berfungsi dalam mengkompensasi daya reaktif dan memastikan tegangan terjaga pada levelnya pada saat beban penuh.
Pemasangan kapasitor bank adalah usaha yang dilakukan untuk memberikan supply daya reaktif. Sehingga penggunaan kapasitor bank akan mengurangi penyerapan daya reaktif
sistem oleh beban. Hal ini dilakukan agar jatuh tegangan dan rugi-rugi jaringan yang terjadi dapat dikurangi.
Selain dapat memperbaiki nilai tegangan, pengaturan tegangan dengan menggunakan kapasitor bank juga dapat meningkatkan nilai faktor daya. Sebab dengan memasang kapasitor
bank, akan dapat mengurangi penyerapan daya reaktif oleh beban. Pengurangan penyerapan daya reaktif oleh beban pada sistem, akan dapat meningkatkan nilai faktor daya.
Kapasitor bank memberikan manfaat yang besar untuk kinerja sistem distribusi. Dimana kapasitor bank dapat mengurangi losses, memperbesar kapasitas layanan dan
mengurangi drop tegangan
[5]
: -
Rugi-rugi jaringan – dengan memberi kompensasi daya reaktif pada motor dan beban lainnya dengan power faktor yang rendah, kapasitor akan menurunkan arus jaringan.
Penurunan arus ini akan mengurangi rugi-rugi I
2
R jaringan secara signifikan. -
Kapasitas – penurunan arus di jaringan ini lebih lanjut akan memperbesar kapasitas pelayanan dimana, jaringan yang sama akan dapat melayani beban yang lebih besar.
- Drop tegangan – kapasitor bank dapat mengurangi voltage drop dimana dengan
kompensasi daya reaktif akan meningkatkan menaikkan level tegangan jaringan.
2.2.1 Efek Pemasangan Kapasitor Seri dan Paralel shunt
Fungsi utama dari pemakaian kapasitor seri dan shunt adalah untuk mengatur tegangan dan aliran daya reaktif pada titik dimana kapasitor tersebut dipasang. Kapasitor
shunt melakukannya dengan mengubah power faktor dari beban, sedangkan kapasitor seri melakukannya dengan secara langsung mengurangi reaktansi induktif
[6]
.
a. Kapasitor Seri
Kapasitor seri adalah kapasitor yang pemasangannya dihubungkan seri dengan impedansi saluran. Pemakaiannya sangat terbatas pada saluran distribusi, karena peralatan
pengaman cukup rumit akibat dari kurang flexibelnya penggunaan kapasitor seri tersebut.
Universitas Sumatera Utara
Jadi secara umum dapat dikatakan bahwa biaya untuk pemasangan kapasitor seri lebih mahal daripada biaya pemasangan kapasitor paralel. Biasanya juga, kapasitor seri didesain untuk
daya yang lebih besar daripada kapasitor paralel, guna mengatasi perkembangan beban kelak
[3]
.
Vs Vr
- +
- Vs
+ -
+ -
Vr Z = R + jX
l
Z’ = R + jX
l
- X
C
I I
a b
θ θ
V
S
V
R
IX
L
IR I
IZ V
S
’ V
R
I V
C
IX
L
IX
C
IZ’
c d
Gambar 2.4 gambar diagram pemasangan kapasitor seri Gambar 2.4 a adalah bagan satu garis dari suatu penyulang, sedangkan gambar 2.4 c
adalah diagram fasornya. Bila pada penyulang tersebut diujung penerimanya dipasang kapasitor bank seri, maka bagan satu garisnya akan terlihat seperti pada gambar 2.4 b dan
fasor diagaramnya seperti pada gambar 2.4 d. Pada gambar 2.4 a dan 2.4 c, jatuh teganagn pada penyulang tersebut dapat
dinyatakan secara pendekatan sebagai berikut : VD = IR cos
θ + IX
L
sin θ 2.12
Dari gambar 2.4 b dan 2.4 d, hasil jatuh tegangan akibat dipasangnya kapasitor seri dapat dihitung sebagai berikut :
VD = IR cos θ + IX
L-
X
C
sin
θ 2.13
Universitas Sumatera Utara
Dimana :
R = tahanan dari penyulang Ω
X
L
= reaktansi induktif penyulang Ω
X
C =
reaktansi kapasitif dari kapasitor seri Ω
b. Kapasitor Paralel
Shunt
Kapasitor shunt, adalah kapasitor yang pemasangannya dihubungkan paralel dengan saluran dan secara luas digunakan pada sistem distribusi. Kapasitor shunt mencatu daya
reaktif atau arus yang menentang komponen arus beban induktif. Gambar 8 merupakan bagan satu garis suatu penyulang tanpa kapasitor shunt, dan fasor diagramnya dilihat pada gambar
10. Gambar 9 dan 11 masing-masing menggambarkan bagan satu garis dan fasor diagram bila saluran tersebut dipasang kapasitor shunt di ujung saluran
[6]
.
Vs Vr
- +
- Vs
+ -
+ -
Vr Z = R + jX
l
Z = R + jX
L
I
S
I’ I
I
C
X
C
a b
θ V
S
V
R
IX
L
IR I
IZ V
S
’
V
R
I IZ’
I’ I
C
I
C
θ’
c d
Gambar 2.5 gambar diagram pemasangan kapasitor shunt
Sebelum kapasitor shunt dipasang pada ujung saluran, jatuh tegangan pada penyulang tersebut dapat dihitung :
VD = IR cos θ + IX
L
sin θ 2.14
Universitas Sumatera Utara
atau VD = I cos
θR + I sin θ X
L
2.15 atau
VD = I
R
R + I
X
X
L
2.16 Bila kapasitor dipasang pada ujung penerima dari saluran, seperti yang terlihat pada
gambar 2.5 b dan d, secara pendekatan jatuh tegangan sekarang menjadi : VD = I
R
R + I
X
X
L
- I
C
X
L
2.17 Perubahan jatuh tegangan sebelum dan sesudah dipasangnya kapasitor shunt dapat
dinyatakan sebagai : VD = I
C
X
L
2.18 Dimana :
R = tahanan total dari sirkuit penyulang X
L
= reaktansi induktif total dari penyulang I
R
= komponen arus aktif I
X
= komponen arus reaktif lagging I
C
= komponen arus reaktif leading Adapun pemasangan yang akan diterapkan dalam tugas akhir ini adalah dengan
kompensasi shunt pemasangan kapasitor secara paralel terhadap jaringan, dimana alasan utama pemilihannya adalah masalah flexibilitas penggunaan kapasitor itu sendiri.
2.2.2 Metode Penentuan Lokasi Kapasitor Bank
Ada beberapa metode yang dikembangkan dalam usaha untuk mengoptimalkan penggunaan kapasitor bank. Lokasi penempatan kapasitor bank tersebut akan mempengaruhi
seberapa besar pengaruh pemakaian kapasitor bank terhadap perbaikan faktor daya jaringan. Pada dasarnya kapasitor bank paling baik ditempatkan di dekat pusat-pusat beban.
Namun yang hal yang menyulitkan para engineer adalah menentukan dimana sebenarnya pusat beban tersebut. Karena pola konsumen yang bervariasi tentunya tidak dapat
kita tentukan pusat beban begitu saja, kita butuh pendekatan-pendekatan untuk mengidentifikasi dimanakah pusat beban tersebut.
Universitas Sumatera Utara
Dalam tugas akhir ini penulis akan membahas 2 teori dalam penempatan lokasi kapasitor bank yang optimum, yaitu teori “23 rule”
[7]
oleh Neagle and Samson dan teori “12-kvar rule”
[8]
oleh GraingerLee.
a. Metode jarak
Metode jarak ini secara luas digunakan oleh para engineer dalam menentukan size dan penempatan kapasitor untuk secara optimum mengurangi losses. Neagle and Samson
mengembangkan pendekatan penempatan kapasitor untuk beban yang terdistribusi merata. Dari penelitian yang dilakukannya mereka mengembangkan teori metode jarak dalam
memilih dan menempatkan kapasitor. Untuk beban yang terdistribusi merata, ukuran kapasitor yang optimum adalah 23 dari var yang dibutuhkan jaringan lihat gambar 2.7.
Penempatan yang optimal dari kapasitor adalah pada jarak 23 dari gardu ke ujung saluran. Dalam penempatan optimal untuk beban yang terdistribusi merata ini, sumber
gardu menyuplai daya reaktif var untuk 13 panjang jaringan pertama, dan kapasitor bank menyuplai untuk 23 panjang jaringan berikutnya.
Generalisasi dari metode jarak ini untuk n jumlah kapasitor, adalah size dari tiap kapasitor adalah sebesar 22n+1 dari var yang dibutuhkan jaringan. Dan jarak untuk tiap
kapasitor harus sama yaitu dimulai dari jarak 22n+1 dari total panjang jaringan dari gardu sampai ke ujung saluran, dan kemudian menambahkan unit kapasitor selebihnya pada interval
22n+1 dari total panjang saluran. Jadi total var yang disuplai oleh kapasitor bank adalah 2n2n+1 dari kebutuhan var jaringan.
Jadi untuk menggunakan 3 kapasitor, maka size dari tiap-tiap kapasitor adalah 27 dari total var yang dibutuhkan dan ditempatkan pada jarak 27. 47, 67 dari jarak total dimulai
dari gardu
[7]
.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 penempatan kapasitor bank dengan metode jarak
b. Metode aliran daya reaktif
