya tidak sulit dan ada beberapa cara mudah untuk itu, seperti berikut : 

1. Metode Praktis 0.86 

Ini merupakan cara paling gampang untuk menetukan daya reaktif. 

Jika nilai faktor daya dan kebutuhan daya reaktifnya sebuah instalasi tidak diketahui, cukup menggunakan metode 0.86 ini. 

Nilai 0.86 adalah faktor daya yang aman dari denda PLN. 

Contoh : 

Jika instalasi pelanggan hanya diketahui kontraknya saja yaitu 10 kVA. 

Untuk kebutuhan kVAR nya adalah : 

• kVAR (Q) = 10 kVA x 0.5 x (2/3) = 3.33 kVAR 

Rumus praktis ini berdasarkan hitungan sebagai berikut : 

• Cos Ø = 0.86 , sehiggga 
• Ø = Arc Cosinus 0.86 (Invers dari Cos) = 30^o 
• Sin Ø = Sin 30 = 0.5 
• kVAR (Q) = 10 kVA x 0.5 
• kVAR (Q) = 5kVAR x 2/3 = 3.33 kVAR 

Dikali 2/3, karena masih menggunakan kVAR dari PLN tetapi tidak full (masih dibatas yang tidak dikenai denda) dan kekurangannya di sediakan sendiri sebesar 3.33 kVAR.

Jadi daya reaktif (kVAR) 1/3 diambil dari PLN sehigga kita tidak memakai lebih dan tidak kena denda dan 2/3 nya kita sediakan sendiri berupa Capacitor tambahan yang terpasang diinstalasi.

2. Metode tagihan bulanan 

Nilai kVAR yang disediakan didapat dari besarnya denda pemakaian kVARH yang dikenai PLN. 

Hal ini dapat dilihat pada tagihan listrik yang dibayarkan setiap bulannya. Bila pada tagihan pada bulan tertentu sebuah pelanggan dikenai denda kVARH sebesar 800 kVARH. 

Maka rata –rata pemakaian kVAR setiap jam oleh pelanggan tersebut adalah :

•  = 8000 kVARH : ( 30 hari x 24 jam ) = 11.1 kVAR / jam 

Nilai 11.1 kVAR adalah nilai kekurangan kVAR yang harus disediakan agar pelanggan tersebut tidak dikenai denda setiap bulannya. 

Metode ini memerlukan data tagihan PLN setiap bulannya. Sehingga nilai kVAR yang didapat akan lebih bagus bila kwitansi tagihan PLN dan informasi besarnya denda kVARH setiap bulan dapat dirata-ratakan dari tagihan selama 5 s/d 10 bulan. 

Metode ini hanya untuk menghindari denda kVARH PLN, karena kVAR yang didapat dari perhitungan diatas hanya untuk mencapai faktor daya 0.86 saja. 

Bila diinginkan untuk lebih hemat lagi, agar faktor dayanya bisa diatas 0.86, misalkan 0.9 maka hitungan praktisnya nilai kVAR tersebut dikalikan 2, sehingga dari perhitungan diatas kVAR yang ideal adalah : 

•  = 2 x 11.1 kVAR = 22.1 kVAR 

3. Metode Pengukuran dan Perhitungan 

Pada metode ini sebuah instlasi pelanggan dilakukan pengukuran dan pengambilan data dengan peralatan metering, yaitu data daya (P), data arus (I) dan data tegangan (V). 

Untuk keakuratan data yang terkumpul, sebaiknya dilakukan beberapa kali pengambilan pengukuran pada saat jam sibuk, yaitu ketika pemakaian daya full.

Contoh : 

Dari hasil beberapa kali pengukuran didapat data rata – rata pada sebuah pelanggan PLN 1 phasa adalah sebagai berikut : P = 2 kW; V :220 : I = 15 A 

Dengan rumus : 

• P = V x I x Cos Ø 

Didapat faktor daya (Cos Ø) :

• Cos Ø  = P : (V x I) 
• Cos Ø  = 2000 : (220 x 15) 
• Cos Ø  = 2000 : 3300 = 0.6 

Faktor daya pelanggan didapat sebesar : 0.6 

Untuk mencari nilai kVAR dari pelanggan , kembali kita gunakan rumus segitiga daya, yaitu : 

• S = √( P² + Q² ) 

Untuk 2 kW arus yang diserap adalah 15 A, sehingga S (VA) adalah : 

• S = V x I 
• S = 220 x 15 
• S = 3300 VA 

Sehingga nilai Q (kVAR) didapat : 

• S = √( P² + Q² ) 
• Q = √( S² - P² ) 
• Q = √( 3300² - 2000² ) 
• Q = 2624 VAR atau 2.6 kVAR 

Dari hasil pencarian, kVAR yang digunakan oleh pelanggan tersebut adalah : 2.6 kVAR. 

Jika pelanggan tersebut ingin memperbaiki faktor dayanya, misalkan menjadi 0.95, maka kVAR yang dibutuhkan untuk mencapai 0.95 adalah : 

Beban adalah sebesar 2 kW, tegangan tetap pada 220 V dan faktor daya 0.95, arus yang digunakan adalah : 

Dengan rumus : 

• P = V x I x Cos Ø 

Dicari arus yang digunakan :

• I = P : (V x Cos Ø ) 
• I = 2000 : (220 x 0.95) 
• I = 2000 : 209 = 9.56 A 

Untuk 2 kW arus yang diserap adalah 9.56 A, sehingga S (VA) adalah : 

• S = V x I 
• S = 220 x 9.56 S = 2103 VA 

Sehingga nilai Q (kVAR) didapat : 

• S = √( P² + Q² ) 
• Q = √( S² - P² ) 
• Q = √( 2103² - 2000² ) 
• Q = 650 VAR atau 0.65 kVAR 

Dari hasil pencarian, kVAR yang digunakan oleh pelanggan tersebut adalah : 0.65 kVAR. 

Jadi yang harus disediakan oleh pelanggan tersebut agar faktor dayanya naik dari 0.6 ke 0.95 adalah sebesar : 

• 2.6 kVAR – 0.65 kVAR = 1.95 kVAR

Read more »

Hubungan Daya Reaktif kVAR dengan Faktor Daya

Hubungan Daya Reaktif kVAR dengan Faktor Daya – Bagi pelanggan PLN, terutama pelanggan Indusri, kelebihan pemakaian kVARH pada rata –rata faktor daya (Cos Ø) kurang dari 0.85 akan dikenakan biaya kelebihan pemakaian kVARH. 

Pemakaian daya kVARH oleh pelanggan industri tidak bisa dihindari karena mesin dan peralatan yang digunakan seperti motor listrik memerlukan daya reaktif untuk beroperasi. Dikarenakan kebutuhan daya reaktif tersebut, pelanggan industri harus selalu memperhatikan pemakaian daya reaktifnya sehingga tidak melebihi dari batas yang ditetapkan pleh PLN. 

Dari hal diatas , ada beberapa pertanyaan yang akan kita bahas pada postingan berikut ini, yaitu : 

1. Kenapa PLN membatasi pemakaian daya reaktif pelanggan? 
2. Apa hubungan Daya Reaktif kVAR dengan Faktor Daya dan berapa batasan nilai kVARH agar tidak kena denda PLN ? 
3. Akibat yang ditimbulkan dari kelebihan pemakaian daya reaktif ? 
4. Bagaimana cara mengurangi pemakaian daya reaktif? 

Penjelasan 

Membahas mengenai Daya Reaktif tidak bisa lepas dari faktor daya ( Cos Ø ) dan segitiga daya. Seperti dijelaskan sebelumnya, komponen segitiga daya terdiri dari 3 buah vector garis yang membentuk segitiga dengan sudut Ø yang dibentuk oleh dua buah vector garis , yaitu vektor daya aktif (kW) dengan daya semu (kVA). 

Pada segitiga daya diatas terlihat, semakin pendek garis kVAR (Q), maka sudut Ø semakin kecil. Besar nya nilai Cosinus dari sudut Ø yang terbentuk inilah yang dinamakan dengan Faktor Daya atau Cos Phi. 

Semakin panjang garis kVAR berarti semakin besar pemakaian daya reaktif. Hal ini berarti dengan semakin panjangnya garis kVAR akan menyebabkan semakin besar sudut Ø. 

Nilai Cosinus dari sudut Ø berbanding terbalik dengan besarnya sudut Ø. Pada sudut Ø = 0^o, nilai Cos Ø adalah = 1, dan pada sudut Ø = 90^o, nilai Cos Ø adalah 0. Seperti pada table dibawah ini : 

Ø	Cos Ø
0	1
30	0.866
45	0.777
60	0.5
90	0

Besarnya nilai Cos Ø (Faktor Daya) ada pada nilai 0 sd 1.

Dari segitiga daya diatas, diturunkan rumus trigonemetrinya menjadi sebagai berikut : 

• P = S x Cos Ø 
• Q = S x Sin Ø 
• S = √( P² + Q² ) 

Pada jaringan 3 phasa, 

• kVA = √3 x V x I, 

sehingga rumus diatas ditulis menjadi :

• P = √3 x V x I x Cos Ø 
• Q = √3 x V x I x Sin Ø 

Sebagaimana kita ketahui, PLN sebagai penyedia layanan tenaga listrik akan menagih setiap bulannya energi listrik yang digunakan oleh pelanggan dalam satuan kWH.

Satuan kWH merupakan jumlah akumulasi pemakaian daya nyata (P) setiap jam dalam sebulan.
Misalkan pemakaian daya sebuah pelanggan PLN adalah 1500 W (1.5kW) dalam satu jam. Pemakain itu hanya pada jam kerja mulai dari 08.00 – 16.00, yang berarti ada pemakaian selama 8 jam. Berarti besarnya kWH yang digunakan dalam sebulan adalah :

• 1.5 kW x 8 jam x 30 hari = 360 kWH , 

Nilai inilah yang ditagih oleh PLN melalui hasil pembacaan pada kWH meter yang terpasang pada instalasi pelanggan tersebut.

Sekarang kita perhatikan kontrak pelanggan diatas dengan PLN.
Kontrak PLN dengan pelanggannya ada pada satuan VA, tidak pernah dalam satuan kW. Misalkan, pelanggan pada contoh diatas memiliki kontrak daya dengan PLN sebesar 2200 VA atau 2.2 kVA untuk saluran 1 phasa (220 V). Ini berarti , PLN sebagai penyedia tenaga listrik akan menyalurkan daya listrik maksimum kepelanggan tersebut sebesar 2200 VA dengan batasan arus sebesar :

• S = V x I
• I = S / V
• I = 2000/220
• I = 10 A 

Batasan arus 10 A inilah yang nantinya akan digunakan oleh PLN untuk membatasi pemakaian pelanggan, sehingga apabila arus yang digunakan oleh pelanggan tersebut lebih besar dari 10 A, maka Circuit Breaker yang terpasang di kWH Meter akan jatuh (trip) dikarenakan kelebihan beban.

Kenapa PLN membatasi pemakaian daya reaktif pelanggan ?

Dari penjelasan sebelumnya, kontrak PLN dengan pelanggan ada pada satuan VA, bisa kVA atau MVA. Jadi berapapun besar pemakaian pelanggan, akan dibatasi oleh arus sesuai besarnya kVA yang dikontrak. Pada contoh diatas, untuk pelanggan kontrak daya 2200 VA (2.2 kVA) arus yang dibatasi adalah sebesar 10 A.

Dengan kata lain, untuk pelanggan 2200 VA, PLN menyediakan arus maksimum 10 A. Misalkan, ada dua pelanggan PLN, A dan B, dengan kontrak sama 2200 VA, daya terpasang pada instalasinya 1500 Watt (1.5 kW), dengan pemakaian 8 jam sehari, tagihannya sebulan adalah :

• 1.5 kW x 8 jam x 30 hari = 360 kWH. 

Maka PLN akan menagih biaya pemakaian energi listrik kepelanggan tersebut sebesar :

• 360 kWH x tarif Rp/kWH. 

Jika tarif Rp/kWH untuk pelanggan tersebut adalah Rp.1000/kWH, maka besarnya tagihan PLN adalah :

• 360 kWH x Rp. 1000/kWH = Rp. 360.000 

Sampai pada perhitungan ini, kedua pelanggan memiliki tagihan yang sama, yaitu Rp. 360.000.

Jika instalasi pada pelanggan A lebih baik, dan membatasi pemakaian kVARHnya sehingga faktor daya (Cos Ø) nya ada pada angka 0.85, maka dari rumus
P = √3 x V x I x Cos Ø, didapat arus yang diserap oleh pelanggan A adalah :

• I = P / (V x Cos Ø) 
• I = 1500 Watt / (220 Volt x 0.85) 
• I = 8 A 

Pada pelanggan B, misalkan dikarenakan banyaknya pemakaian kVARH, sehingga faktor daya (Cos Ø) nya ada pada angka 0.7, maka arus yang diserap oleh pelanggan B, menjadi :

• I = P / (V x Cos Ø)
• I = 1500 Watt / (220 Volt x 0.7)
• I = 9.74 A 

Data yang didapat dari perhitungan diatas, pelanggan A menyerap arus sebesar 8 A atau menggunakan kontraknya sebesar :

• kVA (S) = V x I 
• kVA (S) = 220 x 8 
• kVA (S) = 1760 VA dari kontrak 2200 VA. 

Sementara pelanggan B, menyerap arus sebesar 9,74 A, atau menggunakan kontrak dayanya sebesar :

• kVA (S) = 9.74 x 220 V 
• kVA (S) = 2142 VA dari kontrak 2200 VA. 

Berdasarkan tagihan PLN, pelanggan A dan B sama-sama memakai daya sebesar 1.5 kW dengan biaya tagihan yang sama sebesar Rp. 360.000. Tetapi pelanggan B lebih banyak menyerap arus, yaitu : 9.74 A sedangkan pelanggan A hanya 8 A.

Dilihat dari sisi pemakaian dan biaya yang dibayarkan, pelanggan B terlihat lebih beruntung, karena memakai banyak VA, yaitu 2142 VA, tetapi membayar sama dengan pelanggan A yang memakai VA yang lebih kecil yaitu 1760 VA.

Tetapi apakah pelanggan B lebih beruntung ?, hal ini akan kita bahas nanti.

Bila kita lihat dari sisi PLN, untuk melayani kebutuhan daya listrik kedua pelanggan A dan B, PLN telah membangkitkan tenaga listrik dan mendistribusikannya sebesar :

• 1760 + 2142 = 3902 VA, dengan total arus : 
• 8 A + 9.74 A = 17.74 A 

Seharusnya dengan arus 17.74 A atau dengan daya 3902 VA dengan faktor daya 0.85, PLN dapat menerima pembayaran maksimal dengan kW sebagai berikut :

• P = S x Cos Ø
• P = 3902 X 0.85 
• P = 3316.7 Watt, atau 3,3 kW 

Sehingga total pendapatan sebulan dari pelanggan A dan B seharusnya menjadi :

• 3.3kW x 8 jam x 30 hari = Rp. 792.000. 

Sedangkan dengan kondisi yang terjadi, tagihannya hanya sebesar Rp. 720.000 (total tagihan pelanggan A dan B).

Dari ilustrasi diatas, PLN mengalami kerugian karena kVA yang disuplai ke kedua pelanggan tidak sebanding dengan kWH yang dipakai oleh kedua pelanggan tersebut.

Hal ini dikarenakan arus yang diserap pelanggan B lebih banyak untuk pemakaian daya yang sama dibanding dengan pelanggan A.

Dari perhitungan diatas terlihat, semakin besar faktor daya (diatas 0.85) maka arus yang diserap pelanggan untuk pemakaian daya yang sama akan semakin kecil, begitu pula sebaliknya, bila faktor daya semakin rendah (dibawah 0.85), arus yang diserap pelanggan akan semakin besar.

Sekarang terlihat jelas kenapa PLN membatasi faktor daya pelanggan di angka 0.85.

Untuk kelanjutan pembahasan ini silahkan menuju halaman Batasan Nilai kVARH Agar Tidak Kena Denda PLN.

Read more »