Instalasi tenaga listrik merupakan bagian krusial dalam bangunan yang menyalurkan listrik ke beban. Beban diklasifikasikan menjadi beban resistif, induktif, dan kapasitif, masing-masing memiliki karakteristik dan persamaan daya yang berbeda. Pemasangan kapasitor dapat memperbaiki faktor daya listrik dan mengurangi biaya serta kerugian energi dalam sistem distribusi.

1. INSTALASI TENAGA LISTRIK
By. Amin, S.Pd.Ins. (InsyaAllah)

2. Apa itu Instalasi listrik?
Instalasi listrik adalah suatu bagian penting dalam sebuah bangunan
gedung yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari instalasi
pengusaha ketenagalistrikan (PLN) ke titik-titik beban.

3. Beban Instalasi Tenaga Listrik
Beban Instalasi Tenaga Listrik adalah segala sesuatu yang ditanggung oleh
pembangkit listrik atau bisa disebut segala sesuatu yang membutuhkan
tenaga/daya listrik.
Dalam sistem listrik arus bolak-balik, jenis beban dapat diklasifikasikan menjadi
3 macam, yaitu :
1. Beban resistif (R)
2. Beban induktif (L)
3. Beban kapasitif (C)

4. Beban Resistif (R)
Beban resistif (R) yaitu beban yang terdiri dari komponen tahanan ohm
saja (resistance)
Contohnya seperti elemen pemanas (heating element) dan lampu pijar.

5. Bagaimana Kerja beban resistif??

6. Beban jenis ini hanya mengkonsumsi beban aktif saja dan mempunyai
faktor daya sama dengan satu. Tegangan dan arus sefasa.
Pada grafik dibawah , karena gelombang tegangan dan arus listrik
berada pada fase yang sama maka nilai dari daya listrik akan selalu
positif. Inilah mengapa beban resistif murni akan selalu ditopang oleh
100% daya nyata.

7. Persamaan daya sebagai berikut :
P = V I
Dengan :
P = daya aktif yang diserap beban (watt)
V = tegangan yang mencatu beban (volt)
I = arus yang mengalir pada beban (A)

8. Soal Latihan!
1. Sebuah lampu pijar dengan nilai hambatan sebesar 100 ohm. Lampu akan
menyala saat disuplay tegangan dari PLN 220 V. Tentukan besarnya daya
lampu tersebut?

9. Beban Induktif (L)
Beban induktif (L) yaitu beban yang terdiri dari kumparan kawat yang dililitkan pada
suatu inti. Kumparan dibutuhkan oleh alat-alat listrik tersebut untuk menciptakan medan
magnet sebagai komponen kerjanya. Pembangkitan medan magnet pada kumparan inilah
yang menjadi beban induktif pada rangkaian arus listrik AC.

10. Contoh beban induktif yaitu coil, motor listrik,
transformator, dan solenoida.

11. Beban ini dapat mengakibatkan pergeseran fasa (phase shift) pada arus
sehingga bersifat lagging. Hal ini disebabkan oleh energi yang tersimpan
berupa medan magnetis akan mengakibatkan fasa arus bergeser menjadi
tertinggal terhadap tegangan. Beban jenis ini menyerap daya aktif dan
daya reaktif.

12. Persamaan daya aktif untuk beban induktif adalah sebagai berikut :
P = V I cos φ
Dengan :
P = daya aktif yang diserap beban (watt)
V = tegangan yang mencatu beban (volt)
I = arus yang mengalir pada beban (A)
φ = sudut antara arus dan tegangan

13. Beban Kapasitif (C)
Beban kapasitif (C) yaitu beban yang memiliki kemampuan kapasitansi atau
kemampuan untuk menyimpan energi yang berasal dari pengisian elektrik
(electrical discharge) pada suatu sirkuit. Contohnya Kapasitor.

14. Komponen Kapasitor

15. Cara Kerja Kapasitor

16. Komponen yang memiliki sifat kapasitif dapat menyebabkan
arus leading terhadap tegangan. Beban jenis ini menyerap daya
aktif dan mengeluarkan daya reaktif.

17. Persamaan daya aktif untuk beban induktif adalah sebagai berikut :
P = V I cos φ
Dengan :
P = daya aktif yang diserap beban (watt)
V= tegangan yang mencatu beban (volt)
I = arus yang mengalir pada beban (A)
φ = sudut antara arus dan tegangan

18. Latihan!
Analisis pembebanan dari ilustrasi dibawah!
Carilah beban R,L,C.

19. FAKTOR DAYA
Faktor daya listrik adalah perbandingan antara daya aktif dengan daya semu, atau
dapat dirumuskan sebagai berikut :
dimana :
P = daya aktif dalam KW
S = daya semu dalam KVA
Umumnyaa faktor daya listrik ini disebut juga coshinus phi. ( cos φ ).

20. Segitiga Daya
Daya aktif (P) digambarkan dengan garis horizontal yang lurus. Daya
reaktif (Q) berbeda sudut sebesar 90o dari daya aktif. Sedangkan daya
semu (S) adalah hasil penjumlahan secara vektor antara daya aktif
dengan daya reaktif.
Faktor daya yang ideal adalah bernilai 1.

21. Jika mengetahui dua dari ketiga daya maka dapat menghitung salah satu daya
yang belum diketahui dengan menggunakan persamaan berikut :
 Keterangan :
P = Daya aktif
Q = Daya reaktif
S = Daya semu

22. 1. Daya Aktif (P)
Daya aktif adalah daya yang sesungguhnya dibutuhkan oleh beban.
Satuan daya aktif adalah W (Watt) dan dapat diukur dengan
menggunakan alat ukur listrik Wattmeter.
Daya Aktif pada beban yang bersifat resistansi (R), dimana tidak
mengandung induktor grafik gelombang tegangan (V) dan arus se fasa.

23. Persamaan Daya Aktif
 Kerangan :
P = Daya aktif (W)
V = Tegangan (V)
I = Arus listrik (A)
cos φ = Faktor daya

24. 2. Daya Reaktif (Q)
Daya reaktif adalah daya yang dibutuhkan untuk pembentukan medan
magnet atau daya yang ditimbulkan oleh beban yang bersifat
induktif. Satuan daya reaktif adalah VAR (Volt.Amper Reaktif).
Untuk menghemat daya reaktif dapat dilakukan dengan memasang
kapasitor pada rangkaian yang memiliki beban bersifat induktif. Hal serupa
sering dilakukan pada pabrik-pabrik yang mengunakan motor banyak
menggunakan beban berupa motor-motor listrik.

25. Macam-macam Daya reaktif ( Q ) :
a. Daya reaktif induktif :
adalah daya yang timbul akibat mengalirnya arus listrik melalui
kumparan-kumparan kawat seperti pada motor-motor listrik, transformer,
balast pada lampu neon dll.
b. Daya reaktif kapasitif :
adalah daya yang timbul akibat mengalirnya arus listrik pada sebuah
kapasitor.
Satuan dari daya reaktif ini adalah volt ampere reaktif ( VAR ) atau kilo
volt ampere reaktif (KVAR).

26. Persamaan Daya Reaktif (Q)
 Keterangan :
Q = Daya Reaktif (VAR)
V = Tegangan (V)
I = Arus listrik (A)
sin φ = Faktor reaktif

27. 3. Daya Semu (S)
Daya semu adalah daya yang dihasilkan dari perkalian tegangan dan arus
listrik. Daya nyata merupakan daya yang diberikan oleh PLN kepada
konsumen. Satuan daya nyata adalah VA (Volt.Ampere).
Beban yang bersifat daya semu adalah beban yang bersifat resistansi (R),
contoh : lampu pijar, setrika listrik, kompor listrik dan lain sebagainya.
Peralatan listrik atau beban pada rangkaian listrik yang bersifat resistansi
tidak dapat dihemat karena tegangan dan arus listrik se fasa perbedaan
sudut fasa adalah 0o dan memiliki nilai faktor daya adalah 1.

28. Persamaan Daya Semu (S)
 Keterangan :
S = Daya semu (VA)
V = Tegangan (V)
I = Arus listrik (A)

29. Pengaruh Faktor Daya
Semakin besar faktor daya / cos Phi, maka semakin kecil arus listriknya sehingga
rugi-rugi saluran semakin kecil. Jumlah Kwh per bulan semakin kecil, sehingga
biaya listrik per bulan semakin kecil.

30. Pada umumnya suatu pabrik mempunyai faktor daya listrik yang rendah, hal ini
disebabkan karena banyak menggunakan peralatan-peralatan yang mempunyai beban
reaktif.Dibawah ini diberikan contoh faktor daya listrik di industri. .
Industri Faktor daya listrik
Textile 0,65 – 0,75
Chemical 0,75 – 0,85
Machine shops 0,40 – 0,65
Arc welding 0,35 – 0,40
Foundries 0,50 – 0,70
Steel works 0,60 – 0,85
Clothing factories 0,35 – 0,60

31. Untuk mendapatkan harga yang pasti dari besarnya faktor daya listrik, maka
haruslah dilakukan pengukuran dengan menggunakan cos phi meter.
Cosphimeter adalah alat yang digunakan untuk mengetahui, besarnya faktor kerja
(power factor) yang merupakan beda fase antara tegangan dan arus.

32. Untuk memperbaiki besarnya faktor daya listrik ini dapat dilakukan dengan
memasang kapasitor daya secara paralel terhadap beban listrik tersebut.
Hal ini dikarenakan pada faktor daya listrik yang rendah, peralatan listrik
banyak menarik daya reaktif induktif sehingga perlu dikompensir dengan
daya reaktif kapasitif agar faktor daya listrik dari peralatan tersebut
menjadi lebih besar.
Besarnya rating kapasitor daya dapat ditentukan setelah didapat data-data
dari peralatan listrik, kemudian dilakukan perhitungan untuk mendapatkan
rating kapasitor daya tersebut.

33. Kapasitor Bank
Kapasitor bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat kapasitif yang akan
berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif. Kapasitas kapasitor dari ukuran 5
KVar sampai 60 Kvar. Dari tegangan kerja 230 V sampai 525 Volt atau Kapasitor
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)

34. Dimana letak Kapasitor Bank?

35. Keuntungan Perbaikan Faktor Daya dengan
Penambahan Kapasitor
Keuntungan perbaikan faktor daya melalui pemasangan kapasitor adalah:
1. Bagi Konsumen, khususnya perusahaan atau industri:
• Diperlukan hanya sekali investasi untuk pembelian dan pemasangan kapasitor
dan tidak ada biaya terus menerus.
• Mengurangi biaya listrik bagi perusahaan, sebab:
(a) daya reaktif (kVAR) tidak lagi dipasok oleh perusahaan utilitas sehingga
kebutuhan total(kVA) berkurang.
(b) nilai denda yang dibayar jika beroperasi pada faktor daya rendah dapat
dihindarkan.
• Mengurangi kehilangan distribusi (kWh) dalam jaringan/instalasi pabrik.
• Tingkat tegangan pada beban akhir meningkat sehingga meningkatkan kinerja
motor.

36. 2. Bagi utilitas pemasok listrik
• Komponen reaktif pada jaringan dan arus total pada sistim ujung akhir berkurang.
• Kehilangan daya I kwadrat R dalam sistim berkurang karena penurunan arus.
• Kemampuan kapasitas jaringan distribusi listrik meningkat, mengurangi
kebutuhan untuk memasang kapasitas tambahan.

37. METODE PEMASANGAN INSTALASI KAPASITOR
Cara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu :
1. Global compensation
Dengan metode ini kapasitor dipasang di induk panel ( MDP )
Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar antara panel
MDP dan transformator. Sedangkan arus yang lewat setelah MDP tidak turun
dengan demikian rugi akibat disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak
terpengaruh. Terlebih instalasi tenaga dengan penghantar yang cukup panjang
Delta Voltagenya masih cukup besar.

38. 2. Sectoral Compensation
Dengan metoda ini kapasitor yang terdiri dari beberapa panel kapasitor dipasang
dipanel SDP. Cara ini cocok diterapkan pada industri dengan kapasitas beban
terpasang besar sampai ribuan kva dan terlebih jarak antara panel MDP dan SDP
cukup berjauhan.
3. Individual Compensation
Dengan metoda ini kapasitor langsung dipasang pada masing masing beban
khususnya yang mempunyai daya yang besar. Cara ini sebenarnya lebih efektif
dan lebih baik dari segi teknisnya. Namun ada kekurangan nya yaitu harus
menyediakan ruang atau tempat khusus untuk meletakkan kapasitor tersebut
sehingga mengurangi nilai estetika. Disamping itu jika mesin yang dipasang
sampai ratusan buah berarti total cost yang di perlukan lebih besar dari metode
diatas