DAFTAR ISI - ELEKTRONIKA-INDUSTRI kapasitor bank

ELEKTRONIKA INDUSTRI

  

Pengidentifikasikan Hkarmonii Pkadka Kkapkasitor Bkani

  Nama/Nim : Raivan naufal/1300022047

  Adi Chandra Kusuma/1300022045 Hendril Satriyan Purnama/13000220

  54 Areepen Sengsalong/ 1314022057

  Ridho Kusuma Putra/1300022036

  

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknologi Industri

Universitas Ahmad Dahlan

Yogyakarta 2015

  DAFTAR ISI

  HALAMAN SAMPUL. .............................................................................................1 DAFTAR ISI ............................................................................................................. 2

  BAB 1. PENDAHULUAN ........................................................................................3

  1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................................................3

  1.2 Tujuan ....................................................................................................................3

  BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................4

  2.1 Kapasitor Bank…………………………………………………………………...4

  2.2 Fungsi Kapasitor Bank…………………………………………………………...5

  2.3 Harmonik…………………………………………………………………………6

  2.4 Pengaruh Harmonik Pada Kapasitor Bank……………………………………….8

  2.5 Identifikasi Harmonik Pada Kapasitor Bank……………………………………..9

  2.5.1 Identifikasi Jenis Beban…………………………………………………….9

  2.5.2 Pemeriksaan Transformator Kapasitor Bank……………………………….9

  2.5.3 Pemeriksaan Tegangan Netral Tanah ……………………………………....9

  2.6 Rumus arus yang mengalir pada kapasitor ketika frekuensi tinggi atau rendah…10

  BAB 3. KESIMPULAN……………………………………………………………..11 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................12

  1.1Lkatkar Belkaikang Mkaskalkah Salah satu permasalahan yang sering kita dengar dalam penggunaan energi listrik untuk level industri adalah masalah faktor daya atau cos φ dan pemasangan kapasitor. Apabila cos φ lebih rendah dari 0.85 maka daya reaktif yang dihasilkan dari beban industri tersebut akan dikenakan biaya dalam penentuan besarnya tagihan listrik. Dalam kasus ini, pihak industri diwajibkan membayar daya reaktif yang digunakan kepada penyedia layanan listrik. Untuk mengatasi masalah rendahnya faktor-daya atau tingginya daya reaktif, banyak industri atau bangunan modern memasang kapasitor bank, namun ketika kondisi di lapangan, kapasitor bank ini sering mengalami permasalahan yang mengakibatkan terbakarnya kapasitior bank. Disini kita akan mengidentifkasi penyebab terbakrnya kapasitor bank.

  1.2 Tujuan

  Sehubungan dengan judul di atas, maka tujuan ini adalah:

  1. Untuk memenuhi tugas mata kuliah Elektronika Industri

  2. Untuk mengetahui apa itu kapasitor bank

  3. Untuk mengetahui apa itu harmonic

  4. Untuk mengetahui penyebab kapasitor bank sering terbakar

  5. Untuk mengetahui pengaruh harmonik pada kapasitor bank

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kapasitor Bank

  Kapasitor Bank adalah beberapa sekumpulan kapasitor yang dihubungkan paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif.

  

Gambar.1 Gambar.3

Gambar.2

  4

2.2 Fungsi Kapasitor Bank

  Fungsi dari pemasangan Panel kapasitor Bank adalah menghilangkan Denda / Kelebihan Biaya (kVArh). PLN membagi daya pemakaian konsumennya menjadi dua bagian yaitu, untuk pemakaian rumah tangga dan industri. Khusus pada pemakaian listrik industri (umumnya 3 phasa), PLN menerapkan penambahan penghitungan pemakaian daya listriknya dengan kVarh meter (kilo Volt ampere reactive per Hours) selain kWh meter (kilo Watt per Hours). Hal ini bisa dilihat pada gambar dibawah ini: sebaliknya untuk pelanggan rumah tangga, sosial dan bisnis yang kapasitas terpasang lebih kecil dari industri, biaya /meter kVarh ini tidak ada dan tidak dikenakan denda kVar. Secara praktis penggunaan kapasitor tidak merupakan kebutuhan mendesak untuk dipakairumahtangga. Jadi untuk pelanggan tertentu seperti Industri dan pabrik, akan dikenakan dua biaya, yaitu biaya pemakaian kWh dan kVarh. Untuk penghematan biaya, kita dapat menghilangkan biaya kVarh ini dengan penggunaan kapasitor Bank. Sehingga tagihan yang akan muncul hanyalah kWh saja. Dengan penggunaan kapasitor bank kita dapat mengharapkan biaya kVarh yang tertera ditagihan tersebut akan menjadi nol / hilang. Dengan demikian untuk mendesain / menghitung besar kapasitas dari kapasitor bank yang dibutuhkan untuk menghilangkan biaya kVarh, berikut adalah cara kita mulai menghitung hitung tagihan listrik seperti contoh dibawah ini : Pada gambar tagihan listrik diatas, pelanggan industri tersebut belum memasang panel kapasitor bank pada instalasi listrik pabriknya. Sehingga tagihan biaya kVarh~nya membengkak, bahkan lebih besar dari biaya kWh yang terpakai. Disini saya tidak secara khusus membahas tentang Segitiga Daya yang tentunya berhubungan langsung dengan kasus ini. Dimana seperti yang sudah kita ketahui bahwa pengertian umum dari Segitiga Daya adalah suatu hubungan antara daya nyata P(Watt), daya semu S(VA) dan daya reaktif Q(Var). Sehingga pada pelanggan industri, PLN menerapkan biaya daya nyata (Watt) dan biaya daya reaktif (Var) dikarenakan penggunaan daya listriknya banyak menggunakan arus induksi (Volt ampere reaktif). Kembali kepembahasan semula.. Dari gambar diatas terlihat, pelanggan menggunakan kVarh sebesar 6701 kVarh. Bila pelanggan dalam pemakaian kVarh~nya perhari adalah 8 jam kerja, maka digunakan rumus kVarh:8:30=kVar 6701 : 8 : 30 = 27.92 kVar Angka 27.92 kVar bisa dibulatkan menjadi 30 untuk menetapkan jumlah pembagian step dipanel kapasitor bank agar sesuai dengan kebutuhan maksimal penggunaannya. misalnya: bila panel kapasitor menggunakan Power Factor Controller 6 step maka kita hanya tinggal membagi angka 30 dengan 6, dan hasil kVar dari kapasitor yang akan digunakan adalah sebesar 5 kVar dari setiap stepnya. Begitupun bila menggunakan Power Factor Controller 12 step, maka angka 30 dibagi dengan 12, dan didapatkan hasil 2,5 kVar dari setiap stepnya.

  Dan manfaat dari pemasangan kapasitor bank antara lain adalah:

• Menghindari kelebihan beban transformer / trafo over load
• Menghindari kenaikan Arus / Suhu pada kabel,
• Memaksimalkan Pemakaian Daya yang terpasang (kVA),
• Menghindari voltage drop pada Line end,
• Meningkatkan kualitas sumber daya listrik, * Memelihara peralatan / perangkat electric yang terpasang.

2.3 Harmonik

  Harmonik adalah gangguan yang terjadi pada sistem distribusi tenaga listrik akibat terjadinya distorsi gelombang arus dan tegangan. Pada dasarnya, harmonik adalah gejala pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya. Hal ini disebut frekuensi harmonik yang timbul pada bentuk gelombang aslinya sedangkan bilangan bulat pengali frekuensi dasar disebut angka urutan harmonik. Misalnya, frekuensi dasar suatu sistem tenaga listrik adalah 50 Hz, maka harmonik keduanya adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 100 Hz, harmonik ketiga adalah gelombang dengan frekuensi sebesar 150 Hz dan seterusnya. Gelombang-gelombang ini kemudian menumpang pada gelombang murni/aslinya sehingga terbentuk gelombang cacad yang merupakan jumlah antara

  Distorsi harmonik adalah setiap perubahan dalam bentuk sinyal yang tidak disengaja dan secara umum tidak diinginkan. Harmonik menyebabkan distorsi pada bentuk gelombang fundamental tegangan dan arus. Distorsi harmonik timbul akibat karakteristik nonlinier alat dan beban pada sistem tenaga. Peralatan ini dimodelkan sebagai sumber arus yang menginjeksikan arus harmonik kedalam sistem tenaga. Distorsi harmonik timbul sebagaimana arus ini menyebabkan tegangan non l inier pada impedansi sistem. Distorsi harmonik timbul akibat banyaknya pelanggan beban non linier [7]. Berikut ini diperlihatkan bagaimana gelombang arus menjadi cacat karena harmonik seperti terlihat pada Gambar 2.2 berikut ini : Gambar Arus cacat akibat harmonik

  Beban tidak linier satu phase akan menimbulkan harmonik kelipatan tiga ganjil yang disebut triplen harmonik (harmonik ke-3, ke-9, ke-15 dan seterusnya) yang sering disebut zero sequence harmonik (lihat Tabel 1). Harmonik ini tidak menghilangkan arus netral tetapi dapat menghasilkan arus netral yang lebih tinggi dari arus phase.

  Tabel 1. Polaritas dari Komponen Harmonik Harmonik 1 2

  3

  4

  5

  6

  7

  8

  9 Frequensi (Hz) 50 100 150 200 250 300 350 400 450

• Uruan + - Harmonik pertama urutan polaritasnya adalah positif, harmonik kedua urutan polaritasnya adalah negatif dan harmonik ketiga urutan polaritasnya adalah nol, harmonik keempat adalah positif (berulang berurutan sampai seterusnya).

  7 Tabel 2. Akibat dari Polaritas dari Komponen Harmonik Urutan Pengaruh pada Motor Pengaruh pada sistem distribusi

  Menimbulkan medan magnet Positif  Panas putar arah majau (forward)

  Menimbulkan medan magnet  Panas

  Negatif  Arah putaran motor berubah putar arah mundur (reverse)  Panas  Menimbulkan/menambah arus

  Nol Tidak ada pada kawat netral Akibat yang dapat ditimbulkan oleh urutan polaritas komponen harmonik (lihat Tabel 2) antara lain tingginya arus netral pada sistem 3 phase 4 kawat (sisi sekunder transformator) karena arus urutan nol (zero sequence) dan arus ini akan terinduksi ke sisi primer transformator dan akan berputar pada sisi primer transformator yang biasanya memiliki belitan delta (D). Hal ini akibat pada kawat netral tidak memiliki peralatan pemutus arus untuk proteksi tegangan atau arus lebih.

2.4 Pengaruh Distorsi Harmonik Pada Kapasitor Bank

  Distorsi harmonisa dapat berdampak pada kerugian teknis dan ekonomis yaitu :

  a. Pada transformator berupa susut listrik bertambah, daya mampu menurun dan umur ekonomis menurun.

  b. Pada motor listrik berupa pemanasan berlebih, adanya tambahan stress termal, terjadi pulsasi pada putaran dan umur ekonomis menurun.

c. Pada Capacitor Bank berupa terjadinya resonansi (seri dan

  paralel) harmonisa

dengan Capacitor Bank sehingga dapat menyebabkan beban

lebih dan gagal bekerja, distorsi tegangan menambah rugi dielektrik, menambah stress termal pada isolasi dan mengurangi umur ekonomis.

  d. Pada penghantar jaringan berupa susut listrik bertambah, kenaikan jatuh ekonomis.

  e. Pada alat ukur berupa terjadinya kesalahan pengukuran pada kWH meter elektromekanis.

  f. Pada sistem tenaga berupa arus netral naik (harmonisa orde kelipatan ke 3), tegangan sentuh peralatan bertambah sehingga membahayakan bagi operator [8].

  8

   2.5 Identifikasi Harmonik Pada Kapasitor Bank

  2.5 Identifikasi Harmonik Pada Kapasitor Bank

  Untuk mengidentifikasi kehadiran harmonik pada sistem distribusi, dapat diketahui melalui langkah-langkah sebagai berikut:

  2.5.1 Identifikasi Jenis Beban Jenis beban yang dipasok, misalnya peralatan apa yang dipakai oleh konsumen. Bila banyaknya peralatan yang mempunyai komponen utama terbuat dari bahan semikonduktor seperti kapasitor Bank, pengatur kecepatan motor, atau peralatan lain yang menggunakan arus maka dapat diperkirakan masalah harmonik ada diintalasi konsumen tersebut.

  2.5.1 Pemeriksaan Transformator Kapasitor Bank

Untuk transformator kapasior bank yang memasok beban non linier

apakah ada kenaikan temperaturnya tidak normal. Arus sekunder transformator kapasitor bank baik phase maupun netral perlu dilihat.

Bandingkan arus netralnya dengan arus phase pada keadaan beban tidak

seimbang. Apabila arus netralnya lebih besar maka dapat diperkirakan

adanya trilen harmonik dan kemungkinan turunnya kinerja transformator

Kapasitor Bank.

2.5.1 Pemeriksaan Tegangan Netral Tanah

  berbeban. Apabila tegangan yang terukur lebih besar dari 2 Volt maka

terdapat indikasi adanya masalah harmonik pada beban tersebut. Apabila

indikasi-indikasi adanya harmonik telah diketahui maka perlu dilakukan

langkah-langkah untuk mengatasi masalah gangguan harmonik antara lain

dengan mengetahui harmonik untuk menentukan harmonik-harmonik yang

dominan dan sumber utamanya. Ada

  9

2.6 Rumus Arus Yang Mengalir Pada Kapasitor Ketika Frekuensi Tinggi Atau Rendah Reaktansi kapasitif berbanding terbalik dengan frekuensi dan kapasitansi .

  

  Pada frekuensi rendah kapasitor tidak mengalirkansalah satu konduktornya (yang terhubung dengan potensial positif) akan berangsur-angsurpositif sedang konduktor yang lain (pada titik potensial negatif) akan berangsur-angsur bermuatan negatif. Ketika muatan positif dan negatif ini telah seimbang (yaitu magnitudo muatannya sama) maka arus listrik akan berhenti mengalir. Namun jika kapasitor dialiri muatan yang terkumpul di antara konduktornya tidak akan pernah mencapai keseimbangan (belum sampai terisi penuh muatannya harus dilepaskan kembali) sehingga arus akan tetap mengalir. Semakin tinggi frekuensinya makin sedikit muatan yang terisi dalam kapasitor sehingga makin kecil pula hambatan terhadap arus yang mengalir. berikut : Misal sebuah motor dengan kapasitas 600 kW, 690 V. Pada Faktor Daya 0,8 maka motor membutuhkan arus sebesar : I = 600000/(1,732 x 690 x 0,8) = 627.6 Ampere UntukFaktor Daya = 0,7 maka arus yang diperlukan motor adalah ; I = 600000/(1,732 x 690 x 0,7) = 717.23 Ampere

  Atau dengan kata lain, semakin kecil power faktor maka arus yang dibutuhkan

akan semakin besar demikian pula sebaliknya, Untuk industri, PLN menagihkan daya aktif

dan daya reaktif sedangkan untuk rumah tangga, PLN hanya menagihkan daya aktif saja

10 BAB 3. KESIMPULAN

  Dari pembahasan ini, kami menyimpulkan bahwa Setiap komponensistem distribusi dapat dipengaruhi oleh harmonik walaupun dengan akibat yang berbeda. Namun demikian komponen tersebut akan mengalami penurunan kinerja dan bahkan akan mengalami kerusakan. Salah satu dampak yang umum dari gangguan harmonik adalah panas lebih pada kawat netral dan transformator sebagai akibat timbulnya harmonik ketiga yang dibangkitkan oleh peralatan listrik satu phase. Pada keadaan normal, arus beban setiap phase dari beban linier yang seimbang pada frekuensi dasarnya akan saling mengurangi sehingga arus netralnya menjadi nol.

  Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi pengaruh harmonik pada sistem distribusi antara lain: Memperbesar Kawat Netral Setiap sistem distribusi biasanya memakai sistem 3 phase empat kawat, yaitu 3 kawat untuk ketiga phase dan 1 kawat lagi untuk netral. Apabila beban yang dipasok non linier sehingga pengaruh harmonik lebih dominan maka untuk mengatasi panas lebih pada kawat netral akibat pengaruh harmonik sebaiknya ukuran kawat netral diperbesar dari ukuran standarnya. Begitu juga pada panel-panel listrik disarankan kawat netral untuk sistem pentanahannya diperbesar dari ukuran standarnya. fransformator). Dalam menentukan besarnya pengurangan kapasitas transformator ada metode sederhana yang dapat dipergunakan yaitu dengan memakai persamaan sebagai berikut: KVA baru = THDF x KVA pengenal ..................persamaan (1) di mana THDF adalah Transformator Harmonic Derating Factor, THDF = [1,414 x (arus phase rms) / (arus puncak phase sesaat)] x 100% = [(1,414 x 1/3 x (Ir + Is + It)rms / 1/3 x (Ir + Is + It)puncak] x 100%

11 DAFTAR PUSTAKA

  

  12