SISTEM CATU DAYA SEARAH ( PT PLN (PERS Oleh : Guspan

Makalah Seminar Kerja Praktek
SISTEM CATU DAYA SEARAH ( DC POWER ) PADA GARDU INDUK 150 KV SRONDOL
PT PLN (PERSERO) UPT SEMARANG
Oleh : Guspan Hidi Susilo – L2F 008 041
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
e-mail : [email protected]
ABSTRAK
Sumber Tenaga DC pada suatu Gardu Induk memiliki peranan sangat penting dalam kelancaran
operasi Gardu Induk itu sendiri dalam melayani kebutuhan
kebutuhan listrik bagi para konsumen. Sumber tenaga DC
pada Gardu Induk disuplai oleh rectifier dan Batere yang mana keduanya dihubungkan paralel dengan beban.
Dalam keadaan normal sistem DC akan disuplai oleh rectifier secara langsung, namun pada saat terjadi
Blackout
ckout dari sistem AC maka batere akan bekerja secara otomatis mensuplai beban dengan range waktu
tertentu.
Sistem DC pada Gardu Induk berfungsi sebagai penggerak peralatan
peralatan rele, motor penggerak PMS
maupun
upun PMT serta peralatan telekomunikasi. Peralatan proteksi dan telekomunikasi ini sangat penting bagi
sebuah Gardu Induk bilamana sistem DC tidak berfungsi sebagaimana mestinya maka dapat membahayakan
peralatan baik peralatan proteksi dan telekomunikasi itu sendiri maupun peralatan transmisi jaringan.
Dalam
am kerja praktek ini penulis bertujuan untuk mengetahui dan memahami prinsip kerja sistem DC,
bagian-bagian dan fungsinya pada Gardu induk Srondol UPT Semarang. Dengan laporan ini diharapakan
para pembaca dapat belajar mengenai sistem DC di Gardu Induk dan
dan mengetahui fungsi kerja sistem DC
Power pada Gardu Induk.
Kata Kunci : Rectifier, Batere, Sistem DC
lainnya seperti panel-panel
panel kontrol pada gardu
induk 150 kV UPT Semarang.
Semarang
I.
1.1
Pendahuluan
Latar Belakang
Sumber daya DC pada suatu gardu
induk memilki peran sangat penting dalam
kelancaran operasi gardu itu sendiri dalam
melayani kebutuhan listrik bagi para
konsumen. Sumber daya DC pada gardu induk
biasanya disuplai dari beberapa baterai yang
disusun secara seri.
eri. Baterai ini berfungsi untuk
memberikan daya DC bagi rele, motor
penggerak pada PMS dan PMT, serta untuk
mensuplai daya yang digunakan untuk
peralatan telekomunikasi.
I.
Sistem DC
Sistem DC adalah alat bantu utama yang
sangat diperlukan sebagai suplai arus searah
( direct current ) yang digunakan untuk
peralatan-peralatan
peralatan kontrol, peralatan proteksi
dan peralatan lainnya yang menggunakan
sumber arus DC, baik untuk unit pembangkit
dalam keadaan normal maupun dalam keadaan
darurat ( emergency ).
Dalam instalasi sumber tegangan/arus
searah (direct current, DC) meliputi charger,
baterai dan perlengkapan lainnya seperti:
panel-panel
panel kontrol, instalasi/pengawatan
listrik, meter-meter,
meter, dan indikator.
1.2.
Tujuan Pelaksanaan
Adapun tujuan dari Kerja Praktek ini
adalah meliputi beberapa
pa hal diantaranya
a. Mengetahui prinsip kerja sistem DC
Power pada gardu induk 150 KV
srondol UPT Semarang.
b. Mengetahui bagian-bagian
bagian dari sistem
sistem DC Power beserta fungsinya.
1.3
Pembatasan Masalah
Laporan Kerja Praktek ini membahas
mengenai prinsip kerja sistem
tem DC Power dan
bagian-bagiannya
yang
meliputi
charger/rectifier, baterai,, dan perlengkapan
Gambar 1 Diagram Sederhana Instalasi Sistem DC
1
Sumber Instalasi DC Power dipasok
oleh rectifier atau charger baik dari sumber 3
phase maupun 1 phase yang dihubungkan
dengan baterai dengan kapasitas tertentu
sesuai kebutuhan dan tingkat kepentingannya.
Kapasitas baterai biasanya disesuaikan dengan
kebutuhan yang ada pada Gardu Induk itu
sendiri.
1.1
III.
Rectifier ( Charger )
Charger sering juga disebut Converter
adalah suatu rangkaian peralatan listrik yang
digunakan untuk mengubah arus listrik bolak
balik Alternating Current (AC) menjadi arus
listrik searah Direct Current (DC).
Penggunaan Sistem DC Power
Sistem DC Power pada Gardu Induk
digunakan untuk mensuplai tenaga listrik ke
peralatan-peralatan yang menggunakan arus
searah, seperti:
Gambar 2 Prinsip Charger atau Rectifier
3.1
Jenis Charger atau Rectifier
Jenis charger atau rectifier ada 2 (dua)
macam sesuai sumber tegangannya yaitu :
Rectifier 1 ( Satu ) Fasa
Yang dimaksud dengan rectifier 1 fasa adalah
rectifier
yang
rangkaian
inputnya
menggunakan AC suplai 1 fasa.
Rectifier 3 ( Tiga ) Fasa.
Yang dimaksud dengan rectifier 3 ( tiga ) fasa
adalah rectifier yang rangkaian inputnya
menggunakan AC suplai 3 fasa.
1. Sumber tenaga motor-motor untuk PMT,
PMS, tap changer , trafo tenaga dan
sebagainya.
2. Sumber tenaga untuk alat-alat kontrol ,
tanda-tanda isyarat ( signal dan alarm)
3. Tenaga untuk peralatan telekomunikasi
(PLC)
4. Tenaga untuk penerangan darurat
5. Tenaga untuk relay proteksi
2.2
Instalasi Sistem DC Power
Instalasi sistem DC power suatu Gardu
Induk berfungsi untuk menyalurkan suplai DC
yang dipasok oleh rectifier atau charger tiga
fasa maupun satu fasa yang dihubungkan
dengan satu atau dua set baterai.
Terdapat 2 (dua) jenis instalasi atau
suplai DC power yang digunakan di Gardu
Induk, antara lain:
• Instalasi Sistem DC Power 110 Volt
• Instalasi Sistem DC Power 48 Volt
3.2
Prinsip Kerja Charger
Sumber tegangan AC baik yang 1 fasa
maupun 3 fasa yang masuk terminal input
trafo stepdown dari tegangan 380V/220V
menjadi tegangan 110V kemudian oleh diode
penyearah / thyristor arus bolak balik ( AC )
tersebut dirubah menjadi arus searah dengan
ripple atau gelombang DC tertentu.
Kemudian untuk memperbaiki ripple
atau gelombang DC yang terjadi diperlukan
suatu rangkaian penyaring ( filter) yang
dipasang sebelum terminal output.
2.2.1 Instalasi Sistem DC Power 110 Volt
Instalasi DC power dengan sumber
tegangan 110 Volt ini dipasok dari charger
yang dihubungkan dengan baterai pada panel
DC. Dari panel DC ini digunakan untuk
mensuplai kebutuhan operasi relai, Motormotor DC, dan kontrol pada Gardu Induk.
3.3 Bagian-bagian Charger
Charger yang digunakan pada Gardu
Induk terdiri dari beberapa peralatan antara
lain adalah :
1. Trafo utama
Trafo utama yang terpasang di rectifier
merupakan trafo Step-Down (penurun
tegangan) dari tegangan AC 220/380 Volt
menjadi AC 110V.
2. Penyearah / Diode
Diode merupakan suatu bahan semi
konduktor yang berfungsi merubah arus
bolak-balik menjadi arus searah. Mempunyai
2.2.2 Instalasi Sistem DC Power 48 Volt
Instalasi DC power dengan sumber
tegangan 48 Volt ini dipasok dari charger yang
dihubungkan dengan baterai pada panel DC.
Dari panel DC ini digunakan untuk mensuplai
kebutuhan SCADATEL.
2
2 (dua) terminal yaitu terminal positif
(Anode) dan terminal negatif (Katode).
Gambar 3 Simbol Dioda
3.
Thyristor
Suatu bahan semikonduktor seperti
diode yang dilengkapi dengan satu terminal
kontrol, Thyristor berfungsi untuk merubah
arus bolak-balik menjadi arus searah.
Konfigurasi Penyerah ada beberapa
macam antara lain :
1. Penyearah Diode ½ Gelombang ( Half
Wave ) 1 fase
Gambar 7 Penyearah Diode Gelombang Penuh
3 fase
5. Penyearah Dengan thyristor
Penyearah dengan thyristor inilah yang
banyak dipakai untuk rectifier-rectifier
yang bisa dikontrol besar tegangan dan
arus outputnya
Gambar 4 Penyearah Diode ½ Gelombang
( Half Wave ) 1 fase
3.4
Automatic Voltage Regulator (AVR)
Automatic Voltage Regulator yang
terpasang pada rectifier atau charger adalah
merupakan suatu rangkaian yang terdiri dari
komponen elektronik yang berfungsi untuk
memberikan trigger positif pada gate thyristor
sehingga pengaturan arus maupun tegangan
output suatu rectifier bisa dilakukan
sedemikian rupa sehingga pengendalian arus
pengisian ke baterai bisa disesuaikan dengan
arus kapasitas baterai yang terpasang.
2. Penyearah Diode Gelombang Penuh
dengan Center Tap ( Full Wave ) 1
fase
3.5
Rangkaian Voltage Dropper
Rangkaian dropper ini terdiri dari
beberapa diode Silicone atau Germanium yang
dirangkai secara seri sebanyak beberapa buah
sesuai dengan berapa Volt DC yang akan
didrop. Sebagai contoh bila kenaikan tegangan
Equalizing mencapai 135 V sedangkan
tegangan beban harus 122 V, maka tegangan
yang didrop sebesar 135 V - 122 V= 13 V Dc,
maka diperlukan diode sebanyak 13 : 0.8 V =
16,25 ataudibulatkan ± 17 buah. Biasanya
setiap diode mampu menurunkan(drop)
tegangan sebesar antara 0.8–0.9 vd
Gambar 5 Penyearah Diode Gelombang Penuh
dengan Center Tap
3. Penyearah Diode Gelombang Penuh
( Full Wave Bridge ) 1 fase
Gambar 6 Penyearah Diode Gelombang Penuh
3.6
Rangkaian Proteksi Tegangan Surja
Hubung
Alat ini merupakan rangkaian kontrol
yang terdiri dari sebuah timer AC 220V dan 2
4. Penyearah Diode Gelombang Penuh 3
fase
3
• Proteksi
• Penerangan darurat
• Sumber tenaga DC motor PMT, PMS
buah kontaktor, tirner sebagai sensor dan
sekaligus sebagai penunda waktu masuknya
sumber AC 3 fasa 380 V ke input rectifier
hingga beberapa detik sampai tegangan surja
hubung hilang atau unit normal kembali.
2. Kapasitas dengan harga tinggi
Baterai ini mempunyai kapasitas 235 Ah
sampai 450 Ah dengan lama pengosongan 5
jam pada suhu 25ºC. Baterai ini dapat
digunakan sebagai sumber DC untuk :
• Menjalankan motor listrik
• Penerangan darurat
3.7
Alarm Unit
Alarm Unit adalah Suatu rangakain
elektronik yang berfungsi memberikan
informasi ketika terjadi kondisi abnormal pada
sistem kerja charger.
IV. Baterai
Bateri merupakan suatu alat yang
menghasilkan energi listrik dengan proses
reaksi kimia. Baterai dapat berupa susunan
beberapa sel atau satu sel saja. Tiap sel dari
baterai terdiri dari elektroda positif (anoda)
dan elektroda negatif atau katoda, dan larutan
elektrolit.
4.1.2 Menurut Bahan Elektrolit
Menurut bahan elektrolit baterai dapat
dibedakan :
• Baterai alkali (alkaline storage baterai)
bahan elektrolitnya adalah larutan alkali
(potassium hydroxide/KOH).
• Baterai Timah Hitam (Lead Acid Storage
battery), bahan elektrolitnya larutan asam
belerang (H2SO4).
.
4.2 Kuantitas Elektrik Baterai
Besarnya kapasitas energi yang
tersimpan pada sel baterai ditentukan oleh
bahan rangka pembungkus sel, banyaknya
material aktif (elektroda) dan larutan elektrolit.
Pada baterai umumnya biasa dinyatakan dalam
Cx , C adalah kapasitas baterai dan x adalah
waktu selama pengisian atau pengosongan.
Kapasitas baterai berpengaruh terhadap kerja
baterai itu sendiri.
Gambar 8 Bentuk Sederhana Sel Baterai
4.1 Klasifikasi Baterai
4.1.1 Menurut Kapasitas Baterai
Kapasitas baterai dinyatakan sebagai
kemampuan baterai untuk memberikan arus
listrik, dengan tegangan pada waktu tertentu
yang dinyatakan dalam Ampere-Hour (Ah).
Kapasitas baterai dapat dirumuskan sebagai
berikut :
C=Ixt
dengan :
C = Kapasitas baterai (Ah)
4.2.1 Efisiensi baterai
Efisiensi
baterai
dinyatakan
sebagai
perbandingan antar kapasitas pengosongan
dengan kapasitas pengisian, sehingga dapat
dirumuskan:
‫݀ܥ‬
=
‫ ݔ‬100%
‫ݏܥ‬
I = Arus pengujian (A)
4.2.2 Berat jenis elektrolit
Berat jenis elektrolit akan sangat
mempengaruhi kapasitas suatu baterai.
Semakin tinggi berat jenis elektrolit akan
membuat tahanan listrik makin rendah
sehingga tegangan sel dapat dipertahankan.
Pengaruh tingginya berat jenis elektrolit
adalah antara lain :
• Kapasitas semakin besar
• Umur pemakaian relatif pendek
t = Waktu pengujian (hour)
Berdasarkan kapasitasnya suatu baterai
dibedakan menjadi dua macam, yaitu :
1. Kapasitas dengan harga rendah/menengah
Besarnya kapasitas baterai sampai 235Ah,
dengan lama pengosongan selama 8 jam
pada suhu 25ºC. Baterai ini dapat digunakan
sebagai sumber searah DC untuk :
• Alat kontrol , tanda-tanda isyarat
• Telekominikasi
4
Sedangkan pengaruh dari rendahnya berat
jenis elektrolit antara lain :
• Kapasitas berkurang
• Umur pemakaian lebih lama
4.3 Bagian-bagian Utama Baterai
4.2.3 Tahanan elektrik baterai
Besarnya tahanan listrik dari baterai dapat
ditentukan dengan menggunakan rumus :
௏
ܴ=
dengan :
ூ
V = Tegangan uji (Volt)
I = Arus Pengujian (A)
R = Tahanan listrik (Ohm)
4.2.4 Muatan elektrik
Kuantitas dasar dari substansi elektris
disebut juga muatan listrik. Muatan listrik
disimbolkan dengan Q dan satuannya
dinyatakan dalam Coulomb. Untuk baterai,
muatan listrik (Q) dapat dianalogikan dengan
kapasitas baterai (C) karena Q adalah muatan
listrik yang terkandung pada benda saat terjadi
aliran arus listrik dalam satu detik.
Q = I x t ( hour ) x 3600
Karena Q ≈ C
maka kapasitas baterai dapat juga dinyatakan
dengan :
Q = I x t ( hour ) x 3600
dengan :
Q = Muatan listrik (Coulomb)
I = Arus pengujian
T = Waktu uji (jam)
C = Kapasitas baterai (Ah)
Gambar 9 Bagian-bagian Utama Baterai
1. Elektroda
Tiap sel baterai terdiri dari 2 (dua) macam
elektroda, yaitu elektroda positif (+) dan
elektroda negatif (-) yang direndam dalam
suatu larutan kimia (gambar 8).
Elektroda-elektroda positif dan negatif
terdiri dari:
• Grid, adalah suatu rangka besi atau fiber
sebagai tempat material aktif.
• Material Aktif, adalah suatu material
yang bereaksi secara kimia untuk
menghasilkan energi listrik pada waktu
pengosongan (discharge).
4.2.5 Energi listrik
Energi adalah kemampuan untuk
melakukan kerja sehingga kuantitas untuk
energi sama dengan kerja. Besarnya energi
listrik dapat dirumuskan :
W=VxQ
dengan :
W = Energi listrik (Joule)
V = Tegangan uji (Volt)
Q = Muatan listrik (Coulomb)
2. Elektrolit
Elektrolit adalah Cairan atau larutan
senyawa yang dapat menghantarkanarus
listrik, karena larutan tersebut dapat
menghasilkan muatan listrik positif dan
negatif. Bagian yang bermuatan positif disebut
ion positif dan bagian yangbermuatan negatif
disebut ion negatif.
3. Sel Baterai
Sesuai dengan jenis bahan bejana
(container) yang digunakan terdiri dari 2 (dua)
macam:
a. Steel Container
b. Plastic Container
4.2.5 Daya lsitrik
Daya didefinisikan sebagai besarnya
perkalian dari tegangan dengan arus yang
mengalir pada waktu pengujian. Daya yang
dihasilkan oleh baterai dapat dirumuskan
dengan :
P=VxI
dengan :
P = Daya listrik (Watt)
V = Tegangan uji (Volt)
I = Arus pengujian (A)
4. Steel Container
Sel baterai dengan bejana (container)
terbuat dari steel ditempatkan dalam rak kayu,
hal ini untuk menghindari terjadi hubung
5
singkat antar sel baterai atau hubung tanah
antara sel baterai dengan rak baterai.
1.
5. Plastic container
Sel baterai dengan bejana (container)
terbuat dari plastik ditempatkan dalam rak besi
yang diisolasi, hal ini untuk menghindar
terjadi hubung singkat antar sel baterai atau
hubung tanah antara sel baterai dengan rak
baterai apabila terjadi kerusakan atau
kebocoran elektrolit baterai.
2.
4.4 Pengujian Kapasitas Baterai
Kapasitas suatu baterai adalah besarnya
arus listrik (Ampere) baterai yang dapat
disuplai atau dialirkan ke suatu rangkaian luar
atau beban dalam jangka waktu (jam) tertentu,
untuk memberikan tegangan tertentu.
Kapasitas batere (Ah) dinyatakan
sebagai berikut:
C=Ixt
dimana :
C = Kapasitas baterai (Ah)
I = Arus pengujian (A)
t = Waktu pengujian (hour)
3.
4.
Spesifikasi Baterai :
• Batery : 48 V / 38 CELL / 180 AH
• Type : FNC 209L/180 AH
• Alat Uji : BTS-WA
• Year
: 1998
Pengujian kapasitas baterai dengan pengaturan
sebagai berikut :
• I max
: 0,2 x C = 0,2 x 180 = 36 A
• Teg max : 1,7 x 38 = 64,6 Volt
• Suhu max : 36ºC
• BJ Electrolite tiap sel : 1,9 kg/cm
• Suhu ruangan
: 31 ºC
• Suhu Elektrolite
: 39 ºC
Hasil pengujian :
• Kapasitas baterai ( C ) = I x t
= 36 x 4,2
= 151 Ah
atau 83,8 %
Standar Kapasitas
Baterai baik : 80 %
Baterai kurang baik : < 80%
Pada Gardu induk 150 kV Srondol
merupakan jenis GI pasangan luar atau
GI konvensional karena peralatan
tegangan tingi (Trafo, PMT, PMS, dan
sebagainya) berada di luar gedung
sedangkan peralatan kontrol berada di
dalam Gedung.
Setiap sistem peralatan listrik utama
dilengkapi dengan sistem proteksi untuk
mencegah terjadinya kerusakan pada
peralatan
pada
sistem
dan
mempertahankan kestabilan sistem
ketika terjadi gangguan, sehingga
kontinuitas
pelayanan
dapat
dipertahankan.
DC Power adalah alat bantu utama yang
sangat diperlukan sebagai suplai arus
searah (direct current) yang digunakan
untuk
peralatan-peralatan
kontrol,
peralatan proteksi dan peralatan lainnya
yang menggunakan sumber arus DC,
baik untuk Gardu Induk dalam keadaan
normal maupun dalam keadaan darurat
(emergency).
Instalasi sumber tegangan/ arus searah
(direct current, DC) meliputi charger,
baterai, dan perlengkapan lainnya
seperti : panel-panel kontrol, instalasi /
pengawatan listrik, meter-meter, dan
indikator.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Pedoman Pemeliharaan Gardu Induk 150
Kv PT PLN ( Persero) UPT Semarang
[2] Tim.1999.Pengoperasian Buku Pedoman
Pemeliharaan Batere Gardu Induk.Jakarta
[3] Tim.2005.Panduan Operasi dan
Pemeliharaan Peralatan Sistem Suplai
AC/DC.Jakarta
[4] Buku Petunjuk Batasan Operasi dan
Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga
Listrik : Porteksi dan Kontrol Penghantar
( No. Dokumen : 15-22/HARLUR-PST/2009)
[5] Buku Petunjuk Batasan Operasi dan
Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga
Listrik :Proteksi dan Kontrol Trafo ( No.
Dokumen : HARLUR-PST/2009)
V. Penutup
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat saya ambil dari
kerja praktek yang telah saya laksanakan di PT
PLN ( PERSERO) UPT Semarang adalah :
6
7