ERBAIKAN PROFIL TEGANGAN DAN FAKTOR DAYA
I. PENDAHULUAN
Energi listrik merupakan bentuk energi yang paling cocok dan nyaman bagi manusia modern. Tanpa listrik kehidupan masyarakat sekarang tidak akan menyenangkan, makin bertambahnya konsumsi listrik perkapita diseluruh dunia menunjukkan kenaikan standard kehidupan manusia. Dengan demikian berkembangnya sistim tenaga listrik, peranan operasi sistim tenaga listrik menjadi semakin menetiukan. Pada dasarnya tujuan operasi sistim tenaga listrik adalah melayani kebutuhan beban dengan kwantitas dan kwalitas tenaga listrik yang baik, biaya operasional yang rendah dan pelestarian lingkungan hidup yang yang baik ( minimisasi pencemaran lingkungan ).
Peningkatan kebutuhan energi listrik tersebut disebabkan oleh perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi ,khususnya dengan munculnya kegiatan-kegiatan industri . Pada industri-industri berat, pemakaian daya listriknya juga besar. Penggunaan energi listrik dalam jumlah yang besar membutuhkan pengaturan serta penanganan yang khusus untuk meningkatan keandalan, mengatasi rugi-rugi serta pemeliharaan dan optimasi daya.
Pada umumnya pabrik-pabrik industri menggunakan beban–beban yang bersifat induktif sehingga akan menimbulkan masalah yaitu terjadinya pasokan arus tertinggal dan akan membuat nilai factor daya rendah. Jika beban dioperasikan pada sumber tegangan dengan nilai factor daya yang rendah maka beban akan menarik arus pasokan yang lebih besar sehingga rugi-rugi daya pada sistim instalasi daya listrik akan menjadi besar dan juga menyebabkan drop tegangan menjadi lebih besar. Hal ini akan membuat sistim tegangan pada beban akan turun yang dapat menganggu kondisi pemakaian beban
Oleh sebab itu perbaikan nilai tegangan yang turun akibat besarnya drop tegangan yang terjadi sangat diperlukan untuk menjaga kestabilan sistim daya listrik. Salah satu cara untuk perbaikan tegangan adalah dengan pemasangan kapasitor sebagai
sumber daya reaktif terhadap kebutuhan beban induktif tersebut, sehingga didapat nilai factor daya yang optimal untuk menjaga nilai tegangan pada batas yang diizinkan.
II. PERUMUSAN MASALAH
Untuk dapat memperoleh nilai tegangan pada batas yang masih diizinkan ( sesuai dengan standard yang sudah ditetapkan , yaitu tegangan tidak boleh melebihi 5% dari tegangan nominal dan tidak boleh turun dari 10% dari tegangan nominalnya ). Selain ditentukan oleh besar nilai kapasitansi kapasitor yang akan dipasang juga dipengaruhi oleh letak atau posisi penempatan kapasitor tersebut pada sistim jaringan (saluran) daya listrik.
Lokasi yang baik untuk kapasitor dapat dicari dengan penekanan rugi-rugi daya yang terjadi pada saluran jaringan listrik.. Oleh sebab itu pada penulisan ini penempatan kapasitor didasarkan dengan pertimbangan bahwa pada posisi tersebut rugi-rugi daya saluran dapat ditekan dengan maximal atau rugi-rugi daya saluran menjadi minimum jika kapasitor ditempatkan pada posisi tersebut. Dengan membuat jumlah rugi-rugi daya yang minimum akan menghasilkan penurunan drop tegangan yang maksimum, sehingga profil tegangan yang turun akibat rugi-rugi daya dapat diperbaiki.
III PENGGUNAAN KAPASITOR DALAM SISTIM DISTRIBUSI
A. Pengaruh Kapasitor Seri dan Paralel
Pada umumnya tegangan pelayan yang terlalu tinggi dan berlansung lama dibanding dengan nominalnya akan mengakibatkan berkurangnya umur ekonomis bola lampu, peralatan elektronis dan kerusakannya lebih awal dari pada peralatan listrik. Sebaliknya tegangan yang terlalu rendah dibandingkan dengan tegangan nominalnya akan mengakibatkan tingkat luminasi yang rendah , gambar TV yang tidak stabil , pemanasan yang berlebihan pada peralatan elektronik, motor tidak dapat distart serta beberapa peralatan bekerja pada toleransi tegangan yang tidak sesuai.
Khususnya pemakaian kapasitor seri dan paralel pada sistim didtribusi menimbulkan daya reaktif atau menaikkan cos θ dan tegangan sehingga menambah kapaitas sistim dan mengurangi kerugian. Daya reaktif kapasitor seri sebanding dengan kwadrat arus beban, sedangkan daya reaktif kapasitor paralel sebanding dengan kwadrat tegangan. Ada beberapa aspek tertentu yang tidak menguntungkan pada pemasangan seri. Secara umum dikatakan pemasangan kapasitor seri memerlukan biaya pemasangan yang lebih tinggi dibandingkan dengan pemasangan kapasitor paralel. Dan peralatan proteksi untuk kapasitor seri seringlebih komplek, dan kapasitor seri dirancang untuk daya yang lebih besar dari kapasitor paralel untuk mengatasi perkembangan beban nantinya. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan antara kapasitor seri dan paralel dapat dilihat pada table dibawah ini :
No. Tujuan Kapasitor Seri Kapasitorparalel
1. Memperbaiki factor daya Pilihan kedua Pilihan pertama
2. Memperbaiki tingkat tegangan pada sistim saluran udara dengan fd normal dan rendah Pilihan pertama Pilihan kedua
3. Memperbaiki tingkat tegangan pada sistin saluran udara dengan f.d yang tinggi. Tidak dipakai Pilihan pertama
4. Memperbaiki tegangan pada sistim saluran bawah tanah dengan f.d normal dan rendah Pilihan pertama Tidak dipakai
5. Memperbaiki tegangan pada sistim saluran bawah tanah dengan f.d tinggi Tidak dipakai Tidak dipakai
6. Mengurangi kerugian saluran Pilihan kedua Pilihan pertama
7. Mengurangi fluktuasi tegangan Pilihan pertama Tidak dipakai
B. Kapasitor Seri
Kapasitor seri adalah kapasitor yang dihubungkan seri dengan saluran. Penggunaan kapasitor seri sangat terbatas dan umumnya penerapannya sangat sulit untuk memasang kapasitor seri dengan ukuran yang kecil. Seperti kapasitor seri menghasilkan reaktans induktif , dengan kata lain kapasitor seri adalah reaktansi negatif ( kapasitif ) yang seri dengan rangkaian rektansi positif ( induktif ) yang menghasilkan efek pada seluruh bagiannya. Oleh karena itu efek utama dari kapasitor seri adalah mengurangi atau membatasi drop tegangan yang disebabkan oleh reaktansi induktif pada rangkaian .
Kadang-kadang kapasitor seri dapat dianggap sebagai pengatur tegangan yang memberikan penambahan tegangan yang besar dan factor daya tepat pada seluruh arusnya. Oleh karena itu kapasitor seri memberikan kenaikan tegangan yang naik secara otomatis dan teratur sesuai dengan kenaikan beban. Kapasitor seri juga memberikan kenaikan tegangan pada jaringan yang lebih besar dari kapasitor paralel dengan cos lebih rendah, yang menyebabkan lebih turunnya tegangan.
Drop tegangan sepanjang feeder dapat dicari dengan persamaan berikut :
VD = I R cos α + I XL sin α ………………………………(1)
Dengan :
R = Resistans dari rangkaian feeder
XL = Reaktans induktif dari rangkaian feeder
Cos α = Faktor daya pada sisi penerima
Sin α = Sinus sudut dari factor daya sisi penerima.
Ketika kapasitor seri dipasang maka hasil drop tegangan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
VD = I R cos α + I (XL – XC) Sin α ………………………(2)
Dengan : XC = Reaktans kapasitif pada kapasitor seri
Biasanya ukuran kapasitor seri dipilih untuk feeder distribusi dipasang pada jalur yang menghasilkan reaktansi kapasitif yang lebih kecil dari reaktansi induktifnya sehingga drop tegangan dapat dicari sebagai berikut :
VD = I R cosα - I( XC – XL ) sinα ………………………….(3)
Kondisi seperti ini disebut dengan over kompensasi. Kadang-kadang level yang dipilih dari over kompensasi yang didasarkan pada beban normal maka hasil tegangan dari over kompensasi pada sisi penerima mungkin sangat tidak baik , sebab arus tertinggal pada saat motor distart dapat menyebabkan naiknya tegangan yang besar, seperti yang terlihat pada Gb.3.2b yang sangat berbahaya untuk mengoperasikan motor-motor besar karena saat starting motor-motor besar dapat mengakibatkan kerusakan dan menyebabkan adanya percikan bunga api . Hal tersebut akan menjadikan kerugian dari pemakaian kapasitor.
Karena beberapa alasan , misalnya ferroresonansi trafo, resonansi sinkron saat motor-motor dijalankan atau saat penggabungan motor-motor pada operasi normal dan juga adanya kesulitan proteksi kapasitas seri dari arus gangguan pada sistim, maka kapasitor seri tidak banyak memiliki. Kegunaan dalam sistim distribusi, tepapi kapasitor seri dapat digunakan pada saluran Sub-transmisi, yang digunakan untuk menahan beberapa saluran reaktansi dengan kemampuan suhu tinggi. Kapasitor seri juga dapat digunakan pada sistim Subtransmi untuk mengurangi regulasi tegangan.
C. Kapasitor Shunt ( paralel )
Kapasitor Shut adalah kapasitor yang dihubungkan secara paralel dengan saluran yang dapat digunakan secara luas dalam sistim distribusi. Pemasangan kapasitor sangat penting untuk penyediaan daya reaktif dari sebuah sistim daya . Saluran transmisi akan paling ekonomis bila dipakai untuk mengirimkan daya aktif saja, yang kebutuhan daya reaktif bebannya didapat dalam sistim distribusi konsumen atau kebanyakan pada tingkat Sub-transmisi (GI). Hal ini akan memungkinkan penggunaan optimum saluran transmisi , memperbaiki penampilan operational nya dan mengurangi kerugian energi. Karena itu dibutuhkan penelitian sistim dan perencanaan yang perhatikan untuk memenuhi kebutuhan daya reaktif sistim dengan cara yang sama dengan perecanaan daya aktif dan perencanaan kapasitas generator tambahan.
Kapasitor shunt memperbaiki tipe daya reaktif atau arus untuk melawan komponen dari arus yang dihasilkan oleh beban induktif . Disatu sisi kapasitor shunt merubah karakteristik beban induktif dengan menggambarkan arus yang mendahului yang melawan beberapa komponen tertinggal arus beban induktif pada titik pemasangan. Oleh karena itu kapasitor shunt mempunyuai efek yang sama seperti kondensator sinkron penguatan luar , generator maupun motor.. Seperti ditunjukkan pada Gb.3.3 penempatan kapasitor shunt pada feeder, akan mengurangi arus magnetisasi sumber , memperbaiki factor daya sehingga drop tegangan antara akhir pengiriman dengan beban juga dapat dikurangi. Gb.3.3b dan 3.3d menunjukkan keadaan setelah dipasang kapasitor shut. Drop tegangan pada feeder atau pada saluran transmisi pendek dengan factor daya tertinggal dapat dihitung dengan persamaan berikut :
VD = IR R + IX XL ( Volt )………………………………….(4)
Dengan :
R = Resistansi total pada rangkaian feeder (ohm)
XL = Reaktansi induktif total pada rangkaian feeder (ohm)
IR = Komponen daya nyata untuk arus ( Amper/fase )
IX = Komponen reaktif untuk arus tertinggal terhadap tegangan 900
( Amper/fase )
Jika kapasitor dipasang pada sisi penerima dari saluran dapat dilihat pada Gb.3.3b, hasil drop tegangan dapat dihitung dengan persamaan dibawah ini :
VD = IR R + IXXL – ICXL ( Volt )…………………………….(5)
Dengan : IC = komponen reaktif dari arus yang mendahului tegangan sebesar 900(Amp)
Perbedaan antara perhitungan drop tegangan dicari dengan menggunakan persamaan (4) dan (5), adalah merupakan kenaikan tegangan pada instalasi kapasitor yang dapat dinyatakan sbb :
VR = ICXL
IV. PENENTUAN LOKASI KAPASITOR PADA JARINGAN DISTRIBUSI
A. Uraian Umum.
Jaringan distribusi biasanya disebut dengan jaringan tegangan menengah atau jaringan distribusi primer yang bertegangan 20 KV, tiga fasa, 4 kawat dengan netral bersama yang diketanahkan dengan sumber tegangan dari Gardu Induk menuju daerah –daerah beban dan biasanya jaringan tersebut penyulang (feeder).
Dalam suatu GI biasanya jumlah penyulang lebih dari satu buah dan panjang rata-rata lebih dari 30 km, hal ini terjadi karena komposisi beban didomisi oleh beban bertarif rumah tangga yang letaknya menyebar baik didaerah pedesaan maupun daerah perkotaan. Oleh karena adanya jenis beban pada penyulang yang beraneka ragam serta letak yang berbeda-beda , maka akan mempengaruhi nilai-nilai factor daya pada masing-masing penyulang tersebut sehingga dalam satu GI yang terdiri dari beberapa penyulang dimungkinkan dapat terjadi perbedaan nilai factor daya yang menjolok.
Pada umumnya masing-masing penyulang dalam suatu GI tidak dilengkapi dengan alat pengukur factor daya ( cosq meter ) sehingga guna mengetahui nilai factor daya maka operator GI harus menghitung sendiri denga cara membandingkan antara besaran daya aktif (kWh) terhadap besaran daya semu (kVA) . Dengan mengetahui besaran panjang penyulang , factor daya ,daya aktif dan reaktif serta daya semu , maka pada suatu penyulang yang factor dayanya jelek dapat ditentukan lokasi kapasitor yan tepat sehingga diharapkan akan diperoleh manfaat yang optimal.
B. Prosedur Matemais untuk Menentukan Lokasi Kapasitor yang Optimum.
Penyulang yang realities yang berisi sejumlah segmen arus dengan kombinasi yang terkosentrasikan dan beban jaringan tersebar disepanjang jaringan penyulang (Turan Gunen 1986).
Anggaplah bahwa penurunan daya I2R disebabkan oleh arus I yang mengalir melalui jaringan penyulang dengan resistor R , maka dapat ditunjukkan bahwa :
I2R = ( I cos a )2 R + ( I sin a )2 R …………………………………( 6 )
Dengan a adalah sudut fase arus dan tegangan pada sisi penerima ( beban ).
Setelah menambah kapasitor paralel dengan arah IC , maka resultannya adalah arus baru yaitu I1 dan penyusutan daya yang baru yaitu I2R, oleh karena itu maka :
I12R = ( I cos a )2 R + ( I sin a )2 R ……………………...( 7 )
Dengan demikaian pengurangan penyusutan sebagai hasil dari pemasangan kapasitor dapat diperoleh dengan cara sbb :
uPLS = I2 R - I12 R……………………………………….( 8 )
atau dengan menggantikan persamaan ( 6 ) dan ( 7 ) menjadi persamaan ( 8 )
uPLS = 2( I sin a ) IC R – IC2 R…………………………….( 9 )
Jadi hanya komponen arus reaktif yaitu I.sin a yang diambil untuk menghitung pengurangan penyusutan I2 R sebagai hasil dari persamaan kapasitor.
Anggaplah bahwa panjang jaringan penyulang dari sumber tegangan atau GI sampai dengan ujung jaringan adalah 1 (satu) per panjang unit, seperti pada Gb. 4.2 profilarus pada titik yang telah ditentukan merupakan fungsi jarak yang titiknya bermula diakhir penyulang.
Dengan demikian maka differensial penyusutan I2 R dari segmen differensial dx bertempat pada jarak x yang dapat dikatakan sbb :
dPLS = 3 [ I1 – ( I1 – I2 ) x] Rdx………………………….( 10 )
V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Hasil perhitungan aliran daya, tidak selalu memberikan unjuk kerja yang optimal. Belum tahu hasil perhitungan aliran daya (load flow) memberikan susut daya nyata sistem yang optimal, kenyataan ini terbukti setelah dilakukan perhitungan aliran daya untuk sistem jaringan IEEE 14 bus 20 saluran hanya memberikan susut daya sebesar 0,04351243253463 pu.
2. Untuk mendapatkan susut daya nyata yang optimal, maka hasil dari aliran daya perlu dioptimalkan dengan menerapkan metode optimasi, pada pembahasan ini digunakan metode optimasi dari Shahihdehpour dengan prioritas pengaturan yang sama untuk ketiga varibel pengontrol (sadapan trafo, switching, capacitor/reactor, dan tegangan generator). Untuk mendapatkan susut daya yang optimal, maka harga pembangkit dari daya reaktif harus diabaikan.
3. Jika harga pembangkitan daya reaktif tidak diabaikan, maka perlu dilakukan prioritas pengaturan variabel-variabel switching capasitor/reactor, posisi sadapan trafo dan pengaturan tegangan tegangan generator. Daerah kerja penggunaan prioritas pembangkitan daya reaktif ini tergantung pada perbandingan harga MW dan MVAR.
A. 5.2 Saran
1. Pemilihan metode optimasi daya reaktif dipengaruhi oleh perbandingan harga MW dan MWAR pda generator. Oleh karena itu disarankan untuk meneliti lebih lanjut perbandingan biaya produksi MW terhadap MWAR pada generator.
Heading 2
Capasitor bank is a colection of capasitance Variable that relationship amongs used for be able to save many power to serve the transmission compensation.
Heading 3
I Gede Suputra Widharma
Politeknik Negeri bali
Kampus Bukit Jimbaran
Badung, Bali, Indonesia
(sumber : http://igedesuputrawidharma.8m.com)
I. PENDAHULUAN
Energi listrik merupakan bentuk energi yang paling cocok dan nyaman bagi manusia modern. Tanpa listrik kehidupan masyarakat sekarang tidak akan menyenangkan, makin bertambahnya konsumsi listrik perkapita diseluruh dunia menunjukkan kenaikan standard kehidupan manusia. Dengan demikian berkembangnya sistim tenaga listrik, peranan operasi sistim tenaga listrik menjadi semakin menetiukan. Pada dasarnya tujuan operasi sistim tenaga listrik adalah melayani kebutuhan beban dengan kwantitas dan kwalitas tenaga listrik yang baik, biaya operasional yang rendah dan pelestarian lingkungan hidup yang yang baik ( minimisasi pencemaran lingkungan ).
Peningkatan kebutuhan energi listrik tersebut disebabkan oleh perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi ,khususnya dengan munculnya kegiatan-kegiatan industri . Pada industri-industri berat, pemakaian daya listriknya juga besar. Penggunaan energi listrik dalam jumlah yang besar membutuhkan pengaturan serta penanganan yang khusus untuk meningkatan keandalan, mengatasi rugi-rugi serta pemeliharaan dan optimasi daya.
Pada umumnya pabrik-pabrik industri menggunakan beban–beban yang bersifat induktif sehingga akan menimbulkan masalah yaitu terjadinya pasokan arus tertinggal dan akan membuat nilai factor daya rendah. Jika beban dioperasikan pada sumber tegangan dengan nilai factor daya yang rendah maka beban akan menarik arus pasokan yang lebih besar sehingga rugi-rugi daya pada sistim instalasi daya listrik akan menjadi besar dan juga menyebabkan drop tegangan menjadi lebih besar. Hal ini akan membuat sistim tegangan pada beban akan turun yang dapat menganggu kondisi pemakaian beban
Oleh sebab itu perbaikan nilai tegangan yang turun akibat besarnya drop tegangan yang terjadi sangat diperlukan untuk menjaga kestabilan sistim daya listrik. Salah satu cara untuk perbaikan tegangan adalah dengan pemasangan kapasitor sebagai
sumber daya reaktif terhadap kebutuhan beban induktif tersebut, sehingga didapat nilai factor daya yang optimal untuk menjaga nilai tegangan pada batas yang diizinkan.
II. PERUMUSAN MASALAH
Untuk dapat memperoleh nilai tegangan pada batas yang masih diizinkan ( sesuai dengan standard yang sudah ditetapkan , yaitu tegangan tidak boleh melebihi 5% dari tegangan nominal dan tidak boleh turun dari 10% dari tegangan nominalnya ). Selain ditentukan oleh besar nilai kapasitansi kapasitor yang akan dipasang juga dipengaruhi oleh letak atau posisi penempatan kapasitor tersebut pada sistim jaringan (saluran) daya listrik.
Lokasi yang baik untuk kapasitor dapat dicari dengan penekanan rugi-rugi daya yang terjadi pada saluran jaringan listrik.. Oleh sebab itu pada penulisan ini penempatan kapasitor didasarkan dengan pertimbangan bahwa pada posisi tersebut rugi-rugi daya saluran dapat ditekan dengan maximal atau rugi-rugi daya saluran menjadi minimum jika kapasitor ditempatkan pada posisi tersebut. Dengan membuat jumlah rugi-rugi daya yang minimum akan menghasilkan penurunan drop tegangan yang maksimum, sehingga profil tegangan yang turun akibat rugi-rugi daya dapat diperbaiki.
III PENGGUNAAN KAPASITOR DALAM SISTIM DISTRIBUSI
A. Pengaruh Kapasitor Seri dan Paralel
Pada umumnya tegangan pelayan yang terlalu tinggi dan berlansung lama dibanding dengan nominalnya akan mengakibatkan berkurangnya umur ekonomis bola lampu, peralatan elektronis dan kerusakannya lebih awal dari pada peralatan listrik. Sebaliknya tegangan yang terlalu rendah dibandingkan dengan tegangan nominalnya akan mengakibatkan tingkat luminasi yang rendah , gambar TV yang tidak stabil , pemanasan yang berlebihan pada peralatan elektronik, motor tidak dapat distart serta beberapa peralatan bekerja pada toleransi tegangan yang tidak sesuai.
Khususnya pemakaian kapasitor seri dan paralel pada sistim didtribusi menimbulkan daya reaktif atau menaikkan cos θ dan tegangan sehingga menambah kapaitas sistim dan mengurangi kerugian. Daya reaktif kapasitor seri sebanding dengan kwadrat arus beban, sedangkan daya reaktif kapasitor paralel sebanding dengan kwadrat tegangan. Ada beberapa aspek tertentu yang tidak menguntungkan pada pemasangan seri. Secara umum dikatakan pemasangan kapasitor seri memerlukan biaya pemasangan yang lebih tinggi dibandingkan dengan pemasangan kapasitor paralel. Dan peralatan proteksi untuk kapasitor seri seringlebih komplek, dan kapasitor seri dirancang untuk daya yang lebih besar dari kapasitor paralel untuk mengatasi perkembangan beban nantinya. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan antara kapasitor seri dan paralel dapat dilihat pada table dibawah ini :
No. Tujuan Kapasitor Seri Kapasitorparalel
1. Memperbaiki factor daya Pilihan kedua Pilihan pertama
2. Memperbaiki tingkat tegangan pada sistim saluran udara dengan fd normal dan rendah Pilihan pertama Pilihan kedua
3. Memperbaiki tingkat tegangan pada sistin saluran udara dengan f.d yang tinggi. Tidak dipakai Pilihan pertama
4. Memperbaiki tegangan pada sistim saluran bawah tanah dengan f.d normal dan rendah Pilihan pertama Tidak dipakai
5. Memperbaiki tegangan pada sistim saluran bawah tanah dengan f.d tinggi Tidak dipakai Tidak dipakai
6. Mengurangi kerugian saluran Pilihan kedua Pilihan pertama
7. Mengurangi fluktuasi tegangan Pilihan pertama Tidak dipakai
B. Kapasitor Seri
Kapasitor seri adalah kapasitor yang dihubungkan seri dengan saluran. Penggunaan kapasitor seri sangat terbatas dan umumnya penerapannya sangat sulit untuk memasang kapasitor seri dengan ukuran yang kecil. Seperti kapasitor seri menghasilkan reaktans induktif , dengan kata lain kapasitor seri adalah reaktansi negatif ( kapasitif ) yang seri dengan rangkaian rektansi positif ( induktif ) yang menghasilkan efek pada seluruh bagiannya. Oleh karena itu efek utama dari kapasitor seri adalah mengurangi atau membatasi drop tegangan yang disebabkan oleh reaktansi induktif pada rangkaian .
Kadang-kadang kapasitor seri dapat dianggap sebagai pengatur tegangan yang memberikan penambahan tegangan yang besar dan factor daya tepat pada seluruh arusnya. Oleh karena itu kapasitor seri memberikan kenaikan tegangan yang naik secara otomatis dan teratur sesuai dengan kenaikan beban. Kapasitor seri juga memberikan kenaikan tegangan pada jaringan yang lebih besar dari kapasitor paralel dengan cos lebih rendah, yang menyebabkan lebih turunnya tegangan.
Drop tegangan sepanjang feeder dapat dicari dengan persamaan berikut :
VD = I R cos α + I XL sin α ………………………………(1)
Dengan :
R = Resistans dari rangkaian feeder
XL = Reaktans induktif dari rangkaian feeder
Cos α = Faktor daya pada sisi penerima
Sin α = Sinus sudut dari factor daya sisi penerima.
Ketika kapasitor seri dipasang maka hasil drop tegangan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
VD = I R cos α + I (XL – XC) Sin α ………………………(2)
Dengan : XC = Reaktans kapasitif pada kapasitor seri
Biasanya ukuran kapasitor seri dipilih untuk feeder distribusi dipasang pada jalur yang menghasilkan reaktansi kapasitif yang lebih kecil dari reaktansi induktifnya sehingga drop tegangan dapat dicari sebagai berikut :
VD = I R cosα - I( XC – XL ) sinα ………………………….(3)
Kondisi seperti ini disebut dengan over kompensasi. Kadang-kadang level yang dipilih dari over kompensasi yang didasarkan pada beban normal maka hasil tegangan dari over kompensasi pada sisi penerima mungkin sangat tidak baik , sebab arus tertinggal pada saat motor distart dapat menyebabkan naiknya tegangan yang besar, seperti yang terlihat pada Gb.3.2b yang sangat berbahaya untuk mengoperasikan motor-motor besar karena saat starting motor-motor besar dapat mengakibatkan kerusakan dan menyebabkan adanya percikan bunga api . Hal tersebut akan menjadikan kerugian dari pemakaian kapasitor.
Karena beberapa alasan , misalnya ferroresonansi trafo, resonansi sinkron saat motor-motor dijalankan atau saat penggabungan motor-motor pada operasi normal dan juga adanya kesulitan proteksi kapasitas seri dari arus gangguan pada sistim, maka kapasitor seri tidak banyak memiliki. Kegunaan dalam sistim distribusi, tepapi kapasitor seri dapat digunakan pada saluran Sub-transmisi, yang digunakan untuk menahan beberapa saluran reaktansi dengan kemampuan suhu tinggi. Kapasitor seri juga dapat digunakan pada sistim Subtransmi untuk mengurangi regulasi tegangan.
C. Kapasitor Shunt ( paralel )
Kapasitor Shut adalah kapasitor yang dihubungkan secara paralel dengan saluran yang dapat digunakan secara luas dalam sistim distribusi. Pemasangan kapasitor sangat penting untuk penyediaan daya reaktif dari sebuah sistim daya . Saluran transmisi akan paling ekonomis bila dipakai untuk mengirimkan daya aktif saja, yang kebutuhan daya reaktif bebannya didapat dalam sistim distribusi konsumen atau kebanyakan pada tingkat Sub-transmisi (GI). Hal ini akan memungkinkan penggunaan optimum saluran transmisi , memperbaiki penampilan operational nya dan mengurangi kerugian energi. Karena itu dibutuhkan penelitian sistim dan perencanaan yang perhatikan untuk memenuhi kebutuhan daya reaktif sistim dengan cara yang sama dengan perecanaan daya aktif dan perencanaan kapasitas generator tambahan.
Kapasitor shunt memperbaiki tipe daya reaktif atau arus untuk melawan komponen dari arus yang dihasilkan oleh beban induktif . Disatu sisi kapasitor shunt merubah karakteristik beban induktif dengan menggambarkan arus yang mendahului yang melawan beberapa komponen tertinggal arus beban induktif pada titik pemasangan. Oleh karena itu kapasitor shunt mempunyuai efek yang sama seperti kondensator sinkron penguatan luar , generator maupun motor.. Seperti ditunjukkan pada Gb.3.3 penempatan kapasitor shunt pada feeder, akan mengurangi arus magnetisasi sumber , memperbaiki factor daya sehingga drop tegangan antara akhir pengiriman dengan beban juga dapat dikurangi. Gb.3.3b dan 3.3d menunjukkan keadaan setelah dipasang kapasitor shut. Drop tegangan pada feeder atau pada saluran transmisi pendek dengan factor daya tertinggal dapat dihitung dengan persamaan berikut :
VD = IR R + IX XL ( Volt )………………………………….(4)
Dengan :
R = Resistansi total pada rangkaian feeder (ohm)
XL = Reaktansi induktif total pada rangkaian feeder (ohm)
IR = Komponen daya nyata untuk arus ( Amper/fase )
IX = Komponen reaktif untuk arus tertinggal terhadap tegangan 900
( Amper/fase )
Jika kapasitor dipasang pada sisi penerima dari saluran dapat dilihat pada Gb.3.3b, hasil drop tegangan dapat dihitung dengan persamaan dibawah ini :
VD = IR R + IXXL – ICXL ( Volt )…………………………….(5)
Dengan : IC = komponen reaktif dari arus yang mendahului tegangan sebesar 900(Amp)
Perbedaan antara perhitungan drop tegangan dicari dengan menggunakan persamaan (4) dan (5), adalah merupakan kenaikan tegangan pada instalasi kapasitor yang dapat dinyatakan sbb :
VR = ICXL
IV. PENENTUAN LOKASI KAPASITOR PADA JARINGAN DISTRIBUSI
A. Uraian Umum.
Jaringan distribusi biasanya disebut dengan jaringan tegangan menengah atau jaringan distribusi primer yang bertegangan 20 KV, tiga fasa, 4 kawat dengan netral bersama yang diketanahkan dengan sumber tegangan dari Gardu Induk menuju daerah –daerah beban dan biasanya jaringan tersebut penyulang (feeder).
Dalam suatu GI biasanya jumlah penyulang lebih dari satu buah dan panjang rata-rata lebih dari 30 km, hal ini terjadi karena komposisi beban didomisi oleh beban bertarif rumah tangga yang letaknya menyebar baik didaerah pedesaan maupun daerah perkotaan. Oleh karena adanya jenis beban pada penyulang yang beraneka ragam serta letak yang berbeda-beda , maka akan mempengaruhi nilai-nilai factor daya pada masing-masing penyulang tersebut sehingga dalam satu GI yang terdiri dari beberapa penyulang dimungkinkan dapat terjadi perbedaan nilai factor daya yang menjolok.
Pada umumnya masing-masing penyulang dalam suatu GI tidak dilengkapi dengan alat pengukur factor daya ( cosq meter ) sehingga guna mengetahui nilai factor daya maka operator GI harus menghitung sendiri denga cara membandingkan antara besaran daya aktif (kWh) terhadap besaran daya semu (kVA) . Dengan mengetahui besaran panjang penyulang , factor daya ,daya aktif dan reaktif serta daya semu , maka pada suatu penyulang yang factor dayanya jelek dapat ditentukan lokasi kapasitor yan tepat sehingga diharapkan akan diperoleh manfaat yang optimal.
B. Prosedur Matemais untuk Menentukan Lokasi Kapasitor yang Optimum.
Penyulang yang realities yang berisi sejumlah segmen arus dengan kombinasi yang terkosentrasikan dan beban jaringan tersebar disepanjang jaringan penyulang (Turan Gunen 1986).
Anggaplah bahwa penurunan daya I2R disebabkan oleh arus I yang mengalir melalui jaringan penyulang dengan resistor R , maka dapat ditunjukkan bahwa :
I2R = ( I cos a )2 R + ( I sin a )2 R …………………………………( 6 )
Dengan a adalah sudut fase arus dan tegangan pada sisi penerima ( beban ).
Setelah menambah kapasitor paralel dengan arah IC , maka resultannya adalah arus baru yaitu I1 dan penyusutan daya yang baru yaitu I2R, oleh karena itu maka :
I12R = ( I cos a )2 R + ( I sin a )2 R ……………………...( 7 )
Dengan demikaian pengurangan penyusutan sebagai hasil dari pemasangan kapasitor dapat diperoleh dengan cara sbb :
uPLS = I2 R - I12 R……………………………………….( 8 )
atau dengan menggantikan persamaan ( 6 ) dan ( 7 ) menjadi persamaan ( 8 )
uPLS = 2( I sin a ) IC R – IC2 R…………………………….( 9 )
Jadi hanya komponen arus reaktif yaitu I.sin a yang diambil untuk menghitung pengurangan penyusutan I2 R sebagai hasil dari persamaan kapasitor.
Anggaplah bahwa panjang jaringan penyulang dari sumber tegangan atau GI sampai dengan ujung jaringan adalah 1 (satu) per panjang unit, seperti pada Gb. 4.2 profilarus pada titik yang telah ditentukan merupakan fungsi jarak yang titiknya bermula diakhir penyulang.
Dengan demikian maka differensial penyusutan I2 R dari segmen differensial dx bertempat pada jarak x yang dapat dikatakan sbb :
dPLS = 3 [ I1 – ( I1 – I2 ) x] Rdx………………………….( 10 )
V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Hasil perhitungan aliran daya, tidak selalu memberikan unjuk kerja yang optimal. Belum tahu hasil perhitungan aliran daya (load flow) memberikan susut daya nyata sistem yang optimal, kenyataan ini terbukti setelah dilakukan perhitungan aliran daya untuk sistem jaringan IEEE 14 bus 20 saluran hanya memberikan susut daya sebesar 0,04351243253463 pu.
2. Untuk mendapatkan susut daya nyata yang optimal, maka hasil dari aliran daya perlu dioptimalkan dengan menerapkan metode optimasi, pada pembahasan ini digunakan metode optimasi dari Shahihdehpour dengan prioritas pengaturan yang sama untuk ketiga varibel pengontrol (sadapan trafo, switching, capacitor/reactor, dan tegangan generator). Untuk mendapatkan susut daya yang optimal, maka harga pembangkit dari daya reaktif harus diabaikan.
3. Jika harga pembangkitan daya reaktif tidak diabaikan, maka perlu dilakukan prioritas pengaturan variabel-variabel switching capasitor/reactor, posisi sadapan trafo dan pengaturan tegangan tegangan generator. Daerah kerja penggunaan prioritas pembangkitan daya reaktif ini tergantung pada perbandingan harga MW dan MVAR.
A. 5.2 Saran
1. Pemilihan metode optimasi daya reaktif dipengaruhi oleh perbandingan harga MW dan MWAR pda generator. Oleh karena itu disarankan untuk meneliti lebih lanjut perbandingan biaya produksi MW terhadap MWAR pada generator.
Heading 2
Capasitor bank is a colection of capasitance Variable that relationship amongs used for be able to save many power to serve the transmission compensation.
Heading 3
I Gede Suputra Widharma
Politeknik Negeri bali
Kampus Bukit Jimbaran
Badung, Bali, Indonesia
(sumber : http://igedesuputrawidharma.8m.com)
