## PERHITUNGAN ARUS DAN SUDUT PERISAI PENANGKAL PETIR PADA TANGKI KONDENSAT CONOCO PHILIPS LTD RAWA MUSI BANYUASIN

## CHOIRUL RIZAL
Dosen Pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang e-mail : Choirul24@yahoo.co.id
Tomi
Alumni Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang

## ABSTRAK
Konservasi energi didefinisikan sebagai kegiatan pemanfaatan energi secara efisien dan rasional tanpa mengurangi penggunaan energi yang diperlukan. Tujuan konservasi adalah untuk memelihara  sumber  daya  alam  yang  berupa  sumber  energi  melalaui  kebijakan  pemilihan teknologi  dan  pemanfaatan  energi  secara  efisien,  rasional  untuk  mewujudkan  kemampuan penyediaan energi.
Konservasi energi listrik dapat dilakukan secara teknis dan nonteknis. Secara teknis konservasi menggunakan  alat  yaitu  inverter  dan  kapasitor  bank.  Inverter  digunakan  untuk  mengkonversi tegangan  searah  ke  suatu  tegangan  bolak-balik  dimana  frekuensi  dari  tegangan  tersebut  dapat diatur. Kapasitor bank merupakan peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif, yang terdiri dari  sekumpulan  beberapa  kapasitor  yang  disambung  secara  paralel  untuk  mendapatkan kapasitas kapasitif terterntu.
Untuk  mengkonversikan  energi  listrik  kita  harus  memperbaiki  faktor  daya  atau  yang  dikenal dengan  cos  phi,  secara  teknisnya  kita  bisa  menghitungnya  dengan  cara  mengetahui  besarnya arus, tegangan, frekuensi dan dayanya.
Kata Kunci : Konservasi Energi, Faktor Daya, inverter, kapasitor bank,

## 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perusahaan daerah air minum atau yang lebih dikenal PDAM Tirta Musi Palembang yang merupakan salah satu perusahaan BUMD (Badan Usaha Milik Daerah) juga  sangat bergantung pada  energi  listrik  yang  disuplay  dari  PLN.  Listrik  sangatlah berperan  penting  didalam  proses kegiatan  di  PDAM  Tirta  Musi  tersebut.  Salah  satu  contoh  penggunaan  listrik  di  PDAM  Tirta Musi  yaitu  untuk  memompa  air  dari  intake  station  yang  berada  di  tepian  sungai  musi  ke instalasi–instalasi  pengolahan  air  (IPA)  seperti  karang  anyar,  3  ilir,  borang,  polygon  dan rambutan.
Dari  data  lapangan  kita  dapatkan  bahwasanya  untuk  memenuhi  kebutuhan  transmisi  air baku  di  PDAM  Tirta  musi  palembang  khususnya  di  instalasi  penyadapan  air  baku  (intake) Karang  Anyar,  PDAM  Tirta  Musi  Palembang  menggunakan  pompa  jenis  sentrifugal  dengan penggerak  motor  induksi  3  phasa  asinkron,  dengan  karakter  oprasional  kontinyu  (24  jam). Kondisi ini tentunya akan mengakumulasi rugi-rugi energi listrik sekecil apapun akan menjadi besar,  termasuk  rugi-rugi  energi  listrik  yang  disebabkan  oleh  karakter  dasar  motor  induksi tersebut.
Dalam  rangka  mengurangi  rugi-rugi  tersebut  PDAM  Tirta  Musi  Palembang  melakukan konservasi energi listrik dengan memakai inverter pada pompa dan penambahan kapasitor bank pada  pompa  yang  tidak  memakai  inverter.  Upaya  ini  dimaksudkan  agar  terjadi  efisiensi anggaran biaya listrik, yang sebelumnya dirasakan sangat tinggi.

## 1.2.  Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari Konservasi Energi Listrik di Intake PDAM Tirta Musi Palembang dengan Menggunakan Inverter dan Kapasitor Bank adalah:
o Menentukan besarnya daya reaktif yang dipakai.
o Menentukan besarnya daya, setelah menggunakan Inverter dan kapasitor bank.
o Meneliti  berapa  besar  penghematan  biaya  listrik  yang  didapat  dengan  Menggunakan inverter dan kapasitor bank.

## 1.3.  Perumusan Masalah
Permasalahan yang terjadi  di Intake Karang Anyar PDAM Tirta Musi Palembang adalah besarnya  daya  semu  akibat  karakter  beban  induktif  Motor  penggerak  pompa,  yang mengakibatkan  anggaran  biaya  listrik  menjadi  besar.  Terlebih  karena  karakter  kerja  pompa adalah  kontinyu  (24  Jam).  Oleh  karena  itulah  PDAM  Tirta  Musi  Palembang  melakukan konservasi  energi  listrik  pada  intake  station  dengan  penambahan  inverter  pada  pompa  dan kapasitor bank pada pompa yang tidak menggunakan inverter.

## 1.4.  Pembatasan Masalah
Pembahasan  Konservasi  Energi  Listrik  di  Intake  PDAM  Tirta  Musi  Palembang  dengan Menggunakan  Inverter  dan  Kapasitor  Bank    dalam  hal  ini  di  titik  beratkan  pada  menentukan besarnya daya aktif dan daya reaktif, menentukan besarnya efisiensi daya dengan menggunakan inverter dan penambahan kapasitor bank. Sehingga nantinya terjadi penurunan  anggaran biaya listrik yang dikeluarkan.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Faktor Daya
Faktor  daya  terbelakang  (lagging)  adalah  faktor  yang  keadaan  daya  saat  memiliki kondisi-kondisi sebagai berikut :
1. Beban / peralatan listrik memerlukan daya reaktif dari sistem atau beban yang bersifat induktif.
2. Arus (I) terbelakang dari tegangan (V), V mendahului I dengan sudut ϕ

## 2.2. Perbaikan Faktor Daya
Perbaikan faktor daya pada umumnya adalah penambahan komponen sebagai pembangkit daya  reaktif (Reactive  Power  Generation) yang  memungkinkan  untuk  mensuplai  kebutuhan kVAr 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 (4,5)
1. Memperbaiki faktor daya mendekati nilai 1 (Unity Power Factor)
2. Mengurangi atau mengeliminasi regulasi tegangan, dan
3. Menyeimbangkan arus beban dan tegangan fasa.
Karena daya aktif tidak berubah sedangkan daya reaktif berkurang, maka dari sudut pandang sumber, segitiga daya yang baru diperoleh ditujukan pada gambar dibawah ini. Terlihat bahwa sudut ϕ mengecil akibat pemasangan kapasitor tersebut sehingga faktor daya akan naik (1,2,3) .

## Gambar.1. Perbaikan Faktor Daya

## 2.3. Menentukan Ukuran Kapasitor Untuk Memperbaiki Faktor Daya
Ukuran  kapasitor  untuk  memperbaiki  faktor  daya  pada  sistem  tertentu  dapat  secara manual,  untuk  sistem  distribusi  yang  relatif  kecil,  kVAr  kapasitor  yang  dibutuhkan  untuk memperbaiki faktor daya cos ϕ 1 sampai dengan cos ϕ 2 .
Metode  yang  digunakan  untuk  mencari  ukuran  kapasitor  unutk  perbaikan  faktor  daya adalah  metode  perhitungan  biasa.  Untuk  melakukan  metode  ini  dibutuhkan  bebearapa  data antara  lain  yaitu  daya  aktif  (kW). Power  factor lama  (cos  ϕ 1 )  dan power  factor baru (cos ϕ 2 ). Untuk menentukan daya dapat diperoleh dari persamaan (1,6) :

## 2.4. Menentukan Kapasitas Kapasitor
Cara untuk mengetahui berapa kapasitas kapasitor yang bisa digunakan dalam pengoperasian beban  normal  dan  operasi  beban  maksimal  dapat  diketahui  dengan  cara  menggunakan persamaan yaitu (2,3,6):
………………………………………………..  (3)

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Dimana  dalam  pembahasan  penelitian  ini    penulis  melakukan  observasi  pengumpulan data di sistem tanki kondensat conoco philips, melakukan analisa data berdasarkan perhitungan dengan  teori  yang  berhubungan  dengan  masalah  Perhitungan  arus  sambaratn  petir  dan perhitungan sudut optimal penangkal petir pada tanki kondensat di Conoco Philips.

## 4. PEMBAHASAN
4.1 Data
4.1.1 Data Inverter
Data inverter yang terpasang Intake Karang Anyar adalah sebagai berikut :
Tipe : Telemechanique / Alt 61 Daya : 55 Kw Voltage : 380 V Cos Phi : 0,98 Manufactured : 2005

## Gambar.2. Inverter Telemechanique / Alt 61 Intake Karang Anyar

## 4.1.2. Data Motor
Data  Pompa  untuk  mensuplai  air  baku  dari  Intake  Karang  Anyar  ke  Instalasi Pengolahan Air (IPA) Karang Anyar, diketahui spesifikasi elektromotornya sebagai berikut :
Tipe motor : KSB / KRTK 300-380/506 UG.I Frequensi motor : 50 Hz Phase : 3 Voltage : 400 V Rpm/menit : 980 rpm/menit Daya : 48 Kw Arus : 98 A Cos phi : 0.78 Pole : 4
Gambar. 3. Nameplate Elektromotor KSB /KRTK 300-380/506 UG.I
4.1.3. Data Kapasitor Bank
Data kapasitor bank yang terpasang di Intake Karang Anyar adalah sebagai berikut : Tipe : SIEMENS MKK415-D-25-01 Frekuensi : 50 Hz Voltage : 380 V Daya Reaktif : 21,0 kvar

## Gambar. 4.  Nameplate Kapasitor Bank di Intake Karang Anyar
Kapasitor  yang  digunakan  untuk  meperbesar  pf  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 ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor mensuplai daya treaktif
ke  beban.  Karena  beban  bersifat  induktif  (+)  sedangkan  daya  reaktif  bersifat  kapasitor  (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil
.
Gambar. 5.  Kapasitor Bank SIEMENS di Intake Karang Anyar

## 4.2. Perhitungan

## 4.2.2. Menggunakan Inverter
Dari  data  motor  dan  inverter  tersebut  maka  akan  kita  tentukan  beberapa  nilai  yang diperlukan  untuk  mengetahui  besarnya  daya  yang  diperlukan  dalam  pengoperasian  motor tersebut adalah:
 Pertama kita harus menghitung besarnya daya reaktifnya.
a. Cos ϕ = 0,78
Q   = 0,8 x 480000
Q   = 38.400 Var
Q   = 38,4 kVAr
b. Cos ϕ = 0,83
Q   = 0,7 x 48000
Q   = 33600 Var
Q   = 33,6 kVAr
c. Cos ϕ = 0,88
Q = 0,5 x 48000
Q = 24000 Var
Q = 24 kVAr
d. Cos ϕ = 0,93
Q = 0,4 x 48000
Q = 19200 Var
Q = 19,2 kVAr
e. Cos ϕ = 0.98
Q = 0,2 x 48.000
Q = 9600 Var
Q = 9,6 kVAr
 Setelah mendapatkan besarnya daya reaktif kita dapat menentukan besarnya Arus.
a. Cos ϕ = 0.78
√
38.400 = 380 x I x 1,732 x sin 38,74 38.400 = 380 x I x 1,732 x 0,63 38.400 = I x 414,64
I = 92,6 A b. Cos ϕ = 0.83
√
33.600 = 380 x I x 1,732 x sin 33,90 33.600 = 380 x I x 1,732 x 0,56 33.600 = I x 368,58
I = 91,2 A
c. Cos ϕ = 0,88
√
24.000 = 380 x I x 1,732 x sin 28,36 24.000 = 380 x I x 1,732 x 0,48 24.000 = I x 315,92
I = 75,9 A d. Cos ϕ = 0,93
√
19.200 = 380 x I x 1,732 x sin 21,56 19.200 = 380 x I x 1,732 x 0,37 19.200 = I x 243,5
I = 78,3 A e. Cos ϕ = 0,98
√
9.600 = 380 x I x 1,732 x sin 11,47
9.600 = 380 x I x 1,732 x 0,2
9.600 = I x 131,6
I = 72,94 A
 Setelah  kita  mendapatkan  nilai  Arus  dan  Daya  Reaktif  baru  kita  bisa  menentukan besarnya daya aktif (P).
a. Cos ϕ = 0,78
√ √
b. Cos ϕ = 0,83
√ √
c. Cos ϕ = 0,88
√
√
d. Cos ϕ =0,93
√ √
e. Cos ϕ = 0,98
√ √
 Setelah  mendapatkan  nilai  daya  aktif  kita  bisa  menentukan  besarnya  daya pengoperasian motor selama 19 jam/hari dalam 30 hari.
a. Cos ϕ = 0,78
P  x  19 jam  x  30 hari = 47,5  x  19 jam x  30 hari
= 27.075 kWh
b. Cos ϕ = 0,83
P  x  19 jam  x  30 hari = 49,8 kW  x  19 jam x  30 hari
= 28.386  kWh
c. Cos ϕ = 0,88
P  x  19 jam  x  30 hari = 43,9 kW  x  19 jam x  30 hari
= 25.023 kWh
d. Cos ϕ = 0,93
P  x  19 jam  x  30 hari = 48,3 kW  x  19 jam x  30 hari
= 27.531 kWh
e. Cos ϕ = 0,98
P  x  19 jam  x  30 hari
=  47,1  x  19 jam x  30 hari
=  26.847 kWh
 Biaya yang dibutuhkan dalam 30 hari :
a. Cos ϕ = 0,78
27.073 kWh  x     Rp. 1.467,28 = Rp. 39.726.606
b. Cos ϕ = 0,83
28.386 kWh  x Rp. 1.467,28 = Rp.41.650.210,08
c. Cos ϕ = 0,88
25.023 kWh  x     Rp. 1.467,28 = Rp. 36.715.747,44
d. Cos ϕ = 0,93
27.531 kWh  x     Rp. 1.467,28 = Rp. 40.395.685,68
e. Cos ϕ = 0,98
26.847  kWh  x     Rp. 1.467,28 = Rp. 39.392.066,16
 Menghitung kVAr
a. Cos ϕ = 0,78
Menghitung biaya kelebihan kVAr Rp. = 6,1 kVAr   x  19 jam  x  30  x 2500 Rp. = 3.477  x  2500 = Rp. 8.692.500,-
Jadi total biaya yang harus dibayar dalam waktu 30 hari dengan jam pengoperasian motor adalah :
Rp. 39.726.606,-  +  Rp. 8.692.500,- = Rp. 48.419.106,-
b. Cos ϕ = 0,83
Karena nilai kVAr negative maka biaya kVAr tidak perlu dibayar. (dihitung)
 Jadi, total biaya yang dibayar saat menggunakan inverter adalah Rp. 41.650.210,08
Rp. 41.650.210,-
c. Cos ϕ = 0,88
Karena nilai kVAr negative maka biaya kVAr tidak perlu dibayar. (dihitung)
 Jadi, total biaya yang dibayar saat menggunakan inverter adalah Rp. 36.715.747,44
Rp. 36.715.747,-
d. Cos ϕ = 0,93
Karena nilai kVAr negative maka biaya kVAr tidak perlu dibayar. (dihitung)
 Jadi, total biaya yang dibayar saat menggunakan inverter adalah Rp. 40.395.685,68
Rp. 40.395.685,-
e. Cos ϕ = 0,98
Karena nilai kVAr negative maka biaya kVAr tidak perlu dibayar. (dihitung)
 Jadi,  total  biaya  yang  dibayar  saat  menggunakan  inverter  adalah Rp. 39.392.066,16
Rp. 39.392.066,-

## 4.2.3. Perhitungan Menggunakan Kapasitor Bank
Untuk  menentukan  kapasitas  kapasitor  yang  dibutuhkan  dengan  konsumsi  arus  yang diperlukan yaitu :
V = 380 volt P = 48 Kw = 48000 watt Cos ϕ 1 = 0,78 Cos ϕ 2 = 0,92 (yang diinginkan) Menentukan arus yang dibutuhkan.
Konsumsi arus listrik yang dibutuhkan secara teori Cos ϕ sebesar 0,92 adalah
Persentase (%) penghematan konsumsi arus listrik sebesar : I 1 – I 2 = 161,9 A – 137,3 A = 24,6 A =  ±17,9%
Daya nyata (P1) = 48000 watt Daya semu (S1)
Atau
Daya reaktif (Q1)
Daya nyata (P2)=  P1 = 48000 watt Daya semu (S2)
Atau
Daya reaktif (Q2)
Daya reaktif yang harus dihilangkan (QC) :
Nilai kapasitas kapasitor untuk mendapatkan sudut (phi) 0,92 adalah ;
Dari  data  kapasitor  bank  tersebut  maka  akan  kita  tentukan  beberapa  nilai  yang diperlukan  untuk  mengetahui  besarnya  daya  yang  diperlukan  dalam  pengoperasian  motor tersebut adalah:
 Pertama kita harus menghitung besarnya daya reaktifnya. cos ϕ = 0,92
Q 2 = 0,43 x 48.000
Q 2 = 20.640 VAr
Q 2 = 20,64 kVAr
 Setelah mendapatkan besarnya daya reaktif kita dapat menentukan besarnya Arus.
√
20.640 = 380 x I x 1,732 x sin 23,07
20.640 = 380 x I x 1,732 x 0,39
20.640 = I x 256,68
I = 80,4 A
 Setelah  kita  mendapatkan  nilai  Arus  dan  Daya  Reaktif  baru  kita  bisa  menentukan besarnya daya aktif (P).
√
√
 Setelah  mendapatkan  nilai  daya  aktif  kita  bisa  menentukan  besarnya  daya pengoperasian motor selama 19 jam/hari dalam 30 hari.
P  x  19 jam  x  30 hari
=  48,68  x  19 jam x  30 hari
=  27.747,6 kWh
 Biaya yang dibutuhkan dalam 30 hari 27.747,6 kWh  x     Rp. 1.467,28
= Rp. 40.713.499,-
 Menghitung kVAr
Karena nilai kVAr negative maka biaya kVAr tidak perlu dibayar. (dihitung)
 Jadi, total biaya yang dibayar saat menggunakan inverter adalah Rp. 40.713.499,-
Dari  perhitungan  diatas  didapatkan  bahwa  pengeluaran  biaya  pengoperasian  motor  induksi  3 fasa  dengan  menggunakan  inverter  lebih  efisien  dibandingkan  dengan  menggunakan  kapasitor bank.

## 5. PENUTUP

## Kesimpulan
Dari hasil pembahasan  dapat diambil kesimpulan yaitu  :
1. Biaya yang dikeluarkan dalam pengoperasian motor listrik tanpa menggunakan inverter dan kapasitor bank adalah Rp. 48.419.106,-
2. Biaya yang    dikeluarkan   dalam   pengoperasian  motor  listrik menggunakan inverter adalah Rp. 39.350.248,-
3. Biaya  yang  dikeluarkan  dalam  pengoperasian  motor  listrik  menggunakan  kapasitor bank adalah Rp. 40.713.499,-
4. Besarnya  biaya  yang  dapat  dihemat  dari  penggunaan  inverter  dibandingkan  dengan tidak  menggunakan  inverter,  selama  19  jam  dalam  kurun  waktu  1  bulan  sebesar Rp.9.068.858.-
5. Besar  biaya  yang  dapat  dihemat  dari  penggunaan  kapasitor  bank  dibandingkan  tidak menggunakan  kapasitor  bank,  selama  19  jam  dalam  kurun  waktu  30  hari  sebesar Rp.7.695.607.-
6. Jika  dibandingkan  antara  penggunaan  inverter  dan  kapasitor  bank  maka  penggunaan i nverter lebih efisien dibandingkan dengan menggunakan kapasitor bank.

## Saran
Untuk mendapatkan hasil operasional yang baik Perlu dilakukan  :
1. Seluruh  motor listrik  sebagai  penggerak  pompa  air  yang  belum  menggunakan  inverter atau kapasitor bank, sebaiknya dipasangkan inverter atau kapasitor bank
2. Pada  saat  operasi  motor  listrik  yang  dilengkapi  dengan  inverter  sebaiknya  untuk menjaga  kondisi  panas  yang  berlebih  dari  panel  control  inverter  hendaknya  ruangan panel control inverter dilengkapi dengan AC ( Air Conditioner ), yang senantiasa dalam kondisi menyala pada saat operasi motor listrik.
3. Melakukan  perawatan  sehingga  pengoperasian  semua  alat  berjalan  semaksimal mungkin  serta  melakukan  perbaikan  alat-alat  secara  berkala  sehingga  memperkecil kerusakan yang fatal disetiap komponen-komponen alat listrik di Intake Karang Anyar.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Abdul Kadir, Prof,Ir., Pengantar Teknik Tenaga Listrik, Jakarta. 1983
2. A.E. Fitzgerald, Charles Kingsley,Jr, Stephen D, Umans, Ir, Joko Achyanto, MSc,EE., Mesin-
mesin  Listrik, Edisi keempat,Penerbit Erlangga, 1986, Jakarta.
3. A.  Edminister  Joseph,  MSE,    Electric  Cirkuits,Schaum’s  Outline  of  Theory  And Problems
McGraws-Hill Internasional Book Kompani, 1972, New York.
4. Cikden Cekmas, Burlian Taufik, Rangkaian Listrik, Andy Yogyakarta, 2013.
5. Pabla, AS, dan Abdul Hadi, “ Sistem Distribusi Daya Listrik” Erlangga. 1986. Jakarta Suryatekno.
2008 “Dasar-Dasar Elektronika
6. Sulasno  ,Ir,  Teknik  dan  Sistem  Distribusi  Tenaga  Listrik,  Jilid  I,  Penerbit  Universitas Dipenogoro,
Semarang.