6 Kerugian Akibat Rendahnya Faktor Daya Cos θ Phi

Efisiensi daya pada sistem tenaga listrik salah satunya dipengaruhi oleh faktor daya (power factor). Faktor daya sangat penting pada listrik 3 fasa maupun listrik 1 fasa.

Jika suatu sistem tenaga listrik mengalami faktor daya rendah maka akan meninmbulkan kenaikan arus pada sitem tenaga listrik tersebut. Nah kenaikan arus inilah yang menjadi pemicu terjadinya kerugian pada sistem tenaga listrik.

Penyebab Rendahnya Faktor Daya

Rendahnya faktor daya disebabkan oleh beberapa faktor seperti Arus Harmonic, Penggunaan Lampu Gas Neon, Pemanas Pada Industri, Transformator dan Penggunaan Beban Motor Induksi.

Perhatikan rumus daya berikut ini

Untuk 3 phasa

P = √3 x V x I x Cos θ 

Sehingga  Cos θ = P / (√3 V x I)

Dari persamaan daya 3 fasa tersebut dapat dijelaskan bahwa faktor daya (Cos θ) berbanding terbalik dengan arus (I).

Untuk 1 fasa

P = V x I x Cos θ 

Sehingga Cos θ = P / (V x I)

Dari persamaan daya 1 fasa tersebut dapat dijelaskan bahwa faktor daya (Cos θ) berbanding terbalik dengan arus (I).

Kemungkinan pertanyaan?

Mengapa tegangan (V) tidak dimasukkan dalam variabel yang mempengaruhi cos θ? Jawabannya adalah karena dalam suatu jaringan sistem tenaga listrik nilai tegangan (V) itu cenderung sama. Sehingga nilai variabel yang diambil adalah arus (I) yang akan berubah tergantung bebannya.

Dari kedua persamaan dan pernyataan diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar faktor daya (Cos θ) maka semakin kecil arusnya (I). Begitupun sebaliknya, semkain kecil faktor daya (Cos θ) maka semakin besar arusnya (Cos θ).

Faktor daya kecil menyebabkan arus meningkat. Dari ketentuan ini dapat dijelaskan mengenai kerugian yang akan terjadi jika arus pada jaringan listrik mengalami peningkatan.

Kerugian Akibat Rendahnya Faktor Daya (Power Factor)

Beberapa kerugian akibat rendahnya faktor daya adalah power losses, biaya penghantar, voltage drop, rating VA meningkat, efisiensi rendah dan terkena pinalti dari PLN.

1. Rugi-Rugi Daya (Power Losses)

Rugi-rugi daya atau power losses adalah kejadian yang menyebabkan hilangnya sebagian daya pada suatu jaringan listrik khususnya pada penghantar.

Rugi-rugi daya memiliki persamaan

ΔP = I² x R

ΔP = Rugi-Rugi Daya (W)

I   = Arus Listrik (A)

R = Tahanan Penghantar (Ω)

Dari persamaan tersebut dapat dijelaskan bahwa ketika nilai faktor daya rendah (kecil) maka nilai arus yang mengalir pada penghantar akan besar. Semakin besar nilai arus maka semakin besar pula rugi-rugi daya (power losses) yang terjadi pada penghantar.

2. Biaya Penghantar

Telah dijelaskan diatas bahwa faktor daya rendah akan menyebabkan besarnya rugi-rugi daya yang terjadi. 

Oleh sebab itu ketika faktor daya tidak bisa dinormalkan maka cara lain untuk mengurangi rugi-rugi dayab tersebut adalah dengan menggunakan penghantar yang memiliki luas penampang yang lebih besar. 

Selain itu, nilai arus yang besar akibat faktor daya rendah harus dialirkan pada penghantar yang memiliki luas penampang yang lebih besar.

Hanya karena faktor daya yang rendah membuat jaringan listrik harus dipasang penghantar dengan luas penampang yang lebih besar. Hal tersebut sangat merugikan dari segi ekonomi sebab harga penghantar semakin mahal seiring dengan besar luas penampangnya.

3. Terjadi Voltage Drop Dan Buruknya Regulasi Tegangan (VR)

Voltage drop atau jatuh tegangan adalah keadaan yang membuat tegangan mengalami penurunan saat proses penyaluran dari sisi pengirim kepada sisi penerima paling ujung. 

Besarnya voltage drop dapat dihitung dengan menggunakan persamaan V = IZ

Telah dijelaskan di atas bahwa faktor daya rendah membuat arus yang mengalir semakin besar. Sehingga berdasarkan persamaan voltage drop (V = IZ) dapat dijelaskan bahwa semakin besar arus maka voltage drop yang terjadi juga akan semakin besar.

Besarnya nilai voltage drop akan memperburuk regulasi tegangan (VR) pada sistem. Nilai tegangan regulasi (voltage regulation) dapat dihitung dengan persamaan berikut ini.

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

Dari persamaan regulasi diatas dapat dijelaskan bahwa faktor daya yang rendah menyebabkan besarnya voltage drop yang terjadi. Ketika voltage drop besar maka nilai voltage regulasi juga semakin besar (berarti buruk).

Sebagian peralatan listrik membutuhkan voltage regulasi yang rendah sehingga ketika nilai faktor daya rendah maka operasional peralatan listrik tersebut akan terganggu.

Untuk mengatasi hal tersebut maka diperlukan peralatan tambahan berupa regulator voltage agar dapat mengurangi voltage drop dan memperbaiki regulasi tegangan. Hanya saja hal tersebut membutuhkan biaya tambahan.

4. Besarnya Rating VA Pada Suatu Peralatan Listrik

Ada beberapa jenis perangkat atau mesin listrik yang menggunakan daya semu (S) dengan satuan KVA seperti transformator dan alternator. Nah hal tersebut rupanya berpengaruh terhadap besarnya faktor daya.

Perhatikan persamaan faktor daya berikut ini

Cos θ = P / S  Berarti  Cos θ = (W) / (VA)

Keterangan :

Cos θ = Faktor daya

P = Daya aktif (W)

S = Daya semu (VA)

Dari persamaan di atas dapat dijelaskan bahwa faktor daya merupakan perbandingan antara daya aktif (P=W) dengan daya semu (S=VA). 

Sehingga semakin rendah faktor daya maka semakin besar rating VA (daya semu) pada sebuah mesin listrik. Besarnya rating VA membuat mesin listrik yang digunakan juga semakin besar. Sehingga biaya pengadaan dan perawatan mesin listrik tersebut juga semakin besar.

5. Efisiensi Rendah

Telah dijelaskan bahwa rendahnya faktor daya menyababkan terjadinya rugi-rugi daya (power losses) dan juga menyebabkan jatuh tegangan (voltage drop).

Hal tersebut membuat kerugian di sepanjang penghantar dan dampaknya akan memperkecil efisiensi peralatan listrik (beban).

6. Terkena Penalti Dari PLN

PLN yang merupakan penyedia listrik di Indonesia telah menetapkan aturan bahwa mereka akan membebankan denda faktor daya di bawah 0,85 tertinggal dalam tagihan tenaga listrik.

Untuk kasus ini biasanya hanya dialami oleh pelanggan industri yang menggunakan beban berupa mesin-mesin listrik yang besar.

Baca Juga : Cara Menghitung Dan Menentukan Luas Penampang Kabel Berdasarkan PUIL

Jadi itulah penjelasan mengenai kerugian-kerugian yang terjadi jika  faktor daya (power faktor) pada jaringan listrik bernilai rendah. Sekian dulu dari kami semoga dapat bermanfaat bagi kalian, terima kasih.

Referensi : Direktorilistrik