Kapasitor bank digunakan untuk meningkatkan tegangan dan faktor daya pada sistem distribusi listrik. Kapasitor menghasilkan daya reaktif negatif untuk mengimbangi daya reaktif positif dari beban, sehingga mengurangi kerugian daya dan meningkatkan kapasitas jaringan. Meningkatkan faktor daya dapat menghemat biaya operasi pabrik dengan memanfaatkan sumber daya yang ada.

1. Penggunaan Kapasitor Bank
Simon Patabang, ST., MT.
Fakultas Teknik
Jurusan Teknik Elektro
Universitas Atma Jaya Makassar

2. Pendahuluan
• Dalam sistem distribusi tenaga listrik, pokok
permasalahan tegangan muncul karena konsumen
memakai peralatan dengan tegangan yang besarnya
sudah ditentukan. Misalnya 220 volt, 380 volt.
• Jika tegangan sistem terlalu tinggi/rendah sehingga
melewati batas-batas toleransi maka akan mengganggumelewati batas-batas toleransi maka akan mengganggu
dan bisa merusak peralatan konsumen.
• Beban sistem bervariasi dan besarnya berubah-ubah
sepanjang waktu. Bila beban meningkat maka tegangan
diujung penerima menurun dan sebaliknya bila beban
berkurang maka tegangan di ujung penerima
baik/normal.

3. • Faktor lain yang dapat mempengaruhi perubahan
tegangan sistem adalah rugi daya yang disebabkan oleh
adanya impedansi seri penghantar saluran, rugi daya ini
menyebabkan jatuh tegangan.
• Oleh karena itu konsumen yang letaknya jauh dari titik
pelayanan akan cenderung menerima tegangan relatif
lebih rendah, dibandingkan tegangan yang diterima
konsumen yang letaknya dekat dengan pusat pelayanan.

4. Hubungan Tegangan dan Daya Reaktif
• Perubahan tegangan pada dasarnya disebabkan oleh
adanya hubungan antara tegangan dan daya reaktif.
• Hubungan ini dinyatakan dengan persamaan : Q = C. V
• Jatuh tegangan dalam penghantar sebanding dengan
daya reaktif yang mengalir dalam penghantar tersebut.
Berdasarkan hubungan ini maka tegangan dapat
diperbaiki dengan mengatur aliran daya reaktif.

5. • Daya Listrik terdapat satu hubungan yang dapat
ditunjukkan pada Gambar Segi Tiga daya sbb:
Perbandingan antara daya aktif dengan daya semu disebut
faktor daya (cosφ),
Faktor daya ini terjadi karena adanya pergeseran fasa yang
disebabkan oleh adanya beban induktif/kumparan dan
atau beban kapasitif.

6. • Sudut φ merupakan sudut pergeseran fasa, semakin
besar sudutnya, semakin besar Daya Semu (S), dan
semakin besar pula Daya Reaktif (Q), sehingga faktor
dayanya (cosφ) 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.faktor dayanya maka rugi-ruginya semakin besar.
( )
cos
( )
P Watt
S VA
θ =
Cos θ disebut faktor daya beban

7. • Pada saluran transmisi jarak jauh dengan tegangan
ekstra tinggi atau tegangan ultra tinggi
membutuhkan peralatan kompensasi.
• Hal ini terutama dimaksudkan untuk mengontrol
tegangan kerja di setiap titik sepanjang saluran,
memperkecil panjang elektrik dari saluran dan untukmemperkecil panjang elektrik dari saluran dan untuk
menaikan kapasitas penyaluran.
• Alat-alat kompensasi pada saluran transmisi adalah
reaktor shunt, kapasitor seri atau kombinasi dari
keduanya.

8. • Kompensasi dengan reaktor shunt biasanya digunakan
pada saluran transmisi jarak menengah dan kompensasi
dengan kapasitor seri atau kombinasi reaktor shunt dan
kapasitor seri digunakan pada saluran yang lebih
panjang.
• Derajat kompensasi pada kompensasi dengan kapasitor
seri adalah XC/XL, dimana XC adalah reaktansi kapasitif
dari kapasitor seri dan XL adalah reaktansi induktif total
dari saluran per fasa.

9. Peranan Kapasitor
• Suatu kapasitor dinamakan ”bermuatan Q” jika kedua
konduktornya diberi muatan Q yang sama namun
berbeda jenis (yaitu +Q dan –Q).
• Proses pengisian kapasitor dilakukan dengan
menghubungkan kapasitor tersebut dengan bedamenghubungkan kapasitor tersebut dengan beda
potensial. Muatan yang tersimpan dalam kapasitor
berbanding lurus dengan beda potensial yang
diberikan : Q ∞ V
• Konstanta kesebandingan nya menyatakan kapasitas
(kapasitansi) kapasitor untuk menyimpan muatan.
Q = C.V

10. • Besarnya energi atau beban listrik yang dipakai
ditentukan oleh Reaktansi (R), Induktansi (L) dan
Capasitansi (C).
• Besarnya pemakaian energi listrik itu disebabkan
karena banyak dan beraneka ragam peralatan (beban)
listrik yang digunakan.
• Kapasitor pada sistem daya listrik menimbulkan daya
reaktif untuk memperbaiki tegangan dan faktor daya,
karenanya menambah sistem akan mengurangi
kerugian.

11. • Dalam kapasitor seri daya reaktif sebanding dengan
kuadrat arus beban, sedangkan kapasitor paralel
sebanding dengan kuadrat tegangan.
Q = I2 X (VAR) Q = V2 / X

12. • Untuk memperkecil sudut fasa (Ø) itu hal yang mungkin
dilakukan adalah memperkecil komponen daya reaktif
(kVAR).
• Berarti komponen daya reaktif yang ada bersifat induktif
harus dikurangi dan pengurangan itu bisa dilakukan
dengan menambah suatu sumber daya reaktif yaitu
berupa kapasitor.berupa kapasitor.
• Pemasangan peralatan kapasitor seri dan paralel pada
jaringan mengakibatkan losses akibat aliran daya reaktif
pada saluran dapat dikurangi sehingga kebutuhan arus
menurun dan tegangan mengalami kenaikan sehingga
kapasitas sistem bertambah.

13. • Biaya pemasangan kapasitor seri jauh lebih mahal
daripada kapasitor paralel, dan biaya kapasitor seri
dirancang dengan kapasitas yang lebih besar dengan
tujuan untuk mengantisipasi perkembangan beban untuk
masa-masa yang akan datang.
• Hal-hal tersebut menjadi alasan utama sehingga dalam
sistem yang dibahas banyak kapasitor paralel. Manfaat
penggunaan kapasitor paralel adalah :

14. • Mengurangi kerugian.
• Memperbaiki kondisi tegangan.
• Mempertinggi kapasitas pembebanan jaringan.
• Kapasitor paralel membangkitkan daya reaktif negatif• Kapasitor paralel membangkitkan daya reaktif negatif
(panah bawah) dan beban membangkitkan daya reaktif
positif (panah keatas), jadi pengaruh dari kapasitor
adalah untuk mengurangi aliran daya reaktif di dalam
jaringan sehingga daya reaktif yang berasal dari sistem
menjadi :

15. • Q2(total) = Q1 (beban) – Qc dimana Qc adalah daya
reaktif yang dibangkitkan oleh kapasitor paralel
Keuntungan :
1. Arus I berkurang dan karenanya kerugian I²R berkurang
2. % Kenaikan tegangan

16. Qc = KVAR
X = Reaktansi jaringan (ohm)
V = Tegangan nominal (kV antar fasa)
3. Karena arus berkurang untuk suatu daya (kw) maka
jaringan, trafo dan sebagainya agak berkurang beban KVAjaringan, trafo dan sebagainya agak berkurang beban KVA
nya. Jadi jaringan mampu mensuplai permintaan yang
lebih tinggi.

17. Drop Tegangan
• Drop tegangan pada sistem penyaluran transmisi sangat
berpengaruh dari segi pelayanan kepada konsumen,
karena tegangan yang terlalu rendah dari tegangan
toleransi yang diizinkan dapat mengakibatkan kerusakan
pada peralatan instalasi listrik, sehingga kinerja
perusahaan akan menjadi kurang baik.perusahaan akan menjadi kurang baik.
• Semakin jauh jarak penghantar ( L ), antara pembangkit
dengan Gardu Induk, maka semakin besar hambatan
penghantar ( R ), yang dapat dilihat pada rumus :

18. • Sehingga apabila beban penyaluran tinggi, maka
induktansinya semakin besar dan terjadi rugi-rugi
tegangan dan oleh sebab itu diimbangi dengan kapasitor,
seperti pada rumus ini :
1
2
cX
fCπ
= ( )L CZ R j X X= + −
2 fC
dimana :
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere)
Z = Impedansi (Ohm)
V IZ=

19. Dari rumus diatas dapat disimpulkan bahwa dengan
menambah kapasitor (Xc), berarti menambah harga
impedansi (Z). Semakin besar impedansinya, maka
tegangan akan naik karena dalam hubungannya impedansi
(Z) berbanding lurus dengan tegangan (V)

20. Biaya kVArh oleh PLN
PLN membebankan biaya kelebihan pemakaian kVArh
kepada pelanggan pada golongan tarif tertentu apabila:
1. Faktor Daya (Cos phi) pada instalasi pelanggan
2. Pemakaian kVArh total > 0.62 x pemakaian kWh
totaltotal
KVArh = kVArh terpakai - ( 0.62 x kWh total
terpakai )
Solusi yang harus kita lakukan untuk dapat melakukan
penghematan energi listrik adalah dengan memperbaiki
Faktor Daya (Cos phi) agar dicapai nilai Cos phi > 0.85.

21. Kasus 1 :
Suatu pabrik mempunyai sumber daya berupa 3 buah
generator masing-masing 150kVA yang diparalel sehingga
total daya dari 3 buah generator adalah:
3x150kVA = 450kVA
Jumlah bebannya adalah 210 kW. Setelah dicek faktor daya
bebannya adalah 0.6. Berapakah kebutuhan daya seluruhbebannya adalah 0.6. Berapakah kebutuhan daya seluruh
beban (210kW) ?
P = S cos θ atau S = P / cos θ
S = 210kW/ 0.6 = 350kVA
Pada faktor daya 0,6, beban 210 KW membutuhkan daya
sebesar 350 KVA. Berarti, 3 generator harus dijalankan.

22. Tetapi setelah Cos phi nya ditingkatkan menjadi 0.95 maka
daya yang dibutuhkan untuk menjalankan seluruh beban
menjadi hanya:
S = 210kW/ 0.95 = 221kVA,
Pada faktor daya 0,95, beban 210 KW membutuhkan daya
sebesar 221 KVA. Berarti, 2 generator harus dijalankan.
Keuntungan yang diperoleh adalah:
1. Dapat dihemat pemakaian bahan bakar untuk 1
generator.
2. Pemakaian 3 generator dapat secara bergantian
sehingga memperpanjang umur genset.

23. Kasus 2 :
Suatu pabrik dengan sumber daya generator 500kVA,
Jumlah beban 310kW, faktor daya 0.65 maka daya yang
diperlukan adalah:
S = 310kW / 0.65 = 477kVA (berarti generator hampir
overload)overload)
Ketika bebannya akan ditambah 100kW, Hitunglah
komsumsi daya yang diperlukan dan bagaimana cara
mengatasinya kekurangan daya!

24. Jawab :
S = 410kW / 0.65 = 631kVA
Daya yang tersedia (500kVA) tidak mencukupi lagi untuk
me-nanggung beban sebesar 631kVA.
Cara mengatasi kekuarangan daya adalah denganCara mengatasi kekuarangan daya adalah dengan
memperbaiki faktor daya misalnya menjadi 0.95, maka:
S = 410kW / 0.95 = 432kVA
Dengan demikian beban 410 KV dapat dipenuhi oleh
generator dengan kapasitas 500 KVA.

25. Dari perhitungan pada kasus ini dapat diambil
kesimpulan bahwa:
Sebelum dilakukan penambahan beban 100 kW,
dengan ditingkatkannya Cos phi dari 0.65 menjadi 0.95
dapat dihemat daya sbb:dapat dihemat daya sbb:
S = 310 KW/0,95 = 326 KVA
Penghematan daya adalah :
477kVA – 326kVA = 151kVA

26. • Dengan ditingkatkannya Cos phi menjadi 0.95 maka
walaupun beban ditambah dengan 100kW masih dapat
dijalankan dengan generator 500kVA, bahkan bebannya
lebih ringan dari sebelumnya sehingga dengan makin
ringannya beban berarti usia generator dapat lebih
panjang.
• Bila Cos phi tidak diperbaiki (tetap 0.65) berarti harus
dilakukan penambahan sumber daya (generator). Dengan
demikian berarti dengan ditingkatkannya Cos phi maka
dapat menghemat biaya untuk membeli generator dan
bahan bakarnya.

27. Kasus 3
Sebuah pabrik menggunakan sumber daya PLN 520kVA. Jumlah
bebannya 340kW, Cos phi 0.68. Jika beban akan ditambah sebesar
120kW berapakah daya yang diperlukan?
Jawab :
Kebutuhan daya : S = 460kW / 0.68 = 676kVA.
Karena daya PLN (520kVA) sudah tidak cukup maka harus dilakukan
penambahan daya sebesar 156 kVA.
Namun dengan memperbaiki faktor daya menjadi 0.95, maka hanya
diperlukan daya sebesar:
S = 460kW / 0.95 = 484kVA
Penghematan daya : 676 KVA – 484 KVA = 192 KVA

28. Dari perhitungan pada kasus ini dapat diambil kesimpulan
bahwa:
• Dengan adanya penambahan beban tidak perlu dilakukan
penambahan daya PLN, sehingga dengan demikian dapat
dihemat biaya penyambungan daya ke PLN sebesar kira-dihemat biaya penyambungan daya ke PLN sebesar kira-
kira 10.000.000,-
• Dapat dihemat biaya beban tetap setiap bulan
(abunemen) yaitu sebesar kira-kira: Rp. 32.500,- x 192
kVA = Rp 6.240.000,- / bulan.

29. Kasus 4
Suatu pabrik terdiri dari 3 bangunan gedung yaitu
gedung A, gedung B dan gedung C. Pada gedung A akan
diperluas dimana sebelum perluasan arusnya sebesar
200A dan Cos phi 0.6 serta dipakai kabel NYY 4 x 96 mm2
dengan kemampuan hantar arus maksimal sebesar 200A.dengan kemampuan hantar arus maksimal sebesar 200A.
Perluasan tersebut mengakibatkan beban bertambah
menjadi 260A sehingga kabel sudah tidak mampu lagi
untuk dilalui arus tersebut. Bagaimana solusinya?

30. Pada Cos phi 0.6:
• Arus 200A berarti daya yang dipakai adalah:
200A x 380 x x 0.6 = 86kW
• Arus 260A berarti daya yang dipakai adalah:
260A x 380 x x 0.6 = 103kW (harus ganti kabel)
3
3
Pada Cos phi 0.95:
• Daya 86 kW, Arusnya menjadi :
. 3.cos
86
138
380. 3.0,95
P
I
V
KW
I A
θ
=
= =

31. • Daya 103 kW, Arusnya menjadi :
. 3.
103
165
P
I
V Cos
KV
I A
θ
=
= =165
380. 3.0,95
I A= =
Kesimpulan : tidak perlu ganti kabel

32. Dengan demikian berarti:
• Menghemat biaya penggantian / penambahan kabel
• Dengan turunnya arus listrik maka kemungkinan
timbulnya panas pada kabel dapat dihindari karena arus
(I) berbanding lurus dengan kalori/panas (Q). Bila I turun(I) berbanding lurus dengan kalori/panas (Q). Bila I turun
maka Q pun turun.

33. Analisa penghematan
Contoh :
Sebuah pabrik memiliki data instalasi sebagai berikut:
Trafo : 1.000 kVA
Waktu operasi : 07.00 – 17.00 (10 jam)Waktu operasi : 07.00 – 17.00 (10 jam)
Faktor daya : 0,65
Daya beban : 500 kW
Untuk alasan teknis, kepala pabrik akan meningkatkan
faktor dayanya menjadi 0,95

34. Perhitungan pemakaian:
Pemakaian Daya perbulan:
P = 10 jam/hari x 30 hari x 500 kW = 150.000 kWh
Batas kVArh yang dibebaskan oleh PLN:
Q = 0,62 x 150.000 = 93.000 kVArh
• Perhitungan sebelum kompensasi:
(cos θ = 0,65 maka tan θ = 1,17)
• Daya reaktif terpakai = Daya beban x tan θ
Q = 500 KW x 1.17
Q = 585 kVAr

35. • Pemakaian Daya Reaktif perbulan:
= 585 kVAr x 10 jam/hari x 30 hari
= 175.500 kVArh
Denda kelebihan Daya Reaktif:
(175.500 – 93.000) x Rp. 571,-
Rp. 46.822.000,-

36. • Perhitungan setelah kompensasi:
(cos θ = 0,95 maka tan θ = 0,33)
Daya reaktif terpakai:
Daya beban x tan θ
Q = 500 x 0,33
Q = 165 kVAr
Pemakaian daya reaktif perbulan:Pemakaian daya reaktif perbulan:
Q = 165 kVAr x 10 jam/hari x 30 hari
Q = 49.500 kVArh
Denda kelebihan daya reaktif:
(49.500 – 93.000) x Rp. 571,-
Negatif

37. Kesimpulan :
Tidak membayar denda & menghemat Rp 561.864.000,- /
tahun

38. Sekian