SKRIPSI SIMULASI SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA

SKRIPSI

SIMULASI SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA

(POWER FACTOR CORRECTION, PFC) MENGGUNAKAN

PERANGKAT LUNAK PSCAD

Oleh :

NURUL HIDAYAT SRI YULIANA MUSLIMIN

105821102316 105821102716

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2020

i

SIMULASI SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA

(POWER FACTOR CORRECTION, PFC) MENGGUNAKAN

PERANGKAT LUNAK PSCAD

Skripsi

Diajukan sebagai Salah Satu Syarat

Untuk Memperoleh Gelar Sarjana

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik

Oleh :

NURUL HIDAYAT SRI YULIANA MUSLIMIN

105821102316 105821102716

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2020

ii

iii

iv

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT., karena

Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyusun skripsi ini, dan dapat

kami selesaikan dengan baik.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan yang harus ditempuh

dalam rangka penyelesaian program studi pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar. Adapun judul tugas akhir kami

adalah :

“SIMULASI SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA (POWER FACTOR

CORRECTION, PFC) MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK PSCAD”

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan skripsi ini masih

terdapat kekurangan-kekurangan, hal ini disebabkan penulis sebagai manusia biasa

tidak lepas dari kesalahan dan kekurangan baik itu ditinjau dari segi teknik

penulisan maupun dari perhitungan. Oleh karena itu, penulis menerima dengan

ikhlas dan senang hati segala koreksi serta perbaikan guna penyempurnaan tulisan

ini agar kelak dapat bermanfaat.

Skripsi ini dapat terwujud berkat adanya bantuan, arahan, dan bimbingan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan kerendahan hati,

v

kami mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada

:

1. Bapak Ir. Hamzah Al Imran, S.T., M.T., IPM., sebagai Dekan Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

2. Ibu Adriani, S.T., M.T., sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.

3. Bapak Ir. Abdul Hafid, M.T., selaku Pembimbing I dan Bapak Andi

Faharuddin, S.T., M.T., selaku Pembimbing II, yang telah banyak

meluangkan waktunya dalam membimbing kami.

4. Bapak dan Ibu Dosen serta Staf pegawai pada Fakultas Teknik atas segala

waktunya yang telah mendidik dan melayani penulis selama mengikuti

proses belajar mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar.

5. Ayahanda dan Ibunda yang tercinta, penulis mengucapkan banyak terima

kasih yang sebesar-besarnya atas segala limpahan kasih sayang, doa dan

pengorbanan terutama dalam bentuk materi dalam menyelesaikan kuliah.

6. Saudara-saudaraku serta rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik terkhusus

angkatan 2016 yang dengan keakraban dan persaudaraan banyak membantu

dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Semoga semua pihak tersebut di atas mendapat pahala yang berlipat ganda

di sisi Allah SWT dan skripsi yang sederhana ini dapat bermanfaat bagi penulis,

rekan-rekan masyarakat serta bangsa dan negara. Amin.

Makassar, Oktober 2020

vi

Penulis

Nurul Hidayat¹. Sri Yuliana Muslimin²

¹Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makassar

E_mail: [email protected]

²Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makassar


ABSTRAK

Abstrak; Nurul Hidayat dan Sri Yuliana Muslimin, (2020) Faktor daya merupakan cosinus

dari sudut antara tegangan dengan arus dalam rangkaian AC. Normalnya, faktor daya

diseluruh SEE adalah berada pada rentang nilai 0,95 – 1. Faktor daya yang rendah

menyebabkan kenaikan arus dan mendatangkan rugi daya tambahan dalam semua elemen

SEE, mulai dari pembangkit hingga beban. Salah satu komponen elektronik untuk

memperbaiki faktor daya adalah kapasitor korektor. Penelitian ini menunjukkan performa

sistem perbaikan faktor daya dengan metode simulasi menggunakan perangkat lunak

PSCAD. Simulasi dilakukan untuk mendapatkan data SEE dalam kondisi sebelum dan

setelah perbaikan faktor daya. Komponen utama sistem dengan sumber tegangan tiga-fase

13,8 kV; 50 Hz, trafo daya tiga-fase 13,8 / 3 kV, beban tiga-fase 132 – 500 kW dan

kapasitor korektor. Hasil simulasi tersebut menampilkan perubahan arus saluran beserta

level perubahannya dan nilai daya kapasitor korektor yang diperlukan. Terlihat bahwa

simulasi perbaikan FD pada keseluruhan beban dengan kapasitor 0,802 hingga 4,428

MVAR, berhasil menurunkan arus beban yang ditarik dari sumber, dengan sangat

signifikan, yakni 75 sampai 85 persen.

Kata Kunci: Faktor daya, kapasitor korektor, penurunan arus beban, PSCAD

mailto:[email protected]


vii

Nurul Hidayat¹. Sri Yuliana Muslimin²

¹Product of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Unismuh, Makassar


² Product of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Unismuh, Makassar


ABSTRACT

Abstract; Nurul Hidayat and Sri Yuliana Muslimin, (2020) The power factor is a

cosine from the angle between voltage and current in an AC circuit. Normally, the

power factor across the SEE is in the range 0.95-1. A low power factor causes an

increase in current and creates additional power losses in all SEE elements, from

generator to load. One of the electronic components to improve the power factor is

a correcting capacitor. This study shows the performance of the power factor

improvement system with a simulation method using PSCAD software.

Simulations were carried out to obtain SEE data in conditions before and after

power factor improvement. The main components of the system with a three-phase

voltage source of 13.8 kV; 50 Hz, 13.8 / 3 kV three-phase power transformer, 132

- 500 kW three-phase load and correcting capacitor. The simulation results display

the change in line current along with the level of change and the required power

value of the correcting capacitor. It can be seen that the FD repair simulation on the

overall load with a capacitor of 0.802 to 4.428 MVAR, succeeded in reducing the

load current drawn from the source, very significantly, namely 75 to 85 percent.

Keywords: Power factor, corrector capacitor, decrease in load current, PSCAD



viii

DAFTAR ISI

Hal.

HALAMAN SAMPUL

HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv

ABSTRAK ............................................................................................................ vi

DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii

DAFTAR NOTASI ............................................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

A. Latar Belakang.......................................................................................... 1

B. Rumusan Masalah .................................................................................... 3

C. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3

D. Batasan Masalah ....................................................................................... 3

E. Manfaat Penelitian .................................................................................... 4

ix

F. Sistematika Penulisan ............................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 6

A. Sistem Tenaga Listrik ................................................................................ 6

B. Faktor daya (Power factor) .................................................................... 10

C. Arus Lisrik .............................................................................................. 15

D. Tegangan Listrik ..................................................................................... 16

E. Sistem Proteksi ....................................................................................... 17

F. Perangkat Lunak PSCAD (Power System Computer Aided Design) ..... 19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 21

A. Waktu dan Lokasi Penelitian ................................................................... 21

B. Jenis Penelitian ........................................................................................ 21

C. Alat dan Bahan ........................................................................................ 21

D. Data Penelitian ........................................................................................ 22

E. Langkah-langkah Penelitian .................................................................... 23

F. Skema/Konfigurasi Penelitian .................................................................. 28

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 31

A. Simulasi Perbaikan FD untuk Motor-1 (132 kW) .................................. 32

B. Simulasi Perbaikan FD untuk Motor-10 (500 kW) ................................ 39

C. Hasil Perbaikan FD pada Motor-1 hingga Motor-10 ............................. 45

BAB V PENUTUP ............................................................................................... 47

x

A. Simpulan .................................................................................................. 47

B. Saran ........................................................................................................ 47

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 48

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kalkulasi korekstor FD dg metode segitiga-daya ............................. 10

Gambar 3.1 Diagram segaris data penelitian ........................................................ 22

Gambar 3.2 Langkah penelitian ............................................................................ 25

Gambar 3.3 Flowchart Model-1 ............................................................................ 26

Gambar 3.4 Flowchart Model-2 ............................................................................ 27

Gambar 3.5 Skema/konfigurasi simulator perbaikan FD dalam lingkungan

Perangk. Lunak PSCAD (i) sebelum perbaikan FD .......................... 28


Perangk. Lunak PSCAD (ii) setelah perbaikan FD ............................ 28

Gambar 4.1 Diagram segaris kondisi sebelum perbaikan FD Motor-1 ................ 32

Gambar 4.2 Model simulator perbaikan FD dalam lingkungan PL PSCAD dalam

kondisi sebelum perbaikan (Model-1) ............................................... 33

Gambar 4.3 Display untuk Model-1 (132 kW) ..................................................... 35

Gambar 4.4 Diagram segaris kondisi setelah perbaikan FD Motor-1 ................... 36

Gambar 4.5 Model simulator perbaikan FD dalam lingkungan PL PSCAD setelah

perbaikan (Model-2) .......................................................................... 36


Gambar 4.7 Diagram segaris kondisi sebelum perbaikan FD Motor-10 .............. 39

xii

Gambar 4.8 Model simulator perbaikan FD dalam lingkungan PL PSCAD dalam

kondisi sebelum perbaikan (Model-1) ............................................... 40


Gambar 4.10 Diagram segaris kondisi setelah perbaikan FD Motor-10 ............... 43

Gambar 4.11 Model simulator perbaikan FD dalam lingkungan PL PSCAD

setelah perbaikan (Model-2) .............................................................. 43

Gambar 4.12 Display untuk Model-2 (500 kW) ................................................... 45

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Data motor induksi 3000 V, 50 Hz ....................................................... 23

Tabel 4.1 Daya, Arus dan FD Motor..................................................................... 32

Tabel 4.2 Perubahan Arus Saluran Sebelum dan Sesudah Perbaikan FD............. 46

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran-1 Data-data motor pada ABB

Lampiran-2 Model dan Simulasi perbaikan FD kondisi sebelum dan setelah

perbaikan FD

Lampiran-3 Nilai kapasitor secara manual

xv

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

ABB : Sebuah perusahaan multinasional yang

menghasilakan berbagai macam produk teknologi

di Swedia

AC : Arus listrik bolak-balik

DC : Arus listrik searah

Divais : Komponen

Domain waktu : Fungsi waktu

EMTDC : Electro Magnetic Transient DC

Ea : Tegangan generator fase A

Eb : Tegangan generator fase B

Ec : Tegangan generator fase C

Ehva : Tegangan fase A

Ehvb : Tegangan fase B

Ehvc : Tegangan fase C

FD : Faktor Daya

FD 1 : Faktor Daya Awal

FD Target : Faktor Daya Target

Ia : Arus saluran fase A

Ib : Arus saluran fase B

Ic : Arus saluran fase C

IaRMS : Arus saluran RMS fase A

IbRMS : Arus saluran RMS fase B

http://mineral.downstreamtekanan/

http://mineral.downstreamtekanan/

xvi

IcRMS : Arus saluran RMS fase C

KKFD : Kapasitor Korektor Faktor Daya

Lagging : Faktor Daya tertinggal

Leading : Faktor Daya mendahului

Performans : Kinerja

Phi 1 : Derajat faktor daya awal

Phi 2 : Derajat faktor daya akhir

PL : Perangkat Lunak

PLN : Perusahaan Listrik Negara

PLTA : Pembangkit Listrik Tenaga Air

PLTB : Pembangkit Listrik Tenaga Bayu

PLTG : Pembangkit Listrik Tenaga Gas

PLTU : Pembangkit Listrik Tenaga Uap

PMT : Pemutus Tenaga

PSCAD : Power System Computer Aided Design

Q1 : Daya Reaktif Awal

Qc : Daya Kapasitor Korektor

Q2 Target : Daya Reaktif Target

RMS : Nilai efektif

S1 : Daya Semu Awal

S2 : Daya Semu Akhir

SI : Standar Internasional

SEE : Sistem Energi Elektrik

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Era industri 4.0, dengan pertumbuhan industri semakin pesat dan kebutuhan

akan energi pun semakin meningkat sehingga membutuhkan pelayanan dari pihak

penyedia listrik terkait dengan kualitas daya listrik yang disalurkan ke pihak

pengguna atau konsumen (perumahan, komersial dan industri), dikarenakan

semakin buruk kualitas daya listrik dari suatu sistem kelistrikan, biaya yang harus

dikeluarkan untuk mengatasi masalah-masalah yang terjadi semakin besar. Energi

listrik merupakan kebutuhan yang sangat utama bagi masyarakat dan industri, baik

yang berada di pedesaan maupun yang di perkotaan. Tanpa energi listrik sulit bagi

penduduk maupun industri melakukan aktivitas.

Sistem tenaga listrik terdiri dari tiga komponen utama seperti stadium-

stadium pembangkit, saluran-saluran transmisi dan sistem-sistem transmisi.

Saluran transmisi adalah mata rantai penghubung antara stadium pembangkit dan

sistem transmisi dengan menghubungkan sistem daya lain melalui interkoneksi.

Oleh karena itu saluran transmisi merupakan komponen vital pada sistem tenaga

(Stevenson, 1990).

Dalam suatu sistem tenaga listrik, menurunnya nilai faktor daya (cosφ)

adalah sebuah masalah yang harus meminimalisir. Sebab dengan menurunnya nilai

faktor daya, baik pemasok maupun pengguna energi listrik akan mengalami

kerugian. Bagi konsumen, kerugian yang diakibatkan antara lain tegangan sistem

2

menjadi turun, pasokan daya listrik tidak bisa dimaksimalkan. Faktor yang

memengaruhi turunnya faktor daya adalah pemakaian beban induktif.

Upaya yang dilakukan untuk mengurangi daya reaktif akibat dari

penggunaan beban induktif adalah dengan melakukan kompensasi daya reaktif.

Kompensasi daya reaktif yang diberikan akan mengurangi besar daya reaktif ada

beban induktif. Kapasitor adalah beban kapasitif yang dapat mengurangi daya

reaktif pada beban induktif. Maka penggunaan kapasitor sebagai kompensator daya

reaktif dapat memperbaiki faktor daya yang buruk pada beban. Sehingga

penggunaan daya listrik terhadap kebutuhan beban lebih sesuai.

Untuk memperbaiki faktor daya yang sering terjadi di industri penulis

melakukan simulasi mengenai sistem perbaikan faktor daya menggunakan

perangkat lunak PSCAD, yang mana PSCAD sering digunakan di industri besar

untuk pengontrolan jarak jauh sebagai kontrol pengawasan jarak jauh serta dapat

mengumpulkan data yang ada di lapangan dengan menggunakan sistem

komunikasi.

Penelitian yang dilakukan oleh Zakaria, Chen dan Hasan pada tahun (2008)

bahwa penggunaan program komputer dalam simulasi pengendalian daya sangat

penting untuk pengembangan dan pemahaman teknologi yang berbasis elektronika

daya. PSCAD dapat menunjukkan perubahan grafik dari pemodelan untuk

melakukan suatu simulasi sistem.

PSCAD adalah sebuah perangkat lunak antar muka pengguna grafis yang

kuat fleksibel untuk mesin solusi EMTDC yang terkenal di dunia. PSCAD

memungkinkan pengguna untuk membuat skematis sirkuit, menjalankan simulasi,

3

menganalisis hasil, dan mengelola data dalam lingkungan grafis yang benar-benar

terintegrasi. Fungsi perencanaan online, control dan meter juga disertakan,

sehingga pengguna dapat mengubah parameter sistem selama menjalankan

simulasi, dan melihat hasilnya secara langsung (Muller, 2005).

Pada penelitian ini penulis akan melakukan perbaikan faktor daya

menggunakan perangkat lunak PSCAD. Tujuan perbaikan faktor daya adalah untuk

menghasilkan penggunaan daya listrik yang lebih optimal sesuai kapasitas beban

listrik yang terpasang.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas, dapatlah dirumuskan beberapa hal yang menjadi

pokok permasalahan dalam penelitian ini yaitu:

1. Bagaimana model sistem perbaikan faktor daya dengan menggunakan

perangkat-lunak (PL) PSCAD ?

2. Bagaimana performa model faktor-daya tersebut?

C. Tujuan Penelitian

Secara garis besar, penelitian ini bertujuan untuk:

1. Menghasilkan model sistem perbaikan faktor-daya di dalam PL PSCAD.

2. Mendapatkan performa dari model tersebut.

D. Batasan Masalah

Untuk memfokuskan penelitian pada bagian yang diangap penting dalam

penelitian ini, maka kami membatasi penelitian sebagai berikut:

1. Perangkat lunak yang digunakan adalah PSCAD versi 4.2 Student.

4

2. Dalam penelitian ini kami berfokus pada data dasar dari perangkat lunak

PSCAD yaitu simpleac (A Simple AC Power System) oleh Manitoba HVDC.

3. Efisiensi motor diasumsikan bernilai satu.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat yang akan diperoleh dari penelitian ini yaitu:

1. Untuk mengurangi daya reaktif akibat dari penggunaan beban industri

sehingga sehingga penggunaan daya listrik terhadap kebutuhan lebih sesuai

2. Menjadi metode desain efektif untuk industri.

F. Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan penulisan, penulis membuat sistematika penulisan

sebagai berikut :

Bab Pertama, Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah,

tujuan, batasan masalah dan manfaat dari penelitian yang dilakukan serta

sistematika penulisan dari laporan hasil penelitian.

Bab Kedua, Bab ini menjelaskan tentang teori-teori pendukung yang berkaitan

dengan judul penelitian.

Bab Ketiga, Bab ini menjelaskan tentang waktu dan tempat penelitian, alat dan

bahan yang digunakan, diagram balok dan gambar rangkain penelitian, serta

motode penelitian yang berisi langkah-langkah dalam proses melakukan penelitian.

Bab Keempat, Bab ini menjelaskan tentang hasil dari penelitian, analisa serta

pembahasan terkait judul penelitian.

Bab Kelima, Bab ini merupakan penutup yang berisi tentang kesimpulan dan saran

terkait judul penelitian.

5

Daftar Pustaka, Berisi tentang daftar sumber referensi penulis dalam memilih teori

yang relevan dengan judul penelitian.

Lampiran, Berisi tentang dokumentasi hasil penelitian serta alat dan bahan yang

digunakan dalam penelitian.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Sistem proteksi atau pengaman tegangan listrik salah satu solusi yang dapat

digunakan untuk pengendalian alat secara jarak jauh, dengan kemampuan

memantau data-data dari alat yang dikendalikan sehingga dapat mempermudah

mengetahui kerusakan yang terjadi pada tegangan listrik yang dapat memyebabkan

kerugian pada sistem tenaga listrik, serta menyebabkan nilai faktor daya menjadi

rendah.

A. Sistem Tenaga Listrik

Tenaga listrik di Indonesia dihasilkan dari beberapa pembangkit seperti

PLTA, PLTU, PLTG dan PLTB yang dibangkitkan oleh generator kemudian

tegangannya dinaikkan oleh transformator (step up) yang berada di pusat listrik.

Sistem tenaga listrik mempunyai peranan utama untuk menyalurkan energi listrik

yang dihasilkan dan dialirkan ke konsumen melalui gardu induk.

Menurut Stevenson, (1990) sistem tenaga listrik terdiri dari tiga komponen

utama seperti stadium- stadium pembangkit, saluran-saluran transmisi dan sistem-

sistem transmisi. Saluran transmisi adalah mata rantai penghubung antara stadium

pembangkit dan sistem transmisi dengan menghubungkan sistem daya lain melalui

interkoneksi. Oleh karena itu saluran transmisi merupakan komponen vital pada

sistem tenaga.

Sistem tenaga listrik merupakan suatu sistem yang berfungsi untuk

membangkitkan, mentransmisikan dan mendistribusikan energi listrik dari pusat

pembangkit sampai pada kosumen. Tenaga listrik yang dihasilkan disalurkan

7

melalui saluran transmisi melalui gardu induk. Dalam pendistribusian tenaga listrik

ke konsumen, tegangan yang digunakan bervariasi tergantung dari jenis konsumen

yang membutuhkan. Untuk konsumen industri biasanya digunakan tegangan

menengah 20 kV, sedangkan untuk konsumen perumahan digunakan tegangan

rendah 220/380 Volt, yang merupakan tegangan siap pakai untuk peralatan-

peralatan rumah tangga. distribusi tenaga listrik dapat diklasifikasikan menjadi dua

bagian yaitu sistem distribusi primer (jaringan tegangan menengah) dan sistem

distribusi sekunder (jaringan tegangan rendah).

1. Gangguan dalam sistem tenaga listrik

Gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik sangat beragam

besaran dan jenisnya. Gangguan dalam sistem tenaga listrik adalah keadaan

tidak normal dimana keadaan ini dapat mengakibatkan terganggunya

kontinuitas pelayanan tenaga listrik. Secara umum klasifikasi gangguan pada

sistem tenaga listrik disebabkan oleh dua faktor, yaitu gangguan yang berasal

dari sistem dan gangguan yang berasal dari luar sistem.

Gangguan yang berasal dari dalam sistem dapat berupa gangguan

tegangan dan arus yang berada diluar ketentuan nilai yang ditetapkan,

disebabkan karena pemasangan atau penyambungan yang kurang benar,

adanya gangguan mekanis karena penuaan pada peralatan, karena adanya

pembebanan lebih, kerusakan isolasi/isolator, kawat putus dll. Sedangkan

gangguan yang terjadi di luar sistem dapat berupa gangguan mekanis karena

pekerjaan galian saluran lain.

8

Gangguan ini terjadi untuk sistem kelistrikan bawah tanah, gangguan

pengaruh cuaca seperti hujan, angin serta surja petir. Pada gangguan surja

petir dapat mengakibatkan gangguan tegangan lebih dan dapat menyebabkan

gangguan hubungan singkat karena tembus isolasi peralatan (breakdown) dan

juga gangguan karena pengaruh lingkungan seperti pohon, binatang dan

benda-benda asing serta akibat kecerobohan manusia.

2. Daya pada sistem tenaga

Daya didefenisikan sebagai jumlah energi listrik tiap satuan waktu,

satuan SI daya listrik adalah watt. Daya dalam watt yang diserap oleh suatu

beban tiap saat adalah hasil kali jatuh kali tegangan antara beban dalam volt

dengan arus yang mengalir dalam beban tersebut dalam ampere.

Daya merupakan ukuran disipasi energi dalam sebuah alat. Karena

tegangan dan arus dapat berubah sesuai fungsi dari waktu, dapat perkirakan

bahwa nilai sesaat dan nilai rata-rata dapat digunakan untuk menggambarkan

disipasi. Daya listrik dibagi menjadi tiga, yaitu:

a. Daya Aktif

Daya aktif adalah daya yang digunakan oleh konsumen. Daya

aktif memiliki satuan Watt. Misalnya energi panas, cahaya, mekanik dan

lain-lain.

P = [ V ] [ I ] cosϕ (2.1)

Dimana : V = Tegangan

I = Arus

P = Daya rata–rata yang disebut juga daya aktif.

9

adalah persaman yang digunakan untuk mendapatkan besar

daya aktif:

• Daya Aktif 1 Phase P = V.I. cos φ (2.2)

• Daya Aktif 3 Phase P = √3 .V.I. cos φ (2.3)

b. Daya Reaktif

Daya reaktif merupakan daya yang digunakan untuk menghasilkan

medan magnet. Daya aktif diberi simbol Q, sedangkan satuan daya

reaktif adalah Var (Volt Ampere Reactive). Dari pembentukan medan

magnet maka akan terbentuk fluks medan magnet. Contoh daya yang

menimbulkan daya reaktif adalah transformator, motor, lampu pijar dan

lain-lain.

Q = [ V ] [ I ] sin ϕ (2.4)

Berikut adalah persamaan yang digunakan untuk mendapatkan

daya reaktif:

• Daya Reaktif 1 Phase Q = V.I.sin φ (2.5)

• Daya Reaktif 3 Phase Q = √3.V. I sin φ (2.6)

c. Daya Semu

Daya semu merupakan daya yang dibangkitkan oleh generator

pada sistem pembangkit listrik. Daya semu diberi simbol S dan memiliki

satuan VA (Volt Ampere). Daya semu terdiri dari daya aktif dan daya

reaktif. Persamaan yang digunakan untuk mendapatkan daya semu tiga

fasa adalah:

S = √3.V. I (2.7)

10

d. Kapasitor Daya

Kapasitor daya adalah kumpulan dari beberapa unit kapasitor yang

terhubung secara paralel (shunt) dan mempunyai kemampuan untuk

mengkompensasi daya reaktif dari beban induktif secara statis dan

diskrit tanpa menggunakan komponen bergerak. Pada dasarnya

kapasitor adalah komponen listrik yang terdiri dari dua buah lempengan

logam yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Persamaan yang

digunakan untuk mendapatkan kapasitor daya yang dibutuhkan adalah:

Q1 = √𝑠2𝑥 𝑝2 (2.8)

Q2 = √𝑠2𝑥 𝑝2 (2.9)

𝑄𝑐 =AB - AC (2.10)

𝑄𝑐 = Q1 − Q2 (2.11)

Gambar.2.1 Kalkulasi korekstor FD dg metode segitiga-daya

B. Faktor daya (Power factor)

Faktor daya yang dinotasikan cos φ didefinisikan sebagai perbandingan

antara arus yang dapat menghasilkan kerja didalam suatu rangkaian terhadap arus

total yang masuk kedalam rangkaian atau dapat dikatakan sebagai perbandingan

daya aktif (kW) dan daya semu (kVA) (Rizal, 2012).

11

Faktor daya (Cos) dapat juga di defenisikan sebagai rasio perbandingan

antara daya aktif (watt) dan daya nyata (VA) yang digunakan dalam sirkuit AC atau

beda sudut fasa antara V dan I yang biasanya dinyatakan dalam cos Q

Faktor Daya = Daya Aktif (P) / Daya Semu (S) (1)

= Watt / Volt Ampere

= V.I Cos φ / V.I

= Cos φ (2.12)

Untuk mencari nilai faktor daya dapat dilakukan dengan membagi daya

aktif (P) dengan daya semu (S). Faktor daya dibagi menjadi dua yaitu faktor daya

tertinggal (lagging) dan faktor daya mendahului (leading).

1. Faktor Daya Tertinggal (lagging)

Faktor daya lagging menunjukkan kondisi disaat beban bersifat

induktif dan memerlukan daya reaktif dari jaringan. Nilai cosφ pada kondisi

lagging akan bernilai positif. Kemudian pada gelombang sinus, arus (I) akan

tertinggal dengan tegangan (V) atau tegangan (V) akan mendahului arus (I)

dengan sudut φ.

2. Faktor Daya Mendahului (leading)

Faktor daya leading menunjukkan kondisi disaat beban bersifat

kapasitif dan memberikan daya reaktif ke jaringan. Nilai cos φ pada kondisi

leading akan bernilai negatif. Kemudian pada gelombang sinus, Arus (I) akan

mendahului tegangan (V) atau tegangan (V) akan tertinggal terhadap arus (I)

sebesar sudut φ.

12

Faktor daya (Power Factor) merupakan hal yang penting dalam sebuah

jaringan tenaga listrik AC baik jaringan tiga phase maupun jaringan satu phase.

Kerugian akibat rendahnya faktor daya dapat dijelaskan dengan nilai arus yang

mengalir pada jaringan tersebut dengan menggunakan persamaan perhitungan daya

baik yang tiga phase maupun satu phase, sebagai berikut :

Untuk 3 phase :

P = √3 V x I CosФ , sehingga I = P / ( √3 V x CosФ ) , sehingga dapat dikatakan

bahwa I ∝ 1/CosФ , yaitu : I (arus) berbanding terbalik terhadap CosФ.

Sedangkan untuk 1 phase :

P = V x I CosФ , sehingga I = P / ( V x CosФ ) , sehingga dapat dikatakan bahwa

I ∝ 1/CosФ, yaitu : I (arus) berbanding terbalik terhadap CosФ.

Dari kedua persamaan diatas, jelas terlihat bahwa arus (I) berbanding

terbalik dengan CosФ, yang merupakan faktor daya. Sehingga apabila faktor daya

meningkat maka arus menjadi turun, dan sebaliknya apabila faktor daya rendah,

arus yang mengalir akan menjadi tinggi.

Dari penjelasan diatas, terlihat bahwa faktor daya rendah mengakibatkan

arus (I) yang mengalir pada sistem jaringan tenaga listrik tersebut mengalami

kenaikan, dan kenaikan arus mengakibatkan kerugian-kerugian pada jaringan itu

sendiri, sebagai berkut:

1 ) Kerugian pada jalur penghantar (Rugi Tembaga)

http://direktorilistrik.blogspot.com/2012/10/power-faktor-pf-pada-motor.html

13

Pada sebuah penghantar, kerugian yang timbul akibat arus yang

mengalir adalah berbanding lurus dengan nilai arus pangkat 2 (I2) . Sehingga

rugi-rugi daya pada penghanar tersebut menjadi :

Rugi daya = I2xR : yaitu, semakin besar arus yang mengalir pada penghantar

tersebut, semakin besar kerugian (losses daya) pada jaringan tersebut.

Dengan kata lain,

Power Loss = I2xR ; dari penjelasan diatas telah dinyatakan bahwa I =

1/CosФ, sehingga I2 = 1/CosФ2.

Jadi, jika faktor daya = 0,8 , maka kerugian atas faktor daya ini adalah =

1/CosФ2 = 1 / 0,82 = 1,56 , sehingga kerugian yang ditimbulkan adalah 1,56

kali dibanding bila faktor daya jaringan tersebut 1.

2 ) Besarnya rating kVA yang dibutuhkan untuk sebuah peralatan yang akan

digunakan

Seperti yang kita tahu bahwa hampir semua peralatan mesin listrik

(Transformer, Alternator, dll) dihitung dalam satuan kVA. Sedangkan faktor

daya merupakan perbandingan antara daya nyata (aktif - P = kW) dengan daya

semu (S =kVA), yaitu :

CosФ = P / S = kW / kVA (2.13)

Sehingga, semakin rendah faktor daya, semakin besar rating kVA

sebuah peralatan mesin listrik tersebut, dan semakin besar rating kVA sebuah

mesin, semakin besar pula ukuran mesin dan semakin besar mesin semakin

besar biaya pengadaannya dan perawatannya.

14

3 ) Ukuran Penghantar

Ketika faktor daya rendah, arus yang mengalir akan meningkat, dengan

demikian, untuk mengalirkan arus yang besar dibutuhkan ukuran penghantar

konduktor yang lebih besar dan semakin besar penghantar atau konduktor

akan semakin besar biaya yang dibutuhkan untuk pengadaannya.

4 ) Voltage Drop (Tegangan Jatuh) dan jeleknya regulasi tegangan (VR)

Tegangan jatuh (Voltage Drop) disepanjang penghantar dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan , Tegangan Jatuh (Voltage Drop)= V = IZ

Pada kondisi Faktor Daya rendah, arus yang mengalir akan meningkat.

Sehingga dari persamaan (V = IZ ), Tegangan Jatuh pada penghantar akan

mejadi lebih besar.

Pengaruh dari Voltage Drop, akan mengakibatkan buruknya nilai

regulasi tegangan (Voltage Regulation = VR) pada sistem, yang dapat

dijelaskan dengan persamaan Voltage Drop (VR) sebagai berikut :

Voltage Regulasi (VR) = ( VNL-No Load - VFL-Full Load ) / VFL-Full Load

Ketika faktor daya bernilai rendah, tegangan drop akan menjadi besar,

sehingga nilai tegangan diujung penerima menjadi kecil bila dibandingkan

dengan tegangan diujung pengirim. Dan akan semakin besar selisihnya

apabila dibandingkan dengan nilai tegangan diisi pengirim ketika pada

kondisi tanpa beban, dimana arus tidak ada yang mengalir.

Dari persaman Voltage Regulasi diatas, dengan rendahnya faktor daya,

maka voltage drop akan semakin besar dan akan menyebabkan Voltage

http://direktorilistrik.blogspot.com/2013/10/perhitungan-voltage-drop-tegangan-jatuh-pada-kabel.html

15

Regulasi menjadi tinggi. Beberapa peralatan listrik, ada yang membutuhkan

nilai voltage regulasi yang rendah sehingga, dengan kondisi faktor daya yang

rendah, maka operasional alat akan menjadi terganggu. Biasanya, untuk

menjaga penurunan tegangan dalam batas tertentu, perlu menginstal peralatan

regulasi ekstra yaitu regulator Voltage, yang tentu saja membutuhkan biaya

tambahan.

5 ) Efisiensi Rendah

Dalam kasus rendahnya Faktor Daya, akan ada drop tegangan yang cukup

besar dan kerugian disepanjang penghantar dan hal ini akan menyebabkan

sistem atau peralatan akan memiliki nilai efisiensi yang rendah. Hal ini jelas

terlihat pada sistem pembakitan (generator).

6 ) Penalti dari Penyedia Layanan Listrik (PLN)

PLN akan membebankan denda faktor daya di bawah 0,85 tertinggal

dalam tagihan tenaga listrik. (Direktori Listrik, 2013)

C. Arus Lisrik

Arus listrik (Electric Current) adalah muatan listrik yang mengalir melalui

media konduktor dalam tiap satuan waktu. Pada umumnya, aliran arus listrik sendiri

mengikuti arah aliran muatan positif. Dengan kata lain, arus listrik mengalir dari

muatan positif menuju muatan negatif, atau bisa pula diartikan bahwa arus listrik

mengalir dari potensial menuju potensial rendah.

Berdasarkan arah alirannya arus listrik terdiri dari dua jenis yaitu arus listrik

searah (direct current = DC) dan arus listrik bolak-balik (alternative current = AC).

16

Arus listrik DC merupakan arus listrik yang mengalir secara terus menerus kesatu

arah. Arus DC dipakai dalam industri yang menggunakan proses elektrolisa,

misalnya pemurnian dan pelapisan atau penyepuhan logam.

Arus listrik AC merupakan arus listrik yang mengalir bolak-balik. Arus AC

digunakan di rumah-rumah dan di pabrik–pabrik, biasanya menggunakan voltage

110 volt atau 220 volt. Arus listrik bolak-balik (AC) jauh lebih berbahaya dari pada

arus searah (DC).

D. Tegangan Listrik

Tegangan merupakan salah satu parameter mendasar yang terkait dengan

rangkaian listrik atau elektronik. Tegangan Listrik adalah jumlah energi yang

dibutuhkan untuk memindahkan unit muatan listrik dari satu tempat ke tempat

lainnya. Tegangan listrik yang dinyatakan dengan satuan Volt ini juga sering

disebut dengan beda potensial listrik karena pada dasarnya tegangan listrik adalah

ukuran perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian listrik. Suatu benda

dikatakan memiliki potensial listrik lebih tinggi daripada benda lain karena benda

tersebut memiliki jumlah muatan positif yang lebih banyak jika dibandingkan

dengan jumlah muatan positif pada benda lainnya.(teknikelektronika.com)

Tegangan listrik dapat juga dianggap sebagai gaya yang mendorong

perpindahan elektron melalui konduktor dan semakin tinggi tegangannya semakin

besar pula kemampuannya untuk mendorong elektron melalui rangkaian yang

diberikan.

17

E. Sistem Proteksi

Sistem proteksi adalah suatu sistem pengamanan terhadap peralatan listrik,

yang diakibatkan adanya gangguan teknis, gangguan alam, kesalahan operasi, dan

penyebab yang lainnya. Proteksi sistem tenaga listrik adalah sistem proteksi yang

dipasang pada peralatan-peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya

generator, transformator, jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi

sistem itu sendiri. Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain: hubung singkat,

tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain.

Relay proteksi adalah suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk

mengatur memasukan suatu rangkaian listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat

adanya perubahan lain. Relay proteksi dapat mendeteksi ganguan pada peralatan

yang diamanakan dengan mengukur atau membandingkan besaran- besaran yang

diterima, misalnya arus, tegangan, daya, sudut fasa, frekuensi, impedansi dan

sebagainya, dengan besaran yang telah di tentukan.

Dalam sistem proteksi pembagian tugas dapat diuraikan menjadi :

• Proteksi utama, berfungsi untuk mempertinggi keandalan, kecepatan kerja,

dan fleksibilitas sistem proteksi dalam melakukan proteksi terhadap sistem

tenaga.

• Proteksi pengganti, berfungsi jika proteksi utama menghadapi kerusakan atau

kegagalan untuk mengatasi gangguan yang terjadi.

• Proteksi tambahan, berfungsi untuk pemakaian pada waktu tertentu, sebagai

pembantu proteksi utama pada daerah tertentu yang dibutuhkan.

18

Proteksi terdiri dari seperangkat peralatan yang merupakan sistem yang

terdiri dari komponen-komponen berikut :

1. Relay, sebagai alat perasa untuk mendeteksi adanya gangguan yang

selanjutnya memberi perintah trip kepada Pemutus Tenaga (PMT).

2. Trafo arus dan/atau trafo tegangan sebagai alat yang mentransfer besaran

listrik primer dari sistem yang diamankan ke relay (besaran listrik

sekunder).

3. Pemutus Tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu.

4. Baterai beserta alat pengisi (batere charger) sebagai sumber tenaga untuk

bekerjanya relay, peralatan bantu triping.

5. Pengawatan (wiring) yang terdiri dari sisrkit sekunder (arus dan/atau

tegangan), sirkuit triping dan sirkuit peralatan bantu.

1. Fungsi Proteksi

Fungsi proteksi adalah memisahkan bagian sistem yang terganggu

sehingga bagian sistem lainnya dapat terus beroperasi dengan cara sebagai

berikut :

a. Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya pada bagian

sistem yang diamankannya (fault detection).

b. Melepaskan bagian sistem yang terganggu (fault clearing).

c. Memberitahu operator adanya gangguan dan lokasinya (announciation).

2. Manfaat sistem proteksi pada suatu tegangan listrik yaitu:

a. Menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan

akibat gangguan (kondisi abnormal operasi sistem). Semakin cepat reaksi

19

perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh

gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat.

b. Cepat meminimalisir luas daerah yang mengalami gangguan, menjadi

sekecil mungkin.

c. Dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi

kepada konsumen dan juga mutu listrik yang baik.

d. Mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.

F. Perangkat Lunak PSCAD (Power System Computer Aided Design)

PSCAD (Power System Computer Aided Design) dibuat oleh the Manitoba

HVDC Research Centre - Canada R3T 2G5, ada yang under UNIX oleh AT&T

dan ada juga yang under X Window System oleh MIT (Massachusetts Institute of

Tecnology).

PSCAD/EMTDC merupakan suatu program interaktif untuk menganalisis

suatu besaran sistem daya listrik, misalnya pembagi tegangan, penyearah setengah

gelombang, penyearah gelombang penuh, auto transfomer using tap, konverter

(penaik tegangan, penurun tegangan dan penaik/penurun tegangan), SVC (Static

VAR Compensator), ASVC (Advanced SVC) atau biasa disebut dengan STATCOM

(Static Synchronous Compensator) secara simulasi ataupun dengan interfacing.

Untuk yang interfacing ini memerlukan program tersendiri yang dinamakan RTDS

(Real Time Digital Simulator). (http://sur.lecturer.pens.ac.id/powerquality.html)

PSCAD (Power System CAD) adalah graphical user interface yang sangat

baik dan fleksibel. PSCAD memungkinkan pengguna menggambar

mengkonstruksi sebuah rangkaian, menjalankan sebuah simulasi, analisa hasil dan

20

manajemen data terintegrasi secara lengkap. Penggambaran, pengontrolan dan

pengukuran juga tersedia, jadi pengguna dapat mengubah parameter sistem,

menjalankan simulasi dan melihat hasil secara langsung (Yusuf Ismail Nakhoda,

Fitri Rahayu Hasan, 2008).

21

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Lokasi Penelitian

A.1. Waktu

Penelitian tugas akhir ini berlangsung, sejak bulan Juli 2020 hingga

September 2020, sesuai perencanaan waktu yang terdapat pada Jadwal

Penelitian.

A.2. Lokasi

Penelitian ini dilaksanakan di Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Makassar.

B. Jenis Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode eksperimen

menggunakan aplikasi PSCAD/EMTDC 4.2 Student Version. Sistem energi

elektrik (SEE) beserta komponen yang diperlukan, dimodelkan. Model yang

dihasilkan kemudian disimulasikan untuk mendapatkan data terkait performans

perbaikan FD.

C. Alat dan Bahan

1. Alat

Adapun alat yang digunakan pada penelitian ini adalah:

a. Laptop ASUS i5 A442U dengan spesifikasi:

Prosesor : Intel® Core i5-8250U

Prosesor Grafis : Intel HD Graphics

22

Memori RAM : 4 GB

Memori Harddisk : 1 TB

Sistem Operasi : Windows 10 Pro 64-bit

b. Perangkat Lunak Power Systen Computer Aided Design (PSCAD) 4.2

Student version.

2. Bahan

Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah buku serta

jurnal yang terlampir pada Daftar Pustaka.

D. Data Penelitian

Data sistem energi elektrik (SEE), pada dasarnya mengacu ke data model

“Simpleac” yang dihasilkan oleh Manitoba HVDC Research Center (2007) yang

dimodifikasi sesuai kebutuhan.

Gambar 3.1 Diagram segaris data penelitian

Sementara itu, data beban yang berupa motor induksi yang diproduksi oleh ABB

(2007). Data motor selengkapnya, tersaji di Lampiran-1.

23

Tabel 3.1 Data motor induksi 3000 V, 50 Hz

NO Output

(kW)

Power

factor

(Cos ϕ)

Load

inertia

(Kgm²)

Starting

time

cold (s)

Maximum

stalling

time hot

(s)

Rotor

inertia

(Kgm²)

Rotor

weight

(kg)

Motor

weight

(kg)

Sound

pressure

level LP dB

(A)

3000 r/min =2 poles 3000V 50 Hz

1 132 0,17 10 7 16 2,0 230 1230 78

2 160 0,17 12 7 16 2,1 240 1270 78

3 200 0,13 15 10 22 2,9 280 1680 78

4 250 0,13 18 8 16 3,2 300 1780 78

5 315 0,13 22 8 13 4,5 390 2160 78

6 325 0,13 23 8 20 4,2 420 2240 78

7 355 0,12 24 9 20 6,9 450 2420 79

8 400 0,13 27 9 20 8,0 520 2670 79

9 450 0,14 30 8 16 9,2 580 2900 79

10 500 0,11 32 9 16 8,8 560 2980 78

E. Langkah-langkah Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan dengan tahapan sebagai berikut.

1. Studi literatur.

Tahap ini berkaitan dengan kegiatan telaah pustaka dan penajaman

dasar teori analisis sistem tiga-fase, khususnya faktor-daya SEE (FD,

atau cos ). Demikian juga, teori tentang metode perbaikan/koreksi FD

SEE.

2. Pembuatan skema/konfigurasi penelitian yang terdiri atas dua skema:

a. Skema simulator SEE sebelum perbaikan FD (Skema (i)).

24

b. Skema simulator SEE setelah perbaikan FD (Skema (ii)).

3. Pemodelan Skema (i) dalam lingkungan Perangkat-Lunak PSCAD yang

akan menghasilkan Model/Simulator-1.

4. Penyimulasian Model/Simulator (i). Tahap ini akan menghasilkan data

SEE berupa: arus, tegangan, daya-nyata, daya-reaktif, daya-semu, FD

awal serta nilai Kapasitor Korektor FD (KKFD) yang dibutuhkan.

5. Pemodelan Skema-2 dalam lingkungan Perangkat-Lunak PSCAD yang

akan menghasilkan Model-2.

6. Penyimulasian Simulator (ii). Tahap ini akan menghasilkan data SEE

berupa: arus, tegangan, daya-nyata, daya-reaktif, daya-semu & FD akhir

(hasil perbaikan).

7. Analisis komperhensif, penulisan laporan dan seminar.

Secara garis besar tahapan yang dilakukan dalam penelititan ini ditunjukan

pada bagan alir berikut.

Mulai

Mengidentifikasi Masalah

1. Bagaimana model sistem perbaikan faktor daya dengan

menggunakan perangkat-lunak (PL) PSCAD ?

2. Bagaimana performa model faktor-daya tersebut ?

Tinjauan Pustaka

Mengkaji buku, skripsi dan jurnal memgenai system tenaga

listrik, factor daya, arus listrik, tegangan listrik, system

proteksi dan aplikasi PSCAD

A

25

Gambar 3.2 Langkah penelitian

Selesai

Kesimpulan & saran

Analisa dan melakukan penulisan

laporan penelitian

Menjalankan simulasi

A

Pemodelan pada sistem

A

START

Pendefinisian Variabel:

P; 𝑆1; 𝑆2; 𝑄1; 𝑄2 Target; Phi1; Phi2; FD 1;

FD Target; Qc

1. Pengukuran/Pembacaan Data:

Ia; Ib; Ic; Ea; Eb; Ec; IaRMS;

IbRMS; IcRMS; Ehva; Ehvb; Ehvc

26

Gambar 3.3 Flowchart Model-1

A

Pengukuran Variabel:

V; P; Q1; S1

Perhitungan:

FD1 (menggunakan Pers. (2.12))

Phi1 (menggunakan Pers. (2.13))


Q2 (menggunakan Pers. (2.9))

S2 (menggunakan Pers. (2.7))

Perhitungan:

Qc (menggunakan Pers. (2.11))

Tampilkan

Ea, Eb, Ec; Ia, Ib, Ic; IaRMS,

IbRMS, IcRMS; Ehva, Ehvb,

Ehvc; S1; S2; Q1; Q2 Target;

FD1; FD Target; Phi1; Phi2; Qc

END

27

Gambar 3.4 Flowchart Model-2

Pendefinisian Variabel:

P; 𝑆2; Q2 Akhir; Phi2; FD Akhir

START

Pengukuran/Pembacaan Data:

Ia; Ib; Ic; Ea; Eb; Ec; IaRMS;

IbRMS; IcRMS; Ehva; Ehvb; Ehvc

Pengukuran Variabel:

V; P; Q2

Perhitungan:

FD2 (menggunakan Pers. (2.12))


Q2 (menggunakan Pers. (2.9))

S2 (menggunakan Pers. (2.7))

END

Tampilkan

Ea, Eb, Ec; Ia, Ib, Ic; IaRMS,

IbRMS, IcRMS; Ehva, Ehvb,

Ehvc; S1; S2; Q1; Q2 Target;

FD1; FD Target; Phi2

28

F. Skema/Konfigurasi Penelitian


PL PSCAD sebelum perbaikan FD (Skema-1)


PL PSCAD setelah perbaikan FD (Skema-2)

29

Gambar skema terbagi dua yakni: skema sistem sebelum perbaikan FD dan

skema sistem setelah perbaikan FD.

(i) Simulator berfungsi untuk membangkitkan/mendapatkan data

SEE dalam kondisi sebelum perbaikan FD. Sistem tersebut terdiri

atas tiga komponen utama.

a. Model SEE, komponen ini berfungsi memodelkan SEE yang

terdiri atas sumber tegangan tiga-fase, 13,8 kV, 50 Hz.

Sumber ini menyuplai trafo tiga-fase penurun tegangan

(stepdown), dari tegangan 13,8 kV ke 3,0 kV. Selanjutnya,

beban kompleks tiga-fase bertegangan 3,0 kV dengan FD

rendah, yang mendapatkan suplai tegangan dari sisi sekunder

trafo.

b. Instrumen, yang meliputi instrumen arus, tegangan, daya serta

cos (Faktor Daya, FD). Instrumen-instrumen itu berfungsi

untuk mengukur besaran yang dibutuhkan.

c. Prosesor KKFD, berfungsi mengolah data, untuk menentukan

nilai daya kapasitor yang diperlukan oleh SEE untuk

memperbaiki FD dari FD-awal ke FD-target (0,95).

d. Display, berfungsi untuk menampilkan besaran terukur, sesuai

instrumen yang digunakan baik dalam bentuk data numeris dan

juga domain waktu.

30

(ii) Simulator berfungsi untuk mendapatkan data SEE dalam kondisi

setelah perbaikan FD. Sistem tersebut identik dengan yang

sebelumnya dengan komponen tambahan yaitu KKFD. Sistem ini

akan menampilkan performans SEE setelah mendapat perlakuan

perbaikan FD oleh korektor.

31

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Power System Computer Aided Design (PSCAD) dapat digunakan untuk

menyimulasikan seluruah bagian Sistem Energi Elektrik (SEE). SEE merupakan

suatu sistem yang berfungsi untuk membangkitkan, mentransmisikan dan

mendistribusikan energi listrik dari pusat pembangkit sampai pada konsumen.

Faktor daya (FD) merupakan hal penting dalam sebuah tegangan listrik AC

baik jaringan tiga fase maupun jaringan satu fase, karena dapat berpengaruh secara

ekonomis. FD yang buruk dapat menyebabkan biaya investasi yang tinggi, karena

besarnya daya reaktif yang yang harus ditarik dari sumber.

Hasil dari penelitian ini pada dasarnya meliputi model sistem perbaikan FD

beserta hasil simulasinya. Fungsi model terdiri atas dua yaitu model sistem sebelum

perbaikan FD serta setelah perbaikan FD, sebagai berikut:

a. Model-1, menyimulasikan perbaikan FD untuk mendapatkan data SEE

dalam kondisi sebelum perbaikan faktor daya

b. Model-2, menyimulasikan perbaikan FD untuk mendapatkan data SEE

dalam kondisi setelah perbaikan faktor daya dengan kapasitor.

Prinsip tersebut berlaku untuk keseluruhan data motor yang dalam hal ini,

merupakan motor induksi dengan varian daya sesuai Tabel 4.1.

Berdasarkan data beban pada Tabel 3.1, yang diolah menggunakan

Persamaan (2.1)-(2.13), diperoleh data daya reaktif (Q), daya semu (S) serta arus

motor, yang kemudian disajikan dalam Tabel 4.1.

32

Tabel 4.1. Daya, Arus, dan FD Motor

No. Daya Aktif [P]

(kW)

Daya Reaktif [Q]

(MVAR)

Daya Semu [S]

(MVA)

Arus

Nominal [𝐈𝐧]

(kA)

FD

[Cos ϕ]

1. 132 0,765 0,776 0,149 0,17

2. 160 0,927 0,941 0,181 0,17

3. 200 1,525 1,538 0,296 0,13

4. 250 1,907 1,923 0,368 0,13

5. 315 2,403 2,423 0,466 0,13

6. 325 2,479 2,500 0,478 0,13

7. 355 2,937 2,958 0,569 0,12

8. 400 3,051 3,077 0,592 0,13

9. 450 3,182 3,214 0,618 0,14

10. 500 4,518 4,294 0,875 0,11

A. Simulasi Perbaikan FD untuk Motor-1 (132 kW)

A.1. Kondisi Sebelum Perbaikan FD

Gambar 4.1 Diagram segaris kondisi sebelum perbaikan FD Motor-1

33

Model yang ditampilkan oleh Gambar 4.2 (Model-1) adalah simulator

perbaikan FD dalam lingkungan Perangkat Lunak (PL) PSCAD, dalam kondisi

sebelum perbaikan. Model ini terdiri atas komponen dasar berupa: 1) SEE yang

menyuplai beban beban motor dengan FD rendah, melalui trafo penurun tegangan,

2) instrumen-instrumen untuk mengukur besaran arus, tegangan, daya-daya serta

FD aktual SEE dan 3) prosesor nilai kapasitor korektor. Model ini berfungsi untuk

mengukur kondisi aktual SEE sebelum perbaikan FD dan kemudian

memprosesnya, untuk menentukan nilai dari kapasitor korektor yang dibutuhkan

guna memperbaiki FD SEE.

Model SEE terdiri atas sumber tegangan tiga-fase ideal, 13,8 kV, 50 Hz,

dengan trafo tiga-fase penurun tegangan (stepdown), dari tegangan 13,8 kV ke 3

kV, yang menyuplai beban berupa motor tiga-fase dengan daya aktif 132 kW serta

daya reaktif 0,765 Mvar (FD 0,17 lagging) bertegangan 3 kV. Kondisi aktual SEE

diukur menggunakan instrumen-instrumen yang meliputi instrumen arus,

tegangan, daya serta FD. Instrumen-instrumen tersebut mengukur tegangan, arus,

daya nyata, reaktif, semu serta FD, sebelum perbaikan, serta daya-daya dan FD

target. Selanjutnya, prosesor nilai kapasitor akan memproses data tersebut, untuk

menentukan nilai kapasitor korektor yang diperlukan oleh sistem.

34


dalam kondisi sebelum perbaikan (Model-1)

Display yang ditampilkan pada Gambar 4.3 adalah luaran simulator

perbaikan FD dalam lingkungan PL PSCAD dalam kondisi sebelum perbaikan.

Luaran tersebut terdiri atas: a) tegangan-fase sisi primer dan arus sisi sekunder trafo

dalam domain waktu, b) tegangan-fase dan arus sisi sekunder trafo dalam bentuk

numeris, serta c) daya-daya beban (aktif, reaktif dan semu) beserta daya kapasitor

yang diperlukan sebagai korektor FD.

Nilai maksimum tegangan-fase di sisi primer serta arus-saluran di sisi

sekunder sebelum perbaikan FD, yang ditampilkan dalam grafik domain waktu,

secara berurut masing-masing menunjukkan nilai sekitar 11,256 kV dan 0,232 kA

(Gambar 4.3.a). Selanjutnya, nilai tegangan-fase efektif (RMS) dan arus efektif

yang ditarik oleh beban, di sisi sekunder, diperoleh secara berurut yakni masing-

masing sekitar 1,7 kV dan 0,15 kA (Gambar 4.3.b). Bagian terakhir dari display

menampilkan daya-daya semu yakni daya semu awal (aktual) sebesar 0,77 MVA

dan daya semu target 0,14 MVA. Hal ini menunjukkan bahwa, setelah pemasangan

kapasitor korektor, akan ada reduksi daya semu yang ditarik oleh beban dari sumber

35

sekitar 0,63 MVA. Berdasarkan hal tersebut, maka diperoleh nilai daya kapasitor

yang dibutuhkan, yaitu sebesar 0,8 Mvar untuk merubah FD SEE, dari sebesar 0,17

(FD awal) menjadi 0,95 (FD target), (Gambar 4.3.c). Secara teori, pengurangan

daya semu sebesar 0,63 MVA, seperti dijelaskan di atas, disebabkan oleh sifat

kompensasi dari daya reaktif leading, yang dimiliki oleh kapasitor korektor FD,

terhadap daya reaktif lagging, yang dimiliki oleh beban induktif.

a. tegangan (fase) primer dan arus sekunder trafo

b. tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder sebelum perbaikan FD

11,256 kV 0,232 kA

1,722 kV 0,154 kA

1,722 kV 0,165 kA

1,722 kV 0,143 kA

0,758 MVAR

0,044 MVAR

79,914º 0,175

0,95 18,194º

36

c. daya semu awal dan target serta nilai kapasitor korektor

Gambar 4.3. Display untuk Model-1 (132 kW)

Pengurangan daya reaktif yang ditarik oleh beban listrik dari sumber, berarti

memengaruhi besar nilai arus dari sumber, yang mengalir ke beban. Hal ini sesuai

dengan tujuan kompensasi daya reaktif dengan menggunakan kapasitor sebagai

kompensator, yakni mengurangi besar arus yang disuplai oleh sumber ke beban.

Sebagai konsekuensinya, penggunaan sumber daya (divais: konduktor, trafo dan

sebagainya) dalam suatu SEE, dapat lebih optimal dan pada akhirnya secara

keseluruhan, SEE akan lebih ekonomis.

A.2. Kondisi Setelah Perbaikan (Model-2)

Gambar 4.4 Diagram segaris kondisi setelah perbaikan FD Motor-1

0,77 MVA 0,142 MVA

0,802 MVAR

37


setelah perbaikan (Model-2)

Model-2 yang ditampilkan oleh Gambar 4.5, pada dasarnya identik dengan

Model-1 yang sebelumnya, tetapi dengan komponen tambahan pada SEE, yang

berupa kapasitor korektor FD dengan daya 0,802 Mvar. Korektor FD tersebut

terpasang paralel dengan beban yang sudah terpasang sebelumnya. Model ini

berfungsi untuk mendapatkan data atau menampilkan performans SEE, dalam

kondisi setelah perbaikan FD atau pemasangan korektor FD. Oleh karena itu, sistem

ini akan menampilkan: daya aktif, daya reaktif, daya semu, sudut daya serta

terakhir, FD-akhir dari SEE.

Parameter-parameter performans sistem perbaikan FD ditampilkan oleh

Gambar 4.5, menunjukan bahwa nilai maksimum arus saluran menurun, dari

sebelumnya sekitar 0,232 kA menjadi sekitar 0,06 kA (Gambar 4.6.a). Artinya,

telah terjadi penurunan arus yang sangat signifikan, yang ditarik oleh beban dari

sumber yakni sekitar 0,172 kA. Penurunan nilai maksimum arus itu, konsisten

dengan penurunan arus efektif yang ditampilkan pada Gambar 4.6.b, yang mana

arus telah mengecil dari sekitar 0,152 kA pada kondisi sebelum perbaikan, menjadi

sekitar 0,029 kA, setelah perbaikan FD. Hasil simulasi itu menunjukkan bahwa

38

dengan perbaikan FD SEE, maka telah terjadi penurunan arus sekitar 80 persen.

Hasil-hasil tersebut, terkonfirmasi oleh parameter yang ditampilkan pada Gambar

4.6.c, yakni sudut daya mengecil menjadi sekitar 15 derajat serta FD sistem, telah

diperbaiki dari FD sebelumnya yang hanya 0,17 menjadi sekitar 0,965.

Hasil-hasil di atas menunjukkan bahwa untuk beban motor induksi dengan

daya 132 kW dan FD 0,17 lagging, membutuhkan kapasitor korektor FD

berkapasitas 0,802 Mvar, agar mampu memperbaiki FD sistem menjadi 0,965.


b. tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder sebelum perbaikan

11,214 kV 0,060 kA

1,731 kV

1,731 kV

1,731 kV

0,024 kA

0,033 kA

0,029 kA

39

d. daya semu awal dan target serta nilai kapasitor korektor

Gambar 4.6 Display untuk Model-2 (132 kW)

B. Simulasi Perbaikan FD untuk Motor-10 (500 kW)

B.1. Kondisi Sebelum Perbaikan FD

Gambar 4.7 Diagram segaris kondisi sebelum perbaikan FD Motor-10

Model yang ditampilkan oleh Gambar 4.8 (Model-1) adalah simulator

perbaikan FD dalam lingkungan Perangkat Lunak (PL) PSCAD, dalam kondisi

sebelum perbaikan. Model ini terdiri atas komponen dasar berupa: 1) SEE yang

menyuplai beban beban motor dengan FD rendah, melalui trafo penurun tegangan,

2) instrumen-instrumen untuk mengukur besaran arus, tegangan, daya-daya serta

FD aktual SEE dan 3) prosesor nilai kapasitor korektor. Model ini berfungsi untuk

mengukur kondisi aktual SEE sebelum perbaikan FD dan kemudian

15,0192º0,141 MVA 0,136 kW

0,9650,036 MVAR

40

memprosesnya, untuk menentukan nilai dari kapasitor korektor yang dibutuhkan

guna memperbaiki FD SEE.

Model SEE terdiri atas sumber tegangan tiga-fase ideal, 13,8 kV, 50 Hz,

dengan trafo tiga-fase penurun tegangan (stepdown), dari tegangan 13,8 kV ke 3

kV, yang menyuplai beban berupa motor tiga-fase dengan daya aktif 500 kW serta

daya reaktif 4,518 Mvar (FD 0,11 lagging) bertegangan 3 kV. Kondisi aktual SEE

diukur menggunakan instrumen-instrumen yang meliputi instrumen arus,

tegangan, daya serta FD. Instrumen-instrumen tersebut mengukur tegangan, arus,

daya nyata, reaktif, semu serta FD, sebelum perbaikan, serta daya-daya dan FD

target. Selanjutnya, prosesor nilai kapasitor akan memproses data tersebut, untuk

menentukan nilai kapasitor korektor yang diperlukan oleh sistem.


dalam kondisi sebelum perbaikan (Model-1)

Display yang ditampilkan pada Gambar 4.9 adalah luaran simulator

perbaikan FD dalam lingkungan PL PSCAD dalam kondisi sebelum perbaikan.

Luaran tersebut terdiri atas: a) tegangan-fase sisi primer dan arus sisi sekunder trafo

dalam domain waktu, b) tegangan-fase dan arus sisi sekunder trafo dalam bentuk

41

numeris, serta c) daya-daya beban (aktif, reaktif dan semu) beserta daya kapasitor

yang diperlukan sebagai korektor FD.

Nilai maksimum tegangan-fase di sisi primer serta arus-saluran di sisi

sekunder sebelum perbaikan FD, yang ditampilkan dalam grafik domain waktu,

secara berurut masing-masing menunjukkan nilai sekitar 11,243 kV dan 1,237 kA

(Gambar 4.9.a). Selanjutnya, nilai tegangan-fase efektif (RMS) dan arus efektif

yang ditarik oleh beban, di sisi sekunder, diperoleh secara berurut yakni masing-

masing sekitar 1,6 kV dan 0,9 kA (Gambar 4.9.b). Bagian terakhir dari display

menampilkan daya-daya semu yakni daya semu awal (aktual) sebesar 4,29 MVA

dan daya semu target 0,52 MVA. Hal ini menunjukkan bahwa, setelah pemasangan

kapasitor korektor, akan ada reduksi daya semu yang ditarik oleh beban dari sumber

sekitar 3,77 MVA. Berdasarkan hal tersebut, maka diperoleh nilai daya kapasitor

yang dibutuhkan, yaitu sebesar 4,4 Mvar untuk merubah FD SEE, dari sebesar 0,11

(FD awal) menjadi 0,95 (FD target), (Gambar 4.9.c). Secara teori, pengurangan

daya semu sebesar 3,77 MVA, seperti dijelaskan di atas, disebabkan oleh sifat

kompensasi dari daya reaktif leading, yang dimiliki oleh kapasitor korektor FD,

terhadap daya reaktif lagging, yang dimiliki oleh beban induktif.


11,243 kV 1,237 kA

42




Pengurangan daya reaktif yang ditarik oleh beban listrik dari sumber, berarti

memengaruhi besar nilai arus dari sumber, yang mengalir ke beban. Hal ini sesuai

dengan tujuan kompensasi daya reaktif dengan menggunakan kapasitor sebagai

kompensator daya reaktif, yakni mengurangi besar arus yang disuplai oleh sumber

ke beban. Sebagai konsekuensi, penggunaan sumber daya (divais: konduktor, trafo

1,68 kV

1,68 kV

1,68 kV

0,873 kA

0,949 kA

0,825 kA

0,11

0,95

83,36

18,149

4,265 MVAR

0,163 MVAR

4,294 MVA

4,428MVAR

0,522 MVA

43

dan sebagainya) dalam suatu SEE, dapat lebih optimal dan pada akhirnya secara

keseluruhan, SEE akan lebih ekonomis.

B.2. Kondisi Setelah Perbaikan (Model-2)

Gambar 4.10 Diagram segaris kondisi setelah perbaikan FD Motor-10


setelah perbaikan (Model-2)

Model-2 yang ditampilkan oleh Gambar 4.11, pada dasarnya identik dengan

Model-1 yang sebelumnya, tetapi dengan komponen tambahan pada SEE, yang

berupa kapasitor korektor FD dengan daya 4,428 Mvar. Korektor FD tersebut

terpasang paralel dengan beban yang sudah terpasang sebelumnya. Model ini

berfungsi untuk mendapatkan data atau menampilkan performans SEE, dalam

44

kondisi setelah perbaikan FD atau pemasangan korektor FD. Oleh karena itu, sistem

ini akan menampilkan: daya aktif, daya reaktif, daya semu, sudut daya serta

terakhir, FD-akhir dari SEE.

Parameter-parameter performans sistem perbaikan FD ditampilkan oleh

Gambar 4.12, yang menunjukan bahwa nilai maksimum arus saluran menurun, dari

sebelumnya sekitar 1,237 kA (Gambar 4.9.a) menjadi sekitar 0,266 kA (Gambar

4.12.a). Artinya, telah terjadi penurunan arus yang sangat signifikan, yang ditarik

oleh beban dari sumber yakni sekitar 0,971 kA. Penurunan nilai maksimum arus

itu, konsisten dengan penurunan arus efektif yang ditampilkan pada Gambar 4.12.b,

yang mana arus telah mengecil dari sekitar 0,876 kA (Gambar 4.9.b) pada kondisi

sebelum perbaikan, menjadi sekitar 0,13 kA, setelah perbaikan FD. Hasil simulasi

itu menunjukkan bahwa dengan perbaikan FD SEE, maka telah terjadi penurunan

arus lebih dari 80 persen. Hasil-hasil tersebut, terkonfirmasi oleh parameter yang

ditampilkan pada Gambar 4.12.c, yakni sudut daya mengecil menjadi sekitar 15

derajat, dan karena itu FD sistem telah diperbaiki dari FD sebelumnya yang hanya

0,11 menjadi sekitar 0,975.

Hasil-hasil di atas menunjukkan bahwa untuk beban motor induksi dengan

daya 500 kW dan FD 0,11 lagging, membutuhkan kapasitor korektor FD

berkapasitas 4,428 Mvar, agar mampu memperbaiki FD sistem menjadi 0,975.


11,239 kV 0,266 kA

45




C. Hasil Perbaikan FD pada Motor-1 (132 kW) hingga Motor-10 (500 kW)

Tabel 4.2, menampilkan perubahan arus saluran beserta level

perubahannya dan nilai daya kapasitor korektor yang diperlukan. Terlihat bahwa

simulasi perbaikan FD pada keseluruhan beban (Motor-1 hingga Motor-10

dengan kapasitor 0,802 hingga 4,428 MVAR), berhasil menurunkan arus beban

yang ditarik dari sumber, dengan sangat signifikan, yakni 75 sampai 85 persen.

Model disajikan di Lampiran-2.

1,73 kV

1,73 kV

1,73 kV

0,099 kA

0,171 kA

0,145 kA

0,525 kW

0,119 MVAR

0,538 MVA 12,8163º

0,975

46

Tabel 4.2. Perubahan Arus Saluran Sebelum dan Sesudah Perbaikan FD

No. Motor Induksi

Arus Saluran Sebelum Perbaikan

FD (kA)

Arus Saluran Sesudah Perbaikan

FD (kA) Level Penurunan Arus (%)

Daya Kapasitor

Yang

Dibutuhkan

(MVAR)

Faktor

Daya Awal

Faktor

Daya Akhir A B C Rerata A B C Rerata A B C Rerata

1 Motor 1 (132 kW) 0,154 0,165 0,144 0,154 0,025 0,034 0,029 0,029 84 79 80 81 0,802 0,17 0,966

2 Motor 2 (160 kW) 0,187 0,11 0,174 0,157 0,03 0,041 0,36 0,143 84 63 79 75 0,97 0,17 0,968

3 Motor 3 (200 kW) 0,302 0,327 0,284 0,304 0,038 0,059 0,05 0,049 87 82 82 84 1,564 0,13 0,981

4 Motor 4 (250kW) 0,377 0,408 0,355 0,38 0,047 0,074 0,063 0,061 88 82 82 84 1,946 0,13 0,986

5 Motor 5 (315 kW) 0,473 0,512 0,445 0,476 0,059 0,094 0,079 0,077 88 82 82 84 2,437 0,13 0,991

6 Motor 6 (325kW) 0,488 0,528 0,459 0,491 0,061 0,097 0,082 0,079 88 82 82 84 2,511 0,13 0.992

7 Motor 7 (355 kW) 0,536 0,618 0,587 0,580 0,067 0,112 0,095 0,091 88 82 84 85 2,948 0,12 0,994

8 Motor 8 (400 kW) 0,557 0,642 0,609 0,602 0,075 0,12 0,102 0,099 87 81 83 84 3,068 0,13 0,995

9 Motor 9 (450kW) 0,536 0,618 0,587 0,580 0,085 0,129 0,11 0,108 84 79 81 81 3,205 0,14 0,995

10 Motor 10 (500 kW) 0,873 0,95 0,825 0,882 0,099 0,172 0,146 0,139 89 82 82 84 4,428 0,11 0,975

47

BAB V

PENUTUP

A. Simpulan

1. Model/simulator perbaikan FD dalam lingkungan PL PSCAD, telah

direalisasikan dengan komponen-komponen utama yakni: model SEE

yang terdiri atas sumber tegangan tiga-fase, trafo daya tiga-fase, beban-

kompleks tiga-fase; instrumen-instrumen; prosesor nilai daya kapasitor

dan display.

2. Simulasi menunjukkan bahwa model tersebut mampu memberikan

informasi-informasi kunci berupa level penurunan arus SEE, nilai FD

awal aktual, FD akhir aktual, nilai daya kapasitor yang dibutuhkan yaitu

simulasi perbaikan FD awal (0,11 – 0,17) menjadi FD akhir (0,95 –

0,995) pada keseluruhan beban dengan kapasitor 0,802 hingga 4,428

MVAR, berhasil menurunkan arus beban yang ditarik dari sumber,

dengan sangat signifikan, yakni 75 sampai 85 persen.

B. Saran

Berdasarkan fakta bahwa kemampuan PSCAD Student Version yang sangat

terbatas (maksimum 15 simpul), maka penelitian selanjutnya terutama di

ranah industri bisa memodelkan seluruh sistem di industri terkait dengan

menggunakan PSCAD Profesional Version sehingga manfaat kemudahan

dalam desain dan analisis FD bisa diperoleh. Dengan demikian, maka

industri yang bersangkutan bisa lebih efisien dalam hal waktu dan sumber

daya.

48

DAFTAR PUSTAKA

ABB. 2007. High Voltage Induction Motor. ICE Catalogue.

Cree Crescent, Winnipeg, Manitoba. 2005. USER’S GUIDE on the use of PSCAD.

Manitoba HVDC Research Centre Inc : Canada

Cree Crescent Winnipeg, Manitoba. 2007. Visualize Design Simulate Verify Solve.

Manitoba HVDC Research Centre Inc : Canada

Direktori Listrik. 2013. Kerugian akibat Rendahnya Faktor Daya. Diakses pada 16

Juli 2020, dari https://direktorilistrik.blogspot.com/2014/02/kerugian-

akibat-rendahnya-faktor-daya.html

Eaton Boulevard Cleveland. 2014. A Guide For The Plant Engineer. EATON :

United Stated

Endi Syarizal, Hikmatul Amri. 2019. Analisa Rancang Bangun Sistem SCADA

Pengontrolan Kelistrikan AC dan PC Laboratorium Pemrograman Gedung

Elektro. Penerbit Pusat Penelitian dan Pengabdian Masyarakat : Bengkalis

P. L. Wilson, R.P. Jayasinghe. 2004. A PSCAD/EMTDC Based Simulation Study

Of Protective Relay. Manitoba HVDC Research Centre Inc : Canada

Rizal, Muhammad. 2012. Daya. Jurusan Electrical Engineering di Politeknik

Negeri Malang Badan Eksekutif Mahasiswa.

Santos Alexandrinho M. Dos dan Hidayat Taufik. 2017. ‘Analisis Perbaikan

Tegangan Sag Akibat Arus Asut Motor Induksi dengan Dynamic Voltage

Restor (DVR)’ Jurnal Elektrika Vol. 01

Stevenson. W. D. Jr. 1990. Analisis Sistem Tenaga Listrik, Edisi Keempat. Penerbit

Erlangga : Jakarta

Sugarloaf Parkway Duluth. 2012. Power Factor Correction. WEG Electric Corp :

Georgia

Zakaria A. Baichao, Mohammed Osman Hassan. 2008. Transient Studies of Custom

Power Equipment and Static Var Compensator Using PSCAD IEEE 2:11

https://direktorilistrik.blogspot.com/2014/02/kerugian-akibat-rendahnya-faktor-daya.html

https://direktorilistrik.blogspot.com/2014/02/kerugian-akibat-rendahnya-faktor-daya.html

49

Lampiran-1. Data- data

motor pada ABB

50

Lampiran-1. Data- data motor pada ABB

51

Lampiran-2. Model dan

Simulasi Perbaikan FD

Kondisi Sebelum dan

Setelah Perbaikan FD

52

Lampiran-2. Model dan Simulasi Perbaikan FD Kondisi Sebelum dan

Setelah Perbaikan FD

A. Motor-1 (132 kW )

A.1. Kondisi sebelum perbaikan

Gambar.L1 Model simulator

(a) tegangan (fase) primer dan arus sekunder trafo

(b) tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder sebelum

perbaikan FD

53

(c) daya semu awal dan target serta nilai kapasitor korektor

Gambar.L2 Display (a) tegangan (fase) primer dan arus sekunder

trafo (b) tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder sebelum

perbaikan FD (c) daya semu awal dan target serta nilai kapasitor

korektor

A.2. Kondisi setelah perbaikan

Gambar L3. Model simulator

54


(b) tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder sebelum perbaikan


Gambar.L4 Display (a)tegangan (fase) primer dan arus sekunder trafo (b)

tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder setelah perbaikan FD (c)

daya semu awal dan target serta nilai kapasitor korektor

55

B. Motor-2 (160 kW )

B.1 Kondisi sebelum perbaikan


(a)Tegangan (fase) primer dan arus sekunder trafo


56


Gambar.L6 Display (a) tegangan (fase) primer dan arus sekunder trafo


FD (c) daya semu awal dan target serta nilai kapasitor korektor

B.2. Kondisi setelah perbaikan


(a)tegangan (fase) primer dan arus sekunder trafo

57

(b) tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder sebelum perbaikan FD


Gambar.L8 Display (a)tegangan (fase) primer dan arus sekunder trafo

(b) tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder setelah perbaikan

FD (c) daya semu awal dan target serta nilai kapasitor korektor

C. Motor-3 (200 kW)

C.1. Kondisi sebelum perbaikan


58


(b) tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder setelah perbaikan FD

59


Gambar.L10. Display (a)tegangan (fase) primer dan arus sekunder trafo (b)

tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder sebelum perbaikan FD (c)


C.2. Kondisi setelah perbaikan



60






D. Motor- 4 (250 kW)

D.1. Kondisi sebelum perbaikan


61



62





D.2. Kondisi setelah perbaikan



63






E. Motor- 5 (315 kW)

E.1. Kondisi sebelum perbaikan


64


(b) tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder setbelum perbaikan FD





65

E.2. Kondisi setelah perbaikan




66





F. Motor-6 (325 kW)

F.1. Kondisi sebelum perbaikan



67






68

F.2. Kondisi setelah perbaikan




69





G. Motor-7 (355 kW)

G.1. Kondisi sebelum perbaikan



70



Gambar.L24. Display (a) tegangan (fase) primer dan arus sekunder trafo (b)



71

G.2. Kondisi setelah perbaikan




72





H. Motor- 8 (400 kW)

H.1. Kondisi sebelum perbaikan



73






74

H.2. Kondisi setelah perbaikan




75





I. Motor- 9 (450 kW)

I.1. Kondisi sebelum perbaikan



76






77

I.2. Kondisi setelah perbaikan




78





J. Motor-10 (500 kW)

J.1. Kondisi sebelum perbaikan



79




tegangan (fase) efektif dan arus efektif sekunder setbelum perbaikan FD (c)


80

J.2. Kondisi setelah perbaikan


(a). tegangan (fase) primer dan arus sekunder trafo


81





82

Lampiran-3. Nilai

kapasitor secara manual

83

Lampiran-3. Nilai kapasitor secara manual

Persamaan yang digunakan terlampir pada persamaan (2.11) untuk semua

daya motor

Q1 = √𝑠2𝑥 𝑝2

Q2 = √𝑠2𝑥 𝑝2

Qc = Q1 − Q2

Qc = Q1 − Q2

= 0,765 - 0,040

= 0,725 MVAR

Daya Reaktif

[Q]

Daya Reaktif

Awal [𝐐𝟏]

(MVAR)

Daya Reaktif

Target[𝐐𝟐]

(MVAR)

Kapasitor Daya yang

Dibutuhkan [Qc]

(MVAR)

Motor-1 0,765 0,040 0,725

Motor-2 0,927 0,051 0,876

Motor-3 1,525 0,202 1,323

Motor-4 1,907 0,081 1,826

Motor-5 2,403 0,101 2,302

Motor-6 2,479 0,106 2,373

Motor-7 2,937 0,114 2,823

Motor-8 3,051 0,131 2,92

Motor-9 3,182 0,145 3,037

Motor-10 4,518 0,163 4,355

Documents

SKRIPSI SIMULASI SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA