Julai02 ITiDi 1

KAPASITOR BANK FAKTUR KAPASITOR BANK FAKTUR KUASAKUASA

OlehMohd Zhahir b OthmanMohd Zhahir b Othman

Kejuruteraan Elektrik

Julai02 ITiDi 2

TYPES OF LOADSTYPES OF LOADS• Most electrical loads can be placed in one

of three categories:

• Resistive

• Inductive

• Capacitive

• Most common loads are inductive loads such as motors and flourescent lamps, followed by resistive loads such as heaters, filament bulb and electric iron

Julai02 ITiDi 3

Cont.• All inductive loads require two kinds of

power to function properly, there are:

• Active power (kW) – actually perform the work

• Reactive power (kVAr) – to sustain the electromagnetic field

• The motor without load still demand magnetizing current to maintain the magnetic field

Julai02 ITiDi 4

JENIS-JENIS KUASAJENIS-JENIS KUASA

• Kuasa Sebenar / Kuasa Berguna / True Power / Real Power / Aktif Power (kW)

• Kuasa Samar / Apparent Power (kVA)

• Kuasa Reaktif / Useless Power / Magnetising Power (kVAr)

Julai02 ITiDi 5

KUASA SEBENARKUASA SEBENAR

• Kuasa keluaran yang sebenarnya dapat digunakan untuk membuat kerja atau menghasilkan apa-apa tenaga

• Unit dalam watt atau kilowatt

• Merupakan kuasa keluaran (output power)

• Arus dan voltan adalah sefasa

Julai02 ITiDi 6

KUASA SAMARKUASA SAMAR

• Kuasa Samar atau Apparent Power adalah jumlah kuasa yang termasuk didalamnya kuasa sebenar dan kuasa reaktif

• Ia adalah hasil dharab voltan dengan arus tanpa mengambil kira apa-apa kehilangan atau ketidakcekapan oleh apa-apa sebab

• Unit didalam kilovoltampere (kVA)

Julai02 ITiDi 7

KUASA REAKTIFKUASA REAKTIF• Kuasa Reaktif / Kuasa Regangan atau

Useless power ialah kuasa yang tidak dapat digunakan sebagai kuasa keluaran

• Disebut juga sebagai Magnetising Power sebab ia digunakan untuk mengujudkan dan mengekalkan medan magnet (gelong)

• Arus mengekori voltan

• Unit dalam kVAr

Julai02 ITiDi 8

RAJAH TIGA SEGI KUASARAJAH TIGA SEGI KUASA• Apabila sudut fasa kecil faktur kuasa tinggi• Apabila faktur kuasa rendah nilai kVA dan

kVAr akan menjadi lebih besar tetapi nilai kW tetap sama

• Apabila sudut fasa kosong, faktur kuasa bersamaan satu (kos 0º = 1), oleh itu nilai kW sama dengan nilai kVA

• Apabila nilai kVAr dikecilkan, faktur kuasa menjadi tinggi

Julai02 ITiDi 9

SEGITIGA KUASASEGITIGA KUASA

Julai02 ITiDi 10

PERSAMAAN KUASA IPERSAMAAN KUASA I

kVA² = kW² + kVAr²

Julai02 ITiDi 11

PERSAMAAN KUASA IIPERSAMAAN KUASA II

PkW = √3 x VL x IL x P.F

Julai02 ITiDi 12

RAJAH VEKTORRAJAH VEKTOR

Julai02 ITiDi 13

Julai02 ITiDi 14

RAJAH VEKTORRAJAH VEKTOR

Julai02 ITiDi 15

Julai02 ITiDi 16

RUMUSAN RAJAH VEKTORRUMUSAN RAJAH VEKTOR

• Apabila sudut fasa kecil f.k adalah tinggi

• Apabila sudut fasa besar (f.k rendah) kVA dan kVAr menjadi besar tetapi kW tetap sama

• Apabila sudut fasa kosong, f.k bersamaan 1 dan kW sama dengan kVA

• Apabila nilai kVAr kecil f.k adalah tinggi

Julai02 ITiDi 17

FAKTUR KUASAFAKTUR KUASA

• Ialah nisbah diantara Kuasa Sebenar dengan Kuasa Samar atau kos (sudut fasa)

Kuasa Sebenar (kW)

Faktur Kuasa = -------------------------

Kuasa Samar (kVA)

Julai02 ITiDi 18

MAKNA F.K RENDAHMAKNA F.K RENDAH• Tidak cekap menggunakan kuasa

• Pembaziran kuasa kepada yang tidak produktif

• Arus akan menjadi lebih tinggi dari yang sewajarnya

• Pihak penjanaan (TNB) akan terpaksa menjana lebih kVA, oleh itu kos menjadi tinggi

Julai02 ITiDi 19

KESAN F.K RENDAHKESAN F.K RENDAH

• Memerlukan saiz kabel yang lebih besar

• Susut voltan berlebihan

• Penggunaan alatubah tidak optimum

• Kehilangan I²R (haba) yang tinggi

• Peralatan elektrik seperti alatubah, motor, alternator cepat menjadi panas dari yang sepatutnya

Julai02 ITiDi 20

KESAN LAIN F.K RENDAHKESAN LAIN F.K RENDAH

• Didenda oleh pihak TNB atau Pemegang Lesen jika faktur kuasa purata bulanan kurang dari 0.85

• Alatubah tidak dapat menghasilkan lebih watt untuk disalurkan kepada beban-beban atau pengguna-pengguna yang lain

Julai02 ITiDi 21

PENYEBAB FAKTUR KUASA PENYEBAB FAKTUR KUASA RENDAHRENDAH

1. Induction Motor

2. Alatubah

3. Cok/Ballast/Magnetic coil

4. Pengimpal (welding set)

5. Induction Furnace

Julai02 ITiDi 22

PENGIRAAN ARUSPENGIRAAN ARUS

• Kira arus sebuah motor 40 HP pada:

• a. Faktur kuasa 0.9

• b. Faktur kuasa 0.6

• Apakah perbezaan dari segi nilai arus tersebut

Julai02 ITiDi 23

MOTOR 40 H.P, 415V PADAMOTOR 40 H.P, 415V PADA PELBAGAI F.KUASA PELBAGAI F.KUASA

Faktur Kuasa Arus (A)

1.0 41.51

0.95 43.68

0.90 46.11

0.85 48.82

0.80 51.87

0.75 55.33

0.70 59.28

0.65 63.85

0.60 69.17

0.55 75.45

0.50 83.00

Julai02 ITiDi 24

JANAKUASA 500kW, 415V PADA JANAKUASA 500kW, 415V PADA PELBAGAI F.KUASAPELBAGAI F.KUASA

F.K Arus (A) kVA Pertambahan kVA

Pertambahan Arus

1.0 696 500 0 0

0.9 773 556 77 56

0.8 870 625 174 125

0.7 994 714 298 214

0.6 1159 833 463 333

0.5 1391 1000 695 500

Julai02 ITiDi 25

KADAR DENDAKADAR DENDA

• 1.5% dari jumlah bil bulanan jika faktur kuasa dari 0.75 hingga 0.84 bagi setiap 0.01 yang kurang

• 3% dari jumlah bil bulanan jika faktur kuasa kurang dari 0.75 bagi setiap 0.01 yang kurang dan dicampur dengan jumlah yang diatas tadi

Julai02 ITiDi 26

CONTOHCONTOH• MD = 100kW• kWh = 65,000 unit• kVArh = 85,000 unit• Bil bulanan = RM18,500

Kira denda dikenakan jika faktur kuasa = 0.61

Kiraan• (0.85 - 0.75) ÷ 0.01 = 10 x 1.5% = 15%• (0.75 - 0.61) ÷ 0.01 = 14 x 3% = 42%• Jumlah = (15%+42%) x RM18,500 = RM10,545.00

Julai02 ITiDi 27

BACAAN BULANANBACAAN BULANAN

• Meter kilowatt-hour (kWh)

• Meter kVArh

• Meter faktur kuasa yang terdapat pada papan suis utama adalah memberi bacaan ketika (instantaneous value) dan bukan bacaan purata bulanan

Julai02 ITiDi 28

PENGUKURAN DITAPAKPENGUKURAN DITAPAKJika boleh hendaklah dibuat semasa operasi berada ditahap

maksima. Bacaan faktur kuasa yang kerap adalah perlu.Katalah bacaan faktur kuasa yang diperolehi = 0.5Purata bacaan voltan = 420VPurata arus talian = 700AKuasa digunakan = 3 x 420V x700A x 0.5

= 256kWJika faktur kuasa dibaiki kepada 0.95kVAr = 256kW (tan 1 – tan 2) = 256 (1.73 – 0.329)

= 359 kVAr

Julai02 ITiDi 29

BACAAN BULANANBACAAN BULANAN

Bulan kWh kVArh

Januari 921 546

Februari 1230 742

Julai02 ITiDi 30

PENGIRAAN F.KUASAPENGIRAAN F.KUASA

• kWh digunakan = 1230 921 = 309 kWh

• kVArh = 742 546 = 196 kVArh

• Tan = 196 / 309 = 0.63

• Inverse tan 0.63 = 32.3°

• Kos 32.3° = 0.84

• Faktur kuasa = 0.84

Julai02 ITiDi 31

CARA LAINCARA LAIN

F.K = kWh = 309 .

(kWh² + kVArh²) (309² + 196²)

= 309 .

(95481 + 38416)

= 0.84

Julai02 ITiDi 32

MEMBAIKI FAKTUR KUASAMEMBAIKI FAKTUR KUASA

• Menggunakan kapasitor

• Menggunakan motor segerak (synchronous motor)

Julai02 ITiDi 33

KAPASITORKAPASITOR

• Arus mendulu voltan

• Harga murah

• Senggaraan murah dan mudah (hampir tanpa senggaraan – maintenance free)

• Terdapat berbagai-bagai saiz dari kecil hinggalah besar

• Boleh dipercayai

Julai02 ITiDi 34

KAPASITORKAPASITORBANKBANK

Julai02 ITiDi 35

MOTOR SEGERAKMOTOR SEGERAK• Harganya mahal & senggaraan juga mahal• Bersaiz besar• Kelajuan tetap (bergantung kepada ulangan)• Stator dibekalkan dengan bekalan AC• Rotor dibekalkan dengan bekalan DC• Boleh berfungsi dari lagging power factor ke unity

dan ke leading power factor dengan melaras arus ujaan ke rotor

• Sesuai digunakan sebagai tugas sampingan

Julai02 ITiDi 36

PEMBAIKAN TUNGGALPEMBAIKAN TUNGGAL• Bermakna pembaikan faktur kuasa pada

sesuatu alat/mesen seperti motor elektrik• Jika terlalu banyak motor dengan berbagai-

bagai saiz maka cara ini adalah tidak praktikal sebab kerja senggaraan menjadi terlalu banyak

• Faktur kuasa berubah-ubah sepanjang hari oleh itu cara ini kurang sesuai

Julai02 ITiDi 37

PERMENENTPERMENENTCONNECTIONCONNECTION

Julai02 ITiDi 38

MOTORMOTORDENGANDENGANP.F KAPASITORP.F KAPASITORSAMBUNGANSAMBUNGANTETAPTETAP

Julai02 ITiDi 39

PERTIMBANGAN AMPERTIMBANGAN AM

• Ujaan auto iaitu ujaan diri motor oleh cas kapasitor yang tersimpan semasa ketiadaan bekalan hendaklah dielakkan

• Pastikan arus kapasitor adalah sama atau lebih kecil dari arus kemagnetan motor, biasanya 90% dari arus tanpa beban motor

Julai02 ITiDi 40

SAIZ KAPASITOR MOTORSAIZ KAPASITOR MOTOR

• kW motor x Beban Penuh x (tan 1– tan 2)

• kVAr = ------------------------------------------------------• Kecekapan Motor (pada beban penuh)

1 - faktur kuasa asal 2 - faktur kuasa diperbaiki

Julai02 ITiDi 41

PEMBAIKAN CARA PUSATPEMBAIKAN CARA PUSAT

• Apabila faktur kuasa berubah-ubah sepanjang hari dan beban induktif kecil terlalu banyak dimana cara pembaikan tunggal adalah tidak ekonomik dan tidak praktikal

• Tidak mempunyai ruang yang mencukupi untuk menempatkan terlalu banyak kapasitor

• Operasi kapasitor bank dikendalikan secara otomatik mengikut perubahan beban

Julai02 ITiDi 42

PEMBAIKAN KUMPULAN & PEMBAIKAN KUMPULAN & PEMBAIKAN PUSAT TETAPPEMBAIKAN PUSAT TETAP

• Satu kapasitor bank untuk sekumpulan motor atau apa-apa beban lain

• Pembaikan individu secara tetap asasnya sama dengan pembaikan cara pusat tetapi ia tidak mempunyai regulator faktur kuasa iaitu ia tidak dikawal secara otomatik

Julai02 ITiDi 43

PEMBAIKAN TERGABUNGPEMBAIKAN TERGABUNG

Pembaikan tergabung adalah campuran pembaikan tetap, otomatik, kumpulan dan tunggal

Julai02 ITiDi 44

SAIZ KAPASITOR BANKSAIZ KAPASITOR BANK

• kVAr = PkW (tan1 – tan 2) = PkW x k

• kVAr - Kadaran kapasitor bank

• PkW - MD pemasangan dalam kW

• tan 1 - Faktur kuasa asal

• tan 2 - Faktur kuasa diperbaiki• k - tan1 – tan 2

Julai02 ITiDi 45

NILAI KNILAI K

• tan 1 – tan 2

• Gunakan Nomogram

• Gunakan Jadual Faktur K

Julai02 ITiDi 46

NOMOGRAMNOMOGRAM

Julai02 ITiDi 47

JADUALJADUALUNTUKUNTUKNILAINILAIKK

Julai02 ITiDi 48

CONTOH 1CONTOH 1

• Beban MD = 200kW

• Faktur kuasa asal = 0.74

• Faktur kuasa diperbaiki = 0.9

• Faktur k = 0.42 (dari jadual)

• Saiz kapasitor bank = 200 x 0.42

= 84kVAr

Julai02 ITiDi 49

CONTOH 2CONTOH 2• Sebuah pemasangan menggunakan 49,470 kWh

tenaga. F.K bulan Jun ialah 0.59. pemasangan digunakan 9 jam sehari, 25 hari sebulan. Kira saiz kapasitor bank yang diperlukan untuk memperbaiki F.K kepada 0.95.

• Jumlah jam kerja = 9 x 25 = 225jam• Beban permintaan = 49,470/225 = 200 kW• kVAr diperlukan = kW (tan θ1 – tan θ2)• = 200 (1.386 – 0.329)• = 229 kVAr

Julai02 ITiDi 50

PENENTUAN BILANGAN STEPPENENTUAN BILANGAN STEP

• Tidak ada satu formula khusus untuk menentukan bilangan step sesuatu kapasitor bank

• Ia mengikut kesesuaian beban pemasangan dan hendaklah praktikal, jika satu step terlalu besar ia akan mengakibatkan over correction

Julai02 ITiDi 51

MENENTUKAN KADARAN kVAr MENENTUKAN KADARAN kVAr SETIAP STEPSETIAP STEP

• Setiap step boleh mempunyai kadaran kVAr yang sama atau boleh juga tidak sama

• Ia berpandukan saiz-saiz beban induktif yang terpasang

• Jika semasa minimum load bebannya tersangat rendah dan terdapat pula motor bersaiz besar, maka lazimnya kVAr setiap step tidak sama

Julai02 ITiDi 52

POWER FACTOR REGULATORPOWER FACTOR REGULATOR

• Satu device elektronik untuk mengawal secara otomatik jumlah kVAr yang perlu dimasukkan kepada atau dikeluarkan daripada litar pada satu-satu masa

• Ia mengesan perbedaan sudut fasa diantara voltan dan arus dan menambah atau mengurangkan kVAr dalam litar mengikut setting yang telah ditentukan

Julai02 ITiDi 53

P.FACTORP.FACTORREGULATORREGULATOR

Julai02 ITiDi 54

C/K SETTINGC/K SETTING

• Nilai C/K menentukan pada tahap arus reaktif yang mana regulator mula bertindak

• Tatahan C/K adalah mengikut step kapasitor yang paling kecil, selalunya yang pertama

• Diperolehi dengan membahagi kVAr dengan K, dimana K nisbah alatubah arus

Julai02 ITiDi 55

CONTOHCONTOH

• Step terkecil = 150 kVAr

• Nisbah c.t = 1000/5A

• Oleh itu K = 1000 5 = 200

• C/K = 150 200 = 0.75

• Kebiasaannya regulator di set agar bertindak pada kadar 2/3 daripada arus satu langkah

Julai02 ITiDi 56

TARGET P.F SETTINGTARGET P.F SETTING

• P.F Regulator memerlukan kita menentukan target P.F setting

• Selalunya kita set pada kedudukan yang melebehi 0.85, contohnya pada 0.9

Julai02 ITiDi 57

AUTO/MANUAL BUTTONAUTO/MANUAL BUTTON

• Dalam keadaan normal P.F Regulator hendaklah di set pada kedudukan Auto

• Apabila ujian manual diperlukan tukar kedudukan pada manual dan tekan butang plus (+) dan butang minus ( – ) untuk mengurang dan menambah kapasitor kepada sistem pemasangan tanpa mengira beban elektrik pada masa tersebut

Julai02 ITiDi 58

PENUNJUK LEDPENUNJUK LED

• Penunjuk LED akan menyala mengikut bilangan step yang aktif (energised to the circuit). Ini adalah penunjuk sahaja, tidak mesti step tersebut berfungsi sekiranya fius/MCB, kabel, kontaktor atau kapasitor mengalami masaalah

Julai02 ITiDi 59

C/K SETTINGC/K SETTING

Julai02 ITiDi 60

JADUALJADUALSUDUT-SUDUT-SUDUTSUDUT

Julai02 ITiDi 61

PROGRAMME MODEPROGRAMME MODE

1:1:1:1:1 10:10:10:10:10 KVAR

1:2:2:2:2 10:20:20:20:20 KVAR

1:2:4:4:4 10:20:40:40:40 KVAR

1:2:2:4:4 10:20:20:40:40 KVAR

1:2:4:4:8 10:20:40:40:80 KVAR

1:2:4:8:8 10:20:40:80:80 KVAR

Julai02 ITiDi 62

KOMPONEN-KOMPENEN YANG KOMPONEN-KOMPENEN YANG DIPERLUKANDIPERLUKAN

1. Alatubah arus, satu sahaja diperlukan (RED)

2. Fius atau MCB

3. Power factor regulator

4. Bekalan dari dua fasa (Yellow, Blue)

5. Kontaktor

6. Kabel

7. Kapasitor bank

Julai02 ITiDi 63

KADARAN KOMPONENKADARAN KOMPONEN

1. Fius/MCB : 1.5 x Arus kapasitor

2. Kontaktor : 1.6 ke 2.0 x Arus kapasitor

3. Kabel : 1.7 x Arus kapasitor

Julai02 ITiDi 64

KRITERIA DIPERLUKANKRITERIA DIPERLUKAN

1. Arus transient semasa pensuisan

2. Voltan transient apabila kapasitor diputuskan semasa pensuisan dilakukan yang menyebabkan berlakunya arka

3. Berupaya membawa beban penuh

4. Berupaya membawa peningkatan arus kapasitor dalam keadaan tertentu

Julai02 ITiDi 65

CONTROL CIRCUITCONTROL CIRCUIT

Julai02 ITiDi 66

SENGGARAAN KAPASITOR BANKSENGGARAAN KAPASITOR BANK

1. Periksa fius/MCB yang melindungi kapasitor bank

2. Power factor regulator mungkin tidak berfungsi

3. Sambungan-sambungan mungkin longgar

4. Kapasitor boleh rosak, terbakar atau meletup

5. Terlalu banyak habok atau kotoran menyebabkan flashover

6. Pengudaraan tersekat menyebabkan panas

Julai02 ITiDi 67

KESAN HARMONIKKESAN HARMONIK

• Harmonik yang tinggi dan banyak menyebabkan galangan kapasitor menjadi rendah, oleh itu kapasitor mengalami keadaan hampir-hampir litar pintas

• Kapasitor akan menjadi terlalu panas dan kadang-kadang meletup