baterai sebagai suplai tegangan dc pada gardu induk 150 kv kalisari

Makalah Seminar Kerja Praktek
BATERAI SEBAGAI SUPLAI TEGANGAN DC PADA GARDU INDUK 150 KV
KALISARI
1
I Nugroho.1 , Ir. Tejo Sukmadi, MT.2
Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, semarang, Indonesia
Email: [email protected]
2
Abstrak
Baterai sebagai sumber daya arus searah (DC) pada sebuah gardu induk mempunyai peran
yang sangat penting dalam kelancaran dan keberlangsungan operasi gardu induk itu sendiri dalam
melayani kebutuhan listrik bagi konsumen. Sumber daya DC pada gardu induk umumnya diperoleh
dari beberapa sel baterai yang disusun secara seri. Baterai terpasang pada gardu induk ini
digunakan sebagai suplai bagi rele proteksi, motor penggerak PMT dan PMS, penerangan darurat,
serta juga untuk menyupali daya yang digunakan untuk peralatan telekomunikasi gardu induk itu
sendiri.
Untuk menjaga agar peralatan seperti rele proteksi, motor penggerak PMT dan PMS serta
perlatan telekomunikasi tetap berfungsi, maka baterai harus mampu untuk menyuplai daya ke
peralatan tersebut meski dalam keadaan tanpa charger maupun dalam keadaan blackout. Sehingga
baterai mempunyai peranan ynag sangat penting dalam sistem tenaga listrik.
Dalam kerja praktek ini, penulis bertujuan untuk memahami dan mengetahui bagian-bagian
serta ca pemeliharaan dari baterai dan peralatan pendukung suplai DC yang terpasang pada Gardu
Induk 150 kV Kalisari. Dengan laporan ini diharapkan pembaca juga dapat belajar mengenai
peranan baterai sebagai suplai tegangan DC pada gardu induk.
Kata kunci: baterai,gardu induk, pemeliharaan
I.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sumber daya DC pada suatu gardu
induk memiliki peran yang sangat penting
dalam kelancaran operasi gardu induk itu
sendiri dalam melayani kebutuhan listrik
kepada konsumen. Sumber daya DC pada
gardu induk biasanya disuplai oleh rectifier
yang dibackup oleh baterai yang tersusun
seri.
Baterai
ini
berfungsi
untuk
memberikan daya DC bagi ele, motor
penggerak PMT dan PMS, penerangan
darurat, serta untuk mensuplai daya yang
digunakan untuk peralatan telekomunikasi.
1.2 Tujuan Pelaksanaan
Adapun tujuan dari pelaksanaan Kerja
Praktek ini adalam meliputi beberapa hal,
diantaranya
a. Mengetahui prinsip kerja baterai yang
digunakan pada gardu induk 150 kv
Kalisari.
b. Mengetahui bagian-bagian baterai
beserta fungsinya.
c. Mengetahui tahapan dan jenis
pemeliharaan baterai pada gardu
induk 150 kv Kalisari
1.3 pembatasan masalah
Laporan Kerja Praktek ini membahas
mengenai baterai yang akan dijelaskan lebih
dalam tentang bagian-bagian baterai beserta
fungsinya, klasifikasi baterai pada pada
gardu induk 150 KV Kalisari.
II. BATERAI
Baterai merupakan suatu alat yang
digunakan untuk mengasilkan energi listrik
dengan proses reaksi kimia. Baterai dapat
berupa susunan beberapa sel atau satu sel
saja. Tiap sel baterai terdiri dari elektroda
positif (anoda), elektroda negatif (katoda),
dan larutan elektrolit. Jenis elektroda dan
larutan elektrolit yang digunakan dalam
baterai berbeda-beda tergantung spesifikasi
dari pabrikan yang memproduksi baterai
1
tersebut.
Baterai
digunakan
untuk
menghasilkan arus searah arau DC.
Pada gardu-gardu induk maupun pusatpusat pembangkit tenaga listrik baterai ini
berfungsi sebagai:
1. sumber tengan motor-motor untuk
penggerak 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 dan SCADA.
4. Tenaga untuk penerangan darurat.
5. Tenaga untuk relay proteksi.
normal,
serta
lamanya
pemutusan
pelayanan.
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 :
o Alat kontrol , tanda-tanda
isyarat
o Telekominikasi
o Proteksi
o Penerangan darurat
o Sumber tenaga DC motor
PMT, PMS
Gambar berikut menunjukan susunan
dasar sebuah baterai:
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 :
o Menjalankan motor listrik
o Penerangan darurat
Gambar 1 Susunan Dasar Sebuah Baterai
2.1 Klasifikasi Baterai
2.1.1 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)
I = Arus pengujian (A)
t = Waktu pengujian (hour)
Kapasitas baterai ditentukan dengan
memperhitungkan semua faktor yang
menyangkut penurunannya selama dipakai,
perubahannya terhadap perubahan suhu dan
jatuh tegangan, keperluan kapasitas yang
diperlukan dengan memperkirakan beban
terus-menerus dan beban terputus-putus
(continous and intermittent load) yang harus
dilayani selama terputusnya pelayanan
2.1.2 Menurut Bahan Elektrolit
Menurut bahan elektrolit baterai dapat
dibedakan :
1. Baterai alkali (alkaline storage baterai)
Bahan elektrolitnya adalah larutan alkali
(potassium hydroxide/KOH).
Beterai alkali ada 2 macam :
o Nickel-Iron Alkaline storage
battery(Ni-Fe battery).
o Nickel-Cadmium battery (NiCd battery).
2. Baterai Timah Hitam (Lead Acid
Storage Battery), bahan elektrolitnya
larutan asam belerang (H2SO4)
Baterai timah hitam ada 2 macam:
o Lead-antimony
o Lead-calcium
Beberapa keuntungan baterai Alkali
dibanding dengan Timah hitam :
2
pengisian pemeliharaan, maka bila sumber
AC terganggu, secara otomatis beban akan
terhubung ke baterai. Sistem ini umumnya
digunakan untuk lampu-lampu darurat.
1. Lebih tahan terhadap goncangan
2. Cukup tahan terhadap arus pengisian
yang besar atau bila terjadi arus hubung
singkat.
3. Tidak ada proses penggaraman
4. Tidak
mengeluarkan
gas
yang
menyebabkan korosi
5. Perubahan
kapasitas
akibat
pengosongan kecil
2.2 Rangakaian baterai dan pengisian
baterai.
Untuk memberikan arus listrik
pengisian (charging current) pada baterai
diperlukan suatu sumber listrik arus-searah
(DC).
Sumber arus-searah ini didapatkan
dari penyearah (rectifier) atau pengisian
baterai (baterai charger). Alat pengisi
baterai ini harus dihubungkan ke baterai
dengan hubungan kutub-kutub yang sama.
Pada rangkaian kerja baterai ini
penyearah (rectifier) digunakan pada
rangkaian normal yang dihubungkan ke
beban, sedangkan pengisi baterai (battery
charger) digunakan untuk mengisi baterai
dan juga mensupply beban.
Macam kerja rangkaian baterai
dengan penyearah (rectifier), dapat dibagi
dalam beberapa bagian :
2.3.1 Sistem sederhana
Baterai selalau dihubungkan dengan
pengisi baterai (charger) dalam pengisian
pemeliharaan. Baterai hanya sewaktuwaktu dihubungkan ke beban, misalnya
untuk start motor lsitrik (engine starting).
Gambar 4 Sistem cadangan (standby system)
2.3.3 Sistem terapung (floating system)
Pada operasi kerja normal beban
terhubung ke pengisi baterai (battery
charger) dan baterai, maka bila sumber
arus-searah (DC) dari pengisi baterai
terganggu, beban langsung akan di-supply
dari baterai.
Gambar 5 Sistem terapung (floating system)
2.2.4 Sistem Ganda (duplicate system)
Pada sistem ganda ini terdapat 2 (dua)
buah pengisi baterai (battery charger) yang
dihubungkan dengan ke-2 (dua) unti
baterai. Disini beban baterai dapat
disupply dengan menggunakan 2 (dua)
unti baterai atau salah satu unit baterai.
Gambar 6 sistem ganda (Duplicate system)
Gambar 3 Sistem sederhana (simple system)
2.4
Pengisian ulang baterai yang
beroperasi
Setelah
terjadi
pengosongan
/pemakaian (discharge) baterai perlu
pengisian kembali/ulang.
2.3.2 Sistem cadangan (standby system)
Pada operasi kerja normal beban
langsung dihubungkan dengan penyearah
(rectifer), dan baterai dihubungkan dengan
pengisi baterai (battery charger) dalam
3
Macam-macam pengisian ulang tersebut
adalah :
2.4.1 Cycle charging
Pengisian dengan cara cycle-charging
adalah mengisi (charging) kembali baterai
setelah pengosongan (discharge) sebagian
atau pengosongan secara normal.
Untuk pengisian cara ini biasanya
dibutuhkan waktu antara 5 sampai 10 jam.
Jika pengisian sudah penuh kemudian
pengisian dihentikan, umumnya secara
otomatis.
Cara cycle-charging umumnya banyak
digunakan pada baterai diesel ( electric
industrial truck service).
penuh (full-charge) adalah tetap (konstan),
untuk :
o Baterai timah hitam : 2,18Volt/sel
o Baterai alkal: 1,40-1,42 Volt/sel
Pengoperasian baterai secara pengisia
terapung (floating charging) umumnya
digunakan di gardu induk dan pusat-pusat
pembangkit tenaga listrik, dimana baterai
dan alat pengisian baterai dihubungkan
paralel dengan busbar umum dari supply
arus searah (DC).
2.4.4 Equalizing charging
Dalam sel-sel dari suatu baterai yang
beroperasi dengan pengisian terapung
(floating charge) akan selalu terjadi sedikit
perbedaan (yang tidak dapat dihindarkan)
dalam kondisi kimia (chemical condition)
antara satu sel dengan sel yang lainnya.
Equalizing
charge
dilaksanakan
dengan cara menaikkan tegangan baterai
sesuai dengan yang ditentukan dalam buku
petunjuk masing-masing pabrik. Pengisian
ini berlangsung sampai semua sel berhenti
mengeluarkan gas (gas freely) dan
pembacaan tegangan serta berat jenis
elektrolitnya menunjukkan bahwa baterai
telah diisi penuh (full charge) sesuai
dengan harga yang ditentukan dalam
petunjuk masing-masing pabrik.
2.4.2 Boost & quick charging
Pengisian dengan cara boost & quick
charging adalah untuk pengisian bateraio
yang dipakai di pabrik-pabrik, juga untuk
baterai diesel (industrial truck service)
dimana diperlukan tambahan pengisian
dalam periode yang singkat misalnya pada
jam-jam istirahat.
Pengisian cara ini cukup untuk pelayanan
satu
hari. Arus yang diberikan ke baterai tidak
boleh melebihi harga ampere-jamnya.
Untuk menjaga pengisian yang berlebihan
dan arus
yang terlalu besar, biasanya alat pengisi ini
mempunyai automatic out-off yang mana
memberhentikan pengisian pada waktu
baterai mencapai suhu tinggi.
III. KONSTRUKSI BATERAI
Untuk baterai alkali jenis Nickel Cadmium
pada dasarnya memiliki konstruksi yang
sama, perbedaannya terletak pada merk,
tipe, ukuran plat, jumlah plat dalam sel,
jumlah sel dalam blok baterai.
2.4.3 Floating charging
Pengisian dengan cara ini, dimana
baterai secara terus-menerus tersambung
pada rangkain luar (sumber AC), alat
pengisi baterai (battery charge) dan beban.
Alat pengisi baterai ini direncanakan untuk
menjaga suatu tegangan konstan dari
baterai yang tersambung ke beban.
Besanya tegangan yang diberikan
untuk mengalirkan arus untuk mengatasi
kerugian dalam baterai dan menjaga
baterai selalu dalam keadaan pengisian
4
haruslah dapat dilewati
elektrolit antar plat.
9. Plate frame
Merupakan pembatas plat.
sirkulasi
IV. PEMELIHARAAN BATERAI
Pemeliharaan baterai dan sistem
charging dilakukan untuk menjaga
efisiensi operasi dan daya tahan
peralatan pada gardu induk, khususnya
baterai agar dapat bekerja sebagaimana
semestinya,
sehingga
keandalan
peralatan dan penyaluran tenaga listrik
dapat terjaga.
Pemeliharaan pada perangkat catu
daya DC dapat dibedakan menjadi
beberapa jenis, sebagai berikut:
Gambar 7 Kontruksi Baterai Alkali NiCd
Dalam sebuah sel baterai alkali NiCd
seperti diatas terdiri dari :
1. Connector Cover
Merupakan pelindung bagi konektor
baterai. Biasanya terbuat dari bahan
plastik PVC
2. Flame Arresting Flip Top Venis
Merupakan pelindung guna mencegah
terjadinya loncatan listrik. Bahannya
terbuat dari Polypropilene dan
stainless steel.
3. Cell Container
Bejana atau selimut dari sel baterai.
Bahannya terbuat dari Polypropilene
tembus pandang.
4. Splash Guard
Pencegah percikan elektrolit dan
hubung singkat oleh benda yang
menyusup ke dalam sel
5. Plate Groups/Plate Tab
Posisinya berada diantara ujung atas
dan samping dari plat.
6. Plate
Lempengan utama dari sel, biasanya
terdiri atas dua lapis yang terbuat dari
baja.
7. Plate Groups Bus
Menghubungkan plate group/plate
tab dengan terminal baterai.
8. Separating grids
Memisahkan
antar
plat
dan
memisahkan plate frame satu dengan
yang lainnya. Grid yang digunakan
4.1 Inspeksi Dalam Keadaan Operasi
Inspeksi dalam keadaan operasi (in
service inspecton) adalah kegiatan
inspeksi yang dilakukan dala keadaan
operasi tanpa pembebasan tegangan
dalam sistem DC. Inspeksi ini
merupakan bagian dari pemeliharaan
sistem DC baik baterai maupun
rectifiernya.
Jenis pemeliharaan ini dilakukan
berkala dan bersifat wajib harian.
Sedangkan poin-poin yang harus
diperiksa dalam inspeksi ini antara lain:
a. Suhu dan kelembaban udara di
ruang baterai dan ruang charger
sesuai standar.
b. Pemeriksaan tegangan dan arus
pengisian rectifier sesuai standar
c. Pemeriksaan
lampu-lampu
indikator baterai dan charger.
d. Pemeriksaan level ketinggian
elektrolit.
e. Kebersihan ruangan, rak, dan sel
baterai.
4.2 Pengukuran Dalam Keadaan Operasi
Adalah kegiatan pengukuran yang
dilakukan dalam keadaan operasi tanpa
pembebasan tegangan pada sistem DC
5
(masih terhubung dengan beban dan
rectifier).
Pembentukan
garam
pada
terminal
Hubung singkat ke
tanah
Pemeliharaan
ini
dilakukan
berkala setiap satu minggu sekali (atau
lebih bila diperlukan). Dan poin-poin
yang harus dilakukan pemeliharaan ini
antara lain sebagai berikut:
Terjadi percikan api
pada terminal
-
Level elektrolit tinggi
Gasket pada terminal aus
Berat jenis tinggi
Terdapat sel yang kotor
Sel bocor sehingga
elektrolit tumpah
- Kerusakan kabel isolasi
- Klem termonal longgar
Gangguan pada charger
a. Pengukuran tegangan tiap sel
baterai apakah sesuai dengan
standarnya.
b. Pengukuran berat jenis elektrolit
tiap sel dan pengecekan apakah
ada kebocoran yang terjadi.
c. Pengukuran tegangan pengisian
dari charger apakah akurat sesuai
dengan spesifikasi yang dimiliki.
d. Pengukuran suhu antar sambungan
pada terminal apakah sesuai
dengan standar.
e. Pemeriksaan
arus
pengisian
apakah telah sesuai dengan yang
seharusnya.
4.3 Pemeliharaan Setelah Terjadi Gangguan.
Pemeliharaan
setelah
terjadi
gangguan dilakukan setelah terjadi
gangguan pada peralatan sistem DC
yang memerlukan pernormalan segera
agar pasokan sumber DC tetap handal.
Pada gardu induk ganguan mungkin
terjadi pada sistem suplai tegangan DC,
baik itu gangguan yang terjadi pada
baterai maupun gangguan yang terjadi
pada rectifier/charger. Berikut adalah
gangguan yang umum terjadi dan
penyebab terjadinya gangguan pada
suplai tegangan DC.
Tabel 1 gangguan umum yang sering terjadi pada
baterai dan charger
Kondisi
Kemungkinan penyebab
abnormal/gangguan
Baterai panas
- Beban terlalu besar
- Tahanan kontak tinggi
- Kelebihan pengisian
Tegangan baterai - Jumlah sel baterai terlalu
tinggi
banyak
- Seting tegangan charger
tidak sesuai
6
Tegangan
output
naik
Rectifier
di-ONkan, MCB input AC
trip
Rectifier beroperasi
pada limit arus
terus menerus
Tegangan
output
rendah
MCB input AC trip
Hubung
lampu
menyala
tanah,
indikator
MCB input ON,
tegangan
input
tidak ada
- Gangguan pada AVR
- Fuse ke baterai putus
- Terdapat
komponen
yang short
- Output
transformer
disconnect
- Control
card
disconnect/rusak
- Filter kapasitor rusak
- kelebihan beban pada
output rectifier
- gangguan pada AVR
- gangguan
pada
transformator utama
- gangguan pada voltage
dropper
- kapasitas dari MCB
tidak sesuai
- terjadi short pada sistem
- terjadi hubung tanah
pada rangkaian beban
- seting earth fault tidak
sesuai
- gangguan
pada
transformator utama
Setelah gangguan dapat teratasi
maka harus dilakukan pemeliharaan
lanjutan pada sistem suplai tegangan
DC tersebut. Agar bisa diketahui ada
tidaknya efek yang ditimbulkan oleh
gangguan yang terjadi, sehingga sistem
dapat bekerja normal kembali.
Penyaluran Tenaga Listrik AC/DC
SUPLY,, PT PLN (Persero), jakarta.
V. KESIMPULAN
Kesimpulan yang diperoleh selama
melakukan kerja praktek di PT PLN
(Persero) APP Semarang Unit Gardu
Induk 150 kV Kalisari adalah:
Anonim. 2009. Buku Petunjuk Batasan
Operasi
si Dan Pemeliharaan Peralatan
Penyaluran
Tenaga
Listrik
GIS
COMPARTMENT,, PT PLN (Persero),
jakarta.
1. Pada Gardu induk 150 kV Kalisari
merupakan jenis Gardu Induk pasang
dalam, atau sering disebut GIS, karena
semua peralatan utama dan pendukun
pendukung
operasi berada di dalam ruangan.
2. Baterai yang terpasang pada GI 150 kV
Kalisari mempunyai 2 (dua) spesifikasi
output tegangan yang berbeda, yaitu
dengan output tegangan sebesar 110
volt DC dan 48 vot DC.
3. Baterai dengan output 110 Volt DC
digunakan untuk menjalankan motor
motormotor yang berada pada PMT, PMS
dan untuk penerangan saat keadaan
darurat.
4. Baterai output 48 Volt DC digunakan
untuk menyuplai tenaga untuk sistem
komunikasi PLC dan SCADA.
5. Berdasarkan kapasitasnya maka baterai
dibedakan menjadi dua yait
yaitu, baterai
dengan
kapasitansi
berharga
rendah/menengah
dan kapasitansi
baterai berharga tinggi.
6. Berat
jenis
elektrolit
sangat
mempengaruhi kapasitas dan usia pakai
dari baterai, oleh karena itu harus
dijaga
sesuai
spesifikasi
yang
diberikan, yaitu sebesar 1,19 gram/liter
untuk jenis baterai Nicad, dan 1,215
gram/liter untuk jenis Lead Acid.
7. Pemeliharaan baterai pada gardu induk
dibedakan menjadi tiga macam yaitu
inspeksi dalam keadaan operasi,
pengukuran dalam keadaan operasi,
dan pemeliharaan setelah terj
terjadi
gangguan.
Triyadiputra, Agil. 2010.
20
Pemeliharaan
Suplai Tegangan Ac/Dc Gardu Induk 150
KV Srondol,, Laporan Kerja Praktek
Jurusan Teknik Elektro Undip, Semarang.
http://urocean.wordpress.com/2012/08/07/
baterai-di-gardu-induk
induk-tegangan-tinggi/
http://blog.umy.ac.id/dhibud/2012/07/09/b
tp://blog.umy.ac.id/dhibud/2012/07/09/b
attery-gardu-induk-150
150-kv/
www.google.com
BIODATA
Penulis, I Nugroho,
lahir
ahir di Grobogan 12
November 1989.
1989 Telah
menempuh pendidikan
dasar di SDN Sukorejo
1, SMPN 1 Tegowanu,
dan SMAN
S
1 Gubug.
Saat ini penulis sedang menempuh
pendidikan S1 di Universitas Diponegoro
jurusan
Teknik
Elektro
konsentrasi
Ketenagaan.
Semarang, 17 Oktober 2012
Mengetahui
Dosen Pembimbing
Ir. Tejo Sukmadi, MT
NIP. 196111171988031001
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2009. Buku Petunjuk Batasan
Operasi
si Dan Pemeliharaan Peralatan
7