## DESAIN KAPASITOR SHUNT UNTUK  MENINGKATKAN KUALITAS DAYA DI KAMPUS POLITEKNIK NEGERI BENGKALIS
Khairudin Syah, Muharnis, Jefri Lianda Prodi Teknik Elektro Politeknik Negeri Bengkalis Kampus Politeknik Negeri Bengkalis, Jalan Bathin Alam, Sei. Alam, 28651 Telp (+62)766-7008877, Fax. (+62)766-8001000 Email: khairudinsyah@polbeng.ac.id, muharnis_74@yahoo.co.id, jefri@polbeng.ac.id

## Abstrak
Beban  listrik  di  Politeknik  Negeri  Bengkalis selalu  meningkat  baik  itu  beban  tiga  fasa  maupun  satu  fasa  sehingga kualitas daya menurun. Daya reaktif mempengaruhi turunnya faktor daya sehingga penelitian ini akan menyelesaikan masalah  ini  dengan  pemasangan  kapasitor  shunt  di  sistem  kelistrikan  Politeknik  Negeri  Bengkalis.  Penelitian  ini dimulai  dengan    mengambil  data  pengukuran  sendiri.  Dilanjutkan  dengan  mengolah  data  pengukuran  mengunakan perhitungan dan software simulator. Kapasitansi kapasitor shunt akan peneliti injeksi ke sistem kelistrikan Politeknik Negeri Bengkalis. Tujuan dari penelitian adalah untuk memperbaiki kualitas daya dengan meningkatkan faktor daya. Penelitian  ini    diakhiri  dengan  membandingan  data  sebelum  dan  setelah  pemasangan  kapasitor  shunt  dengan peningkatan  faktor  daya  dari  0,88 menjadi  0,91.  Terjadi  penurunan  daya  aktif  setelah  pemasangan  kapasitor  bank sebesar 110 watt dari 5,9 kwatt menjadi 5,79 kwatt.

## Kata kunci : Bengkalis, reaktif, kapasitor shunt, simulator

## Abstract
Electric  load  at  State  Polytechnic  of  Bengkalis (Polbeng)  keeps  increasing  both  for  three-phase  and  single-phase electric power. It causes the power quality keeps going down. Reactive power causes the decreasing of power factor. Therefore,  this  research  will  solve  the  power  problem  by  installing  a  shunt capacitor  on  the  electrical  system available at State Poliytechnic of Bengkalis. This research was started by taking self-measuring data. Then, the data was calculated using simulator calculation and software. The capacity of shunt capacitor was then injected into the electrical system. The purpose of this research is to improve the power quality by increasing the power factor. This research was ended by comparing the data after and before installing with the increase of power factor from 0.88 into  0.91.  After  the  installation  of  shunt  capacitor,  it  found  that  a  decrease  on  active  power  happened  after  the installation of capacitor bank of 110 watt (from 5.9 kwatt into 5.79 kwatt).
Keywords : Bengkalis, reactive, shunt capasitors, simulator

## PENDAHULUAN
Kualitas  daya  yang  baik  merupakan  hal yang  sangat  penting  dalam  proses  penya- luran  energi  listrik.  Ciri-ciri  kualitas  daya listrik yang baik adalah tegangan harus tetap, frekuensi  harus  konstan,  bentuk  gelombang harus sinusoidal dan faktor daya harus men- dekati unity.  Peningkatan  beban  yang  ber- sifat  induktif  dapat  mengakibatkan  pada  pe- nurunan  faktor  daya,  peningkatan  rugi-rugi jaringan, penurunan tegangan khususnya pa- da ujung saluran, dan regulasi tegangan yang memburuk. Politeknik Negeri Bengkalis me- miliki  kualitas  daya  yang  kurang  baik,  hal ini  dapat  dibuktikan  dengan  ketidakseimba-
ngan daya, drop tegangan dan tingginya kon- sumsi  daya  reaktif.  Peneliti  sangat  tertarik untuk membahas bagaimana caranya mengu- rangi  konsumsi  daya  reaktif  tanpa  mengu- rangi  beban,  meningkatkan  faktor  daya,  se- hingga akan meningkatkan kualitas tegangan dan  akan    mengurangi  pemakaian  arus  serta mengurangi biaya rekening listrik. Penelitian ini  akan  mengunakan  hasil  data  pengukuran primer  berupa  data  tegangan,  arus,  daya  ak- tif, daya reaktif dan faktor daya. Hasil peng- ukuran tersebut akan diolah baik secara ana- lisa  persamaan  maupun software simulasi. Hasil perhitungan kapasitansi kapasitor shunt akan simulasi dengan mengunakan power si-
mulator.  Selanjutnya  peneliti  akan  memasa- ng  kapasitor  shunt  di  sistem  kelistrikan  Po- liteknik  Negeri Bengkalis.  Penelitian  ini akan membandingan  data  primer  sebelum dan setelah pemasangan kapasitor shunt.

## TINJAUAN PUSTAKA
Menurut Asy’ari , dkk (2011), permasala- han  utama  dalam  system  kelistrikan  adalah muncul  kualitas  tegangan  yang  tidak  baik. Jika tegangan sistem terlalu tinggi/rendah se- hingga  melawati  batas-batas  toleransi  maka akan  mengganggu  dan  selanjutnya  merusak peralatan konsumen. Beban sistem bervariasi dan  besarnya  berubah-ubah  sepanjang  wak- tu. Bila beban meningkat maka tegangan di- ujung  penerimaan  menurun  dan  sebaliknya bila  beban  berkurang  maka  tegangan  di ujung penerimaan naik. Faktor lain yang ikut mempengaruhi  perubahan  tegangan  sistem adalah  rugi  daya  yang  disebabkan  oleh  ada- nya  impedansi  seri  penghantar  saluran,  rugi daya ini menyebabkan jatuh tegangan. Kon- sumen yang letaknya jauh dari titik pelayan- an akan cenderung menerima tegangan rela- tif  lebih  rendah,  bila  dibandingkan  dengan tegangan  yang  diterima  konsumen  yang  le- taknya dekat dengan pusat pelayanan.
Perubahan  tegangan  pada  dasarnya  dise- babkan oleh adanya hubungan antara tegang- an  dan  daya  reaktif.  Jatuh  tegangan  dalam penghantar  sebanding  dengan  daya  reaktif yang  mengalir  dalam  penghantar  tersebut. Berdasarkan  hubungan  ini  maka  tegangan dapat diperbaiki dengan mengatur aliran da- ya reaktif.
Perbandingan  antara  besar  daya  aktif dengan  daya  semu  disebut  faktor  daya  (cos θ), θ adalah sudut yang dibentuk antara daya aktif  dan  daya  semu.  Faktor  daya  ini  terjadi karena adanya pergeseran fasa yang disebab- kan  oleh  adanya  beban  induktif / kumparan dan atau beban kapasitif. Dalam teori listrik arus  bolak-balik  penjumlahan  daya  dilaku- kan  secara  vektoris,  yang  dibentuk  vektor- nya merupakan  segitiga  siku-siku,  yang  di- kenal  dengan  segitiga  daya.  Sudut  θ  meru -
pakan  sudut  pergeseran  fasa,  semakin  besar sudutnya,  semakin  besar  Daya  Semu  (S), dan  semakin  besar  pula  Daya  Reaktif  (Q), sehingga  faktor  dayanya  (cos θ)  semakin kecil. Daya reaktif adalah daya  yang hilang, atau  daya  rugi-rugi  sehingga  semakin  besar sudutnya  atau  semakin  kecil  faktor  dayanya maka rugi-ruginya semakin besar.

## Gambar 1. Segi tiga daya
Beban  sebagaian  besar  memiliki  faktor daya tertinggal,  pada  dasarnya  saat  beban puncak  daya  reaktif  yang  dibutuhkan  beban meningkat  dan  dapat  lebih  besar  dari  yang dibangkitkan  oleh  sistem.  Kekurangan  daya reaktif ini akan menyebabkan penurunan te- gangan pada ujung penerimaan dimana kon- sumen  terhubung.  Tegangan  ujung  peneri- maan ini akan semakin rendah apabila jarak konsumen  ke  pusat  pelayanan  cukup  jauh. Apabila  penurunan  tegangan  yang  terjadi melebihi  batas  toleransi  yang  diijinkan,  ma- ka  secara  teknis  akan  mengakibatkan  ter- ganggunya  kinerja  peralatan  listrik  konsu- men  seperti berbagai  jenis  lampu,  alat-alat pemanas  dan  motor-motor  listrik.  Berdasar- kan  hubungan  tegangan  dan  daya  rekatif tersebut, maka tegangan dapat diperbaiki de- ngan mengatur aliran daya reaktif. Kapasitor pada  sistem  daya  listrik  menimbulkan  daya reaktif,  sehingga  pemasangannya  pada  sis- tem distribusi menjadikan losses akibat alir- an daya reaktif pada saluran dapat dikurangi sehingga kebutuhan  arus menurun dan tega- ngan mengalami kenaikan.
Menurut  Satriya (2008) bahwa  banyak usaha  yang  telah  dilakukan  dalam  menen- tukan  letak  dan  kapasitas  kapasitor.  Suatu metode  yang  digunakan  untuk  menyelesai-
kan permasalahan peletakkan kapasitor seba- gai sebagai kompensasi daya reaktif, penem- patan  kapasitor shunt pada  suatu  jaring  dis- tribusi  dengan  menggunakan  program  apli- kasi.
Kapasitor  ini  terhubung  paralel  pada  ja- ringan maupun langsung pada beban, dengan tujuan  untuk  perbaikan  faktor  daya, sebagai pengatur  tegangan  maupun  untuk  mengura- ngi  kerugian  daya  dan  tegangan  pada  jari- ngan. Dengan anggapan tegangan sisi beban dipertahankan konstan, maka arus reaktif ya- ng  mengalir  pada  saluran  akan  berkurang. Hal  ini  menyebabkan  berkurangnya  penuru- nan  tegangan  pada  saluran,  sehingga  diper- lukan  tegangan  sumber  yang  tidak  berbeda jauh  dengan  tegangan  terima.  Berkurangnya arus reaktif yang mengalir pada saluran akan memberikan  penurunan  rugi-rugi  daya  dan rugi-rugi energi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## HASIL
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengana- lisa faktor kerja di kampus Politeknik Negeri Bengkalis dengan menggunakan perhitungan kualitas  daya. Sebelum  melakukan  perhitu- ngan  maka    peneliti  akan  mengambil  data primer  misalnya pengukuran  tegangan,  arus beban,  pengukuran  faktor  daya,  dan  pengu- kuran daya. Data-data tersebut akan  diguna- kan  sebagai  elemen  utama  dalam  penentuan kualitas daya yang akan diperbaiki, sehingga diperoleh  nilai  kapasitansi  dari  kapasitor shunt.
Hasil perhitungan akan disimulasikan de- ngan mengunakan software power world. Ha- sil simulasi kapasitansi akan di injeksikan ke sistem  distribusi  Politeknik  Negeri  Bengka- lis, selanjutnya  membandingankan  hasil  se- belum  dan  sesudah  pemasangan  kapasitor shunt.
Data  pengukuran  sebelum  pemasangan kapasitor shunt tahap 1 digunakan untuk me- nghitung  besar  kapasitansi  kapasitor shunt yang dihubungkan ke sistem kelistrikan Poli-
teknik  Negeri  Bengkalis Hal  ini  dapat  di- lihat pada Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Kualitas daya
tahap 1 L1 L2 L3 Daya Aktif kW 6,5 1,7 11,5 Daya Semu kVA 11,7 4,1 12,3 Daya Reaktif kVar 9,8 3,7 4,3 Faktor Daya 0,56 0,42 0,94 Arus A 50 19 55 Tegangan V 232 220 224
Sumber : data olahan (2014)

## PEMBAHASAN
Dari  hasil  pengukuran  tabel  1  dapat  diten- tukan  faktor  daya  rata-rata  sebesar  0,64. Data  inilah  yang  digunakan  untuk  menen- tukan besar kapasitansi kapasitor shunt yang akan di gunakan untuk memperbaiki kualitas daya. Faktor  daya  rata-rata  pf1    pada  peng- ukuran ini sebesar 0,64, dan faktor dayap pf2 yang  diinginkan  sebesar  0,9  dengan  te- gangan sebesar 225 volt. Daya aktif rata-rata P sebesar :
Kw 9 , 5 3 56 , 0 44 , 0 4,9     P ) 0,9 cos tan - 64 , 0 cos (tan 6570 ) cos tan - cos (tan P 1 - 1 - -1 2 -1 1   Q Q   Var 4599 0,7 x 6570 ) 0,5 - 1,2 ( 6570 25,8) tan - 2 , 50 (tan 6570     Q Q      11 4599 50625 4599 225 Q V 2 2 XC
Besar  kapasitansi  dari  kapasitor shunt yang akan digunakan adalah :
Farad C C  300 298 3454 1 314 11 1 50 3,14 2 XC 1         
Tabel 2. Sebelum Pemasangan Kapasitor Bank L1 L2 L3 Total Daya Aktif kW 4,9 0,44 0,56 5,9 Daya Semu kVA 5,1 0,47 0,75 6,32 Daya Reaktif kVar 1,49 0,17 0,49 2,15 Faktor Daya 0,98 0,93 0,75 0,88 Arus A 22,6 2,1 3,3 28 Tegangan V 226,8 225,8 227,9 226,8
Sumber : data olahan (2014)
Tabel 2 memperlihatkan data pembeban- an  di  gedung  C  kampus  Politeknik  Negeri Bengkalis  yang  diukur  menggunakan  alat ukur power quality meter. Sistem pembagian beban yang tidak seimbang pada masing-ma- sing fasa. Pengukuran ini dilakukan sebelum pemasangan kapasitor shunt. Faktor daya ya- ng diukur sebesar 0,88 dengan daya aktif se- besar 5,9 kW.
Tabel 3. Setelah Pemasangan Kapasitor Bank L1 L2 L3 Total Daya Aktif kW 4,81 0,43 0,55 5,79 Daya Semu kVA 4,95 0,43 0,71 6,09 Daya Reaktif kVar 1,17 0,5 0,44 2,11 Faktor Daya 0,97 0,99 0,78 0,91 Arus A 21,8 1,9 3,1 26,8 Tegangan V 227,2 225,5 227,5 226,7
Sumber : data olahan (2014)
Tabel 3 menunjukan data pembebanan di gedung  C  kampus  Politeknik  Negeri  Beng- kalis  setelah  pemasangan  kapasitor shunt. Faktor daya  yang  diukur  sebesar  0,91  de- ngan  daya  aktif  sebesar  5,79  kW.  Adanya peningkatan  faktor  daya  dari  0,88  menjadi 0,91  dan  penghematan  daya  aktif  sebesar 110 watt.
Gambar 2. Grafik Perbandingan Faktor daya sebelum dan sesudah pemasangan kapasitor

## shunt
Gambar  2  memperlihatkan  peningkatan  fak- tor daya setelah pemasangan kapasitor shunt dari 0,88 menjadi 0,91.

## KESIMPULAN
Penelitian  ini  dilakukan untuk  menganalisa faktor kerja di kampus Politeknik Negeri Be- ngkalis dengan  menggunakan  perhitungan kualitas daya. Penelitian ini  diakhiri dengan membandingan data sebelum dan setelah pe- masangan  kapasitor  shunt  dengan  pening- katan  faktor  daya  dari  0,88  menjadi  0,91. Hasil  pemasangan  kapasitor shunt mem- peroleh  penurunan daya aktif setelah pema- sangan kapasitor bank sebesar 110 watt dari 5,9 kwatt menjadi 5,79 kwatt.

## DAFTAR PUSTAKA
Asy’ari,  H  (2011) Perbaikan  jatuh  tegangan dan  rekonfigurasi  beban  Pada  panel utama prambanan, Semantik, Vol. 1, No. 1, pp. ISBN 979-26-0255-0, 2011.
Satriya,N.,P  (2008) Memperbaiki  Profil
Tegangan  Di  Sistem  Distribusi  Primer Dengan  Kapasitor  Shunt, Teknologi
Elektro, Vol, 7 No, 1, pp. 45-
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Pf Setelah pemasang an Kapasitor Shunt