modul xiii sistem distribusi efek pemasangan kapasitor dan perbaikan faktor daya

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


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.


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


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


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


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.


modul xiii sistem distribusi efek pemasangan kapasitor dan perbaikan faktor daya

Documents