ESEMKA INDONESIA BISA!!!!!!
|
Peranan Kapasitor dalam Penggunaan Energi Listrik
|
Kehidupan modern salah satu cirinya
adalah pemakaian energi listrik yang besar. Besarnya energi atau beban listrik
yang dipakai ditentukan oleh reaktansi (R), induktansi (L) dan capasitansi (C).
Besarnya pemakaian energi listrik itu disebabkan karena banyak dan beraneka
ragam peralatan (beban) listrik yang digunakan. Sedangkan beban listrik yang
digunakan umumnya bersifat induktif dan kapasitif. Di mana beban induktif
(positif) membutuhkan daya reaktif seperti trafo pada rectifier, motor induksi
(AC) dan lampu TL, sedang beban kapasitif (negatif) mengeluarkan daya reaktif.
Daya reaktif itu merupakan daya tidak berguna sehingga tidak dapat dirubah
menjadi tenaga akan tetapi diperlukan untuk proses transmisi energi listrik
pada beban. Jadi yang menyebabkan pemborosan energi listrik adalah banyaknya
peralatan yang bersifat induktif. Berarti dalam menggunakan energi listrik
ternyata pelanggan tidak hanya dibebani oleh daya aktif (kW) saja tetapi juga daya
reaktif (kVAR). Penjumlahan kedua daya itu akan menghasilkan daya nyata yang
merupakan daya yang disuplai oleh PLN. Jika nilai daya itu diperbesar yang
biasanya dilakukan oleh pelanggan industri maka rugi-rugi daya menjadi besar
sedang daya aktif (kW) dan tegangan yang sampai ke konsumen berkurang. Dengan
demikian produksi pada industri itu akan menurun hal ini tentunya tidak boleh
terjadi untuk itu suplai daya dari PLN harus ditambah berarti penambahan biaya.
Karena daya itu P = V.I, maka dengan bertambah besarnya daya berarti terjadi
penurunan harga V dan naiknya harga I. Dengan demikian daya aktif, daya reaktif
dan daya nyata merupakan suatu kesatuan yang kalau digambarkan seperti segi
tiga siku-siku pada Gambar 1.
Dari Gambar 1 tersebut diperoleh bahwa
perbandingan daya aktif (kW) dengan daya nyata (kVA) dapat didefinisikan
sebagai faktor daya (pf) atau cos r.
cos r = pf = P (kW) / S (kVA)
........(1) P (kW) = S (kVA) . cos r................(2)
Seperti kita ketahui bahwa harga cos
r adalah mulai dari 0 s/d 1. Berarti kondisi terbaik yaitu pada saat harga P
(kW) maksimum [ P (kW)=S (kVA) ] atau harga cos r = 1 dan ini disebut juga
dengan cos r yang terbaik. Namun dalam kenyataannya harga cos r yang ditentukan
oleh PLN sebagai pihak yang mensuplai daya adalah sebesar 0,8. Jadi untuk harga
cos r < 0,8 berarti pf dikatakan jelek. Jika pf pelanggan jelek (rendah)
maka kapasitas daya aktif (kW) yang dapat digunakan pelanggan akan berkurang.
Kapasitas itu akan terus menurun seiring dengan semakin menurunnya pf sistem
kelistrikan pelanggan. Akibat menurunnya pf itu maka akan muncul beberapa
persoalan sbb:
a. Membesarnya penggunaan daya
listrik kWH karena rugi-rugi.
b. Membesarnya penggunaan daya listrik kVAR.
c. Mutu listrik menjadi rendah karena jatuh tegangan.
Secara teoritis sistem dengan pf
yang rendah tentunya akan menyebabkan arus yang dibutuhkan dari pensuplai
menjadi besar. Hal ini akan menyebabkan rugi-rugi daya (daya reaktif) dan jatuh
tegangan menjadi besar. Dengan demikian denda harus dibayar sebabpemakaian daya
reaktif meningkat menjadi besar. Denda atau biaya kelebihan daya reaktif
dikenakan apabila jumlah pemakaian kVARH yang tercata dalam sebulan lebih
tinggi dari 0,62 jumlah kWH pada bulan yang bersangkutan sehingga pf rata-rata
kurang dari 0,85. Sedangkan perhitungan kelebihan pemakaian kVARH dalam rupiah
menggunakan rumus sbb:
[ B - 0,62 ( A1 + A2
) ] Hk
Dimana : B = pemakaian k VARH
A1 = pemakaian kWH WPB
A2 = pemakaian kWH LWBP
Hk = harga kelebihan pemakaian kVARH
Untuk memperbesar harga cos r (pf)
yang rendah hal yang mudah dilakukan adalah memperkecil sudut r sehingga
menjadi r1 berarti r>r1. Sedang untuk memperkecil
sudut r itu hal yang mungkin dilakukan adalah memperkecil komponen daya reaktif
(kVAR). Berarti komponen daya reaktif yang ada bersifat induktif harus
dikurangi dan pengurangan itu bisa dilakukan dengan menambah suatu sumber daya
reaktif yaitu berupa kapasitor.
Proses pengurangan itu bisa terjadi
karena kedua beban (induktor dan kapasitor) arahnya berlawanan akibatnya daya
reaktif menjadi kecil. Bila daya reaktif menjadi kecil sementara daya aktif
tetap maka harga pf menjadi besar akibatnya daya nyata (kVA) menjadi kecil
sehingga rekening listrik menjadi berkurang. Sedangkan keuntungan lain dengan
mengecilnya daya reaktif adalah :
· Mengurangi rugi-rugi daya pada sistem.
· Adanya peningkatan tegangan karena daya
meningkat.
Proses
Kerja Kapasitor
Kapasitor yang akan digunakan untuk
meperbesar pf dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu
diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat
kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian
elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang
memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya
reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor
akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic)
berarti sama juga kapasitor menyuplai daya treaktif ke beban. Keran beban
bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya
daya reaktif yang berlaku menjadi kecil.
Rugi-rugi daya sebelum dipasang
kapasitor :
Rugi daya aktif = I2 R
Watt .............(5)
Rugi daya reaktif = I2 x VAR.........(6)
Rugi-rugi daya sesudah dipasang
kapasitor :
Rugi daya aktif = (I2 -
Ic2) R Watt ...(7)
Rugi daya reaktif = (I2 -
Ic2) x VAR (8)
Pemasangan
Kapasitor
Kapasitor yang akan digunakan untuk
memperkecil atau memperbaiki pf penempatannya ada dua cara :
1. Terpusat kapasitor ditempatkan
pada:
a. Sisi primer dan sekunder
transformator
b. Pada bus pusat pengontrol
2. Cara terbatas kapasitor
ditempatkan
a. Feeder kecil
b. Pada rangkaian cabang
c. Langsung pada beban
Perawatan
Kapasitor
Kapasitor yang digunakan untuk
memperbaiki pf supaya tahan lama tentunya harus dirawat secara teratur. Dalam
perawatan itu perhatian harus dilakukan pada tempat yang lembab yang tidak
terlindungi dari debu dan kotoran. Sebelum melakukan pemeriksaan pastikan bahwa
kapasitor tidak terhubung lagi dengan sumber. Kemudian karena kapasitor ini
masih mengandung muatan berarti masih ada arus/tegangan listrik maka kapasitor
itu harus dihubung singkatkan supaya muatannya hilang. Adapun jenis pemeriksaan
yang harus dilakukan meliputi :
· Pemeriksaan kebocoran
· Pemeriksaan kabel dan penyangga kapasitor
· Pemeriksaan isolator
Sistem
Mikroprosesor
Selain komponen induktor pemborosan
pemakaian listrik bisa juga terjadi karena:
Tegangan
tidak stabil
Ketidak stabilan tegangan bisa
menyebabkan terjadinya pemborosan energi listrik. Ketidakstabilan itu dapat
diartikan tegangan pada suatu fase lebih besar, lebih kecil atau berfluktuasi
terhadap teganga standar. Sedangkan akibat pembrosan energi listrik itu maka timbul
panas sehingga bisa menyebabkan pertama kerusakan isolator peralatan yang
dipakai. Ke dua memperpendek daya isolasi pada lilitan. Sementara itu dengan
ketidakseimbangan sebesar 3% saja dapat memperbesar suhu motor yang sedang
beroperasi sebesar 18% dari keadaan semula. Hal ini tentunya akan menimbulkan
suara bising pada motor dengan kecepatan tinggi.
Harmonik
Harmonik itu bisa menimbulkan panas,
hal ini terjadi karena adanya energi listrik yang berlebihan. Harmonik itu bisa
muncul karena peralatan seperti komputer, kontrol motor dll. Harmonik merupakan
suatu keadaan timbulnya tegangan yang periodenya berbeda dengan periode
tegangan standar. Periode itu bisa 180 Hz (harmonik ke-3), 300 Hz (harmonik
ke-5) dan seterusnya. Harmonik pada transformator lebih berbahaya, hal ini
karena adanya sisrkulasi arus akibat panas yang berlebih. Sehingga hal ini bisa
mengurangi kemampuan peralatan proteksi yang menggunakan power line carrier
sebagai detektor kondisi normal.
Untuk mengoptimalkan pemakaian
energi listrik bisa digunakan beban-beban tiruan berupa LC yang dilengkapi
dengan teknologi mikroprosesor. Sehingga ketepatan dan keandalan dalam
mendeteksi kualitas daya listrik bisa diperoleh. Mikroprosesor itu berfungsi
untuk mengolah komponen-komponen yang menentukan kualitas tenaga listrik.
Seperti keseimbangan beban antar fasa, harmonik dan surja. Apabila terdapat
ketidakseimbangan antara fasa satu dengan fasa yang lainnya, maka mikroprosesor
akan memerintahkan beban-beban LC untuk membuka atau menutup agar arus disuplai
ke fasa satu sehingga selisih arus antara fasa satu dengan fasa yang lainnya
tidak ada. Banyaknya L atau C yang dibuka atau ditutup tergantung dari kondisi
ketidakseimbangan beban yang terdeteksi oleh mikroprosesor. Kondisi harmonik
yang terdeteksi bisa dihilangkan dengan menggunakan filter LC.
Keuntungan alat ini adalah :
· Mampu mereduksi daya sampai 30%.
· Meningkatkan pf antara 95-100%
· Dapat mengeliminasi terjadinya harmonik.
Dengan demikian pemakaian energi
listrik bisa dihemat yaitu dengan cara mengoptimalkan konsumsi energi
masing-masing peralatan yang digunakan, memperkecil gejala harmonik dan
menstabilkan tegangan. Sehingga energi tersisa bisa dimanfaatkan untuk sektor
lain yang lebih membutuhkan. Sedang dampak negatif dari pemborosan energi
listrik itu pertama menciptakan ketidakseimbangan beban fasa-fasa listrik yang
pada gilirannya akan mempengaruhi over heating pada motor dan penurunan life
isolator. Ke dua bagi PLN sebagai penyuplai energi listrik tentunya harus
menyediakan energi listrik yang lebih besar lagi.
Daftar
Pustaka
- Daya dan Energi Listrik, Deni
Almanda, disampaikan pada penataran dosesn teknik elektro di Teknik
Elektro UGM, Pebruari 1997, Yogyakarta.
- Peranan energi dalam menunjang
pembangunan berkelanjutan, Publikasi Ilmiah, BPPT, Jakarta, Mei 1995.
Ir.
Deni Almanda adalah dosen Teknik Elektro & Kepala Perpustakaan FT UMJ,
alumni FT UGM dan aktif menulis masalah kelistrikan di berbagai media.