STUDI PERBAIKAN FAKTOR DAYA DENGAN SIMULASI KOMPUTER MENGGUNAKAN PIRANTI LUNAK VISUAL BASIC 6.0

STUDI PERBAIKAN FAKTOR DAYA DENGAN SIMULASI KOMPUTER MENGGUNAKAN PIRANTI LUNAK VISUAL BASIC 6.0 Oleh Darsono’ Didik Notosudjono Dede Suhendi ‘*)’ Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Pakuan Bogor, Jl. Pakuan PO Box 452 Bogor e-mail : [email protected] Abstrak Industri merupakan konsumen daya listrik yang cukup besar, sebagian besar beban listrik industri bersifat induktif, karena untuk menunjang kelancaran proses produksinya banyak menggunakan motor-motor listrik induksi yang mana merupakan beban listrik induktif. Faktor Daya suatu sistem bisa saja bekerja dibawah 0,8 tertinggal, untuk dapat memperbaiki redahnya faktor daya suatu sistem biasa menggunakan kapasitor bank, dimana kapasitor bank ini berfungsi sebagai kompensasi daya reaktif suatu beban. Pengaruh yang ada pada penggunaan kapasitor bank pada sistem dapat dianalisa dari suatu metode perhitungan yang ada, penulis membuat piranti lunak untuk perhitungan perbaikan faktor daya pada industri PT Holcim Indonesia Tbk, untuk motor 5 induksi tiga fasa dititk panel NG-4, dengan simulasi komputer menggunakan program Visual Basic 6.0. Hasil perhitungan otomatis dan manual perbaikan faktor daya dari motor induksi tiga fasa pada motor 5 ditittik panel NG-4, dengan hasil perhitungan software tidak jauh berbeda.Data pengukuran dari motor 5 dititik panel NG-4 Cos Q dari PLN 0,65 dalam keadaan sebelum dipasang kapasitor Cos Q1 0,50,daya semu 300kVA, daya aktif 600kW, daya reaktif 519,61kVAR. Setelah dipasang kapasitor faktor daya yang diinginkan Cos Q2 0,95 daya semu 300kVA, daya aktif 315,78kW, daya reaktif 98,60kVAR. Maka daya aktifnya 284,22 kW dan daya reaktifnya 421.01 kVAR, hasilnya berbeda. Data pengukuran pada soal sistem distribusi daya listrik untuk faktor daya awal input 65% = 0,65, faktor daya yang diinginkan 92% = 0,92, jadi koreksi faktor dayanya 0,740, input beban maksimumnya 455kW, maka besar kapasitor yang diperoleh adalah 336,7 kVAR. Dengan hasil perhitungan software tidak jauh berbeda. Mempermudah perancangan perbaikan faktor daya, berisi data base tabel yang dikonversi kedalam aplikasi yang sederhana. Proses perhitungannya cepat dan otomatis.

Kata Kunci : Faktor Daya, Kapasitor Bank, Perbaikan Faktor Daya, Sumber Daya Listrik dan Aplikasi Visual Basic 6.0 1.

PENDAHULUAN

PT. Holcim Indonesia Tbk sebelumnya adalah bernama PT. Semen Cibinong Tbk. Perusahaan ini termasuk salah satu produsen semen terbesar di Indonesia. Produk yang dikenal masyarakat adalah Semen Cibinong.Tahun 2001 tepatnya tangga 13 Desember 2012, PT. Semen Cibinong Tbk. Diambil alih kepemilikannya oleh

perusahaan semen terkemuka dunia yaitu Holcim dan pada tanggal 1 januari 2006 PT. Semen Cibinong Tbk. Berubah menjadi PT. Holcim Indonesia Tbk. Seiring dengan perubahan nama perusahaan, produk mereka pun berganti nama dari semen cibinong menjadi semen Holcim. PT. Holcim Tbk ini yang berada di Narogong-

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan ‘*)=Darsono’

1

Kec. Klapanunggal beroperasi secara terus menerus selama 24jam dalam satu hari. Dalam keadaan demikian kontinuitas produksi sebagai mana yang telah ditargetkan sangat tergantung kepada tenaga-tenaga terampil baik tingkat dasar, menengah, maupun tingkat tinggi sebagai pelaksana, operator, perawat, dan pengawas semakin meningkat. Untuk itulah tenagatenaga yang sudah professional di lapangan, sebagai salah satu unsur yang menentukan didalam mencetak tenaga-tenaga yang terampil, disamping dituntut untuk lebih banyak mengetahui informasi-informasi baru mengenai perkembangan teknologi, juga dituntut adanya peningkatan pengetahuan dan keterampilan serta pengalaman lapangan sebagai aplikasi nyata dari ilmu pengetahuan yang ia miliki. Industri merupakan salah satu konsumen energi listrik yang besar untuk menunjang kelancaran proses produksinya. Motor listrik industri tersebut merupakan beban listrik yang bersifat induktif yang memiliki faktorfaktor daya tertinggal, dimana jika faktor dayanya rendah akan mengakibatkan arus daya yang harus disuplai akan besar, rugirugi daya meningkat dan jatuh tegangan akan bertambah. Ini merupakan suatu kerugian yang harus diperhatikan pihak perusahaan. Maka pihak perusahaan ada upaya untuk memperbaiki faktor daya pada saluran distribusi maupun pada motor induksi. Agar rugi energi berkurang dan tegangan menjadi stabil. Permasalahan faktor daya ini dapat diatasi dengan pemasangan kapasitor daya dititik panel tertentu yang bertepatan di NG 3 - 4 pada instalasi listrik sebuah perusahaan. Dengan pemasangan kapasitor ini berjalan secara otomatis dan dapat meningkatkan faktor dayanya. Dalam tugas akhir ini akan dibahas mengenai perbaikan faktor daya dengan menggunakan kapasitor, penentuan besarnya kVAR yang harus dipasang pada titik tertentu pada instalasi atau jalur distribusi. Penentuan besarnya nilai kVAR dapat dilakukan perhitungan dengan melihat faktor daya awal, beban maksimum dan faktor daya akhir pada titik instalasi listrik yang akan dipasang kapasitor daya. Oleh karena itu tugas akhir ini akan mencoba membahas dan membandingkan hasil perhitungan yang dilakukan secara otomatis,manual atau dengan melihat tabel faktor pengali dengan menggunakan piranti lunak, yang dibuat khusus untuk menghitung perbaikan faktor daya untuk mempermudah dan mempercepat

pekerjaan. Piranti lunak ini dibuat dengan menggunakan Microsoft Visual Basic 6.0 dan mudah-mudahan dapat bermanfaat bagi para perencana instalasi litsrik terutama di industri yang pemasangan kapasitor dayanya tidak otomatis. Dalam perancangan studi perbaikan faktor daya dengan simulasi komputer menggunakan piranti lunak visual basic 6.0 agar dapat diberikan solusi yang terbaik pada sesuatu yang akan dirancang. Simulasi pada dasarnya dibuat untuk mempermudah memahami segala sesuatu yang menjadi objek simulasi. 2.

FAKTOR DAYA

Faktor daya ( power faktor ) pada dasarnya didefinisikan sebagai perbandingan daya aktif dengan daya – semu. Yang dinyatakan oleh persamaan : ( Ir. Basri, 1997 : 28 ).

Sudut φ adalah sudut fasanya, dimana arus mengikut tegangan dari beban yang bersangkutan. Faktor daya yang digunakan adalah pada keadaan beban tertentu. Seperti pada keadaan beban ringan atau pada beban puncaknya. Bila diperlukan mengetahui faktor daya dari suatu beban individu pada suatu titik, faktor daya dari kelompok beban ini dapat dianggap sebagai faktor daya dari masing – masing individu beban. Tentu saja asumsi seperti ini terdapat kesalahannya, karenanya komposisi dari kelompok beban harus diketahui, bisa terjadi faktor daya dari sekelompok beban disebabkan oleh beban yang terbesar dari kelompok yang bersangkutan. Dari gambar di bawah ini terlihat bahwa segitiga daya terdiri dari : ( Ir. Hasan Basri, 1997 : 10 ) P ( kW )

φ Q(kVAR) S ( kVA )

Daya nyata ( S ) satuannya kVA Daya aktif ( P ) satuannya Kw Daya reaktif ( Q ) satuannya kVAr

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan ‘*)=Darsono’

2

Dimana : S = V . I (kVA) …………………….. ( 2.4 ) P = S cos φ = V.I .cos φ

(kW)…….( 2.5 )

Q = S sin φ = V.I.sin φ (kVAr )……..( 2.6 ) Pada gambar disamping, hubungan daya aktif ( kW ), daya semu ( kVA ) dan daya reaktif ( kVAr ) dapat dibuat persamaan sebagai berikut :

Secara umum besaran kapasitas kapasitor daya dinyatakan dalam Kilo Volt Ampere Reaktif ( kVAR ), maka secara matematis dapat ditulis persamaannya sebagai berikut: ( Ir. Hasan Basri,1997 : 105 )

XC

= 1/ ( 2πƒc

Ic

= 𝑿𝒄 =

𝑽

V = IC XC

𝑽 𝑰

QC = V.IC

2πƒc

( Ir. Hasan Basri, 1997: 9 )

2.7 2.8 2.9 total daya

Sehingga

persamaan

diatas

menjadi sebagai berikut : QC= 2πƒ.C.V2.10-6 VAR 2.2

…….( 2.13 )

Perbaikan Faktor Daya P ( kW )

φ2 kVAR (Qc)

φ1 S1 ( kVA )

2.1

Kapasitor Daya

kVAR ( QI)

kVA = 𝑘𝑊 2 + 𝑘𝑉𝐴𝑅 2 … . . kW = 𝑘𝑉𝐴 2 − 𝑘𝑉𝐴𝑅 2 … . . kVAR = 𝑘𝑉𝐴 2 − 𝑘𝑊 2 … … Daya nyata merupakan jumlah daya yang terdiri dari daya reaktif (P) dan reaktif (Q) yang dirumuskan :

Gambar 2.5 Perbaikan Faktor Daya

Kapasitor Daya adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi listrik dan dapat melepaskan kembali pada keadaan tertentu. Secara umum kapasitor terdiri dari dua lempengan konduktor yang dipisahkan oleh suatu bahan yang disebut dengan Bank Kapasitor. Metoda Pemasangan Instalasi Kapasitor :  Global Compensation  Global Compensation  Individual Compensation Komponen-komponen utama yang terdapat pada panel kapasitor antara lain :  Mainswitch / loadBreakswitch  Kapasitor Breaker. Merk: ESTA Type: Tabung Alumunium DRY ESTA-ROEDERSTEIN mulai memproduksi kapasitor sejak Th 1950. Merupakan spesialis pembuat kapasitor dgn range produk yang lengkap dari Low Voltage hingga Medium Voltage. Pada Th 1993 berganti nama menjadi VISHAY, setelah proses Strategic akuisisi oleh VISHAY Technology USA. Terbukti berkualitas tinggi dan sudah terpasang lebih dari 700.000 kVAR di seluruh Indonesia.

Pada gambar di atas daya beban kW adalah tetap dan besaran kVAR kapasitor yang dibutuhkan untuk memperkecil sudut phasa φ1 menjadi sudut phasa φ2 dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : Q1

=P tan φ1 ………… ( 2.14 )

S1

= P/tan φ1

Q2

= P tan φ2

S2

= P/tan φ2

Sehingga kapasitas kVAR kapasitor pada gambar 2.5 adalah selisih antara daya reaktif induktif sebelum kapasitor (kVAR1). dengan daya reaktif induktif setelah dipasang kapasitor ( kVAR2 ). Dengan demikian persamaanya menjadi : ( Ir. Hasan Basri, 1997 : 90 ) QC

= kVAR – kVAR2 ………( 2.15 ) = P ( tan φ1 – φ2 )

Dimana: QC = kapasitas kapasitor (kVAR) tan φ1 – tan φ2

= faktor perkalian

tan φ1= sudut lagging sebelum dipasang kapasitor tan φ2= sudut lagging setelah dipasang kapasitor

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan ‘*)=Darsono’

3

Gambar 2.11 d. Daya aktif sebagai fungsi dari faktor daya pada daya semu tetap. Perbaikan Faktor Daya Dengan Daya Aktif Tetap Pada gambar 2.5 dimana terlihat bahwa kapasitor merupakan sumber daya reaktif kapasitif dan akan menekan daya reaktif dari beban. ( Ir.Hasan Basri, 1997 : 90 )

Bila kapasitor shunt dengan kapasitas Qc kVAr dipasang pada sisi beban maka faktor dayanya diperbaiki.

Gambar 2.12. Perbaikan faktor daya dengan daya aktif tetap Misalkan bahwa beban daya aktifnya adalah sebesar P (kW), beban daya reaktif Q (kVAr) dan beban daya semu S1 (kVA) dengan faktor daya, menggunakan persamaan :

Bila faktor daya semua Cos φ1 kemudian diperbaiki menjadi Cos φ2, maka besarnya kapasitor Qc dapat ditentukan sebagai berikut : Qc = P ( tan φ1 – tan φ2 ) kVAr ( 2.24 ) Dimana :Qc = besar kapasitas kapasitor (kVAr) P = daya aktif ( kW ) Φ1 = sudut fasa awal Φ2 = sudut fasa setelah dipasang kapasitor tan φ1 – tan φ2 = faktor pengali

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan ‘*)=Darsono’

4

2.13 Konstanta pengali untuk menentukan kapasitansi kapasitor yang diperlukan untukmemperbaiki faktor-faktor daya dari cos φ1 ke cos φ2 pada beban tertentu. Faktor daya beban sebelum dipasang kapasitor

0,40 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69

Ukuran kapas itor dalam kVAr per kW beban guna m eningkatkan faktor daya m enjdi

0.8 1,337 1,474 1,413 1,356 1,290 1,230 1,179 1,130 1,076 1,030 0,982 0,936 0,894 0,850 0,809 0,759 0,730 0,692 0,655 0,618 0,584 0,549 0,515 0,483 0,450 0,419 0,388 0,353 0,329 0,299

0,85

0,90

0,91

1,663 1,605 1,544 1,487 1,421 1,360 1,309 1,260 1,206 1,160 1,112 1,066 1,024 0,980 0,939 0,809 0,860 0,822 0,735 0,748 0,714 0,679 0,645 0,613 0,580 0,549 0,518 0,488 0,459 0,429

1,805 1,742 1,681 1,624 1,558 1,501 1,446 1,397 1,343 1,297 1,243 1,202 1,160 1,116 1,075 1,035 0,996 0,958 0,921 0,884 0,849 0,815 0,781 0,749 0,716 0,685 0,654 0,624 0,595 0,565

1,832 1,769 1,709 1,651 1,585 1,532 1,473 1,425 1,370 1,326 1,276 1,220 1,188 1,144 1,103 1,063 1,020 0,986 0,949 0,912 0,878 0,430 0,809 0,777 0,744 0,713 0,682 0,662 0,623 0,593

0,92 1,861 1,798 1,738 1,680 1,614 1,561 1,502 1,454 1,400 1,355 1,303 1,257 1,215 1,171 1,130 1,090 1,051 1,013 0,976 0,939 0,905 0,870 0,836 0,804 0,771 0,740 0,709 0,679 0,650 0,620

0,93

0,94

0,95

0,96

0,97

0,98

0,99

1,00

1,895 1,831 1,771 1,713 1,647 1,592 1,533 1,485 1,430 1,386 1,337 1,291 1,249 1,205 1,164 1124 1,085 1,047 1,010 0,973 0,939 0,904 0,870 0,838 0,805 0,774 0,743 0,713 0,684 0,654

1,924 1,860 1,800 1,742 1,677 1,626 1,567 1,519 1,464 1,420 1369 1,323 1,281 1,237 1,196 1156 1,117 1,079 1,042 1,005 0,971 0,936 0,902 0,870 0,873 0,806 0,750 0,745 0,716 0,686

1,959 1,896 1,836 1,778 1,712 1,659 1,600 1,532 1,497 1,453 1403 1,357 1,315 1,271 1,230 1190 1,151 1,113 1,076 1,039 1005 0,970 0,930 0,904 0,871 0,840 0,809 0,790 0,750 0,720

1,998 1,935 1,874 1,816 1,751 1,695 1,636 1,588 1,534 1,489 1441 1,395 1,353 1,309 1,268 1228 1,189 1,151 1,114 1,077 1043 1,008 0,974 0,942 0,900 0,878 0,847 0,817 0,788 0,758

2,037 1,973 1,913 1,855 1,790 1,737 1,677 1,629 1,575 1,530 1481 1,435 1,393 1,349 1,308 1258 1,229 1,191 1,154 1,117 1083 1,048 1,014 0,982 0,949 0,918 0,887 0,857 0,828 0,798

2,085 2,021 1,961 1,903 1,837 1,784 1,725 1,677 1,630 1,578 1529 1,483 1,441 1,397 1,366 1,316 1,277 1,239 1,202 1,165 1131 1,096 1,062 1,030 0,997 0,966 0,935 0,905 0,876 0,840

2,146 2,082 2,022 1,964 1,899 1,846 1,786 1,758 1,684 1,639 1590 1,544 1,502 1,458 1,417 1377 1,338 1,300 1,253 1,226 1192 1,157 1,123 1,091 1,058 1,027 0,996 0,966 0,937 0,907

2,288 2,225 2,164 2,107 2,041 1,988 1,929 1,881 1,826 1,782 1732 1,686 1,644 1,600 1,559 1519 1,480 1,442 1,405 1,368 1334 1,299 1,265 1,233 1,200 1160 1,138 1,108 1,079 1,049

( Sumber : Ir. Hasan Basri, 1997 : 91, Sistem Distribusi Daya Listrik )

3. SUMBER DAYA LISTRIK DAN APLIKASI VISUAL BASIC 6.0 PT Holcim Tbk, mensuply tegangan dari PLN 70KV,yang terbagi menjadi 2 Line. Line 1 untuk melayani beban pada trafo T2,OCB,800A,sebelum masuk ke trafo dipasang pengaman 1500A, trafo ini kapasitasnya10/12,5MVA(7,45%). Mempunyai output belitan sekunder 6,7-6,3 KV. Dengan tegangan output 400V. Line 2 untuk melayani beban pada trafo T1 ,OCB,800A,sebelum masuk ke trafo dipasang pengaman 2000A, trafo ini kapasitasnya10/12,5MVA(7,5%Z) 6,7-6,3 KV. Visual Basic 6.0 merupakan salah satu bahasa pemograman yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, seperti database, game, internet ( web ), dan lain sebagainya. Bahasa pemograman Visual Basic merupakan pengembangan dari bahasa pemograman BASIC ( Beginner All Purpose Symbolic Instruction Code ). Visual Basic merupakan bahasa pemograman yang cukup mudah digunakan karena memiliki format visual. Data base merupakan salah satu aplikasi yang mempermudah dalam melakukan pendataan pada objek tertentu, sehingga apabila diinginkan untuk melihat atau mengambil

data item tertentu, maka dengan mudah data yang dituju akan segera ditemukan. Salah satu kelebihan Visual Basic 6.0 pada aplikasi data base ialah VB ( Visual Basic ) 6.0 dapat menggunakan beberapa format data base, diantaranya Acces, data base, Fox Pro, Exsel, Lotus, Paradox. Dalam simulasi perhitungan fackor daya ini, digunakan data base dengan format Acces. 3.1

Komponen Pendukung Data Base pada Visual Basic 6.0

3.1.1

Microsoft Jet Engine

Microsoft Jet Engine ( MJE ) merupakan jantung dari sistem data base Visual Basic 6.0, karena MJE merupakan bagian dari Visual Basic 6.0 yang mengenai seluruh operasi data base 3.1.2

ODBC API ( Open Data Base Connectivity Application Program Interface )

ODBC API merupakan alternatif lain untuk mengakses data base dalam Visual Basic 6.0 selain menggunakan MJE ODBC API mampu mengakses data dalam sebuah data base client-server, data base desktop ISAM ( Indexed Sequential Acces Method ) seperti data base, Fox Pro, dll, data base

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan ‘*)=Darsono’

5

Ms. Accss ( mdb ), bahkan format spreadsheets Excel dan file texst. Vis ual Bas ic Application

- Caption = Exit - Name =Mn_Exit kemudian didepan Exit harus ada ……..Exit untuk bisa program yang dapat dilihat gambar dibawah ini.

MS Jet Interface ODBC Inteface Data s ource ODBC Driver Target Data Source

Gambar 3.5

3.1.3

Skema perbedaan interface ODBC dan Microsoft Jet Engine

Integrated Development Environtment ( IDE )

Integrated Development Environtment ( IDE ) atau tampilan muka dari Visual Basic 6.0 sangatlah sederhana dan mudah untuk di ingat. Tampilan dari jendela Visual Basic 6.0 dilihat seperti gambar di bawah ini.

Gambar 3.6 Integrated Development Environtment ( IDE ). 4.

ANALISA

4.1 Pembuatan dan Pengujian Perbaikan Faktor Daya dengan Simulasi Komputer Menggunakan Piranti Lunak Visual Basic 6.0 Langkah awal yaitu membuat jendela Form 1 yang dapat mendesain sebuah program aplikasi dengan menempatkan kontrol – kontrol yang ada dibagian Tool Box pada Area Form, yang sudah dimasukkan data – data control yang akan di uji - Caption = File - Name = Mn_File kemudian Klik Next, lalu OK Untuk membuat Menu Exit didalam File yaitu :

Gambar 4.2 Menu Editor Dalam tampilan Visual Basic 6.0 pada Project1 (project 1) membuka Form 1 yang menyimpan data folder 1. yaitu Folder Form 1 ( SOFWAR ~ 1. FRM ) dan memasukkan data ke Project Form 1(Code) dengan cara : PrivateSub Command2_Click() Text5 = Val(Text3) * Val(Text4) End Sub PrivateSub Start Command3_Click() 1 End Tidak Pilih Lokasi End Sub Keluar Simulasi PrivateSub Ya Command4_Click() Input Form2.Show Parameter - Parameter End Sub Jalankan Perhitungan PrivateSub Label3_Click() Tampilkan Output Simulasi Dan Grafik End End Sub Ya Simpan Laporan Simpan Laporan PrivateSub Label4_Click() Tidak Form2.Show Ya Cetak Laporan End Sub Cetak Laporan PrivateSub Tidak Ya MnuAbout_Click() 1 Buat Perhitungan Form2.Show End Sub Tidak PrivateSub Keluar Program MnuRefresh_Click() Stop End Sub PrivateSub Gambar 3.17 MnuExit_Click() Flowchart simulasi pada perbaikan Faktor Daya MsgBox "Terima kasih Anda Telah Menggunakan FD Soft 1.0" End

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan ‘*)=Darsono’

6

End Sub Form3.Show End Sub Private Sub Text4_Change() Text5 = Val(Text3) * Val(Text4) End Sub Private Sub Text5_Change() Text5 = Val(Text3) * Val(Text4) End Sub Private Sub MnuTutorial_Click() Kemudian untuk Data Private Sub Command 1_ Click ( ) dapat dilihat dilampiran. Untuk memasukkan Kontrol kedalam Area Form 1 antara lain : Label - Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor,

c. Line

d. Picture Box - Logo UNPAK 4.2 Pengujian Program Sebelum melangkah kepengujian program diketahui bahwa : Perbaikan Faktor Daya Pada Motor Industri Tiga Fasa Selama melakukan studi di PT. Holcim Tbk penulis melakukan pengukuran Faktor daya (Cos φ) terhadap motor – motor induksi yang dipasang kapasitor bank, dilakukan pada waktu beban maximum.

a. Text Box -Kw - KVAR

Peralatan yang digunakan yaitu :  1 Buah Ampere Meter ( tang ampere )  Watt meter terdeteksi dipanel.  Voll Meter terdeteksi dipanel.  1 Buah Cos φ meter.

b. Command Button - OK - Faktor Daya Awal Input = 0.40 – 1.00 (1) - Faktor Daya Dinginkan = Input 0.80 – 1.00 (5) - Koreksi Faktor Daya - Input Beban Maksimum - Besar Kapasitor

4.2.1 Data Hasil Pengukuran Berdasarkan hasil pengukuran Cos φ dari setiap motor induksi maka diperoleh hasil yaitu :

Gbr 4.3 Tabel Pengukuran Motor ( PT. Holcim Tbk ) Cos φ PLN

0.65

Cos φ

Jenis Motor

KV

A

KW

MI = 0,81

3GM302

6,3

18

160

M2= 0,88

2CR301

6,3

200

1900

M3= 0,35

3FA302

6,3

242

2000

M4= 0,76

3FA313

6,3

284

2080

M5= 0,50

3FA313

6,3

56

300

M6= 0,62

4RK361

6,3

205

1370

M7= 0,81

4FA315

6,3

24

350

M8= 0,86

9FA301

6,3

40

370

M9= 0,74

9GM301

6,3

74

590

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan ‘*)=Darsono’

7

Berdasarkan hasil pengukuran diatas maka diperoleh motor yang Cos φ ( power faktor ) nya kurang bagus dan harus diperbaiki menjadi Cos φ mendekati 1 yaitu = 0.95

agar rugi – rugi daya yang dikeluarkan tidak terlalu banyak, dan dampak dari perbaikan tersebut biaya pengeluaran menjadi berkurang.

4.2.3 Perbaikan cos φ Dengan Daya Aktif tetap ( karena kW pada beban maksimum tidak Berubah ) φ2

P ( kW ) φ1 Q2 S2

Q1 Qc

S1

S1 =

P Cos φ1 Q1

= 300 0,50

= 600 kVA

S2 = P = 300 = 315,78 kVA Cos φ2 0,95

= P tan φ1 = 300 x 1,73 = 519,61 kVAR

Q2

maka besar kvar dari kapasitor ( Qc ) setelah diperbaiki yaitu : Qc = Q1 – Q 2 = 519,61 – 98,60 kVAR = 421,01 kVAR atau : Qc = P ( tan φ1 – tan φ2 ) = 300 ( 1,73 – 0,31 ) = 300 ( 1,40 ) = 421,01 kVAR

= P tan φ2 = 300 x 0,32 = 98,60 kVAR

Untuk dapat melihat perbedaan antara keadaan sebelum dan sesudah pemakaian Kapasitor Bank. Kita dapat melihat table 4.4

Tabel 4.4 Tabel Perbandingan Sebelum dan Sesudah dipasang Kapasitor Bank

Keadaan

S Daya Semu

P Daya Aktif

Q Daya Reaktif

Cos Q

Sebelum diPasang Kapasitor

300

600

519,61

0.50

Sesudah diPasang Kapasitor

300

315.78

98.60

0.95

284.22

421.01

Selisih

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan ‘*)=Darsono’

8

1.

Kapasitor yang terpasang pada beban yaitu terhubung bintang maka : IL

1. Bila daya kapasitor adalah Qc maka besarnya kapasitansi kapasitor yang terhubung bintang adalah : IL = Ic ( karena terhubung bintang ) maka : Qc = 3 x IL x V Qc = 3 x Ic x V Ic = Qc = 421,01 = 38,58 A 3xV 3 x 6,3 Xc = 1 …………. ( Ω ) 2 π f Cb karena terhubung bintang maka :

Ic Ic

Ic = 103 x

V 3 Xc

Ic = 103 x Keterangan : M IL = Arus jala ( A ) Ic = Arus Kapasitor ( A ) Qc = Daya Kapasitor ( kVAR ) 5 Cb = Kapasitor terhubung bintang ( uf ) X = Reaktansi saluran dari sumber sampai Mkapasitor ( Ω ) titik lokasi Xc = Reaktansi Kapasitor ( Ω ) F = Frekwensi ( Hz ) 5 Π = 3,14 V = Tegangan jala ( KV ) V φ = Tegangan perpasa ( KV ) Vt = Tegangan total ( KV ) 4.2.4

V 3 1 2 π f Cb

V x 2 π f Cb

Ic

= 103 x

38,58 Cb Cb

= 3637,30 x 2 x 3,14 x 50 x Cb = 33,77 x 10-6 ………… ( Ω ) = 33,77 ………… ( uf )

3

Penghematan Yang Didapat Setelah Kapasitor Diperbaiki yaitu : P1 = 600 P1 = 315.78 P ( KW ) φ2 φ1

F E B

Q2 = 98,60

S2

Q1=519.61

A

Qc = 421.01 S1 C D

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan ‘*)=Darsono’

9

Motor yang diperbaiki yaitu : motor 5 ( 4RK361 ) dengan cos φ = 0,5 untuk memperbaiki faktor daya maka dipasang kapasitor menjadi cos φ = 0,9 yang terhubung bintang. Dengan beban maxsimum 300 KW dan biaya beban perusahannya yaitu : Rp 27.000 / kva. Maka dapat diketahui besar penghematan pertahunnya : ……… ? Penyelesaian …….. ?

Gambar 4.5 Hasil perhitungan perbaikan faktor daya pada motor 5 induksi fasa tiga Jadi untuk perhitungan perbaikan faktor daya pada motor 5 dengan jenis motor 3FA313 yang berada di PT Holcim Tbk, maka penulis mencoba membuat piranti lunak untuk menguji perhitungan secara otomatis dengan menggunakan program Visual Basic 6.0 secara komputerisasi.yang hanya dapat menentukan Besar Kapasitornya saja. Lihat hasil perhitungan Softwarenya.

1. Besar kvar kapasitor tersebut adalah : Qc = P ( tan φ1 – tan φ2 ) = 300 ( 1,73 – 0,31 ) = 300 ( 1,40 ) = 421,01 kVAR 2. Faktor daya ekonomis harus memenuhi : Sin φ2=

Y = X

dapat di uji pada program Visual Basic dengan cara komputerisasi. Adapun cara pengujiannya adalah : Diketahui : Faktor daya awal input , Q1= 0.50 Faktor daya yang diinginkan , Q2 = 0.95 Faktor Pengali Konstanta dayanya = 1.403 Jadi, Besar kapasitor yang didapat adalah = 420.9 kVAR

Biaya kapasitor / kvar tahun Biaya Beban / kvar tahun

Y = biaya kapasitor / kvar per tahun X = biaya beban / kvar per tahun = 12 x Rp 27.000 = Rp 324.000 / kvar per tahun Cos φ2 = 0,95 maka Sin φ2 = 0,312 0,312 = Y : Sehingga Rp 324.000 = Rp 101.169 / kVAR per tahun 3.

Penghematan dalam setahun setelah dipasang kapasitor adalah : Bila penghematan dalam setahun ( Z ) maka : Z = Pengeluaran untuk biaya beban pertahun – Pengeluaran kapasitor per tahun yaitu : Z = X x P( 1 - 1 ) – Y x P ( tan φ1 – Cos φ1 Cos φ2 tan φ2 ) = Rp. 324.000 x 300 ( 1 - 1 )– 0,50 0,95 Rp. 30.350.700 ( 1,73 – 0,32 ) =

Rp. 97.200.000 ( 2 – 1,05 Rp. 30.350.700 ( 1,73 – 0,32 )

)

–

= Rp. 92.340.000 – Rp. 42.797.487 = Rp. 49.545.512 / tahun Jadi penghematan yang didapat per tahunnya setelah dipasang kapasitor adalah Rp. 49.545.512 per tahun. Dari hasil data diatas, dihitung dengan cara manual, untuk menentukan hasil kVARnya Maka untuk pengujian hasil data tersebut

Gambar 4.5 FD TA DAR Hasil perhitungan sopftware perbaikan faktor daya menentukan besar kapasitas kapasitor. Selain itu juga adapun soal dari ( Ir. Hasan Basri, 1997 – 92 ) penulis mencoba untuk memperaktekkan kembali hasil perhitungan perbaikan faktor daya untuk menentukan besar kVARnya saja. Contoh soal VI.1. ( Ir.Hasan Basri 1997, 92 ) Misalkan suatu beban sebesar 700 kVAdengan faktor dayanya 65 %. Diinginkan memperbaiki faktor dayanya menjadi 92 %. Dengan menggunakan Tabel VI.2, tentukanlah : a. berapa faktor pengalinya b. ukuran kapasitornya Penyelesaian : a. dari table VI.2, faktor pengalinya adalah 0,740 b. beban 700 kva pada faktor daya 65 %, jadi daya aktifnya = P = S cos φ = 700 x 0,65 = 455 kW

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan ‘*)=Darsono’

10

jadi, ukuran kapasitor yang diperlukan untuk memperbaiki faktor daya dari 65% menjadi 92%, ukuran /besar daya kapasitor. = faktor pengali x P = 0,740 x 455 = 336,7 kVAR. Tanpa tabel daya kapasitor dapat dicari dengan menggunakan persamaan.( 2.15 ) : Qc = Q1 – Q2 = P ( tan φ1 – tan φ2 )…(2.15) = 455 ( 1,1691 – 0,4299 ) = 455 x 0,7392 = 336,336 kVAR Kemudian apabila soal tersebut dihitung dengan cara komputerisasi dengan menggunakan program Visul Basic 6.0 adalah, Diketahui : Faktor Daya Awal Input = 65 % = 0.65 Faktor Daya Diinginkan = 92 % = 0.92 jadi, Faktor Pengali Konstanta Dayanya = 0.740 Kemudian, Input Beban Maksimumnya = 455 kW Maka Besar Kapasitor yang diperoleh adalah 336.7 kVAR. Dan dapat dibuktikan diprogram visual basic 6.0 dengan gambar dibawah ini.

 Hasil perhitungan otomatis dan manual perbaikan faktor daya dari motor induksi tiga fasa pada motor 5 ditittik panel NG-4, dengan hasil perhitungan software tidak jauh berbeda.  Data pengukuran dari motor 5 dititik panel NG-4 Cos Q dari PLN 0,65 dalam keadaan sebelum dipasang kapasitor Cos Q1 0,50,daya semu 300kva, daya aktif 600kw, daya reaktif 519,61kvar. Setelah dipasang kapasitor faktor daya yang diinginkan Cos Q2 0,95 daya semu 300kva, daya aktif 315,78kw, daya reaktif 98,60kvar. Maka daya aktifnya 284,22 kw dan daya reaktifnya 421.01 kvar, hasilnya berbeda.  Data pengukuran pada soal sistem distribusi daya listrik untuk faktor daya awal input 65% = 0,65, faktor daya yang diinginkan 92% = 0,92, jadi koreksi faktor dayanya 0,740, input beban maksimumnya 455kw, maka besar kapasitor yang diperoleh adalah 336,7 kvar. Dengan hasil perhitungan software tidak jauh berbeda.  Mempermudahperancangan perbaikan faktor daya, berisi data base tabel yang dikonversi kedalam aplikasi yang sederhana.  Proses perhitungannya cepat dan otomatis. DAFTAR PUSTAKA

Gambar 4.6 FD TA DAR Hasil perhitungan software perbaikan faktor daya menentukan besar kapasitas kapasitor. 5.

KESIMPULAN

Dari persamaan tabel konstanta pengali untuk menentukan kapasitansi kapasitor yang diperlukan untuk memperbaiki faktor daya dari Cos φ1 ke Cos φ2 pada beban tertentu, dan kemudian dibuat menggunakan piranti lunak pada komputer dengan Program Visual Basic 6.0 maka dapat disimpulkan :

[1]. Andi, Pemrograman Visual Basic 6.0, Madiun, 2005 [2]. Baqdiono Ferry, 2000, Pemeliharaan Alat Transportasi pada Kiln, Cruser dan Mill Departemen, PT. Holcim Tbk, 2000 [3]. Basri Hasan, Sistem Distribusi Daya Listrik, ISTN, Jakarta, 1997 [4]. Firdaus, Visual Basic 6.0, Untuk Orang Awam, Palembang, 2006 [5]. Pabla AS, Sistem Distribusi Daya Listrik, Erlangga, Jakarta, 1994 [6]. www.Elektro Indonesia.com/peranan kapasitor dalam penggunaan energy listrik [7]. Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elaktronika Daya, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1988 [8]. Zuhal, Dasar Tenaga Listrik, ITB, Bandung, 1986 PENULIS : DARSONO 054103067 Program Studi Teknik Elektro FT – Unpak Bogor

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan ‘*)=Darsono’

11