Turorial Berguru Listrik - Kerugian Akhir Rendahnya Faktor Daya (Power Faktor)

Power Faktor (faktor daya) merupakan hal yang penting dalam sebuah jaringan tenaga listrik AC baik jaringan tiga phasa maupun jaringan satu phasa. Kerugian akhir rendahnya Faktor Daya sanggup dijelaskan dengan nilai arus yang mengalir pada jaringan tersebut dengan memakai persamaan perhitungan Daya baik yang tiga phasa maupun 1 phasa , sbb :

Untuk 3 phasa :

P = √3 V x I CosФ ,  sehingga I = P / ( √3 V x CosФ ) , sehingg sanggup dikatakan bahwa I ∝ 1/CosФ , yaitu : I (arus) berbanding terbalik terhadap CosФ.

Sedangkan untuk 1 phasa :

P =  V x I CosФ ,  sehingga I = P / ( V x CosФ ) , sehingga sanggup dikatakan bahwa I ∝ 1/CosФ , yaitu : I (arus) berbanding terbalik terhadap CosФ.

Dari kedua persamaan diatas, terang terlihat bahwa arus (I) berbanding terbalik dengan CosФ , yang merupakan faktor daya. Sehingga apabila faktor daya meningkat maka arus menjadi turun, dan sebaliknya apabila faktor daya rendah, arus yang mengalir akan menjadi tinggi.

Dari klarifikasi diatas, terlihat bahwa faktor daya rendah mengakibatkan arus (I) yang mengalir pada sistim jaringan tenaga listrik tersebut mengalami kenaikan, dan kenaikan arus mengakibatkan kerugian - kerugian pada jaringan itu sendiri, sbb :

1 ) Kerugian pada jalur penghantar  ( Rugi Tembaga )

Pada sebuah penghantar , kerugian yang timbul akhir arus yang mengalir ialah berbanding lurus dengan nilai arus pangkat 2 ( I²) . Sehingga rugi - rugi daya pada penghanar tersebut menjadi :

Rugi daya = I²xR  : yaitu , semakin besar arus yang mengalir pada penghantar tersebut , semakin besar kerugian (losses daya) pada jaringan tersebut.

Dengan kata lain,

Power Loss = I²xR ;dari klarifikasi diats telah dinyatakan bahwa I = 1/CosФ, sehingga I² = 1/CosФ².

Jadi, bila faktor daya = 0,8 , maka kerugian atas faktor daya ini ialah = 1/CosФ² = 1 / 0,82 = 1,56 , sehingga kerugian yang ditimbulkan ialah 1,56 kali dibanding bila faktor daya jaringan tersebut 1.

2 ) Besarnya rating kVA yang diperlukan untuk sebuah peralatan yang akan digunakan

Seperti yang kita tahu bahwa hampir semua peralatan mesin Listrik ( Transformer , Alternator  dll ) dihitung dalam satuan kVA . Sedangkan Faktor daya merupakan perbandingan antara daya aktual (aktif - P = kW) dengan daya semu (S =kVA) , yaitu :

CosФ = P / S  =  kW / kVA

Sehingga , semakin rendah  faktor daya , semakin besar rating kVA sebuah peralatan mesin listrik tersebut , dan semakin besar rating kVA sebuah mesin , semakin besar pula ukuran mesin dan semakin besar mesin semakin besar biaya pengadaannya dan perawatannya.

3 ) Ukuran Penghantar

Ketika faktor daya rendah , arus yang mengalir akan meningkat , dengan demikian , untuk mengalirkan arus yang besar diperlukan ukuran penghantar konduktor yang lebih besar dan semakin besar penghantar atau konduktor akan semakin besar biaya yang diperlukan untuk pengadaannya.

4 ) Voltage Drop (Tegangan Jatuh) dan jeleknya regulasi tegangan (V_R)

Tegangan jatuh (Voltage Drop) disepanjang penghantar sanggup dihitung dengan memakai persamaan , Tegangan Jatuh (Voltage Drop)= V = IZ .

Pada kondisi  Faktor Daya rendah , arus yang mengalir akan meningkat . Sehingga dari persamaan  (V = IZ ),  Tegangan Jatuh pada penghantar akan mejadi lebih besar.

Pengaruh dari Voltage Drop, akan mengakibatkan buruknya nilai regulasi  tegangan (Voltage Regulation = V_R) pada sistim, yang sanggup dijelaskan dengan persamaan Voltage Drop (V_R) sebagai berikut :

Voltage Regulasi (V_R)  = ( V_{NL-No Load} - V_{FL-Full Load} ) / V_{FL-Full Load}

Ketika faktor daya bernilai rendah , tegangan drop akan menjadi besar , sehingga nilai tegangan diujung akseptor menjadi kecil bila dibandingkan dengan Tegangan diujung pengirim. Dan akan semakin besr selisihnya apabila dibandingkan dengan nilai tegangan disii pengirim saat pada kondisi tanpa beban, dimana arus tidak ada yang mengalir. 

Dari persaman Voltage Regulasi diatas, dengan rendahnya faktor daya , maka voltage drop akan semakin besar dan akan mengakibatkan Voltage Regulsai menjadi tinggi. Beberapa peralatan listrik,  ada yang membutuhkan nilai voltage regulasi yang rendah sehingga, dengan kondisi faktor daya yang rendah, maka operasional alat akan menjadi terganggu. Biasanya, untuk menjaga penurunan tegangan dalam batas tertentu , perlu menginstal peralatan regulasi ekstra yaitu regulator Voltage, yang tentu saja membutuhkan biaya tambahan.

5 ) Efisiensi Rendah

Dalam masalah rendahnya Faktor Daya , akan ada drop tegangan yang cukup besar dan kerugian disepanjang penghantar dan hal ini akan mengakibatkan sistem atau peralatan akan mempunyai nilai efisiensi yang rendah . Hal ini terang terlihat pada sistim pembakitan (generator).

6 ) Penalti dari Penyedia Layanan Listrik (PLN)

PLN akan membebankan denda faktor daya di bawah 0,85 tertinggal dalam tagihan tenaga listrik .