Secara sederhana kapasitor terdiri dari dua buah plat logam yang dipisahkan oleh suatu bahan elektrik dan kapasitor ini mempunyai sifat menyimpan listrik. Terdapat dua cara pemasangan kapasitor yaitu secara seri dan shunt/paralel. Pemasangan kapasitor pada sistem daya menimbulkan daya reaktif untuk memperbaiki faktor daya dan tegangan, karenanya menambah kapasitas sistem dan mengurangi kerugian.

Pemasangan kapasitor secara seri maupun shunt memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Ada beberapa aspek tertentu yang menjadi kerugian pada kapasitor seri. Secara umum dapat dikatakan, biaya untuk memasang kapasitor seri lebih tinggi dari biaya pemasangan kapasitor shunt. Hal ini disebabkan karena peralatan perlindungan untuk kapasitor seri sering lebih kompleks. Juga biasanya, kapasitor seri didesain untuk daya yang lebih besar dari pada kapasitor shunt untuk mengatasi pengembangan beban nantinya (Pabla, 1986: 281).

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan antara kapasitor shunt dan seri ditampilkan pada Tabel.

Tabel 1 Kapasitor seri dan paralel

(Sumber : Pabla, 1986: 281)

            Kapasitor yang akan digunakan untuk memperbesar faktor daya dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah.

Kemudian elektron akan keluar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukan, dengan demikian pada saat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif.

Bila tegangan berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (I_c) berarti sama juga kapasitor mensuplai daya reaktif ke beban.

Rugi – rugi daya aktif sebelum dipasang kapasitor ditunjukkan pada persamaan:

∆P₁           = I² R (watt)

Rugi – rugi daya aktif setelah dipasang kapasitor ditunjukkan pada persamaan:

∆P₂           = (I² – I_c²) R (watt)

∆P₁           : Rugi daya aktif sebelum dipasang kapasitor

∆P₂      : Rugi daya aktif setelah dipasang kapasitor

I           : Arus yang mengalir pada saluran

R          : Resistansi saluran

Gambar 1 menunjukkan pemasangan kapasitor shunt pada sistem distribusi yang digunakan untuk mengompensasi daya reaktif pada beban.

Gambar 1. Pemasangan kapasitor shunt pada sistem distribusi

sumber : Whitaker (2007: 54)

Kapasitor shunt yang dipasang pada ujung beban dari sistem distribusi dapat berguna untuk :

1. Mengompensasi kebutuhan daya reaktif.
2. Menaikkan atau menurunkan tegangan.
3. Memperbaiki faktor daya.
4. Memaksimalkan kapasitas sistem.

Ketika beban induktif membutuhkan daya reaktif dan menyebabkan tegangan sistem menurun, maka tegangan sistem berada pada daerah kapasitif. Untuk mengompensasi penurunan tegangan, dipasang kapasitor shunt untuk mensuplai daya reaktif yang dibutuhkan beban.

Perbaikan Faktor Daya

Pembangkitan daya reaktif pada pusat pembangkit dan penyalurannya menuju beban yang jauh sangatlah tidak ekonomis, namun hal tersebut dapat diatasi dengan meletakkan kapasitor pada pusat-pusat beban.

Dengan asumsi bahwa beban disuplai oleh daya nyata (P), daya reaktif tertinggal (Q₁), dan daya semu tertinggal S₁, maka persamaan faktor daya  ditunjukkan pada Persamaan:

ketika kapasitor Q_c (VAR) dipasang pada beban, faktor daya dapat ditingkatkan dari cos φ₁ menjadi cos φ₂, sehingga persamaan seperti pada Persamaan:

Koreksi faktor daya dengan pemasangan kapasitor ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2 Ilustrasi perbaikan faktor daya

Ukuran kapasitor untuk memperbaiki faktor daya sistem pada titik-titik tertentu dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan.

kVAR = kW (tan φ_e – tan φ_d)

Dimana:

kVAR      :  Nilai kapasitas kapasitor yang akan dipasang.

kW          :  Daya nyata yang diserap oleh bus

φ_e            : Faktor daya pada bus kondisi awal

φ_d            : Faktor daya pada bus yang diinginkan

Perbaikan Tegangan

Penurunan tegangan yang terjadi pada sistem disebabkan oleh adanya beban dan impedansi pada saluran jaringan distribusi seperti yang ditunjukkan pada Persamaan :

VD       = I_R R + I_x X_L

Dimana :

VD           : Drop tegangan pada saluran (volt)

I_R         : Arus komponen daya nyata (ampere)

I_L                : Arus komponen daya reaktif (ampere)

R          : Resistansi saluran (ohm)

X_L        : Reaktansi saluran (ohm)

Penambahan beban dapat mengakibatkan tegangan menurun dan permintaan daya reaktif yang bertambah dapat memperkecil faktor daya sistem. Penambahan kapasitor memungkinkan perbaikan faktor daya yang dapat mengurangi penurunan tegangan pada sisi terima seperti yang terlihat pada gambar 3

Gambar 3 Diagram fasor tegangan untuk rangkaian saluran dengan faktor daya tertinggal: (a) dan (c) tanpa kapasitor shunt dan (b) dan (d) dengan shunt kapasitor

Ketika kapasitor shunt dipasang di ujung sisi terima yang ditunjukkan pada Gambar 3 (b), maka persamaan drop tegangannya seperti yang ditunjukkan pada persamaan:

VD       = I_R R + I_x X_L – I_c X_L

Dimana :

I_c : Komponen reaktif arus yang mendahului tegangan sebesar 90⁰.

Maka selisih antara Persamaan (2-10) dan Persamaan (2-11) adalah kenaikan tegangan yang dihasilkan dari pemasangan kapasitor shunt pada sisi terima.

VR        = I_c X_L (volt)

VR : Tegangan pada sisi terima (volt)

Referensi:

Cahyanto, Restu Dwi. 2008. “Studi Perbaikan Kualitas Tegangan dan Rugi-rugi Daya Pada Penyulang Pupur dan Bedak Menggunakan Bank Kapasitor, Trafo Pengubah Tap dan Penggantian Kabel Penyulang”. Depok.

Jamali, Ali. 2014. “Analisis Perbaikan Faktor Daya di PT. Primer Indokencana Gorontalo”. Gorontalo.

Hakim, Rizky Aji. 2011 “Analisis Teknis Dan Ekonomis Perbaikan Tegangan Pada Jaringan Distribusi 20 KV Pujon Menggunakan Analisis Sensitivitas Rugi-Rugi”. Universitas Brawijaya. Malang.

Sukmadjaja, Maula. 2008. “Perhitungan Profil Tegangan Pada Sistem Distribusi

Menggunakan Matrix Admitansi dan Matrix Impedansi Bus”. JETri, Volume 7, Nomor 2.

Tanjung, Abrar. 2012. “Analisa Sistem DIstribusi 20 kV untuk Memperbaiki Kinerja Sistem Distribusi Menggunakan Electrical Transient Analysis Program”.Riau.

Waluyo. 2007. “Perhitungan Susut Daya Pada Sistem Distribusi Tegangan Menengah Saluran Udara dan Kabel”. Jurnal sains dan teknologi EMAS. Bandung.

Zuhal. 2000. “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.