Rangkuman: Kapasitor bank merupakan panel listrik yang berfungsi untuk memperbaiki faktor daya dan menyerap harmonik. Dengan pemahaman yang lebih menyeluruh terhadap komponen dan cara kerja kapasitor bank, Anda akan dapat memastikan kontinuitas daya listrik di pabrik / gedung Anda. 

Definisi

Kapasitor bank merupakan kubikel atau panel listrik yang merupakan kumpulan dari beberapa unit kapasitor terpisah yang dapat dinyalakan (switching) secara bergantian maupun bersamaan. Fungsi utama dari kapasitor bank adalah untuk memperbaiki faktor daya, walaupun dengan pemilihan reaktor yang tepat, kapasitor bank dapat memiliki fungsi tambah sebagai filter harmonik (klik link untuk mempelajari lebih lanjut). 

Manfaat Kapasitor Bank

  1. Menghindari Denda kVAR PLN
    Fungsi utama kapasitor bank adalah untuk memperbaiki faktor daya. Oleh PLN Distribusi, faktor daya wajib di atas 0.85 dan jika dibawah, maka akan dikenakan denda kVAR.
  2. Menyerap Harmonik
    Ketika kapasitor dipasangkan dengan reaktor yang tepat, maka selain memperbaiki faktor daya, kapasitor bank akan mendapat fungsi tambah yaitu sebagai filter harmonik (klik link berikut untuk mempelajari lebih lanjut).
  3. Mengurangi Losses (Rugi Daya)
    Dengan memakai kapasitor bank, arus reaktif yang tadinya ditarik dari PLN akan disuplai oleh kapasitor bank. Karena lebih sedikit arus yang ditarik dari PLN, maka lebih sedikit juga losses atau rugi daya yang dialami (klik link berikut untuk mempelajari lebih lanjut) .
  4. Mengoptimasi Sistem Distribusi
    Lebih sedikitnya arus yang ditarik dari PLN juga berarti sistem distribusi tidak perlu menggunakan perangkat (busbar, trafo, dll.) dengan rating ampere yang terlalu tinggi. Dengan begini, pengguna dapat berhemat dengan tidak perlu berinvestasi lebih jika ingin menambah daya.  

Apa itu Faktor Daya?

Faktor daya merupakan sebuah tolak ukur seberapa efisiennya suatu sistem ketenagaan listrik. Dikenal juga sebagai cos phi, faktor daya umumnya berkisar di antara nilai 0 (nol) sampai dengan 1 (satu). Ketika nilai faktor daya adalah 1, maka sistem ketenagalistrikan dinilai sangat efisien. Sebaliknya, ketika nilai faktor daya kurang dari 1 dan menuju 0, maka sistem dinilai kurang efisien. 

Secara matematika faktor daya dapat dihitung melalui perbandingan daya aktif (kW) dengan daya semu (kVA):

cos φ = daya aktif (kW) / daya semu (kVA)

Instalasi Kapasitor Bank

Secara prinsip, ketika instalasi kapasitor bank semakin dekat dengan beban, maka semakin baik. Karena dengan demikian, daya reaktif yang dibutuhkan oleh beban dapat langsung disuplai oleh kapasitor bank dan semakin sedikit arus yang mengalir di jaringan distribusi lainnya. Namun dikarenakan keterbatasan ruangan dan juga kendala biaya, seringkali kapasitor bank ditempatkan di dekat LVMDB (Low Voltage Main Distribution Panel). 

Atau jika sebagian besar beban terpasang di tegangan menengah (1-35kV), maka direkomendasikan untuk memasang kapasitor bank di tegangan menengah juga. 

Bagaimana Cara Menghitung Kebutuhan Kapasitor Bank?

Kapasitor bank berfungsi dengan menekan nilai daya reaktif (kVAR) yang menghasilkan penurunan daya semu (kVA) hingga idealnya nilai daya semu (kVA) sama dengan nilai daya aktif (kW) yang mana pada saat itu, nilai faktor daya adalah 1. 

Untuk penjelasan lengkap mengenai cara penghitungan kebutuhan kapasitor bank, silahkan klik link berikut untuk mempelajari lebih lanjut.

Komponen Dalam Kapasitor Bank

Komponen utama dalam panel kapasitor bank adalah unit kapasitor itu sendiri. Jika panel kapasitor bank mengacu pada keseluruhan boks atau kubikel panel listrik kapasitor bank, maka unit kapasitor mengacu pada komponen kapasitor yang ada di dalam panel kapasitor bank (lihat gambar tampak belakang panel kapasitor bank di bawah). Di dalam panel kapasitor bank, masing-masing unit kapasitor menempati satu posisi yang disebut step. Jika suatu panel kapasitor bank disebut memiliki 12 step, maka ada 12 unit kapasitor (atau gabungannya) yang bisa bisa dinyalakan secara bergantian, maupun bersamaan. 

Dari depan, panel kapasitor bank dapat dikenali dengan keberadaan regulator kapasitor (dikenal juga dengan APFC – Automatic Power Factor Controller). Fungsi dari APFC ini adalah untuk menentukan berapa banyak step kapasitor yang perlu dinyalakan di tiap waktunya dan secara otomatis memerintahkan relay serta kontaktor untuk menyalakan kapasitor yang dipilihnya. Ketika suatu step terpilih dan menyala, maka indicator lamp yang dapat terlihat dari depan kapasitor bank akan menyala untuk menandakan step tersebut sedang ON. Selain dapat berfungsi secara otomatis oleh APFC, kapasitor bank juga dapat dioperasikan secara manual dengan menekan push button di depan panel. Jika ada 12 step, maka akan ada 12 push button yang mengontrol masing-masing step tersebut. 

Ketika pintu panel kapasitor bank dibuka, maka akan tampak komponen di dalamnya (lihat sebelah kiri Gambar 1). Di bagian atas umumnya terdapat DIN Rail untuk instalasi perangkat kontrol seperti relay dan MCB kontrol. MCCB dan kontaktor juga dapat diakses melalui pintu depan, agar memungkinkan untuk mematikan secara manual step kapasitor bank yang dinilai bermasalah atau butuh maintenance.

Tampak Depan Panel Kapasitor Bank

Gambar 1 Tampak Depan Panel Kapasitor Bank

Di bagian belakang panel kapasitor bank, setelah melepas cover belakang, maka akan terlihat komponen utama dari kapasitor bank, yakni unit-unit kapasitor dan juga reaktor (lihat Gambar 2). Karena berfungsi sebagai filter harmonik, saat beroperasi temperature dari reaktor bisa mencapai lebih dari 100°C sehingga di setiap kubikel biasa dilengkapi exhaust fan untuk mendinginkan.

Tampak Belakang Panel Kapasitor Bank

Gambar 2 Tampak Belakang Panel Kapasitor Bank

Pemilihan Kapasitor

Di pasaran, banyak jenis kapasitor yang beredar. Namun, secara garis besar, semua kapasitor tersebut dapat dibagi menjadi 2 tipe: standard-duty dan heavy-duty. 

Dikarenakan usianya yang cenderung lebih pendek, kapasitor standard-duty umumnya digunakan di tempat yang tidak memerlukan kontinuitas daya seperti pusat perbelanjaan dan perkantoran kecil.

Sebaliknya, kapasitor heavy-duty umumnya digunakan di pabrik yang mana memerlukan keandalan dan kontinuitas daya. Tidak seperti pusat perbelanjaan dan perkantoran, jika terjadi masalah pada panel kapasitor yang mengakibatkan power failure (mati lampu), maka pabrik akan mengalami kerugian besar karena waktu sangatlah berharga untuk proses produksi di pabrik. Belum lagi banyak bahan baku yang bisa terbuang jika proses produksi berhenti secara mendadak. 

Untuk pembahasan lebih lanjut mengenai perbedaan kapasitor heavy-duty dan standard-duty, bisa klik link berikut. 

Maintenance

Perawatan berkala merupakan kunci dari awetnya panel kapasitor bank. Berikut beberapa poin pemeriksaan harian yang biasanya diterapkan pada panel kapasitor bank. Periksa dengan vendor masing-masing komponen untuk mengetahui nilai ambang batasnya:

  • Unit kapasitor
    • Pemeriksaan visual: cek apakah kapasitor kembung, bersuara, mengalami kebocoran atau berkarat 
    • Pemeriksaan ampere menggunakan tang ampere pada MCCB
    • Pemeriksaan temperatur kapasitor menggunakan thermometer infrared
  • Indicator lamp
    • Pemeriksaan visual: cek apakah lampu menyala atau tidak
  • Kabel
    • Pemeriksaan temperatur kabel menggunakan thermometer infrared
  • Ruangan
    • Pemeriksaan temperatur ruangan dan dalam panel

Di luar pemeriksaan harian, terdapat juga pemeriksaan bulanan yang biasa mencakup

  • Unit kapasitor
    • Pemeriksaan kapasitansi (uF)
  • Panel
    • Pastikan panel dan komponennya bersih dan bebas debu
  • Kabel dan Kontaktor
    • Pemeriksaan temperatur menggunakan thermography infrared test
  • Breaker (MCB/MCCB/ACB)
    • Pemeriksaan temperatur menggunakan thermography infrared test
    • Pemeriksaan insulation resistance menggunakan Megger (setahun sekali)

Masalah Umum

Dibandingkan dengan panel listrik lainnya, panel kapasitor bank cenderung lebih sering mengalami gangguan (klik link berikut untuk mempelajari lebih lanjut). Beberapa permasalahan yang umum ditemui pada kapasitor bank:

  • APFC tidak berfungsi/mati
    • Gejala: kena denda PLN namun APFC tidak pernah bekerja dan mengaktifkan kapasitor
    • Penyebab: APFC tidak dapat membaca faktor daya atau memerintahkan kapasitor
    • Solusi: periksa wiring pada APFC
  • Kapasitor bank tidak berfungsi
    • Gejala: APFC bekerja namun tetap terkena denda PLN
    • Penyebab: penurunan kapasitansi unit kapasitor
    • Solusi: ganti unit kapasitor dengan yang heavy-duty agar kapasitan tidak cepat turun dan terkena denda lagi
  • Kapasitor bank panas
    • Gejala: temperatur dalam panel, kabel ataupun kapasitor di melebihi ambang batas
    • Penyebab: penurunan kapasitansi unit kapasitor atau harmonik atau exhaust fan tidak bekerja dengan baik
    • Solusi: jika kapasitansi dan exhaust fan masih baik, lakukan power analysis untuk mengukur harmonik
  • Kapasitor bank terbakar
    • Gejala: unit kapasitor terbakar 
    • Penyebab: pemakaian tipe kapasitor yang kurang tepat
    • Solusi: kapasitor yang terbakar merupakan tanda bahwa diperlukan kapasitor yang lebih kuat untuk mengatasi karakter beban di tempat Anda, pertimbangkan mengganti dengan kapasitor heavy-duty

Ditulis oleh: Kelvin Sutandar

Referensi: 

  • Perera-Lluna, A, Manivannan, K, Xu, P, Gutierrez-Osuna, R, Benner, C & Russel, BD 2014, ‘Automatic capacitor bank identification in power distribution systems’, Electric Power Systems Research, vol. 111, pp. 96-102.
  • Smith, T 2010, ‘Determining settings for capacitor bank protection’, IEEE, Annual Conference for Protective Relay Engineers.
  • Ziana, CR 2013, ‘Optimal location of capacitor bank for power losses minimization’, UTHM.