FAKTOR DAYA

I. DASAR TEORI

1. DayaSecara umum, pengertian daya adalah energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha. Dalam sistem tenaga listrik, daya merupakan jumlah energi listrik yang digunakan untuk melakukan usaha. Daya listrik biasanya dinyatakan dalam satuan Watt.P = VITerdapat tiga macam daya yaitu :1. Daya aktif (P)Daya aktif adalah daya yang terpakai untuk melakukan usaha atau energi sebenarnya. Satuan daya aktif adalah watt.P1 = V I cos 2. Daya reaktif (Q)Daya Reaktif (reactive power) adalah daya yang di suplai oleh komponen reaktif. Satuan daya reaktif adalah VAR.Q1 = V I sin 3. Daya semu (S)Daya semu (apparent power) adalah daya yang dihasilkan oleh perkalian antara tegangan rms (Vrms) dan arus rms (Irms) dalam suatu jaringan atau daya yang merupakan hasil penjumlahan trigonometri antara daya aktif dan daya reaktif. Satuan daya nyata adalah VA.

2. Faktor Daya Faktor daya yang dinotasikan sebagai cos didefinisikan sebagai perbandingan antara arus yang dapat menghasilkan kerja didalam suatu rangkaian terhadap arus total yang masuk kedalam rangkaian atau dapat dikatakan sebagai perbandingan daya aktif (kW) dan daya semu (kVA). 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.

Dalam sistem tenaga listrik dikenal 3 jenis faktor daya yaitu faktor daya unity, faktor daya terbelakang (lagging) dan faktor daya terdahulu (leading) yang ditentukan oleh jenis beban yang ada pada sistem.1. Faktor Daya UnityFaktor daya unity adalah keadaan saat nilai cos adalah satu dan tegangan sephasa dengan arus. Faktor daya Unity akan terjadi bila jenis beban adalah resistif murni

Gambar 1 Arus Sephasa Dengan Tegangan

Pada Gambar terlihat nilai cos sama dengan 1, yang menyebabkan jumlah daya nyata yang dikonsumsi beban sama dengan daya semu.

2. Faktor Daya Terbelakang (Lagging)Faktor daya terbelakang (lagging) adalah keadaan faktor daya saat memiliki kondisi-kondisi sebagai berikut :1. Beban/ peralatan listrik memerlukan daya reaktif dari sistem atau beban bersifat induktif.2. Arus (I ) terbelakang dari tegangan (V), V mendahului I dengan sudut

Gambar 2 Arus tertinggal dari tegangan sebesar sudut

Dari Gambar terlihat bahwa arus tertinggal dari tegangan maka daya reaktif mendahului daya semu, berarti beban membutuhkan atau menerima daya reaktif dari sistem.

3. Faktor Daya Mendahului (Leading)Faktor daya mendahului (leading) adalah keadaan faktor daya saat memiliki kondisi-kondisi sebagai berikut :1. Beban/ peralatan listrik memberikan daya reaktif dari sistem atau beban bersifat kapasitif.2. Arus mendahului tegangan, V terbelakang dari I dengan sudut

Gambar 3 Arus Mendahului Tegangan Sebesar Sudut

Dari Gambar terlihat bahwa arus mendahului tegangan maka daya reaktif tertinggal dari daya semu, berarti beban memberikan daya reaktif kepada sistem.

3. Penyebab Faktor Daya RendahHal-hal yang menyebabkan faktor daya bernilai rendah, diantaranya penggunaan beban induktif berupa :1. Transformator,2. Motor induksi,3. Generator Iiduksi, dan4. Lampu TL.4. Alasan Faktor Daya DiperbaikiBeberapa alasan mengapa besarnya faktor daya harus diperbaiki, diantaranya :1. Mengurangi biaya pengoperasian peralatan listrik,2. Meningkatkan kapasitas sistem dan mengurangi rugi-rugi pada sistem yang dioperasikan, dan3. Mengurangi besarnya tegangan jatuh yang biasa disebabkan pada saat transmisi daya.5. Kapasitor BankKapasitor merupakan komponen yang hanya dapat menyimpan dan memberikan energi yang terbatas sesuai dengan kapsitasnya. Pada dasarnya kapasitor tersusun oleh dua keping sejajar yang disebut electrodes yang dipisahkan oleh suatu ruangan yang disebut dielectric yang pada saat diberi tegangan akan menyimpan energi.Dalam sistem tenaga listrik kapasitor sering digunakan untuk memperbaiki tegangan jaringan dan untuk menyuplai daya reaktif ke beban yang berfungsi untuk memperbaiki nilai faktor daya dari sistem. Dalam perbaikan faktor daya kapasitor-kapasitor dirangkai dalam suatu panel yang disebut capacitor bank. Selain itu kapasitor bank dapat juga digunakan untuk aplikasi lain yaitu filter harmonisa, proteksi terhadap petir, untuk transformer testing, generator impuls, voltage divider kapasitor.

5. Metoda Pemasangan Instalasi Kapasitor BankMetode pemasangan kapasitor tergantung dari fungsi yang diinginkan. Cara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu : global compensation, individual compensation, group compensation.

Gambar 4 Metode Pemasangan Instalasi Kapasitor Bank1. 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.Kelebihan : Pemanfaatan kompensasi daya reaktifnya lebih baik karena semua motor tidak bekerja pada waktu yang sama. Biaya pemeliharaan rendah.Kekurangan : Switching peralatan pengaman bisa menimbulkan ledakan. Transient yang disebabkan oleh energizing grup kapasitor dalam jumlah besar. Hanya memberikan kompensasi pada sisi atasnya (upstream). Kebutuhan ruang.

2. Group 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.Kelebihan : Biaya pemasangan rendah. Kapasitansi pemasangan bisa dimanfaatkan sepenuhnya. Biaya pemilaharaan rendah.Kekurangan : Perlu dipasang kapasitor bank pada setiap SDP atau MV/LV bus. Hanya memberikan kompensasi pada sisi atas. Kebutuhan ruangan

3. Individual CompensationDengan 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.Kelebihan : Meningkatkan kapasitas saluran suplai. Memperbaiki tegangan secara langsung. Kapasitor dan beban ON/OFF secara bersamaan. Pemeliharaan dan pemasangan unit kapasitor mudah.Kekurangan : Biaya pemasangan tinggi. Membutuhkan perhitungan yang banyak Kapasitas terpasang tidak dimanfaatkan sepenuhnya Terjadi fenomena transient yang besar akibat sering dilakukan switching ON/OFF. Waktu kapasitor OFF lebih banyak dibanding waktu kapasitor ON

6. Contoh Panel dan Macam-macam Kapasitor Bank1. Panel Capasitor Bank (Panel Kapasitor Bank) 20KVAR 1 Unit 1,962.50 2. Panel Capasitor Bank (Panel Kapasitor Bank) 425KVAR 1 Unit 15,755.003. Panel Capasitor Bank(Panel Kapasitor Bank) 350KVAR 1 Unit 12,929.304. Panel Capasitor Bank(Panel Kapasitor Bank) 50KVAR 1 Unit 2,467.505. Panel Capasitor Bank (Panel Kapasitor Bank) 7.5KVAR 1 Unit 1,457.006. Panel Capasitor Bank(Panel Kapasitor Bank) 100KVAR 1 Unit 4,084.007. Panel Capasitor Bank(Panel Kapasitor Bank) 30KVAR 1 Unit 1,916.008. Panel Capasitor Bank(Panel Kapasitor Bank) 25KVAR 1 Unit 1,694.80

Daftar Harga Kapasitor Bank Merek ' SCHNEIDER'

I. Type VarplusCan Standard Duty1. 10.4 KVAR 400V = Rp. 1.105.000, -2. 12.5 KVAR 400V = Rp. 1.301.000, -3. 15 KVAR 400V = Rp. 1.496.000, -4. 20 KVAR 400V = Rp. 1.754.000, -5. 25 KVAR 400V = Rp. 1.978.000, -6. 50 KVAR 400V = Rp. 3.956.000, -7. 100 KVAR 400V = Rp. 7.912.000, -

II. Type VarplusCan Heavy Duty1. 10.4 KVAR 400V = Rp. 1.382.000, -2. 12.5 KVAR 400V = Rp. 1.626.000, -3. 15 KVAR 400V = Rp. 1.870.000, -4. 20 KVAR 400V = Rp. 2.192.000, -5. 25 KVAR 400V = Rp. 2.473.000, -6. 50 KVAR 400V = Rp. 4.946.000, -7. 100 KVAR 400V = Rp. 9.892.000, -

III. Type VarplusCan Heavy Duty1. 20 KVAR 525V = Rp. 2.056.000, -2. 40 KVAR 525V = Rp. 3.526.000, -3. 80 KVAR 525V = Rp. 7.054.000, -4. 160 KVAR 525V = Rp. 14.109.000, -

IV. Type VarplusBox Heavy Duty1. 10.4 KVAR 400V = Rp. 1.454.000, -2. 12.5 KVAR 400V = Rp. 1.711.000, -3. 15 KVAR 400V = Rp. 1.969.000, -4. 20 KVAR 400V = Rp. 2.307.000, -5. 25 KVAR 400V = Rp. 2.602.000, -6. 50 KVAR 400V = Rp. 4.374.000, -7. 75 KVAR 400V = Rp. 6.446.000, -8. 100 KVAR 400V = Rp. 8.746.000, -

V. Type VarplusBox Heavy Duty1. 20 KVAR 525V = Rp. 2.164.000, -2. 40 KVAR 525V = Rp. 3.712.000, -3. 80 KVAR 525V = Rp. 7.197.000, -4. 160 KVAR 525V = Rp. 14.396.000, -

II.PEMBAHASAN DAN KASUS

1. Kasus sederhanaSebuah lampu 20Watt terhubung pada tegangan listrik 220V, (dengan faktor daya=0.766, kalau dihitung pakai kalkulator ketemu 40 derajat, dan sin =0.643) maka:Pnyata = V * I * cos Sehingga I = Pnyata / (V * cos )= 20 / (220 * 0.766)= 0.119 AmpereNilai inilah yang ditunjuk oleh ampere meter!Psemu = V * I= 220 * 0.119= 26,11 VAPbuta = V * I * sin = 220 * 0.119 * 0.643= 16.83 VARKemudian dipasangkan kapasitor (yang ternyata disebut-sebut sebagai alat penghemat listrik itu), sehingga faktor dayanya naik menjadi 0.940, (kalau dihitung dengan kalkulator ketemu 20 derajat dengan sin = 0.342), maka kalau digambarkan lagi menjadi:

Pnyata = V * I * cos Sehingga I = Pnyata / (V * cos )= 20 / (220 * 0.940)= 0.097 AmpereNilai inilah yang ditunjuk oleh ampere meter!Psemu = V * I= 220 * 0.097= 21.27 VAPbuta = V * I * sin = 220 * 0.097 * 0.342= 7.30 VAR

Terus berapa nilai kapasitor yang ditambahkan oleh alat penghemat tadi, yaitu: 16.83 VAR-7.30 VAR = 9.53 VAR.

2. Kasus Diindustri (PT. ASIAN PROFILE INDOSTEEL)Pabrik memasang sebuah trafo 1500 kVA. Kebutuhan parik pada mulanya 1160 kVA dengan faktor daya 0,70. Persentase pembebanan trafo sekitar 78 persen (1160/1500 = 77.3 persen).Untuk memperbaiki faktor daya dan untuk mencegah denda oleh pemasok listrik, pabrik menambahkan sekitar 425 kVAr pada beban motor. Hal ini meningkatkan faktor daya hingga 0,9, dan mengurangi kVA yang diperlukan menjadi 902 kVA, yang merupakan penjumlahan vektor kW dankVAr. Trafo 1500 kVA kemudian hanya berbeban 60 persen dari kapasitasnya. Sehingga pabrik akan dapat menambah beban pada trafonya dimasa mendatang. P(aktif) = V * I * cos = 1160 * 0.70 = 812 KWP(aktif) = V * I * cos Sehingga I = P(aktif) / (V * cos ) = 812 / (220 * 0.70) = 5.27272 KANilai inilah yang ditunjuk oleh ampere meter. P(semu) = V * I = 220 * 5.27272 = 1160 KVAP(reaktif) = V * I * sin = 220 * 5.27272* 0.71 = 828 KVAR

P(aktif) = V * I * cos 812= 220 * I * 0.90 I = 4.10 KA

P(semu) = V * I = 220 * 4.10 = 902 KVAP(reaktif) = V * I * sin = 220 * 4.10 * 0.48 = 437,29 KVAR

Maka capasitor yang dibutuhkan sebesar 828 KVAR-437,29 KVAR =390.71 KVARYang akan dipasang diIndustri ini adalah (Panel Kapasitor Bank) 425KVAR 1 Unit 15,755.00