MODIFIKASI SUPLAI DAYA LISTRIK KATUP GBA01 AA001
SISTEM DISTRIBUSI AIR BAKU RSG-GAS
Kiswanto, M. Taufiq, Yayan Andriyanto, Nugraha Luhur
Pusat Reaktor Serba Guna – BATAN
Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang Selatan – 15314
Email : kiswanto@batan.go.id
ABSTRAK
MODIFIKASI SUPLAI DAYA LISTRIK KATUP GBA01 AA001 SISTEM DISTRIBUSI AIR BAKU RSG-GAS. Sistem penyedia air baku (GBA01) merupakan unit kolam penampungan air yang dipergunakan
sebagai penyedia air baku untuk sistem pendingin sekunder dan sistem produksi air bebas mineral. Sumber air baku kolam selama ini di pasok dari PAM Puspiptek melalui pipa distribusi demgan menggunakan katup GBA01 AA001 yang digerakkan menggunakan motor listrik dengan tegangan kerja 380 V yang dipasok dari panel jalur listrik normal BHC. Telah dilakukan modifikasi pasokan suplai daya listrik untuk katup GBA01 AA001 dengan memindahkan suplai listrik tersebut ke jalur listrik BNC yang disuplai dari PLN dan diesel. Modifikasi dilakukan dengan mempelajari gambar diagram suplai daya listrik dari PLN untuk mengetahui spesifikasi beban yang diperlukan, mempelajari gambar diagram distribusi diesel untuk mengetahui beban diesel, membuat perancangan, melakukan instalasi dan melakukan pengujian untuk melihat unjuk kerjanya. Dari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa sistem dapat bekerja sesuai dengan spesifikasi dan tetap dapat beroperasi meskipun terjadi gangguan pada suplai daya listrik dari PLN.
Kata kunci : modifikasi, suplai listrik, katup
ABSTRACT
MODIFICATION OF ELECTRICAL POWER SUPPLY DISTRIBUTION OF RAW WATER VALVE GBA01 AA001 SYSTEM Raw water supply system (GBA01) is a unit of water storage pool that is used as the raw water supply for the secondary cooling system and demineralized water production system. The source of raw water in the pond has been supplied from PAM Puspiptek through distribution pipes demgan using GBA01 AA001 valve actuated by electric motors with a working voltage of 380 V is supplied from a panel of normal electrical pathways BHC. They were modified supply of electrical power supply to the valve GBA01 AA001 by moving the power supply to the electric lines BNC supplied from PLN and diesel. Modifications made by studying the diagram of electricity power supply to determine the specifications of the required load, studying diesel diagram to determine the load distribution of diesel, making the design, install and test to see the performance. From the test results it can be concluded that the system can work according to specification and still be able to operate even if an interruption in the power supply of electricity.
.
Keywords: modification, electricity suplay, valve
PENDAHULUAN
Sistem pendingin sekunder reaktor G.A. Siwabessy berfungsi melepaskan panas yang diterima dari sistem pendingin primer dan hal ini terjadi di di menara pendingin, dimana pada saat pelepasan panas sebagian air ikut menguap dan terpercik ke lingkungan, sehingga perlu dilakukan penambahan air ke sistem pendingin. Untuk penambahan air atau make-up pada sistem pendingin diperlukan adanya sumber air
yang selalu siap untuk dipergunakan yaitu sistem penyedia air baku (GBA01). Sistem ini berfungsi untuk menyimpan air yang akan digunakan sebagai cadangan bagi sistem pendingin sekunder dan sistem penyedia air bebas mineral(1).
Pasokan air bersih bagi sistem penyedia air baku (GBA01) dilakukan oleh sistem distribusi air dari Puspiptek melalui pipa distribusi dengan menggunakan katup GBA01 AA001 sebagai pengendali masuknya air yang menggunakan motor listrik dengan tegangan
kerja 380 V ac. Saat terjadi kendala terhentinya pasokan air dikarenakan matinya suplai listrik PLN yang mensuplai katup GBA01 AA001 maka pasokan air bersih akan terhenti, hal ini terjadi karena suplai listrik untuk katup GBA01 AA001 masih menggunakan pasokan dari jalur PLN yaitu jalur utama I pada panel BHC.
Untuk menghindari hal ini maka
dilakukan modifikasi suplai listrik yaitu dengan memindahkan suplai listrik dari jalur normal utama I ke jalur darurat BNC yang suplai listriknya berasal dari diesel BRV30, sehingga pada saat terjadi pemadaman listrik PLN kebutuhan suplai listrik untuk katup GBA01 AA001 dapat dipenuhi oleh sistem darurat diesel BRV30.
Modifikasi dilakukan dengan
mempelajari gambar diagram suplai daya listrik dari PLN untuk mengetahui spesifikasi beban yang diperlukan, mempelajari gambar diagram distribusi diesel untuk mengetahui beban diesel, membuat perancangan, melakukan instalasi dan melakukan pengujian untuk melihat unjuk kerjanya
TEORI
Diskripsi Sistem dan Suplai Daya Listrik RSG-GAS
1. Sistem suplai air baku
Puspiptek merupakan institusi yang mengelola suatu kawasan lembaga penelitian
yang didalamnya terdapat beberapa
instansi/lembaga penelitian milik pemerintah. Lembaga penelitian tersebut dibangun di area
Puspiptek dengan tujuan untuk
mengembangkan teknologi di berbagai bidang yang aplikasinya dimanfaatkan baik dalam
dunia industri, kesehatan maupun
kemasyarakatan. Untuk menyediakan
kebutuhan air bersih di seluruh kawasan Puspiptek, baik yang berada dilingkungan
perkantoran, laboratorium, maupun di
perumahan, maka dibangun unit pengolahan air bersih dengan menggunakan sumber air baku dari sungai Cisadane. Air bersih dari Unit PAM (Pengelola Air Minum) Puspiptek dibuat menggunakan standar nasional air minum dengan mengacu pada SNI 01-3553-2006 yang dikeluarkan oleh Badan Standarisasi Nasional (BSN)
Di Pusat Reaktor Serbaguna GA. Siwabessy, air bersih dipergunakan sebagai sumber air bagi karyawan yang berada di gedung kantor dan sebagai penyedia air pendingin bagi reaktor, sehingga kebutuhan air bersih yang diperlukan menjadi cukup besar dan sangat vital bagi kelangsungan dan keamanan operasi reaktor. Dan karena pasokan air bersih hanya disediakan oleh unit PAM Puspiptek maka ketergantungan pada unit ini menjadi 100% sehingga apabila terdapat gangguan pada unit produksi air bersih maka kegiatan yang berada di lingkungan PRSG menjadi terganggu.
Untuk menjalankan reaktor dengan beban operasi penuh, reaktor serbaguna membutuhkan air untuk proses sebanyak ± 100
m3/jam, sebagian besar air tersebut
dimanfaatkan untuk keperluan pada proses penambahan air pendingin sekunder dan proses
pembuatan air bebas mineral. Jumlah
kebutuhan air tersebut tidak selalu tetap tetapi tergantung pada mutu air pemasok (PAM Puspiptek) dan kondisi operasi dari sistem yang terkait. Adapun perincian kebutuhan air proses di reaktor serbaguna adalah :
Tabel 1 Kebutuhan air di reaktor
Kebutuhan air untuk keperluan Jumlah
Laju penambahan air ke sistem pendingin sekunder karena penguapan dan percikan di menara
pendingin untuk setiap kali penambahan 53 m
3
/jam Laju penambahan air ke sistem pendingin sekunder karena blow-down, (untuk memperbaiki kualitas air
pendingin) untuk setiap kali penambahan 20 m
3
/jam Laju proses pengolahan air bebas mineral, untuk setiap kali proses 5 m3/jam Sistem sanitasi, sistem pemadam kebakaran dan cadangan 22 m3/jam
Dari jumlah total kebutuhan air di
gedung reaktor hanya 78 m3/jam yang harus
di sediakan pada sistem penyedia air baku
sedangkan untuk keperluan sanitasi,
pemadam kebakaran dan cadangan disediakan oleh jalur pipa pasokan air PAM Puspiptek
yang lain. Kebutuhan jumlah air tersebut juga tidak berlangsung secara terus-menerus tetapi hanya pada saat tertentu ketika air pendingin sekunder dan sistem pengolahan air bebas mineral membutuhkan pasokan air baku untuk proses. Air proses pada kolam persediaan air baku dipasok dari PAM Puspiptek melalui pipa tunggal dengan diameter 150 mm (DN 150) di tampung pada kolam air proses yang terletak di gedung
bantu. Kolam penampung air proses
mempunyai kapasitas tampung 100 m3 dan
selalu dijaga dalam kondisi penuh secara otomatis oleh kendali permukaan air (PA04 CL001) yang akan memerintahkan katup GBA01 AA001 untuk membuka atau menutup secara otomatis(2).
2. Suplai Daya Listrik
Fungsi dari sistem suplai daya listrik adalah untuk memasok energi listrik ke
sistem-sistem yang ada di RSG-GAS
sehingga memungkinkan dipenuhinya
persyaratan fungsi pada keadaan operasi normal dan kondisi darurat. Di RSG-GAS sistem suplai daya listrik didesain secara
redundan, yang setiap grup redundan
dihubungkan ke masing-masing redundan panel distribusi utama. Satu dari tiga buah sistem suplai daya redundan terdiri dari:
a) Daya normal 380 V AC (PLN) b) Daya darurat 380 V AC (Diesel)
c) Daya tak putus 24 V DC
a) Daya Normal 380 V AC (PLN)
Daya listrik RSG-GAS dipasok dengan daya listrik melalui 2 (dua) sirkuit 20 kV dari sumber daya utama (PT. PLN). PT. PLN memasok instalasi RSG-GAS dengan daya 3030 kVA sedangkan kebutuhan daya listrik untuk operasi reaktor dan gedung perkantoran
sebesar 2500 kVA. Tegangan rendah
disediakan oleh 3 (tiga) transformator penurun tegangan (BHT01, BHT02, dan BHT03) menjadi 400 V AC secara redundan. Sisi tegangan rendah dari transformator dihubungkan dengan 3 redundan panel distribusi utama 380 V AC (BHA, BHB, dan BHC) yang dipasang pada gedung bantu. Panel distribusi utama tersebut juga memasok panel distribusi normal reaktor 3 redundan (BHD, BHE, dan BHF untuk kondisi operasi
normal dan 3 panel distribusi daya darurat (BNA, BNB, dan BNC) pada gedung reaktor.
b) Daya Darurat 380 V AC (Diesel)
Sistem yang terkait dengan keselamatan dipasok oleh sistem daya darurat secara redundan (BNA, BNB, dan BNC). Dalam hal kegagalan suplai daya normal, tiap-tiap panel distribusi darurat dipasok oleh
diesel-generator yang independen (yang di beri
kode BRV10, BRV20, dan BRV30). Setiap sumber daya dilengkapi dengan hubungan otomatis untuk satu grup beban redundan, tetapi tidak berhubungan dengan grup redundan lainnya. Dengan demikian sistem
daya darurat dipisahkan menjadi tiga
redundan dan jalur yang berbeda, masing-masing dipasok oleh diesel-generator yang independen dan redundan dengan peralatan tambahan yang menyertainya seperti sistem
start-up dan sistem pemasokan bahan bakar.
Dengan demikian kegagalan pada salah satu jalur tidak akan mengganggu kemampuan dan kelayakan jalur lainnya. Setiap unit
diesel-generator mampu melayani beban-beban jalur
darurat secara penuh ditambah dengan kapasitas cadangan sekurang-kurangnya 10 % secara kontinyu(3).
c) Daya Tak Putus 24 V DC
Tiga buah sistem tak putus 24 V DC
disuplai dari tiga buah busbar darurat. Setiap sistem suplai daya tak putus terdiri dari
penyearah (rectifiers) + 24 V dan 24 V
(BTU11/BTU12, BTU21/BTU22, dan
BTU31/ BTU32), baterai (yang idberi kode
BTJ11/BTJ12, BTJ21/BTJ22, dan
BTJ31/BTJ32), dan panel-panel distribusi
(BWE, BWF, dan BWG). Sistem tak putus
24 V DC ini memasok pula Sistem Proteksi Reaktor (termasuk katup isolasi primer) dan peralatan Instrumentasi dan Kendali.
3. Perhitungan Arus Nominal
Untuk menghitung besarnya arus
nominal untuk motor AC 3 fasa yang mengalir pada penghantar dihitung dengan menggunakan persamaan : 3 . . .Cos
E P In Amp …………( 1 ) dimana : E = Tegangan kerja P = Daya motorCosφ = Faktor kerja
η = efisiensi/rendamen
4. Perhitungan kawat penghantar
Penghantar yang digunakan adalah berupa kabel yang memiliki bermacam-macam jenisnya. Penghantar untuk instalasi listrik telah diatur dalam PUIL 2000
Persyaratan umum penghantar, semua
penghantar yang digunakan harus dibuat dari bahan yang memenuhi syarat, sesuai dengan tujuan penggunaannya, serta telah diuji dan diperiksa menurut standar penghantar yang dikeluarkan atau diakui oleh instansi yang berwenang serta untuk menjaga keamanan maka nilai kawat penghantar ini harus dikalikan dengan 125 % (4) R V L I A 3
mm² ……… ( 2 ) Dengan: A = luas penampang (mm2)I = arus nominal beban (A)
L = panjang kabel (m)
= tahanan jenis penghantar (Ω/mm2)
vr = rugi-rugi tegangan yang
diperbolehkan
METODE
Modifikasi suplai daya listrik pada sistem distribusi katup GBA01 AA001 dimulai dengan mempelajari gambar diagram suplai daya listrik dari PLN untuk mengetahui
spesifikasi beban yang diperlukan,
mempelajari gambar diagram distribusi diesel untuk mengetahui beban diesel dan panel terdekat yang disuplai oleh disel, membuat gambar rancangan baru karena panel yang lama tidak memungkinkan untuk dilakukan modifikasi, melakukan instalasi pada panel yang baru sesuai gambar rancangan dan melakukan pengujian dengan mematikan suplai listrik dari PLN untuk melihat unjuk kerjanya.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam kegiatan modifikasi ini ternyata terdapat kendala yaitu pada panel kontrol yang lama sistem suplai daya listriknya menggunakan busbar sehingga sulit dilakukan modifikasi untuk itu maka dibuatlah panel kontrol baru dengan mengacu pada wiring diagram yang lama dan panel kontrol ini diletakkan dekat katup GBA01 AA001, adapun bahan-bahan yang digunakan adalah seperti ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Kebutuhan bahan
BAHAN DAN ALAT SATUAN JML
Panel distribusi 40 Cm x 60 Cm unit 1
MCB 10 Ampere 3 phasa pc 1 MCB 2 A 1 phasa pc 1 Kontaktor 3 fasa pc 2 Kontaktor Kontrol pc 4 Push Button[ pc 1 Lampu Indikator pc 3 Kabel, NYY 4 x 1,5 mm2 m 60 Kabel, kontrol m 10
1. Perhitungan Arus Nominal
Katup distribusi GBA01 AA001
menggunakan motor listrik dengan daya 0,9 KW dengan tegangan kerja 380 Volt maka berdasar pada persamaan 1 akan didapatkan arus nominal sebesar :
3 . . .Cos
E P In 73 , 1 . 8 , 0 . 8 , 0 . 380 900 In = 2,14 A2. Penentuan ukuran kabel
Dari hasil studi gambar instalasi, untuk panel suplai daya listrik system katup GBA01 AA001 yang paling dekat dengan jalur distribusi suplai daya listrik jalur darurat adalah panel UKA04 GP201. Panel ini mendapat suplai daya listrik dari jalur darurat BNC. Jarak antara Panel GBA01 AA001 dengan UKA04 GP201 sejauh 60 m. Dengan menggunakan estimasi nilai rugi tegangan sebesar 2 % (5)maka besarnya rugi-rugi tegangan yang diperbolehkan sebesar:
vr = 2 % x 380 Volt = 7,6 volt
dengan menggunakan persamaan (2) didapat
luas penampang kabel sebesar:
R V L I A 3
6 , 7 0175 , 0 . 60 . 14 , 2 . 73 , 1 A = 0,511 mm²Dengan mempertimbangkan factor keamanan 125 % dan disesuaikan dengan kawat penghantar yang ada dipasaran maka dipakai kawat penghantar dengan ukuran 1,5 mm²
3. Instalasi modifikasi
Instalasi modifikasi suplai daya listrik pada sistem distribusi katup GBA01 AA001 dimulai dari memindahkan jalur kabel suplai daya listrik dari panel distribusi PLN 380 V 50 Hz (BHC) ke jalur kabel suplai daya listrik dari panel distribusi diesel-generator (BNC) melalui panel UKA04 GP201 seperti yang ditunjukkan pada blok diagram Gambar 2 di bawah ini. Pemindahan jalur suplai daya listrik dari panel distribusi BHC ke panel distribusi BNC ini dengan pertimbangan bahwa letak dan jarak panel yang terdekat dengan panel listrik sistem distribusi katup GBA01 AA001.
Disamping itu dilakukan pembuatan panel control system distribusi katup GBA01 AA001 yang baru yang berdasarkan gambar rangkaian seperti ditunjukkan gambar 1 dan hasilnya seperti ditunjukkan pada Gambar 3
K01 K07 K02 K10 M K08 K09 Q01 K01 K02 F10 13 14 13 14 13 14 Q01 13 14 13 14 13 14 22 21 22 21 K08 K09 K02 K01 K07 H-5 K10 K10 K03 S1 A1 A1 23 23 53 61 54 62 K10 K10 11 12 22 21 44 43 33 34 L3 L2 L1 L10 L12 L13 L11 open close
Checkback GBA 01 AA001/B5 To BNA 07
A1 A1
A2 A2 A1A2 A2
Gambar 1. Wiring diagram panel control katup GBA01 AA001
Gambar 2. Blok diagram sebelum dan sesudah modifikasi
Penel BHT = Sistem Tegangan Rendah PenelBHC = Sistem distribusi Utama PenelBHF = Sistem Ditribusi Normal PenelBNC = Sistem Distribusi Darurat Penel UKA 04 = Panel Distreibusi Gedung
GBA001 AA001 = Panel kontrol sistem distribusi air baku
PLN diesel-generator BHT BHC BHF BNC GBA 01 AA 01 PLN diesel-generator BHT BHC BHF BNC UKA 04 GBA 01 AA 01
Blok diagaram suplai daya listrik sebelum modifikasi
Blok diagaram suplai daya listrik setelah modifikasi
Panel kontrol baru Panel kontrol lama Gambar 3. Panel control lama dan panel control baru Suplai daya listrik untuk panel kontrol katup
GBA01 AA01 setelah dilakukan modifikasi di suplai dari jalur darurat BNC melalui penel UKA04, secara teknis jalur darurat ini tidak
pernah mati karena ditunjang dengan
beroperasinya disel darurat apabila suplai listrik dari PLN mengalami gangguan berupa pemadaman atau gangguan teknis. Disel dapat beroperasi terus-menerus 3 x 24 jam tanpa
penambahan bahan bakar. Pengujian
dilakukan dengan simulasi dari kontrol level CL004 sehingga katup dapat membuka dan menutup secara otomatis berdasar pada posisi control level, katup menbuka pada level air 1,8 meter dan katup menutup pada level air 2,3 meter. Hasil pengukuran besaran listrik pada katup distribusi GBA01 AA001 ini ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Pengujian motor katup
Parameter Tegangan Spesifikasi
Tegangan R – S 388 V 380 – 415 V Tegangan S – T 389 V 380 – 415 V Tegangan T – R 388 V 380 – 415 V Arus R 0,3 A 0,5 A Arus S 0,3 A 0,5 A Arus T 0,3 A 0,5 A
Pengujian juga dilakukan dengan mematikan suplai listrik dari PLN sehingga disel darurat beroperasi dengan delay waktu 13 detik,
delay waktu 13 detik ini tidak berpengaruh besar terhadap suplai air baku ke kolam row water. Pengujian ini mewakili gangguan
listrik PLN secara nyata yang akan dirasakan oleh sistem RPS (Reactor Protection System) yaitu bila tegangan PLN mengalami fluktuasi diatas 20 % dan fluktuasi frekuensi diatas 5 % lebih dari 2 detik.
KESIMPULAN
Telah berhasil dilakukan modifikasi suplai daya listrik system distribusi air baku katup GBA01 AA001 sehingga katup tetap dapat beroperasi mengalirkan air baku ke kolam row water walaupun suplai daya listrik dari jalur normal PLN mengalami gangguan berupa fluktuasi tegangan diatas 20 % dan fluktuasi frekuensi diatas 5 % selama 2 detik dan digantikan suplai dari disel darurat yang dapat beroperasi selama 3 x 24 jam tanpa penambahan bahan bakar. Delay waktu 13 detik beroperasinya disel tidak berpengaruh besar terhadap suplai air baku ke kolam row water.
DAFTAR PUSTAKA
1. ANNONYMOUS, Kumpulan Diklat
Penyegaran Operator dan Supervisor Reaktor, Pusat Reaktor Serba Guna, BATAN, Oktober 2014
2. Interatom, GmBH, Electrical Safety
Analysis Report of MPR-30
3. ANNONYMOUS, LAK RSG-GAS
Rev.10.1, Pusat Reaktor Serba Guna, BATAN, Desember 2011, Vol. 1 dari 2 4. SNI 04-0225-2000, Persyaratan Umum
Instalasi Listrik 2000, Badan Standarisasi
Nasional, 2000.
5. P. VAN HARTEN, E. SETIAWAN, Instalasi Listrik Arus Kuat 3, Cetakan kelima, Penerbit CV. Trimitra Mandiri, Pebruari 2002
TANYA JAWAB Pertanyaan
1. Modifikasi suplay listrik termasuk kelas berapa dalam reaktor dan adakah informasi baik developer atau penanggung jawab RSG?
2. Pernahkan dipikirkan atau dianalisis mengapa design dari pabrikan PRSG menyambung langsung katup ke PLN dan bukan pada jalur emergency (genset) seperti yang dilakukan dalam modifikasi.
Jawaban
1. Fasilitas yang dimodifikasi tidak termasuk dalam klasifikasi kelas satu sehingga tidak perlu ijin pada regulator. 2. Dari analisis yang pernah dilakukan
bahwa gangguan listrik PLN ini sepertinya tidak diprediksi oleh pembangun RSG-GAS.
