BAB IV ANALISA PERANCANGAN INSTALASI DAN EFEK EKONOMIS YANG DIDAPAT 4.1. Perancangan Instalasi dan Jenis Koneksi (IEEE std 18-1992 Standard of shunt power capacitors & IEEE 1036-1992 Guide for Application of Shunt Power Capacitors ) Desain perancangan instalasi dan jenis koneksi kapasitor harus mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut : Tujuan kompensasi Biaya investasi Kemudahan Instalasi Kemudahan perawatan ( Maintenance) Sedangkan metode instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu : 4.1.1 Global Compensation Global compensation capacitors/ Centralization Compensation biasanya dipasang pada induk panel (Main Distribution Panel/ MDP). Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antar panel MDP dan Transformator. Sedangkan arus yang lewat setelah MDP tidak turun dengan demikian rugi akibat disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak terpengaruh. 67 67
68 Kelebihan Pemanfaatan kompensasi daya reaktifnya lebih baik karena semua motor tidak bekerja pada waktu yang sama Biaya pemeliharaan yang rendah. Kekurangan Pengaruh switching bisa mengakibatkan ledakan, dan transient yang disebabkan oleh energizing group kapasitor dalam jumlah besar Hanya memberikan kompensasi pada sisi atasnya (up stream ) membutuhkan ruangan yang besar. 4.1.2 Sectoral/ group Compensation Metoda sectoral compensation ini adalah sebuah metoda dimana kapasitor yang terdiri dari beberapa panel kapasitor dipasang dipanel SDP (Sub Distribution Panel). Cara ini cocok diterapkan pada industri dengan kapasitas terpasang besar sampai ribuan kva dan jarak antara panel MDP dan SDP cukup berjauhan. Kelebihan : Biaya pemasangan rendah Kapasitansi pemasangan dapat dimanfaatkan sepenuhnya Biaya pemeliharaan rendah
69 Kekurangan : Perlu dipasang kapasitor bank pada setiap SDP atau MV/LV bus Hanya memberikan kompensasi pada sisi atas Kebutuhan ruangan 4.1.3 Individual Compensation Sebuah metode dimana kapasitor langsung dipasang pada masing-masing beban, khususnya yang mempunyai daya yang lebih besar. Kelebihannya : Meningkatkan kapasitas saluran suplai Memperbaiki tegangan secara langsung Kapasitor dan beban ON/OFF secara bersamaan Pemeliharaan dan pemasangan unit kapasitor mudah Kekurangannya : Biaya Pemasangan tinggi Membutuhkan perhitungan yang banyak Kapasitas terpasang tidak dimanfaatkan sepenuhnya Terjadi transient yang besar akibat sering dilakukan switching ON/OFF Waktu kapasitor OFF lebih banyak dibandingkan waktu kapasitor ON Total cost yang diperlukan lebih besar dari metode yang lain jika mesin yang dipasang ratusan
70 Ketiga metode diatas dapat dilihat pada diagram metode pemasangan capacitor bank sebagai berikut : Gambar 4.1 Metode Pemasangan Capasitor Bank 4.2 Jenis Koneksi Terdapat ada dua jenis type koneksi untuk capacitor bank, yaitu sebagai berikut : 4.2.1 Koneksi langsung Metode koneksi langsung ini digunakan pada beban-beban yang relatif besar, contohnya pada motor-motor besar dengan power factor yang jelek dan beroperasi dalam waktu yang panjang. Kapasitor dipasang paralel dengan beban dan dihubungkan dengan kontaktor/ switch ON/OFF bersama-sama dengan beban. Metoda ini memiliki keuntungan yaitu menghemat biaya dan
71 tidak memerlukan regulator pada untuk mengatur kapasitor pada saat masuk dan keluar. 4.2.2 Koneksi tak langsung Metode koneksi tak langsung ini digunakan apabila terdapat beban induktif yang bervariasi besarnya dalam suatu sistem distribusi listrik. Pada metode ini kapasitor dipasang paralel dengan distribusi panel atau dipasang paralel dengan Main Distirbution Panel (MDP) Beban yang berubah akan menyebabkan suatu over compensation, sehingga biasanya dipasang suatu alat pengatur power factor. Alat ini dinamakan Automatic Power Factor Regulator (APFR) yang dapat diatur secara manual dengan cara disetting maupun diatur secara otomatis. 4.3 Penentuan Tipe Pemasangan Pemasangan kapasitor daya secara individual pada setiap beban yang berubah-ubah seperti motor induksi, menjadi kurang akurat dalam koreksi faktor dayanya, jika tidak dipasang kontrol faktor daya otomatis, karena faktor daya pada motor induksi dipengaruhi oleh beban. Untuk kebutuhan beban seperti ini lebih baik dipakai sistem parsial. Sementara sistem pemasangan individual lebih cocok diaplikasikan untuk beban tetap. Pada jenis beban bervariasi seperti karakterisitik beban yang terdapat di PT Indorama Ventures Indonesia, maka pemasangan sistem terpusat (Global Compensation) dinilai akan lebih praktis dan handal karena perubahan-perubahan beban relatif lebih stabil dan faktor daya yang dikoreksi pada satu tempat saja, serta
72 pemasangan dengan sistem terpusat lebih mengarah pada pencapaian faktor daya yang akan mempengaruhi alat ukur kvarh. Perlu diperhatikan beberapa persyaratan dasar untuk pemasangan capacitors bank Kapasitor dengan jenis yang cocok dengan kondisi jaringan Reaktif Power Regulator yang berfungsi untuk pengaturan Capacitor Bank secara otomatis, agar daya reaktif yang disuplai ke jaringan/ sistem dapat bekerja sesuai dengan kapasitas yang dibutuhkan, dengan acuan pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi breaker, sehingga daya reaktif yang dibutuhkan dapat terbaca dan regulator inilah yang akan mengatur kapan dan berapa daya reaktif yang diperlukan Magentic Contactor diperlukan sebagai peralatan control switching daya ke kapasitor Kapasitor Breaker (pemutus tenaga) sebagai proteksi thermal dan short circuit ( hubung singkat) pada capacitors bank. 4.4 Efek Ekonomis 4.4.1 Penghematan Biaya Energi Salah satu konsep dari managment pengaturan energi listrik dalam sistem distribusi listrik adalah faktor Economic Optimisation. Dimana penghematan listrik (lower consumption of kw) dilakukan tanpa mengabaikan power quality dan optimalisasi dari Network Operation, misalnya perencanaan pengaturan beban, optimalisasi sumber energi, pengendalian faktor daya, continuous improvemant dll.
73 Dari perhitungan data pada bab terdahulu, dapat dianalisa penghematan biaya beban listrik PLN melalui management pengaturan energi listrik dan pengendalian faktor daya. dengan metode komparasi 4.4.2 Perbedaan biaya dengan dan tanpa kompensasi 1. Tanpa kompensasi Perhitungan pemakaian : Pemakaian per-bulan : 24 jam/hari x 30 hari x 5,000 kw = 3,600,000 kwh Batas kvarh yang dibebaskan oleh PLN pada Cos φ 0.85 = 0.62 x 3,600,000 kwh = 2,232,000 kvarh Perbedaan biaya tanpa kompensasi pada Cos φ 0.83, maka Tan φ = 0.67 Daya reaktif terpakai : = Daya beban x Tan φ = 3,600,000 x 0.67 = 2,412,000 kvarh Maka berdasarkan Tarif Dasar Listrik (TDL) 2013 denda kelebihan pemakaian daya reaktif (kenaikan tiap kwartal):
74 1. Januari Maret 2013 ( TDL 2013 Gol I-3/TM Rp 704 /kwh) = ( 2,412,000 2,232,000 ) x Rp. 704/kWh = Rp 126,720,000/ bulan = Rp 380,160,000/Kwartal I 2. April - Juni 2013 (TDL 2013 Gol I-3/TM Rp. 728/kWh) = ( 2,412,000 2,232,000 ) x Rp. 728/kWh = Rp 131,040,000/ bulan = Rp 393,120,000/Kwartal II 3. Juli - September 2013 (TDL 2013 Gol I-3/TM Rp. 765/kWh) = ( 2,412,000 2,232,000 ) x Rp. 765/kWh = Rp 137,700,000/ bulan = Rp 413,100,000/Kwartal III 4. Oktober - Desember 2013 (TDL 2013 Gol I-3/TM Rp. 803/kWh) = ( 2,412,000 2,232,000 ) x Rp. 803/kWh = Rp 144,540,000/ bulan = Rp 433,620,000/ Kwartal IV Total Denda kelebihan pemakaian daya reaktif : Kwartal I : Rp. 380,160,000 Kwartal II : Rp. 393,120,000 Kwartal III : Rp. 413,100,000 Kwartal IV : Rp. 433,620,000 Total : Rp.1,620,000,000/ tahun
75 2. Dengan Kompensasi Perhitungan pemakaian : Pemakaian per-bulan : 24 jam/hari x 30 hari x 5,000 kw = 3,600,000 kwh Batas kvarh yang dibebaskan oleh PLN pada Cos φ 0.85 = 0.62 x 3,600,000 kwh = 2,232,000 kvarh Perbedaan biaya dengan kompensasi pada Cos φ 0.95, maka Tan φ = 0.33 Daya reaktif terpakai : = Daya beban x Tan φ = 3,600,000 x 0.33 = 1,188,000 kvar Maka denda kelebihan pemakaian daya reaktif = ( 1,188,000 2,232,000 ) x Rp. 704/kWh = Negatif Harga minus ( negatif ) berarti konsumen tidak dikenakan biaya pemakaian beban kvarh lagi Kesimpulan : Karena Hasilnya negatif maka tidak perlu membayar denda
76 4.4.2 Efisiensi pemakaian daya komplek dengan dan tanpa kompensasi 1. Sebelum Kompensasi Daya kontrak = 10 MVA = 10,000 kva Daya pemakaian = 5 MVA = 5,000 kva Cos φ (rata-rata) = 0.83 Sisa Daya tak terpakai = 5,000 kva Kapasitas daya tersisa =,, x 100% = 50% 2. Sesudah Kompensasi Cos φ = 0.95 Perhitungan : P = S. Cos φ = 5,000 x 0.83 = 4,150 kw Tan φ 1 = Tan 34 = 0.67 Tan φ 2 = Tan 18.2 = 0.33 Qc = P. [Tan φ1 - Tan φ2] = 4,150. [0.67-0.33] = 1,411 kvar. Jadi : S = 5,000 kva P kw = 4150 kw Qc = 1,411 kvar φ 1 = 34 Q = S x Sin φ1 = 5,000 x sin 34 = 2,796 kvar
77 Daya yang dihemat : S C = S - P² + ( Q Qc )² = 5,000-4150² + ( 2,796 1,411)² = 5,000-4,4375 = 625 kva Daya terpakai = 5,000-625 = 4,375 Daya tak terpakai = 10,000-4,375 = 5,625 Kapasitas daya tersisa =, x 100% = 56% Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa sesudah pemasangan capasitor bank/ sesudah dilakukan kompensasi, kapasitas daya yang bisa dihemat menjadi 56% artinya terjadi terjadi kenaikan 6%. 4.5 Tinjauan Biaya Investasi dan ROI ( Return of Investment) 4.5.1 Biaya Investasi Berdasarkan Commercial Offering PT Schneider Indonesia, harga untuk Power Factor Compensation yang terdiri dari Panel, Proteksi, Control device, switching system dan Capacitor unit untuk 5500 kvar/ 6.6kV, adalah sebesar 237.556 EUR atau senilai Rp. 2.850.672.000/unit,
78 4.5.2 ROI (Return Of Investment) Dari nilai investasi pada diatas maka bisa ditentukan nilai ROI (Return Of Investment ) atau titik balik biaya investasinya, pada pemakaian beban PLN 5,000 kw dengan persamaan berikut ROI (Return Of Investment ) = =.....,,/ = 21 Bulan Analisa hubungan pemakaian daya PLN dengan penghematan yang diperoleh : Tabel 4.1 Perhitungan penghematan/ bulan pada pemakaian daya PLN bervariasi
79 Dari hasil perhitungan penghematan per-bulan pada pemakaian daya PLN yang bervariasi, dapat disimpulkan bahwa semakin besar pemakaian daya PLN maka penghematan yang didapat semakin besar pula, sedangakan hubungan pemakaian daya PLN dengan nilai ROI-nya dapat dilihat pada tabel berikut Tabel 4.2 ROI (Return Of Investment) pada pemakaian daya PLN bervariasi Dari tabel 4.2 diatas dapat dilihat bahwa ROI (Return Of Investment) menjadi berbanding terbalik dengan besar pemakaian daya PLN, sehingga jika pemakaian daya PLN naik, maka semakin kecil pula nilai ROI nya. Hubungan Pemakaian daya PLN dengan nilai ROI digambarkan dalam grafik dibawah 25 Grafik Titik Balik Biaya Investasi 20 Bulan 15 10 5 0 5000 6000 7000 8000 Load PLN (kw) Grafik 4.1 Titik Balik biaya Investasi