BAB IV ANALISA PERANCANGAN INSTALASI DAN EFEK EKONOMIS YANG DIDAPAT
4.1. Perancangan Instalasi dan Jenis Koneksi (IEEE std 18-1992 Standard of shunt power capacitors & IEEE 1036-1992 Guide for Application of Shunt Power Capacitors ) Desain
perancangan
instalasi
dan
jenis
koneksi
kapasitor
harus
mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut :
Tujuan kompensasi
Biaya investasi
Kemudahan Instalasi
Kemudahan perawatan ( Maintenance)
Sedangkan metode instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :
4.1.1
Global Compensation
Global compensation capacitors/ Centralization Compensation biasanya dipasang pada induk panel (Main Distribution Panel/ MDP). Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antar panel MDP dan Transformator. Sedangkan arus yang lewat setelah MDP tidak turun dengan demikian rugi akibat disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak terpengaruh.
67 67
68
Kelebihan
Pemanfaatan kompensasi daya reaktifnya lebih baik karena semua motor tidak bekerja pada waktu yang sama
Biaya pemeliharaan yang rendah.
Kekurangan
Pengaruh switching bisa mengakibatkan ledakan, dan transient yang disebabkan oleh energizing group kapasitor dalam jumlah besar
Hanya memberikan kompensasi pada sisi atasnya (up stream )
membutuhkan ruangan yang besar.
4.1.2
Sectoral/ group Compensation
Metoda sectoral compensation ini adalah sebuah metoda dimana kapasitor yang terdiri dari beberapa panel kapasitor dipasang dipanel SDP (Sub Distribution Panel). Cara ini cocok diterapkan pada industri dengan kapasitas terpasang besar sampai ribuan kVA dan jarak antara panel MDP dan SDP cukup berjauhan.
Kelebihan :
Biaya pemasangan rendah
Kapasitansi pemasangan dapat dimanfaatkan sepenuhnya
Biaya pemeliharaan rendah
69
Kekurangan :
Perlu dipasang kapasitor bank pada setiap SDP atau MV/LV bus
Hanya memberikan kompensasi pada sisi atas
Kebutuhan ruangan
4.1.3
Individual Compensation
Sebuah metode dimana kapasitor langsung dipasang pada masing-masing beban, khususnya yang mempunyai daya yang lebih besar. Kelebihannya :
Meningkatkan kapasitas saluran suplai
Memperbaiki tegangan secara langsung
Kapasitor dan beban ON/OFF secara bersamaan
Pemeliharaan dan pemasangan unit kapasitor mudah
Kekurangannya :
Biaya Pemasangan tinggi
Membutuhkan perhitungan yang banyak
Kapasitas terpasang tidak dimanfaatkan sepenuhnya
Terjadi transient yang besar akibat sering dilakukan switching ON/OFF
Waktu kapasitor OFF lebih banyak dibandingkan waktu kapasitor ON
Total cost yang diperlukan lebih besar dari metode yang lain jika mesin yang dipasang ratusan
70
Ketiga metode diatas dapat dilihat pada diagram metode pemasangan capacitor bank sebagai berikut :
Gambar 4.1 Metode Pemasangan Capasitor Bank
4.2 Jenis Koneksi Terdapat ada dua jenis type koneksi untuk capacitor bank, yaitu sebagai berikut :
4.2.1
Koneksi langsung
Metode koneksi langsung ini digunakan pada beban-beban yang relatif besar, contohnya pada motor-motor besar dengan power factor yang jelek dan beroperasi dalam waktu yang panjang.
Kapasitor dipasang paralel dengan
beban dan dihubungkan dengan kontaktor/ switch ON/OFF bersama-sama dengan beban. Metoda ini memiliki keuntungan yaitu menghemat biaya dan
71
tidak memerlukan regulator pada untuk mengatur kapasitor pada saat masuk dan keluar.
4.2.2
Koneksi tak langsung
Metode koneksi tak langsung ini digunakan apabila terdapat beban induktif yang bervariasi besarnya dalam suatu sistem distribusi listrik. Pada metode ini kapasitor dipasang paralel dengan distribusi panel atau dipasang paralel dengan Main Distirbution Panel (MDP) Beban yang berubah akan menyebabkan suatu over compensation, sehingga biasanya dipasang suatu alat pengatur power factor.
Alat ini
dinamakan Automatic Power Factor Regulator (APFR) yang dapat diatur secara manual dengan cara disetting maupun diatur secara otomatis.
4.3 Penentuan Tipe Pemasangan
Pemasangan kapasitor daya secara individual pada setiap beban yang berubah-ubah seperti motor induksi, menjadi kurang akurat dalam koreksi faktor dayanya, jika tidak dipasang kontrol faktor daya otomatis, karena faktor daya pada motor induksi dipengaruhi oleh beban. Untuk kebutuhan beban seperti ini lebih baik dipakai sistem parsial. Sementara sistem pemasangan individual lebih cocok diaplikasikan untuk beban tetap. Pada jenis beban bervariasi seperti karakterisitik beban yang terdapat di PT Indorama Ventures Indonesia, maka pemasangan sistem terpusat (Global Compensation) dinilai akan lebih praktis dan handal karena perubahan-perubahan beban relatif lebih stabil dan faktor daya yang dikoreksi pada satu tempat saja, serta
72
pemasangan dengan sistem terpusat lebih mengarah pada pencapaian faktor daya yang akan mempengaruhi alat ukur kVARh. Perlu diperhatikan beberapa persyaratan dasar untuk pemasangan capacitors bank
Kapasitor dengan jenis yang cocok dengan kondisi jaringan
Reaktif Power Regulator yang berfungsi untuk pengaturan Capacitor Bank secara otomatis, agar daya reaktif yang disuplai ke jaringan/ sistem dapat bekerja sesuai dengan kapasitas yang dibutuhkan, dengan acuan pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi breaker, sehingga daya reaktif yang dibutuhkan dapat terbaca dan regulator inilah yang akan mengatur kapan dan berapa daya reaktif yang diperlukan
Magentic Contactor diperlukan sebagai peralatan control switching daya ke kapasitor
Kapasitor Breaker (pemutus tenaga) sebagai proteksi thermal dan short circuit ( hubung singkat) pada capacitors bank.
4.4 Efek Ekonomis
4.4.1 Penghematan Biaya Energi
Salah satu konsep dari managment pengaturan energi listrik dalam sistem distribusi listrik adalah faktor Economic Optimisation. Dimana penghematan listrik (lower consumption of kW) dilakukan tanpa mengabaikan power quality dan optimalisasi dari Network Operation, misalnya perencanaan pengaturan beban, optimalisasi sumber energi, pengendalian faktor daya, continuous improvemant dll.
73
Dari perhitungan data pada bab terdahulu, dapat dianalisa penghematan biaya beban listrik PLN melalui management pengaturan energi listrik dan pengendalian faktor daya. dengan metode komparasi
4.4.2 Perbedaan biaya dengan dan tanpa kompensasi 1. Tanpa kompensasi Perhitungan pemakaian :
Pemakaian per-bulan : 24 jam/hari x 30 hari x 5,000 kW = 3,600,000 kWh
Batas kVARH yang dibebaskan oleh PLN pada Cos φ 0.85 = 0.62 x 3,600,000 kWh = 2,232,000 kVARh
Perbedaan biaya tanpa kompensasi pada Cos φ 0.83, maka Tan φ = 0.67
Daya reaktif terpakai : = Daya beban x Tan φ = 3,600,000 x 0.67 = 2,412,000 kVARh
Maka berdasarkan Tarif Dasar Listrik (TDL) 2013 denda kelebihan pemakaian daya reaktif (kenaikan tiap kwartal):
74
1. Januari –Maret 2013 ( TDL 2013 Gol I-3/TM Rp 704 /kWH) = ( 2,412,000 –2,232,000 ) x Rp. 704/kWh = Rp 126,720,000/ bulan = Rp 380,160,000/Kwartal I 2. April - Juni 2013 (TDL 2013 Gol I-3/TM Rp. 728/kWh) = ( 2,412,000 –2,232,000 ) x Rp. 728/kWh = Rp 131,040,000/ bulan = Rp 393,120,000/Kwartal II 3. Juli - September 2013 (TDL 2013 Gol I-3/TM Rp. 765/kWh) = ( 2,412,000 –2,232,000 ) x Rp. 765/kWh = Rp 137,700,000/ bulan = Rp 413,100,000/Kwartal III 4. Oktober - Desember 2013 (TDL 2013 Gol I-3/TM Rp. 803/kWh) = ( 2,412,000 –2,232,000 ) x Rp. 803/kWh = Rp 144,540,000/ bulan = Rp 433,620,000/ Kwartal IV
Total Denda kelebihan pemakaian daya reaktif : Kwartal I
: Rp. 380,160,000
Kwartal II : Rp. 393,120,000 Kwartal III : Rp.
413,100,000
Kwartal IV : Rp.
433,620,000
Total
: Rp.1,620,000,000/ tahun
75
2. Dengan Kompensasi Perhitungan pemakaian :
Pemakaian per-bulan : 24 jam/hari x 30 hari x 5,000 kW = 3,600,000 kWh
Batas kVARH yang dibebaskan oleh PLN pada Cos φ 0.85 = 0.62 x 3,600,000 kWh = 2,232,000 kVARH
Perbedaan biaya dengan kompensasi pada Cos φ 0.95, maka Tan φ = 0.33
Daya reaktif terpakai : = Daya beban x Tan φ = 3,600,000 x 0.33 = 1,188,000 kVAR
Maka denda kelebihan pemakaian daya reaktif = ( 1,188,000 – 2,232,000 ) x Rp. 704/kWh = Negatif
Harga minus ( negatif ) berarti konsumen tidak dikenakan biaya pemakaian beban kVARH lagi Kesimpulan :
Karena Hasilnya negatif maka tidak perlu membayar denda
76
4.4.2 Efisiensi pemakaian daya komplek dengan dan tanpa kompensasi
1. Sebelum Kompensasi
Daya kontrak
= 10 MVA
= 10,000 kVA
Daya pemakaian
= 5 MVA
=
Cos φ (rata-rata)
= 0.83
Sisa Daya tak terpakai
= 5,000 kVA
Kapasitas daya tersisa
=
, ,
5,000 kVA
x 100%
= 50% 2. Sesudah Kompensasi Cos φ = 0.95 Perhitungan : P =
S. Cos φ = 5,000 x 0.83 = 4,150 kW
Tan φ1 = Tan 34 = 0.67 Tan φ2 = Tan 18.2 = 0.33 Qc
= P . [Tan φ1 - Tan φ2] = 4,150 . [0.67 - 0.33] = 1,411 kVAR.
Jadi :
S =
5,000 kVA
Qc = 1,411 kVAR
PkW = 4150 kW φ1
= 34
Q = S x Sin φ1 = 5,000 x sin 34 = 2,796 kVAR
77
Daya yang dihemat : ²+(
SC = S = 5,000 -
−
)²
4150² + ( 2,796 − 1,411)²
= 5,000 - 4,4375 = 625 kVA
Daya terpakai
= 5,000 - 625 = 4,375
Daya tak terpakai
= 10,000 - 4,375 = 5,625
Kapasitas daya tersisa =
,
x 100% = 56%
Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa sesudah pemasangan capasitor bank/ sesudah dilakukan kompensasi, kapasitas daya yang bisa dihemat menjadi 56% artinya terjadi terjadi kenaikan 6%.
4.5 Tinjauan Biaya Investasi dan ROI ( Return of Investment) 4.5.1 Biaya Investasi
Berdasarkan Commercial Offering PT Schneider Indonesia, harga untuk Power Factor Compensation yang terdiri dari Panel, Proteksi, Control device, switching system dan Capacitor unit untuk 5500 kVAR/ 6.6kV, adalah sebesar 237.556 EUR atau senilai Rp. 2.850.672.000/unit,
78
4.5.2 ROI (Return Of Investment)
Dari nilai investasi pada diatas maka bisa ditentukan nilai ROI (Return Of Investment ) atau titik balik biaya investasinya, pada pemakaian beban PLN 5,000 kW dengan persamaan berikut ROI (Return Of Investment ) =
= =
. .
.
. ,
. ,
/
21 Bulan
Analisa hubungan pemakaian daya PLN dengan penghematan yang diperoleh :
Tabel 4.1 Perhitungan penghematan/ bulan pada pemakaian daya PLN bervariasi
79
Dari hasil perhitungan penghematan per-bulan pada pemakaian daya PLN yang bervariasi, dapat disimpulkan bahwa semakin besar pemakaian daya PLN maka penghematan yang didapat semakin besar pula, sedangakan hubungan pemakaian daya PLN dengan nilai ROI-nya dapat dilihat pada tabel berikut
Tabel 4.2 ROI (Return Of Investment) pada pemakaian daya PLN bervariasi Dari tabel 4.2 diatas dapat dilihat bahwa ROI (Return Of Investment) menjadi berbanding terbalik dengan besar pemakaian daya PLN, sehingga jika pemakaian daya PLN naik, maka semakin kecil pula nilai ROI nya. Hubungan Pemakaian daya PLN dengan nilai ROI digambarkan dalam grafik dibawah
25
Grafik Titik Balik Biaya Investasi
Bulan
20 15 10 5 0 5000
6000
7000
Load PLN (kW)
Grafik 4.1 Titik Balik biaya Investasi
8000
