SISTEM PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK DAN DISTRIBUSI ENERGI LISTRIK
3.1 Sistem Distribusi
Sistem distribusi yang dipakai pada pabrik kelapa sawit ini adalah sitem jaringan distribusi bawah tanah (radial). Sebab, dari sistem pembangkit tenaga listrik, daya langsung disalurkan ke bus-bus daya dan tidak lagi melalui trafo-trafo. Tegangan yang dikeluarkan dari pembangkit langsung digunakan untuk beban. Sehingga permasalahan transmisi tidak ada, disebabkan beban-beban relatif dekat dengan pembangkit. Sistem jaringan pada sistem akan menyebabkan terputusnya keseluruhan beban yang dilayaninya.
Keuntungan dengan sistem radial : 1. Bentuknya sederhana.
2. Sistem pengamanannya tidak sulit. 3. Lebih ekonomis.
Kerugiannya :
1. Kontiunitas kurang memuaskan. 2. Keandalannya rendah.
Daya listrik ini dialirkan pada bus-bus daya, dari bus-bus daya langsung dibawa ke beban melalui panel-panel bus. Untuk menjaga kestabilan tegangan pada output generator maka diberikan suatu alat untuk pengaturan tegangan yaitu Alternating Voltage Regulation (AVR). Jika terjadi penurunan tegangan maka akan menggerakkan suatu peralatan di AVR yang selanjutnya akan menaikkan arus penguat pada generator tersebut sehingga tegangan naik kembali. Pada proses
kerja AVR ini terdapat suatu tekanan variabel dan nilainya ditentukan oleh dua tarikan yang berlawan arah. Tekanan variabel ini diberikan dengan penguat generator tersebut sehingga tegangan dari generator itu turun, maka gejala yang dirasakan oleh elektromotor itu dan gaya dari tahanan variabelnya akan turun juga. Turunnya tahanan ini akan menyebabkan arus penguat dari generator ini naik, tegangan pun akan naik kembali.
Ada bebarapa faktor yang dibuat sebagai dasar untuk menilai baik tidaknya suatu sistem distribusi, faktor tersebut adalah :
- Voltage regulation - Kontiunitas pelayanan - Efisiensi
- Harga sistem
Gambar 3.1 memperlihatkan sistem penyaluran tenaga listrik yang terdiri dari bagian panel induk dan panel motor kontrol.
MCCB MCCB MCCB MCCB MCCB MCCB CB CB CB CB Load Load Load Load
Keterangan gambar :
a. Bagian dari panel listrik
b. Bagian dari panel motor kontrol center 3.2 Keandalan Sistem Distribusi
Keandalan sistem ini adalah terpenuhinya kebutuhan daya listrik yang diperlukan dalam ukuran atau standart yang ditetapkan, sehingga kondisi tersebut menguntungkan. Adapun standart yang ditetapkan antara lain :
1. Daya terpasang tidak terlalu berlebihan. 2. Bebannya tidak terlalu kecil.
3. Rugi daya relatif kecil.
4. Secara ekonomis tetap menguntungkan.
5. Rugi tegangan masih tetap dalam batas-batas normal. 6. Keandalan masih tetap diprioritaskan.
7. Penghantar dipilih dengan ukuran yang tepat.
Untuk menciptakan keandalan produksi dalam prakteknya bukan merupakan hal yang mudah, oleh karena itu usaha-usaha yang dilakukan untuk menjamin keandalan produk antara lain :
1. Menggunakan proses yang memiliki jaminan tinggi.
2. Komponen yang digunakan memiliki masa pakai yang panjang. 3.3 Peralatan Pada Panel Listrik
Adapun peralatan pada Panel Listrik adalah sebagai berikut : 1. MCB (Miniatur Circuit Breaker)
Merupakan pemutus arus yang terdiri dari 2 buah keping logam (bimetal) yang mempunyai koefisien muai yang berbeda.
2. MCCB (Moulded Current Circuit Breaker)
Pemutus arus listrik yang berkerja secara manual yakni bekerja dengan prinsip thermal (panas) dimana alat ini akan memutuskan rangkaian listrik apabila terjadi arus yang lebih melewati batas yang diizinkan namun juga dapat dikendalikan dengan menggabungkan motorizer untuk menaikkan dan menurunkan tuasnya.
3. ACB (Air Circuit Breaker)
Pemutus ini bekerja berdasarkan tekanan udara yang diberikan, dimana untuk menghubungkan (Connecting) rangkaian listrik diperlukan tenaga yang begitu besar untuk menguraikan bunga api yang terjadi. Tenaga/tekanan angin yang diberikan tidak hanya untuk menghubungkan namun juga diperlukan pada saat pemutusan arus listriknya. ACB bisa bekerja dengan cara manual dan juga elektronik dan biasanya alat ini digunakan pada panel pembangkit listrik yang memerlukan arus yang begitu besar dan pemutus yang handal dan aman dari bahaya kebakaran. Pemutus ini bisa juga dikontrol oleh alat ukur sistem proteksi.
4. Kontaktor Magnet
Kontaktor magnet atau saklar magnet adalah saklar yang bekerja berdasarkan kemagnetan. Artinya saklar ini bekerja jika ada gaya kemagnetan. Magnet-magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontak-kontak. Sebuah kontaktor harus mampu mengalirkan dan memutuskan arus dalam keadaan kerja normal. Arus kerja normal ialah arus yang mengalir selama pemutusan tidak terjadi. Kontaktor akan bekerja normal apabila tegangan mencapai 86% dari tegangan kerja, bila tegangannya turun maka kontaktor akan bergetar.
Ukuran dari kontaktor ditentukan oleh batas kemampuan arusnya. Biasanya pada kontaktor terdapat kontak, yaitu kontak normal membuka (Normally Open = NO) dan kontak normal menutup (Normally Close = NC). Kontak NO berarti saat kontaktor magnet belum bekerja kedudukannya membuka dan bila kontaktor bekerja kontak itu menutup/menghubung. Sedangkan kontak NC berarti saat kontaktor belum bekerja kedudukannya akan membuka. Jadi fungsi kerja kontaktor NO dan NC berlawanan. Kontak NO dan NC bekerja membuka sesaat lebih cepat sebelum kontak NO menutup.
Fungsi dari kontak-kontak dibuat untuk kontak utama dan kontak bantu. Kontak utama terdiri dari dari kontak NO dan kontak bantu terdiri dari kontak NO dan NC. Konstruksi dari kontak utama berbeda dengan kontak bantu, yang kontak utamanya mempunyai luas permukaan yang luas dan tebal. Kontak bantu luas permukaannya kecil dan tipis. Gambar 3.2 memperlihatkan simbol dari kontak-kontak menurut standar IEC.
1 2 3 A1 21 31 13 51
2 4 6 A2 22 32 14 52
Gambar 3.2 Simbol Terminal Kontak-kontak menurut standar IEC Kontak utama digunakan untuk mengalirkan arus utama, yaitu arus yang diperlukan untuk persawat pemakai listrik misalnya motor listrik, pesawat pemanas dan sebagainya. Sedangkan kontak bantu digunakan untuk mengalirkan
arus bantu yaitu arus yang diperlukan untuk kumparan magnet, alat bantu rangkaian, lampu-lampu indikator, dan lain-lain.
- Notasi dan Penomoran Kontak
Dewasa ini kontaktor magnet lebih bayak digunakan dibidang industri dan laboratorium. Hal ini karena mudah dikendalikan dari jarak jauh. Selain itu dengan perlengkapan elektronik dapat mengamankan rangkaian listrik.
Keuntungan menggunakan kontaktor ialah : a. Pelayanannya mudah
b. Momen kontak cepat Kerugiannya :
a. Mahal harganya
b. Perawatannya cukup sulit
c. Jika saklar putus sedangkan kontaktor dalam keadaan bekerja, maka kontaktor akan lepas dengan sendirinya. Kontaktor tidak akan bekerja lagi walaupun saklar induk telah disambung kembali sebelum tombol start ditekan lagi.
Tidak seperti saklar mekanis, dalam penggunaan kontaktor harus dipahami rangkaian pengendali (control) dan rangkaian utama. Rangkaian pengendali ialah rangkaian-rangkaian yang hanya menggambarkan bekerjanya kontaktor dengan kontak-kontak bantunya. Sedangkan rangkaian utama ialah rangkaian yang khusus memberikan hubungan pesawat listrik dengan sumber tegangan (jala-jala) 1 fasa atau 3 fasa.
5. Tombol Tekan (Push Button)
Tombol tekan (push button) adalah salah satu komponen yang sangat penting dalam pengontrolan motor-motor listrik bila dijalankan dengan menggunakan kontaktor magnet. Tombol yang normal direncanakan untuk berbagai-bagai tipe yang mempunyai kontak normal tertutup (normally close) atau normal terbuka (normally open). Kontak-kontak NO akan menutup jika tombol ditekan dan kontak NC akan membuka jika tombol ditekan.
5.1 Tombol Tekan ON (NO)
Tombol tekan ON adalah suatu kontak yang pada saat normal dalam keadaan terbuka (NO), sedangkan apabila ditekan akan terhubung (tertutup). Gambar 3.3 memperlihatkan konstruksi dari simbol tombol tekan ON.
Sekrup Tombol Pelat Kontak NC Terminal kontak Kontruksi Pegas Simbol
Gambar 3.3 Kontruksi dan Simbol Tekan ON 5.2 Tombol Tekan Off (NC)
Tombol tekan off adalah suatu kontak yang pada saat normal dalam keadaan tetutup (menghubung), sedangkan apabila ditekan akan membuka (memutus). Gambar 3.4 memperlihatkan konstruksi dan simbol tombol tekan Off.
Sekrup Tombol Pelat Kontak NC Terminal kontak Kontruksi Pegas Simbol
Gambar 3.4. Kontruksi dan Simbol Tekan Off 6.Rele (Relay)
Relay adalah suatu saklar listrik (kontak-kontak) yang berfungsi untuk melindungi, memutuskan atau menghubungkan suatu rangkaian listrik dengan prinsip elektro magnetik dengan kemampuan hantar arus yang kecil tidak seperti halnya kontaktor.Relay akan bekerja apabila ada besaran listrik yang mengalir melalui peralatan tersebut. Besaran-besaran yang bukan besaran listrik diubah dahulu menjadi besaran listrik. Relay mempunyai kontak-kontak normal membuka (normaly open) dan normal menutup (normaly close).
Ada dua macam relay yakni :
1. Relay beban lebih (Overload relay) 2. Relay tunda waktu (Time Delay Relay) 6.1 Relay Beban lebih
Relay beban lebih atau overload relay digunakan untuk mengamankan motor dari kerusakan pembebanan lebih. Saat motor mengalami kelebihan beban maka relay akan memutuskan rangkaian dari sumber arus listrik ke motor sehingga motor tidak bekerja lagi. Pemutusan arus atau rangkaian tersebut dari
pelat bimetal (dwi logam) yang berbeda mulai jenisnya berdasarkan perubahan panas yang diakibatkan oleh arus yang berlebihan. Pada relay beban lebih terdapat suatu pengatur (current setting) yang gunanya untuk pembatasan arus nominal beban.Bila arus mengalir pada relay yang melebihi batas arus yang telah ditetapkan pada pengatur arus, maka relay beban lebih akan bekerja memutuskan rangkaian. Pada relay beban lebih ini juga terdapat kontak NC maupun kontak NO yang berfungsi untuk memutuskan rangkaian dan menghubungkan lampu beban lebih jika terjadi kelebihan arus. Gambar 3.5 memperlihatkan konstruksi dari Relay beban lebih.
Pengambilan (Reset Button) Lengan Kontak Kawat Hambatan Bimetal Kontak Reset
Gambar 3.5 Kontruksi Relay Beban Lebih 6.2 Relay Punda Waktu
Relay penunda waktu (Time Delay Relay) atau disingkat TDR berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan suatu rangkaian listrik setelah selang waktu tertentu. Yang dimaksud selang waktu disini adalah waktu yang dibutuhkan untuk memutuskan atau menghubungkan rangkaian mulai dari saat rangkaian dioperasikan. Berdasarkan prinsip kerjanya TDR terdiri dari beberapa jenis, seperti TDR motor kontrol dan TDR elektronika. Seperti halnya dengan relay-relay lain, pada TDR juga dilengkapi dengan tanda-tanda terminal baik kontak NO dan kontak NC maupun kontak-kontak penunda. Untuk kontak NO dan NC
biasanya ditandai dengan angka 1-3 dan 1- 4 sedangkan untuk kontak penunda menggunakan angka 8-5 dan 8-6 serta untuk terminal kumparan adalah angka 2-7. gambar 3.6 memperlihatkan tanda terminal TDR.
2
1
6 5 3 4
8 7
Gambar 3.6 Tanda Terminal TDR 7. Lampu Indikator
Lampu indikator merupakan lampu tanda (pilot light) On atau Off dari suatu rangkaian konrol. Lampu-lampu yang digunakan adalah lampu pijar dengan 2 watt sampai 5 watt dengan tegangan kerja 6 volt dan ada juga lampu tanda dengan tegangan kerja 110 volt atau 220 volt yang dapat dipasang langsung ke jala-jala. Lampu-lampu tanda ini dipasang secara paralel dengan peralatan kontrol sehingga peralatan tetap dapat beroperasi bila lampu-lampu tersebut putus atau terbakar. Cara menghubungakan lampu tanda ini dapat dilihat pada gambar 3.7
X
L1 L2 220 V 220 V Fuse 220 6 vX
0 10 20 30 40 50
A
Standard lampu-lampu indikator diberi warna merah, hijau dan putih. Menurut IED (International Electrotecnical Commission) lampu warna merah menyatakan suatu peringatan yang berarti bahaya, dan tindakan cepat perlu dilakukan mengamankan mesin-mesin dari bahaya, maka mesin harus segera dimatikan. Warna hijau berarti bahwa mesin itu siap dijalankan, dan warna putih menyatakan bahwa mesin berjalan dalam keadaan normal.
8. Alat Ukur
Untuk mengetahui besaran listrik yang digunakan dalam suatu rangkaian listrik maka digunakan alat ukur listrik. Dalam panel listrik ada beberapa alat ukur listrik yang digunakan diantaranya :
8.1. Amperemeter
Alat ukur yang bekerja berdasarkan kumparan putar ini berfungsi untuk melihat besarnya arus listrik yang mengalir pada saluran/penghantar listrik, pada panel listrik biasanya dibantu oleh sebuah trafo arus (curent transformator). Kapasitas alat ukur ini biasanya tergantung besarnya arus yang digunakan oleh beban/pemakai seperti 0 – 50 A atau 0 – 100 A. Gambar 3.8 memperlihatkan alat ukur amperemeter.
0 100 200 300 400 500
V
0 100 200 300 400 500V
8.2. VoltmeterAlat ukur ini bekerja berdasarkan kumparan putar yang berfungsi untuk mengukur besarnya tegangan yang mengalir baik pada sumber tenaga maupun pada beban/pemakai. Gambar 3.9 memperlihatkan alat ukur voltmeter.
Gambar 3.9 Alat Ukur Voltmeter 8.3. Wattmeter
Untuk mengukur daya yang terpakai digunakanlah alat ukur wattmeter yang bekerja berdasarkan kumparan putar dan pemasangan alat ukur ini biasanya terletak pada panel daya listrik. Gambar 3.10 memperlihatkan alat ukur Wattmeter.
Gambar 3.10 Alat Ukur Wattmeter 8.4. Cosphimeter
Untuk mengetahui besarnya faktor kerja yang terjadi pada beban yang ditanggung oleh sumber tenaga maka digunakanlah alat ukur cosphimeter. Gambar 3.11 akan memperlihatkan alat ukur Cosphimeter.
0 0 0 Cos
ϕ
60 40 50 HZGambar 3.11 Alat Ukur Cosphimeter 8.5. Frekwensimeter
Alat ukur ini biasanya digunakan pada panel pembangkit yang berfungsi mengetahui besarnya frekwensi dari pemangkit listrik yang dihasilkan. Gambar 3.12 akan memperlihatkan alat ukur Frekwensimeter.
Gambar 3.12 Alat Ukur Frekwensimeter 3.4 Pengaman
Pengaman yang digunakan biasanya sudah terdapat dalam panel listrik. Adapun pengaman yang terdapat dalam panel listrik adalah :
1. ACB (Air Circuit Breaker)
2. MCCB (Moulded Current Circuit Breaker) 3. Under Frekuensi Relay
4. Over Current Relay 5. Time Delay Relay
6. Automatic Voltage Regulation 7. Reverse Power Relay