PENERAPAN BANK KAPASITOR DI PT ULAM TIBA HALIM Nandi Wardhana (L2F 099 623) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
Abstrak-Dalam dunia perindustrian energi listrik merupakan sesuatu yang penting karena energi listrik digunakan untuk melakukan proses produksi. Beban-beban yang ada dalam suatu pabrik biasanya didominasi oleh beban-beban yang bersifat induktif yang berupa motor-motor listrik. Beban-beban ini akan menarik arus induktif dari jala-jala sehingga kapasitas arus yang mengalir melalui saluran akan semakin besar. Hal ini dapat merugikan PLN sebagai pihak penyedia energi listrik maupun pihak konsumen itu sendiri. Di sisi lain PLN harus memaksimalkan pembangkitnya untuk memenuhi kebutuhan akan daya reaktif tersebut. Sedangkan pihak konsumen selain timbulnya rugi-rugi di saluran yang disebabkan arus induktif juga harus menanggung tagihan rekening yang sangat mahal juga. Salah satu cara untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan memasang bank kapasitor. Bank kapasitor akan menghasilkan arus kapasitif sehingga dapat mengkompensasi arus induktif dari beban. Dalam laporan kerja praktek ini, penulis akan menjelaskan penerapan bank kapasitor berdasarkan hasil kerja praktek yang telah dilakukan di PT Ulam Tiba Halim.
fluorescence memiliki kumparan dengan jumlah lilitan tertentu dalam rangkaiannya. Dengan demikian beban memiliki sifat dominan induktif. Pada beban dominan induktif, selain menarik arus kerja dari jalajala, beban juga menarik arus arus magnetisasi atau arus reaktif. Arus kerja yang ditarik oleh beban adalah arus yang dibutuhkan untuk menghasilkan daya keluaran seperti torsi, panas, cahaya dan sebagainya. Arus kerja memiliki sudut fasa yang sama terhadap tegangan pada beban. Daya yang dihasilkan oleh arus kerja memiliki satuan watt atau kilowatt (kW). Sedangkan arus magnetisasi adalah arus yang dibutuhkan beban untuk menghasilkan medan magnet pada perlatan induksi seperti transformator dan motor induksi. Tanpa adanya arus ini peralatan induksi tidak dapat bekerja. Arus magnetisasi memiliki sudut fasa yang tertinggal terhadap tegangan. Daya yang dihasilkan oleh arus magnetisasi memiliki satuan volt-ampere reaktif (var) atau kvar. Selain beban yang bersifat dominan induktif, terdapat juga beban yang bersifat dominan kapasitif. Beban kapasitif menarik arus reaktif yang berguna untuk membangkitkan medan listrik seperti pada peralatan tabung sinar katoda. Arus reaktif ini memiliki sudut fasa mendahului terhadap tegangan. Daya yang dihasilkan oleh arus
I. PENDAHULUAN 1.1. Tujuan Kerja Praktek Tujuan Kerja Praktek yang dilakukan di PT Ulam Tiba Halim yaitu : 1. Untuk mengetahui situasi kerja dan profil dari PT Ulam Tiba Halim 2. Menerapkan ilmu pengetahuan yang didapat dari bangku perkuliahan khususnya tentang bank kapasitor dan aplikasinya. 3. Untuk mengetahui secara umum penerapan bank kapasitor di PT Ulam Tiba Halim, khususnya di Unit Pengemasan. 1.2. Pembatasan Masalah Mengingat sangat terbatasnya waktu, baik waktu pelaksanaan praktek maupun waktu yang diberikan untuk penyusunan laporan ini, serta terlalu luasnya aspek–aspek yang menyangkut sistem kelistrikan yang ada pada PT Ulam Tiba Halim, maka penulis hanya menitikberatkan pembahasan pada penerapan bank kapasitor di Unit Pengemasan PT Ulam Tiba Halim saja. II. PRINSIP DASAR BANK KAPASITOR 2.1. Faktor Daya Sebagian besar beban sistem tenaga listrik selain memiliki komponen resistansi juga memiliki komponen induktansi. Hal ini disebabkan karena pada beban seperti transformator, motor induksi, lampu 1
reaktif kapasitif juga memiliki satuan yang sama dengan daya yang dihasilkan oleh arus magnetisasi beban dominan induktif yaitu volt-ampere reaktif (var) atau kvar. Jadi arus total ditarik oleh beban adalah jumlah dari arus kerja dan arus reaktif. Daya yang dihasilkan oleh arus total ini memiliki satuan voltampere atau kilovolt-ampere (kVA).
2.2. Rugi Daya Sebelum perbaikan faktor daya, arus beban adalah I1 dengan faktor daya cos 1. Daya listrik yang diserap oleh beban diberikan dalam persamaan : (2.1) P1 3.V .I1 . cos 1 Sedangkan setelah faktor daya diperbaiki, arus pada beban menjadi I2 dan faktor daya menjadi cos 2. Daya listrik yang diserap beban adalah : (2.2) P2 3.V .I 2 . cos 2 Dengan menyamakan persamaan (2.2) dan (2.3) diperoleh perbandingan antara arus sebelum dan sesudah perbaikan faktor daya sebagai berikut : I 1 cos 2 (2.3) I 2 cos 1 Persentase pengurangan rugi-rugi daya dapat dituliskan sebagai : P P PL L1 L 2 x100% PL1
arus total arus magnetisasi
arus kerja
Gambar 2.1. Penjumlahan Antara Arus Kerja dan Arus Magnetisasi
Dari gambar 2.1, besarnya arus total yang ditarik oleh beban dapat ditentukan, yaitu arus total = {(arus kerja)2 + (arus magnetisasi)2}1/2. Perbedaan sudut fasa antara arus dan tegangan dinamakan faktor daya. Faktor daya untuk beban induktif adalah faktor daya tertinggal (lagging) karena beban menarik daya reaktif dari jala-jala. Sedangkan faktor daya untuk beban kapasitif adalah faktor daya mendahului (leading) dimana beban memberikan daya reaktif ke jala-jala. Gambar 2.2 berikut ini akan menunjukkan perbedaan sudut fasa antara arus dan tegangan untuk sifat beban dominan kapasitif, dominan induktif dan resistif murni.
PL
I1 R I 2 R 2
2
(2.4) x100% 2 I1 R Dengan mensubstitusikan persamaan (2.4) ke dalam persamaan (2.5) akan diperoleh : 2 cos 1 x100% (2.5) PL 1 cos 2 Dari persamaan (2.5) tersebut dibuat grafik sebagai berikut :
Gambar 2.3. Penurunan Rugi Daya Setelah Peningkatan Faktor Daya
Gambar 2.2. Beda Fasa Arus dan Tegangan pada Berbagai Macam Sifat Beban
2
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa dengan semakin bertambahnya faktor daya maka persentase pengurangan rugi-rugi daya pada sistem akan semakin besar. Untuk perbaikan faktor daya dari 0,6 menjadi 0,8 akan terjadi pengurangan rugi-rugi daya sebesar kurang lebih 44 % dan perbaikan faktor daya dari 0,6 menjadi 1 serta menurunkan rugi-rugi daya menjadi kurang lebih sebesar 64 %.
yang berfungsi sebagai pembangkit daya reaktif. Dengan demikian daya reaktif yang ditarik oleh beban indukti dari jala-jala dapat dikurangi. Pengurangan daya reaktif menyebabkan arus yang ditarik beban dari jala-jala dapat berkurang. Besarnya daya reaktif yang harus dikompensasi oleh kapasitor dinyatakan dalam persamaan : (2.7) Q S 2 P2 Apabila nilai faktor daya setelah perbaikan dikehendaki sama dengan 1 maka suatu kapasitor harus memiliki daya reaktif sama terhadap daya reaktif induktif yang hendak dikompensasi. Besarnya daya reaktif sebelum diperbaiki adalah : (2.8) Q1 P tan 1 Sedangkan daya reaktif setelah faktor daya diperbaiki adalah : (2.9) Q2 P tan 2 Sehingga besarnya kapasitas kapasitor untuk perbaikan faktor daya adalah : QC Q1 Q2 QC P(tan1 tan 2 ) (2.10) dimana : Qc = kapasitas kapasitor (kVAR) P = daya aktif beban (kWatt) 1 = sudut daya beban awal 2 = sudut daya beban akhir
2.3. Perbaikan Faktor Daya Pada beban induktif, perbaikan faktor daya dilakukan dengan menyalurkan arus leading dari suatu sumber daya reaktif kapasitif sehingga dapat mengkompensasi arus lagging yang diserap beban tersebut. Perbaikan faktor daya beban kapasitif dilakukan dengan memasang sumber daya reaktif induktif. Faktor daya adalah perbandingan antara daya reaktif (P) terhadap daya kompleks (S) yang dinyatakan dalam persamaan : P (2.6) cos S
QC S1
S2
1
Q2
2 P
Gambar 2.4. Perbaikan Faktor Daya
2.4. Keuntungan Pemasangan Bank Kapasitor Dengan pemasangan bank kapasitor maka faktor daya beban akan meningkat, sehingga akan diperoleh keuntungan sebagai berikut : 1. Menghemat biaya rekening yang ditanggung konsumen PT PLN (Persero) telah menetapkan batas minimal faktor daya yaitu 0,85. Apabila faktor daya beban berada di bawah batas yang telah ditentukan maka konsumen akan dikenai biaya tambahan pemakaian daya reaktif. Dengan adanya perbaikan faktor daya, biaya tambahan tersebut dapat dihindari. 2. Melepas kapasitas sistem tenaga listrik Kapasitor yang dipasang dalam suatu jaringan beban induktif akan berfungsi
Seperti yang telah diketahui, pemasangan kasitor pada beban induktif akan memperbaiki faktor daya beban. Hal ini disebabkan karena kapasitor akan menarik arus kasitif dari jalajala pada saat tegangan bertambah menuju nilai maksimum dan menyimpan energi yang diserap dari jala-jala dalam bentuk medan listrik elektrostatis. Pada periode waktu berikutnya saat nilai tegangan semakin menurun, energi yang diserap oleh kapasitor akan dilepaskan dan akan digunakan oleh beban induktif untuk membangkitkan medan magnetik. Oleh karena itu, apabila kapasitor dan beban induktif dipasang pada rangkaian yang sama maka akan terjadi pertukaran arus reaktif diantara keduanya. Jadi kebutuhan daya reaktif beban induktif dapat diperoleh dari kapasitor 3
sebagai pembangkit daya reaktif yang dibutuhkan oleh beban-beban induktif sehingga daya yang ditarik dari jala-jala akan berkurang. Dengan demikian sistem tenaga listrik dapat digunakan untuk menyuplai beban lainnya tanpa harus menambah kapasitas sistem tersebut. 3. Memperkecil jatuh tegangan pada saluran Jatuh tegangan saluran secara umum dinyatakan dalam persamaan : VR VS IZ (2.12) VS ( I R cos jI R sin ) Z dimana : VR = tegangan pada sisi beban (V) VS = tegangan pada sisi sumber (V) IR = arus penghantar (A) Z = impedansi penghantar (ohm) = sudut faktor daya
3.2. Bank Kapasitor Sentral Berdasarkan lokasi penempatan bank kapasitor, kompensasi daya reaktif terbagi menjadi dua, yaitu : 1. Kompensasi sentral Seluruh kebutuhan daya reaktif dipusatkan pada satu titik, yaitu pada saluran distribusi utama. Dengan demikian susunan rangkaian kompensasi ini paling ekonomis bila dibandingkan dengan kompensasi jenis lain. Kelemahannya adalah apabila beban yang terpasang sangat kecil maka akan terjadi tegangan lebih pada sistem. Selain itu rugi daya pada saluran tidak berkurang karena bank kapasitor hanya dapat mengurangi rugi daya pada transformator di atasnya. 2. Kompensasi sektoral Bank kapasitor diletakkan pada kelompokkelompok beban yang letaknya berdekatan. Keuntungannya adalah rugi daya pada saluran dari sumber sampai lokasi kapasitor dapat berkurang. Akan tetapi rugi daya pada saluran dari lokasi bank kapasitor sampai ke beban tidak berkurang. Kelemahan lainnya adalah masih adanya kemungkina terjadi kelebihan kompensasi pada sektor apabila terjadi perubahan beban yang sangat besar. Hal ini dapat diatasi dengan menggunakan kompensasi bertahap. 3. Kompensasi lokal Bank kapasitor diletakkan pada tiap-tiap beban sehingga merupakan kompensasi yang paling mahal. Akan tetapi dengan menggunakan kompensasi lokal maka rugi daya dari sumber ke beban sangat besar. Kompensasi jenis ini biasanya digunakan pada beban tunggal yang besar.
Dari persamaan (2.12) di atas, dengan semakin besarnya faktor daya maka arus yang mengalir pada saluran akan semakin kecil, sehingga jatuh tegangan pada saluran dapat dikurangi dan besar tegangan pada sisi beban akan sama dengan besar tegangan pada sisi sumber. III. PENERAPAN BANK KAPASITOR DI UNIT PENGEMASAN PT ULAM TIBA HALIM 3.1. Data Teknis Bank Kapasitor Berikut adalah spesifikasi dari bank kapasitor yang digunakan : 1. Kapasitor 3 Pabrik pembuat : Vishay Merek : ESTA prop. Tegangan kerja : 440 V / 415 V / 400 V Frekuensi : 50 Hz Kapasitas : 28,10 kvar - 440 V 25 kvar - 415 V 23,2 kvar - 400 V Hubungan : Delta (D) Jumlah unit : 6 2. Regulator faktor daya otomatis Pabrik pembuat : Vishay Electronic Merek : ESTAmat MH6 Power Factor Regulator Tegangan kerja : 220 V Frekuensi : 50 Hz Output kontrol : 6 step
Di Unit Pengemasan PT Ulam Tiba Halim menggunakan bank kapasitor dengan sistem terpusat (bank kapasitor sentral). Bank kapasitor diletakkan sebelum panel distribusi utama (MDP) sehingga diharapkan mampu mengkompensasi daya reaktif yang dihasilkan oleh beban-beban induktif baik yang berskala besar maupun kecil. Pemasangan bank kapasitor secara sentral dalam suatu kabinet akan memberikan beberapa keuntungan antara lain :
4
memutar saklar 3-posisi dari posisi “OFF” ke posisi “MAN”. 2. Memastikan seluruh step-step kapasitor dalam kondisi tidak aktif, yaitu dengan menekan semua tombol saklar NC (merah). Step-step kapasitor yang tidak aktif ditunjukkan oleh LED yang menyala merah pada tombol saklar NC. 3. Nilai faktor daya di kondisi awal dapat dilihat pada cos meter. Untuk menaikkan nilai cos sampai pada nilai yang diingikan dapat dengan menekan tombol saklar NO (hijau) secara satu persatu. Tiap ada satu saklar NO yang ditekan maka satu step kapasitor akan aktif, LED akan menyala hijau dan ada perubahan pada cos meter. Proses ini dilakukan sampai nilai cos yang diinginkan tercapai.
1. Praktis dalam pemasangan, karena tidak harus menempatkan kapasitor pada tiaptiap beban yang bersifat induktif. 2. Memudahkan dalam hal perawatan, karena terletak pada satu lokasi saja. 3. Lebih ekonomis, karena dengan sistem sentral berarti hanya memasang satu kelompok kapasitor saja sehingga dapat menghemat pengeluaran baik dari segi instalasi maupun perawatannya. Bank kapasitor yang digunakan di Unit Pengemasan PT Ulam Tiba Halim dipasang secara delta. Perbaikan faktor daya dengan menggunakan bank kapasitor terhubung delta lebih efisien bila dibandingkan dengan penggunaan bank kapasitor terhubung bintang. Sehingga bila untuk mendapatkan perbaikan faktor daya yang sama, nilai kapasitansi kapasitor yang dihubungkan secara delta besarnya tiga kali lebih kecil daripada nilai kapasitansi kapasitor apabila dihubungkan secara bintang. Dengan alasan inilah maka pemasangan kapasitor secara delta lebih banyak digunakan dalam dunia industri. 3. 3. Pengoperasian Bank Kapasitor Bank kapasitor di Unit Pengemasan PT Ulam Tiba Halim dapat dioperasikan secara otomatis atau secara manual. Untuk pengoperasian secara otomatis, bank kapasitor dikendalikan oleh ESTAmat MH sebagai regulator faktor daya otomatis. Langkahlangkah pengoperasian secara otomatis akan dijelaskan pada subbab 4.3 Untuk pengoperasian secara manual dapat dilakukan dengan menekan tombol saklar NO (hijau) untuk mengaktifkan tiap-tiap step kapasitor, dan untuk mematikannya dapat dengan menekan tombol saklar NC (merah). Kondisi aktif atau tidak aktifnya suatu step kapasitor ditunjukkan oleh menyalanya lampu pada tombol saklar NO atau tombol saklar NC. Perpindahan antara mode operasi otomatis, mode operasi manual dan off-mode dilakukan dengan memutar saklar 3-posisi. Cos meter digunakan untuk melihat nilai faktor daya aktual hanya ketika bank kapasitor dijalankan pada mode manual. Berikut ini adalah langkah-langkah untuk menjalankan bank kapasitor pada mode operasi manual : 1. Menghidupkan bank kapasitor ke dalam mode operasi manual, yaitu dengan
Gambar 3.1. Panel Kontrol Bank Kapasitor
3.4. Sistem Proteksi dan Perawatan Bank Kapasitor Sistem proteksi adalah sistem pengamanan peralatan tenaga dari kondisi operasi yang abnormal. Kondisi abnormal ini biasanya seperti hubung singkat, tegangan lebih maupun frekuensi yang tidak stabil. Sistem proteksi berfungsi untuk mendeteksi jika ada gangguan pada sistem dan akan melokalisir (trip) daerah tersebut sehingga tidak mengganggu daerah lain yang masih dalam kondisi normal. Peralatan proteksi yang digunakan untuk mengamankan bank kapasitor jika terjadi gangguan adalah sebagai berikut : 1. Pemutus daya utama Pemutus daya utama akan trip jika ada gangguan pada sistem sehingga bank kapasitor akan dipisahkan dari sistem tersebut. Rating dari pemutus daya utama ini adalah 250 A. 5
Perawatan bank pasitor dapat meliputi : - pengecekan kondisi peralatan kontrol dan peralatan proteksi - pembersihan bank kapasitor secara menyeluruh - mengencangkan semua sekrup pada terminal
2. Pemutus daya kapasitor Pemutus daya kapasitor dipasang pada tiap-tiap step kapasitor. Pemutus daya ini akan trip apabila ada gangguan lokal pada suatu step kapasitor maka step tersebut akan dilokalisir, sehingga tidak mengganggu kerja step-step kapasitor lain dan bank kapasitor masih dapat tetap beroperasi. Rating dari pemutus daya kapasitor ini adalah 50 A. 3. Pengaman lebur (fuse) Pengaman lebur terdapat secara internal di regulator faktor daya otomatis ESTAmat MH. Fungsinya adalah melindungi ESTAmat MH dari gangguan arus-lebih (overcurrent). Peralatan proteksi tersebut dioperasikan secara bersama-sama sehingga keamanan bank kapsitor dapat terjamin. Sistem proteksi yang handal mutlak diperlukan mengingat investasi yang harus dikeluarkan oleh perusahaan untuk pemasangan bank kapasitor ini cukup mahal. Memang sekilas tampak adanya pemborosan dengan memasang beberapa buah pengaman, namun hal ini tidak seberapa jika dibandingkan dengan biaya yang harus ditanggung perusahaan jika terjadi kerusakan pada bank kapasitor.
3.5. Setting ESTAmat MH Parameter-parameter berikut ini harus diset terlebih dahulu sebelum ESTAmat MH dioperasikan, yaitu : 1. Mode Operasi ESTAmat MH dapat dioperasikan dalam 2 jenis mode operasi, yaitu mode operasi otomatis dan mode operasi manual. - Mode otomatis Ketika diset pada operasi otomatis, ESTAmat MH akan menswitch step-step kapasitor secara otomatis sebagai sebuah fungsi dari kebutuhan daya reaktif. - Mode manual Untuk mengubah ESTAmat MH ke operasi manual, tombol “ ” ditekan selama mungkin sampai display mati (sekitar 5 s). Operasi manual diindikasikan oleh LED “AUTO” yang berkedip-kedip. Selama operasi manual, kapasitor dapat diswitch secara manual. Tombol “OUT/-“ memutus (switch-out) kapasitor Tombol “IN/+” menghubungkan (switch-in) kapasitor Untuk meninggalkan mode operasi manual, tombol “ ” ditekan kembali. 2. Nilai cos aktual dan cos target Pada display ditunjukkan nilai cos aktual. Tanda minus di depan menandakan faktor dayanya kapasitif . Nilai cos target dapat diset dari 0,85 induktif sampai 0,95 kapasitif. Dengan menekan tombol “OUT/“ dan “IN/+” bersamaan, nilai cos target akan kembali ke nilai setting standarnya (1,00). Tombol “OUT/-“ mengurangi nilai cos target Tombol “IN/+” menambah nilai cos target 3. Program switching Program switching yang aktual ditunjukkan oleh display, sedangkan step kapasitor yang terhubung diindikasikan oleh LED kontrol. Jenis-jenis program
Gambar 3.2. Sistem Proteksi dan Instalasi Bank Kapasitor
Selain sistem proteksi yang handal juga diperlukan sistem perawatan yang baik agar menjamin kinerja dari bank kapasitor.
6
switching lainnya dapat dipilih dengan menekan tombol “IN/+” dan “OUT/-“. Display akan menunjukkan semua perubahan yang dibuat. Jika sudah tidak ada perubahan atau program switching yang benar sudah ditentukan, tombol “ ” ditekan sebagai konfirmasi. Program switching yang tersedia : 1. 1:1:1:1:1 … 7. 1:2:2:2:2 … 2. 1:1:2:2:2 … 8. 1:2:3:3:3 … 3. 1:1:2:2:4 … 9. 1:2:3:4:4 … 4. 1:1:2:3:3 … 10. 1:2:3:6:6 … 5. 1:1:2:4:4 … 11. 1:2:4:4:4 … 6. 1:1:2:4:8 … 12. 1:2:4:8:8 … Jumlah step kapasitor yang terhubung ditunjukkan oleh LED kontrol yang menyala di sebelah display. Jumlah step kapasitor dapat diubah dengan menekan tombol “IN/+” dan “OUT/-“. Setiap perubahan yang dibuat akan ditunjukkan oleh LED yang berkedip-kedip. Jika sudah tidak ada perubahan lagi, sebagai konfirmasi tombol “ ” ditekan lagi. Ketika sedang dilakukan setting pada program switching atau jumlah step, maka semua step kapasitor yang terhubung akan diputus. 4. Nilai C/k C/k adalah nilai batas-jatuh (tripping value) dari suatu regulator faktor daya, dinyatakan dalam Ampere-reaktif. Ketika arus reaktif dari beban melebihi nilai C/k yang ditentukan oleh ESTAmat MH, maka satu dari dua LED (“ind” atau “cap”) akan menyala. Nilai C/k aktual ditunjukkan oleh display. Tombol “OUT/-“ mengurangi nilai C/k Tombol “IN/+” menambah nilai C/k Nilai standar “0,025” dari C/k akan muncul ketika tombol “OUT/-“ dan “IN/+” ditekan bersamaan. Nilai C/k dapat diubah dalam range 0,025 A sampai maksimum 1,5 A dengan menekan tombol “IN/+” atau “OUT/-“. 5. Switching delay time Waktu yang diperlukan untuk memulai proses switching bagi step-step kapasitor disebut sebagai switching delay time. Switching delay time dapat dipilih sendiri oleh user, atau secara otomatis ditentukan oleh ESTAmat MH sebagai fungsi dari beban. Display selalu menunjukkan nilai
switching delay time yang sedang digunakan. Tombol “OUT/-“ mengurangi switching delay time Tombol “IN/+” menambah switching delay time Switching delay time yang dapat dipilih oleh user yaitu 10, 30, 60, 120, 180, 300 dan 500 s. Sebagai fungsi dari beban, switching delay time secara otomatis ditentukan nilainya berkisar antara 2 – 500 s. Switching delay time ini dapat diaktifkan dengan menekan tombol “OUT/-“ dan “IN/+” bersamaan sampai pada display menunjukkan “LoAd”. 6. Arus sekunder C.T. Arus sekunder C.T pada display ditunjukkan dalam Ampere. Tidak dibutuhkan setting/pengaturan. 7. Reswitching blocking delay time dan mode penguncian Waktu yang diperlukan bagi suatu step kapasitor untuk terhubung kembali setelah step tersebut terputus didefinisikan sebagai reswitching blocking delay time. Pada ESTAmat MH, reswitching blocking delay time yang dapat dipilih adalah 20, 60 atau 180 detik. Selama reswitching blocking delay time, titik desimal pada display akan berkedip. Nilai yang telah diset, seperti faktor daya target, tipe program switching, jumlah step, nilai C/k dan switching delay time dapat dikunci dan diproteksi. Jika reswitching blocking delay time akan diubah nilainya atau jika mode penguncian akan diaktifkan, maka harus mengakses sebuah menu setting khusus. Untuk mengakses menu tersebut, tiga tombol “IN/+”, “OUT/-“ dan “ ” harus ditekan bersamaan sampai semua segmen pada display menyala (menunjukkan “8888”). Setelah tombol dilepaskan, parameter akan nampak pada display bergantian dengan nilai aktualnya. Parameter ditunjukkan dengan garis hubung (-01-;-02-). Sedangkan nilai aktual dari parameter ditunjukkan dengan angka (20, 60, 180) atau dalam huruf (on, off) seperti ditunjukkan pada tabel berikut ini :
7
Tabel 3.1. Parameter-Parameter Reswitching Blocking Delay Time dan Mode Penguncian Parameter -01-
-02-
Stop/End
sampai diperoleh besar faktor daya yang diinginkan.
Nilai on off
Pengaruh penguncian aktif penguncian tidak aktif 20, 60, reswitching 18 blocking delay 0 dalam detik Mengakhiri menu setting
Iinduktif (A)
I1 kapasitif (step 1) I2 kapasitif (step 2) I3 kapasitif (step 3) I4 kapasitif (step 4) acceptable residual current
waktu (t)
Berikut ini merupakan nilai-nilai setting dari ESTAmat MH sesuai dengan penggunaannya di Unit Pengemasan PT Ulam Tiba Halim, yaitu : - nilai cos target :1,00 - program switching :1:1:1:1 - nilai c/k :0,6 A - switching delay time :30 s - reswitching blocking delay time :20 s
Gambar 3.3. Grafik Fungsi Bank Kapasitor
Dengan adanya step-step pada bank kapasitor maka arus kapasitif akan semakin bertambah sehingga dapat mengurangi arus induktif pada beban. Semakin besar arus induktif pada beban maka jumlah step akan semakin bertambah banyak. Step-step kapasitor dapat dioperasikan secara otomatis oleh mikroprosesor sebagai regulatornya. Pengoperasian secara otomatis memiliki kelebihan dapat melakukan proses switching lebih tepat dan akurat daripada pengoperasian manual. Namun pengoperasian bank kapasitor secara otomatis dapat menimbulkan efek pumping. Hal ini terjadi jika nilai arus sisa tidak dapat ditentukan secara pasti sehingga sistem akan berosilasi di sekitar arus sisa tersebut. Efek pumping harus dihindari karena dapat mengakibatkan membuka dan menutupnya kontaktor secara bergantian dan terus menerus.
3.6. Rating Bank Kapasitor Salah satu cara menentukan rating bank kapasitor yang digunakan di Unit Pengemasan PT Ulam Tiba Halim adalah dengan menggunakan nomogram. Jika diketahui datadata sebagai berikut : Beban terpakai maksimum (P) = 173,76 kW Faktor daya sebelum adanya bank kapasitor (cos 1) = 0,88 Faktor daya sesudah adanya bank kapasitor (cos 2) = 1,00 Sesuai dengan nomogram akan diperoleh nilai konstanta k = 0,53, sehingga daya reaktif yang diperlukan untuk perbaikan faktor daya adalah : Qc 0,53.(173,76kW ) 92,09k var Bank kapasitor di Unit Pengemasan PT Ulam Tiba Halim menggunakan 6 step kapasitor dengan kapasitas masing-masing kapasitor adalah 23,2 kvar, sehingga kapasitas total dari bank kapasitor yang terpasang adalah 139,2 kvar. Kapasitas sudah mencukupi karena nilainya sudah melebihi nilai rating kapasitor hasil perhitungan dengan nomogram tersebut di atas.
Iinduktif (A)
I1 kapasitif (step 1) I2 kapasitif (step2) I3 kapasitif (step 3) acceptable residual current
waktu (t)
Gambar 3.4. Efek Pumping pada Bank Kapasitor
Untuk menghindari efek pumping tersebut maka sensitifitas dari regulator bank kapasitor otomatis perlu diatur pada nilai yang tepat sehingga regulator tidak akan memerintahkan kontaktor untuk bekerja pada perubahan beban induktif yang kecil.
3.7. Sensitifitas Bank Kapasitor Bank kapasitor dioperasikan dengan cara menghubungkan kapasitor secara bertahap
8
Pengaturan sensitifitas atau nilai c/k dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini : Q (3.1) C/k 1,73.U .k dimana : Q = output dari step kapasitor terkecil, var U = tegangan fasa ke fasa, Volt k = rasio C.T. Apabila di Unit Pengemasan PT Ulam Tiba Halim diketahui data-data sebagai berikut : Q = 23,2 Kvar U = 380 V k = 300 A : 5 A = 60 Perhitungan nilai c/k-nya : Q 23200 C/k 0,59 A 0,6 A 1,73.U .k 1,73.380.60
.
0,0172.100 0,0057 A 300 c. Rugi-rugi penghantar Kerugian daya pada penghantar untuk masing-masing faktor daya adalah : untuk cos 1 = 0,88 maka : P1loss = 3.I12.R = 3.(300)2.0,0057 = 1539 watt untuk cos 2 = 1,00 maka : P2loss = 3.I22.R = 3.(264)2.0,0057 = 1192 watt Besarnya pengurangan kerugian pada penghantar : Ploss = P1loss – P2loss = (1539 – 1192)watt = 347 watt Jadi penghematan energi tiap bulan : E = 30.24.Ploss = 30.24.347 watt = 249840 watt 250 kWh R
3.8. Perkiraan Rugi Daya dan Penghematan Energi Faktor daya yang rendah akibat adanya beban induktif akan menyebabkan arus yang mengalir melalui kabel utama, yaitu dari meter PLN ke MDP menjadi lebih besar. Hal ini akan mengakibatkan rugi-rugi yang terjadi pada kabel tersebut juga akan semakin besar. Perhitungan rugi-rugi dayanya adalah sebagai berikut : Tegangan kerja (V) = 380 V Beban terpakai maksimum (P) = 173,76 kW Faktor daya tanpa bank kapasitor (cos 1) = 0,88 Faktor daya dengan bank kapasitor (cos 2) = 1,00 a. Arus fasa : untuk cos 1 = 0,88 maka : P 173760 I1 300 A 3.V . cos 1 3.380.0,88 untuk cos 2 = 1,00 maka : P 173760 I2 264 A 3.V . cos 2 3.380.1,00 b. Resistansi per fasa : Apabila diperkirakan penghantar yang digunakan memiliki inti tembaga dengan luas penampang 300 mm2 dan panjangnya sekitar 100 m. Nilai hambat jenis tembaga = 0,0172 mm2./m sehingga besarnya resistansi per fasa penghantar adalah :
IV. PENUTUP 4.1. Kesimpulan Dari hasil kerja praktek dan pembahasan tentang penerapan bank kapasitor di Unit Pengemasan PT Ulam Tiba Halim, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Kapasitor dapat digunakan sebagai sumber daya reaktif yang dibutuhkan oleh bebanbeban induktif. 2. Kompensasi daya reaktif oleh bank kapasitor dapat menaikkan kualitas faktor daya pada beban dominan induktif. 3. Peningkatan faktor daya pada beban dominan induktif akan mengurangi besar arus yang ditarik oleh beban tersebur, sehingga rugi-rugi daya pada penghantar dapat dikurangi. 4. Besarnya rating bank kapasitor dipengaruhi oleh kebutuhan daya reaktif beban. Semakin besar kebutuhan daya reaktif beban maka step pada bank kapasitor akan semakin bertambah. 5. Pengaturan sensitifitas bank kapasitor bertujuan untuk menghindari efek pumping pada kapasitor. 6. ESTAmat MH digunakan sebagai regulator faktor daya otomatis dari bank kapasitor yang mengatur proses switching dari stepstep kapasitor. 9
7. Setting ESTAmat MH yang akurat diperlukan untuk menjamin kinerja dari bank kapasitor. 8. Sistem proteksi dan perawatan yang baik dapat menghindarkan bank kapasitor dari kerusakan maupun gangguan.
BIOGRAFI PENULIS Nandi Wardhana (L2F 099 623) adalah mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro Konsentrasi Teknik Ketenagaan. Kerja Praktek dilaksanakan di PT Ulam Tiba Halim Semarang.
4.2. Saran Saran-saran yang ingin penulis sampaikan demi kemajuan perusahaan : 1. Agar bank kapasitor dapat berfungsi dengan baik maka perawatan dan pengecekan pada instalasi bank kapasitor harus sering dilakukan. 2. Pengaturan sensitifitas pada bank kapasitor harus diusahakan pada nilai yang tepat untuk menghindari efek pumping.
Semarang, Mei 2006 Mengetahui, Dosen Pembimbing Kerja Praktek
DAFTAR PUSTAKA 1. Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, Penerbit ITB Bandung, 1986. 2. B.L. Theraja, A Text-Book Of Technology, Nirja Construction & Development Co. Ltd. 3. Ir. Sulasno, Sistem Distribusi Tenaga Lsitrik, Badan Penerbit Universitas Diponegoro, Semarang, 2001. 4. Gonen, Thuran, Electric Power Distribution System Engineering, McGraw-Hill Book Company, New Delh, 1986. 5. Blomquist, W.C., Capasitor for Industry, John Wiley & Son Inc., New York, 1950 6. Longland T, TW Hunt & Brecknell, Power Capasitor Handbook, Butterworth & Co, 1984. 7. Timothy J.E. Miller, Reactive Power Control In Electric Systems, John Willey & Sons, Inc, New York, 1982. 8. ESTAmat MH Mounting Instructions, Vishay Electronic GMBH. 9. Edminister, Joshep A, Rangkaian Listrik Edisi II, Erlangga, Jakarta, 1988. 10. Pamflet Profi PT Ulam Tiba Halim
SUSATYO HANDOKO, ST, MT NIP 132 282 683
10
