Memahami Faktor Daya
Arwindra Rizqiawan
Istilah faktor daya atau power factor (PF) atau cos phi merupakan istilah yang sering sekali dipakai di bidang-bidang yang berkaitan dengan pembangkitan dan penyaluran energi listrik. Faktor daya merupakan istilah penting, tidak hanya bagi penyedia layanan listrik, namun juga bagi konsumen listrik terutama konsumen level industri. Penyedia layanan listrik selalu berusaha untuk menghimbau konsumennya agar berkontribusi supaya faktor daya menjadi lebih baik, pun para konsumen industri juga berusaha untuk mendapatkan faktor daya yang baik agar tidak sia-sia bayar mahal kepada penyedia layanan. Apakah sebenarnya yang dimaksud dengan faktor daya? Tulisan ini akan membahas secara ringkas tentang faktor daya.
Faktor daya
Pada pembahasan kali ini, asumsi yang digunakan adalah sistem listrik menggunakan sumber tegangan berbentuk sinusoidal murni dan beban linier. Beban linier adalah beban yang menghasilkan bentuk arus sama dengan bentuk tegangan. Pada kasus sumber tegangan berbentuk sinusoidal murni, beban linier mengakibatkan arus yang mengalir pada jaringan juga berbentuk sinusoidal murni. Beban linier dapat diklasifikasikan menjadi 4 macam, beban resistif, dicirikan dengan arus yang sefasa dengan tegangan; beban induktif, dicirikan dengan arus yang tertinggal terhadap tegangan sebesar 
Gambar 1. Tegangan, arus, daya, pada berbagai jenis beban linier.
Seperti kita tahu, pada listrik, daya bisa diperoleh dari perkalian antara tegangan dan arus yang mengalir. Pada kasus sistem AC dimana tegangan dan arus berbentuk sinusoidal, perkalian antara keduanya akan menghasilkan daya tampak (apparent power), satuan volt-ampere (VA)) yang memiliki dua buah bagian. Bagian pertama adalah daya yang termanfaatkan oleh konsumen, bisa menjadi gerakan pada motor, bisa menjadi panas pada elemen pemanas, dsb; daya yang termanfaatkan ini sering disebut sebagai daya aktif (real power) memiliki satuan watt (W) yang mengalir dari sisi sumber ke sisi beban bernilai rata-rata tidak nol. Bagian kedua adalah daya yang tidak termanfaatkan oleh konsumen, namun hanya ada di jaringan, daya ini sering disebut dengan daya reaktif (reactive power) memiliki satuan volt-ampere-reactive (VAR) bernilai rata-rata nol. Untuk pembahasan ini, arah aliran daya reaktif tidak didiskusikan saat ini. Beban bersifat resistif hanya mengonsumsi daya aktif; beban bersifat induktif hanya mengonsumsi daya reaktif; dan beban bersifat kapasitif hanya memberikan daya reaktif.
Untuk memahami istilah “daya termanfaatkan” dan “daya tidak termanfaatkan”, analogi ditunjukkan pada Gambar 2. Pada analogi tersebut, orang menarik kereta ke arah kiri dengan memberikan gaya yang memiliki sudut terhadap bidang datar, dengan asumsi kereta hanya bisa bergerak ke arah kiri saja tetapi tidak bisa ke arah selainnya. Gaya yang diberikan dapat dipecah menjadi dua bagian gaya yang saling tegak lurus, karena kereta berjalan ke kiri maka gaya yang “bermanfaat” pada kasus ini hanyalah bagian gaya yang mendatar sedangkan bagian gaya yang tegak lurus “tidak bermanfaat”. Dengan kata lain, tidak semua gaya yang diberikan oleh si orang terpakai untuk menggerakkan kereta ke arah kiri, ada sebagian gaya yang diberikannya namun tidak bermanfaat (untuk menggerakkan ke arah kiri). Apabila dia menurunkan tangannya hingga tali mendatar maka semua gaya yang dia berikan akan termanfaatkan untuk menggerakan kereta ke arah kiri.
Gambar 2. Analogi: Usaha untuk menggerakkan kereta ke arah kiri.
Sama halnya dengan listrik, bergantung pada kondisi jaringan, daya tampak yang diberikan oleh sumber tidak semuanya bisa dimanfaatkan oleh konsumen sebagai daya aktif, dengan kata lain terdapat porsi daya reaktif yang merupakan bagian yang tidak memberikan manfaat langsung bagi konsumen. Rasio besarnya daya aktif yang bisa kita manfaatkan terhadap daya tampak yang dihasilkan sumber inilah yang disebut sebagai faktor daya. Ilustrasi segitiga daya pada Gambar 3 memberikan gambaran yang lebih jelas. Daya tampak (S) terdiri dari daya aktif (P) dan daya reaktif (Q). Antara S dan P dipisahkan oleh sudut 
Gambar 3. Segitiga daya
Faktor daya bisa dikatakan sebagai besaran yang menunjukkan seberapa efisien jaringan yang kita miliki dalam menyalurkan daya yang bisa kita manfaatkan. Faktor daya dibatasi dari 0 hingga 1, semakin tinggi faktor daya (mendekati 1) artinya semakin banyak daya tampak yang diberikan sumber bisa kita manfaatkan, sebaliknya semakin rendah faktor daya (mendekati 0) maka semakin sedikit daya yang bisa kita manfaatkan dari sejumlah daya tampak yang sama. Di sisi lain, faktor daya juga menunjukkan “besar pemanfaatan” dari peralatan listrik di jaringan terhadap investasi yang dibayarkan. Seperti kita tahu, semua peralatan listrik memiliki kapasitas maksimum penyaluran arus, apabila faktor daya rendah artinya walaupun arus yang mengalir di jaringan sudah maksimum namun kenyataan hanya porsi kecil saja yang menjadi sesuatu yang bermanfaat bagi pemilik jaringan.
Baik penyedia layanan maupun konsumen berupaya untuk membuat jaringannya memiliki faktor daya yang bagus (mendekati 1). Bagi penyedia layanan, jaringan dengan faktor daya yang jelek mengakibatkan dia harus menghasilkan daya yang lebih besar untuk memenuhi daya aktif yang diminta oleh para konsumen. Apabila konsumen didominasi oleh konsumen jenis residensial maka mereka hanya membayar sejumlah daya aktif yang terpakai saja, artinya penyedia layanan harus menanggung sendiri biaya yang hanya menjadi daya reaktif tanpa mendapatkan kompensasi uang dari konsumen. Sebaliknya bagi konsumen skala besar atau industri, faktor daya yang baik menjadi keharusan karena beberapa penyedia layanan kadang membebankan pemakaian daya aktif dan daya reaktif (atau memberikan denda faktor daya) tentu saja konsumen tidak akan mau membayar mahal untuk daya yang “tidak termanfaatkan” bagi mereka.
Perbaikan faktor daya
Salah satu cara untuk memperbaiki faktor daya adalah dengan memasang kompensasi kapasitif menggunakan kapasitor pada jaringan tersebut. Kapasitor adalah komponen listrik yang justru menghasilkan daya reaktif pada jaringan dimana dia tersambung. Pada jaringan yang bersifat induktif dengan segitiga daya seperti ditunjukkan pada Gambar 3, apabila kapasitor dipasang maka daya reaktif yang harus disediakan oleh sumber akan berkurang sebesar 
Gambar 4. Perbaikan faktor daya
Pada artikel ini telah dibahas pengertian dari daya dan faktor daya pada jaringan listrik. Perbaikan faktor daya dapat dilakukan dengan cara kompensasi kapasitif menggunakan kapasitor.
Referensi
- Understanding power quality, B. Gridwood, Energy Mad Ltd.
- Understanding power and power quality measurement, – , http://www.transcat.com.
- Understanding power factor, – , http://www.princetongreen.org
Pingback: Memahami Faktor Daya « nang windar and the angin165
Di rumah, saya pakai alat perbaikan faktor daya, bahkan di rumah paman pakai sampai dua (menurut saya ga efektif tambahannya).. Sudah bertahun2 kami pakai dan terbukti bisa menurunkan konsumsi arus dari PLN.. Alat ini bahkan pernah dibahas di pelajaran Medan Elektromagnetik I. Sayang sekali belum semua orang tahu adanya alat ini, bukankah sebaiknya disosialisasikan ke masyarakat saja? Atau bukankah sebaiknya kita bikin saja alat tersebut yang bermutu namun murah lalu kita sosialisasikan ke masyarakat..
Pihak pembangkit dan pengguna sama sama untung bukan..
Satu pertanyaan saya, kalau kita menghendaki adanya alat perbaikan faktor daya untuk mall-mall, hotel-hotel, gedung-gedung besar dan bertingkat.. Bagaimana solusinya, apakah kecil-kecil tapi banyak dan dipasang paralel atau satu tapi besar kapasitansinya..?
-Mas Kanadi
saya sepakat kalau dipasang perbaikan faktor daya bisa menurunkan arus, tetapi perlu dicermati bahwa untuk beban rumahan yang ditagih oleh PLN hanya pemakaian kWh saja (bukan kVAh) jadi menurut saya ya tidak akan berpengaruh ke besar tagihan rumah tangga. (Sayang investasi alat mas, kalau ternyata tidak terlalu berpengaruh di kWh hehe) Kecuali pada kasus jaringan di rumah kita sangat jelek sehingga rugi-rugi kabel sangat besar (tipis kemungkinan terjadi) perbaikan faktor daya bisa mengurangi rugi-rugi.
Perbaikan faktor daya menggunakan kapasitor menurut saya diletakkan sedekat mungkin dengan pusat beban. Perlu dicatat bahwa kapasitor bisa memperbaiki faktor daya pada jaringan yang arus dan tegangan sinus. Kalau banyak peralatan non-linier (switching power supply, ballast, dsb), kapasitor tidak akan membantu banyak untuk memperbaiki faktor daya.
cmiiw
Untuk kawasan industri (Pabrik, Hotel, Mall, dll) faktor daya sudah sangat di perhatikan. dan bahkan ada tindak tegas dari PLN berupa denda jika faktor dayanya labih rendah dari ambang normal (dari 0,8 ~ 1(jika memungkinkan)).
Besar dendanya berdasarkan perhitungan faktor daya yang kurang dari normal.
Demikian juga diterapkan pada rumah – rumah. Sebenarnya kita juga membayar denda yang sekaligus ditambahkan pada total pembayaran rekening tersebut hanya saja tidak di cantumkan besar denda yang kita bayar (jika kondisi faktor daya rumah kita terlalu kecil dari faktor daya yang disuply (normal)). Dan untuk yang faktor daya rumahnya bagus itu tidak di kenakan denda. Untuk kasus yang dihadapi Mr. Kanadi bisa saja faktor daya sebelum ditambahkan alat perbaikan faktor daya sudah bagus (tinggi) dan bahkan lebih tinggi dari alat yang digunakan (seolah – olah tidak ada pengaruhnya).
Sebelum kita menggunakan alat perbaikan faktor daya ada baiknya kita mengukur faktor daya rumah kita dengan Cos Phi Meter. Jadi kita bisa memperkirakan berapa faktor daya yang dinaikkan atau tidak perlu lagi dinaikkan.
Thanks…
Mana ada rumah yang harus bayar kalau faktor-daya rendah?
Faktor daya tidak diukur sesaat. Faktor daya diukur dengan membandingkan kVARh dan kWh bulanan, bukan dari pengukuran cos phi.
Good start… terusin lagi dengan instantaneous power theory dll
Cuma masalah waktu saja sampai power theory akan mengalami perubahan mendasar.
Tetap semangat …
mas, mau nanya dong..
saat generator diset menyerap kvar jaringan, maka generator tersebut kan akan lebih tinggi menghasilkan kw. Setau saya kvar itu kan gak ada harganya dan hanya berputar-putar saja. cmiiw.
masalah timbul saat PLN sekarang udah menerima ipp dan pembangkit milik industri yang bekerja paralel, dan generator tersebut di set menyerap kvar sehingga meningkatkan kw, tapi mereka mendapatkan keuntungan dengan menjual kw tersebut.
saya kebetulan ingin mempelajari maslah tarif kvar ini, kira2 adakah referensi atau parameter2/metoda untuk menghitung tarif kvar tersebut?
terima kasih sebelumnya..
hai musa
bagian “dan generator tersebut di set menyerap kvar sehingga meningkatkan kw” saya agak kurang paham, mohon diperjelas
Daya reaktif memang tidak dihargai untuk konsumen rumah tangga karena pemakaiannya masing-masing relatif kecil. Namun untuk konsumen yang lebih besar, sekarang daya reaktif jg akan dimintai kompensasi bayaran oleh penyedia layanan. Sependek yang saya tahu, ada beberapa cara untuk pentarifan daya reaktif dari sudut pandang penyedia ke konsumen:
1. Tarif berdasarkan permintaan kVAR maksimum
Konsumen ditagih berdasarkan jumlah permintaan daya reaktif yang melebihi X% permintaan daya aktif.
2. Tarif berdasarkan konsumsi energi reaktif
Konsumen ditagih berdasarkan pemakaian energi reaktif (kVARh) yang melebihi X% konsumsi energi aktif (kWh).
3. Tarif berdasarkan penalti
Konsumen tidak ditagih langsung penggunaan kVAR, tetapi harga kWh yang harus dibayar dikenai penalti berdasarkan faktor daya yang ada di sisi konsumen.
Masih banyak perdebatan sebenarnya terhadap cara-cara tersebut, tetapi sampai saat ini memang cara tersebut masih banyak dipakai oleh penyedia jasa layanan.
cmiiw
Mau nanya dunk
pentarifan buat industri terhadap dendan KVAR gimana ya?
bagian “dan generator tersebut di set menyerap kvar sehingga meningkatkan kw” saya agak kurang paham, mohon diperjelas <– maaf mas saya langsung quote dari orang,, ternyata banyak orang yang gak ngerti listrik sok2an ngerti teknis,,
sepertinya masalahnya seperti ini
ada pabrik, punya generator pribadi, yang mensuplai kvar untuk pabriknya (motor2) adalah PLN, alhasil kena pinalti, generator pribadinya jadi bisa menghasilkan kw lebih besar (PF tinggi), kelebihan kw dari generator pribadi ini dijual ke PLN.
harga pinalti dengan harga jual kW tersebut tidak sebanding, itulah mungkin maksudnya tarif kvar..
maz, saya mau nanya.
ditempat PKL saya di salah satu PLTU swasta.
pengubahan nilai MVAR Grid PLN dengan mengubah tap changer pada trafo step up 500 KV
yang saya bingung,
untuk mengubah MVAR pada grid harus mengubah lagging atau leading pada generator.
tolong dikasih penjelasan tentang hal diatas.
thanks
@windra : nice sharing win…:D
@musa :
Pada kondisi beban normal, pembangkit menghasilkan MW dan MVar, untuk kelebihan pemakaian MVar yang lebih dari kurva kapabilitas akan dibayar PLN untuk kelebihan MVar-nya.
Efek dari penggunaan MVar yang besar disisi beban akan menurunkan tegangan di beban, sehingga cos phi harus dijaga.
“kelebihan pemakaian MVar yang lebih dari kurva kapabilitas akan dibayar PLN untuk kelebihan MVar-nya.”
ini kondisi IPP dengan PLN yah? saat PLN memakai MVAR berlebih, maka PLN harus membayar kelebihan tersebut ke IPP?
mohon pencerahannya,,
Musa: saat ini jarang sekali ada industri yang mau jual kW ke PLN karena biaya pembangkitannya lebih mahal dari harga beli PLN. Industri hanya akan membangkitkan kW sendiri kalau memang tidak ada lagi kW dari PLN.
Musa dan Heryceltic: Kalau membicarakan kW dan kVAR, jangan dicampur aduk antara sisi pembangkit dengan sisi beban. Ceritanya akan berlawanan.
eh mau nanya donk gan masalah perbaikan faktor daya yang menggunakan motor sinkron??
karena yang saya tau motor sinkron kan bs mengkompensasi besar faktor daya dengan memanfaatkan kurva V yang dimiliki motor sinkron
masalahnya saya mencoba buat tugas akhir. . .
mohon penjelasan dan bantuannya
ferdiono: ga salah tuh dosennya nyuruh bikin tugas akhir dengan tema seperti itu?
Pingback: Masalah Faktor Daya pada Konsumen Industri dan Solusinya « Kadek門倉's Blog
saya maw nanya nih pak, apa bner ga c kalo kita memasang capasitor bank kita akan lebih banyak mendapat supply dari PLN? nah kalo gtu misalnya kita memasang banyak-banyak capasitor bank di rumah berarti PLN harus menyuplai lebih banyak ge dunk ?? bukan nya ituw merugikan ya??
memasang kapasitor bukannya hanya akan memberikan kompensasi daya reaktif yah? artinya PFnya dinaikkan hingga menuju nilai 1.
menurut saya sih tidak merugikan PLN karena yang merupakan biaya variabel kan kw bukan kvar, di rumah2 juga adanya kwhmeter.
malah dengan memasang kapasitor menguntungkan PLN karena gak perlu mentransfer daya reaktif jauh – jauh dari pembangkit lewat transmisi baru ke pelanggan.
CMIIW
Pasang kapasitor ibarat membuka lebar pintu tol. dengan dibuka lebar maka mobil besar bisa lewat. Kalau bayarnya sih tergantung ukuran atau kelas mobil yang lewat.
sebenarnya faktor daya atau cos phi di rumahan bisa diperbaiki ga sih..?
-mas wawan
bisa mas, salah satu caranya pakai kapasitor yg diatas sudah dibicarakan
tapi kalau saya sebagai konsumen, mengapa harus repot-repot memperbaiki faktor daya rumahan? toh saya cuma harus bayar daya aktif (Watt) saja.
Supaya tegangan listriknya gk naik turun mas win,,
Bayarnya sihh sama daya aktifnya aja, tapi kalo bisa membuat konsumen pakai daya aktif lebih banyak, mungkin ini bisa jadi solusi dari konsumen berpartisipasi untuk kelistrikan indonesia yaa..? ^^
Kadek, kenapa kapasitor bisa membuat tegangan ga naik turun?
Emang kapasitornya segede apa dan dikontrol pake apa?
ada sebuah industri di suplay dng 2 jaringan. suatu saat 1 jaringan trouble sebut saja trafo A. dengan terpaksa menggunakan trafo B. setiap harinya cos pi rata2 0.88. tetapi setelah menggunakan trafo B cos pi meningkat menjadi 0.91. saya ingin tanya apa penyebab naiknya faktor daya tersebut akibat dari trafo B?? terima kasih..q tunggu jawabannya…
Mau nanya mas..
Tempat saya magang, poler plant di pabrik.
Di pabrik saya ini menghasilkan listrik dengan steam turbin, dimana satu unit menghasilkan maksimal 37 MW. pada keadaan daya 26 MW, voltase 11 kv, f = 50 Hz, I = 1450 A (per fasa). menghasilkan 14,3 MVAR daya reaktif.
Yang saya tanyakan apakah di pembangkit juga menghasilkan daya reaktif?
Mohon penjelasannya mas..
Mudrick: Bisa saja krn trafo juga menyerap daya reaktif. Krn disainnya beda bisa saja menyebabkan power factor berubah
Febrio: Gnerator sinkron yang eksitasinya lebih bisa menghasilkan daya reaktif. Generator pada operasi normal memang dirancang menghasilkan daya reaktif.
Mau nanya mas..
Tempat saya magang ada pembangkit 2 unit PLTA mini yang bekerja paralel, masing-masing 5 MW dan 500 kW. Saya belum jelas prinsip load sharingnya, terutama pada saat pengaturan Daya raktif dari masing2 pembangkit.
Seandainya pada pembangkit 5 MW diberikan arus eksitasi yang lebih, maka tegangan output akan naik, terus pada pembangkit yang 500 kW bagaimana ? Apa pengaruhnya pada daya reaktif di pembangkit 500 kW. Terus apakah dengan mengatur daya reaktif pada pembangkit akan memperbaiki faktor daya beban ?
Bagaimana ya prinsip geberator jadi condensor seandainya yang 500 kw dijadikan pembangkit reaktif saja ?
Mohon pencerahannya, terima kasih.
Ada dua macam load sharing pada generator, active dan reactive
Load sharing active dilakukan dengan mengatur governornya sedangkan load sharing reactive dilakukan dengan mengatur arus eksitasi atau AVRnya
Jika arus eksitasi pembangkit 5 MW dinaikkan jelas tegangan akan naik, karena diparalel maka tegangan pembangkit 500 kW juga naik. Akan tetapi, daya reaktif yang disuplai oleh pembangkit 5 MW juga naik sedangkan disuplai oleh pembangkit 500 kW akan turun. Jika arus ekstasi pembangkit 5 MW terus dinaikkan maka pembangkit 500 kW bisa berubah menjadi kapasitif (menyerap daya reaktif dan ini membahayakan).
Pengaturan arus eksitasi tidak akan memperbaiki faktor daya beban.
Jika ingin mengoperasikan pembangkit sebagai kondensor, maka aturlah governor sehingga daya aktif yang disuplai sama dengan nol (idealnya dilepas dari prime mover). Setelah itu, naikkan arus eksitasi sehingga generator akan mensuplai daya reaktif.
Pak, mau tanya, kalau sedang paralel lalu prime movernya dilepas sehingga suplai daya aktif terputus, nanti ngga akan terjadi trip reverse power relaynya ya Pak?
Terima kasih
reverse power relay akan bekerja
Gni mas, sya ada bbrpa pertanyaan
1. Adakah perbedaan antara Sistem eksitasi untuk plt hydro dan plt thermal? Jika YA, apakah perbedannya?
2. Apa pertimbangan ato parameter dlam memilih sistm eksitasi untuk plt hydro dan plt thermal?
3. Berbicara mengenai kendali sistem eksitasi, bgaimnkh kaitan antra avr dan exciter ?!
4. Adakah bku referensi mengenai sistm eksitasi ?!
Mhon pencerahan pencerahannya mas… Trima kasih..
Sistem eksitasi ditentukan oleh generatornya, bukan oleh jenis prime movernya atau energi mulanya
saya kurang mengerti dengan apa yang anda maksud dengan parameter sistem eksitasi. Yang jelas kalau eksiternya bertingkat, time constant nya akan semakin besar
Tentu saja AVR harus dirancang sesuai dengan exciternya
Anda bisa baca IEEE standard untuk excitation system atau bukunya Kundur
thanks ya atas penjelasannya, sangat membantu.
cuma mau nanya, bagaimana pengaruh beban resistif (dalam hal ini resistor) terhdap rugi-rugi daya pada transformator tiga fasa pada saat ada hubung singkat tidak simetris???fasa-fasa dan fasa -tanah…
pertanyaannya kurang jelas. Tetapi secara umum, pengaruh beban pada kondisi hubungsingkat hampir tidak ada atau bisa diabaikan
Kurva kapability mana pak ??