ANALISIS BACK-UP SYSTEM SEBAGAI PENYUPLAI DAYA LISTRIK DI GEDUNG BERTINGKAT BOGOR TRADE MALL (BTM) Herman Hendrawan1), Dede Suhendi, Ir.,MT2), Ir. Yon Rizal3)
ABSTRAK Bogor Trade Mall (BTM) merupakan salah satu mall terkenal di Kota Bogor. Mall ini terletak di Jalan Ir. Djuanda. BTM mulai dibangun pada tahun 2003 dan diresmikan pada akhir tahun 2005, lokasinya sangat strategis yaitu berdekatan dengan pusat perkantoran, Museum Zoologi, Kebun Raya Bogor, dan 2 pasar teradisional terbesar di kota Bogor yaitu Pasar Lawang Seketeng dan Pasar Baru Bogor. dengan luas 1,5 hektar, BTM terdiri dari 7 lantai, yaitu lantai Basement, Lower Ground, Ground Floor, dan lantai 1-4. Bogor Trade Mall (BTM) merupakan salah satu gedung bertingkat yang ada di kota Bogor yang bersifat komersil. Suplai daya listrik merupakan hal yang utama sebagai penunjang operasional gedung tersebut. Oleh karena itu, sebagai salah satu mall terkenal yang ada di kota Bogor, BTM memerlukan sistem kelistrikan yang handal dan dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Selain mendapat suplai daya listrik dari jaringan utama PLN, Bogor Trade Mall (BTM) juga mempunyai Generator-set (Genset) sebagai Back-Up suplai daya listrik apabila suplai daya listrik utama dari jaringan PLN mengalami gangguan atau pemutusan aliran listrik secara tiba-tiba. Bogor Trade Mall (BTM) mempunya tiga unit Generator-set yang berkapasitas masing-masing 1000 kVA untuk memback-up daya listik apabila suplai utama dari PLN menagalami gangguan atau pemutusan aliran listrik secara tiba-tiba. Kata kunci: Back-Up System, Suplai Daya Listrik 1.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Bogor Trade Mall (BTM) merupakan salah satu gedung bertingkat yang ada di kota Bogor yang bersifat komersil. Salah satu untuk menunjang kenyamanan konsumen, gedung tersebut memerlukan sistem kelistrikan yang handal, baik suplai daya listriknya, maupun back-up sistem kelistrikannya yang merupakan hal yang sangat penting sebagai penyuplai daya listrik jika suplai daya listrik utama dari jaringan PLN mengalami gangguan atau pemutusan aliran listrik secara mendadak. Oleh karena itu, back-up sistem kelistrikan di gedung bertingkat seperti Bogor Trade Mall (BTM) yang bersifat komersil, sangatlah penting untuk kenyamanan konsumen apabila terjadi gangguan atau pemutusan aliran listrik secara tiba-tiba. 1.2. Maksud Dan Tujuan Mengetahui sistem kerja yang diterapkan untuk memback-up suplai daya listrik di gedung bertingkat Bogor Trade Mall (BTM). 2.
2.1. Suplai Daya Listrik Kebutuhan tenaga listrik pada suatu industri harus disesuaikan dengan keadaan produktivitas perusahaan itu sendiri, yang paling penting adalah kontinuitas dan keandalan yang tinggi dalam pelayanannya. Mengingat bahwa tenaga listrik sangat penting dalam proses produksi, maka sumber tenaga listrik ini harus dijaga dari adanya berbagai macam gangguan. Adapun suplai daya listrik dapat dapat diperoleh dari: a)
Sulplai jaringan dari PLN
b) Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD/GENSET) Namun demikian, untuk dapat menentukan pilihan dalam penyediaan suplai tenaga listrik perlu dipertimbangkan kondisi kelompok beban yang akan terpasang. 2.1.2 Suplai Daya Listrik Dari Jaringan PLN
LANDASAN PUSTAKA
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 1
Untuk menyalurkan tenaga listrik ke konsumen, PLN membangun gardu distribusi di pusat-pusat beban. Di gardu distribusi ini terjadi penurunan tegangan dari tegangan transmisi ketegangan menengah distribusi. Dalam ketentuan pelanggan atau konsumen itu harus memiliki gardu distribusi sendiri.
c)
Ada 2 komponen utama pada Genset, yaitu: 1) Prime Mover atau penggerak mula, dalam hal ini mesin diesel/engine.
2.1.3 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD/GENSET) Untuk menjaga kemungkinan terjadi pemutusan aliran listrik dari PLN, maka suatu industri menyediakan pembangkit listrik sandiri sebagai back-up, biasanya digunakan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD/GENSET). Namun ada juga suatu industri yang tidak mempergunakan suplai daya dari PLN, tapi hanya tergantung pada Pembangkit Lisrik Tenaga Diesel (PLTD/GENSET). Pembangkit Lisrik Tenaga Diesel (PLTD/GENSET) lebih cocok digunakan untuk industri dibandingkan dengan jenis pembangkit listrik lain, seperti pembangkit listrik tenaga uap, gas dan sebagainya karena pemeliharaannya dan perawatannya lebih mudah dibandingkan pembangkit listrik lainnya. Mesin Diesel termasuk mesin dengan pembakaran dalam atau disebut motor bakar ditinjau dari cara memperoleh energi thermalnya. Untuk membangkitkan listrik sebuah mesin diesel menggunakan generator dengan sistem penggerak tenaga diesel atau yang biasa dikenal dengan sebutan Genset (Generator Set). Keuntungan pemakaian mesin diesel sebagai Prime Mover: a)
2) Generator 2.1.3.1 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 atm), 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. (http://dunialistrik.blogspot.com)
Adapun cara kerja mesin diesel adalah sebagai berikut: 1)
Langkah ke atas yang pertama merupakan langkah pemasukan dan penghisapan, disini 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, disini kedua katup yaitu katup isap dan katup buang tertutup, sedangkan poros engkol terus berputar dan menarik kembali torak ke bawah.
4)
Langkah ke empat merupakan langkah pembuangan, disini katup buang terbuka dan menyebabkan gas akibat sisa pembakaran terbuang keluar. Gas dapat keluar karena pada proses keempat ini
Design dan instalasi sederhana
b) Auxilary equipment sederhana a)
Waktu pembebanan relatif singkat
b) Konsumsi bahan bakar relatif murah dan hemat Kerugian pemakaian mesin diesel sebagai Prime Mover: a)
Bobot mesin sangat berat karena harus dapat menahan getaran serta kompresi yang tinggi.
b) Starting awal berat, karena kompresinya tinggi yaitu sekitar 200 bar.
Semakin besar daya maka mesin diesel tersebut dimensinya makin besar pula, hal tersebut menyebabkan kesulitan jika daya mesinnya sangat besar.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 2
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.
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 atau 24 Volt, yang merupakan tegangan standarnya, maka hubungan antara battery charger dengan baterai atau accu akan diputus oleh pengaman tegangan. 3)
Sumber: (http://dunia-listrik.blogspot.com)
Gambar 1 Cara Kerja Mesin Diesel Berdasarkan proses di atas, maka mesin diesel dapat digolongkan menjadi 3 bagian: 1)
Diesel kecepatan rendah (n<400 rpm)
2)
Diesel kecepatan (400
3)
Diesel kecepatan tinggi (n>1000 rpm)
menengah
Sistem starting adalah proses untuk menghidupkan/menjalankan mesin diesel. Ada 3 macam sistem starting yaitu: 1)
Sistem Start manual
Sistem start ini dipakai untukmesin diesel dengan daya yang relatif kecil yaitu < 30 PK. Cara untuk menghidupkan mesin diesel pada sistem ini adalah dengan menggunakan penggerak engkol atau poros hubung yang akan digerakan 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 menggerakan diesel sampai mencapai putaran tertentu. Baterai atau accu yang dipakai harus
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 kedalam 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 diruang 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. 2.1.3.2 generator Generator adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Generator ini memperoleh energi mekanis dari prime mover. Generator arus bolak-balik (AC) dikenal dengan sebutan alternator. Generator diharapkan dapat mensuplai tenaga listrik pada saat terjadi gangguan, dimana suplai tersebut digunakan untuk beban prioritas. Sedangkan genset (generator set) merupakan bagian dari generator. Genset merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Genset atau sistem generator penyaluran adalah suatu generator listrik yang terdiri dari panel, berenergi solar dan terdapat kincir angin yang ditempatkan pada
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 3
suatu tempat. Genset dapat digunakan sebagai sistem cadangan listrik atau “offgrid” (sumber daya yang tergantung atas kebutuhan pemakai). Genset sering digunakan oleh rumah sakit dan industri yang mempercayakan sumber daya listrik yang mantap, seperti halnya area pedesaan yang tidak ada akses untuk secara komersial menghasilkan listrik.
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.
2.2 AMF dan ATS
-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). AMF dapat mengatur genset beroperasi jika suplai utama dari PLN mati dan memutuskan genset jika suplai utama dari PLN hidup lagi.
Bila Anda memiliki backup power atau memiliki catu daya lebih dari satu semisal anda menggunakan sumber dari PLN dan di Back-up oleh Genset (generator-set) tentu sering sekali harus secara bergantian untuk menggunakannya, pada kebiasaannya banyak menggunakan handle Cam Switch atau sering dinamakan COS (Change Over Switch) untuk memindah kontak sumber daya tersebut, pada pabrik pabrik zaman dulu juga seringnya menggunakan saklar cam untuk memindahkan daya, Hal tersebut berarti di anggap secara manual dan membutuhkan operator dalam mengoprasikan pemindah daya tersebut, dalam perkembangan tekhnologi dunia elektrikal akhirnya merekayasa hal tersebut kemudian di jalankan secara Automatic yang di singkat ATS ( Auto Transfer Swith ) yang di fungsikan secara Automatic untuk memindahkan daya sesuai dengan kebutuhan tanpa menggunakan tenaga manusia untuk mengoprasikannya, pada kebiasaanya ATS akan di sertakan pula AMF (Automatic Main Failure) atau sering di jelaskan sebagai kontrol kendali terhadap generator back-up atau perintah kendali hidup mati mesin Generator, dalam beberapa jenis ATS di bedakan menurut kapasitas daya yang di butuhkan atau berdasar Phasa dan Ampere yang melalui panel tersebut, namun untuk perinsip kerjanya sama. Jadi, AMF merupakan alat yang berfungsi menurunkan downtime dan meningkatkan keandalan sistem catu daya listrik. AMF dapat mengendalikan transfer Circuit Breaker (CB) atau alat sejenis, dari catu daya utama (PLN) ke catu daya cadangan (genset) dan sebaliknya, ATS merupakan pelengkap dari AMF dan bekerja secara bersama-sama. ATS atau Automatic Transfer Switch, yaitu proses pemindahan sumber listrik yang satu ke sumber listrik yang lain secara bergantian sesuai perintah pemrograman, ATS adalah
Cara Kerja AMF dan ATS:
-Sistim kerja panel ATS dan AMF yang sering kita temukan adalah kombinasi untuk pertukaran sumber baik dari genset ke pln maupun sebaliknya, bilamana suatu saat sumber listrik dari PLN tiba-tiba padam, maka AMF bertugas untuk menjalankan diesel genset sekaligus memberikan proteksi terhadap sistim genset, baik proteksi terhadap unit mesin/engine yang berupa pengamanan terhadap gangguan rendahnya tekanan minyak pelumas (Low Oil Pressure) maupun kondisi temperatur mesin serta media pendinginannya, dan juga memberikan perlindungan terhadap unit Generatornya, baik berupa pengamanan terhadap beban pemakaian yang berlebih maupun perlindungan terhadap karakter listrik lain seperti tegangan maupun frequensi genset, apabila parameter yang diamankan melebihi batasan normal/setting maka tugas ATS adalah melepas hubungan arus listrik ke beban sedangkan AMF bertugas untuk memberhentikan kerja mesin. Apabila generator yang dijalankan beroperasi dengan baik, berikutnya ATS bertugas memindahkan sambungan dari sebelumnya yang tersambung dengan PLN dipindahkan secara otomatis ke sisi generator sehingga aliran listrik bisa tersambung ke sisi pengguna. 2.3 UPS (Uninterruptible Power Supply) Uninterruptible Power Supply (UPS) merupakan sistem Penyedia daya listrik yang sangat penting dan diperlukan sekaligus dijadikan sebagai benteng dari kegagalan
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 4
daya serta kerusakan sistem dan hardware. UPS akan menjadi sistem yang sangat penting dan sangat diperlukan pada banyak perusahaan penyedia jasa telekomunikasi, jasa informasi, penyedia jasa internet dan banyak lagi. Dapat dibayangkan berapa besar kerugian yang timbul akibat kegagalan daya listrik jika sistem tersebut tidak dilindugi dengan UPS.
j)
2.3.2 Jenis-Jenis UPS Berdasarkan Cara Kerjanya a)
Dapat memberikan energi listrik sementara ketika terjadi kegagalan daya pada listrik utama.
b)
Memberikan kesempatan waktu yang cukup untuk segera menghidupkan genset (sistem daya darurat) sebagai pengganti listrik utama.
c)
Memberikan kesempatan waktu yang cukup untuk segera melakukan backup data dan mengamankan sistem operasi (OS) dengan melakukan shutdown sesuai prosedur ketika listrik utama padam.
d)
Mengamankan sistem komputer dari gangguan-gangguan listrik yang dapat mengganggu sistem komputer baik berupa kerusakan software, data maupun kerusakan hardware.
e)
UPS secara otomatis dapat melakukan stabilisasi tegangan ketika terjadi perubahan tegangan pada input sehingga tegangan output yang digunakan oleh sistem komputer berupa tegangan yang stabil.
f)
UPS dapat melakukan diagnosa dan manajemen terhadap dirinya sendiri sehingga memudahkan pengguna untuk mengantisipasi jika akan terjadi gangguan terhadap sistem.
g)
User friendly installasi.
h)
User dapat melakukan kontrol UPS melalui jaringan LAN (Local Area Network) dengan menambahkan beberapa accessories yang diperlukan.
i)
dan
mudah
b)
On-line UPS Pada UPS jenis ini terdapat 1 rectifier dan 1 inverter yang terpisah. Hal ini lebih mahal apabila dibandingkan dengan dua jenis UPS lainnya. Dalam keadaan gangguan, suplai daya ke rectifier akan diblok sehingga akan ada arus DC dari baterai ke inverter yang kemudian diubah menjadi AC.
c)
Off-line UPS UPS jenis ini merupakan UPS paling murah diantara jenis UPS yang lain. Karena rectifier dan inverter berada dalam satu unit. Dalam keadaan gangguan, switch akan berpindah sehingga suplai daya dari suplai utama terblok. Akibatnya akan mengalir arus DC dari baterai menuju inverter.
2.3.3 Komponen-Komponen UPS a)
Baterai Jenis baterai yang digunakan UPS umumnya berjenis lead-acid atau jenis nikel-cadmium. Baterai ini umumnya mampu menjadi sumber tegangan cadangan maksimal selama 30 menit.
b) Rectifier (penyearah) Penyearah berfungsi untuk mengubah arus AC menjadi arus DC dari suplai listrik utama. Hal ini bermanfaat pada saat pengisian baterai.
dalam
Dapat diintegrasikan dengan jaringan internet.
Line-interactive UPS Pada UPS jenis ini diberi tambahan alat AVR (automatic voltage regulator) yang berfungsi mengatur tegangan dari suplai daya ke peralatan.
2.3.1 Fungsi Utama UPS a)
Notifikasi jika terjadi kegagalan dengan melakukan setting software UPS manajemen.
c)
Inverter Kebalikan dari penyearah, inverter berfungsi untuk mengubah arus DC dari baterai menjadi arus AC. Hal ini dilakukan pada saat baterai pada UPS digunakan untuk memberikan tegangan ke komputer.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 5
2.3.4 Cara Kerja UPS UPS bekerja berdasar kepekaan tegangan. UPS akan menemukan penyimpangan jalur voltase (linevoltage) misalnya, kenaikan tajam, kerendahan, gelombang dan juga penyimpangan yang disebabkan oleh pemakaian dengan alat pembangkit tenaga listrik yang murah. Karena gagal, UPS akan berpindah ke operasi on-battery atau baterai hidup sebagai reaksi kepada penyimpangan untuk melindungi bebannya (load). Jika kualitas listrik kurang, UPS mungkin akan sering berubah ke operasi on-battery. Kalau beban bisa berfungsi dengan baik dalam kondisi tersebut, kapasitas dan umur baterai dapat bertahan lama melalui penurunan kepekaan UPS.
rendah 380 V / 220 V dengan menggunakan trafo penurun tegangan (step down)/ 3 phasa dengan hubungan ∆ / Y dan ketiga trafo tersebut bekerja secara terpisah satu dengan yang lainnya. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut
Fungsi UPS bukanlah sebagai pengganti sumber listrik, dalam pegertian anda dapat menggunakan UPS untuk selamanya sebagai pengganti sumber listrik utama. Waktu maksimal yang diberikan tergantung dari jenis baterai yang dimilikinya. Umumnya waktu 15 – 30 menit sudah cukup baik. 3. SISTEM KELISTRIKAN DI GEDUNG BERTINGKAT BOGOR TRADE MALL (BTM) 3.1 Sumber Daya Listrik Untuk memenuhi kebutuhan suplai daya listik di gedung Bogor Trade Mall (BTM), gedung tersebut mendapat suplai daya listrik dari gardu distribusi PLN dan sumber daya listrik cadangan, yaitu Generator-set ( Genset ) yang merupakan sumber suplai daya listrik cadangan apabila suplai daya listrik utama dari jaringan PLN mengalami gangguan atau pemutusan aliran listrik secara mendadak. Bogor Trade Mall (BTM) sendiri mempunyai 3 buah Generator-set sebagai back-up daya listrik, dan satu unit UPS (Uninterruptible Power System) yang berkapasitas 1000 VA. 3.1.1 Sumber Daya Listrik dari Jaringan PLN Sumber daya listrik dari PLN yang terpasang pada gedung Bogor Trade Mall (BTM), menggunakan 3 unti transformator distribusi dengan kapasitas daya yang terpasang dari masing-masing trafo adalah 2000 kVA (total 6000 kVA) dengan berpendingin minyak (oil Immersed). Sumber daya listrik PLN ini diperoleh dari jaringan tegangan menengah 20 kV yang diturunkan menjadi tegangan
Sumber: Bogor Trade Mall (BTM) Gambar 2 Single Line Diagram Sistem Distribusi Daya Listrik di Gedung Bertingkat Bogor Trade Mall (BTM) 3.1.2 Sumber Daya Listrik dari Generatorset (Genset) Sumber daya listrik dari Genset yang digunakan gedung Bogor Trade Mall (BTM), yaitu hanya untuk sebagai cadangan penyedia daya listrik untuk beban yang terpasang di gedung Bogor Trade Mall (BTM), kecuali CCTV dan CHILLER. Genset yang digunakan gedung Bogor Trade Mall berjumlah 4 unit Genset, dari MITSHUBISI yang berkapasitas dari masing-masing Genset adalah 3 diantaranya berkapasitas 1000 kVA, dan satu unit berkapasitas 500 kVA, untuk genset berkapasitas 500 kVA dipergunakan untuk cadangan tambahan daya, jadi yang aktif yang di gunakan daya sebesar 3000 kVA, terpasang paralel dengan tegangan kerja 380V/220V line to line dengan frekuensi 50 Hz. Maka total kapasitas daya listrik dari 4 unit Genset adalah sebesar 3500 kVA. Di bawah ini merupakan Tabel Klasifikasi Genset dan gambar dari Genset yang ada di Bogor Trade Mall (BTM).
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 6
Table 1 Klasifikasi Genset di Bogor Trade Mall (BTM) Sumber: Bogor Trade Mall (BTM) Untuk Rated Voltage Genset 400/230 V maksudnya adalah 400 V untuk tegangan Merk
KVA
Cos Phi
Rated Voltage
Genset 1
Mitsubishi
1000
0,8
400/230
Genset 2
Mitsubishi
1000
0,8
400/230
Genset 3
Mitsubishi
1000
0,8
400/230
Phase
Frekuency (Hz)
Rated Current
Rated Rpm
3
50
2634 A
1500
3
50
2634 A
1500
3
50
2634 A
1500
antar phasa (line to line), sedangkan 230 V adalah tegangan phasa ke netral (line to netral).
sangat tinggi. Di gedung Bogor Trade Mall (BTM), karena kapasitas UPS hanya 1000 VA, UPS hanya digunakan untuk membackup bagian CCTV dan BAS (Building Automation System). Di bawah ini merupakan gambar dari UPS yang ada di Bogor Trade Mall (BTM).
Sumber: Bogor Trade Mall (BTM) Gambar 6 UPS (Uninterruptible Power System) 3.2 Sistem Distribusi Daya Listrik
Sumber: Bogor Trade Mall (BTM) Gambar 3 Generator-set 1000 KVA di Bogor Trade Mall(BTM) 3.1.2.1 PKG (Panel Kontrol Genset)
Sumber: Bogor Trade Mall (BTM) Gambar 4 Panel ATS dan AMF di Bogor Trade Mall (BTM) 3.1.2.2 Module
Genset
Module dari Genset ini merupakan alat yang berfungsi mengatur start Genset saat PLN OFF dan mengatur Genset untuk stand by kembali saat PLN ON kembali.
Sistem distribusi daya listrik gedung Bogor Trade Mall menggunakan ystem jaringan tegangan menengah yang dibagi 3 panel grup tegangan menengah 20 kV PLN menggunakan jenis kabel N2XSY 3 x 120 mm2 yang dihubungkan pada panel utama tegangan menegah (PUTM). PUTM ini menggunakan 3 unit trafo step down berkapasitas masing-masing trafo 2000 kVA total ketiga trafo sebesar 6000 kVA hubungan ∆ / Y dengan jenis kabel ∆ = N2XSY 3 x (1x70) mm2 dan Y = NYY 21 x (1 x 300) mm2, yang berfungi sebagai penurun tegangan dari 20 kV diturunkan menjadi 380V/220V secara line to line masuk pada 2 Panel Utama Tengangan Rendah (PUTR 1 dan PUTR 2) dan Panel PUTR CHILLER. PUTR CHILLER penempatannya berada di lantai 5th. Floor seperti yang terlihat pada gambar 3.1 hanya dipergunakan untuk beban Chiller berkapasitas beban 666562.5 Watt. Total keseluruhan penggunaan beban daya yang terpasang pada gedung Bogor Trade Mall (BTM) adalah sebesar 2951765.7 Watt. Untuk lebih jelasnya dapat di lihat pada tabel di bawah ini. Tabel 2 Total Daya Terpasang Pada Gedung Bertingkat Bogor Trade Mall (BTM)
Sumber: Bogor Trade Mall (BTM)
No
Lantai
Daya ( W )
Gambar 5 Module Genset
1
Basement
168.818,8
3.1.3 UPS (Uninterruptible Power System)
2
Lw. Ground Floor
236.164,1
Sumber daya listrik ini dipergunakan untuk ruangan-ruangan atau peralatan yang membutuhkan keandalan ystem yang
3
Ground Floor
284.412,8
4
Up. Ground Floor
281.525,2
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 7
5
1st. Floor
282.567,9
6
2nd. Floor
400.067,1
7
3rd. Floor
318.023,4
8
4th. Floor
770.288,5
9
th
5 . Floor
Kondisi Normal : beban disuplai oleh trafo (ACB Trafo ON) Kondisi Emergency: ketika terjadi gangguan/pemutusan aliran listrik dari suplai utama PLN, ACB Genset dan tiga unit Genset akan ON dalam waktu 5 detik setelah ada perintah dari AMF.
209.898,6
TOTAL
2.951.765,7
Sumber: Bogor Trade Mall (BTM) 4. BACK-UP SYSTEM KELISTRIKAN DI GEDUNG BERTINGKAT BOGOR TRADE MALL (BTM)
Normal Kembali : beban akan disuplai kembali oleh PLN setelah PLN ON kembali dengan waktu tunda 1 menit. b.
Module Genset
4.1 Komponen Back-Up System Suplai Daya Listrik di Bogor Trade Mall (BTM)
Di dalam Module Genset ini terdapat AMF yang berfungsi sebagai pengiriman sinyal perintah Genset untuk start saat PLN OFF.
1.
Berikut ini merupakan gambar wiring diagram back-up system genset secra umm di gedung bertingkat Bogor Trade Mall (BTM)
Genset yang dipakai dalam memback-up suplai daya listrik di gedung Bogor Trade Mall (BTM) berjumalah 3 unit dengan kapasitas masing-masing 1000 kVA. Dalam memback-up suplai daya listrik, ketiga genset tersebut bekerja secara paralel. Kerja paralel genset tersebut diatur secara otomatis di dalam PKG (Panel Kontrol Genset). 2.
PKG (Panel Kontrol Genset)
PKG merupakan suatu panel yang terdiri dari beberapa komponen yang berperan dalam back-up sistem Genset dalam mensuplai daya listrik jika sumber utama dari PLN mengalami gangguan atau pemutusan aliran listrik secara mendadak. Di dalam PKG terdapat beberapa alat, diantaranya: a. Timer, berfungsi untuk mengatur time delay start genset setelah mendapat perintah dari AMF. Berikut ini merupakan gambar dari timer dan Tabel 3 Sistem Operasional Back-Up system Genset dalam Mensuplai Daya Listrik Berdasarkan Waktu Setting Timer. Tabel 3 Sistem Operasional Back-Up system Genset dalam Mensuplai Daya Listrik Berdasarkan Waktu Setting Timer Keterangan tabel:
TRAFO 2000 KVA
TRAFO 2000 KVA
GENSET 3000 KVA
Genset (Generator-set)
PUTR 1 ACB 3200 A 4P
ACB 3200 A 4P
G
G
PKG ATS
G
PUTR 2
TRAFO 2000 KVA
PUTM CHILLER
PP-CHILLER
PUTM
INCOMMING PLN
Gambar 7 Wiring diagram back-up system secara umum di Bogor Trade Mall (BTM)
Waktu Operasional Back-Up Sistem Dalam Setiap Kondisi NORMAL KEMBALI
EMERGENCY NORMAL
0 dtk
1 dtk
2 dtk
3 dtk
4 dtk
5 dtk
ACB Trafo
ON
OFF
1 menit
ACB Genset
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
Genset 1 Genset 2
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
Genset 3
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
AMF
OFF
ON
ON
ON
ON
ON
ON
OFF
dan berikut ini merupakan gambar wiring dari system back-up yang yang ada di Bogor Trade Mall (BTM).
ON
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 8
PUTR 1
TRAFO 2000 KVA
TRAFO 2000 KVA
PKG ACB 3200 A 4P
G
ACB 4P 1600 A
ACB 2500 A 3P
TOTAL BEBAN PUTR 1 962.556,2 W
G ACB 2500 A 3P
ATS
G AMF AMF AMF
PUTR 2
TRAFO 2000 KVA
PP-Colling Tower 75.937,5 W
TOTAL BEBAN PUTR 2 1.322.647 W
terlebih dahulu masuk ke PKG (Panel Kontrol Genset), kemudian daya listrik disalurkan ke PUTR 1 dan PUTR 2, dan dari PUTR (Panel Utama Tegangan Rendah) ini barulah daya listrik disalurkan ke beban terpasang melalui panel-panel yang ada disetiap lantai yang ada di gedung Bogor Trade Mall (BTM). (dapat dilihat pada gambar 2) Setelah daya masuk ke beban, selama ±10 menit genset menyesuaikan dengan kondisi beban, jika beban ketika PLN OFF hanya mencapai ≤ 400 kW, maka dua unit Genset kembali stand by atas perintah dari module Genset yang ada di Panel PKG.
PP-CHILLER PUTM CHILLER
3200 A
50 KA NYY 1x300 mm2
3200 A
50 KA NYY 1x300 mm2
ACB 3200 A 4P
ACB 3200 A 4P
PUTM
INCOMMING PLN
PP-CHWP 590.625 W
Gambar 8 Wiring diagram back-up system genset di Bogor Trade Mall (BTM) 4.2 Sistem Operasional Genset 4.2.1
Pada saat PLN ON
Berdasarkan gambar 4.4 wiring diagram back-up system genset, maka, pada saat PLN beroperasi (ON), maka semua beban yang ada di gedung Bogor Trade Mall (BTM) disuplai oleh PLN. Oleh karena itu ketiga genset yang bertugas untuk membck-up suplai daya listrik di gedung Bogor Trade Mall (BTM) tersebut dalam keadaan OFF. Kondisi dari ACB masih dalam terbuka. 4.2.2
Pada saat PLN OFF
Apabila sumber daya listrik utama yaitu PLN mengalami gangguan atau pemutusan aliran listrik (OFF) secara tiba-tiba, secara otomatis ACB Trafo membuka, maka waktu delay 5 detik yang telah disetting pengiriman perintah dari AMF (Automatic Main Failure) yang ada di panel PK.Genset untuk start ketiga genset, agar generator-generator tersebut ON. Setelah waktu delay tersebut sudah dirasa cukup, maka ketiga genset tersebut ON (start) berdasarkan perintah dari AMF tersebut, Genset-genset tersebut tidak langsung menyalurkan daya, tetapi memerlukan waktu running selama ±5 detik dan melakukan sinkronisasi terlebih dahlu yang telah diatur oleh Module dari Genset yang telah deprogram, setelah ketiga genset sinkron, secara otomatispun ACB genset menutup. Setelah ketiga genset ini sudah siap untuk menyalurkan daya listrik, daya listrik
4.2.3
Pada saat PLN ON Kembali
Jika PLN ON kembali, suplai daya listrik dari PLN tersebut tidak langsung masuk dan mensuplai beban, dikarenakan ada selang waktu yang telah disetting pada AMF tersebut untuk waktu delay agar tegangan dari PLN tidak langsung mensuplai beban, karena dikhawatirkan terjadi pemutusan aliran listrik kembali dari PLN tersebut. Setelah waktu delay yang telah disetting tersebut yaitu ±1 menit PLN tidak mengalami pemutusan aliran listrik, maka PLN ON (ACB genset membuka, sementara ACB trafo menutup) untuk mensuplai tegangan kembali dengan masih didampingi genset tersebut yang masih ON, dengan asumsi bila terjadi lost conection dari PLN, maka genset tersebut siap mensuplai kembali tanpa harus start awal lagi. Jika PLN ON kembali dalam kondisi Genset siap mensuplai beban, maka AMF memeritahkan ACB Trafo untuk menutup, dan memerintahkan ACB Genset untuk membuka, kemudian AMF juga memerintahkan Genset untuk cooling down dalam waktu ±15 menit. 4.3 Kerja Paralel Genset Di Bogor Trade Mall (BTM), ketika PLN OFF, maka yang berperan dalam menyuplai daya listrik adalah tiga unit Genset yang di pasang secara paralel. Adapun syarat dari kerja paralel dari generator adalah 1.Mempunyai tegangan kerja yang sama Dengan adanya tegangan kerja yang sama diharapkan pada saat diparalel dengan beban kosong power faktornya 1. Dengan power factor 1 berarti tegangan antara generator persisi sama .jika sumber tegangan itu berasal dari sumber yang sifatnya statis misal dari
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 9
battery atau transformator maka tidak akan ada arus antara kedunya. Namun karena sumber tegangan yang dinamis (diesel generator) Maka power factornya akan terjadi deviasi naik dan turun secara periodic bergantian dan berlawanan. Hal ini terjadi karena adanya sedikit perbedaan sudut phase yang sesekali bergeser karena faktor gerak dinamis dari diesel penggerak. Itu bisa dibuktikan dengan membaca secara bersamaan Rpm dari genset dalam keadaan sinkron misalnya Generator 1 mempunyai kecepatan putar 1500 rpm dan generator 2 mempunyai kecepatan putar 1501 rpm maka terdapat selisih 1 putaran / menit Dengan perhitungan 1/1500 x 360 derajat maka terdapat beda fase 0,24 derajat dan jika dihitung selisih teganan sebesar cos phi 0,24 derajat x tegangan nominal (400 V )tegangan nominal (400 V ) dan selisihnya sekitar V dan selisih tegangan yang kecil cukup mengakibatkan timbulnya arus sirkulasi antara 2 buah genset tersebut dan sifatnya tarik menarik . dan itu tidak membahayakan. Dan pada saat dibebani bersama sama maka power faktornya akan relative sama sesuai dengan power factor beban. Memang sebaiknya dan idealnya masing masing generator menunjukkan power factor yang sama. Namun jika terjadi power factor yang berbeda dengan selisih tidak terlalu banyak tidak terjadi akibat apa apa. Akibatnya salah satu genset yang mempunyai nilai power factor rendah akan mempunyai nilai arus yang sedikit lebih tinggi. Yang penting diperhatikan adalah tidak melebihi arus nominal dan daya nominal dari genset. 2.Mempunyai urutan phase yang sama Yang dimaksud urutan phase adalah arah putaran dari ketiga phase. Arah urutan ini dalam dunia industri dikenal dengan nama CW (clock wise) yang artinya searah jarum jam dan CCW (Counter Clock Wise) yang artinya berlawanan dengan jarum jam. Hal ini dapat diukur dengan alat phase sequence tipe jarum. Dimana jika pada saat mengukur jarum bergerak berputar kekanan dinamakan CW dan jika berputar kekiri dinamakan CCW. Disamping itu dikenal juga urutan phase ABC dan CBA. ABC identik dengan CW sedangkan CBA identik dengan CCW. Perlu diketahui bahwa dalam banyak generator mencantumkan simbol R,S,T,N ataupun L1,L2,L3 ,N namun tidak selalu berarti bahwa urutan CW / ABC itu berarti
RST atau L1L2L3 jika diukur urutan STR, TRS ,L2L3L1 itu juga termasuk CW/ABC . Sebagai contoh: jika kabel penghantar yang keluar dari generator diseragamkan semua berwarna hitam dan tidak ada kode sama sekali, apakah kita bisa membedakan secara visual atau parameter listrik bahwa penghantar itu phasenya R, S, atau T tentu tidak. Kita hanya bisa membedakan arah urutannya saja CW atau CCW. Apapun generatornya jika mempunyai arah urutan yang sama maka dapat dikatakan mempunyai salah satu syarat dari paralel generator. Sehingga bisa jadi pada dua generator yang sama urutan RST pada genset 1 dapat dihubungkan dengan phase STR pada Genset 2 dan itu tidak ada masalah asal keduanya mempunyai arah urutan yang sama. 3.Mempunyai frekuensi kerja yang sama Didalam dunia industri dikenal 2 buah sistem frekuensi yaitu 50 hz dan 60 hz. Dalam operasionalnya sebuah genset bisa saja mempunyai frekuensi yang fluktuatif (berubah ubah) karena faktor faktor tertentu. Pada jaringan distribusi dipasang alat pembatas frekuensi yang membatasi frekuensi pada minimal 48,5 hz dan maksimal 51,5 Hz. Namun pada genset genset pabrik over frekuensi dibatasi sampai 55 hz sebagai overspeed. Pada saat hendak paralel, dua atau lebih genset tentu tidak mempunyai frekuensi yang sama persis. Jika mempunyai frekuensi yang sama persis maka genset tidak akan bisa paralel karena sudut phasanya belum match, salah satu harus dikurangi sedikit atau dilebihi sedikit untuk mendapatkan sudut phase yang tepat. Setelah dapat disinkron dan berhasil sinkron baru kedua genset mempunyai frekuensi yang sama sama persis. 4.Mempunyai sudut phase yang sama Mempunyai sudut phase yang sama bisa diartikan , kedua phase dari 2 genset mempunyai sudut phase yang berhimpit sama atau 0 derajat. Dalam kenyataannya tidak memungkinkan mempunyai sudut yang berhimpit karena genset yang berputar meskipun dilihat dari parameternya mempunyai frekuensi yang sama namun jika dilihat menggunakan synchronoscope pasti bergerak labil kekiri dan kekanan, dengan kecepatan sudut radian yang ada sangat sulit untuk mendapatkan sudut berhimpit dalam jangka waktu 0,5 detik. Breaker membutuhkan waktu tidak kurang dari 0,3
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 10
detik untuk close pada saat ada perintah close.
5. KESIMPULAN 1.
Dalam proses sinkron masih diperkenankan perbedaan sudut maksimal 10 derajat. Dengan perbedaan sudut maksimal 10 derajat selisih tegangan yang terjadi berkisar 49 Volt. 4.4 Kemampuan Genset berdasarkan Total Daya Terpasang Dari gambar 2 terlihat ada tiga unit genset yang dipakai dalam berperan sebagai back-up suplai daya listrik jika sumber suplai daya listrik utama dari PLN mengalami gangguan atau pemutusan aliran listrik secara tiba-tiba. Untuk memback-up seluruh beban (kecuali CHILLER dan CCTV) yang ada di gedung Bogor Trade Mall (BTM), maka ketiga genset yang setiap genset berkapasitas 1000 kVA tersebut, bekerja secara paralel. Kemampuan dari ketiga genset tersebut dalam memback-up total daya yang ada di gedung Bogor Trade Mall (BTM) tersebut dapat terlihat dari perhitungan di bawah:
2.
Back-up system di gedung bertingkat Bogor Trade Mall (BTM), tidak dapat diback-up oleh satu unit Generator-set saja, oleh karena itu Generator-set yang digunakan untuk memback-up daya listrik apabila daya dari PLN mengalami gangguan di gedung bertingkat Bogor Trade Mall (BTM) menggunakan Tiga unit Generator-set, yaitu Generator-set yang berkapasitas masing-masing 1000 kVA. Berdasarkan analisa perhitungan kemampuan Generator-set, ketiga Generator-set dengan kapasitas masingmasing 1000 kVA yang dipasang secara paralel, dapat bekerja dengan baik, yaitu dengan kapasitas 2.400 kW, ketiga Generator-set yang diparalel dapat memback-up daya sebesar 2.285.203,2 W di gedung bertingkat Bogor Trade Mall (BTM).
Total 3 unit genset = 3 x 1000 kVA = 3000 kVA Sementara itu, total daya terpasang yang diketahui dari table 2 di bab III adalah: 2.951.765,7 Watt Total daya tersebut harus dikurangi oleh besar daya CHILLER, karena genset tidak memback-up bagian tersebut, maka total daya sebenarnya yang diback-up oleh ketiga genset tersebut adalah: 2.951.765,7 Watt - 666562.5 Watt = 2.285.203,2 W Maka dari total daya 3 unit genset = 3.000 kVA = 3.000 kVA x 0,8 = 2.400 kW = 2.400.000 W Dari total daya 3 unit genset, ketiga genset tersebut mampu untuk memback-up daya terpasang maksimal sebesar 2.400.000 W, sementara itu daya terpasang di gedung Bogor Trade Mall (BTM) yang harus dibackup oleh ketiga genset tersebut adalah sebesar: 2.285.203,2 W. Jadi, ketiga genset tersebut mampu untuk memback-up daya sebesar 2.285.203,2 W di gedung Bogor Trade Mall (BTM).
PUSTAKA [1] Prasetyo, Agus. Skripsi. Back-Up System Untuk Mensuplai Kebutuhan Daya Pada Lembaga Biologi Molekuler Eijkman (LBME) Jakarta. Universitas Pakuan Bogor. Tidak dipublikasikan. [2] Herdiyanto Maulana, Hery. Skripsi. Studi Back-Up System Genset di Lembaga Biologi Molekuler Eijkman (LBME) Jakarta. Universitas Pakuan Bogor. Tidak dipublikasikan. [3] Abdul Kadir, TRANSFORMSTOR, Penerbit PRADNY PARAMITA. Jakatra 1986. [4] AS Pabla, Sistem Distribusi Listrik, Erlangga. 1995. [5] Hartono Poerba, M.ARCH. 1992
Utility
Daya
Bangunan,
[6] Hasan Basri, Sistem Distribusi Daya Listrik, ISTN. 1997. [7] Michael Nedle, Teknologi Listrik. Erlangga. 1987.
Instalasi
[8] P. Van Harten, E Setiawan, Instalasi Arus Kuat. Jakarta. 1980.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 11
[9] M Muslimin, Konstruksi Generator, Erlangga. 1993. [10] (http://dunia-listrik.blogspot.com)/ Cara Kerja Mesin Diesel. [11] www.google.com / Generator set. [12] www.google.com / Suplai Daya Listrik. [13]
www.google.com Generator.
/
Kerja
Paralel
Penulis 1) Herman Hendrawan, ST., Alumni (2013) Program Studi Teknik Elektro FT- Unpak. 2) Ir. Dede Suhendi, MT. Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro FTUnpak. 3) Ir. Yon Rizal, Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro FT-Unpak.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan
Page 12
