PERANCANGAN ATS (AUTOMATIC TRANSFER SWITCH)
SATU PHASA DENGAN BATAS DAYA PELANGGAN
MAKSIMUM 4400VA
Khairul Hidayat1, Yani Ridal2, Arzul3 1
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta E-mail : khidayat87@gmail.com
2
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta 3
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta
Abstract
ATS (Automatic Transfer Switch) is an electrical apparatus that serves as a controller of the switching process between the main supply PLN (Perusahaan Listrik Negara) with a backup supply Genset (Generator Set) automatically. ATS is widely used in large power consumers in the three phase system. In its current state, because of frequent problems in the electrical system, the ATS also be a piece of equipment that is needed by a small consumer single phase. But in the stock market for small consumer ATS with single phase is difficult to obtain. In this study, an apparatus designed for a capacity of 32A ATS, where the customers maximum power limit is 4400VA who work on single phase system. Where the generator set is used brands Mikawa Gasoline Generator with 2500VA power capacity. ATS can be operated manually and automatically. Where in the automatic mode, if a blackout on the main supply, there is a time delay for 6 seconds before the ATS turn generator set. With the ATS, it can help consumers in the operation of the generator set automatically when the electricity of PLN goes out.
Key words : ats-amf, genset, emergency, keandalan
Pendahuluan Latar Belakang
Penyaluran daya yang kontinu sangat mutlak dibutuhkan oleh semua tempat-tempat penting seperti rumah sakit, perhotelan, perindustrian, tak terkecuali rumah tempat kita tinggal. Setiap manusia berhak mendapatkan kenyamanan untuk hidupnya. Tentunya jika sering terjadinya pemadaman pada PLN akan menggangggu kenyamanan kita dalam melaksanakan kegiatan sehari-hari. Oleh karena itu suplai utama (PLN) harus memiliki back-up berupa genset (generator set).
Untuk mengatur secara otomatis kapan saat genset mengambil alih suplai daya saat PLN padam atau mengembalikan ke suplai utama PLN kembali jika PLN normal, maka dibutuhkan sistem kontrol otomatis yang disebut ATS (Automatic Transfer Switch).
Umumnya di pasaran kebanyakan tersedia panel ATS 3 phasa untuk kapasitas sebesar 10kVA atau lebih. Sedangkan untuk panel ATS 1 phasa rumah tangga tidak banyak dijumpai di pasaran. Hal ini disebabkan karena panel ATS yang diproduksi oleh produsen memakai modul
2 AMF buatan pabrik yang harganya relatif
mahal dan jika modul tersebut dipasangkan pada panel ATS rumah tangga, tentu harga jualnya akan mahal. Hal ini berakibat harga panel ATS untuk kapasitas rumah tangga yang ditawarkan oleh produsen menjadi tidak relevan, dan konsumen rumah tangga jadi enggan membeli. Tak heran jika kebanyakan gedung-gedung perkantoran dan tempat-tempat penting saja yang menggunakan fasilitas ATS-AMF.
Untuk mengatasi hal tersebut maka dirancanglah sebuah panel ATS satu phasa dengan batas daya pelanggan maksimum sebesar 4400 VA dimana modul AMFnya akan diganti dengan konfigurasi beberapa komponen relay dan timer sehingga biaya produksi dapat dipangkas, dan konsumen rumah tangga dapat menggunakan fasilitas ATS dengan harga yang cocok dan terjangkau.
Tujuan
Tujuan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
๏ท Merancang sebuah sistem atau alat yang dapat memberikan suplai daya yang kontinyu untuk kebutuhan konsumen rumah tangga.
๏ท Merancang sebuah alat yang dapat mempermudah kerja manusia disaat melakukan switching suplai
PLN ke suplai genset atau sebaliknya.
๏ท Membantu konsumen rumah tangga agar dapat menikmati fasilitas panel ATS-AMF dengan harga yang terjangkau.
Metodologi
Pada alat ini ada beberapa tahapan perancangan yang dilakukan, yaitu :
1. Tahap pemodelan sistem
Untuk memulai perancangan ini, maka terlebih dahulu dibuat pemodelan sistem dari alat tersebut dalam bentuk gambar blok diagram.
Gambar 1 Blok diagram perancangan
2. Tahap perancangan cover panel.
Pada tahap ini menggunakan dua lembar akrilik untuk sisi luar dan dalam, yang dimana ukurannya adalah panjang 63 cm, lebar 46 cm dengan ketebalan 5 mm. Sedangkan jarak sisi luar dengan sisi dalam adalah 15 cm.
3
46 cm
63 cm
5 mm 15 cm
Gambar 2 Rancangan ukuran cover panel
3. Tahap Pemasangan Duct (Jalur Kabel)
Pada tahap pemasangan letak duct ini, harus memperhatikan susunan dari komponen yang akan dipasang di bagian dalam cover panel maupun pada bagian luar box cover panel. Pemasangan duct ini juga memperhatikan rangkaian sehingga memudahkan tahap perakitan selanjutnya yaitu tahap wirring.
Gambar 3 Pemasangan duct kabel.
4. Tahap Wiring (Pengkabelan)
Pada tahap wiring ini yang harus diperhatikan adalah bagaimana memilih jalur
terpendek kabel agar dapat menghemat pemakaian kabel. Selain itu kabel โ kabel juga akan lebih terlihat rapi.
Tahap wiring yang terlebih dahulu dilakukan adalah wiring rangkaian ATS. Untuk jalur wiring ATS dapat dilihat pada gambar berikut : MAINS GEN L L N N R1 MC TD1 R2 TD2 GC MC GC LOAD MCB Selector MOA TD1 STOP START MC 13 14 GC 21 22 S1 S2 MCB 1 3 A1 A2 A1 A2 2 7 A1 A2 2 7 S3 A1 A2 S4 MC 21 22 R1 TD2 1 3 START STOP GC 13 14 Selector MOA R2 31 34 31 32
Gambar 4 Wiring diagram kabel ATS
Kedua yang dilakukan adalah wiring rangkaian AMF. Kabel yang digunakan adalah NYY berukuran 1,5 mmยฒ. Dimana jalur wiring rangkaian AMF dapat dilihat pada gambar berikut :
R1 DC R2 DC TD1 DC TD2 DC MCB MOA (auto) R1 AC (Main) TD1 DC R1 DC TD2 DC R2 AC (Gen) GC TD1 DC + 12 Vdc -7 2 7 2 8 6 31 32 1 3 1 3 A1 A2 A1 A2 41 44 11 14 21 22
Gambar 5 Wiring diagram kabel AMF
Selanjutnya adalah pengkabelan terminal kontak genset. Pada tahap ini yang
4 dilakukan adalah memanipulasi switch
kontak genset sehingga menjadi beberapa terminal diantaranya terminal off, on, dan start yang nantinya akan dikontrol oleh ATS-AMF melalui anak kontak MC, R1 DC dan R2 DC. ATS Kontak Genset START OFF MC R1 DC R2 DC OFF ON START START ON OFF + -Output Vdc +
-Gambar 6 Wiring diagram terminal switch kontak genset
5. Tahap Pemasangan Komponen
Pemasangan komponen dilakukan sesuai dengan gambar rancangan dan alur wirring yang dilakukan. Pada perancangan ini terdapat beberapa komponen yang digunakan, yaitu : - Relay - Timer delay - Kontaktor - MCB - Push button - Pilot lamp - Selektor switch
Hasil dan Pembahasan Deskripsi Perancangan
Dalam penelitian ini, dirancang panel ATS-AMF untuk sistem 1 phasa dengan batas daya pelanggan maksimum 4400VA. Untuk pemasangan daya dari PLN di konsumen rumah tangga dengan daya pelanggan 4400VA, maka ditentukan kapasitas MCB sebagai berikut :
๐ผ = ๐ ๐
= 4400 ๐๐ด 220 ๐ = 20 ๐ด
Maka kapasitas MCB yang dipakai adalah 20 A sesuai batasan daya pelanggan yang telah ditetapkan oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN). Berdasarkan kapasitas MCB tersebut maka daya aktif yang digunakan dengan faktor daya 0,8 diperoleh :
๐ = ๐. ๐ผ. ๐ถ๐๐ โ
= 220 ๐. 20 ๐ด. 0,8
= 3520 ๐๐๐ก๐ก
Menentukan kapasitas daya genset
Untuk menentukan jenis dan kapasitas daya genset, terlebih dahulu ditentukan daya aktif genset yang didapat melalui daya aktif yang digunakan pada rumah.
5 Pgenset = Daya terpakai pada rumah x Faktor
keamanan genset
Pgenset = 3520 Watt x 125 %
= 4400 Watt
Kebutuhan minimum daya aktif genset yang digunaakan setelah melakukan perhitungan adalah 4400 watt. Maka dapat ditentukan kapasitas daya (VA) minimum genset yang akan dipakai.
๐ = P Cosโ =4400 Watt
0,8 = 5500 VA
Berdasarkan perhitungan kapasitas daya (VA) genset diatas maka yang digunakan adalah genset dengan kapasitas daya diatas 5500 VA. Dalam penelitian ini, digunakan genset merk Mikawa Gasoline Generator 2500 VA. Hal ini telah dipertimbangkan karena harganya yang relatif murah yaitu Rp 2.400.000,- dan telah memiliki electric start.
Menentukan rating kontaktor pada panel ATS-AMF
Pada panel ATS-AMF ini terdapat dua buah kontaktor yang akan dipakai, yaitu MC (Main Contactor/ PLN Kontaktor) dan GC (Genset Contactor).
Untuk menentukan rating kontaktor PLN, berpedoman pada kapasitas MCB yang
dipakai yaitu 20 A. Maka rating kontaktor PLN diperoleh : ๐ผ =I MCB 80% =20 A 80% = 25 A
Untuk menentukan rating kontaktor genset, terlebih dahulu ditentukan In genset :
๐ผ๐ ๐บ๐๐๐ ๐๐ก =VA genset V =5500 VA
220 V = 25 A
Berdasarkan In genset 25 A, maka rating kontaktor genset diperoleh :
๐ผ =In Genset 80% =25 A
80% = 31,25 A
Sesuai rating kontaktor yang diperoleh maka kapasitas kontaktor PLN tidak boleh kurang dari 25A, sedangkan pada kontaktor genset tidak boleh kurang dari 31,25A. Dalam perancangan ATS-AMF ini, penulis menggunakan dua buah kontaktor yang sama untuk kontaktor PLN dan kontaktor genset dengan merk Otto Electrical tipe S-N21 dengan kapasitas kontaktor 32 A. Kapasitas kontaktor tidak kurang dari rating yang telah ditentukan.
6 Spesifikasi pengujian
Pengujian dilakukan agar dapat mengetahui bagaimana respon panel ini setelah proses perakitan dilakukan. Panel ATS-AMF ini dinyatakan dapat beroperasi dengan baik bila kerja ATS-AMF sesuai fungsi yang telah direncanakan saat perancangan.
Berikut gambar blok pemasangan panel ATS-AMF pada pelanggan :
Suplai PLN kWh meter Panel ATS-AMF Panel Beban Beban Generator Set 2500 VA
Gambar 7 Blok pemasangan panel ATS-AMF pada pelanggan
Pengujian operasi manual
Pada pengujian operasi manual ini dilakukan dengan menekan tombol โ tombol push button yang telah disediakan. Sebelumnya terlebih dahulu memposisikan posisi selector switch pada mode operasi manual.
Gambar 8 Selector switch posisi manual
Prosedur pengujian panel ATS-AMF dalam kondisi pengoperasian manual adalah sebagai berikut:
1. Menghidupkan MCB kontrol suplai PLN, MCB kontrol suplai Genset, dan MCB kontrol switch kontak genset.
2. Memposisikan selector switch di panel ATS-AMF pada posisi manual (keadaan ini telah mengindikasikan bahwa suplai utama PLN ready). 3. Menekan tombol push button start
PLN pada panel ATS-AMF sehingga mengindikasikan bahwa suplai utama PLN on load.
4. Mematikan / mencabut suplai PLN ( mengindikasikan suplai utama PLN terjadi pemadaman)
5. Memposisikan switch kontak pada genset ke posisi starting hingga genset hidup (keadaan ini telah mengindikasikan bahwa suplai cadangan genset ready).
6. Menekan tombol push button start genset sehingga mengindikasikan bahwa genset on load.
7. Menghubungkan kembali suplai utama PLN (mengindikasikan suplai utama PLN kembali normal) sehingga genset akan mati sendirinya.
7 Hasil pengujian operasi manual Analisa pengujian operasi manual
Dari data hasil pengujian pada tabel tersebut dapat diketahui bahwa ATS-AMF yang dirakit telah berfungsi dengan baik pada operasi manual. Komponen-komponen daya maupun kontrol pada ATS-AMF dapat disimpulkan bahwa telah bekerja sesuai dengan fungsinya masing-masing karena hasil data menunjukkan lampu indikator menyala sesuai kondisi yang di inginkan pada perencanaan. Dengan data diatas juga dapat disimpulkan bahwa pada saat proses wiring (pengkabelan) dikerjakan telah sesuai dengan gambar rancangan yang dibuat. Sehingga ATS-AMF dinyatakan siap untuk dipasang pada sistem.
Pengujian operasi otomatis
Pengujian operasi otomatis ini dilakukan untuk menguji proses pemindahan beban dari suplai utama (PLN) ke suplai cadangan ( genset ) secara otomatis tanpa menekan tombol apapun pada panel ATS-AMF tersebut. Apabila sumber dari PLN mengalami pemadaman maka ATS-AMF akan melakukan proses starting Engine sampai genset dalam keadaan ready. Operasi ini dilaksanakan dengan memposisikan selector switch pada posisi Auto seperti diperlihatkan pada gambar 4.11. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui proses kerja dari ATS-AMF ini pada pengoperasian secara otomatis. Keadaan PLN dan Genset serta posisi tombol push button pada panel ATS-AMF Lampu indikator PLN ready (S2) Lampu indikator PLN on load (S1) Lampu indikator Genset ready (S3) Lampu indikator Genset on load (S4) PLN terhubung , Genset mati / Tombol Stop PLN ditekan 1 0 0 0 PLN terhubung , Genset mati. Lalu tombol Start PLN ditekan 1 1 0 0 PLN dan Genset terputus 0 0 0 0 PLN terputus, Genset hidup / Tombol Stop Genset ditekan 0 0 1 0 PLN terputus, Genset hidup. Lalu Tombol Start Genset ditekan 0 0 1 1
8
Gambar 9 Selector switch posisi otomatis
Prosedur pengujian panel ATS-AMF dalam kondisi pengoperasian otomatis adalah sebagai berikut:
1. Merangkai peralatan seperti gambar 4.1 pengujian ATS-AMF.
2. Menghidupkan MCB kontrol PLN, MCB kontrol Genset, dan MCB kontrol switch genset.
3. Memposisikan selector switch di panel ATS-AMF pada posisi otomatis (keadaan ini telah mengindikasikan bahwa PLN telah ready dan on load). 4. Mematikan / mencabut suplai PLN (
mengindikasikan suplai PLN terjadi pemadaman). Jika relai DC start genset merespon maka ini adalah tanda proses switching otomatis dari suplai utama PLN ke suplai cadangan Genset bekerja seperti yang diharapkan. Genset akan dalam keadaan starting sehingga Genset akan hidup dan dalam keadaan ready. 5. Suplai cadangan Genset dalam
keadaan on load setelah terjadi proses starting.
6. Menghubungkan kembali suplai utama PLN (mengindikasikan suplai utama PLN kembali normal). Jika relai DC stop genset merespon maka ini adalah tanda proses switching otomatis dari suplai cadangan ke suplai utama genset dapat bekerja seperti yang diharapkan. Suplai cadangan genset akan mati dan suplai utama PLN dalam kondisi on load.
Hasil pengujian operasi otomatis Keadaan suplai PLN dan suplai Genset Lampu indikator PLN ready (S2) Lampu indikator PLN on load (S1) Lampu indikator Genset ready (S3) Lampu indikator Genset on load (S4) Suplai PLN terhubung maka suplai Genset mati 1 1 0 0 Suplai PLN padam maka suplai Genset hidup. 0 0 1 1
Analisa pengujian otomatis
Dari data hasil pengujian pada tabel diatas dapat disimpulkan bahwa panel ATS-AMF yang dirakit telah berfungsi dengan baik pada operasi otomatis, karena lampu indikator
9 menyala sesuai dengan kerja
komponen-komponen yang dipasang. Komponen-komponen daya maupun kontrol penyusun ATS-AMF juga dapat disimpulkan telah bekerja sesuai dengan fungsinya masing-masing dan wiring yang telah dikerjakan telah sesuai seperti gambar rancangan yang dibuat.
Kesimpulan
Dari hasil Pengujian ATS (Automatic Transfer Switch) satu phasa dengan batas daya pelanggan maksimum 4400 VA ini , dapat diambil kesimpulan bahwa :
1. Kontaktor yang dipakai untuk PLN dan genset adalah kontaktor merk Otto Electric dengan kapasitas 32 A, dan telah mencukupi untuk proses penyaluran ke beban terpakai sebesar 3520 watt untuk suplai PLN dan 4400 watt untuk suplai genset
2. Pada penelitian ini, genset yang dipakai adalah genset merk Mikawa Gasoline Generator dengan kapasitas 2500VA. Dengan faktor daya 0,8, maka beban maksimum genset tersebut adalah 2000 watt.
3. Alat dapat bekerja dengan baik pada proses switching secara manual maupun secara otomatis.
4. Pada saat PLN terjadi pemadaman, terdapat penundaan waktu selama ยฑ 6 detik sebelum genset melakukan starting. Hal ini bertujuan untuk
menjaga komponen-komponen agar tidak rusak jika kadang kala PLN terjadi pemadaman sesaat.
Daftar Pustaka
Panitia PUIL. 2000. Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000). Yayasan PUIL: Jakarta.
Indhana Sudiharto,ST,MT, dkk, (2011),
โRancang Bangun Sistem Automatic
Transfer Switch (ATS) dan
Automatic Main Failure (AMF) PLN - Genset Berbasis Plc Dilengkapi
Dengan Monitoringโ Jurnal.
Surabaya ; Jurusan Teknik Elektro Industri PENS-ITS.
Enggar T. Santosa (2011), โRancangan
Dasar Sistem Automatic Main
Failure Dan Automatic Transfer Switch Untuk Ruang Pertemuan Gedung 71โJurnal. Tangerang ;
Pusat Reksa Perangkat Nuklir.
Hidayah Aprilawati, (2007), โPerancangan
Unit Instalasi Genset Di Pt Aichi Tex
Indonesiaโ Skripsi (tidak
dipublikasikan). Bandung ; Politeknik Negeri Bandung.
http://www.schneider-electric.com/site/home/index.cfm/ww/
http://dunia- listrik.blogspot.com/2009/10/generator-set-genset.html
10 Biodata Penulis Penulis lahir di Payakumbuh, 30 oktober 1987. Menempuh jalur pendidikan dasar di SD Islam Jihad Padang panjang, SLTPN 1 Bangkinang dan SMKN 1 Bangkinang. Saat ini penulis telah menempuh pendidikan S1 di Teknik Elektro Universitas Bung Hatta Padang.
