Kapasitor Tegangan Tinggi

(1)

Kapasitor Tegangan Tinggi

KELOMPOK 7:

T TYYAAS S SSAARRNNAANNIINNG G MMAAHHAARRAANNII 2222114 4 11000 0 003388 C CAAHHYYO O MMAAGGRRIIBBY Y UUTTOOMMOO 2222114 4 11000 0 003399 F FAAUUZZAAN N FFAAKKHHRRUUL L AARRIIFFIINN 2222114 4 11000 0 110044 Q QOORRII  !!""I I IINNTTAANNSSAARRI I SS 2222114 4 11000 0 114411 A AZZKKA A QQUUAAMMIILLA A YYUUSSRRIINNAA 2222114 4 11000 0 11##11

(2)

(3)

Kapasitor Tegangan Tinggi

Kapasitor tegangan tinggi adalah peralatan yang digunakan pada instalasi

tegangan tinggi, terutama untuk memperbaiki faktor daya (cos ϕ) sistem

tenaga listrik.

(4)

Kapasitor Tegangan Tinggi

Umumnya beban pada jaringan listrik adalah beban induktif. Beberapa beban

induktif yang ada di sebuah jaringan listrik, seperti heater, eon, !otor listrik,

dan lain lain.

dan lain lain. "ehingga beban "ehingga beban listrik listrik kebanyakan adalah kebanyakan adalah beban inducti$e.beban inducti$e.

Untuk menghilangkan

Untuk menghilangkan atau menguranatau mengurangi komponen daya gi komponen daya inducti$e iniinducti$e ini

diperlukan kompensator yaitu kapasitor bank. %& membebankan biaya

kelebihan pemakaian K'* jika rata+rata factor dayanya (cos ϕ) kurang dari

.-.

Kekurangan dari pemakaian bank kapasitor adalah menimbulkan harmonisa

pada proses

pada proses switchingswitching dan memerlukan desain khusus %!T ataudan memerlukan desain khusus %!T atau switchingswitching

controller

(5)

$ENIS % $ENIS KAPASITOR

Kapasitor Tegangan

Tinggi

Kapasitor "istem

Tenaga &istrik

Kapasitor

&aboratorium

Tegangan Tinggi

Kapasitor

%embangkit

/rekuensi Tinggi

(6)

Kapasitor "istem Tenaga &istrik

0enis kapasitor tegangan tinggi yang digunakan pada sistem tenaga listrik adalah1 2. Kapasitor daya frekuensi  atau 3 *4. Kapasitor ini ada tiga jenis, yaitu1

kapasitor shunt, kapasitor seri dan kapasitor penyadap.

a. Kapasitor shunt digunakan untuk kompensasi beban induktif, perbaikan factor daya dan untuk pengaturan tegangan ujung transmisi.

b. Kapasitor seri digunakan pada transmisi daya yang sangat panjang, bertujuan untuk mengkompensasi reaktansi induktif transmisi. 5engan demikian, jatuh tegangan dan komsumsi daya reaktif pada reaktansi transmisi dapat dikurangi.

c. Kapasitor penyadap digunakan untuk untuk menyadap daya dari jaringan tegangan tinggi. 6ara ini dilakukan untuk elektri7kasi suatu daerah yang membutuhkan daya tidak begitu besar, misalnya elektri7kasi desa yang tidak jauh dari jaringan transmisi.

(7)

Kapasitor "istem Tenaga &istrik

8. Kapasitor gandeng, yaitu kapasitor yang digunakan untuk pemba9a sinyal komunikasi antar gardu induk atau antar pusat pembangkit ( Power Line Carrier ).

:. Kapasitor pembagi tegangan, yaitu kapasitor yang digunakan untuk pengukuran tegangan transmisi dan rel daya.

;. Kapasitor 7lter, kapasitor yang digunakan untuk menghilangkan harmonisa pada kon$erter, terutama pada sistem transmisi arus searah. . Kapasitor perata, yaitu kapasitor yang digunakan untuk meratakan

distribusi tegangan pada peralatan tegangan tinggi seperti pada pemutus daya.

(8)

(9)

Kapasitor &aboratorium

Tegangan Tinggi

0enis kapasitor yang digunakan di laboratorium tegangan tinggi adalah1

2. Kapasitor perata, yaitu kapasitor yang digunakan untuk meratakan gelombang tegangan keluaran pembangkit tegangan tinggi searah.

8. Kapasitor impuls, yaitu kapasitor yang digunakan untuk pembangkit arus dan tegangan tinggi impuls.

:. Kapasitor standar, yaitu kapasitor yang digunakan untuk pengukuran faktor rugi+rugi dielektrik (tg <).

;. Kapasitor pembagi tegangan, yaitu kapasitor yang digunakan untuk pengukuran tegangan tinggi.

(10)

Kapasitor %embangkit /rekuensi

Tinggi

Kapasitor frekuensi tinggi digunakan pada rangkaian osilator pemancar radio komunikasi, tungku induksi, =lter harmonisa, kon$erter frekuensi, dan lain+ lain. 0ika frekuensi tegangan naik, maka rugi+rugi dielektrik pada suatu kapasitor semakin besar.

!aka, kapasitor frekuensi tinggi harus mampu memikul panas yang diakibatkan rugi+rugi dielektrik.

(11)

KONSTRUKSI SEL KAPASITOR

 >lektroda suatu sel kapasitor terbuat dari foil aluminium panjang, yang tebalnya ?@ mikron, dan dipisahkan oleh dielektrik tipis.

 Bahan dielektrik adalah kertas khusus yang tebalnya 3 + 8; Am dikombinasikan dengan bahan impregnasi, 7lm plastik ( polypropylene, polyethylene, styrofex ) atau gabungan keduanya. %artikel konduktif yang

ada pada kertas, dapat menimbulkan hubung singkat antara kedua elektroda foil aluminium. Untuk mencegah hubung singkat tersebut, dielektrik dibuat beberapa lapis, sekurang+kurangnya dua lapis.

 %emilihan tebal dielektrik bergantung kepada tegangan kerja kapasitor. Tegangan yang dapat diterapkan di antara dua foil adalah 8 k'.

(12)

• Untuk memenuhi kapasitas

daya yang diinginkan, maka beberapa sel kapasitor

dihubungkan paralel,

sedangkan untuk memenuhi tegangan yang diinginkan, maka beberapa sel kapasitor dihubungkan seri.

• "el+sel kapasitor ini disusun

berdampingan dan diikat, kemudian dimasukkan dalam suatu bejana atau tangki.

(13)

(14)

KAPASITOR GULUNG

Untuk memperoleh suatu kapasitor yang mampu memikul tegangan tinggi dan memiliki kapasitansi yang besar, digunakan lembaran dielektrik tipis dan luas permukaannya besar. Tetapi, jika tebal dielektrik semakin tipis, tekanan medan elektrik pada dielektrik semakin tinggi, sehingga kapasitor membutuhkan bahan dielektrik yang kekuatan dielektriknya tinggi. 0ika luas permukaan dielektrik besar dan digelar mendatar, kapasitor akan membutuhkan ruang yang besar. gar dimensi kapasitor kecil atau tidak membutuhkan ruang yang besar, maka lembaran elektroda dan dielektriknya digulung dengan ketat.

(15)

KAPASITOR GULUNG

Tegangan operasi satu sel kapasitor gulung terbatas karena dielektriknya tipis. !aka, untuk memperoleh kapasitor yang tegangan kerjanya lebih tinggi, beberapa sel kapasitor gulung disusun bertindih kemudian sel+sel kapasitor dihubungkan seri. "usunan seperti ini dilakukan pada sel kapasitor gulung berbentuk datar atau pada sel kapasitor gulung berbentuk silinder.

(16)

KAPASITOR GULUNG

gar tinggi tumpukan kapasitor gulung silinder tidak terlalu besar, maka dilakukan hubungan seri internal di samping hubungan eksternal. Untuk tujuan ini, beberapa foil elektroda disisipkan sekaligus menjadi penghubung ke elektroda yang lain. *anya foil elektroda yang pertama dan yang terakhir yang nampak dan berperan sebagai terminal.

(17)

(18)

$ENIS KONSTRUKSI UNIT

KAPASITOR

K&'&()*+, -&.& umumnya terbuat dari kumparan gulungan plat yang dipress dalam bentut paket+paket kubus, dan ditutup rapat oleh pembungkus logam. 6ara ini menjamin perpindahan panas yang baik pada kapasitor. 5inding pembungkus logam memiliki efek membran, sehingga pemuaian bahan pengisi kapasitor tidak menimbulkan tekanan pada dielektrik. Kapasitor daya umumnya bertegangan menengah dan berkutub dua.

(19)

$ENIS KONSTRUKSI UNIT

KAPASITOR

K&'&()*+, /&-/ dan juga kapasitor pembagi tegangan kapasitif, dirancang untuk tegangan 22 k' ke atas, tetapi karena kapasitas dayanya rendah maka persoalan panas tidak menjadi masalah, sehingga gulungan dapat ditempatkan dalam bejana porselen. ulungan plat dapat juga diganti dengan gulungan silindris yang dihubungkan seri secara internal. 5ielektrik tidak boleh berhubungan dengan udara luar, oleh karena itu bejana kapasitor harus tertutup rapat. Untuk mengantisipasi timbulnya pengembangan dielektrik ketika kapasitor beroperasi, maka pada bagian atas bejana kapasitor dipasang bantalan gas atau puputan.

(20)

$ENIS KONSTRUKSI UNIT

KAPASITOR

K&'&()*+, )'( harus memiliki induktansi yang rendah, baik induktansi yang terjadi dalam gulungan maupun yang terdapat pada ujung terminalnya. gar induktansi kapasitor rendah, maka terminal dibuat dari konduktor pita atau konduktor koaksial dan panjang konduktor dibuat seminimum mungkin. Kapasitor untuk generator tegangan impuls di atas 8 k' konstruksinya dibungkus dengan bahan isolasi. %erbedaannya dengan kapasitor daya adalah dalam hal pemakaian konduktor penghubung. %ada kapasitor ini, terminal tegangan tinggi dibuat berupa konduktor pita sedangkan terminal tegangan rendahnya adalah tangki kapasitor itu sendiri.

(21)

SEKERING KAPASITOR BANK

o

Kapasitor bank dibentuk dari beberapa unit kapasitor satu fasa. !ula+

mula beberapa unit kapasitor dihubungkan paralel membentuk satu

kelompok kapasitor. Kemudian beberapa kelompok kapasitor

dihubungkan seri membentuk kapasitor bank satu fasa. "elanjutnya,

tiga kapasitor bank satu fasa dihubungkan bintang atau delta, untuk

memperoleh kapasitor bank tiga fasa.

o

Kapasitor bank dilengkapi dengan sekering untuk memutuskan arus

jika terjadi hubung singkat atau kerusakan pada satu unit kapasitor.

"ekering dapat dipasang pada rangkaian eksternal atau rangkaian

internal.

(22)

(23)

SEKERING KAPASITOR BANK

%ada rangkaian eksternal, sekering akan memisahkan unit kapasitor yang rusak dari kapasitor bank, sehingga tidak menimbulkan kerusakan pada unit kapasitor yang lain, dan unit+unit kapasitor yang tidak rusak tetap bekerja. Tetapi, ada dua masalah yang dihadapi dengan cara ini1

 %ertama, meskipun yang rusak hanya satu sel kapasitor, yang dipisahkan dari kapasitor bank adalah satu unit kapasitor. %emisahan satu unit kapasitor menyebabkan perubahan kapasitansi kapasitor bank yang signi7kan, sehingga tegangan kapasitor bank tidak setimbang.

 Kedua, jika kapasitor dipasang di ruangan terbuka, maka polusi dapat menimbulkan deteriorasi pada sekering.

(24)

SEKERING KAPASITOR BANK

Untuk mengatasi kedua masalah pada rangkaian eksternal, sekering dipasang pada rangkaian internal unit kapasitor. 5alam hal ini, jika terjadi kerusakan pada satu sel kapasitor, maka hanya sel kapasitor tersebut yang dipisahkan dari kapasitor bank, sehingga perubahan nilai kapasitansi kapasitor bank tidak sebesar cara yang pertama (rangkaian eksternal). Kelemahannya adalah bah9a cara ini membutuhkan lebih banyak sekering.

(25)

SEKERING KAPASITOR BANK

dakalanya kapasitor bank tidak dilengkapi dengan sekering. 5alam hal ini beberapa unit kapasitor dihubungkan seri membentuk satu rantai kapasitor. Kemudian, beberapa rantai kapasitor dihubungkan paralel membentuk kapasitor bank satu fasa. 0ika satu unit kapasitor rusak atau terhubung singkat, kenaikan arus pada rangkaian luar kapasitor bank tidak signi7kan, sehingga kapasitor bank tetap dapat beroperasi.

(26)

SEKERING KAPASITOR BANK

K*/& lain yang dimiliki kapasitor tanpa sekering dibandingkan dengan kapasitor bank yang dilengkapi sekering eksternal, adalah1

• 5ilihat dari luar instalasinya lebih

sederhana dan kompak.

• Biaya instalasinya lebih murah.

• %eluang bagi binatang atau material

eksternal untuk menghubung+singkatkan konduktor penghubung unit+unit kapasitor sangat kecil.

• Tidak membutuhkan ruang untuk sekering.

K&5& kapasitor tanpa sekering adalah1

• Unit kapasitor yang rusak harus diganti dengan unit kapasitor yang spesi7kasi dan dimensinya

sama, sehingga harus selalu ada cadangan unit kapasitor yang persis sama dengan aslinya.

• !enemukan unit kapasitor yang rusak dan menggantinya dengan kapasitor baru, memerlukan

9aktu yang lebih lama.

• 0ika terjadi arus ke tanah akibat ketidaksetimbangan kapasitansi masing+masing fasa, relai arus

tanah bekerja memisahkan kapasitor bank dari sistem, dan hubung singkat antara bushing atau bagian internal kapasitor bank dengan tangki membuat sistem mengalami gangguan hubung singkat fasa+ke+tanah, dan mengakibatkan pemutus daya membuka.

(27)

KON!ISI OPERASI KAPASITOR

Umumnya, kapasitor dapat beroperasi kontinu melebihi spesi7kasi nominal kapasitor, tetapi dengan batas tertentu. 0ika kapasitor bank ditempatkan pada lokasi terbuka, maka

temperatur di sekitar kapasitor sama dengan temperatur udara dan temperatur itu tidak dapat dikendalikan. 5i samping itu, kapasitor akan diterpa angin dan sinar matahari. da beberapa hal yang berpengaruh terhadap temperatur sekitar dan temperatur operasi suatu kapasitor, yaitu1

•adiasi matahari dan sumber panas lain di sekitar kapasitor. •Keluaran daya reaktif, karena keluaran daya reaktif

sebanding dengan rugi+rugi pada kapasitor.

• 0arak antar kapasitor, karena pendinginan bergantung

kepada luas ruang di antara suatu kapasitor dengan kapasitor yang lain.

(28)

KON!ISI OPERASI KAPASITOR

5alam pengoperasian suatu kapasitor, faktor+faktor berikut ini perlu diperhatikan, yaitu1

 Temperatur udara di sekitar kapasitor harus di ba9ah ambang batas.

 Ketinggian lokasi kapasitor tidak lebih daripada 2- m di atas permukaan laut.

 Tegangan antara terminai dengan dinding bejana atau tangki kapasitor tidak melebihi tegangan yang ditetapkan untuk kelas isolasinya.

 Tegangan operasi tidak mengandung harmonisaC frekuensi tegangan operasi sama dengan frekuensi nominal.

 Temperatur sekitar tidak melebihi ambang batas maksimum, dan ada+tidaknya tekanan pada kapasitor akibat radiasi panas yang bersumber dari benda+benda di sekitarnya.

(29)

KON!ISI OPERASI KAPASITOR

Untuk memperpanjang umur suatu kapasitor bank, dilakukan cara sebagai berikut1

"usunan unit+unit kapasitor harus memiliki jalan bagi sirkulasi udara. !enempatkan kapasitor di ka9asan temperatur rendah.

(30)

SPESIFIKASI KAPASITOR

T/&/& +)& adalah tegangan pengenal unit kapasitor. Umumnya 8:C ;3C @C8;C ;23C 3DC@8C@D2C 28.C dan 2:.- $olt.

!&.& +)&6 5aya reaktif pengenal unit kapasitor atau kapasitor bank dinyatakan dalam k'. Umumnya , 2, 2, 8, :, dan ;k' per unit. 0ika bekerja di ba9ah atau di atas tegangan nominal, maka daya reaktif yang dihasilkan kapasitor menjadi1

F,()6 /rekuensi kapasitor untuk perbaikan faktor daya adalah  atau 3 *4. 5aya reaktif kapasitor berbanding lurus dengan frekuensi sistem. 0ika kapasitor bekerja di luar frekuensi nominal, maka daya reaktifnya adalah1

(31)

SPESIFIKASI KAPASITOR

T',&*, ()*&, &()6 Temperatur rata+rata udara di luar kapasitor yang tertinggi dalam satu hari. Biasanya antara (; + ;3)o6, bergantung kepada cara

pemasangannya.

L */&/& )'( adalah ketahanan suatu kapasitor memikul tegangan lebih impuls. Besarnya le$el tegangan impuls ditetapkan menurut standar yang dianut.

R()(*+, '&5&6 Terminal unit kapasitor dihubungkan dengan suatu resistor untuk membuang muatan kapasitor jika kapasitor tidak bekerja. Besar tahanan resistor harus sedemikian, sehingga ketika kapasitor dilepaskan dari jaringan, tidak lebih daripada  menit kemudian, tegangan pada terminal turun menjadi  '. Untuk kapasitor hingga 3 ' 9aktu peluahan tidak lebih satu menit.

K*&5&& */&/& )5 ,() -&.& adalah tegangan lebih frekuensi daya yang dapat dipikul kapasitor dalam 9aktu singkat. "uatu kapasitor diharapkan mampu memikul tegangan lebih 2,: pu selama satu menit dan kapasitor tidak rusak jika mengalami tegangan seperti itu sebanyak : kali.

(32)

SPESIFIKASI KAPASITOR

A,( )5 *,&()6 Ketika suatu kapasitor dienergisasi atau dire+ energisasi, pada kapasitor mengalir arus lebih transien. Kemampuan suatu kapasitor memikul arus lebih transien, bergantung kepada probabilitas peristi9a arus lebih transien tersebut dalam setahun. 0ika peristi9a arus lebih transien diperkirakan ; kali dalam setahun, maka arus lebih transien yang dii4inkan adalah ; pu.

A,( +;+, adalah arus yang mengalir dari gulungan kapasitor ke badan bejana kapasitor.

F&*+, ,/)<,/) adalah faktor yang menyatakan besarnya rugi+rugi dielektrik pada sistem isolasi kapasitor.

(33)

PENGU$IAN KAPASITOR

"ama halnya dengan peralatan tegangan tinggi yang lainnya, kapasitor juga

mengalami pengujian tegangan tinggi. %engujian

tegangan tinggi dilakukan sesuai dengan standar yang

dianut.

%engujia

n

Kapasito

r

Uji 0enis

Uji utin

Uji

&apanga

n

(34)

Uji 0enis

%engujian dilakukan terhadap sejumlah sampel dari satu jenis kapasitor untuk melihat kesesuaiannya dengan standar. Etem yang sudah diujikan terhadap satu jenis kapasitor, tidak diulang kembali. %engujian yang dilakukan pada uji jenis adalah1

%engujian ketahanan tegangan impuls %engujian bushing

%engujian stabilitas termal

%engujian radio infuence voltage (RIV ) %engujian peluruhan tegangan

(35)

Uji utin

Uji rutin dilakukan pabrikan terhadap setiap kapasitor yang baru diproduksi. "ebelum pengujian dilakukan, kapasitor dibersihkan terlebih dahulu. Uji rutin dilakukan pada temperatur (8?) F6. %engujian yang dilakukan adalah1

 %engujian tegangan lebih 9aktu singkat

 %engujian terminal+ke+badan bejana

 %engujian kapasitansi

 %engujian kebocoran

 %engujian resistor peluahan

 %engukuran rugi+rugi dielektrik