CATU DAYA DARURAT TEGANGAN MENENGAH
Disusun oleh : Aldika Shiddik (131364001) Cecep Indra (131364002) Diky Darmawan (131364003) Dina septiyaningsih (131364004) Djehan Sulaeman (131364005) ( 131364005) Dwitya Yunisa K. (131364006) Faisal Arrasyid (131364007)
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI D-IV TEKNIK OTOMASI INDUSTRI I NDUSTRI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG TAHUN 2016
DAFTAR ISI
Daftar Isi 1. Pengertian ......................................................................................... 01 2. Ruang Lingkup Sistem ..................................................................... 01 3. Elemen Dasar dan Jaringan Sistem .................................................. 02 4. Model Model Sistem ........................................................................ 03 5. Mekanisme Operasi Sistem ............................................................. 03 6. Posisi Utilitas dalam Sistem Otomasi Bangunan ............................ 04 7. Perangkat Keras Sistem Utilitas dalam Otomasi Bangunan ........... 04 8. Perangkat Lunak ............................................................................. 07 9. HMI ................................................................................................. 12 Daftar Pustaka
1. Pengertian Pengertian dari istilah “catu-daya” atau “power -supply” biasanya berarti suatu sistem penyearah-filter (rectifier-filter) yang mengubah AC menjadi DC murni. Power supply atau catu daya adalah sebuah peralatan penyedia tegangan atau sumber daya untuk peralatan elektronika dengan prinsip mengubah tegangan listrik yang tersedia dari jaringan distribusitransmisi listrik ke level yang diinginkan sehingga berimplikasi pada pengubahan daya listrik. Komponen dasar yang digunakan untuk rangkaian yang lebih sederhana adalah transformator, penyearah, resistor, kapasitor, dan induktor. Untuk meningkatkan keandalan sistem catu-daya, biasanya digunakan juga catu daya darurat dan cadangan untuk menjamin kontinyuitas sistem. Kontinyuitas sistem yang dimaksud ialah jika terjadi pemadaman listrik di pusat jaringan maka dengan digunakannya catu daya darurat, sistem yang membutuhkan pasokan listrik masih akan tetap bekerja. Catu daya darurat pertama yang harus bekerja cepat adalah UPS atau sistem catu-daya tak terputuskan. UPS harus bekerja cepat dan mampu memasok beban begitu sumber listrik utama mengalami gangguan atau pemadaman. Lalu catu daya darurat yang kedua setelah UPS adalah genset. Genset umumnya menggunakan mesin diesel sebagai penggerak utama karena solar merupakan bahan bakar mesin yang kandungan energinya paling tinggi (sekitar 10 kWh per liter). Waktu otonomi suatu mesin diesel hanya ditentukan oleh kapasitas tangki bahan bakarnya. Jika dirancang dengan baik, catu-daya cadangan dengan mesin diesel bisa bekerja beban penuh selama beberapa hari. Yang paling penting untuk diperhatikan adalah urutan pembebanannya saat baru saja dinyalakan supaya tidak terjadi pembebanan lebih. Catu daya darurat tidak hanya digunakan pada jaringan listrik t egangan rendah, namun digunakan juga pada jaringan listrik tegangan menengah. Jaringan tegangan menengah berfungsi untuk menyalurkan tenaga listrik dari pembangkit atau gardu induk ke gardu distribusi. Jaringan ini dikenal dengan feeder atau penyulang. Tegangan menengah distribusi (distribusi primer) yang digunakan PT. PLN adalah 20kV. Gardu distribusi berfungsi merubah tegangan listrik dari jaringan distribusi primer menjadi tegangan terpakai yang digunakan untuk konsumen dan disebut sebagai jaringan distribusi sekunder. Kapasitas transformator yang digunakan pada Gardu Pembagi ini tergantung pada jumlah beban yang akan dilayani dan luas daerah pelayanan beban. Bisa berupa transformator satu fasa dan bisa juga berupa transformator tiga fasa. 2. Ruang Lingkup Sistem Pengamplikasian catu daya darurat (emergency) di jaringan listrik tegangan menengah biasanya digunakan pada bangunan atau gedung-gedung komersial seperti di bidang transportasi (bandara dan stasiun kereta api) , di bidang industri (pabrik tekstil, pabrik makanan ataupun pabrik otomotif) ataupun di bidang komersial (mall atau hotel) yang 1
memiliki powerhouse yang cukup besar. Didalam powerhouse itu terdapat panel MVMDP yang menyalurkan tenaga listrik/tegangan sebesar 20kV dari panel/gardu PLN menuju LVMDP. Dalam kasus ini kami akan lebih membahas tentang salah satu sistem catu daya emergency pada bandara. Suatu catu daya emergency harus tersedia dan mampu menampung kebutuhan daya dari fasilitas Bandar Udara yang terpenting yaitu : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Lampu-lampu signal dan penerangan minimum yang diperlukan bagi petugas ATC dalam melaksanakan tugasnya. Seluruh Obstacle Light yang dianggap esensial untuk keselamatan operasi pesawat. Lampu-lampu approach, runway dan taxiway. Peralatan Meteorologi. Penerangan untuk fasilitas keamanan yang esensial. Perlengkapan yang penting untuk fasilitas keadaan darurat. Lampu-lampu penerangan Apron (Flood Light).
3. Elemen Dasar dan Jaringan Sistem Berikut adalah beberapa elemen yang digunakan dalam sistem pencatuan daya bangunan di jaringan listrik tegangan menengah : 1. MVMDP 2. LVMDP 3. Generator 4. UPS 5. Trafo Tenaga 6. CB (Circuit Breaker) 7. Panel Distribusi 8. Voltmeter 9. Amperemeter 10. Lampu Indikator 11. Relay protektor
2
4. Model Sistem Di dalam sistem catu daya tegangan menengah dapat dimodelkan sebagai berikut :
220 380 Volt 20 kV
Controller
5. Mekanisme Operasi Sistem A. Kondisi 1 1. Ketika PLN mati. Maka akan melepas CB2, CB6, CB7, CB8. Pada saat yang bersamaan Genset 1 starting dan beban prioritas satu akan di catu dayanya oleh UPS. 2. Jika genset 1 gagal starting maka kontroller akan mengulangi proses restarting sebanyak 3 kali. 3. Jika genset 1 berhasil di starting maka tacho generator genset 1 akan mengirimkan sinyal kepada kontroller bahwa genset 1 berhasil di start ing. 4. Jika sensor tegangan 2 telah mendeteksi bahwa generator telah beroperasi pada putaran dan tegangan penuh, maka kontroller akan mengoperasikan CB2 sehingga pada saat itu beban prioritas 1 akan diambil ali h oleh genset dan UPS kembali dalam posisi charging, pada saat yang bersamaan beban prioritas 2 akan beroperasi. Setelah 15 detik maka selanjutnya beban prioritas 3 yang akan beroperasi. Setelah 15 detik maka selanjutnya beban prioritas 4 yang akan beroperasi. 5. Jika genset 1 tetap tidak berhasil beroperasi maka kontroller akan melakukan starting pada genset 2. 6. Jika genset 2 tetap tidak berhasil beroperasi maka kontroller akan melakukan starting pada genset 3. 3
B. Kondisi 2 1. Jika catu PLN kembali datang, maka akan mengirimkan sinyal kepada kontroller 2. Setelah 15 detik jika ternyata tegangan PLN masih tetap ada maka CB4 off, CB5 off, CB6 off, CB7 off, CB8 off. Kemudian beban prioritas 1 di ambil alih oleh UPS. 3. Setelah 15 detik kemudian CB2 on, lalu CB6, CB7, CB8 on, maka pada saat yang bersamaan UPS akan dalam posisi charging. Dan beban prioritas 1, 2, 3, 4 akan di catu oleh PLN. 4. Setelah 15 detik sumber dari PLN tidak hilang dayanya maka genset 1 akan shut down C. Kondisi 3 1. Apa bila sumber dari genset 1 tidak cukup untuk menyuplai beban maka genset 2, dan genset 3 akan distarting guna menyuplai beban prioritas 2, 3, dan 4. D. Kondisi 4 1. Apa bila saat genset 1 dan 2 gagal di starter maka CB prioritas 2, 3, 4 akan lock dalam posisi open, dan prioritas 2, 3, dan 4 akan off sehingga alarm akan memberikan sinyal status kepada operator.
6. Posisi utilitas dalam sistem otomasi bangunan
MASTER HMI
SERVER CONTROLLER
SLAVE CONTROLLER UTILITAS
7. Perangkat Keras Sistem Utilitas dalam Otomasi Bangunan A. Perangkat Keras Kendali Sistem Utilitas 1. MVMDP (Medium Voltage Main Distribution Panel)
4
Panel ini menyalurkan tenaga listrik/tegangan sebesar 20kv (20.000 volt) dari panel/gardu PLN menuju LVMDP (panel distribusi tegangan rendah). 2. Panel Panel distribusi tegangan rendah (low voltage main distribution panel) adalah pusat pendistribusian power tenaga listrik sebelum di salurkan ke pengguna tenaga listrik,apakah itu sebuah gedung perkantoran, hotel, apartement, pabrik.Panel ini biasanya ditempatkan tepat di keluaran sumber atau power tenaga listrik, baik power listrik tersebut berasal dari Trafo PLN ,Generator Set (genset). 3. Generator Generator adalah sumber tegangan listrik yang diperoleh melalui perubahan energi mekanik menjadi energi listrik. Generator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, yaitu dengan memutar suatu kumparan dalam medan magnet sehingga timbul ggl induksi. Generator mempunyai dua komponen utama, yaitu bagian yang diam (stator) dan bagian yang bergerak (rotor). Rotor berhubungan dengan poros generator yang berputar di pusat stator. Poros generator biasanya diputar menggunakan usaha luar yang dapat berasal dari turbin, baik turbin air atau turbin uap dan selanjutnya berproses menghasilkan arus listrik. Terdapat dua jenis generator, yaitu generator arus bolak-balik (AC) dan generator arus searah (DC). Generator arus bolak-balik sering disebut juga dengan alternator. Alat ini terdiri atas magnet dengan kutub berbentuk cekung dan kumparan kawat yang dililitkan pada suatu armatur dan dapat berputar dalam suatu medan magnet. Armatur berupa kumparan persegi dengan lilitan mengitari sebuah inti besi lunak. Generator arus searah sering disebut juga dengan dinamo. Alat ini terdiri atas magnet dan kumparan kawat yang dililitkan pada suatu armatur dan dapat berputar dalam suatu medan magnet. Perbedaannya dengan generator AC adalah pada bagian komponen yang berhubungan dengan ujung kumparan yang berputar. Dinamo mcnggunakan sebuah cincin belah atau disebut sebagai komutator, sedangkan generator AC menggunakan dua buah slip ring. 4. UPS UPS adalah singkatan dari Uninterruptible power supply sebagai alat back up listrik ketika PC atau kehilangan energi dari sumber utamanya. UPS bekerja diantara komputer dan colokan listrik, dari colokan listrik yang di alirkan ke Batatre yang berada pada UPS dan kemudian di simpan untuk kesetabilan tegangan energi. listrik yang di simpan pada batreakan di pakai ketika sumber energi utama listrik terputus. 5. Transformator (Trafo) Transformator atau sering disingkat dengan istilah Trafo adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari 5
pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan Tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC ataupun menaikkan Tegangan dari 110 VAC ke 220 VAC. Transformator atau Trafo ini bekerja berdasarkan prinsip Induksi Elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik (AC).Transformator (Trafo) memegang peranan yang sangat penting dalam pendistribusian tenaga listrik. Transformator menaikan listrik yang berasal dari pembangkit listrik PLN hingga ratusan kilo Volt untuk di distribusikan, dan kemudian Transformator lainnya menurunkan tegangan listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah tangga maupun perkantoran yang pada umumnya menggunakan Tegangan AC 220Volt. 6. Circuit Breaker Circuit Breaker adalah alat pemutus arus listrik otomatis, dikarenakan lebihnya arus yang melewati circuit breaker tersebut. Circuit Breaker biasanya disingkat dengan CB. 7. Panel Distribusi Listrik Untuk mengalirkan energi listrik dari pusat atau gardu induk step down (GI Step down) ke beban Listrik (konsumen) harus melewati panel daya dan panel distribusi listrik. Panel daya adalah tempat untuk menyalurkan dan mendistribusikan energi listrik dari gardu listrik step down ke panel-panel distribusinya. Sedangkan yang dimaksud panel distribusi listrik adalah tempat menyalurkan dan mendistribusikan energi listrik dari panel daya ke beban (konsumen) baik untuk instalasi tenaga maupun untuk instalasi penerangan. 8. Lampu Indikator Lampu indikator sebagai penanda untuk mengetahui apakah rangkaian bekerja dengan normal ,bisa juga sebagai tanda peringatan bahwa terjadi sesuatu pada rangkaian panel tenaga listrik 9. VOLTMETER Voltmeter adalah alat/perkakas untuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Voltmeter disusun secara paralel terhadap letak komponen yang diukur dalam rangkaian. Alat ini terdiri dari tiga buah lempengan tembaga yang terpasang pada sebuah bakelite yang dirangkai dalam sebuah tabung kaca atau plastik. 10. Amperemeter Amperemeter adalah alat untuk mengukur kuat arus. Bagian terpenting dari Ampermeter adalah galvanometer. Galvanometer bekerja dengan prinsip gaya antara medan magnet dan kumparan berarus. Galvanometer dapat digunakan langsung untuk mengukur kuat arus searah yang kecil. Semakin besar arus yang melewati kumparan 6
semakin besar simpangan pada galvanometer. Ampermeter terdiri dari galvanometer yang dihubungkan paralel dengan resistor yang mempunyai hambatan rendah. Tujuannya adalah untuk menaikan batas ukur ampermeter. Hasil pengukuran akan dapat terbaca pada skala yang ada pada ampermeter. B. Aktuator & Sensor 1. Sensor Arus Sensor arus adalah perangkat yang mendeteksi arus listrik (AC atau DC) di kawat, dan menghasilkan sinyal sebanding dengan itu. Sinyal yang dihasilkan bisa tegangan analog atau arus atau bahkan digital. Hal ini dapat kemudian digunakan untuk menampilkan arus yang akan diukur dalam ammeter atau dapat disimpan untuk analisis lebih lanjut dalam sistem akuisisi data atau dapat dimanfaatkan untuk tujuan kontrol. 2. Sensor Tegangan Sensor tegangan adalah perangkat yang mendeteksi tegangan listr ik (AC atau DC). Hal ini dapat digunakan untuk menampilkan tegangan yang akan diukur dalam voltmeter atau dapat disimpan untuk analisis lebih lanjut dalam sistem akuisisi data atau dapat dimanfaatkan untuk tujuan kontrol. 3. Tachometer Tachometer adalah sebuah alat pengujian yang dirancang untuk mengukur kecepatan rotasi dari sebuah objek, seperti alat pengukur dalam sebuah mobil yang mengukur putaran per menit (RPM) dari poros engkol mesin. Kata tachometer berasal dari kata Yunani tachos yang berarti kecepatan dan metron yang berarti untuk mengukur. Perangkat ini pada masa sebelumnya dibuat dengan dial, jarum yang menunjukkan pembacaan saat ini dan tanda-tanda yang menunjukkan tingkat yang aman dan berbahaya. Pada masa kini telah diproduksi tachometer digital yang memberikan pembacaan numerik tepat dan akurat dibandingkan menggunakan dial dan jarum. 4. Kontaktor Kontaktor adalah jenis saklar yang bekerja secara magnetik yaitu kontak bekerja apabila kumparan diberi energi. The National Manufacture Assosiation (NEMA) mendefinisikan kontaktor magnetis sebagai alat yang digerakan secara magnetis untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik. Tidak seperti relay, kontaktor dirancang untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik tanpa merusak. Beban-beban tersebut meliputi lampu, pemanas, transformator, kapasitor, dan motor listrik. 8. Perangkat Lunak 7
Didalam perancangan sistem catu daya tegangan menengah kita dapat menggunakan program cx programmer untuk merancang simulasi sistem nya. Berikut
hasil
simulasi
perancngan
sistem
catu
daya
tegangan
menengah
:
8
9
10
11
9. HMI Dalam perancangan sistem catu daya darurat tegangan menengah, untuk sistem pengontrolannya pasti memerlukan petugas operator yang bertugas untuk melihat kinerja dari sistem, maka dari itu pasti sangat memerlukan perangkat HMI (Human Machine Interface) yang dapat memudahkan kerja dari operator sistem. Berikut ini contoh dari bagian HMI pada sistem catu daya darurat tegangan menengah.
12
Daftar Pustaka
Harten, Van. Setiawan. 1981. Instalasi Listrik Arus Kuat 1. Bina Cipta: Bandung. Suhana, Neno. 1996. Seri Teknik. ITB Bandung: Bandung. ZUHAL., 1986, Dasar Tenaga Listrik , Bandung : Institut Teknologi Bandung. http://adzoeng.blogspot.co.id/2015/03/komponen-komponen-yang-sering-digunakan.html http://hairul-atzuar.blogspot.co.id/2012/01/pengertian-ups-dan-fungsinya.html http://hamadun.blogspot.co.id/2011/03/panel-distribusi-listrik.html http://teknikelektronika.com/pengertian-transformator-prinsip-kerja-trafo/ http://www.pengertianahli.com/2014/04/pengertian-generator-apa-itu-generator.html https://rekayasalistrik.wordpress.com/2014/02/28/apa-itu-circuit-breaker/
