Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
KARAKTERISTIK MCB SEBAGAI PEMUTUS dan PENGHUBUNG MERESPONS TERJADINYA GANGGUAN CATU DAYA INSTALASI PENGELOLAAN LIMBAH RADIOAKTIF Jonner Sitompul Pusat Teknologi Limbah Radioaktif – BATAN ABSTRAK KARAKTERISTIK MCB SEBAGAI PEMUTUS dan PENGHUBUNG MERESPONS TERJADINYA GANGGUAN CATU DAYA INSTALASI PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF. Catu daya dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) merupakan catu daya utama yang digunakan untuk proses pengolahan limbah radioaktif maupun untuk kegiatan administrasi. Sebagai instalasi nuklir yang sangat membutuhkan catu daya tak terputus, maka diperlukan Magnetic Circuit Breaker (MCB) sebagai pemutus dan penghubung catu daya yang dapat berfungsi secara otomatis ketika terjadi gangguan/pemadaman catu daya PLN. Sistem otomatis berfungsi untuk memindahkan jalur catu daya PLN normal ke sistem catu daya cadangan dari Gen-set sehingga semua sistem peralatan proses pengelolaan limbah radioaktif dan sistem keselamatan tidak kehilangan suplai catu daya. Karakteristik operasi MCB merespon sinyal Automatic Main Failure / AutomaticTtransfer Switch (AMF/ATS) ketika terjadinya gangguan catu daya diamati pada kondisi operasi otomatis, manual dan simulasi. Dari pengamatan operasi pemanasan rutin dan rata-rata tiap bulan selama tahun 2012 ditunjukkan bahwa AMF/ATS dapat merespons dan memberi sinyal untuk mengoperasikan sistem Gen-set dan MCB dengan tepat. Semua MCB dapat merespons sinyal tersebut rata-rata 2 detik sebagai pemutus dan penghubung catu daya instalasi pengelolaan limbah radioaktif serta memindahkan kondisi operasi menjadi kondisi darurat yang menggunakan catu daya Gen-set. ABSTRACT MCB CHARACTERISTICS TO BREAK AND CONNECT A CIRCUIT AS RESPOND OF POWER SUPPLY INTERRUPTION AT THE RADIOACTIVE WASTE TREAMENT INSTALLATION. Power supply from the state electricity company (PLN) is the main power supply used for the radioactive waste treatment and for administration activities. As a nuclear installation that very require an uninterrupted power supply, a magnetic circuit breaker (MCB) is needed to break and connect the power supply automatically when an interruption/outage of power supply from PLN occured. Automated system serves to move the normal power supply lines from PLN to the backup power supply system (Gen-set), so that all process equipments for radioactive waste management and the safety systems do not lose power supply. Response of MCB to signals of automatic main failure and automatic transfer switch (AMF/ATS) when power supply interruption occur is observed in operation set in mode of automatic, manual and simulation. From observation of routine operations and on each month during 2012 showed that the AMF/ATS could respond and give a signal to operate the Gen-sets and Magnetic Circuit Breaker appropriately. All MCB could respond to the signal in average of 2 seconds as breaker and connector of RWI’s power supply and they could transfer the operating condition to emergency that use Gen-set.
PENDAHULUAN Pemakaian energi listrik sebagai catu daya dalam proses pengelolaan limbah radioaktif dikategorikan dalam kondisi normal dan darurat (emergency). Pada kondisi normal pemakaian catu daya bersumber dari PLN, sedangkan pada kondisi emergency pemakaian catu daya dari Gen-set. Pengalihan catu daya dari kondisi normal ke darurat atau sebaliknya menggunakan Magnetic Circuit Breaker (MCB) dari modul AEG yang ada di panel Gen-set yang dapat dilakukan secara manual maupun automatis. Dioperasikan dengan mode otomatis adalah 783
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
untuk menghindari operator dari bahaya arus listrik dan memungkinkan proses perubahan sumber catu daya dari status normal ke emergency berlangsung dengan cepat sehingga peralatan-peralatan dan sistem keselamatan kerja radiasi akan mengalami gangguan karena kehilangan catu daya. Selain itu untuk menghindari terjadinya over speed pada Gen-set. Over speed Gen-set terjadi apabila Gen-set menerima catu daya PLN. Hal ini dimungkinka terjadi apabila operator melakukan kesalahan mengoperasikan magnetic circuit breaker. Sistem otomatisasi mengatur pemisahan jalur normal dengan jalur emergency melalui MCB Coupler sebagai pembatas jalur normal MCB incoming PLN dengan MCB incoming Gen-set jalur emergency(1). Ketiga MCB ini interlock dengan Automatic Transfer Switch (ATS) dan Automatic Main Failure (AMF) yang ada di panel Gen-set(4).
TATA KERJA Kehandalan operasional MCB PLN Off, MCB Coupler dan MCB Gen-set sangat menentukan kelancaran pendistribusian catu daya PLN dan catu daya emergency Gen-set(2). Untuk mengetahui masing-masing MCB bekerja dengan baik , maka karakteristik pengoperasian MCB diamati pada kondisi : 1. Dioperasikan Automatis Pengoperasian MCB secara automatis dikendalikan langsung modul AMF dan ATS yang ada di panel Gen-set. Operator hanya melakukan setting status automatis, sehingga bilamana terjadi gangguan/pemadaman Catu daya PLN maka secara automatis semua MCB akan berfungsi sesuai urutan kerjanya yaitu; MCB PLN dan MCB Coupler Off kemudian MCB Gen-set ON. Setelah Catu daya PLN kembali normal maka MCB Gen-set Off, kemudian MCB PLN dan MCB Coupler ON. Selain pengamatan pada saat terjadi gangguan/pemadaman catu daya PLN, dilakukan simulasi pemadaman catu daya PLN melalui saklar utama di panel trafo yang ada di ruang transformator. 2. Dioperasikan Manual Pengoperasian MCB secara manual dilakukan langsung dengan menaikkan poros engkol MCB hingga tuas saklar sampai posisi ON untuk mendistribusikan catu daya dan menurunkan MCB ke posisi Off untuk memutus catu daya ke instalasi limbah radioaktif. Yang harus dicermati pada saat pengoperasian secara manual bahwa tidak boleh ada kesalahan urutan memutus dan menghidupkan (ON) MCB karena akan menimbulkan diskoneksi antara catu daya PLN dengan catu daya Gen-set. 3. Simulasi Gangguan Catu Daya PLN Terjadinya gangguan catu daya PLN dilakukan dengan mematikan (OFF) saklar utama yaitu Load Break Switch (LBS) di panel Transformator, sehingga catu daya PLN tidak masuk ke Jaringan Transformator sampai ke semua panel distribusi. Karena Modul Automatic Main Failure menerima sinyal tidak ada catu daya, maka ada perintah ke Automatic Transfer Switch supaya MCB PLN dan MCB pembatas“OFF” yang sekaligus juga perintah
784
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
menghidupkan Gen-set sebagai catu daya cadangan, yang kemudian MCB Gen-set “ON” untuk mendistrubusikan catu daya emergency.
HASIL DAN PEMBAHASAN Dengan ketiga jenis pengoperasian tersebut diatas dilakukan pengamatan respons ke MCB PLN, MCB pembatas, MCB Gen-set menerima sinyal perintah dari AMF/ATS atas terjadinya gangguan atau pemadaman catu daya PLN. Pengamatan respons masing-masing MCB menerima perintah dari ATS serta AMF dapat dilihat pada Tabel 1. Operasi automatis maupun simulasi catu daya PLN mengalami gangguan Automatic Main Failure (AMF) langsung memberi sinyal ke Automatic Transfer Switch (ATS) memberi perintah agar Gen-set hidup (running), maka MCB incoming PLN dan MCB coupler dari status ON menjadi OFF, MCB incoming Gen-set dari status OFF menjadi status ON. Respon AMF dan ATS terhadap terjadinya gangguan sangat baik, terlihat dari cepatnya waktu yang dibutuhkan hanya 2 detik langsung memberi perintah ke MCB PLN dan MCB pembatas. Perintah tersebut dalam tempo 2 detik MCB PLN dan MCB Coupler secara bersamaan berubah dari status ON menjadi OFF, maka catu daya PLN tidak akan masuk lagi ke jaringan Instalasi Pengelolaan Limbah Radioaktif (IPLR). Sehingga semua peralatan-peralatan elektromekanik IPLR aman dari keadaan arus lebih atau hubung singkat. Kecepatan dan ketepatan waktu respon semua MCB ketika dioperasikan secara manual juga sangat baik dan tepat waktu. Bila dilihat dari Tabel 1. Hasil pengoperasian manual waktu respons MCB bervariasi tergantung kecepatan waktu operator untuk menekan tombol pengoperasiannya. Apabila operator menekan tombol Modul AMF/ATS dalam status “manual” maka seluruh rangkaian operasi harus operator yang memencet tombol MCB PLN ON/ OFF, MCB Coupler ON/OFF, MCB Gen-set ON/OFF maupun start/stop Gen-set(1). Sehingga sangat diperlukan ketelitian dan kecermatan operator mengoperasikan semua urutan atau langkah operasi sehingga tidak terjadi kesalahan operasi sesuai kondisi operasi. Pada Grafik 2. Waktu respon masing-masing MCB selama tahun 2012 dalam operasi otomatis rata-rata 2 detik jauh berbeda ketika dioperasikan manual rata-rata mencapai respon 30 detik disebabkan perbedaan ruangan panel trafo dengan ruangan modul ATS/AMF dan ruangan MCB PLN, MCB Coupler dan MCB Gen-set yang merupakan waktu tempuh untuk berjalan untuk mengoperasikan.
785
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
Tabel 1. Pengamatan pengoperasian secara automatis
WAKTU RESPONS (detik) BULAN
MCB MCB MCB ATSGenset Coupler PLN AMF MCB MCB MCB ATS- MCB MCB MCB ATSGenset Coupler PLN AMF Genset Coupler PLN AMF
SIMULASI
MANUAL
OTOMATIS
KONDISI 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
25
20
20
15
22
24
25
25
23
18
20
22
27
22
22
17
24
26
27
37
25
20
22
24
27
22
22
17
24
26
27
37
25
20
22
24
35
30
30
25
33
35
35
35
33
28
340
33
10
15
15
10
10
13
12
10
10
15
15
10
12
17
17
12
12
15
14
12
12
17
17
12
12
17
17
12
12
15
14
12
12
17
17
12
17
22
22
17
17
20
19
20
20
22
22
17
786
Hasil Penelitian ian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012 20
ISSN 0852-2979
Grafik 1. Respons Gen-set Gen set ketika dioperasikan
Grafik 2. Respon rata-rata rata rata MCB ketika dioperasikan tiap bulan. Karakteristik kinerja semua sistem MCB dapat diketahui dari respons semua MCB pada kondisi operasi 1. Ketika catu daya PLN normal, MCB incoming PLN dan MCB Coupler status “ON” namun MCB ATS/AMF dan MCB incoming Gen-set status “OFF”. 2. Pada kondisi automatis, ketika ketika catu daya PLN terputus atau ada gangguan (emergency), ), MCB incoming PLN dan MCB coupler berubah beruba status menjadi 787
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
“OFF”, dalam tempo 2 detik Gen-set start hingga mencapai Rpm 1500 (50 Hz), dalam waktu bersamaan MCB ATS/AMF berubah status dari “OFF” menjadi “ON” dan MCB incoming Gen-set “ON” sehingga catu daya ke instalasi limbah radioaktif disuplai oleh Gen-set. 3. Ketika catu daya PLN kembali normal, MCB incoming Gen-set dan MCB ATS/AMF “OFF”, kemudian MCB incoming PLN dan MCB coupler “ON”, kemudian Gen-set “OFF” untuk stand-by. Pengoperasian secara simulasi pemadaman catu daya PLN dilakukan dengan mematikan (OFF) LBS yang ada di panel Transformator. Respons semua MCB selama tahun 2012 pengoperasian simulasi sangat baik. Waktu respon MCB PLN dan MCB Coupler hanya butuh 2 detik setelah ATS/AMF dioperasikan dan 5 detik kemudian MCB Gen-set telah menghubungkan catu daya emergency ke instalasi limbah radioaktif. Kecepatan dan kecermatan respon MCB dan ATS/AMF pada kondisi operasi otomatis relati sama pada kondisi operasi simulasi, hanya terjadi perbedaan waktu yang ATS/AMF 20 sampai 30 detik disebabkan waktu tersebut merupakan waktu tempuh operator mematikan (OFF) LBS dari ruangan trafo ke ruang panel modul ATS/AMF. Pengoperasian secara simulasi pemadaman catu daya PLN dilakukan dengan mematikan (OFF) LBS yang ada di panel Transformator(4). Respons semua MCB selama tahun 2012 pengoperasian simulasi sangat baik. Waktu respon MCB PLN dan MCB Coupler hanya butuh 2 detik setelah ATS/AMF dioperasikan dan 5 detik kemudian MCB Gen-set telah menghubungkan catu daya emergency ke instalasi limbah radioaktif. Kecepatan dan kecermata respon MCB dan ATS/AMF pada kondisi operasi automatis relatif sangat sama pada kondisi operasi simulasi, hanya terjadi perbedaan waktu yang ATS/AMF 10 sampai 15 detik disebabkan waktu tersebut merupakan waktu tempuh operator mematikan (OFF) LBS dari ruangan trafo ke ruang panel modul ATS/AMF.
MCB AEG MCB ABB Gambar 1. Jenis MCB yang dipakai sebagai pemutus dan penghubung catu daya IPLR.
788
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
ISSN 0852-2979
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif sejak pembangunan 1987 menggunakan MCB jenis AEG dan direvitalisasi tahun 2010 menjadi jenis ABB dengan kapasitas maksimal 1.250 amper sperti terlihat pada Gambar 1. Jenis AEG tuas mekanik digerakkan motor arus searah 220 volt sedangkan jenis ABB dengan sebuah sirkuit pemutus udara kelompok standar ganda (dual in-line package (DIP)) dengan tegangan rendah pemutus sirkuit berkarakteristik yang dikonfigurasi melalui DIP switch di bagian depan(3). KESIMPULAN − Karakteristik Pengoperasian MCB PLN dan MCB Coupler sebagai pemutus dan penghubung catu daya PLN ke instalasi pengolahan limbah radioaktif berfungsi dengan baik dengan respon rata-rata 2 detik. − Automatic Transfer Switch dan Automatic Main Failure dapat memindahkan kondisi normal menjadi emergency dan menyalurkan catu caya Gen-set melalui MCB Gen-set ke instalasi pengelolaan imbah radioaktif ketika terjadi gangguan catu daya PLN. − Dari pengujian dan simulasi yang dilakukan diketahui bahwa MCB dapat berfungsi secara manual dengan respon rata-rata 15 detik dan respon otomatis yang akurat. DAFTAR PUSTAKA [1]. Anonim, Operating manual sistem sistem Gen-set. [2]. JONNER SITOMPUL, ST, “Pengoperasian Sistem Catu Daya Instalasi Limbah Radioaktif”, Prosiding Hasil Penelitian Kegiatan Pusat Teknologi Limbah Radioaktif , ISSN 0852 – 2979, Serpong tahun 2005. [3]. Hugo Stotz , ”Magnetic Circuit Breaker Provide Worldwide Circuit Protection”, ABB, 2006. [4]. Charles H. Flurscheim (ed), Power Circuit Breaker Teori dan Desain, Edisi Kedua IET, 1982 ISBN 0906048702
789
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2012
790
ISSN 0852-2979
