Pengertian Burden Pada Trafo Arus

BURDEN

Istilah burden selalu muncul dalam pembahasan mengenai trafo instrumentasi, baik itu trafo arus maupun trafo tegangan. Istilah ini juga kadang-kadang selalu disamakan dengan istilah load. Karena pengertian dari burden sangat penting dan berpengaruh signifikan kepada kelas akurasi sebuah trafo arus dan trafo tegangan, maka kami coba menyajikannya secara komprehensif untuk membantu praktisi yang bergerak dibidang control tegangan menengah memahami lebih baik terkait pemahaman tentang burden.

Sebagai permulaan, kami akan mencoba memaparkan pengertian burden untuk trafo arus.

DEFINISI BURDEN.

Jika mengacu pada standar IEC 60044-1 tentang istilah burden, berikut ini adalah kutipannya dalam bahasa inggris.

The impedance of the secondary circuit in ohms and power-factor.

The burden is usually expressed as the apparent power in voltamperes absorbed at a specified power-factor and at the rated secondary current.

Berdasarkan definisi diatas, pengertian burden adalah impedansi dari rangkaian sekunder di dalam satuan Ohm dan power factor.

Dengan demikian, sebuah burden dapat diekspresikan dalam 2 cara, yaitu: 
1. Sebuah burden dinyatakan sebagai total impedans dari rangkaian sekunder dalam satuan Ohms. Definisi ini biasa digunakan dalam standard ANSI/IEEE. Table 1 menunjukan burden berdasarkan ANSI.

Standar Burden Berdasarkan ANSI/IEEE C57.13

Contoh spesifikasi kelas akurasi dan burden berdasarkan ANSI/IEEE untuk trafo pengukuran.

0.3B0.2

Dimana 0.3 adalah kelas akurasi dengan batas kesalahan 0.3%  dan B0.2 adalah burden untuk trafo pengukuran dengan nilai impedansi nya 0.2 Ohm

0.6B0.9

Dimana 0.6 adalah kelas akurasi dengan batas kesalahan 0.6% dan B0.9 adalah burden untuk trafo pengukuran dengan nilai impedansi nya 0.9 Ohm

-          2. Sebuah burden dinyatakan dalam bentuk daya nyata VoltAmpere (Apparent power, VA) pada power faktor yang sudah ditentukan pada arus sekunder pengenal (Rated Secondary Current). Definisi ini biasa digunakan dalam standard IEC60044-1. Standar IEC 60044-1 mensyaratkan pabrikan untuk melakukan pengujian dengan menggunakan burden pada nilai tertentu dan power factor 0.8 lagging sebagaimana kutipan dibawah ini yang berdasarkan standar IEC60044-1.

-          For testing purposes when determining current error and phase displacement, the burden shall have a power-factor of 0.8 inductive except that, where the burden is less than 5 VA, a power factor of 1.0 is permissible.

Catatan:

Kelas akurasi dan Burden adalah 2 hal yang saling terkait, sehingga selalu didefinisikan bersamaan. Nilai akurasi akan bergeser dari nilai yang sudah ditentukan apabila burden yang digunakan lebih besar atau lebih kecil dari batasan burden yang telah ditentukan.

Sedangkan kita tahu, definisi dari rangkaian sekunder adalah rangkaian yang dihubungkan dengan kumparan sekunder dari trafo arus. Rangkaian sekunder bisa meliputi kabel, ataupun peralatan ukur maupun proteksi.

Jika di ilustrasikan dalam bentuk grafik, pengertian burden ditunjukan pada gambar dibawah ini.

Dengan demikian, pengertian burden pada trafo arus meliputi semua komponen yang terhubung dengan kumparan sekunder dari trafo arus seperti peralatan meter atau proteksi, konektor, kabel, lampu indicator dan lain sebagainya. Pada contoh diatas, burden meliputi impedansi kabel penghubung dan peralatan ukur atau proteksi.

Karena resistansi dari kabel penghubung antara terminal sekunder trafo arus dengan peralatan ukur atau proteksi sangat berdampak kepada kinerja dari sebuah trafo arus, maka beberapa hal dibawah ini perlu diperhatikan.

• Apabila peralatan ukur atau proteksi terletak jauh dari terminal sekunder, maka sebaiknya digunakan trafo arus dengan keluaran arus sekunder yang kecil, misalnya 1 ampere. Menggunakan trafo arus dengan keluaran 5 ampere untuk alat ukur yang terletak jauh dari terminal sekunder, akan menyebabkan VA yang diserap oleh kabel jauh lebih besar.
•  Untuk memastikan nilai akurasi berada pada kisaran yang sesuai dengan hasil dari pabrikan, maka nilai burden harus pada kisaran 25% hingga 100% dari rated burdennya (untuk CT dengan standar IEC60044-1) atau pada kisaran rated burdennya untuk standar ANSI/IEEE C57.13
• Penggunaan burden yang jauh lebih besar atau lebih kecil dari burden pengenal (rated burden), akan menyebabkan kesalahan rasio (ratio error dan pergeseran fasa) menjadi semakin besar.
• Penggunaan burden yang tidak sesuai, juga akan mengakibatkan pergeseran nilai FS atau ALF, sehingga bisa menyebabkan kerusakan pada  peralatan ukur atau CT menjadi lebih cepat saturasi.

Tabel dibawah ini adalah nilai relatif VA untuk beberapa alat ukur:

Instrument Type	Approximate Burden
Ammeter	0.5 - 5VA
Voltmeter	2 - 5VA
Frequesncy Meter	1 - 5VA
Protection Relay	0.2 - 30VA

sumber : http://instrumentationtransformer.blogspot.com/2014/08/pengertian-burden-pada-trafo-arus.html

Current Transformer

Pengukuran atau pendeteksian arus listrik merupakan salah satu dari parameter utama yang diperlukan dalam kelistrikan. Misalkan untuk pengukuran arus yang besar, pengukuran daya dan sebagai parameter proteksi.

Current Transformer atau CT adalah salah satu type trafo instrumentasi yang menghasilkan arus di sekunder dimana besarnya sesuai dengan ratio dan arus primernya. Ada 2 standart yang paling banyak diikuti  pada CT yaitu : IEC 60044-1 (BSEN 60044-1) & IEEE C57.13 (ANSI), meskipun ada juga standart Australia dan Canada.

CT umumnya terdiri dari sebuah inti besi yang dililiti oleh konduktor beberapa ratus kali. Output dari skunder biasanya adalah 1 atau 5 ampere, ini ditunjukan dengan ratio yang dimiliki oleh CT tersebut. Misal 100:1, berarti sekunder CT akan mengeluarkan output 1 ampere jika sisi primer dilalui arus 100 Ampere. Jika 400:5, berarti sekunder CT akan mengeluarkan output 5 ampere jika sisi primer dilalui arus 400 Ampere. Dari kedua macam output tersebut yang paling banyak ditemui, dipergunakan dan lebih murah adalah yang 5 ampere.

Pada CT tertulis class dan burden, dimana masing masing mewakili parameter yang dimiliki oleh CT tersebut. Class menunjukan tingkat akurasi CT, misalnya class 1.0 berarti CT tersebut mempunyai tingkat kesalahan 1%. Burden menunjukkan kemampuan CT untuk menerima sampai batas impedansi tertentu. CT standart IEC menyebutkan burden 1.5 VA (volt ampere), 3 VA, 5 VA dst. Burden ini berhubungan dengan penentuan besar kabel dan jarak pengukuran (lihat table).

Aplikasi CT selain disambungkan dengan alat meter seperti ampere meter, KW meter Cos Phi meter dll, sering juga dihubungkan dengan alat proteksi arus. Dengan mempergunakan bermacam ratio CT didapatkan proteksi arus dengan beragam range ampere hanya dengan satu unit proteksi arus. Yang perlu dipersiapkan adalah unit proteksi arus dengan range dibawah 5 ampere dan CT dengan ratio XXX:5. Misal unit proteksi mempunyai range 0,5 ~ 5 Amp, dengan mempergunakan CT dengan ratio 1000:5 maka range proteksi arus yang bisa dijangkau adalah 100 ~ 1000 Amp. Perhitungannya adalah sebagai berikut :

Range                          : 0,5 ~ 5 Amp
Ratio CT                     : 1000/5

: 200

Range dengan CT       : (0,5 X 200) ~ (5 X 200) Amp

: 100 ~ 1000 Amp

Note : Terminal CT sebaiknya dihubung singkat jika tidak terhubung dengan beban saat line primer dialiri arus. Ini mencegah pembebanan dengan impedansi yang terlalu besat dan mengakibatkan percikan bunga api listrik.

PERBAIKAN FAKTOR KERJA

Perbaikan faktor kerja adalah suatu usaha atau langkah langkah untuk dapat mencapai system kelistrikan yang optimal. Power factor yang buruk dapat merugikan suatu sistem kelistrikan. Adapun kerugian yang dapat ditimbulkan dengan adanya factor kerja yang buruk atau rendah adalah :1. Daya terpasang listrik PLN ( KVA) tidak dapat optimal. Jika beban yang ada sudah mencapai batas arus dari daya terpasang . maka tidak dapat menambah beban listrik lagi sedangkan kw yang terpakai masih dibawah daya terpasang.1. Dengan power factor rata rata /bulan yang rendah akan dikenai penalty / denda dari PLNyang nilai rupiah / kvarh nya cukup tinggi. Hal ini karena sudah melebihi ketentuan yang distandarkan dari PLN yaitu sebesar 0,85.Sebagai contoh :- 10 hari pertama beban continu 30 kw cos phi 0,9- 10 hari kedua beban continu 70 kw cosphi 0,8- 10 hari ketiga beban continu 20 kw cosphi 0,9Berapa power factor rata rata .?Jawab :10 hr x 24 jam x 30 kw x 0,9 = 6.48010 hr x 24 jam x 70 kw x 0,8 = 13.44010 hr x 24 jam x 20 kw x 0,9 = 4.320 --------------Total = 24.24010 hr x 24 jam x 30 kw = 7.20010 hr x 24 jam x 70 kw = 16.80010 hr x 24 jam x 20 kw = 4.800Total = 28.800 Power Factor rata rata/bulan = 24.240 / 28.480= 0,841Jadi rata rata power factor yang didapat sebesar 0,841 , dan dikarenakan masih dibawah 0,85 maka akan dikenakan denda tiap kvarh yang terhitung.Perhitungannya juga dapat diperkirakan dari hasil bagikwh meter / bulan dibagi kvarh meter / bulan. Yang tidak boleh kurang dari nilai 1,615 yang berasal dari perhitungan sebagai berikut :Cos phi / sin phi = 0,85 / 0,526 = 1,615Jika hasil baginya lebih kecil dari 1,615 maka PLN akan memberlakukan denda tiap kvarh terbaca.Sebagai contoh :Jika dalam sebulan pemakaian energi yang ditunjukkan dalam kwh meter sebesar 8500 kwh sedangkan pemakaian energi reaktif sebesar 5200 kwh jadi jika kita memakai rumus diatas :Kwhmeter / kvarh = 8500 / 5400 = 1,57Dengan hasil tersebut diatas maka nilai yang didapat kurang dari1,615 sehingga akan dikenakan denda sebesar Kvarh x Rp / Kvarh2. Dengan power factor yang rendah maka arus menjadi lebih tinggi. Dengan arus yang tinggi ini akan menjadikan kabel lebih panas karena energi yang terbuang karena arus . sesuai dengan rumus I Rt . maka dengan tahanan kabel yang tetap dan arus yang melewati kabel berbanding lurus dengan panas yang dikeluarkan.Jika penghantar dengan penampang 70 mm dilalui arus sebesar 200 Ampere dengan power factor 0,7 maka temperature yang ada didalam kabel akan lebih tinggi dibanding dengan setelah dipasang kapasitor dengan perkiraan jika cosphi mecapai satu maka arus akan menjadi 140 Ampere maka akan ada penurunan panas yang signifikan terhadap penghantar tersebut. Panas yang berlebihan pada sebuah penghantar secara terus menerus lama kelamaan akan dapat mengurangi daya hantar penghantar tersebut, sehingga meskipun dilalui dengan beban ampere yang sama maka panas kabel lama akan memepuyai potensi panas lebih tinggi dibandingkan dengan kabel instalasi terpasang baru.3. Jika instalasi dengan kabel penghantar yang panjang dan jauh maka akan menyebabkan tegangan jatuh (Delta V ) semakin besar diujung beban . Tegangan jatuh berbanding lurus dengan arus yang melewati penghantar.Sebagai contoh :Sebuah penghantar dengan penampang 70 mm sepanjang 200 meter dilalui arus sebesar 200 Ampere , maka tegangan jatuhnya akan lebih besar diujung instalasi jika dibandingkan dengan penghantar tersebut dilalui arus sebesar 140 A dengan perhitungan sederhana selisih tegangan jatuh mencapai :Ampere awal – ampere akhir x panjang kabel bolak balik x (tahanan jenis / penampang kabel)(200 A – 140 A) x ( 200 meter x 2) x (0,0175 / 70 mm )60 x 400 x 0,00025 = 6 VoltJadi jika tegangan terukur diujung kabel sebesar 206 volt (phase-neutral) maka akan ada kenaikan tegangan sebesar 6 volt menjadi 212 Volt setelah ada penurunan arus karena pemasangan kapasitorDengan keempat kerugian yang ditimbulkan oleh karena power factor yang rendah maka diupayakan memperbaikinya dengan memasang capasitor bank.Bagaimanakah konsep dasar sehingga dengan pemasangan kapasitor bank dapat memperbaiki factor kerja dari suatu sistem kelistrikan ? Hal itu dapat dijelaskan sebagai berikut:- Beban beban yang mempunyai kecenderungan memiliki cosphi kurang dari satu tertinggal ( leaging) adalah beban beban listrik yang mempunyai unsur lilitan dan inti besi. Semisal lampu tabung denga ballastnya, motor motor listrik, las listrik dan transformator .- Sehingga daya listrik yang dipakai untuk mengoperasikan peralatan tersebut terdiri dari dua unsur yaitu daya aktif dan daya reaktif.- Daya aktif adalah daya yang terpakai yang terukur dengan kilowattmeter. Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu dan dapat diukur dengan kwh meter.- Sedangkan daya reaktif adalah daya yang terpakai sebagai energi pembangkitan flux magnetic sehingga timbul magnetisasi. Dan daya ini dikembalikan ke system karena efek induksi elektromagnetik itu sendiri.Capasitor bank adalah sekumpulan beberapa kapasitor yang disambung secara parallel untuk mendapatkan kapasitas kapasitif tertentu. Besaran yang sering dipakai adalah Kvar ( Kilovolt ampere reaktif ) meskipun didalamnya terkandung / tercantum besaran kapasitansi yaitu Farad atau microfarad. Kapasitor ini mempunyai sifat listrik yang kapasitif ( leading ). Sehingga mempunyai sifat mengurangi / menghilangkan terhadap sifat induktif ( leaging ) .Dengan Dasar inilah Nilai power factor diperbaiki.MENGHITUNG DAYA REAKTIF YANG DIPERLUKAN UNTUK MEMPERBAIKI FAKTOR KERJABerapakah kapasitas daya reaktif yang diperlukan untuk memperbaiki system instalasi agar dicapai power factor yang diinginkan .Ada beberapa metode yang bisa digunakan yaitu :1. Metode tabel Cos PhiMetoda ini menggunakan table cos phi (terlampir).Data yang diperlukan adalah daya beban puncak dan factor daya (cos phi )Contoh :Sebuah instalasi pabrik memiliki factor daya 0,7 untuk beban puncak 600 kw jika factor daya yang diinginkan menjadi 0,93 diperlukan daya kapasitor sebesar :Dari tabel didapat angka : 0,62Maka daya reaktif yang diperlukan = 0,62 x 600 kw = 372 kvar2. Pembacaan Kvarh meterDengan uji petik pembacaan Kvarh meter analog pada beban puncakData yang diperlukan adalah Ratio CT, Ratio PT dan Rev./kvarhContoh :Pembacaan putaran piringan kvarh meter setiap 10 putaran adalah 60 dtk. CT Ratio 20/5 A, PT Ratio 20 / 0,1 KV dan rev / kvarh = 900 putaran / kvarhDaya reaktif yang diperlukan :CT ratio ( 4)x PT ratio(200) x 3600 dt /60 dtk x 10 putaran----------------------------------------------------------------------- 900 putaran / Kvarh= 480.000 / 900 = 533 kvar3. Pembacaan ampere dan cos phiDengan pembacaan ampere meter pada beban puncak dan pembacaan power factor pada beban puncak. Contoh =Besar arus rata rata pada beban puncak 1000 AmperePower factor pada beban puncak 0,8 tertinggal (cosphi 1 )Power factor yang direncanakan 1 ( cos phi 2 )Q = 3 x VL x ( I sin phi 1 – I cos phi 1 x sinphi 2 )-------------------------Cos phi 2Q = 1,732 x 400 V x ( 1000 x 0,6 - 1000 x 0,8 x 0 )-----------------1Q = 692 x 600Q = 415 Kvar4.Pembacaan kw dan cos phiMetode ini bersifat global yang diperkirakan power factor target cosphi 1Dengan rumus dasar :KVA = KW + KVARKVAR = KVA - KWContoh : Beban maksimum 400 kw pada cos phi 0,8Beban dihitung KVA = 400/ 0,8 = 500KVAR = 500 - 400 = 250.000 - 160.000 = 90.000= 300 KVARJika target power factor yang diharapkan kurang dari satu maka dapat menggunakan rumus :Cos phi 1 ( awal ) = 0,8Cos phi 2 (target) = 0,95Daya aktif = 400 kwRumus =Kvar = Kw ( tan phi 1 - tan phi 2 ) 1 1Kvar = Kw ( ---------- -1 - ---------- - 1 )Cosphi 1 cosphi 21 1= 400 ( ---------- -1 - ---------- - 1 )0,8 0,95= 400 ( 0,75 - 0,33 )= 168 Kvar1. Pembacaan rekening/tagihan listrikMetode ini memerlukan data dari kwitansi selama satu periode (misalnya 1 tahun ). Kemudian data diambil dari pembayaran denda kvar tertinggi. Data lain yang diperlukan adalah jumlah waktu pemakaian.Kvarh tertinggi 63504Q = ------------------------ = ------------- = 265 KvarWaktu pemakaian 8 jam x 30 hariMETODA PEMASANGAN INSTALASI KAPASITORCara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :1. Global compensationDengan metode ini kapasitor dipasang di induk panel ( MDP )Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antara panel MDP dan transformator. Sedangkan arus yang lewat setelah MDP tidak turun dengan demikian rugi akibat disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak terpengaruh. Terlebih instalasi tenaga dengan penghantar yang cukup panjang Delta Voltagenya masih cukup besar.1. Sectoral CompensationDengan metoda ini kapasitor yang terdiri dari beberapa panel kapasitor dipasang dipanel SDP. Cara ini cocok diterapkan pada industri dengan kapasitas beban terpasang besar sampai ribuan kva dan terlebih jarak antara panel MDP dan SDP cukup b3. Individual CompensationDengan metoda ini kapasitor langsung dipasang pada masing masing beban khususnya yang mempunyai daya yang besar. Cara ini sebenarnya lebih efektif dan lebih baik dari segi teknisnya. Namun ada kekurangan nya yaitu harus menyediakan ruang atau tempat khusus untuk meletakkan kapasitor tersebut sehingga mengurangi nilai estetika. Disamping itu jika mesin yang dipasang sampai ratusan buah berarti total cost yang di perlukan lebih besar dari metode diatasHARMONIC WAVE ( GELOMBANG HARMONIC ) Beban listrik di industri dapat dikelompokkan menjadi 2 bagian yaitu- Beban linier Yang dimaksud dengan beban linier adalah beban beban listrik yang tidak menimbulkan distorsi gelombang frekuensi . Hingga jika dilihat dari spectrum gelombang arus dan tegangan tidak nampak gelombang dengan frekuensi yang lain. Misalnya motor listrik induksi , pemanas , lampu pijar dan lain lain- Beban non linier Yang dimaksud beban non linier adalah beban beban listrik yang dapat menimbulkan distorsi arus dan tegangan sehingga bentuk gelombang sudah tidak lagi sempurna sinusoida melainkan bisa dilihat seperti gambar. Frekuensi lain yang mucul akibat hal ini yang dinamakan gelombang harmonic. Beban beban listrik yang mengandung harmonic tinggi antara lain Lampu sodium ,mesin las listrik, inverter, soft starter, motor motor DC, UPS, trafo saturasi,tanur listrikDari kedua jenis beban ini beban non linier inilah yang dapat merusakkan kapasitor bank jika harmonic yang dihasilkan peralatan listrik berlebihan. Satuan haromic dalam prosen diukur dengan menggunakan alat ukur khusus ( Power quality meter ). Jenis kapasitor yang akan digunakan juga tergantung sampai seberapa besar Total daya peralatan yang mengandung harmonic dibandingkan dengan total daya trafo dalam satuan persen. Pada batas tertentu diatas 15 % maka harmonic ini dapat berpotensi merusakkan kapasitor . Selain dapat berpotensi merusakkan kapasitor harmonic ini juga dapat menyebabkan :1. Menaikkan rugi rugi panas pada motor , transformator dan generator sehingga menurunkan rendemen dari peralatan tersebut.2. Combinasi parallel antara beban dan kapasitor dapatmenimbulkan resonansi yang sifatnya memperkuat harmonic.dan berbahaya bagi peralatan elektronik.3. Karena harmonic berpengaruh terhadap flux motor sehingga menimbulkan mekanikal vibrasi , noise dan ripple pada torsi motor.4. Karena terpengaruh harmonic interference maka peralatan proteksi yang sifatnya elektronik dapat terpengaruh dan dapat mengalami kegagalan.5. Karena gelombang arus dan tegangan sudah terdistorsi dengan harmonic maka pengukuran dengan instrument listrik bisa tidak lagi akurat karena gelombang arus dan tegangan sudah tidak sinusoida murni. Dan peralatan elektronik selalu menggunakan kapasitor dn akan membuat deviasi hasil pengukuran.Bagi peralatan peralatan elektronik vital sangat diperlukan peralatan pencegah harmonic buruk yaitu dengan memasang Filter harmonic yang bekerja menghilangkan gelombang harmonic.Untuk pemilihan type / jenis kapasitor dapat berdasarkan berapa besar factor harmonic (thd) yang terkandung dalam instalasi dan besarnya dalam satuan prosen ( % ) . sebagai contoh harmonic instalasi sebesar 20 % yang berarti dari total KVA peralatan yang ada ada 20 % peralatan yang mengandung harmonic.nJika total harmonic yang ada kurang dari 15 % maka pemilihan kapasitor memakai type standart dengan tegangan 415 V.Jika total harmonic yang ada lebih dari 15 % dan kurang dari 25 % , maka pemilihan type memakai kapasitor yang tegangan kerjanya 460 V dengan rating Kvar lebih tinggi 21 % sebagai contoh :Untuk mendapatkan 50 Kvar pada tegangan 415 V , maka persamaannya menggunakan ( 460/415 ) kwadrat x 50 Kvar = 60 kvar pada tegangan 460 VJika total harmonic yang ada diatas 25% sampai 40% maka pemilihan kapasitor menggunakan tegangan kerja 525 V, dengan demikian untuk mendapatkan daya reaktif 50 Kvar pada 415 V dibutuhkan kapasitor sebesar 60 % lebih tinggi yaitu kapasitor 80 Kvar / 525 V. 60 % ini berasal dari ( 525/415 ) kwadrat = 1,60 atau 60 % lebih banyak.Jika total harmonic lebih tinggi dari 40 % , maka kapasitor yang dipakai menggunakan tegangan sebesar 525 V ditambah pemasangan detune reaktor secara seri. Pemasangan Detune reaktor ini sebagai filter harmonic yang mana berupa lilitan dengan satuan besaran Henry .Karena detune reaktor berupa lilitan maka harmonic ini (gelombang liar) akan beresonansi terhadap lilitan induktif dan dengan sendirinya memfilter harmonic yang masuk ke kapasitor bank.Untuk peralatan elektronik yang mempunyai sensifitas tinggi seperti halnya peralatan yang ada pada pusat telekomunikasi , maka diperlukan filter harmonic jenis khusus seperti yang tampak pada gambar panel diatas,Salah satu cara lagi yang bisa menghilangkan harmonic ini yaitu menggunakan kopling mekanik atau secara ilmiah menggunakan metoda motor Generator set.Metode ini cukup effektif memisahkan sumber daya yang terkontaminasi harmonic . Metode ini dapat diterangkan sebagai berikut :Sumber daya terlebih dahulu digunakan untuk memutar motor listrik , jika menginginkan mendapatkan putaran sinkron dapat dengan menggunakan motor sinkron. Tapi karena halnya untuk mendapatkan motor sinkron susah didapatkan dipasaran dapat juga menggunakan motor induksi yang dikontrol oleh inverter untuk mendapatkan putaran sinkron. Daya poros mekanis yang berputar ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik . dan daya keluaran dari generator ini sudah merupakan bentuk sinusoida murni tanpa terkontaminasi harmonic lagi dikreanakan terpisah oleh kopling mekanik.Pemasangan Detuned Reactor akan memberikan keuntungan :- Melindungi kapasitor dari kerusakan akibat kelebihan tegangan / arus karena harmonic yang terlalu tinggi.- Dapat menurunkan prosentase harmonic pada jaringan.Komponen komponen yang terdapat pada panel kapasitor antara lain :1. Main switch / load Break switchMain switch ini sebagai peralatan kontrol dan isolasi jika ada pemeliharaan panel . Sedangkan untuk pengaman kabel / instalasi sudah tersedia disisi atasnya (dari) MDP.Mains switch atau lebih dikenal load break switch adalah peralatan pemutus dan penyambung yang sifatnya on load yakni dapat diputus dan disambung dalam keadaan berbeban, berbeda dengan on-off switch model knife yang hanya dioperasikan pada saat tidak berbeban .Untuk menentukan kapasitas yang dipakai dengan perhitunganminimal 25 % lebih besar dari perhitungan KVar terpasang dari sebagai contoh :Jika daya kvar terpasang 400 Kvar dengan arus 600 Ampere , maka pilihan kita berdasarkan 600 A + 25 % = 757 Ampere yang dipakai size 800 Ampere.2. Kapasitor Breaker.Kapasitor Breaker digunkakan untuk mengamankan instalasi kabel dari breaker ke Kapasitor bank dan juga kapasitor itu sendiri. Kapasitas breaker yang digunakan sebesar 1,5 kali dari arus nominal dengan I m = 10 x Ir.Untuk menghitung besarnya arus dapat digunakan rumusI n = Qc / 3 . VLSebagai contoh : masing masing steps dari 10 steps besarnya 20 Kvar maka dengan menggunakan rumus diatas didapat besarnya arus sebesar 29 ampere , maka pemilihan kapasitas breaker sebesar 29 + 50 % = 43 A atau yang dipakai 40 Ampere.Selain breaker dapat pula digunakan Fuse , Pemakaian Fuse ini sebenarnya lebih baik karena respon dari kondisi over current dan Short circuit lebih baik namun tidak efisien dalam pengoperasian jika dalam kondisi putus harus selalu ada penggantian fuse. Jika memakai fuse perhitungannya juga sama dengan pemakaian breaker.3. Magnetic ContactorMagnetic contactor diperlukan sebagai Peralatan kontrol.Beban kapasitor mempunyai arus puncak yang tinggi , lebih tinggi dari beban motor. Untuk pemilihan magnetic contactor minimal 10 % lebih tinggi dari arus nominal ( pada AC 3 dengan beban induktif/kapasitif). Pemilihan magnetic dengan range ampere lebih tinggi akan lebih baik sehingga umur pemakaian magnetic contactor lebih lama.4. Kapasitor BankKapasitor bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif..yang akan berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Kapasitas kapasitor dari ukuran 5 KVar sampai 60 Kvar. Dari tegangan kerja 230 V sampai 525 Volt.5. Reactive Power RegulatorPeralatan ini berfungsi untuk mengatur kerja kontaktor agar daya reaktif yang akan disupply ke jaringan/ system dapat bekerja sesuai kapasitas yang dibutuhkan. Dengan acuan pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi utama Breaker maka daya reaktif yang dibutuhkan dapat terbaca dan regulator inilah yang akan mengatur kapan dan berapa daya reaktif yang diperlukan. Peralatan ini mempunyai bermacam macam steps dari 6 steps , 12 steps sampai 18 steps.Peralatan tambahan yang biasa digunakan pada panel kapasitor antara lain :- Push button on dan push button off yang berfungsi mengoperasikan magnetic contactor secara manual.- Selektor auto – off – manual yang berfungsi memilih system operasional auto dari modul atau manual dari push button.- Exhaust fan + thermostat yang berfungsi mengatur ambein temperature dalam ruang panel kapasitor. Karena kapasitor , kontaktor dan kabel penghantar mempunyai disipasi daya panas yang besar maka temperature ruang panel meningkat.setelah setting dari thermostat terlampaui maka exhust fan akan otomatic berhenti.DESIGN DAN PERENCANAAN PANEL KAPASITORSuatu pabrik mempunyai parameter listrik sebagai berikut :Pada beban puncak / full operasional terbaca :Ampere : 1200 AmpereTegangan : 385 Volt ACCos phi : 0,75 ( cosphi 1 ) = sin phi 1 : 0,661Kw meter : 600 KwCos phi yang ditargetkan : 0,96 (cosphi 2 ) = sin phi 2 : 0,28Perhitungan dengan rumus :Ic = ( Arus Maksimum x sin phi 1) – ( Arus maksimum x cos phi 1 x sin phi 2 )-----------------------------------------Cos phi 2= ( 1200 x 0,661 ) - ( 1200 x 0,75 x 0,28 )-----------------------0,96= 793 ,2 - 262,5= 530,7 Ampere ReaktifQc = 3 x VL x Ic= 1,732 x 385 x 530,7= 353,88 Kvar = 354 KvarKapasitor yang dibutuhkan :Tegangan kerja kapasitor 415 V ( V 2 )Tegangan jala jala terukur 385 V ( V1 )Daya reaktive terhitung 354 Kvar ( Q1 )Daya Reaktive Kebutuhan ( Q2) ?Q 1 354Q 2 = ------------------ = ------------------ = 411,6 Kvar = 420 Kvar( V1 / V2 ) ( 385/ 415 )Jadi kebutuhan daya reaktif aktualnya 420 Kvar1. Mains switch yang digunakan sebesar :MS = 1,25 x I c = 1,25 x 530 Ampere = 662 AmpereBisa dipilih antara kapasitas switch 630 A atau 800 ASelain Load break switch ( LBS ) bisa digunakan MCCB atau fuse2. Regulator yang di pilih mempunyai 12 steps dengan perhitungan10 Kvar x 1 steps , 20 kvar x 1 steps , 30 Kvar x 1 steps dan 40 Kvar 9 steps = 10 + 20 + 30 + 360 = 420 KvarCurrent transformer yang dipakai 600 / 5 A atau menggunakan Current transformer yang sudah ada di panel MDP berapapun ampernya, Reactive power regulator dapat menyesuaikan settingan.3. Pemutus tenaga yang digunakan bisa menggunakan MCCB atau FuseUntuk 10 Kvar = 20 Ampere ( fuse 25 Ampere)Untuk 20 Kvar = 40 Ampere ( fuse 50 Ampere )Untuk 30 KVar = 60 Ampere ( fuse 80 Ampere )Untuk 40 Kvar = 80 Ampere ( fuse 100 Ampere)Dianjurkan memilih breaker dengan breaking capacity yang tinggi minimal 25 KA.4. Magnetic contactor yang digunakan untuk kapasitor10 Kvar = 20 Ampere20 Kvar = 40 Ampere30 Kvar = 60 Ampere40 Kvar = 80 AmpereRating ampere kontaktor kondisi pada AC 3 bukan AC15. Kapasitor bank yang digunakan pada tegangan jaringan 400/415 V10 Kvar 1 unit20 Kvar 1 unit30 Kvar 1 unit40 Kvar 9 unit6. Busbar utama untuk kapasitas 600 Ampere menggunakan ukuran8 x 50 mm = 400 mm 2 (batang tembaga ).Untuk busbar main switch menggunakan ukuran 10 x 30 mm = 300 mm27. Kabel Power kapasitor bank menggunakan kabel NYA / NYAF10 Kvar = 6 mm 220 Kvar = 10 mm 230 Kvar = 16 mm 240 Kvar = 25 mm 2Additional komponen :- Exhaust fan 60 watt 220 V + Thermostat- Selektor auto manual- Push button on – off- Pilot lamp- Mcb control / fuse control- Cover pertinax 2 mmBox panel yang digunakan ukuran :Tinggi : 200 cmPanjang : 150 cm ( 2 pintu )Tebal / dalam : 75 cmTebal plat : 1,8 mm – 2 mmWarna : Grey RAL 7032Cat : Powder CoatingLangkah perakitan dan instalasi :1. Atur dan pasang dudukan Main Switch, MCCB , Magnetic contactor , dan kapasitor bank2. Ukur dan setting dudukan untuk busbar utama3. Ukur dan setting untuk busbar mains switch4. Lubangi busbar dan cat sesuai dengan urutan RST5. Lubangi dudukan plat untuk pasang Main switch ,MCCB,Kontaktor dan kapasitor6. Lubangi pintu panel sesuai gambar rencana untuk Modul regulator ,pilot lamp, push button dan selector auto manual.7. Pasang semua komponen pada tempatnya sesuai gambar8. Instalasi Kabel Power dari Busbar , MCCB, Magnetic contactor sampai Kapasitor bank.gunakan sleve kabel untuk menandai phasenya.9. Instalasi kabel kontrol, dianjurkan menggunakan kabel merah warna standar untuk rangkaian kontrol AC) kabel schoon merah untuk menandai Phase dan Kabel schoon biru untuk menandai neutral. Untuk RST menggunakan kabel shoon merah,kuning , biru10. Instalasi kabel kontrol menggunakan marking kabel untukkemudaHan identifikasi dan pemeliharaan.Langkah langkah Test Commisioning Panel Kapasitor1. Tarik kabel Power utama NYY 3 x 1 x 300 mm dari main switch dipanel kapasitor sampai breaker outgoing / busbar panel MDP.2. Tarik dan instalasi kabel Neutral NYAF 6 mm3. Tarik kabel grounding dengan ukuran minimal BC 50 mm4. Tarik kabel instalasi kontrol Current transformer dengan menggunakan kabel NYM 2 x 4 mm , jika jarak antara panel kapasitor dengan panel MDP lebih dari 10 meter maka kabel kontrol Current transformer diperbesar menjadi NYM 2 x 6 mm.5. Cek ulang penyambungan kabel power dan kabel CT pastikan sudah sesuai urutan dan polaritasnya.6. Cek dengan ohmmeter antara busbar dengan busbar, dan antara busbar dengan body atau grounding.7. Semua switch baik main switch , MCCB , mcb kontrol dan selector switch dalam keadaan off.8. Masukkan tegangan power ke panel Kapasitor. Catat tegangan kerja dan amati.9. Masukkan main switch diikuti oleh mccb step by step.10. Naikkan MCB control untuk mengoperasikan modul regulator.11. Setting C / K regulator dengan rumus :Ampere step pertama 16 ampereC/K = ------------------------------- = --------------- = 0,13Ratio CT arus 600/512. Setting power factor target pada cos phi 0,9613. Setting program step utama pada : 1:2:3:4:4:414. Setting program stepping capasitor Normal / circular15. Setelah selesai baca parameter power factor saat itu. Biasanya menunjukkan antara paling rendah 0,65 sampai 0,85. Jika terbaca dibawah 0,5 dimungkinkan terjadi salah koneksi kabel sensor ke regulator / salah fase16. Selektor dipindah diposisi manual. Pada posisi manual ini semua perintah kontaktor dioperasikan dari push button.17. Tekan push button satu persatu bergantian. Cek ampere masing masing phase dari kapasitor .Idealnya seimbang jika terjadi ketidak seimbangan terlalu jauh . Terjadi kerusakan pada kapasitor ,bisa juga terjdi pada kontaktor hingga tidak kontak.18. Baca dan amati besaran ampere yang mengalir apakah sudah sesuai dengan rating ampere yang tertera dalam kapasitas kapasitor.19. Setelah semua steps diperiksa dan tidak ada kelainan berarti, maka selector dipindah ke posisi auto.20. Dalam keadaan auto ini steps steps kapasitor akan masuk dengan sendirinya menyesuiakan besaran kvar yang dibutuhkan.21. Amati perubahan pada tampilan cosphi meter minimal hasil akhir sesuai dengan target atau mendekati dari target.22. Test thermostat dengan memanasinya pakai korek api, beberapa saat setelah thermal setting terlampaui maka exhaust fan harus bekerja.23. Test commissioning telah selesai.Bagaimanakah system operasional panel kapasitor bisa bekerja secara otomatis ?Hal tersebut dapat diterangkan sebagai berikut :- Dalam modul Reactive Power Regulator mempunyai input CT dan input tegangan, sehingga bisa terbaca arus, tegangan , power factor, KVA, KW dan KVAR,parameter ini tidak selalu ditampilkan dalam layar akan tetapi selalu terbaca dalam proses internal modul Dan parameter Kvar ini yang dipakai sebagai acuan berapa steps dan berapa Kvar yang masuk kesistem agar power factor mencapai target. Waktu tunda dan model rotasi dari steps by stepas dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.- Jika pada saat beban awal mempunyai power factor yang rendah dengan beban rendah maka yang terhitung dalam modul regulator bukan berapa ampere beban atau berapa power factor beban melainkan berapa kvar yang diperlukan untuk mencapai nilai target power factor. Maka kapasitor tidak akan masuk bila nilai kvar yang dibutuhkan dibawah nilai minimum Kvar yang tersedia.- Jika pada suatu saat beban bertambah besar dimana beban ini mengandung beban induktif antara lain lampu mercury, Motor motor listrik, AC dll. Maka dalam modul akan mendeteksi Kva menjadi lebih besar maka steps step kontaktor akan masuk memberikan masukan daya reaktif yang dibutuhkan . Karena Kapasitor mempunyai sifat kapasitif sebagai penyeimbang sifat induktif maka power factor dari beban sudah diperbaiki mendekati power factor target.- Demikian juga sebaliknya jika beban berkurang maka nilai kvar yang disupply kapasitor menjadi berlebihan, hal ini segera dideteksi oleh modul regulator dan segera mengurangi pasokan beban kapasitif , sehingga power factor kembali normal mendekati target.Contoh perhitungan :Berapakah nilai Kvar yang dibutuhkan agar power factor dapat mencapai cos phi =1 dan berapakah nilai cosphi total bila terdapat beban beban sebagai berikut :- 1 buah motor exhaust fan dengan Daya input : 10 kw cos phi 0,8 = 12,5 Kva- 10 buah lampu mercury dengan daya input total 5 kw cos phi 0,5 = 10 Kva- 5 buah motor compressor dengan daya input total 7 kw cos phi 0,7= 10 KvaDengan menggunakan rumusKva = Kw + KvarKvar = Kva - kwKvar = 32,5 Kva - 22 Kw= 7,56 KvarKw 22Cos phi total = ------------ = ---------- = 0,676Kva 32,5

sumber : http://sa-solichin.blogspot.com/