PERANAN KAPASITOR DALAM PENGGUNAAN ENERGI LISTRIK
Oleh: Fitrizawati ABSTRACT Electrics energy is one of energies which is used most by the consumers. The value or load of electrics which is used by the consumers have the character of the inductive load. Where lagging current of to voltage (Power factor is lagging), for repair the power factor which the lagging used a capacitor having the nature of leading current the voltage or equally leading power factor.
Key Word : Capacitor, Electric energy
PENDAHULUAN
Kehidupan modern salah satu cirinya adalah dengan pemakaian energi listrik yang besar. Besarnya energi atau beban listrik yang digunakan tergantung tiga beban, seperti beban Resistif (R), beban Induktif (L) dan beban kapasitif (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. Dimana beban induktif (positive) membutuhkan daya reaktif seperti trafo pada rectifier, motor induksi (AC) dan lampu TL, sedangkan beban kapasitif (negative) 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.Artinya dalam menggunakan energi listrik ternyata pelanggan tidak hanya dibebani oleh daya aktif (kW) saja tetapi juga daya reaktif (kVar).Penjumlahan kedua daya itu menghasilkan daya Semu (kVA) yang merupakan daya yang disuplai oleh PLN.Jika nilai daya itu diperbesar oleh pelanggan industri maka rugi-rugi daya menjadi besar sedang daya aktif dan tegangan sampai kekonsumen berkurang. Dengan demikian produksi pada industri itu akan menurun hal ini tentunya tidak boleh terjadi karena itu suplai dari PLN harus ditambah, berarti penambahan biaya. Perbandingan daya aktif (kW) dengan daya Semu (kVA) disebut factor daya (cos Ф). PERANAN KAPASITOR
Kapasitor adalah salah satu komponen listrik yang mempunyai sifat menyimpan energi dalam bentuk medan listrik, dan sifat lainnya dilihat dari hubungan arus dan tegangan adalah arus mendahului tegangan , jadi dengan kata lain jika beban itu adalah beban kapasitif maka factor dayanya adalah mendahului (negative). Kapasitor digunakan untuk memperbaiki factor daya (cos Ф), dilihat dari sisi PLN pemakaian kapasitor bertujuan untuk mengurangi kerugian (losses), memperbaiki kondisi tegangan dan mempertinggi kapasitas pembebanan pada jaringan. Seperti kita ketahui bahwa harga cos Ф adalah mulai dari 0 s/d 1, berarti kondisi terbaik yaitu pada saat harga cos Ф=1, maka harga P (kW) = harga S (kVA) dan ini disebut juga dengan cos Ф terbaik, namun dalam kenyataan harga cos Ф ditentukan oleh PLN sebagai pihak yang mensuplai daya adalah sebesar 0,8. Jadi untuk harga cos Ф kurang dari 0,8 berarti 49
factor dayanya (pf) 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 system kelistrikan pelanggan. Akibat menurunnya pf itu maka akan muncul berapa 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 system dengan pf yang rendah tentunya akan menyebabkan arus yang dibutuhkan dari pensuplai menjadi besar. Untuk suatu harga P = VI cos Ф, dimana P adalah daya aktif, V adalah tegangan dan I adalah arus. Bila Q (daya Reaktif) tinggi maka factor daya rendah dan arus tinggi , bila Q rendah maka factor daya tinggi dan arus rendah. Hal ini akan menyebabkan rugi-rugi daya (daya reaktif) dan jatuh tegangan menjadi besar. Dengan demikian denda harus dibayar disebabkan pemakaian daya reaktif meningkat menjadi lebih besar. Denda atau biaya kelebihan daya reaktif dikenakan bila jumlah pemakaian kVARH yang tercatat 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 …………… (1) Dimana : B = pemakaian kVARH A1 = pemakaian kWH WPB A2 = pemakaian kWH LWPB Hk = harga kelebihan pemakaian kVARH
S=VI (sebelum diperbaiki)
Ф
Q (sebelum diperbaiki)
S (setelah diperbaiki) Ф1 P = V I cos Ф
Gambar 1 : Sigitiga daya 50
Q = V I sin Ф (sebelum diperbaiki)
kapasitor
Untuk memperbesar harga cos Ф (pf) yang rendah hal yang mudah dilakukan adalah memperkecil sudut Ф sehingga menjadi Ф1 (lihat gambar 1). Sedang untuk memperkecil sudut Ф itu hal yang mungkin dilakukan adalah memperkecil komponen daya reaktif (kVAR).Berarti komponen daya reaktif yang ada bersifat induktif harus dikurangi dan pengurangan itu biasa 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 semu, (kVA) menjadi berkurang (kecil) sehingga rekening listrik menjadi berkurang. Sedangkan keuntungan lain dengan mengecilnya daya reaktif adalah : • Mengurangi rugi-rugi daya pada system • Adanya peningkatan tegangan karena daya meningkat. PROSES KERJA KAPASITOR
Kapasitor yang akan digunakan untuk memperbesar factor daya dipasang parallel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka electron akan mengalir masuk kekapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan electron maka tegangan akan berubah. Kemudian electron akan keluar dari kapasitor dan mengalir kedalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali electron. Pada saat kapasitor mengeluarkan electron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya reaktif kebeban, karena beban biasanya mempunyai daya reaktif positif (Q positif) yang disebabkan adanya beban induktif, sedangkan kapasitor adalah merupakan daya reaktif negative (Q negative). Jadi pengaruh dari kapasitor adalah untuk mengurangi aliran daya reaktif didalam jaringan Rugi-rugi daya sebelum dipasang kapasitor : Cos Ф = P / S
……………………. (2)
Daya Aktif (P) = V.I cosФ
…………………… (3)
Daya Reaktif (Q) = V.I sinФ
…………………… (4)
Daya Semu (S) = V.I
…………………… (5)
Rugi daya aktif =I2 R Watt
…………………… (6)
Rugi daya reaktif = I2 X VAR …………………… (7) Rugi daya sesudah dipasang kapasitor : Rugi daya aktif = (I2 – Ic2) R Watt …………… (8) Rugi daya reaktif = (I2 – Ic2) X Var …………… (9)
PEMASANGAN KAPASITOR
Kapasitor yang akan digunakan untuk memperbaiki (memperkecil) factor daya , penempatannya ada dua cara : 1. Terpusat kapasitor ditempatkan pada : a. Sisi primer dan skunder transformator 51
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 factor daya supaya tahan lama tentunya harus dilakukan perawatan 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 agar muatannya hilang. Adapun jenis pemeriksaan yang harus dilakukan meliputi : a. Pemeriksaan kebocoran b. Pemeriksaan kabel dan penyangga kapasitor c. Pemeriksaan isolator SISTEM MIKROPROSESOR
Selain komponen inductor pemborosan pemakaian energi listrik juga bisaterjadi karena: a. Tegangan tidak stabil Ketidak stabilan tegangan bias menyebabkan terjadinya pemborosan energi listrik. Ketidak stabilan itu dapat diartikan tegangan pada suatu fase lebih besar, lebih kecil atau berfluktuasi terhadap tegangan standar. Sedangkan akibatnya pemborosan energi listrik itu maka timbul panas sehingga bias menyebabkan pertama kerusakan isolator peralatan yang dipakai, kedua memperpendek daya isolasi pada lilitan. Sementara itu dengan ketidak seimbangan 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. b. Harmonik. Harmonik bias menimbulkan panas, hal ini terjadi karena adanya energi listrik yang berlebihan. Harmonik itu bisa muncul karena peralatan seperti computer, control motor, dll. Harmonik merupakan suatu keadaan timbulnya tegangan yang priodenya berbeda dengan priode tegangan standar. Priode itu bisa 180 Hz (Harmonok Ke – 3), 300 Hz (Harmonik ke- 5) dan seterusnya . Harmonik pada transformator lebih berbahaya, hal ini karena adanya sirkulasi arus akibat panas yang berlebih, sehingga hal ini bisa mengurangi kemampuan peralatan proteksi yang menggunakan PLC (Power Line Carrier) sebagai detector 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 berfungsi untuk mengolah komponen-komponen yang menentukan kualitas tenaga listrik, seperti keseimbangan antara fasa, harmonic dan surja. Apabila terdapat ketidak seimbangan beban antara fasa satu dengan fasa yang lainnya, maka mikroprosesor akan
52
memerintahkan beban- beban LC untun membuka atau menutup agar arus disuplai kefasa satu sehingga selisih arus antara fasa satu dengan fasa yang lainnya tidak ada. Banyaknya L atau C yang dibuka atau ditutup tergantung dari kondisi ketidak seimbangan beban yang terdeteksi oleh mikroprosesor. Kondisi harmonic yang terdeteksi bisa dihilangan dengan menggunakan filter LC. Keuntungan alat ini adalah : • Mampu mereduksi daya sampai 30 % • Meningkatkan factor daya antara 95 – 100 % • Dapat mengeliminasi terjadinya harmonic
KESIMPULAN
Dari uraian diatas bisa ditarik beberapa kesimpulan, yaitu : • Faktor daya yang kurang baik (jelek) bisa diperbaiki dengan menambah suatu sumber daya reaktif berupa kapasitor • Pemakaian energi listrik bisa dihemat dengan cara mengoptimalkan konsumsi energi masing-masing peralatan yang digunakan • Memperkecil gejala harmonic dan menstabilkan tegangan, sehingga energi tersisa bisa dimanfaatkan untuk sector lain.
DAFTAR PUSTAKA
J. David Irwin, Basic Engeneering Circuit Analysis. Joseph A. Edminister, Ir. Sahat Pakpahan, Rangkaian Listrik. …………….. , Materi Kursus Sambungan Listrik Tegangan Menengah , PT. PLN (Persero) Jasa Pendidikan dan Pelatihan. ……………... , Elektro Indonesia No. 30 Tahun VI, April 2000.
53
PERENCANAAAN ROTARY FRAME DERRICK
Oleh: Sutarno ABSTRACT Any crane should be stable in any position in operation and irrespective of its dead and live loads. The cuonter weight for such cranes should be selected to that the resultant of all the vertical force both in a loaded and unloaded crane is inside the bearing of balance. Accuont should also be taken of the area acted on by wind pressure and inertia loads. When the margin of stability is not hight, these additional loads will tend to tip the crane over.
Key word: The balance, loads and moment. PENDAHULUAN
Rotary Frame Derrick (derek putar) adalah sebuah pesawat pengangkat yang termasuk dalam jenis Kran Tetap (Stationer Crane). Derek ini biasa digunakan untuk membangun konstruksi baja pada struktur ketinggian yang tinggi, tetapi juga dapat dijumpai pada tempattempat seperti penyulingan minyak, konstruksi bangunan pabrik-pabrik kimia dan juga digunakan pada pekerjaan rig pada umumnya. Derek ini dipakai untuk mengangkat material, suku cadang atau struktur bangunan secara terpisah maupun keseluruhan yang akan dipasang pada bangunan atau konstruksi yang sedang dikerjakan. TUJUAN DAN DASAR PERENCANAAN
Perencanaan Rotary Frame Derrick ini bertujuan sebagai langkah awal bagi penulis dalam mendisain suatu konstruksi mesin dan mengenal lebih dekat elemen-elemen atau bagian-bagian dan Rotary Frame Derrick. Sebagai dasar perencanaan adalah merencanakan suatu pesawat pengangkat yang effisien dengan unjuk kerja yang paling optimum, dengan tingkat keamanan dan kestabilan yang memenuhi persyaratan, PERMASALAHAN
Sebagai permasalahan adalah merencanakan Rotary Frame Derrik yang berkapasitas 15 ton. Konstruksi derek dapat membuat, sudut 30o – 60o terhadap meja putar, Ketinggian yang dapat dicapai 30 meter.
BATASAN PERMASALAHAN Derek dikonstrukel untuk kerja luar gedung, dengan suplai listrik dari PLN dan dianggap tidak pernah mati. Analisa rneliputi analisa kekuatan (gaya, tegangan, pemilihan bahan/elemen-elemen pendukung dan dimensi). Sistem pendukung (keamanan) direncana dengan fasilitas otomatisasi.
54
