PRINSIP KERJA TRAFO

Trafo (Transformator) yang kita ketahui adalah suatu peralatan listrik yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Secara prinsip ada dua hukum yang yang menjelaskan dari prinsip kerja trafo, pertama adalah hukum induksi faraday ukum induksi faraday. Menurut hukum ini suatu gaya listrik melalui garis lengkung yang tertutup, adalah berbanding lurus dengan perubahan persatuan waktu dari pada arus induksi atau flux yang dilingkari oleh garis lengkung itu, dan yang kedua adalah hukum lorentz atau sering kita kenal kaidah tangan kanan. Arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi, maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan. 

Prinsip Kerja Transformator

Hukum Lorentz

Rumus Umum Trafo

Sehingga transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, ini berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh yang sering kita kenal dengan Transformator step-up. Begitu juga dengan Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC. Berikut Bagian-bagian dari Trafo dan fungsinya :

Transformator dan Bagian-bagiannya

1. Inti Besi 

Berfungsi untuk mempermudah jalan fluksi, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi).

2. Kumparan Trafo 

Adalah beberapa lilitan kawat berisolasi yang membentuk suatu kumparan. Kumparan tersebut terdiri dari kumparan primer dan kumparan sekunder yang diisolasi baik, Kumparan tersebut sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

3. Minyak Trafo

Berfungsi sebagai bahan isolasi dan media pendingin dari transformator.

4. Bushing

Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki trafo.

5. Tangki Konservator

Berfungsi untuk menampung minyak cadangan dan uap/udara akibat pemanasan trafo karena arus beban. dimana di situ dipasang silica gel, untuk menyerap kelembapan udara.

6. Komponen Pendukung

Ada beberapa komponen pendukung yang ada pada transformator seperti relay buchol, pressure relief valve untuk pengaman, juga ada komponen indikasi seperti thermometer untuk temperature gauge trafo, juga level sensor untuk ketinggian oli. Ada juga Tap Changer berfungsi sebagai perubah perbandingan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), dilengkapi juga dengan drain valve (untuk pergantian oli), lifting lug (untuk pengangkatan pada waktu instalasi) dan juga sistem pendingin seperti ONAN (oil natural, air natural), ONAF (oil natural air forced), ODAF (oil directed air forced), OFAF (oil forced air forced) dan OFWF (oil forced water forced) dan masih banyak lagi tergantung sistem pendinginnya.

PENGERTIAN TRAFO

Pengertian Trafo (Transformator) | Trafo (transformator) adalah sebuah alat untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC. Trafo (Transformator) dapat ditemukan di mana-mana dibanyak peralatan listrik sekitar kita. Tanpa trafo (transformator) kita tidak dapat menggunakan sebagaian besar peralatan listrik kita. Sebuah trafo (transformator) memiliki dua kumparan yang dinamakan kumparan primer dan kumparan sekunder. Trafo (transformator) dirancang sedemikian rupa sehingga hampir seluruh fluks magnet yang dihasilkan arus pada kumparan primer dapat masuk ke kumparan sekunder. Bentuk trafo (transformator) hampir sama dengan cincin induksi Faraday, terdiri dari dua kumparan yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder yang dililitkan pada inti besi lunak secara terpisah.

Trafo (Transformator)

Trafo (transformator) dengan inti udara dan inti ferit biasanya digunakan pada peralatan berfrekuensi tinggi. Trafo (Transformator) jenis ini mempunyai kumparan yang terletak pada rumah yang terisolasi dan berlubang yang dapat digunakan untuk meletakkan batang ferrit. Trafo (Transformator) inti besi biasanya digunakan pada frekuensi audio dan untuk penggunaan sumber tenaga. Transformator jenis ini mempunyai kumparan yang melilit pada inti besi yang terbuat dari bahan ferromagnetik, berbentuk lembaran-lembaran tipis yang terisolasi satu sama lainnya.

Cara kerja Trafo (Transformator) sama dengan prinsip induksi elektromagnet. Di mana arus bolak-balik yang melalui konduktor (kumparan kawat) akan menimbulkan medan magnet. Medan magnet yang ada pada kumparan pertama secara otomatis menginduksi kumparan kedua. Kumparan pertama dari sumber arus bolak-balik disebut kumparan primer. Sedangkan kumparan kedua tempat terjadinya induksi arus disebut kumparan sekunder. Arus induksi pada kumparan sekunder selalu mengalir dengan arah berlawanan dengan kumparan primer.

Perbandingan lilitan pada trafo (transformator) adalah perbandingan jumlah lilitan trafo (transformator) pada kumparan sekunder (Ns) dengan jumlah lilitan pada kumparan primer (Np) trafo (transformator). Dirumuskan:

n = Ns/Np

Perbandingan jumlah lilitan primer dengan sekunder pada trafo (transformator) menentukan perbandingan tegangan primer (input) dan sekunder (output). Untuk menentukan berapa penurunan atau kenaikan tegangan yang kita inginkan, dapat digunakan persamaan sebagai berikut:

Vs/Ns = Vp/Np

Keterangan:

• Vs = tegangan primer (input) (Volt)
• Ns = jumlah lilitan pada kumparan primer (input)
• Vp = tegangan sekunder (output) (volt)
• Np = jumlah lilitan pada kumparan sekunder (output)

POWER FACTOR CORRECTION

Perbaikan faktor kerja

 

Perbaikan faktor kerja adalah suatu usaha atau langkah langkah untuk dapat mencapai system kelistrikan yang optimal. Power factor yang buruk dapat merugikan suatu sistem kelistrikan. Adapun kerugian yang dapat ditimbulkan dengan adanya factor kerja yang buruk atau rendah adalah :

1. Daya terpasang listrik PLN ( KVA) tidak dapat optimal. Jika beban yang ada sudah mencapai batas arus dari daya terpasang . maka tidak dapat menambah beban listrik lagi sedangkan kw yang terpakai masih dibawah daya terpasang.

1. Dengan power factor rata rata /bulan yang rendah akan dikenai penalty / denda dari PLN yang nilai rupiah / kvarh nya cukup tinggi. Hal ini karena sudah melebihi ketentuan yang distandarkan dari PLN yaitu sebesar 0,85.

Sebagai contoh :

- 10 hari pertama beban continu 30 kw cos phi 0,9

- 10 hari kedua beban continu 70 kw cosphi 0,8

- 10 hari ketiga beban continu 20 kw cosphi 0,9

Berapa power factor rata rata .?

Jawab :

10 hr x 24 jam x 30 kw x 0,9 = 6.480

10 hr x 24 jam x 70 kw x 0,8 = 13.440

10 hr x 24 jam x 20 kw x 0,9 = 4.320

--------------

Total = 24.240

10 hr x 24 jam x 30 kw = 7.200

10 hr x 24 jam x 70 kw = 16.800

10 hr x 24 jam x 20 kw = 4.800

Total = 28.800

Power Factor rata rata/bulan = 24.240 / 28.480

= 0,841

Jadi rata rata power factor yang didapat sebesar 0,841 , dan dikarenakan masih dibawah 0,85 maka akan dikenakan denda tiap kvarh yang terhitung.

Perhitungannya juga dapat diperkirakan dari hasil bagi kwh meter / bulan dibagi kvarh meter / bulan. Yang tidak boleh kurang dari nilai 1,615 yang berasal dari perhitungan sebagai berikut :

Cos phi / sin phi = 0,85 / 0,526 = 1,615

Jika hasil baginya lebih kecil dari 1,615 maka PLN akan memberlakukan denda tiap kvarh terbaca.

Sebagai contoh :

Jika dalam sebulan pemakaian energi yang ditunjukkan dalam kwh meter sebesar 8500 kwh sedangkan pemakaian energi reaktif sebesar 5200 kwh jadi jika kita memakai rumus diatas :

Kwhmeter / kvarh = 8500 / 5400 = 1,57

Dengan hasil tersebut diatas maka nilai yang didapat kurang dari

1,615 sehingga akan dikenakan denda sebesar Kvarh x Rp / Kvarh

2. Dengan power factor yang rendah maka arus menjadi lebih tinggi. Dengan arus yang tinggi ini akan menjadikan kabel lebih panas karena energi yang terbuang karena arus . sesuai dengan rumus I Rt . maka dengan tahanan kabel yang tetap dan arus yang melewati kabel berbanding lurus dengan panas yang dikeluarkan.

Jika penghantar dengan penampang 70 mm dilalui arus sebesar 200 Ampere dengan power factor 0,7 maka temperature yang ada didalam kabel akan lebih tinggi dibanding dengan setelah dipasang kapasitor dengan perkiraan jika cosphi mecapai satu maka arus akan menjadi 140 Ampere maka akan ada penurunan panas yang signifikan terhadap penghantar tersebut. Panas yang berlebihan pada sebuah penghantar secara terus menerus lama kelamaan akan dapat mengurangi daya hantar penghantar tersebut, sehingga meskipun dilalui dengan beban ampere yang sama maka panas kabel lama akan memepuyai potensi panas lebih tinggi dibandingkan dengan kabel instalasi terpasang baru.

3. Jika instalasi dengan kabel penghantar yang panjang dan jauh maka akan menyebabkan tegangan jatuh ( Delta V ) semakin besar diujung beban . Tegangan jatuh berbanding lurus dengan arus yang melewati penghantar.

Sebagai contoh :

Sebuah penghantar dengan penampang 70 mm sepanjang 200 meter dilalui arus sebesar 200 Ampere , maka tegangan jatuhnya akan lebih besar diujung instalasi jika dibandingkan dengan penghantar tersebut dilalui arus sebesar 140 A dengan perhitungan sederhana selisih tegangan jatuh mencapai :

Ampere awal – ampere akhir x panjang kabel bolak balik x (tahanan jenis / penampang kabel)

(200 A – 140 A) x ( 200 meter x 2) x (0,0175 / 70 mm )

60 x 400 x 0,00025 = 6 Volt

Jadi jika tegangan terukur diujung kabel sebesar 206 volt (phase-neutral) maka akan ada kenaikan tegangan sebesar 6 volt menjadi 212 Volt setelah ada penurunan arus karena pemasangan kapasitor

Dengan keempat kerugian yang ditimbulkan oleh karena power factor yang rendah maka diupayakan memperbaikinya dengan memasang capasitor bank.

Bagaimanakah konsep dasar sehingga dengan pemasangan kapasitor bank dapat memperbaiki factor kerja dari suatu sistem kelistrikan ? Hal itu dapat dijelaskan sebagai berikut:

- Beban beban yang mempunyai kecenderungan memiliki cosphi kurang dari satu tertinggal ( leaging) adalah beban beban listrik yang mempunyai unsur lilitan dan inti besi. Semisal lampu tabung denga ballastnya, motor motor listrik, las listrik dan transformator .

- Sehingga daya listrik yang dipakai untuk mengoperasikan peralatan tersebut terdiri dari dua unsur yaitu daya aktif dan daya reaktif.

- Daya aktif adalah daya yang terpakai yang terukur dengan kilowattmeter. Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat diukur dengan kwh meter.

- Sedangkan daya reaktif adalah daya yang terpakai sebagai energi pembangkitan flux magnetic sehingga timbul magnetisasi. Dan daya ini dikembalikan ke system karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri.

Capasitor bank adalah sekumpulan beberapa kapasitor yang disambung secara parallel untuk mendapatkan kapasitas kapasitif tertentu. Besaran yang sering dipakai adalah Kvar ( Kilovolt ampere reaktif ) meskipun didalamnya terkandung / tercantum besaran kapasitansi yaitu Farad atau microfarad. Kapasitor ini mempunyai sifat listrik yang kapasitif ( leading ). Sehingga mempunyai sifat mengurangi / menghilangkan terhadap sifat induktif ( leaging ) .Dengan Dasar inilah Nilai power factor diperbaiki.

MENGHITUNG DAYA REAKTIF YANG DIPERLUKAN UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR KERJA

Berapakah kapasitas daya reaktif yang diperlukan untuk memperbaiki system instalasi agar dicapai power factor yang diinginkan .Ada beberapa metode yang bisa digunakan yaitu :

1. Metode tabel Cos Phi

Metoda ini menggunakan table cos phi (terlampir).Data yang diperlukan adalah daya beban puncak dan factor daya (cos phi )

Contoh :

Sebuah instalasi pabrik memiliki factor daya 0,7 untuk beban puncak 600 kw jika factor daya yang diinginkan menjadi 0,93 diperlukan daya kapasitor sebesar :

Dari tabel didapat angka : 0,62

Maka daya reaktif yang diperlukan = 0,62 x 600 kw = 372 kvar

2. Pembacaan Kvarh meter

Dengan uji petik pembacaan Kvarh meter analog pada beban puncak

Data yang diperlukan adalah Ratio CT, Ratio PT dan Rev./kvarh

Contoh :

Pembacaan putaran piringan kvarh meter setiap 10 putaran adalah 60 dtk. CT Ratio 20/5 A, PT Ratio 20 / 0,1 KV dan rev / kvarh = 900 putaran / kvarh

Daya reaktif yang diperlukan :

CT ratio ( 4)x PT ratio(200) x 3600 dt /60 dtk x 10 putaran

-----------------------------------------------------------------------

900 putaran / Kvarh

= 480.000 / 900 = 533 kvar

3. Pembacaan ampere dan cos phi

Dengan pembacaan ampere meter pada beban puncak dan pembacaan power factor pada beban puncak. Contoh =

Besar arus rata rata pada beban puncak 1000 Ampere

Power factor pada beban puncak 0,8 tertinggal (cosphi 1 )

Power factor yang direncanakan 1 ( cos phi 2 )

Q = 3 x VL x ( I sin phi 1 – I cos phi 1 x sinphi 2 )

-------------------------

Cos phi 2

Q = 1,732 x 400 V x ( 1000 x 0,6 - 1000 x 0,8 x 0 )

-----------------

1

Q = 692 x 600

Q = 415 Kvar

4.Pembacaan kw dan cos phi

Metode ini bersifat global yang diperkirakan power factor target cosphi 1

Dengan rumus dasar :

KVA = KW + KVAR

KVAR = KVA - KW

Contoh : Beban maksimum 400 kw pada cos phi 0,8

Beban dihitung KVA = 400/ 0,8 = 500

KVAR = 500 - 400 = 250.000 - 160.000 = 90.000

= 300 KVAR

Jika target power factor yang diharapkan kurang dari satu maka dapat menggunakan rumus :

Cos phi 1 ( awal ) = 0,8

Cos phi 2 (target) = 0,95

Daya aktif = 400 kw

Rumus =

Kvar = Kw ( tan phi 1 - tan phi 2 )

1 1

Kvar = Kw ( ---------- -1 - ---------- - 1 )

Cosphi 1 cosphi 2

1 1

= 400 ( ---------- -1 - ---------- - 1 )

0,8 0,95

= 400 ( 0,75 - 0,33 )

= 168 Kvar

1. Pembacaan rekening/tagihan listrik

Metode ini memerlukan data dari kwitansi selama satu periode (misalnya 1 tahun ). Kemudian data diambil dari pembayaran denda kvar tertinggi. Data lain yang diperlukan adalah jumlah waktu pemakaian.

Kvarh tertinggi 63504

Q = ------------------------ = ------------- = 265 Kvar

Waktu pemakaian 8 jam x 30 hari

METODA PEMASANGAN INSTALASI KAPASITOR

Cara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :

1. Global compensation

Dengan metode ini kapasitor dipasang di induk panel ( MDP )

Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antara panel MDP dan transformator. Sedangkan arus yang lewat setelah MDP tidak turun dengan demikian rugi akibat disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak terpengaruh. Terlebih instalasi tenaga dengan penghantar yang cukup panjang Delta Voltagenya masih cukup besar.

1. Sectoral Compensation

Dengan metoda ini kapasitor yang terdiri dari beberapa panel kapasitor dipasang dipanel SDP. Cara ini cocok diterapkan pada industri dengan kapasitas beban terpasang besar sampai ribuan kva dan terlebih jarak antara panel MDP dan SDP cukup b

3. Individual Compensation

Dengan metoda ini kapasitor langsung dipasang pada masing masing beban khususnya yang mempunyai daya yang besar. Cara ini sebenarnya lebih efektif dan lebih baik dari segi teknisnya. Namun ada kekurangan nya yaitu harus menyediakan ruang atau tempat khusus untuk meletakkan kapasitor tersebut sehingga mengurangi nilai estetika. Disamping itu jika mesin yang dipasang sampai ratusan buah berarti total cost yang di perlukan lebih besar dari metode diatas

HARMONIC WAVE ( GELOMBANG HARMONIC )

Beban listrik di industri dapat dikelompokkan menjadi 2 bagian yaitu

- Beban linier Yang dimaksud dengan beban linier adalah beban beban listrik yang tidak menimbulkan distorsi gelombang frekuensi . Hingga jika dilihat dari spectrum gelombang arus dan tegangan tidak nampak gelombang dengan frekuensi yang lain. Misalnya motor listrik induksi , pemanas , lampu pijar dan lain lain

- Beban non linier Yang dimaksud beban non linier adalah beban beban listrik yang dapat menimbulkan distorsi arus dan tegangan sehingga bentuk gelombang sudah tidak lagi sempurna sinusoida melainkan bisa dilihat seperti gambar. Frekuensi lain yang mucul akibat hal ini yang dinamakan gelombang harmonic. Beban beban listrik yang mengandung harmonic tinggi antara lain Lampu sodium ,mesin las listrik, inverter, soft starter, motor motor DC, UPS, trafo saturasi,tanur listrik

Dari kedua jenis beban ini beban non linier inilah yang dapat merusakkan kapasitor bank jika harmonic yang dihasilkan peralatan listrik berlebihan. Satuan haromic dalam prosen diukur dengan menggunakan alat ukur khusus ( Power quality meter ). Jenis kapasitor yang akan digunakan juga tergantung sampai seberapa besar Total daya peralatan yang mengandung harmonic dibandingkan dengan total daya trafo dalam satuan persen. Pada batas tertentu diatas 15 % maka harmonic ini dapat berpotensi merusakkan kapasitor .

Selain dapat berpotensi merusakkan kapasitor harmonic ini juga dapat menyebabkan :

1. Menaikkan rugi rugi panas pada motor , transformator dan generator sehingga menurunkan rendemen dari peralatan tersebut.

2. Combinasi parallel antara beban dan kapasitor dapat menimbulkan resonansi yang sifatnya memperkuat harmonic.dan berbahaya bagi peralatan elektronik.

3. Karena harmonic berpengaruh terhadap flux motor sehingga menimbulkan mekanikal vibrasi , noise dan ripple pada torsi motor.

4. Karena terpengaruh harmonic interference maka peralatan proteksi yang sifatnya elektronik dapat terpengaruh dan dapat mengalami kegagalan.

5. Karena gelombang arus dan tegangan sudah terdistorsi dengan harmonic maka pengukuran dengan instrument listrik bisa tidak lagi akurat karena gelombang arus dan tegangan sudah tidak sinusoida murni. Dan peralatan elektronik selalu menggunakan kapasitor dn akan membuat deviasi hasil pengukuran.

Bagi peralatan peralatan elektronik vital sangat diperlukan peralatan pencegah harmonic buruk yaitu dengan memasang Filter harmonic yang bekerja menghilangkan gelombang harmonic.

Untuk pemilihan type / jenis kapasitor dapat berdasarkan berapa besar factor harmonic (thd) yang terkandung dalam instalasi dan besarnya dalam satuan prosen ( % ) . sebagai contoh harmonic instalasi sebesar 20 % yang berarti dari total KVA peralatan yang ada ada 20 % peralatan yang mengandung harmonic.n

Jika total harmonic yang ada kurang dari 15 % maka pemilihan kapasitor memakai type standart dengan tegangan 415 V.

Jika total harmonic yang ada lebih dari 15 % dan kurang dari 25 % , maka pemilihan type memakai kapasitor yang tegangan kerjanya 460 V dengan rating Kvar lebih tinggi 21 % sebagai contoh :

Untuk mendapatkan 50 Kvar pada tegangan 415 V , maka persamaannya menggunakan ( 460/415 ) kwadrat x 50 Kvar = 60 kvar pada tegangan 460 V

Jika total harmonic yang ada diatas 25% sampai 40% maka pemilihan kapasitor menggunakan tegangan kerja 525 V, dengan demikian untuk mendapatkan daya reaktif 50 Kvar pada 415 V dibutuhkan kapasitor sebesar 60 % lebih tinggi yaitu kapasitor 80 Kvar / 525 V. 60 % ini berasal dari ( 525/415 ) kwadrat = 1,60 atau 60 % lebih banyak.

Jika total harmonic lebih tinggi dari 40 % , maka kapasitor yang dipakai menggunakan tegangan sebesar 525 V ditambah pemasangan detune reaktor secara seri. Pemasangan Detune reaktor ini sebagai filter harmonic yang mana berupa lilitan dengan satuan besaran Henry .

Karena detune reaktor berupa lilitan maka harmonic ini (gelombang liar) akan beresonansi terhadap lilitan induktif dan dengan sendirinya memfilter harmonic yang masuk ke kapasitor bank.

Untuk peralatan elektronik yang mempunyai sensifitas tinggi seperti halnya peralatan yang ada pada pusat telekomunikasi , maka diperlukan filter harmonic jenis khusus seperti yang tampak pada gambar panel diatas,

Salah satu cara lagi yang bisa menghilangkan harmonic ini yaitu menggunakan kopling mekanik atau secara ilmiah menggunakan metoda motor Generator set.

Metode ini cukup effektif memisahkan sumber daya yang terkontaminasi harmonic . Metode ini dapat diterangkan sebagai berikut :

Sumber daya terlebih dahulu digunakan untuk memutar motor listrik , jika menginginkan mendapatkan putaran sinkron dapat dengan menggunakan motor sinkron. Tapi karena halnya untuk mendapatkan motor sinkron susah didapatkan dipasaran dapat juga menggunakan motor induksi yang dikontrol oleh inverter untuk mendapatkan putaran sinkron. Daya poros mekanis yang berputar ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik . dan daya keluaran dari generator ini sudah merupakan bentuk sinusoida murni tanpa terkontaminasi harmonic lagi dikreanakan terpisah oleh kopling mekanik.

Pemasangan Detuned Reactor akan memberikan keuntungan :

- Melindungi kapasitor dari kerusakan akibat kelebihan tegangan / arus karena harmonic yang terlalu tinggi.

- Dapat menurunkan prosentase harmonic pada jaringan.

Komponen komponen yang terdapat pada panel kapasitor antara lain :

1. Main switch / load Break switch

Main switch ini sebagai peralatan kontrol dan isolasi jika ada pemeliharaan panel . Sedangkan untuk pengaman kabel / instalasi sudah tersedia disisi atasnya (dari) MDP.Mains switch atau lebih dikenal load break switch adalah peralatan pemutus dan penyambung yang sifatnya on load yakni dapat diputus dan disambung dalam keadaan berbeban, berbeda dengan on-off switch model knife yang hanya dioperasikan pada saat tidak berbeban .

Untuk menentukan kapasitas yang dipakai dengan perhitungan minimal 25 % lebih besar dari perhitungan KVar terpasang dari sebagai contoh :

Jika daya kvar terpasang 400 Kvar dengan arus 600 Ampere , maka pilihan kita berdasarkan 600 A + 25 % = 757 Ampere yang dipakai size 800 Ampere.

2. Kapasitor Breaker.

Kapasitor Breaker digunkakan untuk mengamankan instalasi kabel dari breaker ke Kapasitor bank dan juga kapasitor itu sendiri. Kapasitas breaker yang digunakan sebesar 1,5 kali dari arus nominal dengan I m = 10 x Ir.

Untuk menghitung besarnya arus dapat digunakan rumus

I n = Qc / 3 . VL

Sebagai contoh : masing masing steps dari 10 steps besarnya 20 Kvar maka dengan menggunakan rumus diatas didapat besarnya arus sebesar 29 ampere , maka pemilihan kapasitas breaker sebesar 29 + 50 % = 43 A atau yang dipakai 40 Ampere.

Selain breaker dapat pula digunakan Fuse , Pemakaian Fuse ini sebenarnya lebih baik karena respon dari kondisi over current dan Short circuit lebih baik namun tidak efisien dalam pengoperasian jika dalam kondisi putus harus selalu ada penggantian fuse. Jika memakai fuse perhitungannya juga sama dengan pemakaian breaker.

3. Magnetic Contactor

Magnetic contactor diperlukan sebagai Peralatan kontrol.Beban kapasitor mempunyai arus puncak yang tinggi , lebih tinggi dari beban motor. Untuk pemilihan magnetic contactor minimal 10 % lebih tinggi dari arus nominal ( pada AC 3 dengan beban induktif/kapasitif). Pemilihan magnetic dengan range ampere lebih tinggi akan lebih baik sehingga umur pemakaian magnetic contactor lebih lama.

4. Kapasitor Bank

Kapasitor bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif..yang akan berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Kapasitas kapasitor dari ukuran 5 KVar sampai 60 Kvar. Dari tegangan kerja 230 V sampai 525 Volt.

5. Reactive Power Regulator

Peralatan ini berfungsi untuk mengatur kerja kontaktor agar daya reaktif yang akan disupply ke jaringan/ system dapat bekerja sesuai kapasitas yang dibutuhkan. Dengan acuan pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi utama Breaker maka daya reaktif yang dibutuhkan dapat terbaca dan regulator inilah yang akan mengatur kapan dan berapa daya reaktif yang diperlukan. Peralatan ini mempunyai bermacam macam steps dari 6 steps , 12 steps sampai 18 steps.

Peralatan tambahan yang biasa digunakan pada panel kapasitor antara lain :

- Push button on dan push button off yang berfungsi mengoperasikan magnetic contactor secara manual.

- Selektor auto – off – manual yang berfungsi memilih system operasional auto dari modul atau manual dari push button.

- Exhaust fan + thermostat yang berfungsi mengatur ambein temperature dalam ruang panel kapasitor. Karena kapasitor , kontaktor dan kabel penghantar mempunyai disipasi daya panas yang besar maka temperature ruang panel meningkat.setelah setting dari thermostat terlampaui maka exhust fan akan otomatic berhenti.

DESIGN DAN PERENCANAAN PANEL KAPASITOR

Suatu pabrik mempunyai parameter listrik sebagai berikut :

Pada beban puncak / full operasional terbaca :

Ampere : 1200 Ampere

Tegangan : 385 Volt AC

Cos phi : 0,75 ( cosphi 1 ) = sin phi 1 : 0,661

Kw meter : 600 Kw

Cos phi yang ditargetkan : 0,96 (cosphi 2 ) = sin phi 2 : 0,28

Perhitungan dengan rumus :

Ic = ( Arus Maksimum x sin phi 1) – ( Arus maksimum x cos phi 1 x sin phi 2 )

-----------------------------------------

Cos phi 2

= ( 1200 x 0,661 ) - ( 1200 x 0,75 x 0,28 )

-----------------------

0,96

= 793 ,2 - 262,5

= 530,7 Ampere Reaktif

Qc = 3 x VL x Ic

= 1,732 x 385 x 530,7

= 353,88 Kvar = 354 Kvar

Kapasitor yang dibutuhkan :

Tegangan kerja kapasitor 415 V ( V 2 )

Tegangan jala jala terukur 385 V ( V1 )

Daya reaktive terhitung 354 Kvar ( Q1 )

Daya Reaktive Kebutuhan ( Q2) ?

Q 1 354

Q 2 = ------------------ = ------------------ = 411,6 Kvar = 420 Kvar

( V1 / V2 ) ( 385/ 415 )

Jadi kebutuhan daya reaktif aktualnya 420 Kvar

1. Mains switch yang digunakan sebesar :

MS = 1,25 x I c = 1,25 x 530 Ampere = 662 Ampere

Bisa dipilih antara kapasitas switch 630 A atau 800 A

Selain Load break switch ( LBS ) bisa digunakan MCCB atau fuse

2. Regulator yang di pilih mempunyai 12 steps dengan perhitungan

10 Kvar x 1 steps , 20 kvar x 1 steps , 30 Kvar x 1 steps dan 40 Kvar 9 steps = 10 + 20 + 30 + 360 = 420 Kvar

Current transformer yang dipakai 600 / 5 A atau menggunakan Current transformer yang sudah ada di panel MDP berapapun ampernya, Reactive power regulator dapat menyesuaikan settingan.

3. Pemutus tenaga yang digunakan bisa menggunakan MCCB atau Fuse

Untuk 10 Kvar = 20 Ampere ( fuse 25 Ampere)

Untuk 20 Kvar = 40 Ampere ( fuse 50 Ampere )

Untuk 30 KVar = 60 Ampere ( fuse 80 Ampere )

Untuk 40 Kvar = 80 Ampere ( fuse 100 Ampere)

Dianjurkan memilih breaker dengan breaking capacity yang tinggi minimal 25 KA.

4. Magnetic contactor yang digunakan untuk kapasitor

10 Kvar = 20 Ampere

20 Kvar = 40 Ampere

30 Kvar = 60 Ampere

40 Kvar = 80 Ampere

Rating ampere kontaktor kondisi pada AC 3 bukan AC1

5. Kapasitor bank yang digunakan pada tegangan jaringan 400/415 V

10 Kvar 1 unit

20 Kvar 1 unit

30 Kvar 1 unit

40 Kvar 9 unit

6. Busbar utama untuk kapasitas 600 Ampere menggunakan ukuran

8 x 50 mm = 400 mm 2 (batang tembaga ).Untuk busbar main switch menggunakan ukuran 10 x 30 mm = 300 mm2

7. Kabel Power kapasitor bank menggunakan kabel NYA / NYAF

10 Kvar = 6 mm 2

20 Kvar = 10 mm 2

30 Kvar = 16 mm 2

40 Kvar = 25 mm 2

Additional komponen :

- Exhaust fan 60 watt 220 V + Thermostat

- Selektor auto manual

- Push button on – off

- Pilot lamp

- Mcb control / fuse control

- Cover pertinax 2 mm

Box panel yang digunakan ukuran :

Tinggi : 200 cm

Panjang : 150 cm ( 2 pintu )

Tebal / dalam : 75 cm

Tebal plat : 1,8 mm – 2 mm

Warna : Grey RAL 7032

Cat : Powder Coating

Langkah perakitan dan instalasi :

1. Atur dan pasang dudukan Main Switch, MCCB , Magnetic contactor , dan kapasitor bank

2. Ukur dan setting dudukan untuk busbar utama

3. Ukur dan setting untuk busbar mains switch

4. Lubangi busbar dan cat sesuai dengan urutan RST

5. Lubangi dudukan plat untuk pasang Main switch ,MCCB,Kontaktor dan kapasitor

6. Lubangi pintu panel sesuai gambar rencana untuk Modul regulator ,pilot lamp, push button dan selector auto manual.

7. Pasang semua komponen pada tempatnya sesuai gambar

8. Instalasi Kabel Power dari Busbar , MCCB, Magnetic contactor sampai Kapasitor bank.gunakan sleve kabel untuk menandai phasenya.

9. Instalasi kabel kontrol, dianjurkan menggunakan kabel merah warna standar untuk rangkaian kontrol AC) kabel schoon merah untuk menandai Phase dan Kabel schoon biru untuk menandai neutral. Untuk RST menggunakan kabel shoon merah,kuning , biru

10. Instalasi kabel kontrol menggunakan marking kabel untuk kemuda

Han identifikasi dan pemeliharaan.

Langkah langkah Test Commisioning Panel Kapasitor

1. Tarik kabel Power utama NYY 3 x 1 x 300 mm dari main switch dipanel kapasitor sampai breaker outgoing / busbar panel MDP.

2. Tarik dan instalasi kabel Neutral NYAF 6 mm

3. Tarik kabel grounding dengan ukuran minimal BC 50 mm

4. Tarik kabel instalasi kontrol Current transformer dengan menggunakan kabel NYM 2 x 4 mm , jika jarak antara panel kapasitor dengan panel MDP lebih dari 10 meter maka kabel kontrol Current transformer diperbesar menjadi NYM 2 x 6 mm.

5. Cek ulang penyambungan kabel power dan kabel CT pastikan sudah sesuai urutan dan polaritasnya.

6. Cek dengan ohmmeter antara busbar dengan busbar, dan antara busbar dengan body atau grounding.

7. Semua switch baik main switch , MCCB , mcb kontrol dan selector switch dalam keadaan off.

8. Masukkan tegangan power ke panel Kapasitor. Catat tegangan kerja dan amati.

9. Masukkan main switch diikuti oleh mccb step by step.

10. Naikkan MCB control untuk mengoperasikan modul regulator.

11. Setting C / K regulator dengan rumus :

Ampere step pertama 16 ampere

C/K = ------------------------------- = --------------- = 0,13

Ratio CT arus 600/5

12. Setting power factor target pada cos phi 0,96

13. Setting program step utama pada : 1:2:3:4:4:4

14. Setting program stepping capasitor Normal / circular

15. Setelah selesai baca parameter power factor saat itu. Biasanya menunjukkan antara paling rendah 0,65 sampai 0,85. Jika terbaca dibawah 0,5 dimungkinkan terjadi salah koneksi kabel sensor ke regulator / salah fase

16. Selektor dipindah diposisi manual. Pada posisi manual ini semua perintah kontaktor dioperasikan dari push button.

17. Tekan push button satu persatu bergantian. Cek ampere masing masing phase dari kapasitor .Idealnya seimbang jika terjadi ketidak seimbangan terlalu jauh . Terjadi kerusakan pada kapasitor ,bisa juga terjdi pada kontaktor hingga tidak kontak.

18. Baca dan amati besaran ampere yang mengalir apakah sudah sesuai dengan rating ampere yang tertera dalam kapasitas kapasitor.

19. Setelah semua steps diperiksa dan tidak ada kelainan berarti, maka selector dipindah ke posisi auto.

20. Dalam keadaan auto ini steps steps kapasitor akan masuk dengan sendirinya menyesuiakan besaran kvar yang dibutuhkan.

21. Amati perubahan pada tampilan cosphi meter minimal hasil akhir sesuai dengan target atau mendekati dari target.

22. Test thermostat dengan memanasinya pakai korek api, beberapa saat setelah thermal setting terlampaui maka exhaust fan harus bekerja.

23. Test commissioning telah selesai.

Bagaimanakah system operasional panel kapasitor bisa bekerja secara otomatis ?

Hal tersebut dapat diterangkan sebagai berikut :

- Dalam modul Reactive Power Regulator mempunyai input CT dan input tegangan, sehingga bisa terbaca arus, tegangan , power factor, KVA, KW dan KVAR,parameter ini tidak selalu ditampilkan dalam layar akan tetapi selalu terbaca dalam proses internal modul Dan parameter Kvar ini yang dipakai sebagai acuan berapa steps dan berapa Kvar yang masuk kesistem agar power factor mencapai target. Waktu tunda dan model rotasi dari steps by stepas dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.

- Jika pada saat beban awal mempunyai power factor yang rendah dengan beban rendah maka yang terhitung dalam modul regulator bukan berapa ampere beban atau berapa power factor beban melainkan berapa kvar yang diperlukan untuk mencapai nilai target power factor. Maka kapasitor tidak akan masuk bila nilai kvar yang dibutuhkan dibawah nilai minimum Kvar yang tersedia.

- Jika pada suatu saat beban bertambah besar dimana beban ini mengandung beban induktif antara lain lampu mercury, Motor motor listrik, AC dll. Maka dalam modul akan mendeteksi Kva menjadi lebih besar maka steps step kontaktor akan masuk memberikan masukan daya reaktif yang dibutuhkan . Karena Kapasitor mempunyai sifat kapasitif sebagai penyeimbang sifat induktif maka power factor dari beban sudah diperbaiki mendekati power factor target.

- Demikian juga sebaliknya jika beban berkurang maka nilai kvar yang disupply kapasitor menjadi berlebihan, hal ini segera dideteksi oleh modul regulator dan segera mengurangi pasokan beban kapasitif , sehingga power factor kembali normal mendekati target.

Contoh perhitungan :

Berapakah nilai Kvar yang dibutuhkan agar power factor dapat mencapai cos phi =1 dan berapakah nilai cosphi total bila terdapat beban beban sebagai berikut :

- 1 buah motor exhaust fan dengan Daya input : 10 kw cos phi 0,8 = 12,5 Kva

- 10 buah lampu mercury dengan daya input total 5 kw cos phi 0,5 = 10 Kva

- 5 buah motor compressor dengan daya input total 7 kw cos phi 0,7= 10 Kva

Dengan menggunakan rumus

Kva = Kw + Kvar

Kvar = Kva - kw

Kvar = 32,5 Kva - 22 Kw

= 7,56 Kvar

Kw 22

Cos phi total = ------------ = ---------- = 0,676

Kva 32,5