Post on 11-Aug-2015
MODUL XIII
SISTEM DISTRIBUSIEFEK PEMASANGAN KAPASITOR DAN
PERBAIKAN FAKTOR DAYA
Bila dilihat sepintas lalu, kelihatannya kapasitor daya merupakan peralatan yang
sederhana dan tidak canggih ; yaitu terdiri dari pelat metal yang dipisahkan satu sama
lain dengan bahan isolasi. Tidak ada bagian yang bergerak, akan tetapi terdapat gaya
yang bekerja sebagai fungsi dari kuat medan listrik. Sistem penghantar biasanya dibuat
dari lapisan alumunium murni atau semprotan logam. Sistem dislektriknya dapat dibuat
dari :
a. Keseluruhan dielektriknya dari kertas ( kondens kertas tissue)
b. Lapisan campuran kertas plastic.
c. Lapisan plastic dengan cairan perekat yang dipadatkan.
Untuk semua kapasitor yang berdielektrik kertas, umumnya digunakan askarel
seba pemadat. Tissue dengan kepadatan tinggi, yang tebal normalnya 10 – 16 mm
sering dipakai. Dalam praktek, kapasitor ini didesain dapat menahan kuat medan
berkisar 15 V per micron rugi dayanya berkisar antara 2,4 – 3,5 watt/kVAr.
13.1 Efek Pemasangan Kapasitor Seri dan Paralel (shunt)
Fungsi utama dari pemakaian kapasitor seri atau kapasitor shunt adalah
mengatur teganagan dan aliran daya reaktif pada titik dimana kapasitor tersebut
dipasang. Pada kapasitor parallel atau shunt meruba factor daya beban sedangkan
kapasitor seri secara langsung mengurangi reaktansi induktif.
13.1.1 Kapasitor Seri.
Kapasitor seri yaitu kapsitor yang dihubungkan seri dengan impedansi saluran
yang bersangkutan. Pemakaiannya amat dibatasi pada saluran distribusi, karena
peralatan pengaman cukup rumit. Jadi secara umum dapat dikatakan bahwa biaya untuk
pemasangan kapasitor seri lebih mahal daripada biaya pemasangan kapasitor parallel.
Biasanya juga, kapasitor seri desain untuk daya yang lebih besar daripada kapasitor
parallel, guna mengatasi perkembangan beban kelak dikemudian hari. Seperti yan
terlihat pada gambar 13.1; kapasitor seri mengkompensir reaktansi induktif. Dengan kata
lain kapasitor seri adalah reaktansi negative (kapasitif) yang dihubungkan seri dengan
reaktansi positif (induktif), yang memungkinkan dapat mengkompensir sebagian atau
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badruddin SISTEM DISTRIBUSI 1
seluruhnya. Oleh karena itu kapasitor seri tersebut dapat digunakan sebagai penaik
tegangan otomatis yang sebanding dengan pertumbuhan beban. Selanjutnya pemakaian
kapasitor – seri pengaruhnya terhadap naiknya tegangan lebih besar dibandingkan
kapasitor shunt untuk factor – daya yang rendah.
Gambar 12.1a adalah bagan satu garis dari suatu penyulang, sedangkan
gambarkan gamabr 12,1c adalah fasor diagramnya. Bila pada penyulang tersebut
diujung penerimanya dipasang kapasitor – seri, yang bagan satu garisnya seperti yang
terlihat pada gambar 12.1b, maka fasor diagramnya seperti yang terlihat pada gambar
12.1d.
Perhatikanlah gambar 12.1a dan 12.1c; jatuh tegangan pada penyulang tersebut
dapat dinyatakan secara pendekatan sebagai berikut:
Dimana :R = tahanan dari penyulang, dalam ohm
= reaktansi induktif dari penyulang, dalam ohm = factor – daya dari ujung penerima = sinus dari sudut factor – daya ujung penerima
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badruddin SISTEM DISTRIBUSI 2
a dan c tanpa kapasitor, b dan d dengan kapasitor seriGambar 12.1 diagram fasor dari penyulang distribusi dengan factor daya mengikut.Dari gambar 12.1b dan 12.1d, hasil jatuh tegangan akibat dipasangnya kapasitor – seri
dapat di hitung sebagai berikut :
Dimana = reaktansi kapasitif dari kapasitor seri, dalam ohm.
12.2 Kompensasi LebihBasanya ukuran kapasitor seri untuk distribusi dipilih sedemikian rupa, sehingga
reaktansi kapasitif dari kapasitor lebih kecil dari reaktansi indyktif dari saluran. Akan
tetapi dalam hal – hal tertentu (tahanan saluran lebih besar dari reaktansinya), dipilih
rekatansi kapasitifnya lebih besar terhadap reaktansi induktif saluran sehingga jatuh
tegangan menjadi :
Keadaan seperti ini, disebut kompensasi lebih (over compensation). Pada gambar 12.2
diperlihatkan fasor diagram pada keadaan kompensasi lebih.
Bila dipilih memakai kapasitor seri dengan kompensasi lebih, hendaknya dibatasi saja
untuk beban normal. Hasil kompensasi lebih pada tegangan ujung penerima tidak selalu
menyenangkan, karena bila waktu mengasut motor besar, arus asut yang mengikut
dapat menghasilkan kenaikan tegangan diluar dari yang biasa, seperti yang terlihat pada
gambar 12.2b. pengaruh ini dapat menimbulkan kedip tegangan. Pengaruhnya terutama
dirasakan pada lampu – lampu (umur menjadi pendek) dan semuanya ini akhirnya
pelanggan yan menanggung akibatnya.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badruddin SISTEM DISTRIBUSI 3
a. Beban normal, b. waktu mengusut motor yang besar.
Gambar 12.2 tegangan ujung terima pada kompensasi lebih.
12.3 Faktor daya mendahului (leading power factor)
Mengurangi jatuh tegangan yang terjadi pada saluran yaitu antar VK ( tegangan ujung
kirim) dan Vt ( tegangan ujung terima) dengan memakai kapasitor seri, arus bebannya
harus dengan factor pengikut. Bila factor dayanya mendahului (leading), maka tegangan
ujung terima menjadi lebih kecil. Sebagai contoh, pada gambar 12.3a, diperlihatkan
factor diagram tegangan dari saluran tanpa kapasitor seri dimana arus beban dengan,
factor daya mendahului. Dengan arus beban yang mendahului seperti yang terlihat pada
gambar 12.3a, sekarang pada saluran dipasang pada kapasitor seri dan hasil resultan
fasor diagramnya dapat dilihat pada gambar 12.3b dari gambar ini terlihat bahwa
tegangan ujung penerima (Vt) berkurang sebagai akibat dipasangnya kapasitor seri.
a. Tanpa kapasitor seri, b. Dengan kapasitor seri
Gambar 12.3 Diagram fasor tegangan dengan factor daya mendahului
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badruddin SISTEM DISTRIBUSI 4
Bila Cos = 1, maka sin = 0, maka = 0, sehingga persamaan menjadi :
Jadi pada keadaan seperti ini, pemakaian kapasitor seri praktis tidak mempunyai
arti apa – apa. Karena hal – hal tersebut diatas dan alasan – alasan lainnya (misalnya
resonansi pada trafo, resonansi subsinkron, selama mengasut motor, paralelnya motor –
motor selama operasi normal dan kesukaran dalam memproteksi kapasitor terhadap
arus tegangan sistem). Pemakaian kapasitor seri kurang banyak digunakan pada sistem
distribusi, akan tetapi kapasitor dipakai pada saluran substanmissi untuk memodifikasi
pembagian beban dari termisnya lebih besar daripada saluran yang akan diparalel. Pada
keadaan parallel ini, amat sulit dan tidaklah mungkin saluran subtransmisi yan lama
terhindar dari pembebanan lebih. Disini kapasitor seri dipakai untuk mengatur reaktansi
dari saluran yan kemampuan termisnya lebih besar.
12.4 Kapasitor Shunt (pararel)
Kapasitor shunt, yaitu kapasitor yang dihubungkan parallel dengan saluran dan secara
intensif digunakan pada sistem distribusi. Kapasitor shunt mencatu daya reaktif atau arus
yang menentang komponen arus beban induktif. Gambar 12.4a merupakan bagan satu
garis suatu penyulang tanpa kapasitor shunt, dan fasor diagramnya terlihat pada gambar
12.4c. gambar 12.4b dan gambar 12.4d masing – masing menggambar bagan saru garis
dan fasor diagram bila saluran/penyulang tersebut dipasang kapasitor shunt di ujung
saluran.
Gambar 12.4 bagan satu garis dan fasor diagram suatu penyulang dengan factor daya
tertinggal.
Sebelum kapasitor shunt dipasng pada ujung saluran, jatuh tegangan pada penyulang
tersebut dengan factor daya mengikat pendekatan dihitung sebagai berikut :
Atau
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badruddin SISTEM DISTRIBUSI 5
Atau
Dimana R = tahanan total dari sirkuit penyulang, dalam OhmXL = reaktansi induktif total dari penyulang, dalam OhmIR = Komponen arus aktif , dalam amperIX = Komponen arus reaktif, dalam amper.
Bila kapasitor dipasang pada ujung penerima dari saluran, seperti yang terlihat
pada gambar 12.4b, secara pendekatan jatuh tegangan sekarang menjadi :
Perubahan jatuh tegangan sebelum dan sesudah dipasangnya kapasitor shunt dapat
dinyatakan sebagai :
12.5 Pemilihan Antara Kapasitor Seri dan Paralel (shunt)Dari penjelasn sebelumnya, pemakaian kapasitor seri parallel pada sistem tenaga akan
menimbulkan daya reaktif untuk memperbaiki factor daya dan tegangan, karenanya akan
menambah kapasitas sistem dan mengurangai kehilangan energy.
Dalam kapasitor seri, daya reaktif berbanding lurus dengan kuadrat arus beban,
sedangkan pada kapasitor parallel, berbanding lurus dengan kuadrat, tegangannya. Ada
beberapa aspek tertentu yang tidak menyenangkan pada kapasitor seri. Disamping
secara umum biaya pemasngan kapasitor seri lebih mahal daripada pemasangan
kapasitor parallel dan juga biasanya daya kapasitor seri didesain lebih besar daripada
kapasitor parallel, guna menjaga perkembangan beban nantinya. Factor – factor yang
mempengaruhi pemilihan kapasitor paralel dan seri, disarikan pada tabel 12.5
No Tujuan Pilihan Pada
1
2
3
4
5
67
Memperbaiki factor daya
Memperbaiki tingkat tegangan pada sistem
saluran udara dengan factor daya normal
dan rendah
Memperbaiki tingkat tegangan pada sistem
saluran udara dengan factor daya tinggi
Memperbaiki tegangan pada sistem SKTM
dengan factor daya normal dan rendah
Memperbaiki tegangan pada sistem SKTM
dengan factor daya tinggi
Memperbaiki rugi daya dan rugi energy
pada saluran
Mengurangi fluktuansi tegangan
Kedua
Pertama
Tidak digunakan
Pertama
Tidak digunakan
Kedua
Pertama
Pertama
Kedua
Pertama
Tidak digunakan
Sda
Pertama
Tidak digunakan
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badruddin SISTEM DISTRIBUSI 6
12.6 Perbaikan Faktor daya
Macam beban listrik umunya berupa beabn induktif dengan factor daya 80 % mengikut.
Oleh sebab itu. Macam beban seperti ini yang distribusi arusnya mengikut a9lagsa0
terhadap tegangan seperti yang terlihat pada gambar 12.6 cosinus dari sudut yang
dibentuk antar arus dan tegangan terima (Vt) dikenal sebagai factor daya ( power factor).
a. Diagram fasor, b. Segitiga daya
Gambar 12.6 Perbaikan factor daya dengan daya aktif konstan
Bila komponen dari arus I yang sefasa dan tidak sefasa dikalikan dengan tegangan
terima Vt maka didapat hubungan antar daya aktif (P) daya reaktif (Q) dan daya
kompleks (S) atau apparent power (gambar 12.6b). bila dipasang kapasitor pada sisi
beban, maka komponen daya reaktif (Q) dari daya semu (S) akan berkurang.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Badruddin SISTEM DISTRIBUSI 7