2.4 Sistem Distribusi Sekunder
Sistem distribusi sekunder seperti pada Gambar 2.6. merupakan salah satu bagian dalam sistem distribusi, yaitu mulai dari gardu trafo sampai pada pemakai
akhir atau konsumen.
Gambar 2. 6 Hubungan tegangan menengah ke tegangan rendah dan konsumen
Melihat letaknya, sistem distribusi ini merupakan bagian yang langsung berhubungan dengan konsumen, jadi sistem ini selain berfungsi menerima daya
listrik dari sumber daya trafo distribusi, juga akan mengirimkan serta mendistribusikan daya tersebut ke konsumen. Mengingat bagian ini berhubungan
Universitas Sumatera Utara
langsung dengan konsumen, maka kualitas listrik selayaknya harus sangat diperhatikan. Jatuh tegangan pada sistem distribusi mencakup jatuh tegangan
pada: 1. Tegangan Menengah TM
2. Transformator Distribusi 3. Jaringan Tegangan Rendah
4. Sambungan Rumah 5. Instalasi Rumah.
Jatuh tegangan adalah perbedaan tegangan antara tegangan kirim dan tegangan terima karena adanya impedansi pada penghantar. Maka pemilihan
penghantar penampang penghantar untuk tegangan menengah harus diperhatikan.
2.5 Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor Daya
Sebelum membahas tentang perbaikan faktor daya dengan menggunakan kapasitor, ada baiknya kita mengingat kembali tentang pengertian umum dari
Daya Semu, Daya Aktif dan Daya Reaktif. Dalam sistem listrik ACArus Bolak- Balik ada tiga jenis daya yang dikenal, khususnya untuk beban yang memiliki
impedansi Z, yaitu: • Daya semu
S = VI = IZ = I
2
Z dalam satuan Volt Amper, VA……………………..2.1 • Daya aktif
P = I
2
R = VI cos ф dalam satuan Watt, W……………….……………....2.2 • Daya reaktif
Q = I
2
XL = I
2
Z sin ф = VI sin ф dalam satuan VAR………….….…….2.3
Universitas Sumatera Utara
Untuk rangkaian listrik AC, bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoida, besarnya daya setiap saat tidak sama. Maka daya yang merupakan daya
rata-rata diukur dengan satuan Watt, Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat diukur dengan kwh meter dan juga merupakan daya nyata
atau daya aktif daya poros, daya yang sebenarnya yang digunakan oleh beban untuk melakukan tugas tertentu. Segita daya ditunjukkan pada Gambar 2.7
Gambar 2.7 Segita daya Sedangkan daya semu
dinyatakan dengan satuan Volt-Ampere disingkat, VA, menyatakan kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada
peralatan generator dan transformator. Pada suatu instalasi, khususnya di pabrikindustri juga terdapat beban tertentu seperti motor listrik, yang
memerlukan bentuk lain dari daya, yaitu daya reaktif VAR untuk membuat medan magnet atau dengan kata lain daya reaktif adalah daya yang
terpakai sebagai energi pembangkitan flux magnetik sehingga timbul magnetisasi dan daya ini dikembalikan ke sistem karena efek induksi elektromagnetik itu
sendiri, sehingga daya ini sebenarnya merupakan beban kebutuhan pada suatu sistem tenaga listrik. Komponen daya aktif, daya reaktif dan daya semu dapat
ditunjukkan pada Gambar 2.8
S = I
2
Z Q = I
2
XL
P = I
2
R Φ
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.8 Komponen daya aktif, daya reaktif dan daya semu ��� = √��
2
+ ����
2
; �� = ��� cos ф ��� ���� = ��� sin ф …... 2.4
2.5.1 Faktor daya
Faktor daya atau faktor kerja adalah perbandingan antara daya aktif watt dengan daya semudaya total VA, atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya
semudaya total lihat gambar 2.8. Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai hasilnya faktor daya akan menjadi lebih rendah. Nilai faktor
daya tidak mungkin lebih besar dari satu. Nilai maksimum faktor daya adalah 1. Secara teoritis, jika seluruh beban daya yang dipasok oleh perusahaan
listrik memiliki faktor daya satu, daya maksimum yang ditransfer setara dengan kapasitas sistem pendistribusian. Sehingga, dengan beban yang terinduksi dan
jika faktor daya berkisar dari 0,2 hingga 0,3. Kapasitas jaringan distribusi listrik menjadi tertekan. Jadi, daya reaktif kVAR harus serendah mungkin untuk
keluaran kW yang sama dalam rangka meminimalkan kebutuhan daya total kVA.
Faktor daya itu dapat didefinisikan sebagai berikut: •
Cosinus dari sudut lead atau lag •
Perbandingan antara resistansi dan impedansi atau
� ��
KW
KVA KVAR
V
Φ
Universitas Sumatera Utara
Faktor daya sebelum diperbaiki:
Faktor daya cos
�
1
=
�� ���
1
………………………………………………2.5
tan �
1
=
����
1
��
………………………………………………2.6 ����
1
= �� . ��� �
1
……………………………………...2.7 Faktor daya yang diinginkan:
Faktor daya cos
�
2
=
�� ���
2
……………………………………………….2.8
tan �
2
=
����
2
��
……………………………………………….2.9 ����
2
= �� . ��� �
2
…………………………………….....2.10 Kvar kapasitor yang di butuhkan untuk memperbaiki faktor daya
dari cos Φ
1
ke cos Φ
2
adalah: =
����
1
− ����
2
………………………………………..2.11
= �� tan �
1
− tan �
2
…………………………………...2.12
2.5.2 Perbaikan Faktor daya
Satu-satunya jalan untuk memperbaiki faktor daya adalah dengan mengurangi daya reaktif di jaringan. Jika komponen arus reaktif dapat
dikurangi, maka total arus akan berkurang sedang komponen arus tidak berubah sehingga faktor daya akan lebih besar sebagai akibat berkurangnya daya reaktif.
Dengan pemakaian kapasitor pada saluran maka daya reaktif Q akan berkurang
Universitas Sumatera Utara
karena kapasitor akan mensuplai daya reaktif ke beban. Ini dapat dilihat pada gambar 2.7
a
b
c
c Gambar 2.7 a Perbaikan faktor daya b Rangkaian ekivalen dari saluran c
Diagram vektor tanpa kapasitor d diagram vektor dengan kapasitor shunt
Φ 2
Φ 1
KVAR Sebelum di pasang kapasitor
Kvar setelah dipasang kapasitor
Kvar yang di butuhkan
I’ I
Ic Vs
Vr Z = R + j XL
I Ir
VR IXL
Vs
I Ic
Ir VR
IXL Vs
Ic
Universitas Sumatera Utara
2.5.3 Voltage Drop
Drop Tegangan pada feeder atau jaringan yang pendek dapat di cari dengan persamaan
������� ���� ∶ � �
�
+ � �
�
…………………………………..2.13 Dimana :
R : Resistansi
X : Reaktansi
I
r
: Komponen daya dari arus I
x
: Komponen reaktif
Gambar 2.9 Efek dari kapasitor shunt pada drop tegangan
Keterangan: O – A : Tegangan saat berbeban
O – B : Tegangan saat pengiriman tanpa kapasitor O – C : Tegangan saat pengiriman dengan kapasitor
Jika kapasitor di tempatkan pada ujung saluran maka drop tegangan menjadi ������� ���� ∶ � �
�
+ � �
�
− � �
�
……………………………………2.14 Jadi dengan penambahan kapasitor maka dapat mengurangi drop tegangan
R X
Beban Shunt
Kapasitor Es
Er
i ic
A O
B C
Ir Ix
I RIr
RIx XIr
XIc RIc
Ic
Universitas Sumatera Utara
2.5.4 Keuntungan Perbaikan Faktor Daya dengan Penambahan Kapasitor
Keuntungan perbaikan faktor daya melalui pemasangan kapasitor adalah: Bagi perusahaan:
• Diperlukan hanya sekali investasi untuk pembelian dan pemasangan kapasitor
dan tidak ada biaya terus menerus. •
Mengurangi biaya listrik bagi perusahaan sebab: o
Daya reaktif kVAR tidak lagi dipasok oleh perusahaan, sehingga kebutuhan total kVA berkurang
o Nilai denda yang dibayar jika beroperasi pada faktor daya rendah
dapat dihindarkan. •
Tingkat tegangan pada beban akhir meningkat sehingga meningkatkan kinerja motor.
Bagi pemasok listrik •
Komponen reaktif pada jaringan dan arus total pada sistem ujung akhir berkurang
• Kehilangan daya I
2
R dalam sistem berkurang karena penurunan arus •
Kemampuan kapasitas jaringan distribusi listrik meningkat, mengurangi kebutuhan untuk memasang kapasitas tambahan.
Universitas Sumatera Utara
2.5.5 Keuntungan dan kerugian pemasangan kapasitor pada feeder dan pada gardu induk
Berikut ini keuntungan dan kerugian pemasangan kapasitor pada feeder atau pada gardu induk.
Keuntungan pemasangan kapasitor pada feeder •
Mengurangi rugi jaringan •
Mengurangi drop tegangan sepanjang feeder •
Biaya murah
Kerugian pemasangan kapasitor pada feeder
• Lebih sulit untuk di control
• Ukuran dan penempatan sangat di utamakan
Keuntungan pemasangan kapasitor pada gardu induk
• Pengontrolan sangat bagus
• Penempatan bagus jika vars leading di butuhkan pada pendukung system
tegangan yang drop
Kerugian pemasangan kapasitor pada gardu induk
• Tidak mengurangi rugi jaringan
• Tidak mengurangi drop tegangan sepanjang feeder
• Biaya mahal
Universitas Sumatera Utara
2.5.6 Rating Kapasitor
Rating unit kapasitor dari 50 kVAR sampai lebih 500 kVAR tersedia; pada Tabel 2.2 menunjukkan rating kapasitor yang umum. Rating kVAR Sebuah kapasitor
adalah kVAR pada rating tegangan. Kapasitor bank Tiga-phasa dimaksud jumlah kVAR ketiga phasa. Distribusi kapasitor bank pada feeder biasanya memiliki satu atau dua atau
lebih jarang tiga unit per phasa. Banyak kapasitor bank hanya punya satu unit kapasitor per phasa.
Tabel 2.2 Rating Kapasitor yang umum Volts rms
Terminal-to Terminal
kvar Jumlah
phasa BIL, kV
216 5, 7 12, 13 13, 20, 25
1 dan 3 30
240 2.5, 5, 7 12, 10, 15, 20, 25, 50
1 dan 3 30
480, 600 5, 10, 15, 20, 25, 35, 50, 60,
dan 100 1 dan 3
30
2400 50, 100, 150, 200, 300, dan
400 1 dan 3
75, 95, 125, 150, 200
2770 50, 100, 150, 200, 300, 400,
dan 500 1 dan 3
75, 95, 125, 150, 200
4160, 4800 50, 100, 150, 200, 300, 400,
500, 600, 700, dan 800 1
75, 95, 125, 150, 200
6640, 7200, 7620, 7960,
8320, 9540, 9960, 11,400,
12,470, 13,280,
13,800, 14,400
50, 100, 150, 200, 300, 400 500, 600, 700, dan 800
1 95, 125, 150,
dan 200
Universitas Sumatera Utara
Volts rms Terminal-to
Terminal kvar
Jumlah phasa
BIL, kV
15,125 50, 100, 150, 200, 300, 400,
500, 600, 700, dan 800 1
125, 150, dan 200
19,920 50, 100, 150, 200, 300, 400,
500, 600, 700, dan 800 1
125, 150, dan 200
20,800, 21,600,
22,800, 23,800,
24,940 50, 100, 150, 200, 300, 400,
500, 600, 700, dan 800 1
150 dan 200
Universitas Sumatera Utara
BAB III SETTING PARAMETER JARINGAN DAN PERALATAN
DISTRIBUSI PADA ETAP 4.0.0C
3.1 Umum
Kategori