Metode Penghematan Energi Listrik dengan Pola Pengaturan Pembebanan. Muhammad Nasir Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas Padang, [email protected]Abstrak Tingkat konsumsi energi listrik PT. Semen Padang cukup besar untuk keperluan produksi. Komponen biaya listrik ini menempati urutan kedua dalam struktur biaya produksi. Karena itu, sangat perlu diterapkan pola pemakaian energi listrik yang efektif dan efisien pada peralatan produksi agar diperoleh biaya produksi yang lebih rendah. Dengan demikian akan meningkatkan daya saing perusahaan. Pada Raw Mill III-B Pabrik Indarung IV PT. Semen Padang, terdapat motor dengan rating tegangan 6 kV yang mengkonsumsi energi listrik dengan tingkat konsumsi energi listrik sebesar 17,67 kWH/ton Raw Mix. Pada kondisi ini motor beroperasi dengan faktor daya yang bervariasi dan belum pada kondisi maksimum. Untuk meningkatkan efisiensi konsumsi energi listrik dan efektifitas operasional motor maka dilakukan upaya Demand Side Management (DSM). Adapun metode yang digunakan adalah perbaikan stabilitas tegangan dengan perbaikan faktor daya sistem dan mengubah pola pembebanan motor. Dengan melakukan perbaikan faktor daya pada jaringan distribusi motor menjadi 0,97, rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada saluran motor menjadi lebih kecil, dengan penghematan energi listrik sebesar 1,92 kWH untuk waktu produksi 1 hari. Sementara dengan perubahan pola pembeban hingga kondisi 90 %, 92,5 % dan 95 % dari kapasitas maksimal Mill, diperoleh penghematan pada setiap perubahan pembebanan sebesar 1,13 % dengan tingkat konsumsi energi listrik 17,47 kWH/ton, 1,47 % dengan tingkat konsumsi energi listrik 17,41 kWH/ton dan 3,51% dengan tingkat konsumsi energi listrik sebesar 17,05 kWH/ton. Kata Kunci: efisiensi ; faktor daya; pola pembebanan. 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang PT. Semen Padang mengkonsumsi energi listrik dalam kapasitas yang cukup besar untuk keperluan produksinya. Untuk memenuhi kebutuhan energi listrik tersebut, PT. Semen Padang mengambil daya dari PT. PLN Persero dengan kapasitas daya terpasang sebesar 90 MVA yang digunakan untuk menjalankan peralatan pada Pabrik Indarung II, III, IV, V, kebutuhan tambang dan kebutuhan non pabrik. Sebagai perusahaan yang berorientasi terhadap keuntungan, PT. Semen Padang perlu menerapkan pola pemakaian energi listrik yang efektif dan efisien, sehingga biaya produksi dari konsumsi energi listrik dapat ditekan. Inefisiensi penggunaan energi listrik pada sebuah industri besar biasanya banyak terjadi pada sisi pendistribusian energi listrik kepada sistem produksi ataupun pada peralatan- peralatan produksi yang menggunakan energi listrik dalam kapasitas yang cukup besar. Keefektifan konsumsi energi listrik oleh peralatan-peralatan produksi yang sebagian besar berupa motor induksi dengan tegangan 380 Volt, dan motor induksi dengan tegangan 6 kV perlu diperhatikan, agar efisiensi konsumsi energi listrik pada bagian produksi dapat ditingkatkan.
13
Embed
Metode Penghematan Energi Listrik dengan Pola Pengaturan ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
��������������� �����������������
���������������� ��������������������
���������������������� ���
Metode Penghematan Energi Listrik dengan Pola Pengaturan Pembebanan.
Muhammad Nasir Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas Padang, [email protected]
Abstrak Tingkat konsumsi energi listrik PT. Semen Padang cukup besar untuk keperluan produksi.
Komponen biaya listrik ini menempati urutan kedua dalam struktur biaya produksi. Karena itu, sangat perlu diterapkan pola pemakaian energi listrik yang efektif dan efisien pada peralatan produksi agar diperoleh biaya produksi yang lebih rendah. Dengan demikian akan meningkatkan daya saing perusahaan. Pada Raw Mill III-B Pabrik Indarung IV PT. Semen Padang, terdapat motor dengan rating tegangan 6 kV yang mengkonsumsi energi listrik dengan tingkat konsumsi energi listrik sebesar 17,67 kWH/ton Raw Mix. Pada kondisi ini motor beroperasi dengan faktor daya yang bervariasi dan belum pada kondisi maksimum. Untuk meningkatkan efisiensi konsumsi energi listrik dan efektifitas operasional motor maka dilakukan upaya Demand Side Management (DSM). Adapun metode yang digunakan adalah perbaikan stabilitas tegangan dengan perbaikan faktor daya sistem dan mengubah pola pembebanan motor. Dengan melakukan perbaikan faktor daya pada jaringan distribusi motor menjadi 0,97, rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada saluran motor menjadi lebih kecil, dengan penghematan energi listrik sebesar 1,92 kWH untuk waktu produksi 1 hari. Sementara dengan perubahan pola pembeban hingga kondisi 90 %, 92,5 % dan 95 % dari kapasitas maksimal Mill, diperoleh penghematan pada setiap perubahan pembebanan sebesar 1,13 % dengan tingkat konsumsi energi listrik 17,47 kWH/ton, 1,47 % dengan tingkat konsumsi energi listrik 17,41 kWH/ton dan 3,51% dengan tingkat konsumsi energi listrik sebesar 17,05 kWH/ton. Kata Kunci: efisiensi ; faktor daya; pola pembebanan.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
PT. Semen Padang mengkonsumsi energi listrik dalam kapasitas yang cukup besar
untuk keperluan produksinya. Untuk memenuhi kebutuhan energi listrik tersebut, PT. Semen
Padang mengambil daya dari PT. PLN Persero dengan kapasitas daya terpasang sebesar 90
MVA yang digunakan untuk menjalankan peralatan pada Pabrik Indarung II, III, IV, V,
kebutuhan tambang dan kebutuhan non pabrik. Sebagai perusahaan yang berorientasi terhadap
keuntungan, PT. Semen Padang perlu menerapkan pola pemakaian energi listrik yang efektif
dan efisien, sehingga biaya produksi dari konsumsi energi listrik dapat ditekan.
Inefisiensi penggunaan energi listrik pada sebuah industri besar biasanya banyak
terjadi pada sisi pendistribusian energi listrik kepada sistem produksi ataupun pada peralatan-
peralatan produksi yang menggunakan energi listrik dalam kapasitas yang cukup besar.
Keefektifan konsumsi energi listrik oleh peralatan-peralatan produksi yang sebagian besar
berupa motor induksi dengan tegangan 380 Volt, dan motor induksi dengan tegangan 6 kV
perlu diperhatikan, agar efisiensi konsumsi energi listrik pada bagian produksi dapat
ditingkatkan.
��������������� �����������������
���������������� ��������������������
���������������������� ���
Oleh karena alasan di atas maka dirasa perlu dilakukan sebuah analisa untuk
mengetahui tingkat efisiensi konsumsi energi listrik dan evaluasi operasional motor produksi
pada salah satu pabrik di PT. Semen Padang yaitu pada Raw Mill III-B Indarung IV yang
memiliki tingkat konsumsi energi listrik sebesar 20–22 kWH/Ton Raw Mix yang dihasilkan,
agar diperoleh sebuah metode pemanfaatan energi listrik yang lebih efektif dan efisien.
Pada penelitian ini, pembahasan dikhususkan pada motor induksi dengan tegangan 6
kV, yang terdiri dari motor Mill I, Mill II, Separator I, Separator II dan Mill Fan, dimana
tingkat konsumsi energi listrik oleh motor-motor tersebut sekitar 17,67 kWH/Ton Raw Mix.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui tingkat konsumsi energi listrik oleh motor dengan tegangan 6 kV pada
Raw Mill III-B Indarung IV PT. Semen Padang.
2. Untuk mengetahuti tingkat penghematan konsumsi energi listrik oleh motor dengan
tegangan 6 kV pada Raw Mill III-B Indarung IV PT. Semen Padang dengan melakukan
perbaikan faktor daya dan pola pembebanan pada motor produksi
3. Untuk mengetahui penghematan pada saluran distribusi.
2. Tinjauan Pustaka
Daya yang disalurkan pada jaringan distribusi dalam bentuk daya nyata yang terdiri
dari daya aktif dan daya reaktif. Daya aktif total pada sistem tiga fasa seimbang adalah :
IVS ph 3)3( = (1)
Dengan :
ϕCosIVP ph 3)3( =
ϕSinIVQ ph 3)3( =
Jika sistem tiga fasa tidak seimbang (arus pada masing-masing fasa tidak sama), maka daya
total adalah penjumlahan dari daya masing-masing fasa.
2.1. Kapasitor Shunt dan Pengaruh Kapasitor Shunt terhadap Faktor Daya
Kapasitor shunt banyak digunakan pada sistem distribusi. Kapasitor ini mensuplai
daya dan arus reaktif untuk mereduksi komponen arus akibat dari beban induktif yang ada
pada saluran. Jadi kapasitor shunt akan memodifikasi karakteristik beban induktif dengan
��������������� �����������������
���������������� ��������������������
���������������������� ���
menghasilkan arus leading untuk melawan arus lagging akibat dari beban induktif. Pada
feeder, kapasitor ini akan mereduksi magnitude arus sumber, memperbaiki faktor daya dan
jatuh tegangan antara sisi kirim dan sisi terima .
Prinsip dasar dari usaha perbaikan faktor daya adalah dengan melakukan
penyeimbangan daya reaktif induktif atau melakukan kompensasi kebutuhan daya reaktif dari
beban induktif melalui suplai daya reaktif kapasitif dari kapasitor ke beban induktif, seperti
pada gambar 1. berikut :
Gambar 1. Diagram kompensasi daya reaktif
Berdasarkan gambar 1. di atas, daya reaktif kapasitif yang dibutuhkan untuk
mengkompensasi perubahan daya reaktif beban induktif, dapat dihitung dengan menggunakan
rumus sebagai berikut :
)( ϕϕ TgTgPQ LC −= (2)
ϕϕ SinIVQ CC ..1 = (3)
Jika Sin � adalah 1 (� =90º), maka
CC X
VI = dan
3
VV p = (4)
Dengan mensubsitusikan persamaan 4 ke dalam persamaan 3 di peroleh :
C
pC X
VQ
2
1 =φ (5)
Dari persamaan (5) dapat ditentukan besarnya kapasitansi per kapasitor yang diperlukan
untuk mengkompensasi perubahan beban induktif, sebagai berikut :
=φ1C CXf ...2
1π
(6)
Lϕ
ϕP
LQCQ
Q
��������������� �����������������
���������������� ��������������������
���������������������� ���
Dimana :
P = Daya aktif (tetap terhadap kompensasi)
ϕL = Sudut faktor daya semula
ϕ = Sudut faktor daya yang dicapai
QL = Daya reaktif sebelum pemasangan kapasitor (kVAR)
Q = Daya reaktif setelah pemasangan kapasitor (kVAR)
QC = Daya reaktif kapasitif yang dibutuhkan (kVAR)
C = Kapasitansi per kapasitor yang dibutuhkan (Farad)
2.2. Jatuh Tegangan dan Rugi-Rugi Daya
Besar jatuh tegangan yang terjadi disepanjang saluran sebelum sampai ke beban dapat
dicari dengan menggunakan persamaan berikut :
Vdrop = �3 . I. L (r cos � + x sin �) (7)
secara persentase dapat ditentukan dengan persamaan berikut :
%1001000
(%) xxV
VV
LL
drop=∆ (8)
Dengan rendahnya faktor daya menyebabkan bertambahnya arus total yang mengalir
pada saluran transmisi atau distribusi, sesuai dengan persamaan :
= AktifTotal
II
PF (9)
Peningkatan arus total yang mengalir pada saluran akan mengakibatkan nilai rugi-rugi
daya pada saluran juga meningkat, sesuai dengan persamaan:
RIP 23 3=θ (10)
2.3. Daya dan Efisiensi pada Motor Induksi
Daya input motor, Pin, adalah daya (elektrik) yang diserap oleh motor. Nilai daya input