Capacitor Bank 101: Kenapa Kapasitor Digunakan Untuk Menaikkan Tegangan Pada Sistem Tenaga Listrik

Pada sistem kelistrikan, kapasitor tidak hanya digunakan pada rangkaian di papan PCB atau rangkaian elektronika arus lemah lainnya. Kapasitor juga digunakan pada sistem tenaga listrik baik pada tegangan rendah (220 V/380 V), tegangan menengah (20 KV) hingga pada sistem tegangan tinggi (150 KV).

Pada tegangan rindah kita bisa menemukan kapasitor digunakan secara paralel pada mesin pompa air, serta bagi pada teknisi MEP juga biasa menemukan kapasitor diinstall secara parallel pada panel distribusi di suatu bangunan komersial hingga industri. Pada tegangan tinggi, kapasitor juga bisa di jumpai dalam bentuk bank kapasitor.

Nah sebenarnya kenapa kapasitor digunakan pada sistem tenaga listrik? Mari kita bahas penggunaan kapasitor pada tech blog kali ini.

Power Factor Improvement

Power factor (PF) merupakan rasio antara daya nyata (Watt) dengan daya semu (VA) pada suatu beban dan diwakilkan oleh kosinus dari sudut fasor antara tegangan sumber dengan besaran arus yang disalurkan.

PF bisa dinotasikan antara lagging atau leading. Pada sirkuit yang bersifat induktif, arus yang disalurkan akan lagging atau tertinggal sudut fasanya dengan tegangan sumber. Sedangkan sirkuit yang bersifat kapasitif, sudut fasa arus beban akan mendahului tegangan sumber.

Kebanyakan beban pada pelanggan domestik, komersil dan industrial merupakan beban resistif-induktif (R-L) sehingga beban tersebut bersifat lagging atau PF < 1.

Pada sirkuit beban R-L, total arus yang di supply sebesar resultan vektor antara arus resistif dengan induktif. Sekarang kita bandingkan apabila pada sirkuit di atas kita hubungkan kapasitor secara paralel.

Kalau kita merujuk hukum Kirchhoff arus, maka total arus yang di supply ke sistem adalah total arus yang mengalir pada setiap cabang seperti ini.

Tetapi pada kasus sirkuit RLC, penjumlahan seperti itu tidak berlaku karena pada sisrkuit di atas, diagram fasor nya akan menjadi seperti ini.

Seperti pada penjelasan kita di atas tentang sifat arus kapasitif maka Ic akan mendahului tegangan sistem sebesar 90 derajat sehingga memiliki arah vektor yang berlawanan dengan arus induktif. Hal tersebut menyebabkan total arus reaktif menjadi tereduksi.sehingga dengan penambahan kapasitor pada sistem dapat memperkecil sudut fasor dan menyebabkan resultan arus yang dialirkan ke beban menjadi berkurang (I\’)

Karena karakteristikini, kapasitor digunakan untuk mereduksi arus beban dan disaat yang bersamaan juga menaikkan level tegangan dengan cara memperbaiki PF pada sistem.

Bila kita rinci lagi. Manfaat dari penggunaan shunt kapasitor ini dari perspektif penyedia jasa jaringan listrik adalah

1. Mengurangi losses pada jaringan/sistem
2. Meningkatkan tegangan sistem
3. Meningkatkan kapasitas pempebanan sistem

Sedangkan dari perspektif pelanggan baik itu komersial atau industrial, perbaikan pf berarti dapat mengurangi biaya yang dikeluarkan untuk konsumsi energi listrik. Hal ini sangat berpengaruh karena pada pelanggan komersial skala besar dan pelanggan industrial, tarif listrik yang dikenakan adalah total daya reaktif (VA) yang tersalurkan. Sehingga besar atau kecilnya sudut fasor pada beban di pelanggan sangat berdampak.

Lain cerita untuk pelanggan rumah tangga yang tidak berpengaruh terhadap efek penggunaan kapasitor terhadap biaya konsumsi listrik karena pada beban rumah tangga, energi yang harus dibayarkan hanya total daya nyata yang dikonsumsi.

Sekian penjelasan singkat tentang kenapa kapasitor bisa berfungsi untuk menaikkan tegangan. Pada postingan selanjutnya saya mau bahas tentang perhitungan-perhitungan yang terkait dengan aplikasi kapasitor pada sistem kelistrikan.

Stay tune!

Referensi

Taylor & Francis. An Introduction to Electrical Science. Waygood. 2013