15 BAB III CAPACITOR BANK 3.1 Panel Capacitor Bank Dalam sistem listrik arus AC/Arus Bolak Balik ada tiga jenis daya yang dikenal, khususnya untuk beban yang memiliki impedansi (Z), yaitu: Daya Semu (S, VA, Volt Ampere) Daya Aktif (P, W, Watt) Daya Reaktif (Q, VAR, Volt Ampere Reactive) Daya Nyata (P) Daya nyata merupakan daya listrik yang digunakan untuk keperluan menggerakkan mesin-mesin listrik atau peralatan lainnya. Line to netral / 1 fasap = V x I x Cos Ø Line to line/ 3 fasap = 3 x V x I x Cos Ø Keterangan : P = Daya Nyata (Watt) V = Tegangan (Volt) I = Arus yang mengalir pada penghantar (Amper) Cos T = Faktor Daya Daya Semu (S) Daya semu merupakan daya listrik yang melalui suatu penghantar transmisi atau distribusi. Daya ini merupakan hasil perkalian antara tegangan dan arus yang melalui penghantar. Line to netral/ 1 fasa S = V x I Line to line/ 3 fasa S = 3 x V x I Keterangan : S = Daya semu (VA) V = Tegangan (Volt) I = Arus yang mengalir pada penghantar (Amper)
16 Daya Reaktif (Q) Daya reaktif merupakan selisih antara daya semu yang masuk pada penghantar dengan daya aktif pada penghantar itu sendiri, dimana daya ini terpakai untuk daya mekanik dan panas. Daya reaktif ini adalah hasil kali antara besarnya arus dan tegangan yang dipengaruhi oleh faktor daya. Line to netral/ 1 fasa Q = V x I x Sin Ø Line to line/ 3 fasa Q = 3 x V x I x Sin Ø Keterangan : Q = Daya reaktif (VAR) V = Tegangan (Volt) I = Arus (Amper) Sin T = Faktor Daya Dari penjelasan ketiga macam daya diatas tersebut, dikenal juga dengan Segitiga Daya. Dimana Pengertian umum dari Segitiga Daya adalah suatu hubungan antara daya nyata, daya semu, dan daya reaktif, yang dapat dilihat hubungannya pada gambar bentuk segitiga dibawah ini : dimana : P = S x Cos Ø (Watt) S = (P2 + Q2) (VA) Q = S x Sin Ø (VAR) Peningkatan pemakaian daya reaktif inilah yang menyebabkan faktor daya dari pelanggan turun. Salah satu cara yang lazim untuk memperbaiki faktor daya adalah dengan cara kompensasi daya reaktif dimana sebagian kebutuhan daya
17 reaktif yang dibutuhkan beban didapat dari kompensator daya reaktif. Salah satu kompensator daya reaktif adalah kapasitor bank. Kapasitor bank merupakan salah satu komponen kelistrikan yang dibangun dari sejumlah kapasitor bank, dimana fungsi dan tujuannya untuk memperbaiki cos phi atau disebut juga faktor daya. Kapasitor bank yang tersedia dalam bentuk tunggal unit maupun dalam bentuk group adalah sebagai penyuplai kilovars dengan faktor daya tertinggal (lagging)kepada suatu sistem dimana kapasitor tersebutdihubungkan. Perhitungan Besar Kapasitor Bank : Fungsi penambahan kapasitor adalah untuk memperbaiki factor daya. Nilai factor daya minimum yang diperbolehkan PLN adalah 0.85 kurang dari itu maka owner akan dikenakan denda. Cara menentukan nilai kapasitor bank : dimana : Qc P = kompensasi reactive power yang dibutuhkan (kvar) = active power (kw) cos φ1 = power factor (p.f) lama cos φ2 = power factor (p.f) baru atau target Proses Kerja Kapasitor Bank Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar pf dipasang 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. Bila tegangan yang berubah itu
18 kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya treaktif ke beban. Keran beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil. 3.2 Komponen Panel Capacitor Beberapa komponen utama dari panel kapasitor bank yaitu : - LBS (Load Breaker Switch) - PFR (Power Factor Regulator) - Contactor Capacitor - Capacitor - MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) - Exhaust fan + Thermostat - Selector Switch - Pilot Lamp - Push Button - Relay - Fuse
19 3.2.1 Load Break Switch (LBS) LBS (load Break Switch) adalah alat yang berfungsi untuk memutus dan menyambung aliran listrik,tetapi bersifat On Load (berbeban).berarti alat tersebut dapat memutuskan dan menyambungkan dalam keadaan berbeban atau tidak berbeban. Gambar 3.1 (LBS) 3.2.2 Power Factor Controller ( PF Regulator ) PFR ini berfungsi untuk menjaga kondisi PF di jaringan agar sesuai dengan PF yang diinginkan. Pada alat tersebut setidaknya akan ditampilkan hasil pengukuran PF jaringan, step yang sudah masuk. Untuk parameter yang lain seperti tegangan, arus, dll mungkin juga ditampilkan tergantung jenis dan merknya. Dan untuk type yang sederhana setting hanya dengan memasukkan nilai target PF, konfigurasi step, dan time connect / disconnect.step merupakan parameter yang menunjukkan jumlah output relay yang di kontrol oleh PF Controller. Relay tersebut yang selanjutnya akan memicu salah satu sel capacitor bank. Jumlah step dalam PF Controller bermacam-macam mulai dari 4 step, 6 step, 8 step, 12 step dan 14 step tergantung pembuat. Jika menginginkan 7 step dalam sebuah panel capacitor di pilih PF Controller yang 8 step, kemudian di OFF kan salah satu stepnya. Konfigurasi step juga bisa dipilih sesuai dengan
20 karakteristik jaringan. Misal dengan kondisi normal stepnya adalah 1 1 1 1 atau 1-2 2 2 dll. Untuk merk tertentu bisa menyesuaikan dengan kondisi lapangan. Gambar 3.2 (Power Factor Controller) 3.2.3 Contactor Capacitor Contactor berfungsi untuk menyambungkan atau memutuskan arus listrik AC. Contactor atau sering juga disebut dengan istilah relay contactor. Prinsip kerja contactor sama seperti relay, dalam contactor terdapat beberapa saklar yang dikendalikan secara elektromagnetik. Pada suatu contactor terdapat beberpa saklar dengan jenis NO (Normaly Open) dan NC (Normaly Close) dan sebuah kumparan atau coil elektromagnetik untuk mengendalikan saklar tersebut. Apabila coil elektromagnetik contactor diberikan sumber tegangan listrik AC maka saklar pada contactor akan terhubung, atau berubah kondisinya, yang semula OFF menjadi ON dan sebaliknya yang awalnya ON menjadi OFF.
21 Gambar 3.3 (Contactor) 3.2.4 Capacitor Capacitor berfungsi untuk menyimpan muatan listrik dan terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (dielektrik) pada tiap konduktor atau yang disebut keping. Prinsip kerja Capacitor pada umunya hampir sama dengan resistor yang juga termasuk ke dalam komponen pasif. Komponen pasif adalah jenis komponen yang bekerja tanpa memerlukan arus panjar. Capasitor sendiri terdiri dari dua lempeng logam (konduktor) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Penyekat atau isolator banyak disebut sebagai bahan zat dielektrik. Gambar 3.4 (Capacitor)
22 3.2.5 MCCB MCCB adalah alat yang dapat memutuskan arus listrik pada saat terjadi hubung singkat (short) atau arus berlebih (over current) pada rangkaian listrik atau beban lainnya. Gambar 3.5 (MCCB) 3.2.6 Exhaust Fan + Thermostat Exhaust Fan + Thermostat berfungsi mengatur temperature dalam ruang panel kapasitor. Karena kapasitor, kontaktor dan kabel penghantar mempunyai daya panas yang besar maka temperature ruang panel meningkat, setelah setting dari thermostat terlampaui maka exhaust fan akan otomatis berhenti. Gambar 3.6 (Exhaust Fan & Thermostat)
23 3.2.7 Selector Switch (A-O-M) Selector Auto Off Manual yang berfungsi memilih system operasional auto dari modul atau manual dari push button. Gambar 3.7 (Selector Switch) 3.2.8 Pilot Lamp Merupakan sebuah indicator pada panel listrik. Yaitu menandakan bahwa sistem pada panel tersebut bekerja atau tidaknya. Gambar 3.8 (Pilot Lamp)
24 3.2.9 Push Button Push Button adalah saklar tekan yang berfungsi untuk menghubungkan atau memisahkan bagian bagian dari suatu instalasi listrik satu sama lain (suatu sistem saklar tekan push button terdiri dari saklar tekan start. Stop reset dn saklar tekan untuk emergency. Push button memiliki kontak NC (normally close) dan NO (normally open). 3.2.10 Relay Gambar 3.9 (Push Button) Relay adalah saklar elektronik yang dapat membuka atau menutup rangkaian dengan menggunakan kontrol dari rangkaian elektronik lain. Sebuah relay tersusun atas kumparan, pegas, saklar (terhubung pada pegas) dan 2 kontak elektronik (normally close dan normally open) Gambar 3.10 (Relay)
25 3.2.11 Fuse Fuse adalah alat yang dapat memutuskan arus listrik pada saat terjadi hubung singkat (short) atau arus berlebih (over current) pada rangkaian listrik atau beban lainnya. Gambar 3.11 (Fuse)