Posted in Artikel

ALAT PENGUKUR LISTRIK DAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA DENGAN PENAMBAHAN KAPASITOR

kapasitor

 

 

Hartanto Prabowo

Teknik Elektro

Sistem Tenaga Listrik UGM

Power Electronics Club


Pendahuluan

Alat pengukur listrik (electric meter) adalah alat yang mengukur total pemakaian energi listrik oleh konsumen, baik di rumah, toko, kantor, industri  dan sebagainya. Biasanya diukur dalam satuan kilowatt-hour (KWh). 1 KWh berarti jumlah energi yang diperlukan untuk menyediakan daya sebesar 1000 W selama 1 jam. Atau sama dengan energi yang diperlukan untuk menyalakan 100 buah lampu 10 W selama 1 jam. Pengukur listrik bekerja dengan melibatkan perhitungan integral dari setiap waktu pemakaian dayanya (dalam W). Daya ini diukur dengan mengalikan arus saluran (A) dan tegangan saluran (V).

Perusahaan penyedia listrik seperti PLN, memasang alat pengukur listrik yang berdekatan dengan saluran yang masuk ke dalam sebuah gedung, yang kemudian secara periodik membaca dan memberikan tagihan atas energi listrik yang telah digunakan.

Daya Aktif dan Daya Reaktif

Karena sangat beragamnya beban, tidak semuanya memiliki faktor daya (cos θ) sebesar 1, kebanyakan memiliki nilai yang kurang dari 1. Faktor daya 1 akan didapatkan jika beban bersifat resistif murni, seperti pada alat pemanas (heater). Adanya unsur lilitan dan inti besi seperti pada ballast di lampu TL, motor-motor llistrik, las listrik dan trafo menyebabkan nilai faktor dayanya kurang dari 1. Akibatnya daya listrik yang dipakai untuk mengoperasikan peralatan tersebut terbagi menjadi dua unsur, yaitu daya aktif dan daya reaktif.

Daya aktif adalah daya yang benar benar terpakai oleh beban dan akan hilang setelah dipakai, satuannya adalah Watt (W). Energi yang memerlukan daya aktif ini diukur dengan alat pengukur listrik bernama kilowatt-hour meter (KWh meter). Sedangkan daya reaktif adalah daya yang terpakai untuk membangkitkan fluks magnetik (biasanya pada lilitan). Daya ini tidak akan hilang dan akan terus ada dalam sistem (terus berbolak-balik antara sumber dan beban), satuannya adalah VAR. Energi reaktif ini diukur dengan alat pengukur listrik yang bernama kiloVAR-hour meter (KVARh meter).

Prinsip Kerja

ThreePhaseElectricityMeter

Alat pengukur listrik secara umum terdiri dari dua bagian, sebuah transduser untuk mengubah daya ke energi mekanik atau sinyal elektrik, dan sebuah penghitung (counter) untuk menjumlahkan sekaligus  menampilkan nilai dari total energi yang melewati alat ukur.

Alat pengukur listrik memiliki piringan berputar (revolving disk) yang akan memutar suatu deretan angka. Ketika arus listrik melewati alat pengukur, piringan akan berputar untuk mengukur jumlah dari kilowatt yang digunakan. Kecepatan rotasi bervariasi tergantung dari seberapa banyak beban atau peralatan listrik yang digunakan. Sangat penting untuk diperhatikan bahwa setiap peralatan listrik memiliki jumlah kebutuhan yang berbeda untuk pengoperasiannya. Semakin banyak penggunaan listriknya, semakin cepat piringan berputar.

 

Alat pengukur listrik yang memiliki roda yang berputar di dalamnya disebut tipe electromechanical. Menggunakan piringan aluminium yang bekerja berdasarkan dua kumparan. Kumparan pertama diletakkan dalam posisi tertentu sehingga menghasilkan fluks magnet yang sebanding dengan tegangan pada piringan. Sedangkan kumparan lainnya menghasilkan fluks magnetik yang sebanding dengan arus. Interaksi fluks magnet yang dihasilkan oleh kedua kumparan tersebut menyebabkan piringan berputar.  Kemudian piringan tersebut melalui roda gigi akan memutar suatu deret angka sebagai indikator  jumlah energi listrik yang terpakai.  Selain itu, ada dua buah magnet permanen yang diletakkan di dekat pinggiran piringan yang bertujuan agar ketika piringan tidak lagi berputar karena tidak ada lagi fluks magnet, piringan akan langsung berhenti berputar atau dengan kata lain “menghilangkan” efek kelembaman.

Solid-state-electricity-meter

Alat pengukur listrik elektronik tipe solidstate menggunakan rangkaian solidstate yang menghasilkan sinyal di mana frekuensi atau kekuatannya sebanding dengan tegangan atau arus yang digunakan. Sinyal ini kemudian diubah menjadi pengukuran energi yang dicatat sebagai indikator mekanis atau elektris. Tipe ini lebih mahal, tetapi lebih akurat dibanding dengan tipe electromechanical. Kemampuan lainnya adalah dapat mencatat secara terpisah energi yang dipakai pada waktu-waktu tertentu dalam sehari dan kemampuan untuk melaporkan hasil pengukurannya menggunakan sinyal kepada perusahaan penyedia listrik.

 

 

 

 

bagian electric meterBagian-Bagian dan Fungsinya

Piringan : Ditempatkan dengan dua buah bantalan (atas dan bawah) yang digunakan agar piringan dapat berputar dengan mendapat gesekan sekecil mungkin.

Rem Magnetik :   Terbuat dari magnet permanen, mempunyai satu pasang kutub (Utara dan selatan) yang gunanya untuk mengatasi akibat adanya gaya berat dari piringan dan menghilangkan / meredam ayunan perputaran piringan serta alat kalibrasi semua batas arus.

Roda gigi dan alat pencatat :       Sebagai transmisi perputaran piringan, sehingga alat pencatat merasakan adanya perputaran, lalu mencatat jumlah energi yang terukur . Mempunyai  satuan,  puluhan, ratusan, ribuan dan puluh ribuan

 

 

Perbaikan Faktor Daya

Capacitor BankMerupakan suatu usaha atau langkah langkah untuk dapat mencapai sistem kelistrikan yang optimal. Faktor daya yang buruk dapat merugikan suatu sistem kelistrikan. Adapun kerugian yang dapat ditimbulkan dengan adanya faktor 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 padahal kW yang terpakai masih dibawah daya terpasang.

2. Dengan faktor daya rata rata /bulan yang rendah akan dikenai penalty / denda dari PLN yang nilai rupiah / kVARh nya cukup tinggi. Hal ini karena sudah melebihi ketentuan standar dari PLN yaitu sebesar 0,85.

3. Dengan faktor daya  yang rendah maka arus menjadi lebih tinggi. Arus yang tinggi ini akan menjadikan kabel lebih panas disebabkan disipasi energi yang lebih besar.

4. Jika instalasi menggunakan 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.

Dengan keempat kerugian yang ditimbulkan oleh karena faktor daya yang rendah maka diupayakan memperbaikinya dengan memasang bank kapasitor, yaitu sekumpulan kapasitor yang disambung secara paralel untuk mendapatkan kapasitas kapasitif tertentu. Besaran yang sering dipakai adalah kVAR ( kilo-Volt Ampere Reaktif ) meskipun di dalamnya tercantum besaran kapasitansi yaitu Farad atau microFarad. Kapasitor ini mempunyai sifat listrik yang kapasitif (leading). Sehingga mempunyai karaktristik untuk menghilangkan sifat induktif (lagging). Atas dasar inilah nilai faktor daya diperbaiki.

Daya Reaktif Kapasitor untuk Perbaikan faktor Daya

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 θ

Metode ini menggunakan table cos θ. Data yang diperlukan adalah daya aktif beban puncak dan nilai faktor daya lama. Nilai daya kapasitor yang diperlukan didapatkan dengan mengalikan angka dari tabel dengan daya aktifnya.

2. Pembacaan kVARh meter

Dengan uji petik pembacaan Kvarh meter analog pada beban puncak. Data yang diperlukan adalah Ratio CT, Ratio PT dan Putaran/kVARh

3. Pembacaan ampere meter dan cos θ

Dengan pembacaan ampere meter pada beban puncak dan pembacaan faktor daya  pada beban puncak.

4. Pembacaan kW dan cos θ

Metode ini bersifat global yang diperkirakan faktor daya target adalah 1.

5. 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.

 

Metoda Pemasangan Kapasitor

Cara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :

1. Global Compensation

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.

2. Sectoral Compensation

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 jauh.

3. Individual Compensation

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 kekurangannya, yaitu harus menyediakan ruang atau tempat khusus untuk meletakkan kapasitor tersebut sehingga mengurangi nilai estetika. Di samping itu jika mesin yang dipasang sampai ratusan buah berarti total cost yang di perlukan lebih besar dari metode di atas.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s