Kerugian Akibat Rendahnya Faktor Daya

admin

3 years ago

Penyebab utama faktor daya suatu sistem jaringan listrik menjadi rendah adalah beban induktif.

Pada sebuah rangkaian induktif murni, arus akan tertinggal sebesar 90° terhadap tegangan, perbedaan yang besar pada sudut fasa antara arus dan tegangan ini akan menyebabkan faktor daya mendekati nilai nol. Pada umumnya faktor-faktor daya yang rendah dihasilkan oleh peralatan seperti motor induksi, terutama pada beban–beban rendah dan unit-unit ballast dari lampu pelepas (discharge lighting) yang memerlukan arus magnetisasi reaktif untuk geraknya. Alat-alat las busur listrik juga mempunyai faktor daya yang rendah. Medan magnet dari peralatan-peralatan seperti ini memerlukan arus yag tidak melakukan kerja yang bermanfaat dan tidak mengakibatkan panas atau daya mekanis, tetapi yang diperlukan hanyalah untuk membangkitkan medan. Walaupun arus dikembalikan ke sumber jika medan turun mendadak, perlu penambahan penampang kabel dan instalasi untuk membawa arus ini.

Berikut ini adalah beberapa sumber yang menyebabkan rendahnya faktor daya pada sistim jaringan listrik, yaitu :

Motor Induksi Satu Phasa atau Tiga Phasa, jika motor induksi dibebani ringan maka faktor dayanya rendah sekali, tetapi jika motor induksi sekalipun dibebani penuh maka faktor dayanya jarang melebihi 90%
Variasi besar kecilnya beban pada jaringan sistem tenaga listrik. Pada periode beban rendah, tegangan supply meningkat yang meningkatkan magnetizing yang menyebabkan faktor daya menurun.
Tungku pemanasan / pembakaran pada industri
Lampu penerangan yang memanfaatkan gas neon
Transformer
Arus Harmonic

Kerugian Akibat Rendahnya Faktor Daya

Faktor daya yang rendah menimbulkan beberapa kerugian pada jaringan, berikut ini adalah kerugian yang disebabkan oleh faktor daya rendah yaitu :
1. Kerugian pada jalur penghantar (rugi tembaga)

Pada sebuah jalur penghantar, kerugian yang timbul akibat arus yang mengalir adalah berbanding lurus dengan nilai arus pangkat 2 (I2). Sehingga
rugi-rugi daya pada penghantar tersebut menjadi : Rugi daya = I2 x R : yaitu, semakin besar arus yang mengalir pada penghantar tersebut, semakin besar kerugian (looses daya) pada jaringan tersebut. Dengan kata lain, seperti yang kita ketahui bahwa hampir semua peralatan mesin listrik (transformer, alternator, dll) dihitung dengan satuan kVA.

Sedangkan faktor daya merupakan perbandingan antara daya aktif dan (P = kW) dengan daya semu (S = kVA), yaitu :
Cos φ = P / S = Kw / kVA

Sehingga, semakin rendah faktor daya, semakin besar rating kVA sebuah mesin, semakin besar pula ukuran mesin dan semakin besar mesin maka semakin besar biaya pengadaannya dan perawatannya.
2. Ukuran Penghantar
Ketika faktor daya rendah, arus yang mengalir akan meningkat, dengan demikian, untuk mengalirkan arus yang besar membutuhkan ukuran penghantar konduktor yang lebih besar dan semakin besar penghantar atau konduktor akan semakin besar biaya yang dibutuhkan untuk pengadaanya.

3. Voltage Drop (tegangan jatuh)

Tegangan jatuh (Voltage Drop) disepanjang penghantar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan, tegangan jatuh (Voltage Drop) V = I.Z . Pada kondisi faktor daya rendah, arus yang mengalir akan meningkat. Sehingga dari persamaan (V = I.Z), tegangan jatuh pada penghantar akan menjadi lebih besar. Ketika faktor daya bernilai rendah, tegangan jatuh akan menjadi besar, sehingga nilai tegangan diujung penerima menjadi kecil bila dibandingkan dengan tegangan diujung pengiriman, dan akan semakin besar selisihnya apabila dibandingkan dengan nilai tegangan disisi pengirim ketika pada kondisi tanpa beban, dimana arus tidak ada yang mengalir.
4. 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 pembangkitan (generator).

5. Penalti dari penyedia layanan listrik (PLN)

PLN akan membebankan denda faktor daya dibawah 0,85 tertinggal
dalam tagihan tenaga listrik.

Dengan kelima 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 regulator. 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.

Artikel Lainnya :