Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org

Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 1
LISTRIK
1. SKENARIO ENERGI DI MASA MENDATANG...................................1
2. PEMBANGKITAN & PENDISTRIBUSIAN LISTRIK ..........................2
3. FASE LISTRIK........................................................................................4
4. DAYA AKTIF DAN REAKTIF...............................................................5
5. KOREKSI FAKTOR DAYA....................................................................6
6. MANAJEMEN BEBAN LISTRIK...........................................................8
7. MEKANISME PENAGIHAN LISTRIK..................................................9
8. TRAFO................................................................................................... 11
9. FORMULA LISTRIK............................................................................13
10. REFERENSI ........................................................................................14
1. SKENARIO ENERGI DI MASA MENDATANG
Pemakaian listrik per kapita kadangkala digunakan sebagai indik ator perkembangan suatu
negara. Di negara yang sedang berkembang, industri merupakan pemakai listrik terbesar dan
sekitar 30 persen masyarakat belum dapat menikmati listrik.
Badan Energi Internasional meramalkan skenario berikut untuk tahun 2030 (IEA, 2004):
§ Akses terhadap listrik di negara yang sedang berkembang mencapai 78 persen dari
populasi penduduknya, dengan pemakaian rata-rata per kapitanya 2.136 kWh
Gambar 1: Penambahan pembangkitan & investasi sampai tahun 2030
(Badan Energi Internasional, 2004)
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 2
§ 1,4 milyar penduduk belum akan dapat memiliki akses terhadap lis trik. Investasi
tambahan diperlukan sebesar $665 milyar untuk mencapai akses 100 persen (lihat
Gambar 1) dan memberikankan akses keuntungan bagi masyarakat rata-rata 526
kWh/kapita. Mula-mula setiap orang hanya akan mendapatkan akses penggunaan listrik
sebagai substitusi bahan bakar tradisionil (LPG, minyak tanah) yang digunakan untuk
menutupi kebutuhan dasar. Hampir seluruh pasokan tambahan akan diperlukan di Afrika
(437 TWh) dan Asia Selatan (377 TWh), atau masing-masing terdapat peningkatan
sebesar 25 persen dan 18 persen.
IEA/ Badan Energi Internasional merekomendasikan hal- hal berikut untuk menjamin akses
terhadap listrik secara universal (IEA, 2004):
§ Renovasi dan modernisasi pembangkit listrik konvensional, dan sistim jaringan dan
pendistribusian dengan teknologi baru yang efisien dalam energi
§ Manajemen dari sisi permintaan: adopsi dan pelaksanaan penggunaan teknologi yang
efisien dalam energi.
§ Menciptakan kepedulian diantara anggota pengguna energi untuk pelaksanaan
pemantauan penghematan energi dan menerima teknologi baru bilamana tersedia.
2. PEMBANGKITAN & PENDISTRIBUSIAN LISTRIK
Gambar 2 memperlihatkan bahwa hampir
kebanyakan listrik dihasilkan oleh stasiun
daya listrik yang menggunakan bahan
bakar fosil (batubara, gas, minyak) dan
fasilitas nuklir yang menggunakan
uranium. Dikarenakan kepedulian
terhadap lingkungan dan keselamatan,
dan akhir-akhir ini kepedulian terhadap
keamanan energi sebagaimana pasokan
minyak tergantung pada sedikit negara,
sumber alternatif energi masih sedang
digali. Energi yang terbarukan
menyediakan 21 persen dari kebutuhan
energi dunia, termasuk PLTA/ daya air (20 persen), energi matahari, angin, panas bumi,
biomasa, dan ombak (sekitar 1 persen namun makin berkembang).
Gambar 3 memperlihatkan gambaran sederhana mengenai sistim kelistrikan, yang dijelaskan
dibawah ini.
Pembangkit (GT) Trafo
penurun
tegangan
Distribusi
1 0.6 KV 220 KV
Plant Daya Listrik Sistim Transmisi Sistim Pendistribusian
Gambar 2. Pembangkitan listrik di dunia
(Administrasi Informasi Energi US, 2004)
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 3
Gambar 3. Pembangkitan, transmisi dan distribusi daya listrik
Listrik umumnya dibangkitkan dengan pembangkit AC disebut “alternator” pada pembangkit
daya termal, air atau nuklir pada 50 atau 60 siklus per detik. Biasanya listrik dibangkitkan
pada sekitar 9 hingga 13 KV di terminal pembangkitnya. Daya yang dihasilkan oleh satu
pembangkit (dikenal juga dengan istilah UNIT) berada pada kisaran 67,5 MW, 110 MW, 220
MW, 500 MW, dan ada juga yang mencapai 1000 MW atau lebih. Tingkat MW yang lebih
tinggi lebih disukai karena lebih rendahnya pemakaian daya pembantu, biaya perawatan dan
biaya operasi per MW yang dihasilkan.
Listrik harus dibangkitkan hanya jika diperlukan, sebab listrik tidak dapat disimpan. Daya
yang dihasilkan disalurkan ke pengguna melalui jaringan transmisi dan distribusi, yang
terdiri dari trafo, jalur transmisi dan peralatan kontrol. Seluruh stasiun daya memiliki trafo
pembangkit (GTs) yang meningkatkan tegangan menjadi tegangan ekstra tinggi (EHV, misal
132 KV, 220 KV, 400 KV) sebelum ditransmisikan. Mentransmisikan daya pada tegangan
tinggi mempunyai keuntungan dapat mengurangi kehilangan selama transmisi dan dapat
digunakan jalur transmisi yang lebih kecil dan lebih ekonomis, hal ini diperlihatkan pada
Tabel 1. Kemudian, pada sub-stasiun dipasang trafo penurun, yang akan menurunkan
tegangan untuk didistribusikanan ke pengguna industri, perdagangan dan pemukiman melalui
jalur distribusi.
Tidak terdapat perbedaan antara jalur transmisi dan jalur distribusi kecuali tingkat tegangan
dan kemampuan penanganan dayanya. Jalur transmisi beroperasi pada EHV dan biasanya
mampu mentransmisikan energi listrik dalam jumlah besar yang melintasi jarak yang sangat
jauh. Jalur distribusi membawa daya dalam jumlah terbatas pada tegangan lebih rendah
dengan jarak yang pendek.
Tabel 1. Keuntungan Transmisi Tegangan Tinggi
Alasan Penjelasan Keuntungan
Lebih sedikit terjadi
penurunan tegangan
Penurunan tegangan pada jalur
transmisi/distribusi tergantung pada
tahanan, reaksi dan panjang jalur, dan arus
yang terambil. Untuk jumlah daya yang
sama yang dialirkan, tegangan yang lebih
tinggi menghasilkan arus terambil lebih
rendah dan penurunan tegangan yang
lebih rendah.
Pengaturan
tegangan yang
baik (perbedaan
antara tegangan
yang terkirim dan
diterima sekecil
mungkin).
Lebih sedik it terjadi
kehilangan daya
Daya yang hilang pada jalur sebanding
dengan hambatan (R) dan kuadrat arus (I),
jadi PLoss = I2R. Tegangan yang lebih
tinggi menghasilkan arus yang lebih
rendah sehingga kehilangan daya lebih
rendah.
Efisiensi
transmisi tinggi
Konduktor lebih kecil Tegangan yang lebih tinggi menghasilkan
arus yang lebih rendah sehingga hanya
diperlukan konduktor yang lebih kecil
untuk mengalirkan arus.
Investasi dan
biaya
pemasangan lebih
sedikit
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 4
Contoh
Jika tegangan dari daya yang didistribusikan meningkat dari 11 kV ke 33 kV, maka
penurunan tegangan dapat berkurang 1/3 dan kehilangan jalur akan lebih rendah dengan
faktor 1/9, atau (1/3)2.
3. FASE LISTRIK
Terdapat satu karakteristik utama dari pasokan listrik AC yang memerlukan penjelasan: fase.
Pada dasarnya pasokan listrik AC dibagi kedalam sirkuit satu fase dan tiga fase. Sirkuit AC
satu fase memiliki dua buah kawat yang dihubungkan ke sumber listrik. Tidak seperti sirkuit
DCyang arah arus listrik nya tidak berubah, maka dalam sirkuit AC arah arus berubah berkalikali
tiap detiknya tergantung pada frekuensi pasokan. Listrik 240 volt (V) yang dipasok ke
rumah kita merupakan listrik AC satu fase dan memiliki dua buah kawat: ‘aktif’ dan ‘netral’.
Jalur distribusi dapat terdiri dari empat jalur.
Tiga jalur membawa listrik dari tiga sirkuit
listrik, yang dibagi menjadi jalur netral yang
umum (tiga jalur aktif dan satu jalur netral).
Sistim 3 fase memiliki 3 bentuk gelombang
(biasanya membawa daya) yaitu 2/3 p radian
(120 derajat,1/3 siklus) untuk waktu tertentu.
Gambar 4 menunjukan sistim satu siklus tiga
fase, dari 0 hingga 360 derajat (2 p radians),
sepanjang aksis waktu. Garis yang diplotkan
menunjukan keragaman tegangan sesaat (atau
arus) dalam waktu. Siklus ini akan berulang 50
atau 60 kali per detiknya tergantung pada
frekuensi sistim dayanya. Warna garis
menyatakan kode pewarnaan Amerika untuk
sistim tiga fase: hitam =VL1 merah=VL2 biru=VL3.
Sistim pasokan tiga fase selanjutnya dinyatakan oleh hubungan bintang dan delta seperti
ditunjukkan dalam Gambar 5.
Il
Va
? I a
Vc
Vb
Gambar 4. Sistim listrik 3 fase
(Wikipedia contributors, 2005)
Hubungan Bintang
IL = Jalur arus = Ia = Fase arus
va=vb=vc = Jalur tegangan
n = Titik netral
Jalur tegangan = 1,732 X Fase tegangan
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 5
a Ila Il
Va
Ica Iab
c
Vc Ibc
Vb b
4. DAYA AKTIF DAN REAKTIF
Daya aktif, diukur dalam kilowatt (kW), merupakan daya nyata (daya poros, daya yang
sebenarnya) yang digunakan oleh beban untuk melakukan tugas tertentu. Terdapat beban
tertentu seperti motor, yang memerlukan bentuk lain dari daya yang disebut daya reaktif
(kVAR) untuk membuat medan magnet. Walaupun daya reaktif merupakan daya yang
tersendiri, daya ini sebenarnya merupakan beban (kebutuhan) pada suatu sistim listrik.
Utilitas harus membayar daya/ kebutuhan total seperti digambarkan dalam Gambar 6.
Penjumlahan vektor daya aktif dan reaktif merupakan daya total (nyata), diukur dalam kVA
(kilo Volts-Amperes). Daya ini merupakan daya yang dik irim oleh perusahaan energi ke
pelanggan. Secara matematis hal ini dapat dinyatakan sebagai:
kVA = Ö (KW)2 + (KVAR)2
Gambar 5. Hubungan bintang dan delta pada sistim listrik
Hubungan Delta
Va = Jalur tegangan = Fase tegangan
Ia=Ib=Ic = Jalur arus
Jalur arus = 1,732 X Fase arus
Daya total (kVA)
Yang anda bayar!
Daya Aktif (kW): Menghasilkan pekerjaan yang berguna
Daya reaktif (kVAR)
Menghasilkan medan
magnet
Gambar 6. Gambaran segitiga daya
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 6
Total atau daya
nyata (kVA)
Daya aktif (kW)
Daya reaktif
(kVAR)
Gambar 7. Factor Daya pada sirkuit listrik
Daya aktif
Faktor Daya = Daya total
kW
= kVA
= Kosinus (? )
5. KOREKSI FAKTOR DAYA
5.1 Apakah yang disebut Faktor Daya?
Faktor daya adalah perbandingan antara daya aktif (kW) dengan daya total (kVA), atau
kosinus sudut antara daya aktif dan total. Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut
ini dan sebagai hasilnya faktor daya akan menjadi lebih rendah (Lihat Gambar 7).
Faktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu. Secara teoritis, jika seluruh beban daya
yang dipasok oleh perusahaan listrik memiliki faktor daya satu, daya maksimum yang
ditransfer setara dengan kapasitas sistim pendistribusian. Sehingga, dengan beban yang
terinduksi dan jika faktor daya berkisar dari 0,2 hingga 0,3, kapasitas jaringan distribusi
listrik menjadi tertekan. Jadi, daya reaktif (kVAR) harus serendah mungkin untuk keluaran
kW yang sama dalam rangka meminimalkan kebutuhan daya total (kVA).
5.2 Kapasitor untuk Memperbaiki Faktor Daya
Faktor daya dapat diperbaik i dengan memasang kapasitor pengkoreksi faktor daya (lihat
gambar 8 dan 9) pada sistim distribusi daya pabrik. kapasitor bertindak sebagai pembangkit
daya reaktif dan oleh karenanya akan mengurangi jumlah daya reaktif, juga daya total yang
dihasilkan oleh bagian utilitas.
M
C
Utilitas pemasok
arus reaktif
Kapasitor pemasok
arus reaktif
Gambar8. Kapasitor sebagai arus kVAR
M
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 7
Sebuah contoh yang memperlihatkan perbaikan faktor daya dengan pemasangan kapasitor
ditunjukkan dibawah ini.
5.2 Keuntungan Perbaikan Faktor Daya dengan Penambahan Kapasitor
Keuntungan perbaikan faktor daya melalui pemasangan kapasitor adalah:
Bagi perusahaan:
§ 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 dan (b) nilai
denda yang dibayar jika beroperasi pada faktor daya rendah dapat dihindarkan.
§ Mengurangi kehilangan distribusi (kWh) dalam jaringan pabrik.
§ Tingkat tegangan pada beban akhir meningkat sehingga meningkatkan kinerja motor.
Bagi utilitas pemasok listrik
§ Komponen reaktif pada jaringan dan arus total pada sistim ujung akhir berkurang
Contoh
Sebuah pabrik kimia memasang sebuah
trafo 1500 kVA. Kebutuhan parik pada
mulanya 1160 kVA dengan faktor daya
0,70. Persentase pembebanan trafo sekitar
78 persen (116?0/1500 = 77.3 persen).
Untuk memperbaiki faktor daya dan untuk
mencegah denda oleh pemasok listrik,
pabrik menambahkan sekitar 410 kVAr
pada beban motor. Hal ini meningkatkan
faktor daya hingga 0,89, dan mengurangi
kVA yang diperlukan menjadi 913, yang
merupakan penjumlahan vektor kW dan
kVAr.
Trafo 1500 kVA kemudian hanya berbeban
60 persen dari kapasitasnya. Sehingga pabrik
akan dapat menambah beban pada trafonya
dimasa mendatang. (Studi lapangan NPC)
Gambar 9: Bank Kapasitor jenis film
(Copper Industries Inc. 2000)
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 8
§ Kehilangan daya I2R dalam sistim berkurang karena penurunan arus
§ Kemampuan kapasitas jaringan distribusi listrik meningkat, mengurangi kebutuhan untuk
memasang kapasitas tambahan
6. MANAJEMEN BEBAN LISTRIK
Di tingkat makro, meningkatnya konsumsi listrik dan kecenderungan menurunnnya konsumsi
listrik selama waktu tertentu pada siang hari dapat diatur untuk disesuaikan dengan
kebutuhan. Dengan mahalnya penambahan kapasitas dan hanya dapat dipasang dalam jangka
waktu yang panjang (terutama jika plant daya yang baru harus dibangun), manajemen
pembebanan yang lebih baik pada penggunaan akhir dapat membantu meminimalkan
kebutuhan puncak pada infrastruktur utilitas dan memperbaiki penggunaan kapasitas
pembangkit listrik. Beberapa teknik yang efektif untuk manajemen pembebanan diberikan
dalam Tabel 2.
Tabel 2: Strategi Manajemen Beban Puncak (Biro Efisiensi Energi, 2004)
Menggeser Beban Proses
yang Tidak Kritis dan Tidak
Kontinyu ke waktu bukan
Beban Puncak
Penjadwalan ulang beban listrik yang besar dan pengoperas ian peralatan,
pada sift kerja yang ada dapat direncanakan dan diterapkan untuk
meminimalkan permintaan maksimum secara bersamaan. Untuk maksud
ini, disarankan untuk mempersiapkan diagram alir operasi dan diagram
proses. Menganalisa diagram tersebut dengan pendekatan yang
terintegrasi, memungkinkan untuk melakukan penjadwalan ulang operasi
peralatan dengan berbagai cara untuk memperbaiki faktor beban yang
pada gilirannya akan menurunkan permintaan maksimum.
Membuang Beban yang
Tidak Penting selama Waktu
Beban Puncak
Bila permintaan maksimum cenderung mencapai batas yang sudah
ditentukan, pembuangan beberapa beban yang tidak perlu untuk
sementara waktu dapat menolong mengurangi beban. Dapat juga
dipasang sistim pemantauan langsung, yang akan mematikan beban yang
tidak perlu bila batas permintaan yang ditentukan telah tercapai. Sistim
yang sederhana adalah dengan membunyikan alarm, kemudian beban
dibuang secara manual. Sistim pengendali mikroprosesor yang canggih
juga tersedia, yang memberikan opsi pembuangan beban secara
otomatis.
Mengoperasikan
Pembangkitan di tempat atau
Penggunaan Pembangkit
Diesel selama Waktu Beban
Puncak
Jika digunakan pembangkit diesel (DG) untuk melengkapi daya yang
dipasok oleh utilitas listrik, disarankan untuk menggunakan DG untuk
waktu beban puncak. Hal ini akan mengurangi permintaan beban menuju
tingkat yang dapat dipertimbangkan dan meminimalkan biaya tagihan.
Mengoperasikan unit AC
selama waktu bukan beban
puncak dan menggunakan
penampung termis dingin
Memungkinkan untuk mengurangi permintaan maksimum dengan cara
membangun tempat penyimpanan produk/ bahan, air, air dingin/ air
panas, yang dioperasikan selama waktu beban rendah. Operasi pada
waktu beban rendah dapat menolong dalam menghemat energi
dikarenakan kondisi yang baik seperti suhu luar yang lebih rendah dll.
Pemasangan Peralatan
Pengkoreksi Faktor Daya
Permintaan maksimum dapat juga dikurangi pada pabrik dengan
menggunakan bank kapasitor dan menjaga faktor daya optimal. Sistim
tersebut menyala-matikan bank kapasitor untuk mencapai faktor daya
yang dikehendaki pada suatu sistim sehingga dapat mengoptimalkan
permintaan maksimum.
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 9
Suatu penyajian dari permintaan beban oleh pemakai terhadap waktu dikenal dengan nama
‘Kurva Beban’. Jika permintaan beban diplotkan untuk 24 jam pada satu hari, dikenal dengan
istilah ‘Kurva Beban Jam-an’ (lihat Gambar 10) dan jika permintaan harian diplotkan untuk
selama satu bulan, disebut ‘Kurva Beban Harian’.
Kurva beban berguna dalam memperkirakan pola permintaan daya rendah yang tinggi untuk
bagian pabrik, pabrik keseluruhan, jaringan distribusi, dll.
7. MEKANISME PENAGIHAN LISTRIK
Utilitas biasanya menerapkan struktur tarif dua bagian dalam tagihan listrikya untuk
perusahaan besar dan sedang:
§ Tagihan Energi –Biaya ini berkenaan dengan energi aktual atau daya aktif (kilowatt jam
atau kWh) yang dipakai selama satu bulan/ jangka waktu tagihan. Beberapa utilitas saat
ini mengenakan tagihan berdasarkan pada energi yang nyata terlihat (kVAh), yang
merupakan penjumlahan vektor kWh dan kVArh.
§ Tagihan Permintaan Maksimum –Tagihan ini merupakan tagihan permintaan maksimum
yang tercatat selama sebulan/ jangka waktu penagihan dengan laju utilitas yang sesuai.
Maksud dari pemberian hukuman/ penalti bagi beban puncak adalah untuk mendorong
pengguna akhir untuk mengurangi beban puncak. Perusahaan dapat mengatur beban
puncaknya (misal dengan mengurangi faktor daya) sehingga akan mengurangi tagihan
listrik bulanan, tanpa perlu mengurangi penggunaan listrik nya.
Komponen lain dari tagihan listrik adalah:
§ Hukuman/ penalty atau bonus faktor daya, yang diterapkan oleh hampir seluruh utilitas,
adalah mengambilan daya reaktif dari grid.
§ Biaya bahan bakar: penyesuaian biaya yang diterapkan oleh beberapa utilitas untuk
menyesuaikan biaya kenaikan bahan bakar terhadap nilai acuan dasar.
§ Tagihan listrik: tagihan tambahan berdasarkan jumlah listrik yang dipakai
§ Penyewaan meteran: biaya tetap setiap bulan untuk meteran energi yang dipasang
Gambar 10: Kurva beban harian industri
rekayasa
(Badan Produktivitas Nasional, India)
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 10
§ Pemakaian daya untuk penerangan dan fan: tagihan yang lebih tinggi dari biaya listrik
yang normal, yang dapat ditagihkan berdasarkan basis slab atau secara actual berdasarkan
meteran.
§ Tagihan Waktu dalam Sehari (Time Of Day/ TOD): berbagai tagihan untuk jam beban
puncak dan bukan puncak.
§ Hukuman/ penalti untuk penggunaan yang melebihi permintaan kontrak
Utilitas memasang sebuah elektromagnetik atau meteran trivector elektronik untuk maksud
penagihan, yang mengukur hal- hal berikut:
§ Pemakaian maksimum yang tercatat selama sebulan, yang diukur pada interval waktu
tertentu (misal 30 menit) dan disetel ulang pada setiap akhir siklus penagihan
§ Energi aktif dalam kWh selama siklus penagihan
§ Energi reaktif dalam kVArh selama siklus penagihan dan
§ Energi yang nyata kelihatan dalam kVAh selama siklus penagihan
Suatu kurva permintaan ditunjukkan
dalam Gambar 11. Pemakaian yang
terukur melebihi yang ditentukan pada
suatu interval waktu dan perhitungan
rata-ratanya yang terlihat pada garis
putus-putus.
Pemakaian maksimum akan menjadi
pemakaian tertinggi dari nilai
pemakaian yang dicatat dalam bulan
penagihan. Meteran mencatat hanya
jika nilai melampaui nilai pemakaian
maksimum sebelumnya dan bahkan jika
permintaan maksimum rata-ratanya
rendah, industri/fasilitas dipungut biaya
berdasarkan pada nilai permintaan
maksimum tertinggi yang terukur.
Baru-baru ini hampir semua dewan pengurus listrik telah mengubah dari meteran trivector
elektromekanis konvensional ke meteran elektronik, yang memiliki kemampuan yang sangat
baik yang dapat membantu utilitas maupun industri. Kemampuan tersebut meliputi:
§ Memori yang besar untuk data harian dan pencatatan seluruh kejadian terkait
§ Ketelitian yang tinggi hingga mencapai tingkat 0,2
§ Kemampuan untuk mencatat tarif berdasarkan data waktu harian
§ Mencegah terjadinya pengubahan terhadap pencatatan
§ Pengukuran harmonis dan total distorsi harmonis (THD)
§ Masa layanan yang panjang disebabkan tidak adanya bagian yang bergerak
§ Kemampuan untuk mengakses/download data dari jarak jauh
Analisa kecenderungan permintaan listrik dan komponen biaya dapat membantu indus tri
dalam mengidentifikasi area yang memungkinkan untuk menurunkan tagihan tarif listrik
Gambar 11: Kurva Permintaan
(Badan Produktivitas Nasional)
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 11
8. TRAFO
8.1 Apakah yang disebut Trafo
Trafo merupakan suatu peralatan listrik statis, yang merubah energi listrik dari tingkat
tegangan yang satu ke tingkat tegangan yang lain. Adanya alat ini memungkinkan untuk
menghasilkan energi listrik pada tegangan yang relatif rendah dan mentransmisikannya pada
tegangan tinggi dan arus yang rendah, sehingga akan mengurangi kehilangan jaringan dan
digunakan pada tegangan yang aman (lihat Gambar 12).
Trafo terdiri dari dua atau lebih kumparan yang listriknya terisolasi namun kemagnetannya
tersambungkan. Kumparan primernya dihubungkan ke sumber daya dan kumparan
sekundernya dihubungkan ke beban. Keistimewaan trafo adalah:
§ Turn’s ratio: merupakan perbandingan antara jumlah kumparan sekunder yang menyala
dan jumlah kumparan primer yang menyala (lihat Gambar 13).
§ Tegangan sekunder: tegangan primer dikalikan turn’s ratio.
§ Ampere-turns: dihitung dengan mengalikan arus dalam kumparan dengan jumlah nyala.
Ampere-turns primer setara dengan ampere-turns sekunder.
§ Pengaturan tegangan trafo: persentase kenaikan tegangan dari beban penuh ke tanpa
beban.
Gambar 12. Gambar sebuah trafo
(Indiamart.com)
Gambar 13: Rakitan inti dan kumparan trafo tiga fase
(Kuhlman Electric)
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 12
8.2 Jenis Trafo
Tabel 3 menampilkan daftar dari berbagai jenis trafo
Tabel 3: Pengelompokan Trafo (Biro Effesiensi Energi, 2004)
Kriteria Jenis Komentar
Berdasarkan pada Penaik/ Step Up Mengubah LV ke HV
tegangan yang
masuk
Penurun/ Step
Down
Mengubah HV ke LV
Trafo Daya
Terletak pada stasiun daya untuk menaikan
tegangan dan menangani daya yang besar. Jenis
tegangannya adalah 400 kV, 220kV, 132KV, 66
kV, 33kV dll.
Trafo Distribusi
Terletak pada sub-stasiun jaringan distribusi dan
menangani daya yang rendah. Jenis tegangannya
adalah11kV, 6.6 kV, 3.3 kV, 440V, 230V dll.
Berdasarkan
pengoperasian
Trafo instrumen Digunakan untuk mengukur tegangan dan arus
yang tinggi dalam istrumen pengukuran.
Luar ruangan Berlokasi diluar ruangan pada struktur beton atau
struktur tiang besi
Berdasarkan Lokasi
Dalam ruangan Terletak di dalam gudang berstruktur beton
Tiga fase Pasokan input dan output merupakan tiga fase
(R/Y/B) dengan atau tanpa netral
Berdasarkan
hubungan
Satu fase Pasokan input dan output merupakan satu fase
8.3 Menentukan Kehilangan dan Efisiensi Trafo
Didalam trafo tidak terdapat bagian yang berputar, sehingga efisiensinya berada pada kisaran
96 hingga 99 persen. Kehilangan-kehilangan terutama disebabkan dengan:
§ Kehilangan Konstan: hal ini disebut juga kehilangan besi atau kehilangan inti, yang
tergantung pada bahan inti dan sirkuit magnetik pada alur flux. Kehilangan arus
Hysteresis dan Eddy merupakan dua komponen kehilangan konstan.
§ Kehilangan Variabel: juga disebut dengan kehilangan beban atau kehilangan tembaga,
yang beragam dengan kwadrat arus beban.
Catatan: Efisiensi trafo terbaik terjadi pada beban bilamana kehilangan konstan sama
dengan kehilangan variabel. Kehilangan trafo sebagai persentase arus beban ditunjukkan
pada Gambar 14.
Pabrik pembuat trafo biasanya memberikan kehilangan tanpa beban (PNO-LOAD) dan dengan
beban penuh (PLOAD). Hubungan matematis berikut merupakankan kehilangan total (PTOTAL)
pada berbagai kondisi beban pada trafo:
P
TOTAL
= P
TANPA BEBAN
+ (% Beban/100)
2
x P
BEBAN
P
TOTAL
= P
TANPA BEBAN
+ (Beban KVA/Laju KVA)
2
x P
BEBAN
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 13
Gambar 14: Kehilangan trafo versus persen pembebanan (Biro Efisiensi Energi, 2004)
9. FORMULA LISTRIK
Tabel 4 dibawah memuat daftar formula/ rumus paling penting untuk sistim listrik.
Tabel 4: Formula Dasar yang Berhubungan dengan Sistim Listrik (Badan Produktivitas
Nasional, tidak dipublikasikan)
Istilah Tata Nama &
Satuan
Hubungan
Empiris
Keterangan
Tahanan
R (Ohm) = S L /A
S= Resistivitas (Ohm-m)
L=Panjang (m)
A=Luas permukaan lintang (m2)
Tegangan V (Volt) = I R I=Arus (Amp)
R=Tahanan (Ohm)
XL (ohm)
(induksi)
=2ÕFL
Õ= 3,142
F = Pasokan Frekuensi (Hz)
L = Induktansi (Henry)
Reaktansi
XC (ohm)
(Kapasitansi)
= 1/(2ÕFC)
Õ= 3.142
F = Pasokan Frekuensi (Hz)
C = Kapasitansi (Faraday)
Impedansi Z (Ohm) =Ö[(R2+(XL-XC)2]
=VICosF
(Satu Fase)
V=Tegangan (Volt)
I=Arus (Amp)
CosF=Faktor Daya
Daya Nyata
P (Watt)
=1.732 VICosF
(Tiga Fase)
V=Tegangan (Volt)
I=Arus (Amp)
CosF=Faktor Daya
Daya reaktif
VAR
=1.732 VISinF
(Tiga Fase)
V=Tegangan (Volt)
I=Arus (Amp)
F= Sudut Faktor Daya
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 14
Istilah Tata Nama &
Satuan
Hubungan
Empiris
Keterangan
Daya Terlihat VA =Ö[(P2+(VAR)2] P=Daya Nyata (Watt)
VAR=Daya Reaktif (VAR)
Faktor Daya CosF = P/VA P=Daya Nyata (Watt)
KVA=Daya Terlihat (VA)
Efisiensi
h = Pkeluar/Pmasuk
Pkeluar = Daya keluaran
Pmasuk=Daya Masuk
Rasio Trafo
V1/V2 = N1/N2
V1=Tegangan Primer (Volt)
V2=Tegangan Sekunder (Volt)
N1= Jumlah Turn Primer
N2= Jumlah Turn Sekunder
Penurunan
Tegangan
pada Jaringan
DV (Volt) =IR
I=Arus pada Jaringan(Amp)
R=Tahanan Jaringan(Ohm)
Kehilangan
Jaringan PJalur (Watt) =I2R I=Arus pada Jaringan(Amp)
R=Tahanan Jaringan (Ohm)
Hubungan
Bintang
Vjaringan=1,732 Vfase
Ijaringan = Ifase
Hubungan
Delta
Vjaringan=Vfase
Ijaringan = 1.732 Ifase
Vjalur= Tegangan Jaringan (Volt)
Ijalur = Arus Jaringan
Vfase= Tegangan Fase (Volt)
Ifase = Arus Fase (Amp)
10. REFERENSI
Isi dari bagian ini sebagian besar didasarkan pada: Biro Efisiensi Energi, Kementrian Daya,
Pemerintah India. Efisiensi Energi pada Utilitas Listrik. 2004.
Acuan lainya meliputi:
Copper Industries Inc, Copper Power Systems , 2004
www.cooperpower.com/Library/Literature/section.asp
Indiamart. www.indiamart.com/rowsons/index.html#oil-cooled-transformers
International Energy Agency. World Energy Outlook 2004.
www.iea.org/textbase/nptoc/WEO2004.toc.pdf
Kuhlman Electric. Kuhlman General Catalog, p 7.
www.kuhlman.com/clientdata/Kuhlman_General_Catalog1_1.pdf
US Energy Information Administration. www.eia.doe.gov/oiaf/ieo98/elect
Wikipedia contributors. Three -phase, Variable set up and basic definitions. In: The Free
Encyclopedia. 2005. http://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase
Copyright:
Copyright © United Nations Environment Programme (year 2006)
This publication may be reproduced in whole or in part and in any form for educational or non-profit purposes without
special permission from the copyright holder, provided acknowledgement of the source is made. UNEP would appreciate
receiving a copy of any publication that uses this publication as a source. No use of this publication may be made for resale
or any other commercial purpose whatsoever without prior permission from the United Nations Environment Programme.
Peralatan Energi Listrik: Listrik
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 15
Hak cipta:
Hak cipta © United Nations Environment Programme (year 2006)
Publikasi ini boleh digandakan secara keseluruhan atau sebagian dalam segala bentuk untuk pendidikan atau keperluan
non-profit tanpa ijin khusus dari pemegang hak cipta, harus mencantumkan sumber yang membuat. UNEP akan
menghargai pengiriman salinan dari setiap publikasi yang menggunaan publikasi ini sebagai sumber. Tidak diijinkan untuk
menggunakan publikasi ini untuk dijual belikan atau untuk keperluan komersial lainnya tanpa ijin khusus dari United
Nations Environment Programme.
Disclaimer:
This energy equipment module was prepared as part of the project "Greenhouse Gas Emission Reduction from Industry in
Asia and the Pacific" (GERIAP) by the National Productivity Council, India. While reasonable efforts have been made to
ensure that the contents of this publication are factually correct and properly referenced, UNEP does not accept
responsibility for the accuracy or completeness of the contents, and shall not be liable for any loss or damage that may be
occasioned directly or indirectly through the use of, or reliance on, the contents of this publication, including its
translation into other languages than English. This is the translated version from the chapter in English, and does not
constitute an official United Nations publication.
Disclaimer:
Modul peralatan energi ini dibuat sebagai bagian dari proyek “Penurunan Emisi Gas Rumah Kaca dari Industri di Asia
dan Pasifik / Greenhouse Gas Emission Reduction from Industry in Asia and the Pacific” (GERIAP) oleh Badan
Produktivitas Nasional, India. Sementara upaya-upaya masih dilakukan untuk menjamin bahwa isi dari publikasi ini
didasarkan fakta-fakta yang benar, UNEP tidak bertanggung-jawab terhadap ketepatan atau kelengkapan dari materi, dan
tidak dapat dikenakan sangsi terhadap setiap kehilangan atau kerusakan baik langsung maupun tidak langsung terhadap
penggunaan atau kepercayaan pada isi publikasi ini