Menghitung Kebutuhan kVAR Capasitor Bank

 

Capasitor bank

Power factor (PF) merupakan salah satu faktor penting yang menunjukan kualitas daya suatu sistem kelistrikan. Nilai PF berkisar antara 0 hingga 1. Semakin tinggi nilai PF, kualitas daya dapat dikatakan semakin baik, sebaliknya, semakin kecil nilai PF, kualitas daya dikatakan semakin buruk. Bila nilai PF rendah, pada kapasitas daya aktif (kW) yang sama, suatu beban menyedot arus listrik lebih tinggi dibandingkan dengan PF lebih tinggi, sehingga PF rendah akan memberikan dampak buruk untuk peralatan listrik. Selain itu, karena arus yang disedot besar, masalah lain yang dapat timbul adalah terjadinya drop voltage, hal ini akan berdampak buruk bagi beban listrik lain dan keseluruhan sistem kelistrikan.

 

Power factor (PF) dalam Bahasa Indonesia disebut dengan istilah faktor daya, dan terkadang umum juga disebut dengan nama “Cos Phi”. Pada standard peraturan PLN, pelanggan harus menjaga nilai PF diatas 0,85 sebagai kewajiban untuk menjaga kualitas daya listrik sehingga tidak menimbulkan pengaruh buruk pada jaringan listrik PLN. Apabila pelanggan (misalnya pabrik) memiliki nilai PF dibawah 0,85, maka ia akan tercatat oleh kWH meter sebagai konsumsi kVARh, dan apabila nilai kVARh total dalam 1 bulan mencapai 67% dari nilai total konsumsi kWh, maka nilai kelebihan kVARh tersebut harus dibayar oleh pelanggan dengan tarif sesuai ketentuan PLN.

 

Apabila suatu sistem kelistrikan memiliki PF rendah, maka kita dapat memperbaikinya dengan memasang capasitor bank. PF rendah diakibatkan oleh tingginya produksi daya reaktif (kVAR) dari beban-beban yang bersifat induktif, seperti motor listrik, trafo dan inductor. Capasitor dapat memperbaiki nilai PF dengan cara mengonsumsi daya reaktif tersebut, sehingga nilai kVAR akan berkurang, dan daya aktif akan meningkat (kW). Untuk lebih jelasnya, mari kita review kembali persamaan-persamaan daya listrik sebagai berikut:

 

S²        = P² + Q²

P          = S x PF = S x Cos Phi

Q         = S x Sin Phi = S x Sin (Cos^-1 PF)

 

S          : Daya semu/apparent power (kVA)

P          : Daya aktif/active power (kW)

Q         : Daya reaktif/reactive power (kVAR)

PF/Cos Phi       : Power factor

 

Untuk memperbaiki nilai PF dengan capasitor bank, kita perlu menentukan kapasitas total capasitor dalam satuan kVAR (kapasitas daya reaktif yang diserap oleh kapasitor). Pada artikel ini, kami akan membahas mengenai cara menghitung kebutuhan kVAR capasitor bank pada suatu sistem kelistrikan. Ada dua cara yang akan kami bahas, yang pertama adalah dengan perhitungan rumus daya listrik, dan yang kedua adalah dengan perhitungan menggunakan tabel faktor capasitor. Berikut pembahasannya.

 

Metoda 1 : Menggunakan Rumus Daya Listrik

 

Seperti yang telah kami singgung, capasitor dapat menyerap daya reaktif dengan kapasitas tertentu (kVAR) sesuai dengan ukuran capasitor yang digunakan. Jadi, kenaikan nilai PF ditentukan oleh pengurangan daya reaktif dari kondisi awal menjadi kondisi yang diharapkan, sehingga rumus kapasitas capasitor yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:

 

Q_C       = Q₁ – Q₂

 

Q_C        : Kapasitas serap capasitor bank (kVAR)

Q₁        : Daya reaktif semula (kVAR)

Q₂        : Daya reaktif target setelah perbaikan (kVAR)

 

Contoh : suatu pabrik memiliki daya terpasang 500 kVA, dan memiliki PF senilai 0,65. Apabila PF ingin diperbaiki agar menjadi 0,94, berapa kapasitas total capasitor bank yang dibutuhkan? Pembahasannya adalah sebagai berikut (jangan lupa perhatikan rumus daya listrik yang kami review diatas).

 

Diketahui

S          = 500 kVA

PF₁       = 0,65

PF₂       = 0,94

 

Menghitung daya aktif (P)

 

P          = S x PF

P          = 500 x 0,65

P          = 325 kW

 

Menghitung daya reaktif mula (Q₁)

 

Q₁        = √ (S² – P²)

Q₁        = √ (500² – 325²)

Q₁        = 380 kVAR

 

Menghitung daya reaktif target (Q₂)

 

Dengan daya aktif yang sama, yaitu P = 325 kW, diinginkan daya reaktif dari semula Q₁ berkurang menjadi senilai target, yaitu Q₂ (dengan PF target adalah PF₂ = 0,94).

 

S₂         = P / PF₂

S₂         = 325 / 0,94

S₂         = 346 kVA

 

Note : nilai S₂ = 346 kVA menunjukan bahwa jika PF diperbaiki menjadi 0,94, untuk menyuplai daya beban 325 kW, sebenarnya kebutuhan daya terpasang cukup 346 kVA, dan tidak perlu 500 kVA (diperlukan 500 kVA karena PF kecil, yaitu 0,65).

 

Q₂        = √ (S² – P²)

Q₂        = √ (346² – 325²)

Q₂        = 119 kVAR

 

Menghitung kapsitas capasitor (Q_C)

 

Capasitor yang dibutuhkan harus dapat menyerap daya reaktif dari nilai 380 kVAR menjadi 119 kVAR, maka kebutuhannya adalah sebagai berikut.

 

Q_C        = Q₁ – Q₂

Q_C        = 380 – 119

Q_C        = 261 kVAR

 

Metoda 2 : Menggunakan Tabel Faktor Perhitungan Capasitor

 

Selain menghitung kebutuhan kVAR capasitor bank dengan menggunakan rumus-rumus daya listrik, dapat dilakukan pula perhitungan praktis dengan menggunakan tabel faktor perhitungan capasitor sebagai berikut.

 

Tabel faktor perhitungan capasitor bank

Dari tabel tersebut, kita dapat melihat berbagai nilai faktor, bergantung pada PF awal (Cos Phi 1) dan PF target yang diharapkan (Cos Phi 2). Kemudian, berdasarkan nilai faktor tersebut, kita dapat menghitung kebutuhan kapasitas capasitor bank dengan rumus berikut.

 

Q_C       = S x PF1 x F_C

 

Q_C        : Kapasitas capasitor (kVAR)

S          : Daya semu (kVA)

PF1      : Power factor mula

F_C         : Faktor perhitungan capasitor (nilai dari tabel)

 

Contoh : suatu pabrik memiliki daya terpasang 500 kVA, dan memiliki PF senilai 0,65. Apabila PF ingin diperbaiki agar menjadi 0,94, berapa kapasitas total capasitor bank yang dibutuhkan? Pembahasannya adalah sebagai berikut (jangan lupa perhatikan nilai F_C pada tabel).

 

Berdasarkan tabel diatas, nilai F_C untuk PF1 = 0,65 dan PF2 = 0,94 adalah 0,8062, maka kapasitas kVAR total capasitor bank yang diperlukan dapat ditentukan sebagai berikut:

 

Q_C        = S x PF1 x F_C

Q_C        = 500 x 0,65 x 0,8062

Q_C        = 262 kVAR

 

Dapat kita perhatikan, bahwa penentuan kebutuhan kVAR capasitor bank menggunakan metoda 1 dan metoda 2 menghasilkan nilai yang hampir sama persis, sehingga kedua metoda dapat digunakan secara akurat, tergantung metoda mana yang kalian sukai sesuai kondisi.

 

Penggunaan Actual Dan Control Capasitor Bank

 

Dari contoh yang telah kita bahas, misalnya kita membutuhkan capasitor bank sebesar 262 kVAR, maka pada pelaksanaannya, instalasi perlu mempertimbangkan kondisi ketersediaan material. Misalnya, tidak ditemukan capasitor bank dengan kapasitas 262 kVAR, sedangkan produk pabrikan unit terbesar adalah 50 kVAR, maka kita dapat menggunakan 6 buah capasitor 50 kVAR dengan pemasangan paralel, sehingga total akan menjadi 300 kVAR.

 

Selain itu, dalam teknologi yang lebih baik, digunakan sistem kontrol berupa step pada aktivasi capasitor bank. Misal pada contoh penggunaan 6 unit capasitor 50 kVAR, dapat kita gunakan sistem kontrol aktivasi 6 step, dimana step pertama adalah 50 kVAR (1 unit capasitor paralel), step kedua adalah 100 kVAR (2 unit capasitor parallel), dan seterusnya hingga step keenam yaitu 300 kVAR (6 unit capasitor parallel). Penggunaan kontrol step ini akan membantu optimalisasi penggunaan, dimana keuntungan yang pertama adalah, pada tahap desain awal, biasanya kita belum mengetahui nilai PF actual yang akan terjadi, sehingga kita bisa mendesain dengan estimasi dan melakukan redundancy. Kemudian kasus kedua adalah adanya keuntungan optimalisasi kontrol PF, apabila nilai PF terlalu rendah, sistem kontrol dapat otomatis mengaktifkan step 6, sedangkan apabila nilai PF cukup tinggi, mungkin cukup hanya diperlukan aktivasi step 1 atau 2 (Sebagian step saja).

 

Demikian pembahasan kami tentang cara menghitung kebutuhan kVAR capasitor bank. Untuk diskusi lebih dalam, silahkan tinggalkan komentar kalian.

 

Penulis : ER

 

Share this post