Rancang Bangun Sistem Otomatisasi Kapasitor Bank Menggunakan Arduino Nano Untuk Optimalisasi Faktor Daya Pada Pelanggan R1 PLN
Design and Development of an Automatic Capacitor Bank System Using Arduino Nano for Power Factor Optimization in PLN R1 Customers
Efisiensi energi listrik pada pelanggan PLN kategori R1 merupakan isu krusial yang disebabkan oleh rendahnya nilai faktor daya (cos φ), yang terjadi akibat dominannya penggunaan peralatan bersifat induktif. Kondisi ini tidak hanya menyebabkan pemborosan energi yang signifikan, tetapi juga memberikan beban tambahan pada jaringan listrik, di mana urgensinya semakin meningkat karena berbagai faktor ekonomi. Penelitian ini merancang sistem automatic capacitor bank untuk melakukan koreksi faktor daya secara dinamis. Dengan mengintegrasikan mikrokontroler Arduino Nano dan sensor PZEM-004T, sistem ini mampu memantau parameter kelistrikan seperti tegangan, arus, dan cos φ secara real-time. Berdasarkan data tersebut, sistem secara otomatis mengaktifkan relai untuk menghubungkan kapasitor dengan nilai kapasitansi paling optimal guna mengompensasi daya reaktif secara tepat. Inovasi utama dari sistem ini terletak pada mekanisme otomasi adaptif yang mampu merespons fluktuasi beban. Implementasi sistem ini bertujuan untuk meningkatkan nilai faktor daya mendekati 1,0 sehingga berpotensi besar dalam mengurangi rugi daya, menurunkan biaya listrik, serta meningkatkan efisiensi keseluruhan sistem tenaga listrik. Berdasarkan hasil perencanaan, pengujian, serta analisis validitas dan reliabilitas, diperoleh bahwa pemasangan kapasitor bank pada pelanggan R1 PLN memberikan pengaruh positif terhadap peningkatan kualitas daya, efisiensi energi, dan penghematan biaya listrik. Nilai faktor daya meningkat dari rata-rata 0,85 menjadi 0,97–0,99 untuk pelanggan 900 VA dan 1300 VA, serta 0,9468–0,9578 untuk pelanggan 2200 VA. Efisiensi energi meningkat dengan penurunan konsumsi daya sebesar ±24,26% pada 900 VA, ±6,95% pada 1300 VA, dan ±16,71% pada 2200 VA, disertai penghematan biaya rata-rata 35,90% dan 21,99% pada pelanggan 900 VA dan 2200 VA. Seluruh instrumen pengukuran memenuhi syarat validitas (r > 0,834) dan reliabilitas (α > 0,70), dengan margin error 1,88%–5,00% yang masih dalam batas teknis. Dengan demikian, penerapan kapasitor bank terbukti efektif dan direkomendasikan sebagai strategi peningkatan efisiensi energi serta penghematan biaya bagi pelanggan R1 PLN.
Electrical energy efficiency in PLN customers in the R1 category is a crucial issue due to the low value of the power factor (cos φ), which is caused by the dominance of the use of inductive equipment. This condition not only causes significant energy waste but also puts a strain on the power grid, where the urgency is amplified by various economic factors. This resaerch designed an automatic capacitor bank system to dynamically correct the power factor. By integrating the Arduino Nano microcontroller and the PZEM-004T sensor, the system monitors electrical parameters such as voltage, current, and cos φ in real-time. Based on this data, the system autonomously activates the relay to connect capacitors with the most optimal capacitance value to compensate for reactive power precisely. Its main innovation is an adaptive automation mechanism that is able to respond to load fluctuations. The implementation aims to increase the cost value φ close to 1.0, so that it has great potential to reduce power losses, reduce electricity bills, and improve the overall efficiency of the electrical system. Based on the results of the planning, testing, and validity–reliability analysis, it was found that the installation of a capacitor bank for PLN R1 category customers has a positive impact on improving power quality, energy efficiency, and reducing electricity costs. The power factor increased from an average of 0.85 to 0.97–0.99 for 900 VA and 1300 VA customers, and to 0.9468–0.9578 for 2200 VA customers. Energy efficiency improved with a reduction in average power consumption of approximately ±24.26% for 900 VA, ±6.95% for 1300 VA, and ±16.71% for 2200 VA customers, accompanied by average cost savings of 35.90% and 21.99% for 900 VA and 2200 VA customers, respectively. All measurement instruments met the validity (r > 0.834) and reliability (α > 0.70) requirements, with an error margin of 1.88%–5.00%, which remains within acceptable technical limits. Therefore, the application of a capacitor bank has proven to be effective and is recommended as a viable strategy to enhance energy efficiency and reduce electricity costs for PLN R1 category customers.