Transcript
KULIAH INSTALASI KAPASITOR BANK KULIAH INSTALASI KAPASITOR BANK
Oleh :
SULISTYOWATI, ST, MT
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIKPROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIKJURUSAN TEKNIK ELEKTROJURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI MALANG POLITEKNIK NEGERI MALANG
MALANGMALANG20201212
Tujuan Tujuan
MetodologiMetodologi
PenjelasanPenjelasan
Supply Energi ReaktiveSupply Energi Reaktive
Power FactorPower FactorPenggunaan Energi
ReaktiveTg φDefinisi Energi Reaktif
Keuntungan KompensasiKeuntungan Kompensasi
Prinsip kompensasi faktor Prinsip kompensasi faktor dayadaya
Drop tegangan Drop tegangan
Rugi DayaRugi Daya
Perhitungan Daya Kapasitor Perhitungan Daya Kapasitor Bank Bank
Teknik Koreksi Faktor DayaTeknik Koreksi Faktor Daya
Letak Pemasangan KapasitorLetak Pemasangan Kapasitor
Kompensasi Tegangan Menengah
Solusi RectiphaseSolusi Rectiphase
MV KapasitorMV Kapasitor
Teknologi Kapasitor Teknologi Kapasitor
Aplikasi Penempatan KapasitorAplikasi Penempatan Kapasitor
TUJUAN Dapat menghitung perencanaan kapasitor bank untuk
memperbaiki faktor daya di industri. Dapat menganalisa efektifitas pemakaian kapasitor pada
tegangan rendah atau menengah serta dampak yang diakibatkan adanya faktor daya yang rendah.
Menghitung nilai perbaikan tegangan, rugi-rugi daya setelah penyulang tersebut dipasang kapasitor.
Dapat memilih komponen kapasitor bank serta kontrolnya yang tepat untuk perencanaan instalasi kapasitor bank di sisi JTM dan melakukan Perhitungan RAB (Rancangan anggaran belanja) instalasi kapasitor bank di sisi JTM berdasarkan speck yang ada.
Pendahuluan • PLN membebankan kelebihan pemakaian KVArh pada pelanggan
jika rata-rata faktor dayanya kurang dari 0,85. kVARH kena denda = kVARH terpakai – (0,62 x kWH total terpakai)
• Selain itu pemasangan kapasitor dapat menghindari :1. Overload pada trafo, sehingga memberikan tambahan daya yang tersedia.2. voltage drop pada line ends.3. kenaikan suhu pada kabel sehingga mengurangi rugi-rugi.
• Untuk pemasangan kapasitor bank diperlukan :1. Kapasitor dengan jenis yang cocok dengan kondisi jaringan.2. Regulator untuk pengaturan daya tumpuk kapasitor ( kapasitor bank) otomatis.3. Kontaktor untuk switching kapasitor.4. Pemutus tenaga untuk proteksi tumpuk kapasitor.
Perencanaan meliputi :
- Penentuan daya terpasang
- Penentuan total cosφ sistem
- Penentuan besar kapasitas kapasitor dan step
kapasitor bank
- Penentuan drop tegangan dan rugi daya sebelum dan setelah perbaikan faktor daya
- Analisa hubungan pemasangan kapasitor
- perhitungan biaya pemasangan kapasitor bank
PENJELASAN
• Semua mesin listrik yang menggunakan arus AC menggunakan 2 type daya yaitu :
"active "energy (daya aktif) dalam satuan kWh, daya ini ditransformasikan dalam bentuk energi mekanik dan energi panas
"reactive" energy (daya rekatif) dalam satuan kVARh, terdapat pada perhitungan daya rangkaian magnetis mesin listrik (transformator, motor...)
SUPPLY ENERGI REAKTIV
power supply energi
power supply energi
Jaringan Jaringan
bebanbeban
Meter listrikMeter listrik
Energi aktiv Energi reactiv
power supply energi
power supply energi
Jaringan Jaringan
bebanbeban
Meter listrikMeter listrik
Energi aktiv Energi reactiv
kapasitor
instalasi tanpa kapacitorinstalasi tanpa kapacitorinstalasi tanpa kapacitorinstalasi tanpa kapacitor Instalasi dengan kapacitorInstalasi dengan kapacitorInstalasi dengan kapacitorInstalasi dengan kapacitor
POWER FACTORPOWER FACTOR
Efesiensi dari instalasi listrik diukur oleh faktor daya :
P (kW)Daya activ kW
Daya nyata kVA S (kVA)F = = cos
Faktor daya (cos ini dinyatakan dengan rasio perbandingan antara daya yang digunakan pada aplikasi dan daya yang disupply ke jaringan yaitu untuk pengukuran efesiensi energi listrik :
0cos1
PENGGUNAAN ENERGI REAKTIF
• Standar beban motor asinkron pada :100% cos j @ 0.81
75% cos j @ 0.850% cos j @ 0.7325% cos j @ 0.55
• Lampu flouresent (tanpa dikompensasi) : cos j @ 0.5• Lampu discharge : cos j @ 0.4 to 0.6• Oven pemanas induksi (dikompensasi) : cos j @ 0.85• Mesin solder tipe resistance : cos j @ 0.8• Las listrik : cos j @ 0.5• Tanur listrik : cos j @ 0.8• Transformator : 5 % sampai 10 % dari daya trafo
• tg sering kali digunakan dalam perhitungan dari pada cosdalam bentuk ini rasio dikalkulasikan dengan
• Untuk pemberian periode waktu, maka rasio juga berdasarkan konsumsi dalam satu periode waktu yaitu
tg
reactive power
active power
Q (kvar)
P (kW)tan = =
tg=Wr
Wa
reactive energy (kvarh)
active energy (kWh)=
DEFINISI ENERGI REACTIVE
It = arus nyata
Ia = arus aktiv
Ir = arus reaktiv
I Ia r2 2It =
Ia = It cos
Ir = It sin
Ia
ItIr
P (kW)
S (kVA)
Q (kvar)
S = daya nyata
P = daya aktiv
Q = daya reactiv
P Q2 2
P = UIt cos UIa
Q = UIt sin UIr
S = UIt
F = faktor daya
FP
S cos
tgQ
P
S = UIt
S =
KEUNTUNGAN :
Ekonomi :Ekonomi :
• Penurunan tarif listrik oleh :
Penurunan kegunaan harga energi reactiv oleh kegunaan (pemakaian)
Penurunan konsumsi energi aktiv dalam pemakaian kWh (losses)
Ekonomi :Ekonomi :
• Penurunan tarif listrik oleh :
Penurunan kegunaan harga energi reactiv oleh kegunaan (pemakaian)
Penurunan konsumsi energi aktiv dalam pemakaian kWh (losses)
Teknik :Teknik :
• Perbaikan drop tegangan
• Memperbesar persediaan daya
• Penurunan rugi daya
• Memperbaiki kualitas arus listrik dengan filter pasif harmonik (kapasitor + induktansi)
Teknik :Teknik :
• Perbaikan drop tegangan
• Memperbesar persediaan daya
• Penurunan rugi daya
• Memperbaiki kualitas arus listrik dengan filter pasif harmonik (kapasitor + induktansi)
PRINSIP KOMPENSASI SEBELUM KOMPENSASI
M2 ... MnM1
daya aktif daya reaktif
daya aktif (P)
dayareaktif(Q)daya nyata
(S)
S = P2 + Q2
daya reaktif
PRINSIP KOMPENSASI SESUDAH KOMPENSASI
M2 ... MnM1
daya aktif
Persediaan daya
daya aktif (P’)
dayareaktif(Q’)
daya nyata(S’)
dayareaktifyangdisuplaikapasitor(Qc)
dengan Q’ < Q, maka S’ < S
S’ = P’2 + Q’2
'
• Permintaan daya nyata :• Permintaan daya nyata :
CONTOH : MANFAAT PERHITUNGAN FAKTOR CONTOH : MANFAAT PERHITUNGAN FAKTOR DAYADAYA
• Target : cos 2 = 0.95
Perhitungan daya reaktiv:
• Q = P (tan - tan )
= 789,264 kVar Permintaan daya nyata baru :
kesimpulan :kesimpulan : Daya yang tersedia
bertambah dalam kVA Penurunan tarif listrik
• Target : cos 2 = 0.95
Perhitungan daya reaktiv:
• Q = P (tan - tan )
= 789,264 kVar Permintaan daya nyata baru :
kesimpulan :kesimpulan : Daya yang tersedia
bertambah dalam kVA Penurunan tarif listrik
Installation dengan kapasitorInstallation dengan kapasitorInstallation tanpa kapasitorInstallation tanpa kapasitor
10MVA400V 50Hz 3 fasa
kapasitor
M
X X
M200kWcos = 0.885
200kWcos = 0.885
kVAS 774,4519885,0
kW 40001
kVAS 526,421095,0
kW 40002
DROP TEGANGAN
R = resistansi kabelX = reaktansi kabelP = daya activQ = daya reaktiv
U U URP XQ
U
1 2
2
U U URP XQ
U
1 2
2
LOAD
R
X
U1 U2
R
R X
X
U2U1
PENURUNAN DROP TEGANGAN
contoh :contoh :• Drop tegangan pada hantaran ujung• tegangan : 6 kV panjang : 100 m• impedansi : Z = R + jX = 0,084 + 0,17j Ohm
ΔU = U1 - U2 = = = 115,6 V6
74,357336
2U
XQRP
U U URP XQ
U
1 2
2
U U URP XQ
U
1 2
2
cos θ = 0,885
cos θ = 0,95
ΔU = U1 - U2 = = = 93,25 V2U
XQRP6
505,223336
PENURUNAN RUGI DAYA
rugi tahanan di kabel Aluminium :panjang : 100 mt = 7200 jam/tahunbeban : P = 100 kWcos = 0.885 Wj = 82390804 kWh/ tahuncos = 0,95 Wj = 71441860 kWh/ tahun
rugi tahanan di kabel Aluminium :panjang : 100 mt = 7200 jam/tahunbeban : P = 100 kWcos = 0.885 Wj = 82390804 kWh/ tahuncos = 0,95 Wj = 71441860 kWh/ tahun
R : resistansi panjang efectiv per unit (/km)
P : daya activ (kW)L : panjang (km)t : waktu kerja tahunan
per tahun (jam)
WRL
U
Ptj
103
2
2
2cosW
RL
U
Ptj
103
2
2
2cos
PERHITUNGAN DAYA KAPASITOR BANK
• Dari perhitungan tarif listrik :
• Menurut dari cos asal dan cos yang diinginkan :
• Perhitungan daya motor• Perhitungan daya transformator
Q P tg tgc a i f
Qc = R(kvarh)
t(h)
PERHITUNGAN DAYA MOTOR (1)
• Jika kapasitor bank dikoneksikan pada terminal motor asinkron
disebut self-excitation
keterangan :• Ic 0.9 Io
• Qc 2 x Pn (1 - cos n)
• Jika kapasitor bank dikoneksikan pada terminal motor asinkron
disebut self-excitation
keterangan :• Ic 0.9 Io
• Qc 2 x Pn (1 - cos n)
Pn
M
Qc
Io
finc tgtgPQ finc tgtgPQ
PERHITUNGAN PADA TRANSFORMER
Example :Sn = 1250 kVAS = 1000 kVAio = 2%Usc = 6%Qo = 25 kvarQch = 48 kvarQc = 73 kvar
Example :Sn = 1250 kVAS = 1000 kVAio = 2%Usc = 6%Qo = 25 kvarQch = 48 kvarQc = 73 kvar
Sn : rating daya transformator S : rating daya berbeban io : arus tanpa beban pada transformator
Tanpa bebanTanpa bebanTanpa bebanTanpa beban
berbebanberbeban
total kompensasitotal kompensasi
Q Sn i0 0
Qch SnS
Sn
Usc
2
Qc Q Qch Sn iS
Sn
Usc
0 0
2
TEKNIK KOREKSI FAKTOR DAYA
Jika rating kapasitor bank (kVAr) kurang atau sama dengan 15% dari rating supply transformatorr (kVA)
Jika rating kapasitor bank (kvar) di atas 15% dari rating supply transformator (kVA)(digunakan regulasi daya reactive step by step)
kompensasi tetap (fixed)kompensasi tetap (fixed)
kapasitor bank step kontrol-otomatiskapasitor bank step kontrol-otomatis
LETAK PEMASANGAN KAPASITOR
1. HV kapasitor bank pada HV jaringan transmisi
2. MV kapasitor bank pada MV jaringan distribusi
3. MV kapasitor bank untuk MV pelanggan
4. regulasi atau fixed LV kapasitor bank untuk LV pelanggan
5. LV kapasitor bank untuk MV pelanggan
6. LV/MV kapasitor bank untuk kompensasi
individu
1. HV kapasitor bank pada HV jaringan transmisi
2. MV kapasitor bank pada MV jaringan distribusi
3. MV kapasitor bank untuk MV pelanggan
4. regulasi atau fixed LV kapasitor bank untuk LV pelanggan
5. LV kapasitor bank untuk MV pelanggan
6. LV/MV kapasitor bank untuk kompensasi
individu
2
33
4
6 5 6
1
KOMPENSASI TEGANGAN MENENGAH
• Global compensationIdeal untuk beban stabil, kontinuPengaturan kedalam grup bank dalam
JTM/JTR jaringanKapasitor bank diswitch pada busbar JTMDipisah kedalam stepKapasitor satu fasa parktis diinstalasikan dalam
hubungan double star• Kompensasi di sektor• Kompensasi individu
PERHITUNGAN DAYA MOTOR (2)
• Jika kapasitor bank dihubungkan paralel dengan perangkat switchgear
• Bukan merupakan self-excitation
• Daya dapat dihitung pada beban nominal dan cos nominal:
Perhatian :
• Waktu pengosongan kapasitor (50 det)
• jika pemutusan kapasitor bank pada jaringan digunakan surge reactors sebagai batas lonjakan arus
• Jika kapasitor bank dihubungkan paralel dengan perangkat switchgear
• Bukan merupakan self-excitation
• Daya dapat dihitung pada beban nominal dan cos nominal:
Perhatian :
• Waktu pengosongan kapasitor (50 det)
• jika pemutusan kapasitor bank pada jaringan digunakan surge reactors sebagai batas lonjakan arus
Io
Pn
M Qc
finc tgtgPQ finc tgtgPQ
Pn
SOLUSI RECTIPHASE : RINGKASAN
•Seleksi perhitungan peralatan untuk tingkat arus harmonic dalam instalasi listrik
ukuran berlebih pada peralatan jika perluSn>2MVA GhScc/120 Scc/120<GhScc/70Sn<2MVA Gh0.15Sn 0.15Sn<Gh0.25Sn
standar peralatanperalatan kapasitor dengan
ukuran lebih
instalasi detuning reactor atau filterSn>2MVA Scc/70<GhScc/30Gh>Scc/30Sn<2MVA 0.25Sn<Gh0.6Sn Gh>0.6Sn
peralatan filter dengan detuning reactor harmonicdan kapasitor
MV KAPASITOR : PROPIVAR
• kapasitor dengan Jarylec– Memiliki temperatur rendah
– biodegradable dielectrik liquid hanya unutk perlindungan lingkungan
• kapasitor dengan epoxy cycloaliphatic resin diisolasi pada bushing– Mempunyai daya mechanical Lebih baik
– sambung pada tangki dengan penataan tetap
– digunakan dibawah pemisah iklim kondisi dan polusi lingkungan
MV KAPASITOR : PROPIVAR
• Semua lapisan kapasitor– Kepadatan mampu sampai
kenaikan daya 720 kvar
– Kerugian rendah
– memperpanjang lama hidup
• kapasitor dengan internal fuse– proteksi internal kapasitor
– memperpanjang durasi umur (life time)
– Penurunan setelah kurva
TEKNOLOGI KAPASITOR MV
• Unit kapasitor dihasilkan dari penyusunan serie/parallel pada elemen kapasitor
capacitor element
1 serie group of 4 parallel elements
insulation between package of capacitor elements and metallic can
aluminium foil 1
pp1+pp2
pp3+pp4
aluminium foil 2
TEKNOLOGI SEMUA LAPISAN
Ue epp
dielectric liquid
folded edge
pp4Al1pp1pp2
Al2pp3pp4Al1pp1
gradien =Ue
epp
(V/µm)batasan : Ue max gradien max
batasan : Ue max gradien max
terminals
internal fuse
coil
axis
overpressure bellow
plastic case
resin
metalic disk
KEAMANAN KOMPONEN
• Self-healing polypropylene
• Proteksi perlawanan arus gangguan tinggi dengan HRC fuse
• Protesi perlawanan arus gangguan rendah oleh kombinasi pada :
Tekanan lebih tidak berhubungan penataan
HRC fuse
PENEMPATAN KAPASITOR MV
MV kapasitors MV kapasitors bank HV filter
Pemasangan Produk dari beberapa instalasi
APLIKASI DISTRIBUSI PUBLIK
Panel MV kapasitor bank tipe step
top related