VII. PEMAKAIAN KAPASITOR PADA SISTEM DISTRIBUSI VII-1. DEFINISI DASAR Elemen kapasitor Unit kapasitor Segmen kapasitor Modul kapasitor Kapasitor bank Elemen Kapasitor : suatu bagian dari kapasitor yang terdiri dari elektroda yang dipisahkan oleh material dielektrik Unit kapasitor : gabungan dari satu atau lebih elemen kapasitor didalam satu kontiner dengan terminal yang terletak diluar Segmen kapasitor : grup satu fasa dari unit kapasitor dengan sistem proteksi dan kontrol Modul kapasitor : grup tiga fasa dari segmen kapasitor Kapasitor bank: gabungan keseluruhan dari modul kapasitor yang secara listrik dihubungkan satu sama lain

VII-2. KAPASITOR DAYA Kapasitas dari 15 - 25 kVAR s/d 200-300 kvar Untuk kapasitor bank dari 300 - 1800 kvar KAPASITOR SERI KAPASITOR DAYA KAPASITOR SHUNT

VII-3 DAMPAK DARI KAPASITOR SERI DAN SHUNT Untuk meregulasi tegangan dan aliran daya reaktip pada titik dimana kapasitor dipasang. Kapasitor Daya KAPASITOR SERI KAPASITOR SHUNT mengurangi reaktansi induktansi saluran merobah faktor daya beban

VII-3-1 KAPASITOR SERI Kapasitor seri jarang digunakan pada sistem distribusi karena : 1. Ferroresonan pada transformator 2. Resonan subsinkron selama start motor 3. Shunting motor selama operasi normal 4. Kesulitan dalam proteksi kapasitor dari arus gangguan sistem Kapasitor Seri digunakan pada sistem Subtransmisi untuk mengurangi Regulasi Tegangan. Gambar: 1

VII-3-1 KAPASITOR SERI Gambar : 1

Keterangan gambar 1: (a) & (b) : Diagram fasor tegangan saluran untuk faktor daya terkebelakang tanpa kapasitor seri (c) & (d) : Diagram fasor tegangan saluran untuk faktor daya terkebelakang dengan kapasitor seri Beberapa variasi dari besaran kapasitor seri pada saluran 1. Kompensasi Lebih (a) = kompensasi lebih pada tegangan sisi penerima pada beban normal (b) = kompensasi lebih pada tegangan sisi penerima pada start dari motor besar

2. Faktor Daya Terdahulu Gambar : 3 (a) : Diagram fasor tegangan dengan saluran faktor daya terdahulu tanpa kapasitor seri (b) : Diagram fasor tegangan dengan saluran faktor daya terdahulu dengan kapasitor seri

VII-3-2 KAPASITOR SHUNT Kapasitor Shunt (Paralel) Kapasitor Paralel : Mencatu daya reaktip atau arus untuk melawan arus yang diperlukan oleh beban induktip. 2. Memodifikasi karakteristik beban induktip untuk melawan komponen terkebelakang dari arus beban induktip pada titik pemasangan. Dampaknya sama dengan : Overexcited synchronous condenser Generator Motor Gambar : 4

Gambar : 4 (a) & (b) : Diagram fasor tegangan saluran untuk faktor daya terkebelakang tanpa kapasitor paralel (c) & (d) : Diagram fasor tegangan saluran untuk faktor daya terkebelakang dengan kapasitor paralel

Susut Tegangan di saluran (atau transmisi pendek): Bila kapasitor dipasang pada sisi penerima dari saluran, susut tegangan: (B) – (B) : kenaikan tegangan akibat pemasangan kapasitor

VII-4 KOREKSI FAKTOR DAYA VII-4-1 UMUM Sistem distribusi umumya adalah beban reaktip dengan PF 80 %. Beban sistem distribusi, arus terkebelakang dari tegangan Gambar: 7 (a) Fasor diagram (b)Segi tiga daya Beban distribusi tipik

ILUSTRASI BAGAIMANA KOMPONEN DAYA REAKTIF j BERTAMBAH DENGAN SETIAP 10 % PEROBAHAN FAKTOR DAYA Gambar 5: Pertambahan kebutuhan daya buta dan daya reaktip sebagai fungsi faktor daya beban dengan daya nyata beban konstan

ILUSTRASI BAGAIMANA KOMPONEN DAYA REAKTIF j BERTAMBAH DENGAN SETIAP 10% PEROBAHAN FAKTOR DAYA Gambar 6: Perobahan dalam daya nyata dan daya reaktip sebagai fungsi faktor daya beban dengan daya buta beban konstan

VII-1 KOREKSI FAKTOR DAYA Misalkan beban dicatu dengan daya P daya reaktip lagging Q1 dan daya nyata S pada faktor daya lagging : Bila kapasitor shunt Qc kVAR dipasang pada beban Faktor daya dapat diperbaiki dari cos ke cos 

Gambar 7: Ilustrasi koreksi faktor daya

VII-5 PENGGUNAAN KAPASITOR Kapasitor dapat digunakan untuk semua level tegangan & kapasitas. Hubungan paralel untuk memperoleh kapasitas yang diinginkan Hubungan seri untuk memperoleh tegangan yang diinginkan Gambar : 8 Kapasitor digunakan : 60 % di saluran primer 30 % di rel daya di gardu induk 10 % di sistem transmisi

ILUSTRASI DARI PEMASANGAN KAPASITOR Gambar 8: Sambungan unit kapasitor untuk satu fasa pada tiga fasa hubungan Wye

VII-5-1 TIPE PEMASANGAN KAPASITOR Dipasang pada saluran diatas tiang dengan kapasitor bank serta satu grup fuse. Maksimum besarnya 1800 kvar untuk tegangan 15 kV 3600 kVAR untuk tegangan yang lebih tinggi PEMASANGAN KAPASITOR PADA SALURAN ADA BEBERAPA TIPE : Kapasitor Fixe yang ditentukan besarnya pada waktu beban ringan Kapasitor yang dapat diatur : * Dalam keadaan "ON" pada waktu beban maksimum * dalam keadaan "OFF" pada waktu beban ringan Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya : - Kenaikan tegangan pada saluran - Faktor daya terdahulu yang berlebihan Gambar 9

Gambar 9: Dampak dari kapasitor fixed pada profil tegangan (a) saluran dengan beban uniform (b) pada beban berat (c) pada beban ringan

Gambar: 10. Kurva waktu beban reaktip

Jumlah kumulatif dari : Beban reaktip konsumen, misalnya ; lampu TL, peralatan rumah tangga, motor-motor listrik Daya reaktip yang diperlukan sistem, misalnya : transformator dan regulator Setelah diperoleh kurva tersebut, dapat ditentukan besarnya : Kapasitor Fixed (dalam gambar misalnya 600 kVAR) Sisanya bisa diperoleh dari generator atau Kapasitor yang dapat diatur (switched capacitor)

Kapasitor yang dapat diatur (switched capacitor) Kebanyakan menggunakan rule of thumb untuk menentukan besarnya switched capacitors. Penambahan switched capacitors hingga : Dari sudut pandang regulasi tegangan, kVAR yang diperlukan untuk menaikkan tegangan pada ujung saluran ke harga maksimum yang diijinkan pada beban minimum (25 % ari beban puncak) adalah ukuran dari kapasitor Fixed yang hendaknya digunakan . Dengan kata lain, jika lebih satu kapasitor bank yang dipasang, ukuran setiap kapasitor bank pada tiap lokasi harus sama proporsinya,

Resultante kenaikan tegangan harus tidak melebihi susut tegangan beban ringan. Nilai pendekatan dari persentase kenaikan tegangan dapat dihitung dari : Dimana % VR = persentase kenaikan tegangan QC,3Φ = daya reaktip 3 fasa akibat kapasitor fixed yang dipasang, kvar x = reaktansi saluran, Ω/mi 1 = panjang saluran dari saluran pengirim ke lokasi kapasitor fixed, mi VL-L = tegangan fasa - fasa, kV

Tentu saja, persentase kenaikan tegangan dapat diperoleh dari : dimana = arus yang dikeluarkan oleh kapasitor fixed Jika kapasitor fixed dipakai di ujung saluran dan persentase kenaikan tegangan sudah ditentukan, maka besar kapasitor fixed adalah : kVAR

Rule of thumb untuk lokasi kapasitor fixed : Pada saluran dengan beban terdistribusi uniform adalah kira-kira 2/3 jarak dari gardu induk ke ujung saluran. Untuk beban uniform menurun, kapasitor fixed dipasang kira-kira 1/2 panjang saluran. Untuk kapasitor switched dipasang kira-kira 1/3 panjang saluran dari gardu induk. VII-5-2 TIPE PENGATURAN UNTUK KAPASITOR SHUNT SWITCHED Peralatan yang digunakan : Time-Switch Control Voltage Control Current Control

VII-6 JUSTIFIKASI EKONOMI UNTUK KAPASITOR Secara umum keuntungan ekonomi yang dapat diambil dari pemasangan kapasitor adalah : Kelebihan kapasitas generator. Kelebihan kapasitas transmisi. Kelebihan kapasitas gardu induk distribusi. Keuntungan tambahan pada sistem distribusi : * Mengurangi rugi-rugi enersi (tembaga) * Mengurangi susut tegangan dan akibatnya memperbaiki regulasi tegangan * Kelebihan kapasitas saluran * Menunda atau menghapuskan pengeluaran akibat perbaikan atau perluasan * Pendapatan bertambah akibat perbaikan tegangan