Fungsi, Prinsip Kerja dan Perhitungan Kapasitas Kapasitor Bank

1. Prinsip Kerja Dasar

Sebagian besar beban listrik pada sistem tenaga industri merupakan beban induktif, seperti motor asinkron, trafo, mesin las, lampu neon, dan elektromagnet. Secara elektrik, beban-beban ini dapat dianggap sebagai kombinasi hambatan dan induktansi yang dihubungkan secara seri. Akibatnya, arus beban tertinggal dari tegangan, sehingga menghasilkan arus reaktif induktif dan daya reaktif dalam jumlah besar.

 

Total arus dalam suatu rangkaian terdiri dari dua komponen:

Arus aktif, yang sefase dengan tegangan dan melakukan pekerjaan yang berguna seperti menggerakkan motor dan menghasilkan panas;

 

Arus reaktif, yang tertinggal tegangan sebesar 90 derajat dan hanya digunakan untuk membentuk dan memelihara medan elektromagnetik tanpa menghasilkan kerja yang efektif.

Meskipun arus reaktif tidak menghasilkan daya keluaran yang berguna, arus reaktif masih menempati kapasitas trafo dan saluran, meningkatkan rugi-rugi sistem dan mengurangi kualitas daya secara keseluruhan. Ini adalah salah satu penyebab utama pemborosan energi dalam sistem tenaga industri.

 

Sebaliknya, arus kapasitor mendahului tegangan sebesar 90 derajat, yang berlawanan fasa dengan arus reaktif induktif. Ketika kapasitor dihubungkan secara paralel dengan beban induktif, arus reaktif kapasitif mengimbangi sebagian atau seluruh arus reaktif induktif, sehingga mencapai kompensasi daya reaktif. Ini adalah prinsip operasi dasar bank kapasitor.

2. Fungsi Inti Bank Kapasitor

Bank kapasitorbanyak digunakan dalam-sistem distribusi daya industri bertegangan rendah untuk meningkatkan faktor daya, mengurangi kehilangan daya reaktif, meningkatkan kualitas daya, dan mencapai penghematan energi.

 

Fungsi utamanya meliputi:

• Meningkatkan Faktor Daya

Daya reaktif kapasitif yang dihasilkan oleh kapasitor mengkompensasi daya reaktif induktif beban, mengurangi perbedaan fasa antara tegangan dan arus dan secara efektif meningkatkan faktor daya sistem.

 

• Mengurangi Kehilangan Jalur dan Mencegah Kelebihan Beban

Dengan mengurangi arus reaktif yang tidak perlu dalam sistem, arus total saluran akan berkurang, sehingga menurunkan kehilangan daya pada kabel dan transformator dan membantu mencegah kelebihan beban yang disebabkan oleh daya reaktif yang berlebihan.

 

• Menstabilkan Tegangan Jaringan

Beban induktif yang berat sering kali menyebabkan penurunan dan fluktuasi tegangan, yang dapat mempengaruhi pengoperasian normal peralatan listrik. Kompensasi kapasitor membantu menstabilkan tegangan terminal dan meningkatkan keandalan catu daya.

 

• Melepaskan Kapasitas Trafo

Daya reaktif menempati sebagian dari kapasitas pengenal transformator, sehingga membatasi kemampuannya untuk menyalurkan daya aktif. Kompensasi daya reaktif membebaskan kapasitas transformator dan meningkatkan efisiensi pemanfaatan peralatan.

 

3. Struktur dan Pengoperasian Kabinet Karakteristik

3.1 Komponen Utama

Bank kapasitor tegangan rendah-standar terutama terdiri dari:

• Penutup kabinet
• Busbar
• Pemutus sirkuit
• Sakelar isolasi
• Kontaktor AC
• Relai termal
• Penangkal petir
• Kapasitor kompensasi
• Reaktor seri
• Pengontrol faktor daya otomatis
• Alat ukur
• Sistem pengkabelan primer dan sekunder
• Blok terminal

 

3.2 Karakteristik Operasi

Bank kapasitor beroperasi secara otomatis dalam kondisi normal dan umumnya tidak memerlukan intervensi manual rutin. Ini dimulai dan berhenti bersama dengan sistem catu daya utama.

 

Kecerdasan-yang ada di dalamnyapengontrolterus memantau kondisi beban dan faktor daya sistem secara real time. Sesuai dengan permintaan daya reaktif, secara otomatis mengaktifkan atau menonaktifkan bank kapasitor untuk mempertahankan kondisi kompensasi optimal dan meminimalkan kehilangan daya reaktif.

 

Untuk pemeliharaan rutin, pemeriksaan rutin harus dilakukan untuk memeriksa:

• Kebocoran atau pembengkakan oli kapasitor
• Kebisingan tidak normal atau panas berlebih
• Sambungan kabel longgar
• Kabel menua atau komponen rusak

 

4. Bahaya Faktor Daya Rendah (Daya Reaktif Berlebihan)

Jika kompensasi daya reaktif tidak dipasang pada sistem dengan beban induktif besar, faktor daya akan berkurang secara signifikan, sehingga menimbulkan masalah berikut:

• Arus saluran yang lebih tinggi meningkatkan kehilangan panas pada kabel dan transformator, sehingga mengakibatkan konsumsi energi yang lebih besar dan pemborosan listrik;
• Penurunan tegangan yang berlebihan menyebabkan tegangan jaringan tidak stabil dan berkurang, yang dapat mempengaruhi pengoperasian normal peralatan listrik;
• Daya reaktif menempati kapasitas transformator dan membatasi keluaran daya aktif yang tersedia, sehingga mengurangi efisiensi pemanfaatan peralatan distribusi daya.

 

5. Metode Perhitungan Kapasitas Kompensasi yang Dibutuhkan

Metode Pengukuran Empiris untuk Aplikasi Industri

Dalam aplikasi teknik praktis, kapasitas kompensasi yang diperlukan umumnya diambil sekitar-sepertiga dari kapasitas terukur transformator (satuan: kVAR).

Tergantung pada karakteristik beban aktual dan kondisi pengoperasian, kapasitas kompensasi umumnya berkisar antara 30% hingga 40% dari kapasitas pengenal transformator.

 

Contoh

Untuk trafo distribusi 200 kVA:

Kapasitas kompensasi yang direkomendasikan:

200 × (30% ~ 40%)=60 ~ 80 kVAR

Oleh karena itu, bank kapasitor dengan kapasitas antara 60 kVAR dan 80 kVAR umumnya direkomendasikan untuk memenuhi-persyaratan kompensasi daya reaktif di lokasi.