Kapasitor BankKapasitor Bank

Simon Patabang, ST., MT.

Fakultas Teknik

Jurusan Teknik Elektro

Universitas Atma Jaya Makassar

Definisi

• Bank kapasitor (capacitor banks) adalah peralatan yangdigunakan untuk memperbaiki kualitas pasokan energilistrik di sisi beban antara lain memperbaiki mututegangan, memperbaiki faktor daya (cos φ) danmengurangi rugi-rugi transmisi.mengurangi rugi-rugi transmisi.

• Kekurangan dari pemakaian bank kapasitor adalahmenimbulkan harmonisa pada proses switching danmemerlukan desain khusus PMT atau switchingcontroller.

Bagian-Bagian Kapasitor Bank

a. Elemen kapasitor

Elemen kapasitor merupakan bagian terkecil dari

kapasitor yang berupa belitan aluminium foil dan

plastic film.

b. Unit kapasitorb. Unit kapasitor

Rating tegangan unit kapasitor bervariasi dari 240 V

sampai 25 kV dan rating kapasitas dari 2,5 kVAR

sampai 1 MVAR.

• Sebuah unit kapasitor terdiri dari elemen-elemen

kapasitor yang dihubungkan dalam suatu matriks secara

seri dan parallel.

• Unit kapasitor rata-rata terdiri dari 40 elemen-elemen.

Elemen-elemen kapasitor dihubungkan secara seri untuk

membangun tegangan dan dihubungkan secara paralel

untuk membangun daya (VAR) pada unit kapasitor.untuk membangun daya (VAR) pada unit kapasitor.

• Unit kapasitor dilengkapi dengan resistor yang berfungsi

sebagai elemen pelepasan muatan kapasitor (discharge

device).

c. Bank kapasitor

• Unit-unit kapasitor terpasang dalam rak baja

galvanis untuk membentuk suatu bank kapasitor dari

unit-unit kapasitor fasa tunggal.

• Jumlah unit-unit kapasitor pada sebuah bank• Jumlah unit-unit kapasitor pada sebuah bank

ditentukan oleh tegangan dan daya yang

dibutuhkan.

• Untuk daya dan tegangan yang lebih tinggi, unit-unit

kapasitor dihubungkan secara seri maupun paralel.

Pada IEEE std 18-1992 dan std 1036-1992 dinyatakan

bahwa :

Unit kapasitor harus mampu beroperasi terus menerus

pada rating 110% Vrms dan tegangan puncak tidak

melebihi 1,2 √2 Vrms serta harus mampu dilalui arusmelebihi 1,2 √2 Vrms serta harus mampu dilalui arus

sebesar 135% I nominal.

Pada rating tegangan dan frekuensi, daya reaktif harus

berkisar antara 100% sampai 115% rating daya reaktif.

Kapasitor Pada Sistem Tenaga Listrik

a. Kapasitor daya

Kapasitor daya terdiri dari 3 (tiga) jenis yaitu :

1. Kapasitor shunt, 1. Kapasitor shunt,

2. Kapasitor seri

3. Kapasitor penyadap.

1. Kapasitor shunt

• Digunakan untuk kompensasi beban induktif danuntuk pengaturan tegangan ujung transmisi.

• Kapasitor shunt akan memperbaiki faktor dayajaringan, mengurangi rugi-rugi (losses) jaringan,menetralkan/meniadakan jatuh tegangan danjaringan, mengurangi rugi-rugi (losses) jaringan,menetralkan/meniadakan jatuh tegangan danmemperbaiki stabilitas tegangan sehinggadengan kata lain suatu kapasitor shunt akanmenaikkan angka efisiensi pada jaringan denganmemperbaiki faktor daya.

Kapasitor Shunt

2. Kapasitor seri digunakan pada transmisi daya yang

sangat panjang untuk mengkompensasi reaktansi

induktif transmisi.

3. Kapasitor penyadap digunakan untuk menyadap3. Kapasitor penyadap digunakan untuk menyadap

daya dari jaringan tegangan tinggi untuk

keperluan daya yang tidak begitu besar.

b. Kapasitor gandeng

yaitu kapasitor yang digunakan untuk pembawa sinyal

komunikasi antar gardu induk atau antar pusat

pembangkit.

c. Kapasitor pembagi tegangan

yaitu kapasitor yang digunakan untuk pengukuran

tegangan transmisi dan rel daya.

Kapasitor Pembagi Tegangan

d. Kapasitor filter

• Digunakan untuk konverter, terutama pada sistemtransmisi arus searah. Selain itu juga dapat digunakansebagai filter harmonik yang akan mengurangikandungan harmonik jaringan, memperbaiki faktor dayadan mengurangi rugi-rugi jaringan.dan mengurangi rugi-rugi jaringan.

• Filter harmonik yang dipasang untuk mengurangi distorsiharmonik pada suatu jaringan memiliki kemampuansebaik menyediakan daya reaktif yang dibutuhkan untukkompensasi jaringan.

Harmonic Filter Capacitor

e. Kapasitor perata

• yaitu kapasitor yang digunakan

untuk meratakan distribusi

tegangan pada peralatan

tegangan tinggi seperti pada

pemutus daya (circuit breaker).pemutus daya (circuit breaker).

• Gangguan jaringan karena

terjadi locatan tegangan pada

pemutus daya dapat diatasi

dengan memasang kapasitor

perata.

Perbaikan Tegangan Jaringan Distribusi

• Kebutuhan akan tenaga listrik semakin meningkat baikdi daerah perkotaan maupun di pelosok-pelosokpedesaan.

• Keadaan ini mengharuskan adanya pendistribusianenergi listrik ke daerah tersebut dan tentu hal inienergi listrik ke daerah tersebut dan tentu hal inimembutuhkan penghantar listrik yang sangat panjanguntuk memenuhi permintaan kelistrikan pada suatudaerah tersebut.

• Maka dalam kasus ini, perlu dipelajari kasus-kasus yangdapat terjadi pada suatu penghantar listrik ataujaringan distribusi pada pendistribusiannya.

• Semakin panjang suatu penghantar listrik atau jaringandistribusi, maka semakin besar induktansi (L) daripenghantar tersebut atau reaktansi XL makin besar.

• Untuk mengurangi sifat induktasi pada penghantartersebut, maka perlu dipasang suatu kapasitor padapenghantar tersebut.

• Bila suatu jaringan tidak memiliki sumber daya reaktifdi daerah sekitar beban, maka akan mengalir arusdi daerah sekitar beban, maka akan mengalir arusreaktif pada jaringan, yang berakibat pada penurunanfaktor daya, peningkatan rugi-rugi jaringan, penurunantegangan khususnya pada ujung saluran, dan regulasitegangan yang memburuk.

• Hal ini akan menimbulkan kerugian baik pada produsendalam hal ini adalah PLN sebagai penyedia listrikmaupun konsumen (pemakai listrik).

• Alternatif untuk mengurangi akibat dari meningkatnya arusreaktif ini adalah dengan melakukan kompensasi dayareaktif, yang bertujuan untuk transportasi daya reaktif padajaringan tenaga listrik dan menjaga agar profil teganganselalu berada pada batas-batas yang diijinkan.

• Alternatif yang dapat dilakukan adalah dengan memasangkapasitor shunt. Kapasitor shunt berguna sebagai sumberdaya reaktif tambahan untuk mengkompensasi dayainduktif akibat pembebanan tersebut.induktif akibat pembebanan tersebut.

• Pemasangan kapasitor shunt ini diharapkan akan dapatmenurunkan rugi-rugi yang berarti penghematan energilistrik, peningkatan kualitas tegangan dan kualitas daya(power quality), serta penurunan arus listrik yang mengalirpada beban sehingga dapat menambah beban tanpa perlumenambah atau membangun saluran yang baru.

• Salah satu jenis kapasitor dari beberapa jeniskapasitor yakni kapasitor daya frekuensi 50atau 60 Hz, ini merupakan jenis kapasitor yangkembali terdiri dari tiga jenis, yakni kapasitorshunt, seri, dan penyadap.

Kapasitor pada sistem daya listrik• Kapasitor pada sistem daya listrikmenimbulkan daya reaktif untuk memperbaikitegangan dan faktor daya, maka denganmenambah kapasitor sistem akan mengurangikerugian.

• Dalam kapasitor seri daya reaktifsebanding dengan kuadrat arus beban,sedang pada kapasitor paralel sebandingdengan kuadrat tegangan.

• Pemasangan peralatan kapasitor seri danparallel pada jaringan distribusiparallel pada jaringan distribusimengakibatkan losses akibat aliran dayareaktif pada saluran dapat dikurangisehingga kebutuhan arus menurun dantegangan mengalami kenaikan sehinggakapasitas sistem bertambah.

Kapasitor Seri

• Kapasitor seri tidak digunakan secara luas dalam saluran

distribusi, karena adanya berbagai permasalahan

(resonansi distribusi, resonansi fero dalam transformator

dan resonansi subsinkron selama starting motor) dan

sistem yang lebih komplek.sistem yang lebih komplek.

• Biaya pemasangan kapasitor seri jauh lebih mahal

daripada kapasitor paralel, dan biasanya kapasitor seri

dirancang dengan kapasitas yang lebih besar dengan

tujuan untuk mengantisipasi perkembangan beban untuk

masa-masa yang akan datang.

• Hal-hal tersebut menjadi alasan utama sehingga dalam

sistem distribusi yang dibahas banya kapasitor paralel.sistem distribusi yang dibahas banya kapasitor paralel.

Manfaat penggunaan kapasitor paralel:

1. mengurangi kerugian

2. memperbaiki kondisi tegangan

3. mempertinggi kapasitas pembebanan jaringan

Kapasitor Paralel

• Kapasitor paralel membangkitkan daya reaktif negatifdan beban membangkitkan daya reaktif positif jadipengaruh dari kapasitor adalah untuk mengurangi alirandaya reaktif di dalam jarigan sehingga daya reaktif yangberasal dari sistem menjadi :

Q2 (total) = Q1 (beban) – Qc

Qc adalah daya reaktif yang dibangkitkan oleh

kapasitor paralel.

Kapasitor Paralel

• Pengaruh Kapasitor shunt pada jaringan listrik yakni

kapasitor ini terhubung paralel pada jaringan maupun

langsung pada beban, dengan tujuan untuk perbaikan

faktor daya, sebagai pengatur tegangan maupun untuk

mengurangi kerugian daya dan tegangan pada jaringan

(Deshpande, 1990).

• Dengan anggapan tegangan sisi beban dipertahankan

konstan, maka terlihat bahwa dengan menggunakan

kapasitor shunt, maka arus reaktif yang mengalir pada

saluran akan berkurang.

• Hal ini menyebabkan berkurangnya penurunan

tegangan pada saluran, sehingga diperlukan tegangan

sumber yang tidak berbeda jauh dengan tegangan

terima. Berkurangnya arus reaktif yang mengalir pada

saluran akan memberikan penurunan rugi-rugi daya

dan rugi-rugi energi.

• Kapasitor shunt mensuplai daya reaktif atau arus

untuk menetralkan komponen keluaran antar phasa

Kapasitor shunt mensuplai daya reaktif atau arus

untuk menetralkan komponen keluaran antar phasa

dari arus yang diperlukan oleh beban induktif.

• Pembangkitan daya reaktif pada perencanaan daya

dan pensuplaiannya ke beban-beban yang berlokasi

pada jarak yang jauh adalah tidak ekonomis, tetapi

dapat dengan mudah disediakan oleh kapasitor yang

ditempatkan pada pusat beban.

• Penurunan hasil daya reaktif dalam penurunan arustotal, yang disebabkan oleh turunnya penyusutan daya.

• Sehingga koreksi faktor daya menghasilkanpenghematan ekonomi dalam pengeluaran yang besardan pengeluaran bahan bakar melalui pengurangankapasitas kilovoltampere dan penurunan rugi dayadalam semua perlengkapan diantara titik yangdipasang kapasitor dan rencana sumber daya,dipasang kapasitor dan rencana sumber daya,termasuk saluran distribusi, trafo di gardu induk dansaluran transmisi.

• Peningkatan faktor daya adalah titik dimanakeuntungan ekonomis dari pemasangan kapasitorshunt sama dengan harga dari kapasitor tersebut.

Perbaikan Faktor Daya

• Keuntungan lain dari pemasangan kapasitor adalahperbaikan faktor daya dan pengurangan kVA yangmengalir pada jaringan.

• Dengan pemasangan kapasitor akan mengurangi dayareaktif yang mengalir pada jaringan, sehingga dengandaya nyata yang sama, maka faktor daya akan lebihbesar dan kVA akan berkurang.besar dan kVA akan berkurang.

• Dengan adanya perbaikan faktor daya, akan timbulpengurangan kVA yang mengalir pada jaringan.Sehingga pada jaringan tersebut dapat ditambahkansejumlah kVA sebesar pengurangan kVA yang terjadi.

• Tambahan kVA ini merupakan selisih antara kVAsebelum dipasang kapasitor dengan kVA setelahdipasang kapasitor.

• Dengan adanya kVA tambahan pada suatu jaringan,

akan menambah jumlah beban yang dapat ditanggung

oleh jaringan tersebut.

• Hal ini merupakan suatu keuntungan, karena apabila

ada tambahan beban pada daerah dimana jaringan ituada tambahan beban pada daerah dimana jaringan itu

berada, daya listriknya dapat dikirim melalui jaringan

tersebut tanpa perlu membangun jaringan yang baru.

• Aplikasi dari kapasitor shunt pada jaringan distribusiprimer radial memberikan keuntungan secaraekonomis baik dari segi kegunaan maupun pelayanan.Secara umum salah satu keuntungan dari pemasangankapasitor adalah penurunan kVA pada gardu induk