Penjelasan lengkap tentang hubung singkat (Short Circuit)

Dalam kenyataannya sistem tenaga listrik akan selalu, mengalami fluktuasi beban reaktif dan ini akan selalu berubah sesuai dengan kebutuhan konsumen. Disamping itu kompensator dengan pemasangan kapasitor secara paralel dapat juga berfungsi sebagai kendali tegangan regulasi dan pada fungsi utamanya adalah sebagai usaha untuk mengurangi atau meminimalkan rugi-rugi daya dan rugi-rugi energi pada saat beban puncak

          Kompensator kapasitor yang terhubung paralel pada saluran akan mencatu daya reaktif, sehingga kapasitor paralel dapat mengubah sifat beban yang bersifat induktif. Pada Gambar dibawah ini merupakan gambaran dasar dari hubungan kapasitor yang terhubung secara paralel pada jaringan disertai vektor diagramnya. Dari sajian ini jelas bahwa ada perubahan pada vektor tegangan sebelum ada kapasitor dan setelah dipasang kapasitor

Gambar 1. pemasangan kapasitor secara shunt

Ilustrasi gambar tersebut Di dalam suatu sistem tenaga sering diperlukan kapasitor yang dipakai sebagai alat kompensasi pada saluran transmisi. Kompensasi diperlukan untuk memperbaiki harga tegangan agar level tegangan tetap berada pada batas-batas yang diizinkan. Pada kondisi kebutuhan daya nyata dan reaktif yang cukup besar maka tegangan cenderung jatuh melewati batas yang diijinkan. Untuk mengatasi kondisi demikian maka dipasang kapasitor yang dapat menyuplai daya reaktif sehingga tegangan dapat naik kembali. Pada kondisi kebutuhan daya nyata dan reaktif sangat kecil maka pengaruh dari kapasitansi saluran akan menyebabkan naiknya tegangan di sisi penerima melewati batas yang diizinkan. Kapasitor dan induktor direpresentasikan sebagai sumber daya reaktif. bergantung pada besarnya eksitasi yang diberikan. Seperti pada busbar terima transmisi tegangan tinggi dimana faktor daya kurang dari 1,0 (unity p.f) tidak bisa ditoleransi. Kapasitor digunakan untuk jaringan dengan faktor daya lagging (tertinggal), kapasitor dihubungkan langsung pada busbar atau pada belitan tersier trafo utama. Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar pf dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya reaktif ke beban. Karena beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil .

Seperti yang diilustrasikan pada Gambar tersebut, kapasitor mempunyai faktor daya mendahului (leading) terhadap sumber. Kapasitor tersebut mengkompensasi daya reaktif beban. Dengan mengasumsikan beban disuplai dengan daya nyata (aktif) P, daya reaktif tertinggal Q₁, dan daya semu S₁, pada faktor daya tertinggal bahwa :

.............................................................................. (1.1)

.............................................................. (1.2)

ketika kapasitor shunt Q_c kVA dipasang pada beban, faktor daya dapat ditingkatkan dari cos θ₁ ke cos θ₂, dimana :

..................................................... (1.3)

Daya semu dan daya reaktif menurun dari S₁ kVA menjadi S₂ kVA dan dari Q₁ kVAr menjadi Q₂ kVAr. Koreksi faktor daya menghasilkan penghematan ekonomi melalui pengurangan kapasitas kilovoltampere dan penurunan rugi daya.

Dengan adanya perbaikan faktor daya, maka kVA yang mengalir pada jaringan akan menurun. Sehingga pada jaringan tersebut dapat ditambahkan sejumlah kVA sebesar penurunan kVA yang terjadi. Dengan adanya kVA tambahan pada suatu jaringan, akan menambah jumlah beban yang dapat ditanggung oleh jaringan tersebut. Hal ini merupakan suatu keuntungan, karena apabila ada tambahan beban pada daerah dimana jaringan itu berada, daya listriknya dapat dikirim melalui jaringan tersebut tanpa perlu membangun jaringan yang baru.

Dengan adanya penambahan kapasitor C yang paralel berarti ada arus Ic yang menyebabkan berubahnya beda sudut fase yang diikuti berkurangnya vektor arus beban I dan penurunan tegangan menjadi lebih baik. Dari Gambar 1 besarnya penurunan tegangan pada saluran dapat didekati dengan rumus :

................................................     (1.4)

Dengan

R          = Tahanan total saluran (ohm)  

X_L            = Reaktansi total saluran (ohm)  

I_R          = Komponen arus nyata pada R (amp)

I_X             = Komponen arus reaktif pada X(amp)

I_C          = Injeksi arus kapasitif dari C(amp)

I_RR       = Tegangan yang dipengaruhi R (volt)

I_XX_L      = Tegangan yang dipengaruhi L (volt)

I_cX_c       = Tegangan yang dipengaruhi C (volt)

V_s         = Tegangan kirim (volt)

V_r            = Teganan terima (volt)

Q₁          = Daya reaktif awal (Var)

Q₂          = Daya reaktif akhir(Var)

Q_c           = Injeksi daya reaktif dari C (Var)

P          = Daya nyata (watt)

S₁           = Daya semu awal (VA)

S₂           = Daya semu akhir

Jika kapasitor dipasang secara paralel pada akhir saluran atau pada beban maka :

.................................................. (1.5)

                                           (1.6)

Dengan perbedaan persamaan (1.5) dan (1.6) dapat dilihat bahwa ada perbedaan penurunan tegangan akibat pemasangan C paralel sebesar I_CX_L Volt.