Laporan Audit Kelistrikan (2)

AUDIT ENERGI PADA SISTEM KELISTRIKAN DI LABORATORIUM JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI (ATAS)

I.

Tujuan

1. Mengetahui konsumsi energi sistem kelistrikan di Lab.Energi 2. Mengetahui karakteristik kelistrikan yang ada di Lab.Energi 3. Dapat mengetahui peluang-peluang penghematan konsumsi energi

II.

Batasan Masalah

1. Audit energi sistem kelistrikan di laboratorium teknik konversi energi. 2. Peluang konservasi yang dapat dilakukan pada sistem kelistrikan di jurusan teknik  konversi energi. 3. III.

Latar Belakang

Konsumsi energi terus meningkat sejalan dengan laju pertumbuhan ekonomi dan

a. Daya aktif adalah daya sebenarnya yang dibutuhkan oleh beban. Parameter ini dinyatakan dalam satuan watt. 

P 1 fasa

= V L-N x I x cos phi (watt)



P 3 fasa

= 3 x V L-N x I x cos phi(watt)

Keterangan V L-N = Tegangan fasa netral (V) I = Arus (A) Cos phi = faktor daya  b. Daya reaktif adalah daya yang dibutuhkan oleh ban induktif. Parameter ini dinyatakan dalam satuan VAR. 

Q 1 fasa = V L-N x I x Sin Q



Q 3 fasa = 3 x V L-N x I x Sin Q

Factor daya menggambarkan sudut phasa antara daya aktif dan daya semu. Factor  daya yang rendah merugikan karena mengakibatkan arus beban tinggi. Perbaikan factor  daya ini menggunakan kapasitor. Faktor daya mempunyai nilai range antara 0 – 1 dan dapat juga dinyatakan dalam persen. Faktor daya yang bagus apabila bernilai mendekati satu. Karena komponen daya aktif umumnya konstan (komponen kVA dan kVAr   berubah sesuai dengan faktor daya), Daya Reaktif (Q) = Daya Aktif (P)

       = 

 Tan φ.................................................(1)

Tan φ =

Sebuah contoh, rating kapasitor yang dibutuhkan untuk memperbaiki faktor da ya,

 Tan φ ............................................ (2) Daya reaktif pada pf diperbaiki = Daya Aktif (P) Tanφ ....................................... (3) Daya reaktif pada pf awal = Daya Aktif (P)

1

2

Sehingga besarnya kapasitor yang diperlukan untuk memperbaiki faktor daya

yang tercatat dalam sebulan lebih tinggi dari 0,62 jumlah kWh pada bulan yang  bersangkutan sehingga pf rata – rata kurang dari 0,85. Sedangkan perhitungan kelebihan  pemakaian kVArh dalam rupiah menggunakan rumus (5) sebagi berikut :

Kelebihan pemakaian kVARh = [ B – 0,62 ( A1 + A2 )] Hk ................................... (5) dimana : B = pemakaian kVArh A1 = pemakaian kWh WPB A2 = pemakaian kWh LWBP Hk = harga kVARh Beberapa strategi untuk koreksi faktor daya adalah : a. Meminimalkan operasi dari beban motor yang ringan atau tidak bekerja.  b. Menghindari operasi dari peralatan listrik diatas tegangan rata – ratanya. c. Mengganti motor  –  motor yang sudah tua dengan energi efisien motor. Meskipun dengan energi efisien motor, bagaimanapun faktor daya diperngaruhi oleh beban yang variasi. Motor ini harus dioperasikan sesuai dengan kapasitas rata  –  ratanya

fisika Jerman Heinrich Rudolf Hertz yang menemukan fenomena ini pertama kali. Frekuensi sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa yang terjadi satu kali per detik. Secara alternatif, seseorang bisa mengukur waktu antara dua buah kejadian/  peristiwa (dan menyebutnya sebagai  periode), lalu memperhitungkan frekuensi ( f ) sebagai hasil kebalikan dari periode (T ), seperti tampak dari persamaan (6) berikut :

   

.............................................................................................................. (6)

Berdasarkan standardSNI 04-1922-2002 bahwa standar frekuensi untuk 50 Hz di Indonesia adalah ± 1% atau 49,5 Hz ≤f≤ 50,5 Hz. 4. Ketidakseimbangan Tegangan

Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltage) adalah perbedaan  potensial listrik  antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur  energi potensial dari sebuah medan listrik  yang mengakibatkan

Gambar 1 Fasor tegangan seimbang dan tidak seimbang.

Menurut literatur, tegangan tiga-fasa yang tak seimbang bisa diuraikan menjadi tiga sistem yang seimbang atau simetris. Ketiga sistem simetris ini disebut komponen urutan positif, urutan negatif, dan urutan nol. Gambar 2 memperlihatkan tiga sistem simetris tersebut. Komponen urutan positif mempunyai urutan fasa mengikuti putaran  jarum jam, urutan negatif berlawanan dengan arah putaran jarum jam, sedangkan urutan nol mempunyai arah fasa yang sama. Setiap tegangan yang tak seimbang selalu bisa diuraikan menjadi tiga sistem simetris tersebut. Gambar 3 memperlihatkan tegangan tak 

Gambar 2 Komponen simetris tegangan.

Gambar 3 Tegangan tak seimbang yang disusun dari tiga komponen simetris.

a. Motor panas berlebih & berlanjut pada kerusakan isolasi.  b. Arus beban tidak seimbang pada 3 fasa. c. Urutan tegangan negative. d. Merusak bearing motor listrik. e. Kecepatan motor bervariasi. f.

Mengurangi mutu produksi.

g. Mengurangi efisiensi motor.

Berdasarkan standard SNI 04.0227.2003-2 bahwa batas tegangan 220/380 V adalah ± 10% dari tegangan standard atau 198 V≤220≤ 242 V dan standard ketidakseimbangan tegangan menurut ANSI C84.1-1995 dan NEMA adalah 3% dari tegangan rata-rata masing-masing fasa pada sistem 3 fasa.

5. Arus Listrik dan Ketidakseimbangan Arus

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu.

menurut ANSI C84.1-1995 dan NEMA adalah 5% dari arus rata-rata masing-masing fasa pada sistem 3 fasa.

6. Harmonisa

Harmonisa adalah gangguan yang muncul akibat terjadinya distorsi gelombang arus dan tegangan. Pada dasarnya harmonisa adalah gejala pembentukan gelombanggelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasar atau frekuensi fundamentalnya, yaitu frekuensi harmonisa yang timbul pada bentuk gelombang aslinya, sedangkan bilangan bulat pengali frekuensi dasar disebut angka urutan harmonik.

Parameter yang memiliki korelasi dengan permasalahan harmonisa men yebabkan : a. Panas berlebih pada trafo (K-factor), dan alat yang berputar.  b. Meningkatnya rugi hysteresis. c. Kelebihan beban netral / timbul tegangan netral ke tanah. d. Gelombang tegangan dan arus terganggu.

Akibat harmonik pada arus dan tegangan dapat dilihat pada tabel 1 berikut ini. Tabel 2.1 Akibat Harmonik Arus dan Tegangan Harmonik 

Arus

Akibat

a.

Faktor daya rendah

 b. Pemanasan dan Ferro resonance Trafo Yy c.  Resonance on CapacitorBank  d. Tegangan netral-ground besar  e. Tidak terukur pada meter mekanik  f.

Gagal fungsi pada rele

g.  Lossesnetral besar (sistem 3fase 4kawat) h. SkinEffect 

Tegangan

a.

Pemanasan berlebih pada peralatan

 b. Osilasi mekanik pada motor 

Peralatan yang digunakan

1. Satu paket Power Quality 3 fasa 2. Sarung tangan 20 kV sebagai peralatan safety 3. Laptop 4. Meja

Prosedur 

Menyiapkan peralatan yang dibutuhkan



Menghubungkan PQ Analyzer dengan panel seperti pada gambar rangkaian



Menyalakan alat PQ Analyzer dan pada laptop buka software FLUKE



Menghubungakan alat PQ Analyzer dengan komputer(laptop) dengan kabel data sehingga data-datanya dapat di record pada laptop.



Mulai merecord pada alat PQ Analyzer dan pada laptop hubungkan dengan mengklik icon start logging of reading 



Pengukuran dilakukan ketika di laboratorium terdapat aktivitas yang tidak  terlalu banyak antara lain satu buah motor listrik pada pompa cooling tower,

Gambar 4. Rangakain Pengukuran Panel Listrik Utama

Tabel 2. Standar kelistrikan berdasarkan SNI dan ANSI Parameter

Tegangan Unbalance

Standar

220 V± 5 %

Arus/Beban Unbalance