PT AT Indonesia dalam memenuhi suplai tenaga listrik selain berasal dari PLN juga berasal dari pembangkit listrik cadangan berupa generator set (genset). Salah satu peralatan yang sangat penting dan beresiko besar apabila terjadi pemadaman listrik adalah instalasi cooling tower yang berfungsi untuk mengontrol temperature mesin furnace di Casting Production Department. Generator set bekerja secara otomatis sehingga pada saat listrik PLN mati maka genset langsung bekerja dan sebaliknya jika listrik PLN sudah kembali normal maka genset mati. Penelitian dilakukan untuk menentukan besarnya kapasitas dan tegangan genset yang sesuai untuk menyuplai beban terpasang. Untuk mengetahui kapasitas dan tegangan maka dilakukan pengumpulan data-data peralatan. Program ETAP Power Station 4.0 digunakan untuk mensimulasikan single line diagram, dengan menghitung load flow maka nilai daya, rugi daya dan faktor daya akan diketahui. Hasil dari aliran daya digunakan untuk mengetahui titik kerja generator di dalam kurva performance chart. Hasil simulasi dengan program ETAP Power Station 4.0 diperoleh beban terbesar yang harus disuplai oleh genset adalah 253 kW, 176 kVAr, 308 kVA dengan faktor daya 0,82 tertinggal (lagging). Setelah dimasukkan dalam performance chart generator terlihat bahwa generator masih bekerja dalam batas kestabilan. Daya genset yang digunakan 500 kVA sesuai dengan total daya beban yang harus disuplai genset tersebut sebesar 308,04 (perhitungan) dan 308 kVA (simulasi).

AnalisaTabel 4.2 Hasil Perhitungan Daya Reaktif ( Q )

No Nama Panel Teg 3Ø (V) Cos FArus Terukur

(A)Daya [P]

(KW)Daya [S] (KVA)

Daya [Q] (KVAR)

1 P-CT-1-1 380 0.80 165.23 87.00 108.75 65.252 P-Booster Pump 380 0.80 10.00 5.27 6.38 3.953 LP-Fact-1 380 0.80 7.60 4.00 5.00 3.004 P-MOL-1 380 0.80 41.70 21.96 27.45 16.475 P-MEL-1 380 0.80 126.50 66.61 83.26 49.956 P-MEL-2 380 0.80 117.00 61.60 77.00 46.20

Total Beban Terukur 468.03Total Daya Aktif ( kW) 246.43Total Daya Semu ( kVA ) 308.04Total Daya Reaktif ( kVAr ) 184.82

Dalam masalah ini, dikehendaki perbaikan faktor daya sesudah dipasang kapasitor adalah0,97. Untuk itu diperlukan perhitungan untuk menentukan besar kapasitor yang akan dipasang pada masing-masing beban agar faktor daya menjadi 0,97. Berikut ini adalah cara untuk menghitung besarnya daya reaktif sebelum dan sesudah dipasang kapasitor serta menentukan besarnya kapasitor yang akan dipasang agar faktor daya menjadi 0,97.Q1 = P.tan F 1 …………………… (4.2)Q2 = P.tan F 2 …………………… (4.3)Qc = Q1 – Q2 …………………… (4.4)

Xc = …………………… (4.5)

C = …………………… (4.6)

Dimana:Q1 = Daya reaktif sebelum dipasang kapasitorQ2 = Daya reaktif sesudah dipasang kapasitorQc = Daya keluaran dari kapasitor.F 1 = Sudut fasa semula ( cos-1 0,8 = 36,87° )F 2 = Sudut fasa yang dikehendaki ( cos-1 0,97 = 14,06° )P = Daya aktifXc = Reaktansi kapasitifC = Besar kapasitor yang akan dipasang

Contoh Perhitungan pada panel P-CT-1-1:Q1 = 87 x tan 36,87 = 65,25 kVarQ2 = 87 x tan 14,07 = 21,80 kVarQc = 65,25 – 21,80 = 43,45 kVar

Xc = = 3.323 Ω

C = = 958,4 μF

Agar lebih mudah dalam membandingkan daya reaktif semula dan daya reaktif setelah faktor daya dijadikan 0,97 serta besar kapasitor yang harus dipasang pada masing-masing beban, maka berikut ini akan disajikan dalam bentuk tabel berikut ini.

Tabel 4.3 Perbandingan Daya Reaktif ( Q ) Sebelum dan Sesudah dipasang Kapasitor

No Nama Panel Q1 (KVar) Q2 (KVar) Qc (KVar) Cos F1 Cos F2 C ( μF )1 P-CT-1-1 65.25 21.80 43.45 0.8 0.97 958.42 P-Booster Pump 3.95 1.32 2.63 0.8 0.97 58.03 LP-Fact-1 3.00 1.00 2.00 0.8 0.97 44.04 P-MOL-1 16.47 5.50 10.97 0.8 0.97 242.05 P-MEL-1 49.95 16.69 33.26 0.8 0.97 733.86 P-MEL-2 46.20 15.43 30.77 0.8 0.97 678.6

Total 184.82 61.74 123.08 2,714.8

Dari tabel diatas terlihat jelas bahwa setelah faktor daya diperbaiki dengan pemasangan kapasitor pada tiap beban, maka daya reaktif yang terbuang (Qc) cukup besar yaitu 123,08 kVAr atau 66,59 %.Selanjutnya dengan adanya perbaikan faktor daya dapat dihitung pula berapa besar pengaruhnya terhadap penambahan kapasitas beban pada masing-masing panel.

Sin φ2 = …………………… (4.7)

Cos-1 φ2 = φ2 …………………… (4.8)Q’ = S . Sin φ2 …………………… (4.9)Pt = √S2 -Q'2 …...……………… (4.10)P’ = Pt – P …………………… (4.11)

KeteranganQ’ = Q baru setelah faktor daya diperbaikiPt = Daya total setelah faktor daya diperbaikiP’ = Daya yang tersisa setelah faktor daya diperbaikiDengan mengacu pada persamaan-persamaan diatas maka penambahan kapasitas beban pada masing-masing panel dapat dihitung sebagai berikut:Panel P-CT-1-1:Q’ = S . Sin φ2

Q’ = 108,75 kVA . sin 14,07 = 26,438 kVArPt = √S 2 -Q' 2

Pt = √108,752 - 26,4382Pt = √11127,59 = 105,487 Kw

Tabel 4.4 Nilai Daya Aktif ( P ) Sebelum dan Sesudah Dipasang Kapasitor

No Nama Panel S (KVA) Q’ (KVar) Cos FPt (kW) Daya

TotalP (kW) Daya

awalP’ (kW) Daya

Sisa1 P-CT-1-1 108.75 26.438 0.97 105.487 87.00 18.4872 P-Booster Pump 6.58 1.600 0.97 6.380 5.27 1.1103 LP-Fact-1 5.00 1.215 0.97 4.850 4.00 0.8504 P-MOL-1 27.45 6.670 0.97 26.627 21.96 4.6675 P-MEL-1 83.26 20.240 0.97 80.760 66.61 14.1506 P-MEL-2 77.00 18.720 0.97 74.690 61.60 13.090

Total 308.04 74.88 298.794 246.44 52.354

Selanjutnya dengan menggunakan data pada table 4.1 yang merupakan hasil simulasi generator 380V dapat dihitung pula perbaikan faktor daya dari 0,82 menjadi 0,97.Q1 = 253 kW x tan 34,91 = 176,56 kVarQ2 = 253 kW x tan 14,07 = 63,408 kVarQc = 176,56 – 63,408 = 113,152 kVar

Xc = = 1,276 Ω

C = = 2,496 μF

Besarnya penambahan beban yang masih mungkin dilakukan adalah :Q’ = S . Sin φ2

Q’ = 308 kVA . sin 14,07 = 74,877 kVArPt = √S 2 -Q' 2

Pt = √3082 -74,8772Pt = √89257,43 = 298,76 kWP’ = Pt – PP’ = 298,76 – 253 = 45,76 kWSetelah dilakukan perhitungan diperoleh nilai total kapasitor yang harus dipasang untuk memperbaiki factor daya dari semula 0,8 menjadi 0,97 adalah sebesar 2.714,8 μF (tabel 4.3). Dari perhitungan kemungkinan penambahan kapasitas beban yang dapat dilakukan dengan asumsi nilai daya semu (S) adalah tetap, diperoleh bahwa apabila faktor daya diperbaiki menjadi 0,97 maka nilai daya reaktif (Q) berkurang cukup besar dari semula 184,82 kVAr (tabel 4.3) menjadi 74,88 kVAr (tabel 4.4) sehingga daya aktif (P) yang dapat digunakan bertambah sebesar 52,354 kW dari semula 246,44 kW menjadi 298,794 kW (tabel 4.4). Hasil simulasi dengan program ETAP Power Station 4.0 diperoleh nilai-nilai 253 kW, 176 kVAr, 308 kVA dan factor daya 0,82. Setelah dilakukan perhitungan untuk memperbaiki faktor daya dari 0,82 menjadi 0,97 diperoleh nilai kapasitor yang harus dipasang adalah 2.496 μF. Perbaikan faktor daya menjadi 0,97 mampu menurunkan nilai daya reaktif (Q) dari semula 176 kVAR (tabel 4.1) menjadi 74,877 kVAr dan meningkatkan daya aktif (P) sebesar 45,76 kW dari semula 253 kW (tabel 4.1) menjadi 298,76 kW.

Untuk menghitung dapat menghitung perbaikan factor daya dengan lebih cepat maka dapat dicari dengan tabel IMF sehingga :

Qc = kW x MF

Keterangan : MF = factor pengali (multipliying factor)

Sebagai contoh pada tabel 4.2 pada panel P-CT-1-1:

Qc = kW x MF = 87 x 0.5 = 43.5 KVar

DIAGRAM PENGAWATAN

Nama : Azalia Widi AndrianiKelas : 1C-D3 TLNIM :1131120020

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.

Analisi Faktor DayaFaktor daya (Cos ) dapat didefinisikan sebagai rasio perbandingan antara daya aktif (Watt)dan daya nyata (VA) yang digunakan dalam sirkuit AC atau beda sudut fasa antara V dan I yangbiasanya dinyatakan dalam cos φ .Faktor Daya = Daya Aktif (P) / Daya Nyata (S)

= kW / kVA = V.I Cos φ / V.I = Cos φ

Faktor daya mempunyai nilai range antara 0 – 1 dan dapat juga dinyatakan dalam persen. Faktordaya yang bagus apabila bernilai mendekati satu.Tan φ = Daya Reaktif (Q) / Daya Aktif (P) = kVAR / kWkarena komponen daya aktif umumnya konstan (komponen kVA dan kVAR berubah sesuai dengan faktor daya), maka dapat ditulis seperti berikut :Daya Reaktif (Q) = Daya Aktif (P) x Tan φsebuah contoh, rating kapasitor yang dibutuhkan untuk memperbaiki faktor daya sebagai berikut:Daya reaktif pada pf awal = Daya Aktif (P) x Tan φ1

Daya reaktif pada pf diperbaiki = Daya Aktif (P) x Tan φ2

sehingga rating kapasitor yang diperlukan untuk memperbaiki faktor daya adalah :Daya reaktif (kVAR) = Daya Aktif (kW) x (Tan φ1 - Tan φ2)

Tabel Faktor Pengali Untuk Perbaikan Faktor Daya / Tabel MF

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 Compensation

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

Jadi, dari data yang telah disajikan, cara pemasangan kapasitor menggunakan cara Idividual Compensation. Karena, kapasitor dipasang pada masing masing beban khususnya yang mempunyai daya yang besar