Brillian Rizki Adji Santoso, Maun Budiyanto
Departemen Teknik Elektro dan Informatika, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
[email protected], [email protected]
ABSTRAK: Di gardu induk ada komponen yang bernama baterai yang bertugas untuk suplai tegangan cadangan ketika sumber listrik utama untuk menggerakan perlatan gardu induk sedang dalam keadaan mati. Dengan hal tersebut baterai harus dipelihara agar terjaga kondisinya. Sama seperti yang dilakukan oleh tim ULTG Semarang yang melakukan pemeliharaan baterai gardu induk 110V Unit 2 di gardu induk 150kV Pandean Lamper. Baterai tersebut dilakukan pengujian pengosongan baterai dengan hasil bahwa sel baterai yang bernomor 12, 28, 41, 77, dan 85 harus diganti, dan kondisi baterai keseluruhan adalah 89%. Kemudian dalam pengukuran sel baterai gardu induk masih mengalami kesusahan karena sel baterai yang banyak yang harus diukur satu persatu, yang bisa menyebabkan salahnya pengisian data dalam lembar kerja pengujian baterai.
Dengan masalah tersebut dibuatlah alat yang mampu untuk mengukur besar tegangan baterai secara realtime dan alat tersebut bisa mengirim pesan singkat ke smartphone petugas ketika sel baterai tidak stabil. Setelah dilakukan simulasi alat dengan aplikasi proteus, didapatkan hasil tegangan terukur yang sedikit berbeda dengan tegangan aslinya.
Seperti pada simulasi pertama pada sel ke 2 didapatkan bahwa tegangan yang terukur oleh sistem adalah 1,33V padahal tegangan sebenarnya adalah 1,34V. Tetapi hal tersebut tidak terlalu masalah karena perbedaannya teganganya tidak terlalu banyak.
Kata Kunci: Baterai, Tegangan, Sel Baterai, Gardu Induk.
ABSTRACT: In the substation there is a component called a battery that serves to supply backup voltage when the main power source to move the substation equipment is off. With this the battery must be maintained so that its condition is maintained. Same as what was done by the Semarang ULTG team that maintained the 110V Unit 2 substation battery in the 150kV Pandean Lamper substation. The battery was tested for battery discharge with the result that the battery cells numbered 12, 28, 41, 77 and 85 had to be replaced, and the overall battery condition was 89%. Then in the measurement of substation battery cell cells are still experiencing difficulties because of the many battery cells that must be measured one by one, which can cause errors in charging data in the battery testing worksheet. With this problem made a tool that is able to measure the battery voltage in realtime and the tool can send a short message to the smartphone officer when the battery cell is unstable. After simulating a tool with the application of proteus, the measured voltage results are slightly different from the original stresses. As in the first simulation on cell 2 it was found that the voltage measured by the system was 1.33V whereas the actual voltage was 1.34V. But this is not too much a problem because the difference is not too much voltage.
Keywords: batteries, voltage, battery cells, substations.
PENDAHULUAN
Pada bidang transmisi PT. PLN (Persero) memiliki unit paling kecil yaitu Gardu Induk, dimana pada tempat ini tingkat tegangan jaringan transmisi diturunkan untuk disalurkan di bidang distribusi. Gardu Induk memiliki peranan yang sangat penting bagi kelancaran suplai listrik ke pelanggan. Maka dari itu Gardu Induk harus tetap bisa menjaga agar selalu dalam keadaan siap atau tidak boleh padam ketika terjadi gangguan suatu apapun.
Jika Gardu Induk padam maka kerugian tidak Cuma dirasakan oleh pihak perusahaan tetapi pelanggan juga mendapatkan kerugian ketika tidak bisa menfaatkan energi listrik ketika terjadi gangguan. Maka dari itu Gardu Induk harus memiliki sistem proteksi atau keadalan sistem untuk menyiapkan segala sesuatu yang ada pada Gardu Induk bisa tetap berjalan seperti biasanya meskipun ada gangguan.
Salah satu bentuk usaha untuk mencapai keandalan sistem pada Gardu Induk adalah batere. Batere Gardu Induk memiliki peranan sangat penting untuk menjaga kestabilan dari suplai listrik pada Gardu Induk itu sendiri.
Batere ini akan terus dalam keadaan penuh ketika Gardu Induk memiliki suplai utama yang tidak terjadi gangguan. Dan ketika terjadi gangguan pada suplai utama batere mulai bekerja untuk mensuplai peralatan Gardu Induk.
Pemeliharaan berkala dilakukan oleh pegawai perusahaan, kegiatan ini akan sangat rentan oleh human error karena kegiatan ini dilakukan secara manual oleh pegawai perusahaan. Karena belum terdapat alat yang canggih untuk melakukan pemeliharaan secara berkala.
METODE
Kapasitas Baterai: Uji kapasitas baterai digunakan untuk mengetahui besar kapasitas baterai gardu induk, dan juga dari hal tersebut kita bisa tahu bagaimana kondisi dari baterai gardu induk secara keseluruhan apakah masih baik digunakan atau tidak. Berikut adalah tabel yang berisi hasil pengukuran kapasitas baterai :
Tabel 1. Hasil pengukuran kapasitasbaterai.
Waktu TEGANGAN KAPASITAS
(volt) (Ah)
0° 112.0 3
0°15' 109.0 10
0°30' 104.0 20
0°45' 101.0 30
1° 100.0 40
2°30' 98.7 115
3° 98.4 120
3°15' 96.9 137
3°30' 95.3 140
3°45' 94.0 151
4° 91.0 160
4°15' 89.1 171
4°27' 86.0 178
4°45' -
-5° -
-Discharge Baterai (Pengosongan Baterai): Pada pemeliharaan ini pada saat proses pengosongan baterai setiap sel baterai diukur besar tegangannya setiap jamnya, mulai jam ke 0 hingga pada jam tertentu sesuai pengaturannya. Berikut adalah hasilnya :
Tabel 2. Pengukuran Baterai Per Sel
SelNo Pengukuran tegangan per Sel, Jam ke :
0 1 2 3 4 4ࡈ27'
1 1.32 1.212 1.186 1.175 1.152 1.13 2 1.321 1.213 1.188 1.178 1.155 1.136 3 1.319 1.215 1.188 1.176 1.142 1.13 4 1.32 1.215 1.189 1.178 1.154 1.134 5 1.318 1.212 1.187 1.178 1.16 1.148 6 1.321 1.213 1.188 1.174 1.129 0.657 7 1.325 1.21 1.186 1.176 1.08 1.132 8 1.318 1.214 1.189 1.178 1.153 1.132 9 1.32 1.212 1.187 1.174 1.148 1.123 10 1.321 1.212 1.188 1.178 1.158 1.151 11 1.317 1.21 1.187 1.177 1.155 1.139 12 1.321 1.203 1.176 1.113 -0.27 -0.23
13 1.317 1.212 1.188 1.178 1.157 1.141 14 1.318 1.213 1.189 1.178 1.158 1.142 15 1.32 1.212 1.185 1.169 1.115 0.593 16 1.317 1.214 1.189 1.178 1.155 1.133 17 1.318 1.212 1.185 1.178 1.159 1.147 18 1.316 1.211 1.188 1.175 1.154 1.135 19 1.317 1.211 1.187 1.177 1.159 1.149 20 1.318 1.212 1.188 1.177 1.159 1.148 21 1.32 1.212 1.186 1.178 1.163 1.156 22 1.318 1.212 1.117 1.175 1.15 1.133 23 1.32 1.212 1.186 1.177 1.151 1.137 24 1.313 1.211 1.187 1.177 1.159 1.147 25 1.314 1.211 1.187 1.178 1.16 1.153 26 1.314 1.212 1.188 1.178 1.161 1.153 27 1.312 1.211 1.188 1.178 1.58 1.145 28 1.296 -0.23 -0.25 -0.23 -0.28 -0.22 29 1.312 1.213 1.189 1.178 1.157 1.142 30 1.313 1.213 1.188 1.178 1.159 1.146 31 1.313 1.212 1.187 1.179 1.161 1.151 32 1.312 1.211 1.188 1.178 1.159 1.148 33 1.311 1.212 1.188 1.174 1.124 0.619 34 1.311 1.211 1.187 1.175 1.144 1.107 35 1.309 1.208 1.187 1.175 1.146 1.112 36 1.312 1.207 1.187 1.176 1.145 1.139 37 1.31 1.212 1.187 1.178 1.159 1.147 38 1.312 1.211 1.187 1.178 1.157 1.143 39 1.311 1.211 1.189 1.178 1.153 1.13 40 1.31 1.21 1.187 1.177 1.155 1.137 41 1.315 1.207 1.179 1.146 -0.22 -0.27 42 1.311 1.209 1.187 1.175 1.145 1.112 43 1.311 1.213 1.188 1.175 1.142 1.062 44 1.327 1.209 1.165 1.247 1.145 1.112 45 1.311 1.213 1.188 1.177 1.159 1.151 46 1.312 1.211 1.188 1.178 1.162 1.154 47 1.308 1.208 1.186 1.177 1.157 1.144 48 1.309 1.211 1.188 1.177 1.144 1.134 49 1.317 1.205 1.185 1.178 1.167 1.153 50 1.312 1.201 1.18 1.17 1.099 1.047 51 1.318 1.204 1.183 1.177 1.155 1.158 52 1.318 1.206 1.186 1.182 1.156 1.159 53 1.307 1.209 1.187 1.177 1.158 1.148
Pada tabel 2 menunjukan besar tegangan setiap sel baterai pada setiap jamnya.
Pengukuran dilakukan dengan multimeter yang hasilnya disalin pada lembar pekerjaan yang tersedia pada saat pemeliharaan.
Gambar 1. Diagram blok rancangan alat.
Gambar 1 input tegangan untuk sistem tersebut berupa power supply 5v sebagai catu daya Arduino Nano, modul SIM 800L, dan juga buzzer. Pengukuran sel baterai adalah dengan cara memasang kabel penghubung dari sel baterai ke alat tersebut, yang kemudian alat tersebut akan membaca besar nilai tegangan pada sel baterai. Besar tegangan sel baterai yang terbaca oleh Arduino Nano kemudian akan diolah, untuk bisa ditampilkan ke LCD, dan juga nilai besar tegangan akan dikirimkan ke smartphone melalui sms menggunakan media modul SIM 800L. Buzzer akan menyala jika ada nilai tegangan dari sel baterai yang melewati batas aman tegangan sel baterai gardu induk.
Gambar 2. Flowchart sistem.
Flowchart pada gambar 2 menjelaskan alur dari cara kerja sistem sehingga dapat dipahami dengan mudah. Sistem bekerja dalam keadaan online atau offline selama baterai itu dikehendaki untuk dipantau berapa nilai tegangan perselnya.
Start
Batas Tegangan Per Sel <1V
Membaca nilai tegangan
Menyimpan dan Memproses data pada Arduino Nano
Apakah tegangan per
sel baterai
YA Mengirimkan SMS Peringatan kondisi
HASIL DAN PEMBAHASAN
Rancangan elektronis merupakan rancangan bagian kelistrikan dari sebuah sistem. Pada alat ini penulis membuat rancangan sistem dengan memulai dengan merancang bagian elektronisnya terlebih dahulu. Berikut gambar 3 adalah rancangannya :
Gambar 3. Rancangan elektronis.
Rancangan diatas (Gambar 3.1) terlihat bahwa semua komponen dihubungkan ke Arduino Nano sebagai kontroler dari sistem tersebut. Pada bagian ini semua komponen pendukung harus dihubungkan dengan benar pada Arduino Nano agar tercipta suatu sambungan yang baik dan bisa diberi program untuk menjalankan sistem.
Rancangan ini sendiri menggunakan aplikasi Eagle.
Pada bagian rangakaian pembagi tegangan digunakan resistor yang mempunyai nilai R1 = 1.2k dan R2 = 300 agar bisa membaca nilai tegangan 25V DC yang dimana tegangan kerja dari Arduino Nano adalah 5V DC.
Setelah semua skematik komponen sudah terhubung maka langkah selanjutnya adalah mendesain board sesuai skematik yang ada. Desain board ini merupakan desain jalur yang akan dipasang di PCB.
Gambar 4. Desain board
Dari program diatas diketahui bahwa sensor1, sensor2, sensor3, dan sensor4 merupakan pembacaan dari tegangan masukkan dari baterai yang sebelumnya sudah melewati rangkaian resistor pembagi tegangan. Kemudian nilai tersebut disesuaikan agar tercapai nilai yang diinginkan, yaitu besar tegangan sesuai persel baterai gardu induk. Kemudian nilai kalibrasi didapatkan dari perhitungan penyesuaian pembacaan pin Arduino. Pin analog A0-A5 terhubung dengan resolusi 10 bit yang menghasilkan angka digital 0 – 1023 sebagai representasi tegangan analog 0 – 5V. Nilai kalibrasi dari sistem tersebut adalah 41,2.
Nilai tersebut didapatkan dari membagi nilai 1023 (angka maksimal nilai digital yang terbaca Arduino) dengan 25 (angka maksimal tegangan yang bakal diukur), didapatkan nilai 40,92, kemudian nilai tersebut diubah- ubah agar hasilnya semakin presisi dengan nilai sebenarnya lalu didapatkan nilai 41,2. Kemudian dilanjutkan program untuk menampilkan nilai tegangan yang didapatkan pada lcd yang terpasang.
Gambar 5. Simulasi ketika sel baterai aman
Kondisi seperti gambar 5. aman karena nilai tegangan yang dimasukkan pada rangkaian pembagi tegangan lebih dari 1V, terlihat juga bahwa led warna hijau yang menyala. Ada perbedaan mikrokontroler yang digunakan dalam simulasi yaitu menggunakan Arduino Uno karena tidak terdapatnya library Arduino nano yang bagian pin analognya dapat digunakan semestinya sebagai board simulasi di
proteus.
Gambar 6. Simulasi ketika sel baterai tidak aman
Kondisi tersebut tidak aman karena ada salah satu sel yang memiliki nilai tegangan kurang dari 1V, yaitu pada sel ke 1. Terlihat juga lampu led merah yang menyala menandakan bahwa sel baterai ada yang tidak aman.
KESIMPULAN
1. Setelah dilakukan pengujian pengosongan baterai terlihat bahwa sel baterai yang bernomor 12, 28, 41, 77, dan 85 mengalami mengalami penurunan tegangan secara drastis hingga mencapai nilai minus, sehingga perlu dilakukan penggantian sel baterai.
2. Maksimal waktu pengujian baterai yaitu 5 jam atau ketika tegangan sel baterai sudah mencapai 1V.
3. Tegangan yang sebenarnya dengan tegangan yang ditampilkan oleh LCD ada perbedaan, dimana perbedaan tersebut karena resolusi ADC dari Arduino Uno maupun Nano hanya 10 bit, dimana hal tersebut tidak bisa terlalu presisi dalam penghitungannya. Tetapi untuk sistem ini masih dapat digunakan karena perbedaannya teganganya tidak terlalu banyak.
PUSTAKA ACUAN
Racmat, Azis Fauzi. (2019). Perancangan Sistem Monitoring Suhu Ruangan dan Tegangan 3 Fase Pada Kubikel 20 kV PT.
PLN (Persero) UP3 Surakarta Berbasis Internet Of Things (Iot). Yogyakarta:
Teknik Elektro Universitas Gadjah Mada.
Rifa’I, Muh. Hasan. (2019). Analisis kebutuhan kapasitas baterai 110 Volt dc gardu induk 150 kV Bawen. Surakarta:
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Sadi, Sumardi, & Adam. (2015).
Pemeliharaan Boosting dan Uji Kapasitas Batere 110 Vdc. Tangerang: Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Tangerang.