## Analisis Injeksi Daya Reaktif Untuk Memperbaiki Faktor Daya Pada Line Instalasi Listrik Gedung Workshop AK-Manufaktur Bantaeng

## Hermansyah
Akademi Komunitas Industri Manufaktur Bantaeng, Bantaeng, Sulawesi Selatan, Indonesia
anchaogi.hp@gmail.com
Abstract—This  research  is  a  case  study,  namely  the electrical installation system for AK-Manufacturing Bantaeng fabrication workshops. This study aims to improve the value of cos  φ  (power  factor)  from  0.75  to  0.97  and  to  determine  the capacity  of  the  capacitor  bank  that  will  be  installed  on  the electrical installation line of the AK-Manufacturing Bantaeng Fabrication  Machine  workshop  building.  The  problem  that occurs is the low value of cos φ (power factor) in the installed electrical system which causes the installed active power to be not  maximal.  For  this  reason,  a  capacitor  bank  with  an adjusted  capacity  value  is  needed  to  provide  reactive  power injection so that the value of cos φ can be increased from 0.75 to  0.97.  This  study  uses  an  analysis  method  to  determine  the value  of  reactive  power  to  be  injected  into  the  electrical installation  system.  The  results  of  this  study  indicate  that  the required  reactive  power  injection  capacity  is  12  KVar  or 12,000  Var.  This  value  is  sufficient  to  improve  the  power factor  from  0.75  to  0.97.  This  means  that  the  electrical installation system is more optimal.
Keywords —Power  Factor,  Capacitor  Bank,  Reactive  Power, Case Study.
I ntisari—Penelitian  ini  merupakan  penelitian  study kasus  yaitu  pada  sistem  instalasi  listrik  workshop  mesin fabrikasi AK-Manufaktur Bantaeng. Penelitian ini bertujuan untuk memperbaiki nilai cos φ (factor daya) dari 0.75 menjadi 0.97 dan untuk mengetahui kapasitas kapasitor bank  yang  akan  dipasang  pada  line  instalasi  listrik  gedung workshop  Mesin  Fabrikasi  AK-Manufaktur  Bantaeng. Permasalahan  yang  terjadi  adalah  rendahnya  nilai  cos  φ (factor  daya)  pada  system  kelistrikan  yang  terpasang sehingga  menyebabkan  tidak  maksimalnya  daya  aktif  yang terpasang.  Untuk  itu  dibutuhkan  kapasitor  bank  dengan nilai  kapasitas  yang  telah  disesuaikan  untuk  memberikan injeksi  daya  reaktif  sehingga  nilai  cos  φ  dapat  dinaikkan dari  0.75  hingga  0.97.  Penelitian  ini  menggunakan  metode analisis  untuk  menentukan  nilai  daya  reaktif  yang  akan diinjeksikan  ke  dalam  system  instalasi  listrik.  Hasil  dari penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  kapasitas  injeksi  daya reaktif  yang  dibutuhkan  sebesar  12  KVar  atau  12.000  Var. Nilai  tersebut  cukup  untuk  memperbaiki  faktor  daya  dari 0.75  menjadi  0.97.  Artinya  sistem  instalasi  listrik  tersebut lebih optimal.
Kata  Kunci—Faktor  Daya,  Kapasitor  Bank,  Daya  Reaktif, Study Kasus.

## I. PENDAHULUAN
Listrik  merupakan  kebutuhan  utama  aktivitas  rumah tangga  dan  instansi  pemerintah  dan  industri.  Distribusi daya  listrik  yang  handal  dapat  menpengaruhi  kelancaran aktifitas  kegiatan  produksi  khususnya  di  industri  dan
tempat  pelatihan  yang  membutuhkan  daya  listrik  yang stabil  dalam  rangka  mengoperasikan  mesin  yang menyerap daya yang besar.
Gedung  Workshop  Mesin  Fabrikasi  AK-Manufaktur Bantaeng  merupakan  salah  satu  sarana  prasarana  untuk menunjang kegiatan praktikum mahasiswa Program Studi Teknik  Perawatan  Mesin  AK-Manufaktur  Bantaeng. Gedung  workshop  tersebut,  didalamya  terdapat  3unit mesin bubut, 4unit mesin frais, 2 unit mesin CNC, 4 unit mesin  gerinda,  2  buah  mesin  bor,  1  buah  mesin  asah pahat, dan 17 unit mesin las.
Tentunya mesin-mesin tersebut menyerap daya reaktif yang  tidak  sedikit  sehingga  menyebabkan  tidak maksimalnya  daya  aktif  terpasang  di  panel  induk.  Hal tersebut  disebabkan  oleh  Cos  φ  total  pada  mesin-mesin tersebut  berada  pada  angka  <  0.85  Hal  tersebut merupakan  masalah  yang  serius  bagi  industri  dan  harus mendapatkan perhatian khusus dalam rangka meningkatkan nilai Cos φ total ke angka yang mendekati 1. Solusi permasalahan tersebut adalah dengan memasang kapasitor  bank  yang  berfungsi  memberikan  injeksi  daya reaktif  kepada  beban  sehingga  nilai  faktor  daya  (cos  φ) dapat dinaikkan mendekati angka 1.
Penelitian ini bertujuan untuk memperbaiki nilai cos φ (factor  daya)  dari  0.75  hingga  mendekati  angka  1  yaitu 0.97.  Selain  itu  penelitian  ini  juga  bertujuan  untuk mengetahui  kapasitas  kapasitor  bank yang  akan  dipasang pada  line  instalasi  listrik  gedung  workshop  Mesin Fabrikasi AK-Manufaktur Bantaeng.

## II. LANDASAN TEORI
A. Beban pada Sistem Tenaga Listrik
Sistem  tenaga  listrik  adalah  serangkaian  peralatan- peralatan  kelistrikan  yang  saling  bekerjasama  satu  sama lain  dalam  menyalurkan  tenaga  listrik  mulai  dari  system pembangkitan,  transformator,  jaringan  transmisi,  garudu induk, jaringan distribusi, alat-alat proteksi dan beban.
Dalam  rangkaian  listrik  AC,  beban  terbagi  menjadi tiga  jenis  yaitu  beban  resistif,  beban  kapasitif  dan  beban induktif.
1. Beban Resistif .
Beban  resistif  dihasilkan  oleh  komponen-komponen kelistrikan    yang  memiliki  tahanan  murni  seperti  pada lampu pijar dan berbagai macam elemen pemanas. Beban jenis  ini  bersifat  pasif  yaitu  tidak  mampu  untuk menghasilkan  energy  listrik.  Beban  jenis  ini  tidak menyerap  daya  reaktif  melainkan  beban  jenis  ini  hanya
menyerap  daya  aktif.    Arus  dan  tengangan  pada  beban resistif  akan  sefasa  atau  tidak  akan  menimbulkan pergeseran sudut fasa. Dengan kata lain factor daya pada jenis beban ini adalah 1 yang dinotasikan Cos φ. Berikut ini  adalah  persamaan  untuk  menentukan  daya  aktif  pada beban resistif (Nur, 2017).
P = V . I (1) P = √3. V . I (2)

## 2. Beban Induktif
Beban  Induktif  adalah  beban  yang  terdiri  dari kumparan  kawat  yang  dililitkan  pada  suatu  inti.  Contoh jenis  beban  ini  adalah  inductor,  solenoid,  motor  listrik 1 fhasa dan 3 fhasa, transformator 1 fhasa dan 3 fhasa dll. Jenis  beban  ini  dapat  memberikan  dampak  pergeseran sudut  fasa  pada  arus  sehingga  mengakibatkan  arus tertinggal  terhadap  tegangan  ( lagging ).  Jenis  beban  ini menyerap  dua  jenis  daya,  yaitu  daya  aktif  dan  daya reaktif.  Berikut  ini  adalah  persamaan  untuk  menentukan daya aktif.  [6]
P = V . I . Cos φ (3) P = √3.  V . I . Cos φ (4)

## 3. Beban Kapasitif
Beban jenis kapasitif memiliki kelebihan yang mampu menyimpan  energy  listrik  yang  berasal  dari  pengisian elektrik  pada  suatu  rangkaian  listrik.  Jenis  beban  ini menyebabkan  arus  mendahului  tegangan  atau  biasa disebut  dengan  istilah  ( leading ).  Jenis  beban  ini menyerap  daya  aktif  dan  dapat  mengeluarkan  daya reaktif  sehingga  sangat  cocok  digunakan  dalam  injeksi daya  reaktif  pada  beban-beban  induktif  yang  pada dasarnya  membutuhkan  daya  reaktif  untuk  bekerja sehingga daya aktif yang disuplay oleh PT.PLN (persero) dapat  dimaksimalkan.  Berikut  ini  adalah  persamaan untuk menentukan daya reaktif.  [6]
Q = V . I . Sin φ (5) Q = √3.  V . I . Sin φ (6)

## B. Faktor Daya
Faktor  daya  merupakan  salah  satu  indikator  baik buruknya  kualitas  daya  listrik.  Faktor  daya  atau  faktor kerja  adalah  perbandingan  antara  daya  aktif  (Watt) dengan  daya  semu/daya  total  (VA),  atau  cosinus  sudut antara  daya  aktif dan  daya  semu/daya  total.  Peningkatan daya  reaktif  akan  meningkatkan  sudut  antara  daya  aktif dan  daya  semu  sehingga  dengan  daya  aktif  yang  tetap akan  mengakibatkan  peningkatan  daya  semu  yang  akan dikirimkan.  Nilai  faktor  daya  tertinggi  adalah  1.  Sistem dengan  faktor  daya  seperti  ini  memiliki  efisiensi  yang sangat  baik  dimana  hal  ini  berarti  daya  total/semu  (VA) yang  dibangkitkan  digunakan  secara  utuh  pada  beban resistif (Watt). Dalam hal ini nilai daya total/ semu (VA) sama dengan daya aktif (Watt). [3]
Pada suatu sistem tenaga listrik memiliki 3 jenis faktor daya  yaitu  faktor  daya  unity,  faktor  daya  mendahului
(leading)  dan  faktor  daya  terbelakang  (lagging)  yang ditentukan oleh jenis beban pada sistem tenaga listrik.
Perbaikan faktor daya untuk memperbesar harga cos φ (pf)  yang  rendah,  hal  yang  mudah  di  lakukan  adalah dengan  cara  mempersempit  sudut  phi  1  sehhingga menjadi  phi  2  berarti  phi  1  >  phi  2.  Usaha  untuk memperkecil  sudut  phi  itu  hal  yang  mungkin  dilakukan adalah  memperkecil  komponen  daya  reaktif  (VAR) Komponen  daya  rekatif  yang  bersifat  rinduktif  harus dikurangi  dan  pengurangan  tersebut  dilakukan  dengan menambah  suatu  sumber  daya  rekatif  yaitu  berupa kapasitor atau lebih dikenal dengan istilah kapasitir bank.
C. Kapasitor Bank
Kapasitor bank merupakan komponen kelistrikan yang berfungsi  untuk  meningkatkan  power  faktor  (pf). Kapasitor bank terdiri dari rangkaian-rangkaian kapasitor yang saling terhubung satu sama lain baik secara hubung seri maupun secara parallel yang dirangkai kedalam satu panel kapasitor bank. [3]
Kapsitor  bank  sangat  dibutuhkan  oleh  industri  dan institusi  pendidikan  yang  didalamnya  terdapat  banyak beban  induktif.  Jika  factor  daya  pada  sebuah  industri dibawah  0.85  maka  industri  tersebut  akan  dikenakan denda  oleh  PLN.  Untuk  mendapatkan  factor  daya  >85 maka suatu industri harus memasang kapasitor bank pada instalasi kelistrikannya.
D. Perbaikan Faktor Daya
Secara  umum  perbaikan  factor  daya  adalah  dengan menambahkan  komponen  sebagai  pembangkit  daya reaktif  yaitu  kapasitor  bank.  Kapasitor  bank  tersebut berfungsi  untuk  mensuplai  kebutuhan  daya  reaktif  dalam satuan Var pada beban-beban induktif. Untuk merencanakan  suatu  sistem  dalam  memperbaiki  faktor daya, dapat dipergunakan suatu konsep yaitu kompensator ideal,  dimana  sistem  ini  dapat  dihubungkan  pada  titik penyambungan  secara  paralel  dengan  beban  dan memenuhi 3 fungsi utama, yaitu memperbaiki faktor daya mendekati  nilai  1  (unity  power  factor),  mengurangi  atau mengeliminasi  regulasi  tegangan  dan  menyeimbangkan arus  beban  dan  tegangan  fasa.  Untuk  memenuhi kebutuhan  daya  reaktif  yang  efektif  dan  efisien,  maka perlu  dilakukan  pemilihan  sumber  daya  reaktif  untuk perbaikan faktor daya. [1]

## III. METODE PENELITIAN
Penelitian ini terbagi kedalam beberapa tahap yaitu: 1. Melakukan study literature dan melakukan pengukuran  nilai  Cos  φ  total  pada  mesin-mesin  yang ada di workshop mesin.
2. Melakukan analisis data dengan menentukan kapasitas kebutuhan  kapasitor  bank  untuk  memperbaiki  faktor daya  (Cos  φ)  pada  instalasi  listrik  gedung  workshop mesin.
3. Memastikan  rancangan  kapasitor  bank  sesuai  dengan standard dan peraturan yang berlaku.
Tahapan  penelitian  ini  ditampilkan  secara  detail  pada Gambar 1 berikut ini:
Gambar.1 Flow Chart Penelitian

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  obeservasi  (data  name  plate)  dan pengukuran  secara  langsung  diketahui  parameter    mesin- mesin fabrikasi di workshop mesin yaitu sebagai berikut:
1. Total  daya  aktif  pada  mesin-mesin  fabrikasi  adalah 28.19 KW.
2. Cos  φ  total  yang  didapatkan  dari  hasil  perhitungan adalah 0.75.
3. Cos  φ  total  yang  didapatkan  dari  hasil  pengukuran adalah 0.76.
4. Tegangan terukur pada L-L 385 Volt
5. Tegangan terukur pada L-N 225 Volt
Data tersebut merupakan data awal untuk menentukan kapasitas  kapasitor  bank.  Dari  data  tersebut  maka  daya reaktif  dapat  dihitung  dengan  menggunakan  persamaan berikut in:
Q = √3 x V x I x Sin φ
(7)
Dengan  demikian  besarnya  daya  reaktif  (Q)  pada mesin-mesin  fabrikasi  yang  ada  pada  Table.1  adalah sebagai berikut:
• Mesin las besar Q = √3 x 380 x 32 x Sin φ =  1051   x 2 (unit)
=  2102 Var
• Mesin las kecil Q = √3 x 380 x 16 x Sin φ =  526 x 15 (unit)
= 7890 Var
• Mesin gerinda Q = √3 x 380 x 2.8 x Sin φ
=  92 x 4 (unit)
=  368 Var
• Mesin Asah Pahat
Q = √3 x 380 x 4 x Sin φ =  131 x 1 (unit) =  131 Var • Mesin Bor Q = √3 x 380 x 3 x Sin φ =   99  x 2 (unit) =   198 Var • Mesin CNC Q = √3 x 380 x 159 x Sin φ =  5.226,33  x 2 (unit) =  10.452,66 Var • Mesin Frais Q = √3 x 380 x 22 x Sin φ =  723,14  x 4 (unit) =  2.892,56 Var • Mesin Bubut Q
= √3 x 380 x 8.4 x Sin φ
=  276,10 x 3 (unit)
=  828,3 Var Tabel.1
Data total daya aktif dan daya reaktif beban workshop mesin AK-Manufaktur Bantaeng. N o Mesin-Mesin Fabrikasi Jumlah Unit Total Daya Aktif (Watt) Total Daya Reaktif (Var) 1 Mesin Las Besar 2 25600 2102 2 Mesin Las Kecil 15 96000 7890 3 Mesin Gerinda 4 8800 368 4 Mesin Asah Pahat 1 550 131 5 Mesin Bor 2 520 198 6 Mesin CNC 2 50000 10452 7 Mesin Frais 4 12000 2.892 8 Mesin Bubut 3 3500 828 Total 281930 24861
Total Daya Aktif   : 28.19  KWatt Total Daya Reaktif : 24.8    KVar
Dari  data  perhitungan  dan  pengukuran,  maka  nilai kapasitas  kapasitor  bank  untuk  injeksi  daya  reaktif  ke system  line  instalasi  listrik  gedung  workshop  mesin  AK- Manufaktur  Bantaeng  dapat  ditentukan  dengan  cara sebagai berikut:
• Faktor daya sebelum diperbaiki: Cos φ  Q1 = 0.75
Cos -1 (0.75) = 41.40 Sin Q1 (41.40) = 0.66
• Faktor daya sesudah diperbaiki: Cos φ  Q2 = 0.97
Cos -1 (0.97) = 14.06 Sin Q2 (14.06) = 0.24
• KVAR sebelum diperbaiki: P (Kwatt) x Sin Q1
28.19 x 0.66 = 18.60 Kvar
• KVAR sesudah diperbaiki: P (Kwatt) x Sin Q2
28.19 x 0.24 = 6.76  Kvar
Jadi kapasitas injeksi daya reaktif yang dibutuhkan untuk memperbaiki  factor  daya  Cos  φ  dari  0.75  menjadi  0.97 pada  line  instalasi  listrik  gedung  workshop  mesin fabrikasi  AK-Manufaktur Bantaeng  adalah 18.60 Kvar -
Mulai Study Literatur Melakukan Pengukuran Nilai Cos Phi SELESAI Analisis dan Perancangan Sesuai Standar ?? Ya Tidak
6.76  Kvar  = 11.84  Kvar. Untuk  itu  kapasitor  bank  yang direkomendasikan  adalah  kapasitor  yang  berkapasitas 12 KVar 220/380 Volt.

## V. KESIMPULAN
Line instalasi listrik gedung workshop  mesin fabrikasi AK-Manufaktur  Bantaeng  membutuhkan  injeksi  daya reaktif  sebesar  11.84  KVar.  Untuk  itu  digunakan kapasitor bank yang berkapasitas 12 KVar 220/380 Volt. Perbaikan  factor  daya  dapat  memaksimalkan  daya  aktif terpasang  secara  keseluruhan.  Faktor  daya  (cos  φ)  dapat diperbaiki dari 0.75 menjadi 0.97

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terlaksananya  penelitian  ini  tidak  terlepas  dari berbagai pihak yang mendukung. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Para pimpinan Akademi Komunitas Industri Manufaktur  Bantantaeng  yang  telah  memberikan fasilitas  dalam  mendukung  terlaksananya  penelitian ini.
2. Teknisi  Akademi  Komunitas  Industri  Manufaktur Bantaeng yang telah banyak membantu dalam proses pengukuran dan pengambilan data awal.
3. Kepada dewan redaksi jurnal yang telah meluangkan waktu  untuk  bekerja  secara  maksimal  sampai  pada prses penerbitan.

## REFERENSI
[1] Alland,  Arfah,  Perancangan  Kebutuhan  Kapasitor  Bank Untuk  Perbaikan  Faktor  Daya  Pada  Line  Mess  I  di PT.Bumi  Lamongan  Sejati  (WBL).  Universitas  Negeri Surabaya. 2017
[2] Ananta, Isdiyarto, Rancang Bangun Kapasitor Bank Untuk Efisiensi  Daya  Listrik  Pada  Industri  Kecil.  Journal Sainteknol, 2014, Vol.12 No 1.
[3] Ardiansyah, Haimi, Pengaruh Penggunaan Kapasitor Bank pada  Penyulang  Kota  di  PT.  PLN5  (Persero)  Rayon Meulaboh  Kota.  VOCATECH: Vocational  Education  and Technology Journal. Vol 2 hal. 21-28. 2020
[4] Aripriharta, Mardianto, Amri, Muharnis. Rancang Bangun Simulator  Perbaikan  Faktor  Daya  Listrik  Sebagai  Modul Praktikum  di  Laboratorium  Elektrika  Daya.  Jurnal INOVTEK, Vol.2, No.2 2020
[5] Dugan, R.C, Granaghan, M. F, Beaty H. Wayne, Electrical Power System Quality, McGraw-Hill. 1996
[6] Nur,  Hardiranto,  Analisa  optimasi  perbaikan  faktor  daya dan  drop  tegangan  dengan  menggunakan  kapasitor  bank pada  line  5  PT.  Bukit  Asam  (persero)  Tbk.  Fakultas teknik: Universitas Lampung. 2017
[7] Jumadi, Tambunan. Analisis Pengaruh Jenis Beban Listrik Terhadap Kinerja Pemutus Daya Listrik Di Gedung Cyber Jakarta. Jurnal Energy & Kelistrikan Vol.7 No.2. 2015
[8] Prasetyo,  Assafat.  Efektifitas  Pemasangan  Kapasitor Sebagai  Metode  Alternatif  Penghemat  Energi  Listrik. Media Elektrika, Vol.3, Vo.2, 2010
[9] Ulya,  Analisis  dan  Simulasi  Pengaruh  Pemasangan Kapasitor Bank Untuk Perbaikan Faktor Daya Menggunakan Simulink pada Sistem Tenaga Listrik di PT. Bogowonto  Prima  laras.  Media  Elektrika,  Vol.12,  No.1,
2019
[10] Yani,  Pemasangan  Kapasitor  Bank  Untuk  Perbaikan Faktor  Daya.  Journal  of  Electrical  Technology,  Vol.2, No.3. 2017