skripsi analisis perancangan unit instalasi generator …
TRANSCRIPT
SKRIPSI
ANALISIS PERANCANGAN UNIT INSTALASI
GENERATOR SET (GENSET) DI PT. KUNANGO JANTAN
Diajukan sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Pendidikan
Sarjana Ekstensi (PPSE) Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara
Oleh :
WAHYU INDRA PRATAMA
NIM : 130422032
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
ABSTRAK
PT. Kunango Jantan merupakan sebuah perusahaan industri yang berada di
Sumatera Barat yang menghasilkan produk pipa beton dan tiang listrik . Dalam
menjalankan aktifitas produksi hanya mendapat satu sumber listrik, karena belum
memiliki sumber cadangan lain. Sehingga aktifitas produksi akan berlangsung jika
PLN tetap hidup. Jika PLN mati, maka aktifitas produksi akan berhenti pula. Di
PT Kunango Jantan memerlukan energi listrik yang utama untuk penerangan
ruangan-ruangan tertentu dan beberapa mesin produksi. Oleh karena itu, agar
ruangan tersebut mendapat penerangan dan beberapa mesin produksi dapat
beroperasi dibutuhkan suplai cadangan yaitu berupa genset. Daya genset (rating)
disesuaikan dengan kebutuhan minimal perusahaan. Genset akan hidup jika PLN
mati. Genset (generator set) adalah suatu alat yang dapat mengubah energi
mekanik menjadi energi listrik dengan disetting on off-nya.
Kata Kunci : Generator Set, Genset
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T yang telah
memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan,
halangan dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat
beriring salam penulis hadiahkan kepada junjungan Rasulullah Muhammad
S.A.W.
Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
Ayahanda Erman Edirius dan Ibunda Litt Delyani yang merupakan bagian dari
hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir
hingga sekarang.
Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:
“ANALISIS PERANCANGAN UNIT INSTALASI
GENERATOR SET (GENSET) DI PT. KUNANGO JANTAN”
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan
dari berbagai pihak. Untuk itu penulis dalam kesempatan ini ingin mengucapkan
terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Raja Harahap, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas
nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S
selaku Dosen Penguji yang banyak memberikan masukan dan pengarahan.
3. Bapak Dr. Ir. Fahmi, ST., M.Sc., IPM dan Bapak Ir. Arman Sani, MT
selaku ketua dan sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
4. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan
seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara atas segala bantuannya.
5. Sahabat-sahabat terbaik di elektro: Feri, Irwan, Ryan, Andika, Rafael,
Mare dan Rekan-rekan mahasiswa seperjuangan Teknik Elektro Ekstensi
USU angkatan 2010 s/d 2013 yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
6. Kepada Rio dan Anak Arema yang telah mengacau serta memberikan
semangat kepada penulis untuk mengerjakan Tugas Akhir. Dan tak lupa
juga terima kasih kepada yanqa quu Echa yang sudah capek memberikan
semangatnya supaya penulis bisa mengerjakan Tugas Akhir ini dengan
cepat.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna. Oleh
karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun.
Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca
Medan, Mei 2017
Penulis
Wahyu Indra Pratama
NIM: 130422032
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK .......................................................................................................... i
KATA PENGHANTAR .................................................................................... ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ................................................................................. 1
1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 2
1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 3
2.1 Penjelasan Umum Diesel Generating Set .............................................. 3
2.2 Karakteristik Beban dan Faktor Pusat Listrik ......................................... 4
2.3 Mesin Diesel .......................................................................................... 4
2.3.1 Cara Kerja Mesin Diesel ................................................................ 6
2.3.2 Faktor Kecepatan ............................................................................ 9
2.3 AMF (Automatic Main Failure) dan ATS (Automatic Transfer Switch) 10
2.3.1 Cara Kerja AMF dan ATS ........................................................... 11
2.4 Baterai (Accu) dan Battery Charger ..................................................... 11
2.5 Pengaman Untuk Peralatan .................................................................. 13
2.5.1 MCB .......................................................................................... 13
2.5.2 MCCB ....................................................................................... 15
2.5.3 Thermal Over Load Relay ......................................................... 16
2.6 Saklar ................................................................................................... 17
2.6.1 Saklar Mekanis .......................................................................... 17
2.6.2 Kontaktor ................................................................................... 18
2.7 Perlengkapan Instalasi Tenaga ............................................................. 20
2.7.1 Penghantar ................................................................................. 20
2.7.2 Pemilihan Luas Penampang Penghantar ................................... 21
BAB III METODE PENELITIAN .............................................................. 24
3.1 Lokasi Penelitian .................................................................................. 24
3.2 Waktu Penelitian .................................................................................. 24
3.3 Jenis Penelitian ..................................................................................... 24
3.4 Sumber Data ......................................................................................... 24
3.5 Data dan Peralatan yang digunakan ..................................................... 25
2.5.1 Data .......................................................................................... 25
2.5.2 Peralatan ................................................................................... 25
3.6 Teknik Penelitian ............................................................................... 26
3.7 Pelaksanaan Penelitian ....................................................................... 27
3.8 Populasi .............................................................................................. 27
BAB IV HASIL DAN ANALISIS ................................................................ 28
4.1 Data .................................................................................................... 28
4.1.1 Data Total Load Actual Pengukuran Panel Distribusi
yang akan Disuplai Genset ....................................................... 28
4.1.2 Data Total Load Terpasang Panel Distribusi yang
akan Disuplai Genset ............................................................... 29
4.2 Perancangan ....................................................................................... 30
4.2.1 Deskripsi Perancangan ............................................................. 30
4.2.2 Menentukan Daya yang digunakan Genset .............................. 31
4.2.3 Menentukan Rating Kinerja Daya Genset ............................... 32
4.2.4 Analisa Faktor Kecepatan ........................................................ 33
4.2.5 Menentukan Rating Pengaman Keluaran Genset .................... 34
4.2.6 Menghitung Arus Hubung Singkat Genset .............................. 35
4.2.7 Perhitungan Kabel Penyulang Genset ...................................... 36
4.2.8 Penentuan Rating Kontaktor .................................................... 37
4.2.9 Metoda Starting Genset ............................................................ 37
4.2.10 Battery Charger ....................................................................... 38
4.2.11 Hubungan Generator dengan Penggerak Mula ...................... 39
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 41
5.1. Kesimpulan ....................................................................................... 41
5.2. Saran ................................................................................................. 41
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 42
LAMPIRAN ................................................................................................... 43
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Penampang Tengah ruang bakar mesin diesel ................................ 5
Gambar 2.2 Diagram Siklus Otto ........................................................................ 6
Gambar 2.3 Cara kerja mesin diesel ................................................................... 7
Gambar 2.4 Hubungan AMF dengan alat pengontrol ....................................... 10
Gambar 2.5 Blok Diagram proses kerja AMF dan ATS ................................... 11
Gambar 2.6 Battery Charger type 180px .......................................................... 12
Gambar 2.7 Konstruksi MCB (a) dan bagian-bagian MCB (b) ........................ 14
Gambar 2.8 Karakteristik MCB ........................................................................ 15
Gambar 2.9 Konstruksi MCCB ......................................................................... 16
Gambar 2.10 Konstruksi Thermal Over Load Relay ........................................ 16
Gambar 2.11 Simbol kontak-kontak ................................................................. 19
Gambar 2.12 Konstruksi Kontaktor .................................................................. 20
Gambar 3.1 Flowchart Perhitungan Menentukan Kapasitas Genset yang
Digunakan ...................................................................................... 26
Gambar 4.1 Mitsubishi MGS0500B (a) dan Olympian GEH250-2 (b) ............ 33
Gambar 4.2 Metoda Starting Genset ................................................................. 37
Gambar 4.3 Rangkaian Battery Charger ........................................................... 39
Gambar 4.4 Hubungan Generator dengan Penggerak Mula ............................. 40
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kode Pengenalan Kabel ...................................................................... 21
Tabel 4.1 Total Load Actual dari LVMDP 1....................................................... 28
Tabel 4.2 Total Load Actual dari LVMDP 2....................................................... 29
Tabel 4.3 Total Load terpasang dari LVMDP 1................................................... 29
Tabel 4.4 Total Load terpasang dari LVMDP 2................................................... 30
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Unit Instalasi adalah sekumpulan perangkat serta peralatan teknik beserta
perlengkapannya yang dipasang pada posisinya dan siap dipergunakan seperti
generator, mesin diesel, bangunan pabrik, dan sebagainya. Dengan semakin
berkembangnya teknologi industri dan ekonomi di segala bidang, maka
mendorong PT Kunango Jantan untuk meningkatkan produksi dan pelayanannya
kepada kunsumen. PT Kunango Jantan merupakan salah satu pabrik pembuatan
tiang listrik yang ada di Indonesia yang membutuhkan daya listrik yang cukup
besar dan peranan tenaga listrik sangatlah penting karena semua proses produksi
menggunakan tenaga listrik.
Untuk memenuhi kebutuhan energi listrik tersebut biasanya pihak industri
menyuplai dari PLN, akan tetapi energi listrik yang dibutuhkan pihak industri
tidak dapat sepenuhnya dapat dipenuhi oleh pihak PLN mengingat sering
terjadinya gangguan baik internal (pemadaman listrik oleh PLN) maupun
eksternal (hujan, petir) serta adanya beban puncak.
Di PT Kunango Jantan genset sangat dibutuhkan sebagai suplai cadangan
untuk ruangan-ruangan tertentu apabila terjadi gangguan pada PLN. Seperti:
ruang office, ruang produksi, kamar mandi, mushola dan kantin. Karena ruangan-
ruangan ini penting untuk kegiatan yang terus berlangsung.
Sedangkan pada mesin produksi dibutuhkan juga suplai cadangan jika
terjadi gangguan pada PLN. Karena pada saat PLN padam atau terganggu, mesin-
mesin produksi akan berhenti beroperasi. Berdasarkan hal diatas agar ruangan-
ruangan produksi tersebut tetap mendapat suplai energi listrik cadangan dan
beberapa mesin beroperasi dibutuhkan genset. Suplai cadangan listrik sebagai
back-up suplai cadangan utama yaitu generator set (genset).
1.2 Perumusan Masalah
Energi listrik sangat penting untuk menjalankan aktivitas PT. Kunango
Jantan, untuk memenuhi energi listriknya hanya dari satu sumber listrik yaitu
PLN. Sehingga jika PLN padam, maka terjadi pemadaman total.
Untuk itu, diperlukankan energi listrik cadangan. Energi listrik cadangan
itu adalah genset. Dengan genset dapat memberikan energi cadangan untuk
penerangan dan suplai ke beberapa mesin.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang diharapkan pada penelitian pembuatan skripsi ini :
1. Menghitung daya yang diperlukan genset di PT Kunango Jantan.
2. Menentukan rating pengaman yang digunakan terhadap beban-beban yang
disuplai genset.
3. Menentukan rating kontaktor yang digunakan terhadap beban-beban yang
disuplai genset.
1.4 Batasan Masalah
Berikut ini yang menjadi batasan masalah pada Tugas Akhir ini :
1. Pelaksanaan perancangan unit instalasi Generator Set di lakukan di PT
Kunango Jantan.
2. Tidak membahas parameter generator secara jelas.
3. Tidak membahas prinsip thermodinamika mesin diesel
4. Tidak merincikan catalog peralatan yang digunakan
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang ingin dicapai dalam melakukan skripsi ini adalah
Merancang unit instalasi genset di PT Kunango Jantan. Yaitu untuk mengatasi
pemadaman total oleh PLN karena belum memiliki catu daya cadangan berupa
genset.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penjelasan Umum Diesel Generating Set
Diesel generating set adalah salah satu pembangkit listrik yang sering
digunakan dengan menggunakan bahan bakar, dan cocok untuk lokasi persediaan air
yang terbatas.
Diesel generating set memiliki keuntungan antara lain adalah:
Proses start mudah dilakukan, hanya membutuhkan sedikit waktu untuk
pemanasan, kemudian mesin dapat dibebani.
Mudah dimatikan, dengan kata lain mesin diesel dijalankan tanpa beban terlebih
dahulu hingga dingin kemudian mesin dapat dimatikan.
Fungsi utama dari diesel generating set adalah penyedia listrik yang
dapat berfungsi untuk :
Sebagai unit cadangan (emergency) yang dijalankan pada saat keadaan darurat
atau saat terjadi pemadaman pada unit pembangkit utama (PLN).
Sebagai unit pembangkit bantuan yang dapat membantu suplai listrik dari PLN
atau sebagai pemikul beban tetap.
Sebagai unit pembangkit listrik pada beban puncak atau peak load
Faktor-faktor yang merupakan pertimbangan pilihan yang sesuai untuk
diesel generating set antara lain adalah sebagai berikut:
Jarak dari beban dekat, hal ini bertujuan agar dapat menekan rugi-rugi
yang dapat ditimbulkan oleh konduktor menuju beban.
Persedian areal tanah dan air, hal ini disebabkan karena diesel generating set
tidak membutuhkan lahan yang besar jika dibandingkan dengan PLTU yang
membutuhkan lahan yang besar dengan kapasitas air yang banyak.
Pengangkutan bahan bakar, pertimbangan tersebut penting dilakukan. Hal ini
disebabkan untuk mengurangi jumlah dana yang tidak perlu, seperti
ongkos transportasi yang jauh.
Kebisingan dan kesulitan lingkungan.
2.2 Karakteristik Beban dan Faktor Pusat Listrik
Mengingat bahwa tenaga listrik tidak dapat disimpan, maka perlu
jaminan agar daya yang dibangkitkan oleh generator sama dengan kebutuhan
(beban). Pada umumnya beban selalu berubah sehingga daya yang dihasilkan
oleh generator selalu disesuaikan dengan beban yang berubah-ubah tersebut.
Demand factor adalah perbandingan antara beban puncak dengan beban
terpasang pada suatu beban listrik. Besar demand factor dapat diketahui
dari persamaan dibawah ini:
Demand Factor =
(2.1)
Faktor pusat listrik menunjukkan bagaimana peralatan listrik telah
dimanfaatkan, factor ini dipakai sebagai standar dalam membuat penilaian
ekonomis dari pusat listrik. Faktor ini dapat juga dipakai untuk menunjukkan
dan menentukan ketepatan kapasitas dari peralatan.
Beban pada suatu sistem tenaga terjadi karena adanya permintaan
tenaga yang sifatnya berbeda-beda. Dalam suatu sistem tenaga kebutuhan listrik
untuk penerangan besar, variasi beban dalam satu hari juga besar, dengan
puncaknya pada waktu siang – malam hari.
2.3 Mesin Diesel
Mesin diesel atau motor diesel adalah sejenis motor bakar pembakaran
dalam (internal combustion engine), yang dimana pembakaran dalam yang
dimaksud adalah bahan bakar dan udara, terbakar di dalam ruang bakar, di dalam
silinder, yaitu ruangan yang dibatasi oleh dinding silinder, kepala torak dan kepala
silinder.
Pada motor diesel dipakai bahan bakar minyak solar atau minyak diesel.
Bahan bakar dan udara dimasukkan berturut-turut ke dalam silinder. Mula-mula
udara bersih, terlebih dulu dimasukkan ke dalam katub isap, kemudian udara
tersebut di komplimer (dipapatkan) oleh torak ke atas, hingga tekanan udara naik
(35-40 kg/cm2) akibatnya suhu menjadi tinggi, lebih tinggi dari pada suhu nyala
bahan bakar.
Kemudian bahan bakar dimasukkan ke dalam silinder dan bahan bakar
mengalami proses pengkabutan dan berbentuk gas, gas tersebut bersentuhan dan
bercampur dengan udara panas yang ada dalam silinder dan terjadilah pembakaran
dengan suhu sekitar 1200 – 16000 C.
Gambar 2.1 Penampang Tengah ruang bakar mesian diesel
Pada prinsipnya siklus diesel secara ideal mirip siklus otto akan tetapi
proses pemasukan kalornya dilakukan dengan tekanan konstan. Diagram dibawah
ini merupakan diagram siklus otto.
Gambar 2.2 Diagram Siklus Otto
Langkah-langkah proses siklus otto adalah sebagai berikut:
1-2 : Proses kompresi adiabatic.
2-3 : Proses pemasukan kalor masuk, volume konstan.
3-4 : Proses ekspansi adiabatic.
4-1 : Proses pengeluaran kalor, volume konstan.
Q1 : Panas masuk.
Q2 : Panas keluar.
2.3.1 Cara Kerja Mesin Diesel
Prime mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan
energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Pada mesin
diesel/engine terjadi penyalaan sendiri, karena proses kerjanya berdasarkan udara
murni yang dimampatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi (± 30 arm),
sehingga temperatur di dalam silinder naik. Dan pada saat itu bahan bakar
disemprotkan dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi melebihi titik
nyala bahan bakar sehingga akan menyala secara otomatis.
Pada mesin diesel penambahan panas atau energi senantiasa dilakukan pada
tekanan yang konstan. Pada mesin diesel, piston melakukan 2 langkah pendek menuju
kepala silinder pada setiap langkah daya.
1. Langkah ke atas yang pertama merupakan langkah pemasukan dan
penghisapan, di sini udara dan bahan bakar masuk sedangkan poros engkol
berputar ke bawah.
2. Langkah kedua merupakan langkah kompresi, poros engkol terus berputar
menyebabkan torak naik dan menekan bahan bakar sehingga terjadi
pembakaran. Kedua proses ini (1 dan 2) termasuk proses pembakaran.
3. Langkah ketiga merupakan langkah ekspansi dan kerja, di sini kedua katup
yaitu katup isap dan buang tertutup sedangkan poros engkol terus berputar
dan menarik kembali torak ke bawah.
4. Langkah keempat merupakan langkah pembuangan, disini katup buang
terbuka dan menyebabkan gas akibat sisa pembakaran terbuang keluar. Gas
dapat keluar karena pada proses keempat ini torak kembali bergerak naik ke
atas dan menyebabkan gas dapat keluar. Kedua proses terakhir ini (3 dan 4)
termasuk proses pembuangan.
5. Setelah keempat proses tersebut, maka proses berikutnya akan mengulang
kembali proses yang pertama, dimana udara dan bahan bakar masuk
kembali.
Gambar 2.3 Cara kerja mesin diesel
Berdasarkan kecepatan proses diatas maka mesin diesel dapat digolongkan
menjadi 3 bagian, maka:
1. Diesel kecepatan rendah (n < 400 rpm)
2. Diesel kecepatan menengah (400 - 1000 rpm)
3. Diesel kecepatan tinggi (n >1000 rpm)
Sistem starting adalah proses untuk menghidupkan/menjalankan mesin diesel.
Ada 3 macam sistem starting yaitu:
1. Sistem start manual
Sistem start ini dipakai untuk mesin diesel dengan daya yang relatif kecil
yaitu < 30 PK. Cara untuk menghidupkan mesin diesel pada sistem ini adalah
dengan menggunakan penggerak engkol start pada poros engkol atau poros
hubung yang akan digerakkan oleh tenaga manusia. Jadi sistem start ini sangat
bergantung pada faktor manusia sebagai operatornya.
2. Sistem start elektrik
Sistem ini dipakai oleh mesin diesel yang memiliki daya sedang yaitu <
500 PK. Sistem ini menggunakan motor DC dengan suplai listrik dari baterai/accu
12 atau 24 volt untuk menstart diesel. Saat start, motor DC mendapat suplai listrik
dari baterai atau accu dan menghasilkan torsi yang dipakai untuk menggerakkan
diesel sampai mencapai putaran tertentu. Baterai atau accu yang dipakai harus
dapat dipakai untuk menstart sebanyak 6 kali tanpa diisi kembali, karena arus start
yang dibutuhkan motor DC cukup besar maka dipakai dinamo yang berfungsi
sebagai generator DC.
Pengisian ulang baterai atau accu digunakan alat bantu berupa battery
charger dan pengaman tegangan. Pada saat diesel tidak bekerja maka battery
charger mendapat suplai listrik dari PLN, sedangkan pada saat diesel bekerja
maka suplai dari battery charger didapat dari generator. Fungsi dari pengaman
tegangan adalah untuk memonitor tegangan baterai atau accu. Sehingga
apabila tegangan dari baterai atau accu sudah mencapai 12/24 volt, yang
merupakan tegangan standarnya, maka hubungan antara battery charger dengan
baterai atau accu akan diputus oleh pengaman tegangan.
3. Sistem start kompresi
Sistem start ini dipakai oleh diesel yang memiliki daya besar yaitu > 500
PK. Sistem ini memakai motor dengan udara bertekanan tinggi untuk start dari
mesin diesel. Cara kerjanya yaitu dengan menyimpan udara ke dalam suatu botol
udara. Kemudian udara tersebut dikompresi sehingga menjadi udara panas dan
bahan bakar solar dimasukkan ke dalam Fuel Injection Pump serta disemprotkan
lewat nozzle dengan tekanan tinggi. Akibatnya akan terjadi pengkabutan dan
pembakaran di ruang bakar.
Pada saat tekanan di dalam tabung turun sampai batas minimum yang
ditentukan, maka kompressor akan secara otomatis menaikkan tekanan udara di
dalam tabung hingga tekanan dalam tabung mencukupi dan siap dipakai untuk
melakukan starting mesin diesel.
2.2.2 Faktor Kecepatan
Dalam pemilihan mesin diesel, faktor kecepatan menentukan apakah
mesin yang akan digunakan adalah mesin dengan kecepatan tinggi atau rendah.
Untuk menghitung besarnya faktor kecepatan dapat dilihat pada persamaan
dibawah ini.
Cs =
(2.2)
Keterangan:
Cs : Faktor kecepatan
n : Putaran mesin diesel (rpm)
l : panjang langkah (ft).
Dari persamaan diatas maka kecepatan untuk mesin diesel dapat dibagi
menjadi 4 (empat) kelas, yaitu:
1. Mesin kecepatan rendah dengan faktor kecepatan < 3.
2. Mesin kecepatan sedang dengan faktor kecepatan 3 sampai 9.
3. Mesin kecepatan tinggi dengan faktor kecepatan 9 sampai 27.
4. Mesin dengan kecepatan sangat tinggi dengan faktor kecepatan 27
sampai 81.
2.3 AMF (Automatic Main Failure) dan ATS (Automatic Transfer Switch)
Gambar 2.4 Hubungan AMF dengan alat pengontrol
ATS adalah singkatan dari Automatic Transfer Switch, yaitu proses
pemindahan penyulang dari penyulang/sumber listrik yang satu ke sumber listrik
yang lain secara bergantian sesuai perintah pemrograman, ATS adalah
pengembangan dari COS atau yang biasa disebut secara jelas sebagai Change
Over Switch, beda keduanya adalah terletak pada sistim kerjanya, untuk ATS
kendali kerja dilakukan secara otomatis, sedangkan COS dikendalikan atau
dioperasikan secara manual.
AMF adalah singkatan dalam istilah kelistrikan dari Automatic Main
Failure yang maksudnya menjelaskan cara kerja otomatisasi terhadap sistem
terhadap sistem kelistrikan cadangan apabila terjadi gangguan pada
sumber/penyulang listrik utama (Main), istilah ini secara umum sering dijabarkan
sebagai sistim kendali start dan stop genset, baik itu diesel generator, genset gas
maupun turbin.
2.3.1 Cara Kerja AMF dan ATS
Gambar 2.5 Blok Diagram proses kerja AMF dan ATS
Catu daya utama (PLN) tidak selalu menyalurkan energi listriknya, kadang
mengalami gangguan. Automatic Main Failure (AMF) dapat mengendalikan
transfer suatu alat dari suplai utama ke suplai cadangan atau dari suplai cadangan
ke suplai utama. AMF akan beroperasi saat catu daya utama (PLN) padam dengan
mengatur catu daya cadangan (genset). Sumber listrik dari PLN saat beroperasi
tegangannya naik turun.
Kira-kira 10% dari tegangan nominalnya atau hilang. Sehingga sinyal
gangguan akan masuk ke AMF pada pemrosesan, sinyal diolah menghasilkan
perintah ke penggerak dapat berupa pemutusan kedua catu daya yang sedang
beroperasi dengan system saling mengunci (interlock). AMF dapat mengatur
genset beroperasi jika PLN mati dan memutuskan jika PLN hidup lagi.
2.4 Baterai (Accu) dan Battery Charger
Alat yang memiliki sumber energi kimia yang dapat menghasilkan energi
listrik disebut dengan electric cell (sel listrik). Dan ketika beberapa sel listrik
tersebut dihubungkan secara elektrik akan menjadi baterai.
Baterai ini terdiri dari elektoda dan elektrolit. Elektroda berbentuk pelat
(lapisan, sedangkan elektrolit berbentuk larutan). Ketika elektoda dihubungkan
dengan suatu konduktor akan terjadi pergerakan arus dalam elektrolit tersebut.
Elektoda ini ada dua macam yaitu katoda dan anoda.
Katoda adalah elektoda negatif berfungsi sebagai pemberi elektron dan
elektrolit. Anoda adalah elektoda positif berfungsi sebagai penerima elektron.
Gambar 2.6 Battery Charger type 180px
Battery charger ini biasanya sebagai charger yaitu alat ini mendapat suplai
listrik dari sumber PLN atau dari generator itu sendiri. Battery charger untuk
mengisi energi listrik ke accu. Accu ini biasanya berkapasitas 12/24 V, maka
battery charger ini harus dapat mengisi accu sampai kapasitas tersebut. Accu ini
digunakan untuk menstart motor dc yang akan menggerakkan generator. Battery
charger ini akan mengisi accu atau baterai sebesar 12/24 V yang digunakan untuk
menstart genset. Suplai dapat dari PLN atau generator itu sendiri.
Beterai yang dialiri listrik akan terjadi pergerakan molekul dalam
elektrolit. Pada saat sel baterai timah hitam tidak dibebani yang berisi larutan
elektrolit berupa H2SO4 dalam sel baterai. Maka H2SO4 akan terurai menjadi ion
positif (2H+) dan ion negatif (SO4-). Reaksinya sebagai berikut.
H2SO4 2H+ + SO4-
Sedangkan pada saat sel baterai dibebani maka ion negatif SO4- dengan
katoda yaitu pelat timah murni (Pb). Ion tersebut dan katoda akan bereaksi
menjadi timah sulfat (PbSO4) yang melepaskan dua elektron. Dan ion hidrogen
(H+) akan bereaksi dengan pelat timah peroksida (PbO3) sebagai anoda menjadi
timah sulfat (PbSO4) yang melepaskan dua elektron, lalu bersenyawa dengan satu
atom hidrogen yang membentuk molekul air H2O. Reaksinya sebagai berikut.
PbO2 + Pb + 2H2SO4 PbSO4 + 2H2O
2.5 Pengaman untuk Peralatan
2.5.1 MCB
MCB sering disebut juga pengaman otomatis. Pengaman otomatis ini
memutuskan sirkit secara otomatis apabila arusnya melebihi setting dari MCB
tersebut. Pengaman otomatis dapat langsung dioperasikan kembali setelah
mengalami pemutusan (trip) akibat adanya gangguan arus hubung singkat dan
beban lebih.
Jenis-Jenis MCB
Berdasarkan waktu pemutusannya, pengaman-pengaman otomatis dapat
terbagi atas Otomat-L, Otoma-H, dan Otomat-G.
1. Otomat-L (Untuk Hantaran)
Pada Otomat jenis ini pengaman termisnya disesuaikan dengan meningkatnya
suhu hantaran. Apabila terjadi beban lebih dan suhu hantarannya melebihi
suatu nilai tertentu, elemen dwi logamnya akan memutuskan arusnya. Kalau
terjadi hubung singkat, arusnya diputuskan oleh pengaman
elekromagnetiknya. Untuk arus bolak-balik yang sama dengan 4 In-6 In dan
arus searah yang sama dengan 8 In pemutusan arusnya berlangsug dalam
waktu 0.2 sekon.
2. Otomat-H (Untuk Instalasi Rumah)
Secara termis jenis ini sama dengan Otomat-L. Tetapi pengaman
elektromagnetiknya memutuskan dalam waktu 0,2 sekon, jika arusnya
sama dengan 2,5 In–3 In untuk arus bolak-balik atau sama dengan 4 In
untuk arus searah. Jenis Otomat ini digunakan untuk instalasi rumah.
Pada instalasi rumah, arus gangguan yang rendah pun harus diputuskan
dengan cepat. Jadi kalau terjadi gangguan tanah, bagian-bagian yang
terbuat dari logam tidak akan lama bertegangan.
3. Otomat-G
Jenis Otomat ini digunakan untuk mengamankan motor-motor listrik
kecil untuk arus bolak-balik atau arus searah, alat-alat listrik dan juga
rangkaian akhir besar untuk penerangan, misalnya penerangan pabrik.
Pengaman elektromagnetiknya berfungsi pada 8 In-11 In untuk arus
bolak-balik atau pada 14 In untuk arus searah. Kontak-kontak
sakelarnya dan ruang pemadam busur apinya memiliki konstruksi
khusus. Karena itu jenis Otomat ini dapat memutuskan arus hubung
singkat yang besar, yaitu hingga 1500 A.
(a) (b)
Gambar 2.7 Konstruksi MCB (a) dan bagian-bagian MCB (b)
Keterangan gambar (b) :
1. Tuas Operasi Strip 5. Bimetal
2. Aktuator Mekanis 6. Sekrup Kalibrasi
3. Kontak Bergerak 7. Kumparan magnetis
4. Terminal Bawah 8. Ruang busur api
Cara kerja MCB
1. Thermis; prinsip kerjanya berdasarkan pada pemuaian atau pemutusan dua
jenis logam yang koefisien jenisnya berbeda. Kedua jenis logam tersebut dilas
jadi satu keping (bimetal) dan dihubungkan dengan kawat arus. Jika arus
yang melalui bimetal tersebut melebihi arus nominal yang diperkenankan
maka bimetal tersebut akan melengkung dan memutuskan aliran listrik.
2. Magnetik; prinsip kerjanya adalah memanfaatkan arus hubung singkat yang
cukup besar untuk menarik sakelar mekanik dengan prinsip induksi
elektromagnetis. Semakin besar arus hubung singkat, maka semakin besar
gaya yang menggerakkan sakelar tersebut sehingga lebih cepat memutuskan
rangkaian listrik dan gagang operasi akan kembali ke posisi off. Busur api
yang terjadi masuk ke dalam ruangan yang berbentuk pelat-pelat, tempat
busur api dipisahkan, didinginkan dan dipadamkan dengan cepat.
3.
H L G
I
Gambar 2.8 Karakteristik MCB
2.5.2 MCCB
MCCB atau Moulded Case Circuit Breaker adalah alat pengaman yang
berfungsi sebagai pengamanan terhadap arus hubung singkat dan arus beban
lebih. MCCB memiliki rating arus yang relatif tinggi dan dapat disetting sesuai
kebutuhan. Spesifikasi MCCB pada umumnya dibagi dalam 3 parameter operasi
yang terdiri dari:
Ue (tegangan kerja), spesifikasi standar MCCB digambarkan sebagai berikut:
Ue = 250 V dan 660 V
Ie (arus kerja), spesifikasi standar MCCB digambarkan sebagai berikut:
Ie = 40 A-2500 A
Icn (kapasitas arus pemutusan), spesifikasi standar MCCB digambarkan sebagai
berikut:
Icn = 12 kA-200 kA
Gambar 2.9 Konstruksi MCCB
2.5.3 Thermal Over Load Relay
Thermal Over Load Relay (TOLR) adalah suatu pengaman beban lebih
menurut PUIL 2000 bagian 5.5.4.1 yaitu proteksi beban lebih (arus lebih)
dimaksudkan untuk melindungi motor dan perlengkapan kendali motor, terhadap
pemanasan berlebihan sebagai akibat beban lebih atau sebagai akibat motor tak
dapat diasut. Beban lebih atau arus lebih pada waktu motor berjalan bila bertahan
cukup lama akan mengakibatkan kerusakan atau pemanasan yang berbahaya pada
motor tersebut. TOLR memiliki rating yang berbeda-beda tergantung dari
kebutuhan biasanya tiap-tiap TOLR batas ratingnya dapat diatur.
Gambar 2.10 Konstruksi Thermal Over Load Relay
Cara kerja TOLR
TOLR pada prinsipnya terdiri dari 2 buah macam logam yang berbeda
tingkat pemuaian yang ber beda pula. Kedua logam tersebut dilekatkan menjadi
satu yang disebut bimetal. Apabila bimetal tersebut dipanasi maka akan
membengkak karena perbedaan tingkat pemuaian kedua logamnya.
Bimetal tersebut diletakan didekat sebuah elemen pemanas yang dilalui
oleh arus menuju beban ujung yang satu dipasang tetap sedangkan yang lainnya
dipasang bebas bergerak dan membengkok dan dapat membukakan kontak-
kontaknya dengan demikian rangkaian beban atau motor akan terputus.
Besarnya arus yang diperlukan untuk mengerjakan bimetal sebanding
dengan besarnya arus yang diperlukan untuk membuat alat pengaman terputus.
Di dalam penggunaanya sesuai dengan PUIL 2000 pasal 5.5.4.3 bahwa
gawai proteksi beban lebih yang digunakan adalah tidak bolehh mempunyai nlai
pengenal, atau disetel pada nilai yang lebih tinggi dari yang diperlukan untuk
mengasut motor pada beban penuh. Oleh karena itu, waktu tunda gawai proteksi
beban lebih tersebut tidak boleh lebih lama dari yang diperlukan untuk
memungkinkan motor diasut dan dipercepat pada beban penuh.
2.6 Saklar
2.6.1 Saklar Mekanis
Saklar sebagai penghubung dan pemutus arus listrik. Dalam instalasi
listrik, penghubung dan pemutus arus listrik secara manual disebut dengan saklar
mekanis diantaranya saklar togel (toggle swich).
Beberapa jenis saklar togel antara lain:
1. Saklar SPST (Single Pole Single Throw Switch), merupakan saklar togel yang
terdiri dari satu kutub dengan satu arah, yaitu sebagai pemutus dan penghubung
saja. Saklar ini hanya digunakan pada motor dengan daya > 1 HP.
2. Saklar SPDT (Single Pole Double Throw Switch), merupakan saklar yang terdiri
dari satu kutub dengan dua arah hubungan. Saklar ini dapat bekerja sebagai
penukar. Dalam pemutusan dan menghubungkan hanya bagian kutub positif atau
fasanya saja.
3. Saklar DPST (Double Pole Single Throw Switch), merupakan saklar yang terdiri
dari dua kutub dengan satu arah. Jadi hanya dapat menghubung dan memutus
saja. Untuk jenis konstruksi putar jenis saklar ini banyak dijumpai pada kotak
sekring instalasi rumah (panel hubung bagi yang paling sederhana).
4. Saklar DPDT (Double Pole Double Throw Switch), merupakan saklar yang terdiri
dari dua kutub dengan dua arah. Saklar jenis ini dapat digunakan sebagai
penukar. Pada instalai motor dapat digunakan sebagai pembalik putaran motor
arus arus searah dan dan motor satu fasa. Juga dapat digunakan sebagai
pelayanan dua sumber tegangan pada satu motor.
5. Saklar TPST (Three Pole Single Trhow Switch), merupakan sakelar dengan satu
arah pelayanan. Digunakan untuk motor 3 fasa atau system 3 fasa lainnya.
6. Saklar TPDT (Three Pole Double Trhow Switch), merupakan saklar dengan tiga
kutub yang dapat bekerja kedua arah. Saklar ini digunakan pada instalasi motor
tiga fasa atau system tiga fasa lainnya. Juga dapat digunakan sebagai pembalik
putar motor 3 fasa, layanan motor 3 fasa dari dua sumber dan juga sebagai starter
bintang segitiga yang sangat sederhana.
2.6.2 Kontaktor
Kontaktor adalah gawai elektromekanik yang dapat berfungsi sebagai
penyambung dan pemutus rangkaian, yang dapat dikendalikan dari jarak jauh
pergerakan kontak-kontaknya terjadi karena adanya gaya elektromagnet.
Kontaktor magnet merupakan sakelar yang bekerja berdasarkan kemagnetan,
artinya bekerja bila ada gaya kemagnetan. Magnet berfungsi sebagai penarik dan
pelepas kontak-kontak. Arus kerja normal adalah arus yang mengalir selama
pemutaran tidak terjadi. Kumparan/belitan magnet (coil) suatu kontaktor magnet
dirancang untuk arus searah (DC) saja atau arus bolak-balik (AC) saja.
Bila kontaktor untuk arus searah digunakan pada arus bolak-balik, maka
kemagnetannya akan timbul dan hilang setiapa saat mengikuti bentuk gelombang
arus bolak-balik. Sebaliknya jika kontaktor yang dirancang untuk arus bolak-balik
digunakan pada arus searah, maka pada kumparan itu tidak timbul induksi listrik,
sehingga kumparan menjadi panas. Jadi kontaktor yang dirancang untuk arus
searah, digunakan untuk arus searah saja. Juga untuk arus bolak-balik.
Umumnya kontaktor magnet akan bekerja normal bila tegangannya
mencapai 85% tegangan kerjanya, bila tegangan turun kontaktor akan bergetar.
Ukuran dari kontaktor ditentukan oleh batas kemampuan arusnya.
Kontak-kontak pada kontaktor ada dua macam yaitu kontak utama dan
kontak bantu. Sedangkan menurut kerjanya, kontak-kontak dibedakan menjadi
dua yaitu Normally Open (NO) dan Normally Close (NC).
Kontak NO adalah pada saat kontaktor tidak mendapat masukan listrik
kontak terbuka, sedangkan pada saat kontaktor mendapat masukan listrik maka
kontak akan tertutup. Sedangkan kontak NC adalah pada saat kontaktor tidak
mendapat masukan listrik, kontak tertutup sedangkan pada saat kontaktor
mendapat masukan listrik, kontak terbuka.
Gambar 2.11 Simbol kontak-kontak
Penandaan kontak-kontak mempunyai aturan sebagai berikut:
Penomoran kontak utama adalah 1, 3, 5 dan 2, 4, 6.
Penomoran kontak bantu adalah
a. *1 - *2 untuk NC, contoh 11-12, 21-22, 31-32 dan seterusnya.
b. *3 - *4 untuk NO, contoh 13-14, 23-24, 33-34 dan seterusnya.
Kode terminasi kontaktor
A dan B : terminal koil kontaktor
1, 3, 5 : terminal kontak utama (input)
2, 4, 6 : terminal kontak utama (output)
31, 41 : terminal kontak bantu NC (input)
32, 42 : terminal kontak antu NC (output)
13, 23 : terminal kontak bantu NO (input)
14, 24 : terminal kontak bantu NO (output)
Gambar 2.12 Konstruksi Kontaktor
2.7 Perlengkapan Instalasi Tenaga
2.7.1 Penghantar
Penghantar yang digunakan adalah berupa kabel yang memiliki
bermacam-macam jenisnya. Penghantar untuk instalasi lisrik telah diatur dalam
PUIL 2000. Menurut PUIL 2000 pasal 7.1.1 Persyaratan umum penghantar,
bahwa “semua penghantar yang digunakan harus dibuat dari bahan yang
memenuhi syarat, sesuai dengan tujuan penggunaannya, serta telah diperiksa dan
diuji menurut standar penghantar yang dikeluarkan atau diakui oleh instansi yang
berwenang.”
Jenis Penghantar
Dilihat dari jenisnya penghantar dibedakan menjadi:
Kabel instalasi
Kabel instalasi ini digunakan untuk instalasi penerangan, jenis kabel yang banyak
digunakan untuk instalasi rumah tinggal yang pemasangannya tetap yaitu NYA
dan NYM.
Kabel tanah
Terdapat dua jenis kabel tanah yaitu :
a. Kabel tanah termoplastik tanpa perisai
b. Kabel tanah bthermoplastik berperisai
Kabel Fleksibel
Tabel 2.1 Kode Pengenal Kabel
Huruf Kode Kode Komponen
N Kabel jenis standar dengan tembaga sebagai penghantar
NA Kabel jenis standar dengan aluminium sebagai penghantar
Y Isolasi PVC
Re Penghantar padat bulat
M Selubung PVC
A Kawat Berisolasi
Rm Penghantar bulat berkawat banyak
Se Penghantar padat bentuk sektor
Sm Penghantar dipilin bentuk sektor
-1 Kabel dengan sistem pengenal warna urat dengan hijau-kuning
-0 Kabel dengan sistem pengenal warna urat tanpa hijau-kuning
2.7.2 Pemilihan Luas Penampang Penghantar
Pemilihan luas penampang penghantar harus mempertimbangkan hal-hal
berikut ini:
1. Kemampuan Hantar Arus (KHA)
Menurut PUIL 2000 pasal 5.5.3.1 bahwa “penghantar sirkit akhir
yang menyuplai motor tunggal tidak boleh mempunyai KHA kurang dari
125% arus pengenal beban penuh.”
Untuk Arus Searah : In = P/V (A)
Untuk Arus Bolak-balik Satu Fasa: In = P/(V.Cos φ) (A)
Untuk Arus Bolak-balik Tiga Fasa: In = P/(√3 .V.Cos φ) (A)
KHA = 125% x In (2.3)
Dimana:
I = Arus Nominal Beban Penuh (A)
P = Daya Aktif (W)
V = Tegangan (V)
Cos φ = Faktor Daya
2. Drop Voltage
Drop voltage atau disebut dengan susut tegangan merupakan
perbedaan antara tegangan sumber dengan tegangan di beban, karena
tegangan di beban tidak sama dengan tegangan sumber yaitu tegangan di
beban lebih kecil dari tegangan sumber, dapat disebabkan oleh factor arus
dan impedansi saluran.
3. Sifat Lingkungan
Sifat lingkungan merupakan kondisi dimana penghantar itu
dipasang. Faktor-faktor berikut harus diperhatikan:
Penghantar dapat dipasang atau ditanam dalam tanah denagan
memperhatikan kondisi tanah yang basah, kering atau lembab. Itu
akan berhubungan dengan pertimbangan bahan isolasi penghantar
yang digunakan.
Suhu lingkungan seperti suhu kamar dan suhu tinggi, penghantar
yang digunakan akan berbeda.
Kekuatan mekanis, misalnya: pemasangan penghantar di jalan raya
berbeda dengan di dalam ruangan atau tempat tinggal. Penghantar
yang terkena beban mekanis, harus dipasang di dalam pipa baja atau
pipa beton sebagai pelindungnya.
4. Kemungkinan Lainnya
Kemungkinan lainnnya merupakan kemungkinan-kemungkinan yang
akan terjadi di masa yang akan datang. Seperti penambahan beban yang
akan mengacu pada kenaikan arus beban sehingga perhitungan KHA
penghantar untuk memilih luas penampang penghantar akan berbeda.
Drop tegangan maksimum yang diizinkan adalah dua persen untuk
penerangan dan lima persen untuk instalasi daya.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Lokasi Penelitian
Lokasi : PT. Kunago Jantan Jl. By Pass Km. 25 Korong Sei. Pinang,
Kanagarian Kasang, Padang Pariaman (Sumatera Barat).
3.2 Waktu Penelitian
Penelitian akan dilakukan pada bulan Juli 2016. Tanggal 08 – 19 Juli 2016,
Pukul 10.00 WIB s/d 21.00 WIB atau sesuai jam kerja yang berlaku di lokasi
penelitian (PT Kunango Jantan).
3.3 Jenis Penelitian
Dalam menyusun suatu penelitian diperlukan langkah-langkah yang benar
sesuai dengan tujuan penelitian. Adapun metode yang digunakan dalam penelitian
ini adalah metode observasi.
3.4 Sumber Data
Data-data yang akan diperlukan nantinya dalam proses pembuatan laporan
Tugas Akhir diperoleh dari:
1. Observasi
Penulis mengamati secara langsung ditempat operator dan mencatat
data-data dilapangan yang diperlukan untuk dianalisa.
2. Wawancara
Metode wawancara ini dilakukan dengan cara menanyakan hal-hal yang
sekiraya belum penulis ketahui kepada pembimbing dilapangan.
3. Studi Pustaka
Metode ini dilakukan dengan membaca buku-buku pendukung dan
mencari data yang diperlukan mengenai hal-hal atau materi yang
dianalisa.
4. Bimbingan
Metode ini dilakukan dengan cara meminta bimbingan untuk hal yang
berkaitan dengan analisa dari penelitian dari pembimbing, baik dosen
maupun orang yang mengerti akan topik penelitian.
3.5 Data dan Peralatan yang Digunakan
3.5.1 Data
Data yang diperlukan dalam penelitian ini adalah:
a. Data Total Load Actual dari :
1. LVMDP 1
2. LVMDP 2
b. Data spesifikasi dari motor dan mesin pada Pabrik Pipa di PT.
Kunango Jantan.
3.5.2 Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
a. 1 (satu) unit alat ukur Tang Ampere
b. 1 (satu) unit Laptop
c. Dan sebagainya.
3.6 Teknik Penelitian
Gambar 3.1 Flowchart Perhitungan Menentukan Kapasitas Genset yang digunakan
MULAI
PENGAMBILAN
DATA DARI PANEL
LVMDP
MASUKKAN DATA DRI
TIAP PENGAMBILAN DATA
PANEL LVMDP
PERHITUNGAN UNTUK
MENENTUKAN KAPASITAS
GENSET YANG AKAN DI
GUNAKAN
HASIL PERHITUNGAN
KONVERGEN
CETAK HASIL
SELESAI
TIDAK
YA
3.7 Pelaksanaan Penelitian
Secara garis besar yang akan dilakukan selama pelaksananan penelitian
adalah :
a. Membuat yang akan dibahas, dalam tulisan ini adalah instalasi generator
set di PT Kunango Jantan
b. Data setiap panel LVMDP dapat dimasukan kedalam rumus setelah
dilakukan pengukuran.
c. Masukan data studi kasus yang ditinjau.
d. Melakukan perhitungan menggunakan rumus yang berhubungan dengan
instalasi generator set.
e. Penentuan kapasitas generator set dapat diketahui setelah melalui
pengukuran, perhitungan dan melalui analisis.
f.
3.8 Populasi
Populasi adalah seluruh objek yang dimaksudkan untuk diselidiki, dimana
objek tersebut setidak-tidaknya memiliki satu kesamaan sifat.
BAB IV
HASIL DAN ANALISIS
4.1 Data
4.1.1 Data Total Load Actual Pengukuran Panel Distribusi yang akan
Disuplai Genset
Data total load actual merupakan data pengukuran puncak beban yang
terjadi setiap harinya. Data ini didapat dari pengukuran pada jam 18.00 WIB.
Karena pada jam ini beban puncak terjadi. Di sini data diambil berdasar load
actual. Load actual adalah pengukuran besar beban yang terjadi. Besar beban
diukur pada masing-masing panel distribusi.
Table 4.1 Total Load Actual dari LVMDP 1
No Name of Panel
Load
Setting
(A)
V
3P
(V)
Cos
Load
Pengukuran
(A)
P
3P
(kW)
S
3P
(kVA)
1 Pabrik Tiang Besi 800 380 0,85 275,2 153,9 181,1
2 Pabrik Pipa 800 380 0,85 340,5 190,4 224,1
3 Gudang Repairing 400 380 0,85 20,3 11,3 13,2
4 Workshop 1 800 380 0,85 91,6 51,2 60,2
5 Workshop 2 800 380 0,85 33,7 18,8 22,1
Total Load Pengukuran 761,3
Total kW
425,6
Total kVA
500,7
Table 4.2 Total Load Actual dari LVMDP 2
No Name of Panel
Load
Setting
(A)
V
3P
(V)
Cos
Load
Pengukuran
(A)
P
3P
(kW)
S
3P
(kVA)
1 Pabrik Crusher 400 380 0,85 202,5 113,2 133,2
2 Pabrik Elbow 600 380 0,85 55,8 31,2 36,7
3 Office 150 380 0,85 14,2 7,9 9,3
Total Load Pengukuran 272,5
Total kW 152,3
Total kVA 179,2
4.1.2 Data Total Load Terpasang Panel Distribusi yang akan Disuplai Genset
Table 4.3 Total Load terpasang dari LVMDP 1
No Name of Panel
V
3P
(V)
Cos
P
3P
(kW)
S
3P
(kVA)
1 Pabrik Tiang Besi 380 0,85 162,5 191,1
2 Pabrik Pipa 380 0,85 210,4 247,5
3 Gudang Repairing 380 0,85 14,6 17,1
4 Workshop 1 380 0,85 60,3 70,9
5 Workshop 2 380 0,85 22,6 26,5
Total P 470,4
Total S 531,1
Table 4.4 Total Load terpasang dari LVMDP 2
No Name of Panel
V
3P
(V)
Cos
P
3P
(kW)
S
3P
(kVA)
1 Pabrik Crusher 380 0,85 143,2 168,4
2 Pabrik Elbow 380 0,85 38,5 45,2
3 Office 380 0,85 8,2 9,6
Total P 189,9
Total S
223,2
4.2 Perancangan
4.2.1 Deskripsi Perancangan
Dalam perancangan ini, penulis akan merancang genset dengan penentuan
daya genset berdasar beban maksimum yang terukur pada jam 18.00 WIB di PT
Kunango Jantan. Karena permintaan dari perusahaan tersebut, besarnya daya
genset yang digunakan berdasar beban maksimum terukur dari setiap panel
distribusi. Dan catu daya cadangan atau genset hanya digunakan untuk mensuplai
beberapa panel distribusi.
LVMDP 1, terdiri dari panel distribusi.
1. Pabrik Tiang Besi
2. Pabrik Pipa
3. Gudang Repairing
4. Workshop 1
5. Workshop 2
LVMDP 2, terdiri dari panel distribusi.
1. Pabrik Crusher
2. Pabrik Elbow
3. Ofiice
Perancangannya menggunakan dua genset untuk dua LVMDP. Pada
LVMDP 1 tegangan yang digunakan adalah 380 V, maka perancangan tegangan
genset yang digunakan sebesar 380/220 V. Dan untuk LVMDP 2 tegangan yang
digunakan sama dengan LVMDP 1 yaitu 380 V, maka perancangan tegangan
genset yang digunakan juga sebesar 380/220 V.
4.2.2 Menentukan Daya yang Digunakan Genset
Penaksiran beban maksimum yang biasanya terjadi pada jam 18.00-21.00
WIB. Karena PT Kunango Jantan siang dan malam aktivitas produksi terus
berjalan. Mesin-mesin beroperasi yang membutuhkan energi listrik yang besar
pula. Data yang diperoleh dengan perkiraan beban maksimum sebesar 761,3 A
untuk LVMDP 1 dan 272,5 A untuk LVMDP 2.
Sehingga daya genset yang terukur untuk LVMDP 1 sebesar 425,6 kW
dan LVMDP 2 sebesar 152,3 kW. Daya tersebut merupakan daya genset sebesar
80% dari daya genset sebesar 100%. Daya genset yang terpasang untuk LVMDP
1 sebesar 470,4 kW dan LVMDP 2 sebesar 189,9 kW. Agar daya genset yang
digunakan mencapai 100%, untuk itu dilakukan perhitungan.
Terlebih dahulu mencari Demand Factor (DF) selanjutnya menentukan
kapasitas daya yang harus digunakan genset, dengan rumus sebagai berikut.
(Hasan Basri, 1997;12)
DF =
Kapasitas daya = DF x Beban total terpasang x Faktor keamanan trafo
= DF x Beban total terpasang x 125%
a) LVMDP 1
P = 467,6 kW
Cos = 0,85
Perhitungan:
DF =
= 0,904
Kapasitas daya = 0,904 x 470,4 kW x 125% = 531,52 kW
b) LVMDP 2
P = 152,3 kW
Cos = 0,85
Perhitungan:
DF =
= 0,802
Kapasitas daya = 0,802 x 189,9 kW x 125% = 190,37 kW
Kebutuhan daya genset yang digunakan setelah dilakukan perhitungan
adalah 531,52 kW untuk LVMDP 1 dan 190,37 kW untuk LVMDP 2.
4.2.3 Menentukan Rating Kinerja Daya Genset
Dalam menentukan rating kinerja daya Genset di PT. Kunango Jantan
direncanakan penggunaannya digunakan pada saat beban puncak yaitu jam 6 sore
sampai jam 9 malam.. Untuk menghindari kerja Generator Set yang berat, maka
diambil asumsi daya total yang akan disuplai adalah 0,85 dari daya total
Generator Set. Besar kapasitas Generator Set yang akan digunakan adalah sebagai
berikut : (P.Van Harten, 1992;144)
a) LVMDP 1 = Genset 1 =
=
= 625,35 kVA
Rating kinerja daya genset yang diambil sesuai catalog mitsubishi adalah
630 kVA.
b) LVMDP 2 = Genset 2 =
=
= 223,96 kVA
Rating kinerja daya genset yang diambil sesuai catalog caterpillar adalah
250 kVA.
Besar daya mesin Generator Set sebaiknya di pilih lebih besar dari 625,35
kVA dan 223,96 kVA. Dari besar daya unit tersebut pertimbangan dan
penambahan kebutuhan beban maka dipilih Generator Set Mitsubishi MGS0500B
yang memiliki rating kinerja daya genset yaitu 630 kVA dan Generator Set
Olympian GEH250-2 yaitu 250 kVA yang juga memiliki konsumsi bahan bakar
yang rendah.
(a) (b)
Gambar 4.1 Mitsubishi MGS0500B (a) dan Olympian GEH250-2 (b)
4.2.4 Analisa Faktor Kecepatan
Dari data spesifikasi mesin diesel menunjukkan kecepatan diesel
generating set Mitsubishi MGS0500B dengan putaran mesin sebesar 1600 rpm
dan Olympian GEH250-2 dengan putaran mesin sebesar 1500 rpm. Mitsubishi
MGS0500B memiliki panjang langkah piston sebesar 180 mm dan untuk
Olympian GEH250-2 memiliki panjang langkah piston sebesar 135,9 mm, maka
besar faktor kecepatannya dapat diketahui pada persamaan 2.2 adalah sebagai
berikut : (Andi Sumanto, 1996;25)
Cs =
; 1 meter = 3,2808 ft
Cs =
; 1 =
Cs = 2,56 ; 1 = 0,6 ft
Cs =
; 1 meter = 3,2808 ft
Cs =
; 1 =
Cs = 1,687 ; 1 = 0,45 ft
Besar faktor kecepatan mesin diesel Mitsubishi MGS0500B adalah sebesar
2,56 dan untuk Olympian GEH250-2 adalah sebesar 1,687. Besar nilai faktor
kecepatan bila dilihat pada bab 2.2.2. Faktor kecepatan, menunjukkan bahwa
mesin diesel yang digunakan memiliki faktor kecepatan rendah, karena faktor
kecepatannya < 3. Pemilihan mesin ini dianggap sesuai dengan fungsi diesel
generating set sebagai stand-by unit.
4.2.5 Menentukan Rating Pengaman Keluaran Genset
Dalam menentukan rating pengaman keluaran genset menurut PUIL 2000
pasal 5.6.1.2.3 yang berisi “generator yang bekerja pada 65 V atau kurang dan
dijalankan oleh motor tersendiri, dapat dianggap telah diproteksi oleh gawai
proteksi arus lebih yang mengamankan motor, bila gawai proteksi ini bekerja
kalau generator membangkitkan tidak lebih dari 150 persen dari arus pengenal
pada beban penuhnya.”
Pada perancangan berikut arus lebih dari genset yang digunakan 150%
sebagai faktor pengali dari In genset. Pengaman yang digunakan adalah MCCB.
Karena MCCB memiliki rating arus yang besar dan dapat disetting sesuai dengan
kebutuhan. MCCB sebagai pengaman dari arus hubung singkat dan arus beban
lebih. MCCB yang digunakan sesuai untuk rating tegangan genset. Maka MCCB
yang digunakan sesuai untuk rating tegangan genset yaitu sebagai berikut.
(Andi Sumanto, 1996;47)
Ln Genset =
√
I MCCB = 150% x ln Genset
Perhitungan:
a) Ln Genset 1 =
√ = 0,957 kA = 957 A
I MCCB = 150% x 957 = 1435,5 A
b) Ln Genset 2 =
√ = 0,379 kA = 379 A
I MCCB = 150% x 379 = 568,5 A
Dengan melihat catalog Mitsubishi diperoleh MCCB yang digunakan
memiliki jenis AE1600-SW dengan rating arus 800 ~ 880 ~ 960 ~ 1040 ~ 1120 ~
1200 ~ 1280 ~ 1360 ~ 1440 ~ 1520 ~ 1600 A dengan tegangan 380 V untuk
Genset 1 dan NF630-HEW dengan rating arus 300 ~ 350 ~ 400 ~ 500 ~ 600 ~ 630
A dengan tegangan 380 V untuk Genset 2.
4.2.6 Menghitung Arus Hubung Singkat Generator Set
Untuk menentukan arus hubung singkat keluaran genset 1 dan genset 2
dengan megetahui reaktasi generator, dalam spesifikasi bahwa batasan sub
transient rektansi 13% atau lebih kecil untuk membatasi distorsi tegangan yang di
sebabkan oleh beban non linier seperti yang terjadi pada saat starting motor besar.
Reaktansi sub-transien ini dijabarkan sebagai tegangan dibagi oleh reaktasi sub
transien atau dalam satuan per unit dapat menggunakan persamaan yang didapat
sebagai berikut : (Andi Sumanto, 1996;32)
Iu =
= 7,69 pu
Selanjutnya untuk mengetui arus dasar genset 1 menggunakan persamaan :
Ln Genset 1 =
√ = 0,957 kA = 957 A
Dan untuk genset 2 tetap menggunakan persamaan berikut :
Ln Genset 2 =
√ = 0,379 kA = 379 A
Setelah didapat arus sub transien dalam satuan per unit dan arus dasar
genset, sehingga dapat dihitung arus hunung singkat pada genset 1 dan genset 2
dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
a) I” = 7,69 x 957 A = 7,35 kA (Genset 1)
b) I” = 7,69 x 379 A = 2,91 kA (Genset 2)
Jadi Pengaman keluaran genset 1 dan genset 2 yang digunakan dengan
kapasitas pengaman yang digunakan masing-masing 1435,5 A untuk genset 1 dan
kapasitas pengaman genset 2 yaitu 568,5 A mempunyai kemampuan pemutus
minimum 7,35 kA untuk genset 1 dan 2,91 kA untuk genset 2. Untuk kilovolt
ampere (kA) pengaman keluaran beban keseluruhan genset total arus ganguan sub
transien adalah :
Genset 1 dan Genset 2 = 7,35 kA + 2,91 kA = 10,26 kA
4.2.7 Perhitungan Kabel Penyulang Genset
Perhitungan kabel penyulang genset dapat kita lihat pada PUIL 2000 pasal
5.6.1.3 yang berisi: “penghantar dari terminal generator ke proteksi pertama harus
mempunyai kemampuan arus tidak kurang dari 115% dari arus pengenal yang
tertera pada pelat nama generator.” Dengan rumus:
KHA = 115% x ln Genset
Perhitungan:
a) KHA Genset 1 = 115% x 957 A
= 1100,5 A
Maka luas penampang kabel adalah NYY 1 X 500 dengan KHA
sebesar 1125 A.
b) KHA Genset 2 = 115% x 379 A
= 435,8 A
Maka luas penampang kabel adalah NYY 4 X 240 dengan KHA
sebesar 464 A.
4.2.8 Penentuan Rating Kontaktor
Untuk genset 1 karena ln = 957 A, maka kontaktor yang dipakai adalah
I =
=
= 1196,2 A
Sesuai dengan rating kontaktor maka kontaktor yang dipakai 1500 A
dengan jenis LC1BP33 untuk KT dan KG.
Untuk genset 2 karena ln = 379 A, maka kontaktor yang dipakai adalah
I =
=
= 473,7 A
Sesuai dengan rating kontaktor maka kontaktor yang dipakai 500 A
dengan jenis LC1F500 untuk KT dan KG.
4.2.9 Metoda Starting Genset
Genset di sini yang digunakan adalah dengan cara metoda quick starting,
yaitu pada saat PLN mati genset langsung beroperasi tidak mengalami proses
pemanasan terlebih dahulu. Diesel ini dihubungkan satu poros dengan genset.
Pada diesel dan generator tersebut terdapat pemanas kira-kira pada suhu (25-
50)℃ yaitu oli pada heater tersebut. Dan kelembaban generator ini tidak tinggi.
Gambar 4.2 Metoda starting genset
Cara kerja rangkaian di atas adalah:
Dalam keadaan normal yaitu beban disuplai oleh PLN, arus akan mengalir
sebagai berikut. Dari meter PLN-Titik A-Switch KT (on)-Titik B-Load.
Dalam keadaan darurat yaitu PLN off (KT off), secara otomatis AMF
memerintahkan diesel untuk start dan dalam waktu ± 8 sec. Generator
mengeluarkan tegangan (voltage), secara otomatis pula switch KG on.
Sekarang beban disuplai dari genset.
Apabila PLN on kembali, ± 30 sec. AMF memerintahkan KG off
dan setelah itu meng-on-kan KT, tetapi genset masih running.
Apabila PLN dalam waktu ± 5 menit tidak off lagi, maka genset
stop.
Semuanya akan bekerja secara otomatis.
4.2.10 Battery Charger
Battery charger digunakan untuk menyuplai energi listrik ke accu. Pada
saat normal yaitu suplai dari PLN dan load disuplai dari PLN. Maka battery
charger akan mendapatkan suplai energi listrik dari PLN pula.
Lalu dari battery charger ini akan mengisi accu sebesar 12 VDC untuk
Genset 1 dan 24 VDC untuk Genset 2. Dari accu ini, suplainya telah siap untuk
menstart genset, jika PLN mati atau mengalami gangguan.
Jika PLN mati, battery charger tetap mendapat suplai energi listrik, tetapi
dari genset yang akan disalurkan ke accu. Sehingga dengan cara ini battery
charger tetap mendapat suplai litrik begitu juga dengan accu.
Catu daya DC yaitu baterai atau accu digunakan untuk mengoperasikan
genset. Karena accu ini akan menyalakan genset dan pengontrolan kerja ATS.
Nah, accu ini mendapat pengisian ulang dari battery charger. Accu yang akan
menggerakkan generator harus selalu dalam keadaan bertegangan.
Gambar 4.3 Rangkaian battery charger
Pengisian ulang baterai atau accu digunakan alat bantu berupa battery
charger dan pengaman tegangan. Pada saat PLN normal (diesel dan generator
tidak beroperasi), maka battery charger mendapat suplai listrik dari PLN.
Sedangkan pada saat PLN mati atau mengalami gangguan (diesel dan generator
beroperasi), maka suplai dari battery charger didapat dari generator.
Pengaman tegangan berfungsi untuk memonitor tegangan baterai atau
accu. Jika tegangan dari baterai atau accu sudah mencapai 12/24 volt, yang
merupakan tegangan standarnya, maka hubungan antara battery charger dengan
baterai atau accu akan diputus oleh pengaman tegangan.
4.2.11 Analisa Hubungan Generator dengan Penggerak Mula
Generator dihubungkan satu poros dengan diesel. Pada saat akan start accu
yang berisi tegangan 12/24 V siap mensuplai motor DC. Motor DC ini akan
menstarting diesel dan generator mengikuti putaran diesel. Pada diesel terjadi
gerakan mekanik yang akan memutar generator, sehingga generator mengeluarkan
tegangan.
Karena sistem ini menggunakan sistem start elektrik maka diesel yang
dipakai memiliki daya sedang yaitu < 500 PK, digunakan sebagai prime over yang
akan menggerakkan generator. Generator akan menghasilkan energi listrik dari
energy mekanik. Motor DC mendapat suplai listrik dari baterai/accu 12/24 volt.
Saat start, motor DC mendapat suplai listrik dari baterai atau accu dan
menghasilkan torsi yang dipakai untuk menggerakkan diesel sampai mencapai
putaran tertentu.
Terlihat pula, bahwa AMF mengontrol keadaan diesel. Kita dapat melihat
keadaan genset ini pada panel kontrol yang tersedia. Dan keadaan gangguan
seperti: low oil pressure, high water temperature dan overspeed dapat dilihat pada
AMF.
Gambar 4.4 Hubungan generator dengan penggerak mula
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dalam perancangan unit instalasi genset yang didasarkan pada masing-
masing bagian kemampuannya terhadap beban yang disuplai genset adalah:
1. Unit diesel generator set Mitsubishi MGS0500B dan Olympian
GEH250-2 yang digunakan untuk kondisi operasi di PT. Kunango
Jantan kapasitas tiap unit sebesar 630 kVA dan 250 kVA.
2. Rating pengaman untuk Generator Set Mitsubishi diperoleh MCCB
dengan rating arus 1435,5 A yang digunakan memiliki jenis AE1600-
SW dan untuk Generator Set Olympian MCCB dengan rating arus
568,5 A yang digunakan memiliki jenis NF630-HEW.
3. Untuk Generator Set Mitsubishi rating kontaktor yang dipakai 1500 A
dengan jenis LC1BP33 untuk KT dan KG dan untuk Generator Set
Olympian kontaktor yang dipakai 500 A dengan jenis LC1F500 untuk
KT dan KG.
5.2 Saran
Adapun saaran yang dapat penulis berikan dari analisis perancangan unit
Generator Set di PT Kunango Jantan adalah sebagai berikut :
1. Dalam merencanakan instalasi genset yang khususnya terhadap
kemampuan daya genset, penghantar, pengaman dan kontaktornya.
Sebaiknya perlu direncanakan, diperhitungkan dan dianalisa dengan
cermat, agar hasil yang diinginkan lebih maksimal.
2. Untuk memasang genset sebagai back-up cadangan utama sebaiknya
berdasarkan keseluruhan total beban yang digunakan dari trafo.
3. Untuk dimensi ruangan genset sebaiknya menggunakan spesifikasi
dimensi ruangan yang telah ditentukan. Ruangan yang dibuat
menggunakan sirkulasi dan peredam suara, agar ada pergantian udara
dan tidak terlalu bising.
DAFTAR PUSTAKA
1 Harten, Van. Setiawan. 1981. Instalasi Listrik Arus Kuat 1. Bina Cipta:
Bandung,
2 Hasan Basri. 1997. Sistem Distribusi Daya Listrik, Bandung,
3 Lister, Eugene C. Robert J. Rusch. 1993. Electric Circuits and Machines.
Glenco: New York.
4 Muhaimin. 1995. Instalasi Listrik 1. Pusat Pengembangan Pendidikan
Politeknik Negeri Bandung,
5 Panitia PUIL. 2000. Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL
2000). Yayasan PUIL, Jakarta.
6 Seip, Gunter G. 1987. Electrical Installation Handbook Volume 1.
Siemens: England,
7 Sumanto, Andi. 1996. Mesin Sinkron (Generator Sinkron dan Motor
Sinkron). Yogyakarta,
LAMPIRAN