2.1. Pendahuluan
Kapal merupakan alat transportasi air yang berperan penting bagi bangsa dan negara, sebagaimana negara Indonesia sebagai Negara kepulauan dengan gugusan pulau tersebar dari Sabang sampai Merauke. Kapal Motor Tanker adalah kapal yang dirancang untuk mengangkut minyak atau produk turunannya. Jenis utama kapal tanker termasuk tanker minyak, tanker kimia, dan pengankut LNG.
PT. Pertamina (Persero) adalah sebuah BUMN yang bertugas mengelola penambangan minyak dan gas bumi di Indonesia, yang memiliki kapal tanker minyak dan gas yang melayani penyaluran minyak dan gas untuk seluruh pelosok indonesia dan sebagian luar negeri. Oleh karena kebutuhan handalnya pengoperasian kapal-kapal harus ditunjang fasilitas kebutuhan listrik yang di perhitungkan secara baik sesuai dengan spesifikasi generator yang digunakan. Listrik pada umunya digunakan untuk memenuhi kebutuhan operasional kapal sesuai ketentuan Safety of Life at Sea (SOLAS) seperti penggerak, manuver, peralatan navigasi, peralatan keselamatan, dan peralatan khusus lainnya.
2.2 Kapal
Di dalam Peraturan Pemerintah No. 17 tahun 1988 tentang Penyelenggaraan dan Pengusahaan Pengangkutan Laut, yang disebut dengan kapal adalah alat apung dengan bentuk dan jenis apapun. Definisi ini sangat luas jika dibandingkan dengan pengertian yang terdapat di dalam pasal 309 Kitab Undang-undang Hukum Dagang (KUHD) yang menyebutkan kapal sebagai alat berlayar, bagaimanapun namanya, dan apapun sifatnya. Dari pengertian berdasarkan KUHD ini dapat dipahami bahwa benda-benda apapun yang dapat
terapung dapat dikatakan kapal selama ia bergerak, misalnya mesin penyedot lumpur atau mesin penyedot pasir.
Definisi lebih spesifik dan detail disebutkan di dalam Undang-undang no. 17 tahun 2008 mengenai Pelayaran, yang menyebutkan Kapal adalah kendaraan air dengan bentuk dan jenis tertentu, yang digerakkan dengan tenaga angin, tenaga mekanik, energi lainnya, ditarik atau ditunda, termasuk kendaraan yang berdaya dukung dinamis, kendaraan di bawah permukaan air, serta alat apung dan bangunan terapung yang tidak berpindah-pindah. Dengan demikian, kapal tidaklah semata alat yang mengapung saja, namun segala jenis alat yang berfungsi sebagai kendaraan, sekalipun ia berada di bawah laut seperti kapal selam.
Kecuali pada KUHD, istilah kapal meliputi alat apung, alat berlayar, atau kendaraan air yang berada di segala jenis perairan, yaitu laut, selat, sungai, dan danau. Di dalam KUHD, istilah kapal khusus mengacu pada kapal laut.
2.2.1 Sejarah Kapal
Sejarah kapal sejalan dengan petualangan manusia, maka perahu tertua yang ditemukan di dunia adalah sampan Pesse sepanjang 3 meter yang dibangun sekitar 8.000 SM, tetapi kerajinan yang lebih rumit ada bahkan lebih awal.
Gambar 2.1 Perahu tertua Pesse Canoe tahun 8000 SM (Sumber: Jean Vaucher, 2014)
Tidak ada yang tersisa dari kapal-kapal yang awal dan telah lama membusuk, tetapi untuk mengetahui tanaman dan peralatan apa yang tersedia pada saat itu, para antropolog dapat menebak jenis-jenis perahu yang mereka gunakan. Teori saat ini adalah bahwa rakit bambu seperti yang ditunjukkan di
bawah ini digunakan. Baru-baru ini, hipotesis ini diuji dengan membangun rakit menggunakan teknik zaman batu dan mereplikasi penyeberangan kritis.
Gambar 2.2 Rakit bamboo tahun 1906 (Sumber: Jean Vaucher, 2014)
Pada zaman rakit prasejarah, apa pun yang mengapung dapat diikat bersama untuk dibuat menjadi rakit dan berfungsi sebagai perahu. Hanya diperlukan alat potong primitif. Bambu, kayu gelagah dan alang-alang semuanya telah digunakan sebagai bahan baku, diikat bersama dengan tanaman merambat atau serat kelapa. Rakit-rakit dahulu berfungsi untuk pemancingan, memungkinkan transportasi melintasi perairan dan bahkan membentuk pulau-pulau terapung untuk desa.
Propulsi rakit dicapai dengan mendorong dengan tiang, menarik dengan tali atau mendayung. Saat mengambang di sungai, rakit berjalan mengikuti arus. Nantinya, layar akan ditambahkan untuk mengurangi upaya melawan angina tetapi rakit tidak memiliki lunas atau bentuk untuk membuatnya bergerak dalam garis lurus, sehingga sulit untuk dikemudikan.
2.2.2 Perlengkapan dan bagian Kapal
KUHD pasal 309 di atas memasukkan segala perlengkapan kapal ke dalam pengertian kapal. Adapun yang dimaksud dengan perlengkapan kapal merupakan segala barang yang tidak merupakan bagian kapal itu, tetapi diperuntukkan tetap
digunakan dengan kapal itu. Yang termasuk ke dalam perlengkapan itu, berdasarkan penjelasan atas pasal 124 ayat (1) Undang-undang no. 17 tahun 2008, adalah bagian-bagian yang termasuk dalam perlengkapan navigasi, alat penolong, penemu (smoke detector) dan pemadam kebakaran, radio dan elektronika kapal, dan peta-peta serta publikasi nautika, serta perlengkapan pengamatan meteorologi untuk kapal dengan ukuran dan daerah pelayaran tertentu.
Yang termasuk perlengkapan navigasi, antara lain RADAR, SONAR, fish finder/echo sounder, kompas, klinometer, hydrometer, dan barometer. Yang termasuk Alat penolong, meliputi pelampung penolong, rompi penolong (baju renang), rakit kembung, rakit tegar, alat-alat pelempar tali, serta sekoci penolong. Alat pemadam kebakaran, meliputi alat pemadam api ringan seperti dry chemical, pemadam jinjing busa, dan water pressure; alat pemadam dengan pendinginan air seperti nozzle, hidrant, dan slang pemadam; pasir dalam kotak serta sekop.
Sejumlah perlengkapan lain yang terdapat di dalam kapal yaitu:
Sarana tambat labuh, antara lain dampra, tali tambat, dan alat penembak
tali.
Alat-alat berlabuh jangkar, yaitu rantai/tali jangkar, bosa dasar, jangkar,
mesin jangkar, ceruk rantai, dan band stopper.
Beragam takel, blok, dan tali ulangnya yang diperuntukkan agar
pengangkatan beban menjadi mudah dan ringan.
Seluruh perlengkapan kapal tersebut di atas merupakan benda-benda yang dapat dipindah-pindah. Sebaliknya bagian kapal merupakan benda-benda yang melekat pada kerangka kapal. Benda-benda ini terdiri dari anjungan kapal, haluan kapal, lunas kapal, buritan, dan lambung kapal.
(Sumber: Arpit Singh & Amit, 2019)
Bagian-bagian utama kapal; Smokstack atau Cerobong (1), Buritan (2) Propeler dan kemudi (4), jangkar (5), Bulbous bow (6), Haluan (7), Geladak (8), Anjungan (9).
Gambar 2.4 Kapal Cepat (Sumber: Hairul asther, 2019)
Pada gambar diatas sebuah Voskhod (hydrofoil), kecepatan sampai 60 km/h (32 kn; 37 mph), dengan daya power terpasang 810 kW (1,090 hp).
Untuk menentukan arah, pada masa lalu kapal berlayar tidak jauh dari benua atau daratan. Namun sesuai dengan perkembangan akhirnya para awak kapal menggunakan bintang sebagai alat bantu navigasi dengan alat bantu berupa kompas dan astrolabe serta peta. Ditemukannya jam pasir oleh orang-orang Arab juga ikut membantu navigasi ditambah dengan penemuan jam oleh John Harrison pada abad ke-17. Penemuan telegraf oleh Samuel F.B. Morse dan radio oleh G. Marconi, terlebih lebih penggunaan radar dan sonar yang ditemukan pada abad ke 20 membuat peranan navigator agak tergeser. Satuan kecepatan kapal dihitung dengan knot di mana 1 knot = 1,85200 km/jam.
Menjelang akhir abad ke-20, navigasi sangat dipermudah oleh GPS, yang memiliki ketelitian sangat tinggi dengan bantuan satelit. Selain dari itu system komunikasi yang sangat modern juga menunjang navigasi dengan adanya beberapa macam peralatan seperti radar type Harpa memungkinkan para navigator/Mualim bisa melihat langsung keadaan kondisi laut. Radar harpa ini adalah radar modern yang bisa mendeteksi langsung jarak antara kapal dgn kapal,
kapal dengan daratan, kapal dengan daerah berbahaya, kecepatan kapal, kecepatan angin dan mempunyai daya akurasi gambar yang jelas. Selain dari itu ada lagi system GMDSS (Global Maritime Distress safety system) Suatu system keselamatan pelayaran secara global. Kalau suatu kapal berada dalam kondisi berbahaya system ini akan memancarkan berita bahaya yang berisi posisi kapal, nama kapal, jenis marabahaya, tersebut secara otomatis, cepat, tepat, akurat. Untuk system komunikasi lainnya ada INMARSAT (International Maritime satelite) Suatu system pengiriman berita menggunakan E-Mail, Telephone, Telex, ataupun Faximile.
2.2.3 Jenis-jenis kapal
Kapal sulit untuk diklasifikasikan, terutama karena banyak sekali kriteria yang menjadi dasar klasifikasi dalam sistem yang ada seperti:
Berdasarkan tenaga penggerak
a. Kapal bertenaga manusia (Pendayung) b. Kapal layar
c. Kapal uap
d. Kapal diesel atau kapal motor e. Kapal Nuklir.
Berdasarkan jenis pelayarannya a. Kapal permukaan
b. Kapal selam
c. Kapal mengambang d. Kapal bantalan udara
Berdasarkan fungsinya a. Kapal Perang b. Kapal penumpang c. Kapal barang d. Kapal tanker e. Kapal feri f. Kapal pemecah es
g. Kapal tunda h. Kapal pandu i. Tongkang j. Kapal tender k. Kapal Ro-Ro l. Kapal dingin beku m. Kapal keruk
n. Kapal peti kemas/kapal kontainer o. Kapal pukat harimau
2.2.4 Kapal Tanker
Kapal tanker ialah kapal yang dirancang untuk mengangkut minyak atau produk turunannya. Jenis utama kapal tanker termasuk tanker minyak, tanker kimia, dan pengangkut LNG. Di antara berbagai jenis kapal tanker, supertanker dirancang untuk mengangkut minyak sekitar Tanduk Afrika dan Timur Tengah. Supertanker Knock Nevis adalah pengangkut terbesar di dunia.
Di samping mengangkut pipa saluran, kapal tanker juga kendaraan untuk mengangkut minyak mentah yang kadang-kadang dapat menimbulkan malapetaka lingkungan akibat tumpahan minyaknya ke laut. Untuk malapetaka yang terkenal yang diakibatkan oleh kapal tanker, lihat Torrey Canyon, Exxon Valdez, Amoco Cadiz, Erika, Prestige.
Gambar 2.5 Supertanker Aries Star (Sumber: Saudiaramco.2007)
Sebuah kapal tanker minyak dapat terdiri dari enam jenis utama berdasarkan ukuran dan jumlah muatan yang dapat diangkutnya. Jenis tanker minyak yang paling umum digunakan saat ini adalah jenis VLCC dan ULCC. Sebagai perbandingan, tanker minyak modern seperti VLCC dan ULCC lebih panjang daripada kapal induk. Kapal terbesar yang digunakan di angkatan laut untuk mendukung lepas landas dan pendaratan pesawat.
a. Tanker Reguler
Ini adalah kapal yang berada di bawah kategori kecil tanker minyak dengan 10.000 hingga 60.000 ton bobot mati. Mereka biasanya tanker yang beroperasi di pesisir karena alasan memuat dan membongkar muatan dari tanker besar jika pelabuhan atau pelabuhan dangkal.
b. Panamax Tankers
Kapal tanker minyak terbesar yang bisa melewati kanal panama dikenal sebagai Panamax. Kapal-kapal ini paling banyak digunakan sebagai tanker produk yang mengangkut minyak bumi olahan. Biasanya kapal-kapal ini memiliki bobot mati antara 55.000 hingga 80.000. Satu kapal semacam itu dapat mengangkut minyak hingga 500.000 barel sekaligus.
c. Aframax
Tidak semua pelabuhan dapat menangani kapal dengan ukuran sangat besar karena batasan geografis dan rancangan. Kapal Aframax dengan bobot mati 70.000 hingga 120.000 ton ini digunakan di Mediterania, laut hitam, Karibia, dan laut Cina di antara pelabuhan dengan draft yang tidak terlalu dalam untuk menangani kapal yang lebih besar.
d. Suezmax
Sama seperti Panamax, Suezmax adalah ukuran kapal terbesar yang dapat melewati kanal Suez. Kapal-kapal ini mengangkut minyak mentah dan minyak mentah dan memiliki sekitar 120.000 hingga 160.000 ton bobot mati. dalam istilah awam, itu menyumbang hampir 1.000.000 barel kapasitas dukung minyak.
e. Very Large Crude Carrier/Malaccamax (VLCC)
Kapal ini sangat besar pertama kali dikembangkan pada 1960-an, jenis kapal tanker minyak yang paling banyak digunakan dalam industri pengiriman dengan bobot mati 250.000 ton. Kapal-kapal ini mampu mengangkut lebih dari 2.000.000 barel minyak dalam satu kali perjalanan. Kapal-kapal ini terutama digunakan untuk mentransfer minyak dari negara-negara teluk ke pasar di Eropa dan Asia Selatan.
f. Ultra Large Crude Carrier (ULCC)
adalah kapal mammoth besar yang dapat membawa minyak dalam jumlah besar dari satu tempat ke tempat lain. Kapal-kapal ini memiliki bobot mati antara 320.000 hingga 500.000 ton. Karena ukurannya yang sangat besar, kapal-kapal ini dibatasi untuk pelabuhan dengan terminal khusus. Kapal beroperasi antara teluk ke Amerika Utara dan ke laut Cina selatan.
2.3 Listrik Kapal
Sistem kelistrikan di kapal dimulai dari generator-set yang merupakan alternator dengan penggeraknya yang berfungsi sebagai pembangkit tenaga listrik yang menyuplai semua kebutuhan tenaga listrik dikapal. Kemudian arus yang dihasilkan generator-set disalurkan menuju main switch board yang merupakan suatu panel utama yang menggabungkan tenaga listrik dari beberapa genset yang ada untuk didistribusikan keseluruh sambungan kemudian diteruskan ke seluruh komponen masing-masing sambungan. Penghubung daya adalah suatu terminal dari beberapa peralatan yang ada dikapal yang dibutuhkan daya listrik tiga phase. Penghubung penerangan adalah suatu terminal untuk menyuplai daya listrik yang akan digunakan sebagai alat penerangan di kapal. Penghubung komunikasi adalah suatu terminal untuk menyuplai daya listrik yang digunakan sebagai alat komunikasi dikapal. Penghubung Pemantau adalah terminal yang menyuplai daya listrik yang akan digunakan sebagai alat monitoring.
Selain menggunakan generator-set, kapal dapat menggunakan tenaga listrik dari darat melalui fasilitas shore connection yang biasanya digunakan pada saat kapal dalam keadaan docking. Jika generator-set tidak aktif maka sumber tenaga listrik darurat biasanya tersedia dalam bentuk Emergency Generator yang kapasitas dayanya lebih kecil dari generator-set utama dan battery. Karena bersifat darurat maka hanya peralatan tertentu dan yang sangat penting yang disupply oleh sumber tenaga listrik darurat tersebut misalnya peralatan fire fightings, steering gear, lampu gangway, lampu navigasi, lampu tangga, dan lain-lain. Sumber tenaga listrik darurat dari emergency generator akan automatis running ketika semua generator-set utama terjadi padam, untuk emergency battery akan aktif secara otomatis melalui Emergency Switch Board jika semua genset tidak aktif termasuk emergency generator.
Gambar 2.6 Sistem Daya Listrik Kapal (Sumber: Dennis T, Hall, BA., 1984)
Generator-generator bisa dijalankan oleh sebuah motor diesel, sebuah turbin uap, atau turbin gas, atau oleh motor penggerak utamanya/motor induk sebagai shaft-generator. Tipe penggerak utamanya ditentukan oleh desain dari kapal dan oleh factor-faktor ekonomis. Jumlah daya keseluruhan dari generator-generator ditentukan oleh kebutuhan menyeluruh dari beban listrik di kapal.
Kapal-kapal penumpang yang besar biasanya memiliki 4 buah generator yang besar bertenaga sekitar 10 Megawatt atau lebih untuk mensuplai motor-motor listrik penggerak kapal dan kebutuhan listrik yang sangat besar dan layanan jasa-jasa hotel. Sebuah kapal barang mungkin memiliki dua generator yang umumnya bertenaga antara 350 sampai 1000 kW yang sudah cukup memadai untuk mensuplai daya pada mesin-mesin atau peralatan bantu dikamar mesin pada saat belayar di laut dan winch-winch atau crane-crane untuk menangani muatan pada saat di pelabuhan. Untuk sebuah kapal penyusur pantai sampai kira-kira 300 KW atau lebih untuk sebuah kapal barang dengan trayek teratur.
Dari gambar 2.5 diatas adalah contoh diagram online suatu system daya listrik dengan tegangan tinggi 6,5 KV, dengan beberapa sumber pembangkit listrik seperti pembangkit listrik M dari alternator yang di kopel dengan main propulsion kapal dan pembangkit listrik G dari alternator yang di kopel dengan diesel independen utnuk menghasilkan tegangan, hasil tegangan tinggi dari generator 6,5 KV disalurkan ke busbar high voltage untuk memenuhi kebutuhan beban yang tegangan tinggi, dari busbar high voltage di turunkan melalui transformator step-down dari 6,5 KV ke busbar low voltage 440V untuk kebutuhan beban-beban rendah, sedangkan untuk kebutuhan beban-beban penerangan dan control system, tegangan dari busbar low voltage 440V di turunkan melalui transformator step-down ke tegangan 220V.
2.3.1 Instalasi Listrik Kapal
Biro Klasifikasi Indonesia (BKI) dalam Rules Vol. IV BAB I B.1 (2016); Instalasi listrik suplai daya terdiri dari semua instalasi untuk pembangkitan, konversi, penyimpanan dan distribusi energi listrik.
A. Peralatan esensial
Peralatan esensial untuk operasi kapal adalah semua perangkat propulsi utama. Peralatan esensial adalah perangkat dan permesinan bantu, yang:
Diperlukan untuk propulsi dan manuver stabilitas kapal,
Diperlukan untuk menjaga keselamatan kapal,
Diwajibkan untuk menjaga keselamatan nyawa manusia di laut serta peralatan yang sesuai dengan Tanda Kelas dan Notasi Kelas Khusus. Peralatan esensial dibagi menjadi:
Peralatan esensial primer
Peralatan esensial sekunder.
a. Peralatan esensial primer
Peralatan esensial primer adalah peralatan yang sesuai dengan point A yang harus beroperasi tanpa gangguan. Peralatan ini terdiri dari misalnya:
Unit generator suplai peralatan esensial primer
Perangkat roda gigi kemudi
Unit suplai bahan bakar minyak termasuk peralatan kontrol viskositas
Pompa minyak pelumas
Pompa pendinginan air/media
Blower pengisian udara
Peralatan listrik untuk peralatan berbahan bakar minyak
Peralatan listrik untuk sistem minyak termal
Pembangkit air panas dan hangat
Pompa hidrolik untuk peralatan esensial primer
Instalasi propeller pitch terkendali
Peralatan propulsi listrik utama
Penggerak azimut sebagai perlengkapan propulsi tunggal
Peralatan uap utama
Gawai/sistem setelan (adjusting), kontrol dan keamanan untuk peralatan esensial primer
Peralatan monitoring untuk peralatan esensial primer.
Adalah Peralatan esensial sekunder peralatan yang sesuai dengan point A yang tidak harus beroperasi tanpa gangguan untuk waktu yang singkat. Peralatan ini terdiri misalnya:
Instalasi starting untuk mesin bantu dan utama
Kompresor udara starting dan control
Kipas ventilasi ruang mesin dan boiler
Unit pengolahan bahan bakar minyak
Pompa transfer bahan bakar minyak
Unit pengolahan minyak pelumas
Pompa transfer minyak pelumas
Pemanas bahan bakar minyak berat
Pompa bilga dan ballast
Sistem pengolahan air ballast
Sistem kompensasi kemiringan (heeling)
Pompa kebakaran dan perangkat pemadam kebakaran
Pompa hidrolik untuk peralatan esensial sekunder
Peralatan listrik untuk perangkat uap tambahan
Pendorong melintang, jika mereka adalah peralatan bantu
Mesin pengerek jangkar
Kipas ventilasi untuk daerah berbahaya
Perangkat pemutar (turning gear) untuk mesin utama
Generator suplai peralatan esensial sekunder, hanya jika peralatan ini tidak disuplai oleh generator seperti pada poin a
Sistem penerangan
Lampu posisi dan navigasi, peralatan bantu dan sinyal
Peralatan navigasi dan sistem navigasi
Deteksi kebakaran dan sistem alarm
Peralatan komunikasi keselamatan internal
Peralatan penutup pintu sekat
Sistem keamanan dan monitoring kontrol untuk sistem pengangkutan kargo
Gawai/sistem setelan (adjusting), kontrol dan keamanan untuk peralatan esensial sekunder
Peralatan pemantauan untuk peralatan esensial sekunder
Untuk kapal dengan peralatan yang sesuai dengan Tanda Kelas dan Notasi Kelas khusus, peralatan tipe-spesifik tertentu dapat digolongkan sebagai peralatan esensial.
B. Peralatan tak esensial
Peralatan tak esensial adalah peralatan yang tidak tercantum dalam esensial, dan juga yang tidak sesuai dengan definisi menurut esensial.
C. Konsumen darurat
Konsumen darurat adalah konsumen wajib yang setelah kegagalan dari suplai energi utama, harus dipasok oleh suplai energi darurat.
2.3.2 Switch Board.
Daya listrik dari generator-set setelah melalui peralatan proteksi air circuit breaker (ACB) dialirkan melalui kabel transmisi menuju busbar yang merupakan terminal switch board. Peletakkan switch board haruslah sedekat mungkin ke generator agar kabel transmisi daya terpakai sependek mungkin, sehingga rugi transmisi menjadi kecil.
Switch board digunakan untuk distribusi daya, mengatur, melindungi, melakukan kerja paralel antara generator dikapal. Dikapal biasanya hanya terdapat satu buah Main Switch Board (MSB), tetapi untuk kapal-kapal besar atau khusus terdapat dua atau lebih MSB yang diselubungi melalui busbar-busbarnya. Generator-set dihubungkan ke switch board melalui generator panel sedangkan panel daya ke seluruh bagian kapal tidak langsung ke titik-titik yang membutuhkan, dalam hal ini lebih mudah identifikasi kerusakan dan keperluan perbaikan.
Gambar 2.7 Panel Main Switch Board (Sumber: Abi, 2016)
Pada Emergency Switch Board (ESB) berfungsi untuk melindungi dan mengawasi generator emergency dan daya listrik darurat untuk penerangan dan system telekomunikasi. Di kapal umumnya hanya terdapat satu emergency switch board, kecuali pada kapal penumpang yang biasanya memiliki dua buah. Tegangan yang diatur dari emergency switch board yang melalui panel distribusi adalah 24VDC, 220VAC, atau 450 AC, yang jumlah terminalnya sesuai dengan kebutuhan, serta beberapa terminal tambahan yang sewaktu-waktu dapat digunakan. Selain pada kondisi darurat, emergency switch board dipakai juga untuk sumber daya listrik tambahan bagi beberapa sistem dalam kapal. Daya listriknya disupply dari MSB melalui alat pemindah busbar, yang diproteksi dengan dua buah circuit breaker yaitu generator emergency switch breaker dan bus-bar switch breaker.
Gambar 2.8 Panel emergency switchboard (Sumber: KTE Co., Ltd., 2019)
Penel-panel pada emergency switch board mengatur beberapa kebutuhan tertentu dalam kondisi darurat ataupun jika supply utama mengalami gangguan. Selain itu sebagian daya (dari battery emergency 24VDC) digunakan juga untuk keperluan navigasi dan telekomunikasi.
2.3.3 Tipe Switch Board
Switch board memiliki dua tipe yaitu: A. Tipe Dead Front.
Tipe ini digunaka untuk:
a. AC, dengan ketentuan tegangan antar phase atau antar phase ke netral lebih besar dari 550 Volt.
b. DC, dengan ketentuan tegangan antar kutub atau kutub ke ground lebih besar dari 250Volt.
Pada tipe ini semua bagian tegangan terletak dibagian dalam switch board sehingga keamanannya menjadi lebih baik sehingga tipe ini banyak digunakan pada daya-daya besar dan sering ditemukan di kapal-kapal besar.
B. Tipe Live Front
Tipe ini meletakkan fuse, circuit breaker dan peralatan lainnya dipermukaan, hal ini memang membuat kemudahan dalam pembongkaran pada saat pemeliharaan atau penggantian fuse, tetapi kurang memenuhi persyaratan keamanan. Tipe ini banyak ditemukan di kapal-kapal kecil.
2.3.4 Susunan Switch Board
Susuanan bertujuan untuk menyediakan panel yang mengontrol setiap generator dan beberapa panel tambahan lainnya untuk mengatur circuit breaker dan saklar pembagi daya. Untuk switch board yang berukuran kecil dan menengah, maka panel generator dapat dibuat pada sisi paling pinggir. Sedangkan untuk switch board yang berukuran besar dengan pertimbangan penghematan busbar maka peletakan panel generator adalah ditengah dengan kabel transmisi mengarah
kedua sisinya (kanan-kiri) dengan pembagian beban kerja dengan seimbang, sehingga dengan susunan seperti ini tidak ada bagian busbar yang menerima lebih dari setengah beban kerja total.
Gambar 2.9 Susunan main switch board (Sumber: Marine-Knowledge, 2013)
Pada gambar diatas terlihat susunan panel switchboard, penempatan panel control dan monitoring daya generator ditempatkan ditengah mengapit panel sinkron/parallel, panel pembagi ditempatkan mengapit panel generator, sedangkan panel tegangan rendah 220V bisa di tempatkan disisi kanan atau kiri dari panel feeder/pembagi no.1 dan 2.
2.4 Generator
Gambar 2.10 Generator-set (Sumber: Yanmar, 2019)
Generator adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanikal dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik (Generator). Generator mendorong muatan
listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada didalam kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melalui sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apapun sumber energi mekanik yang lain.
2.4.1 Prinsip Kerja Generator
Perbedaan prinsip antara generator DC dengan generator AC adalah untuk generator DC, kumparan jangkar ada pada bagian rotor dan terletak diantara kutub-kutub magnet yang tetap di tempat, diputar oleh tenaga mekanik, sedangkan konstruksi pada generator sinkron sebaliknya, yaitu kumparan jangkar disebut juga kumparan stator karena berada pada tempat yang tetap dan kumparan rotor bersama-sama dengan kutub magnet diputar oleh tenaga mekanik.
Berdasarkan Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik yaitu bila suatu konduktor digerakkan dalam medan magnet, maka akan dibangkitkan gaya gerak listrik dalam konduktor tersebut. Jika rotor diputar pada penggerak mula (prime mover), maka kutub-kutub yang ada pada rotor akan berputar. Jika kumparan kutub diberi arus searah, maka pada kumparan kutub akan timbul medan magnet atau fluks yang bersifat bolak-balik atau fluks putar. Fluks putar ini akan memutar kumparan jangkar pada stator, sehingga pada ujung-ujung kumparan stator timbul gaya gerak listrik (ggl) atau tegangan induksi. Besarnya tegangan induksi yang timbul pada kumparan jangkar yang ada pada stator (Sumanto, 1996) adalah: (2.1) dimana: E : GGL induksi (volt) f : Frekuensi listrik (Hz) fp : Faktor langkah fd : Faktor distribusi
N : Jumlah lilitan
: Fluks magnet
Besarnya frekuensi ggl yang dibangkitkan tergantung pada jumlah kutub medan dan kecepatan putaran prime mover. Pada kumparan tertentu, akan dibangkitkan tegangan satu siklus lengkap, bila sepasang kutub rotor (kutub utara dan kutub selatan) digerakkan melewati kumparan, maka jumlah siklus yang dibangkitkan dalam satu putaran rotor sama dengan jumlah pasangan kutub rotor p/2, dimana p adalah jumlah total kutub. Jika n adalah kecepatan putar rotor dalam putaran per menit, maka n/60 adalah putaran per sekon, sehingga frekuensi dinyatakan dalam Hertz atau siklus per sekon sesuai dengan persamaan sebagai berikut: (2.2) Dimana: f : Frekuensi (Hertz) p : Jumlah Kutub n : Jumlah putaran. 2.4.2 Daya Generator
Daya listrik adalah jumlah energi yang diserap atau dihasilkan dalam sebuah sirkuit/rangkaian listrik. Sumber energi seperti tegangan listrik akan menghasilkan daya listrik sedangkan beban yang terhubung dengannya akan menyerap daya listrik tersebut. maka daya listrik adalah tingkat konsumsi energi dalam sebuah sirkuit atau rangkaian listrik. misal lampu pijar dan Heater, Lampu pijar menyerap daya listrik yang diterimanya dan mengubahnya menjadi cahaya sedangkan heater mengubah serapan daya listrik tersebut menjadi panas. Semakin tinggi nilai watt-nya semakin tinggi pula daya listrik yang dikonsumsinya. Rumus yang digunakan adalah:
(2.3) Dimana:
V : Tegangan listrik (Volt) I : Arus listrik (Ampere)
Pada sistem tenaga listrik 3 fase, idealnya daya listrik yang dibangkitkan, disalurkan dan diserap oleh beban semuanya seimbang, Ppembangkitan = Ppemakain, dan juga pada tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang terdiri dari tegangan 1 fase yang mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama tetapi antara 1 fase dengan yang lainnya mempunyai beda fase sebesar 120° listrik, sedangkan secara fisik mempunyai perbedaan sebesar 60°, jumlah daya yang diberikan oleh suatu generator 3 fase atau daya yang diserap oleh beban 3 fase, diperoleh dengan menjumlahkan daya dari tiap-tiap fase. Pada sistem yang seimbang, daya total tersebut sama dengan tiga kali daya fase, karena daya pada tiap-tiap fasenya sama, Jika sudut antara arus dan tegangan adalah sebesar θ, maka besarnya daya perfasa adalah:
(2.4) sedangkan besarnya total daya adalah penjumlahan dari besarnya daya tiap fase, dan dapat dituliskan dengan:
√ (2.5) Pada hubungan bintang besarnya tegangan saluran adalah √ Vfase maka tegangan perfasanya menjadi √ , dengan nilai arus saluran sama dengan arus fase, IL = If, maka daya total (PTotal) pada rangkaian hubung bintang (Y) adalah:
PT = 3.VL/√ . IL.cos θ = √ . VL.IL.cos θ (2.6) Dan pada hubung segitiga, dengan besaran tegangan line yang sama dengan tegangan fasanya, VL = Vfasa, dan besaran arusnya Iline = √ Ifase, sehingga arus perfasanya menjadi IL/√ , maka daya total (Ptotal) pada rangkaian segitiga adalah:
PT = 3.IL/√ . VL.cos θ = √ . VL.IL.cos θ (2.7) Dari persamaan total daya pada kedua jenis hubungan terlihat bahwa besarnya daya pada kedua jenis hubungan adalah sama, yang membedakan hanya pada tegangan kerja dan arus yang mengalirinya saja, dan berlaku pada kondisi beban yang seimbang.
Daya nominal sebuah generator dinyatakan dalam kW atau MW ataupun dalam kVA atau MVA. Daya nominal ditentukan oleh suhu kerja dari kumparan, sedangkan factor daya biasanya sekitar 0,8. Efisiensi sebuah generator dinyatakan dalam rasio keluaran dibagi masukan. Keluaran yang bermanfaat merupakan seluruh masukan dikurangi rugi-rugi.
1. Rugi-rugi mekanikal termasuk gesekan bantalan dan udara. 2. Rugi-rugi elektrikal terdiri atas rugi-rugi besi dan tembaga.
Semua rugi-rugi akan mengakibatkan terjadinya panas yang harus dihilangkan melalaui pendinginan. Pendinginan generator dapat dilakukan melalui sistem terbuka atau sistem tertutup. Pada sistem tertutup, kipas-kipas mengalirkan udara melalui generator, sedangkan udara panas didinginkan dengan air, sebelum disirkulasikan kembali. Sistem demikian memberi proteksi yang baik terhadap kemungkianan terjadinya api dalam generator karena terbatasnya pemasukan udara. Pada sistem terbuka, kipas-kipas memperoleh udara dari luar melalui suatu saluran. Udara itu dipaksa melewati alur-alur kecil diantara bagian-bagian inti dan kumparan. Udara yang dipakai dengan sendirinya menjadi panas. Sistem terbuka lebih murah dan memberikan pandangan yang lebih rapi dan tidak bising.
2.4.3 Penggabungan Beban Generator
Suatu pusat pembagkit tenga listrik, biasanya terdiri dari dua unit atau lebih. Pada saat pembagkit melayani beban yang bertambah, maka diperlukan kerja paralel antara unit-unit. Selain dimaksudkan untuk memperbesar kapasitas daya yang dibangkitkan, juga sering dibutuhkan untuk menjaga kontinuitas pelayanan apabila ada generator yang dihentikan misalnya ada gangguan pada salah satu unit. Sebelum dua generator sinkron diparalelkan, harus dipenuhi kondisi berikut:
Urutan fasa harus sama.
Tegangan terminalnya harus sama.
Tegangannya harus sefasa.
Jika ada dua generator beroperasi dan persyaratan ini dipenuhi maka dikatakan dalam keadaan sinkron. Operasi agar mesin dalam keadaan sinkron disebut penyinkronan.
Macam Generator berdasarkan tegangan yang dibangkitkan generator dibagi menjadi 2 yaitu: Generator Arus Bolak-Balik (Alternating current) dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan out put) berupa tegangan bolak-balik. Generator Arus Searah (Direct current) dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan output) berupa tegangan searah, karena didalamnya terdapat sistem penyearahan yang dilakukan bisa berupa oleh komutator atau menggunakan diode.
2.5 Kebutuhan Daya Listrik
Pada kapal terdapat beberapa pembangkit daya listrik disebut generator-set yang berfungsi sebagai sumber daya utama yang sanggup memenuhi kebutuhan listrik dikapal. Biro Klasifikasi Indonesia (BKI) dalam Rules Vol. IV BAB III B.1 (2016);
Pasal 1.1 Setiap kapal harus dilengkapi dengan sumber daya listrik utama dengan kapasitas yang cukup untuk memenuhi persyaratan dari perangkat yang disebutkan dalam Bab 1, A.2 (. Sumber utama daya listrik ini harus terdiri dari sekurang-kurangnya dua generator set yang saling independen.
Pasal 1.2. Kapasitas generator set yang disebutkan dalam 1.1 harus sedemikian sehingga, jika salah satu generator set mengalami kegagalan atau mati, kapasitas pembangkit yang tersisa cukup untuk memasok semua item peralatan yang diperlukan, ketika melakukan navigasi di laut, untuk memastikan:
kondisi operasional normal penggerak dan keselamatan kapal. kondisi minimal yang nyaman dari kelayakhunian.
pemeliharaan kargo, sejauh peralatan yang disediakan adalah bagian dari klasifikasi.
Pemeliharaan kondisi operasi normal dan kelayakhunian yang tersedia diatas kapal dapat dipastikan tanpa bantuan sumber daya listrik darurat.
Pengoperasian peralatan yang dipersyaratkan untuk keselamatan dapat dipastikan pada berbagai kondisi darurat.
Keselamatan penumpang, awak dan kapal dari bahaya listrik dapat terjamin.
Dalam menentukan kapasitas produksi listrik dan konfigurasi generator, dan transformer converter untuk catu daya sekunder, dan sebagainya, maka perlu mendapatkan informasi tentang permintaan daya listrik kapal di bawah variasi kondisi operasional. Kondisi operasional yang permintaan daya listrik ditentukan tergantung pada misi/peruntukan kapal dibuat. beberapa jenis, kondisi operasional berikut ini diperiksa:
Di laut Saat olah-gerak,
Di pelabuhan, pemakaian loading dan bongkar,
Di pelabuhan, tidak ada loading atau pemakaian penggulung tali dan jangkar.
Kapal dengan misi khusus (misalnya instalasi lepas pantai, kapal angkatan laut) akan juga memiliki kondisi operasional khusus yang harus diperhitungkan. Misi kapal tertentu, misalnya perlu untuk membuat sebuah perbedaan antara musim panas dan musim dingin (misalnya pelayaran kapal dengan udara yang besar-unit AC, lemari es kapal dengan pendingin besar unit), dan untuk kapal-kapal angkatan laut yang dilaut kondisi dibagi lagi menjadi beberapa derajat kesiapan tergantung pada ancaman, misalnya tindakan transit dan status. Semua hal dipertimbangkan menunjukkan bahwa permintaan tenaga listrik harus ditentukan selama tiga sampai sepuluh kondisi operasional.
Ada tiga cara untuk menentukan kebutuhan daya listrik: (1) rumus empiris, (2) analisis beban listrik, dan (3) simulasi. Dalam proses desain, diperkirakan pertama dari beban listrik sering dibuat dengan formula empiris, dan
sebagai proses berlangsung, yang lebih rinci perhitungan dibuat dengan analisis beban.
2.5.1 Rumus Empiris
Formula empiris dapat digunakan dengan baik untuk mendapatkan perkiraan pertama prademand listrik dalam tahap perancangan, jika rumus empiris berdasarkan pada ukuran besar kapal dengan misi yang sama serta ukuran yang sebanding. Namun, desain detail kapal dan sistem listrik salah satu metode berikutnya indisperable untuk hasil yang lebih akurat.
Rumus empiris dapat digunakan untuk menentukan kebutuhan tenaga listrik atau listrik yang terpasang dengan menggunakan, misalnya, dimensi utama kapal seperti ukuran bobot mati (Dead Weight) atau tenaga propulsi/penggerak utama yang terpasang. Contoh pada Persamaan (2.8) adalah formula yang digunakan dengan patokan tenaga propulsi/penggerak utama yang terpasang untuk menentukan kebutuhan tenaga listrik pada kapal konvensional tanpa peralatan khusus seperti kargo sebuah sistem pendingin, peralatan memancing, busur pendorong atau dek crane. Sebagai aturan praktis, beban listrik ketika olah-gerak adalah 130% dari beban listrik dilaut, dan beban di pelabuhan (tanpa pemuatan atau pemakaian) adalah 30 sampai 40%.
(2.8) Rumus empiris ini digunakan berdasarkan pada kapal-kapal yang misinya sebanding dalam ukurannya sehingga akan mengetahui perbedaan antara kapal-kapal yang berbasis formula pada saat perancangan.
2.5.2 Analisis Beban Listrik
Yang paling banyak digunakan metode untuk menentukan permintaan listrik yang disebut analisis beban listrik, atau keseimbangan beban listrik. Daftar neraca semua konsumen listrik secara vertikal, diurutkan oleh power supply (utama atau sekunder). Tabulasi kolom berikutnya nominal sifat konsumen listrik seperti:
Nomor diinstal
Power at full load
Daya motor listrik yang di pasang (spesifikasi pada pelat nama)
Daya Nominal diserap dari jala listrik.
Bagian lembar kedua yang menggambarkan berbagai kondisi operasional untuk menentukan beban listrik sebenarnya untuk setiap kondisi. Dalam setiap kondisi, sifat berikut harus ditentukan untuk setiap konsumen listrik:
Jumlah dalam pelayanan
Faktor beban
Faktor Simultanitas
Rata-rata daya diserap
Daya pada beban penuh adalah kekuatan yang harus diberikan kepada mesin (sejauh yang mesin seperti pompa dan kompresor yang bersangkutan). Listrik yang langsung digunakan terus menerus, seperti penerangan dan komputer, daya ini sama dengan daya listrik yang diserap dari jaringan. Disisi lain, bagi pengguna listrik yang digerakkan oleh motor listrik, daya yang diserap penuh adalah kekuatan yang dituntut oleh pengguna yang digerakkan oleh electromotor, daya yang diserap penuh adalah kekuatan yang diminta oleh pengguna dibagi dengan efisiensi motor listrik (cos phi). Secara umum, tenaga motor listrik terpasang lebih besar dari pada daya pada beban penuh dari sebuah mesin, karena motor listrik harus dipilih dari berbagai merek produsen motor.
Beberapa mesin pelayanan hanya dalam waktu kondisi operasional tertentu: misalnya bongkar-muat sistem pemakaiannya hanya dipelabuhan/sandar dan peralatan sistem propulsi hanya digunakan dilaut. Untuk mesin yang telah dipasang dengan daya yang besar, maka angka dalam pelayanan akan lebih kecil dari jumlah yang terpasang.
Faktor beban menunjukkan relatif (%) beban dari mesin dan dengan demikian menentukan seberapa besar daya listrik yang diserap dalam suatu situasi aktual. Sebuah pompa kemudi misalnya hanya kadang-kadang menjadi beban penuh. Faktor beban pada perhitungan ini bervariasi antara 0 dan 1. Maka faktor beban untuk Pompa kemudi adalah 0,1.
Faktor simultanitas untuk sebuah mesin yang tidak dioperasikan secara terus-menerus tetapi sebentar-sebentar. Contoh; kompresor udara, pompa bahan bakar dan pemberat pompa. Faktor simultanitas berarti menunjukkan relatif (%) waktu operasional pada peralatan listrik. Faktor ini juga bervariasi antara 0 dan 1. Hal ini sering mungkinkan untuk membuat perkiraan goos faktor ini dengan membandingkan kapasitas mesin dan kapasitas rata-rata permintaan. Dalam banyak kasus, tidak ada pembedaan antara faktor beban dan faktor simultanitas, dan kedua faktor digabungkan menjadi satu faktor layanan.
Kolom daya rata-rata yang terserap pada peralatan adalah daya yang diserap, jumlah dalam pelayanan, faktor beban dan faktor kebersamaan. Total kolom ini menunjukkan kekuatan diserap total untuk kondisi operasional yang diberikan. Analisis beban dinilai untuk pasokan tenaga listrik utama dan sekunder.
Perkiraan beban dan faktor-faktor simultanitas adalah yang paling sulit ditentukan pada analisis pada beban listrik. Faktor-faktor ini sering diperkirakan terlalu tinggi untuk meminimalkan risiko perancangan kapasitas generator yang terlalu kecil. Hal ini mengakibatkan harga yg terlalu tinggi dari permintaan tenaga listrik, dan akibatnya kapasitas generator yang dipilih terlalu besar. Kerugian nya adalah investasi Tinggi dan rata-rata beban generator-set diesel rendah, mengakibatkan spesifik konsumsi bahan bakar yang tidak optimal dan internal polusi dari mesin.
Sebuah studi menyeluruh kapal serupa harus membentuk dasar untuk beban dan perkiraan faktor simultanitas.
2.5.3 Simulasi Kebutuhan Tenaga Listrik di Kapal
Permintaan tenaga listrik yang lebih akurat diperkirakan dapat dicapai dengan simulasi operasi kapal di berbagai kondisi operasional. Metode ini memerlukan cukup pengetahuan/wawasan mengenai pengoperasian kapal. Sebuah simulasi membutuhkan interaksi antara bagian-bagian peralatan ke dalam perhitungan dan pemodelan beban dan faktor-faktor keserempakan dengan menggunakan distribusi probabilitas stokastik. Secara khusus penggunaan
distribusi probabilitas dapat membuat metode yang lebih akurat dari pada keseimbangan beban listrik biasa.
Keuntungan dari distribusi probabilitas stokastik dijelaskan dengan sebuah contoh: pompa kemudi; faktor beban diperkenalkan di paragraph sebelumnya, pompa kemudi hanya kadang-kadang beban penuh; faktor beban untuk ini dengan menyiratkan bahwa sebagian dimuat sepanjang waktu. Dengan distribusi probabilitas beban dari pompa dapat dimodelkan menjadi nol atau beban penuh. Setelah cukup lama distribusi simulasi memberikan pengetahuan yang diharapkan beban minimum dan maksimum dan kemungkinan melebihi maksimum tertentu, dengan ini dimungkinkan untuk membuat pilihan yang didirikan baik mengenai jumlah dan kapasitas generator dan transformer.
2.6 Faktor-faktor Perhitungan Kapasitas Generator-set
Dalam perhitungan kapasitas generator terdapat beberapa faktor yang perlu diperhatikan, antara lain:
Macam kondisi operasi kapal
Beban-beban pada electrical part, hullpart, dan machinery part. Load faktor tiap peralatan
Diversity factor.
2.6.1 Macam- macam kondisi operasi
Setiap perhitungan kapasitas generator mempunyai pandangan yang berbeda mengenai kondisi operasi kapal antara lain:
a. Dua kondisi : berlayar dan berlabuh
b. Empat kondisi : berlayar, meninggalkan pelabuhan, bongkar muat serta berlabuh di pelabuhan
c. Delapan kondisi : sama seperti pembagian dalam empat kondisi hanya dibagi lagi menjadi kondisi siang dan malam. Menurut BKI pada kondisi berlayar/dilaut yang digunakan sebagai pedoman dalam menentukan kapasitas generator karena merupakan kondisi yang paling lama dilakukan. Kecuali untuk kapal khusus misalnya kapal keruk, karena kondisi terlamanya adalah saat mengadakan pengerukan.
Saat kapal meninggalkan pelabuhan, kebutuhan listriknya digunakan untuk olah gerak kapal, dimana peralatan-peralatan berdaya besar dihidupkan, misalnya peralatan maneuver penggerak utama (Main Engine), balancer, blower dan yang lain-lainya.
Ketika bongkar muat dilaksanakan, kebutuhan listrik digunakan untuk mengoperasikan peralatan bongkar-muat serta peralatan penunjangnya. Disamping itu pada kondisi ini juga digunakan untuk mereparasi peralatan. Peralatan tersebut diantaranya adalah: cargo gear, turning gear, ballast pump, mesin bubut, mesin gerinda, mesin bor, dan lain sebagainya. Kondisi ini berlaku untuk kapal cargo, sedangkan untuk jenis lainnya akan berbeda pekerjaan yang dilakukan misalnya tug work untuk kapal tunda.
Pada saat berlabuh di pelabuhan, kebutuhan listrik menggunakan pelayanan sewa listrik dari pihak pelabuhan karena pertimbangan biaya yang lebih murah dari pada pengoperasian generator-set.
2.6.2 Beban-beban pada electrical part, hull part, dan machinery part
Dalam penentuan kapasitas generator-set perlu diketahui jumlah beban pada beberapa kondisi operasi kapal, hal ini dilakukan dengan perhitungan analisa beban listrik yang berupa table dan biasanya disebut table kalkulasi keseimbangan beban listrik (calculationof electric power balance) atau disebut juga Anticipated Electric Power Consumption Table.
Analisa ini berisi kolom tentang jenis peralatan, jenis operasi, daya masuk, jumlah peralatan yang dipakai serta yang terakhir adalah jumlah beban dari kelompok peralatan tersebut. Perhitungan beban ini dikelompokkan berdasarkan fungsi beban sehingga dapat terbagi menjadi:
Beban pada geladak, dan lambung.
Beban berupa motor-motor listrik/pesawat tenaga, dan sistem permesinan kapal.
Beban yang berupa pesawat elektronika dan penerangan.
Pengelompokan ini berupa kelompok mesin daya, penerangan dan peralatan komunikasi/navigasi. Untuk kapal khusus dengan instalasi pendingin
yang dikelaskan dan untuk petikemas dengan pendingin maka diperlukan juga perhitungan kebutuhan daya beban pendingin tersebut pada analisa beban listrik.
2.6.3 Load Faktor peralatan
Load Faktor atau yang dikenal dengan nama demand factor, diversity factor, utility factor, atau duty factor didefinisikan sebagai daya rata-rata pada satu periode waktu tertentu sebagai sebuah fraksi dari daya puncak beban. Faktor beban mengindikasikan daya spesifik peralatan yang berkontribusi pada daya total generator yang terhubung. Jika variasi waktu daya beban p(t) didefinisikan dengan KW pada periode operasi T (seperti pada kondisi di laut, di pelabuhan dan lain-lain), faktor beban selama periode operasi mengacu pada persamaan dibawah ini: ∫ (2.9)
Sehingga demikian dapat dipastikan bahwa LF = 1,0 untuk beban kontinyu (Continuous on Load), LF < 1,0 untuk beban intermitten, dan LF = 0 merupakan peralatan standby. Peralatan yang beroperasi secara kontinyu dalam pengoperasian kapal mendapatkan beban tetap atau continuous load (CL). Dan untuk peralatan dengan beban sementara atau intermitten load (IL) adalah beban dari peralatan yang beroperasi tidak secara terus-menerus.
Sebagai contoh, 15 KW elektromotor pada proses muat kargo digunakan pada daya penuh selama 5 jam, dan setengah daya untuk 2,5 jam pada waktu operasi 12 jam. Maka system tersebut memiliki load factor ((15 x 5) + (7,5 x 2,5)) / (15 x 2,5x12) = 0,21 saat siang hari selama proses muat. Pada periode lain system akan memiliki load factor yang berbeda, seperti nol pada malam hari.
Load factor dapat dikelompokkan kedalam daily load factor, daytime load factor. Daily load factor merupakan factor pembebanan yang diukur dalam
periode satu hari penuh, sedangkan daytime load factor merupakan factor pembebanan yang diukur pada periode setengah hari (siang atau malam. Meskipun demikian, disaat banyak peralatan dengan difersiasi penggunaan hanya pada siang hari, 24 jam load factor tidak bisa digunakan untuk mengukur kapasitas KW rating, sebagai gantinya daytime load factor harus digunakan untuk mengukur kapasitas generator.
Pendekatan load factor akan memberikan hasil yang baik apabila dari seluruh beban yang terhubung hanya sebagian dari beban tersebut bekerja bersamaan. Pendekatan tidak akan valid dengan beban yang sangat banyak, dan tidak diketahui mode operasinya pada masing-masing peralatan. Pada system dengan banyak beban, atau sebuah jaringan distribusi terdiri atas sedikit kW rating dikalkulasikan dengan menambah interval waktu perhitungan beban besar dengan satuan jam atau interval waktu yang sesingkat mungkin.
2.6.4 Diversity faktor
Diversity factor sering juga disebut sebagai faktor kebersamaan adalah faktor yang merupakan perbandingan antara total daya yang dibutuhkan untuk setiap satuan waktu dengan total daya keseluruhan peralatan yang ada. Faktor diversitas dapat digunakan untuk mencari beban operasi dengan tujuan menentukan jumlah total beban yang harus dilayani oleh generator akibat adanya pengoperasian beban-beban dalam waktu bersamaan.
Faktor kesamaan waktu bersama harus ditetapkan dengan dimasukkan pertimbangan beban tertinggi yang dapat diharapkan terjadi pada waktu yang sama. Jika penentuan yang tepat sulit dilaksanakan maka faktor kesamaan waktu yang digunakan menurut regulasi BKI tidak boleh rendah dari 0,5.
Daya total yang diperlukan adalah jumlah beban yang harus dilayani generator-set pada masing-masing kondisi operasi kapal dan besarnya menurut BKI adalah jumlah beban sama dengan beban sementara dikali factor diversitas ditambah beban tetap.
Untuk menentukan kapasitas generator yang dipilih dihitung dengan seminimalnya daya yang digunakan untuk mengoperasikan kapal dilaut adalah
15% lebih besar dari kebutuhan daya hasil perhitungan tabel power balance. Tujuan dari pembatasan ini adalah untuk menjaga kerja generator-set agar tidak terlalu berat yang berhubungan dengan masalah arus pengasutan pada motor-motor listrik.
2.7 Pemilihan Generator-Set
Penentuan besar kapasitas generator-set yang akan terpasang dikapal, dapat ditentukan berdasarkan pada kondisi kebutuhan beban listrik terutama pada saat kondisi beban terbesar (maksimum).
Semua generator bertipe medan putar. Belitan stator boleh menggunakan hubungan Δ (delta) ataupun hubungan Y (way) yang hanya tiga terminal utama yang dibutuhkan tiap generator perhitungan dayanya menggunakan persamaan 2.2 sampai dengan 2.5 diatas. Perubahan tegangan yang melekat pada generator relative besar dengan tinggi reaksi tinggi sinkronisasi lilitan. Hal ini merupakan sebuah kelebihan, sebab seperti batasan-batasan reaksi sinkronisasi pada hubungan pendek. Dalam penggunaannya, memelihara kebutuhan tegangan dan kVAR dilakukan dengan menghubungkan paralel generator (sinkronisasi) dengan menggunakan pengubah tegangan otomatis dengan mesin lainnya.
Mesin dua langkah dan empat langkah biasanya digunakan untuk menggerakkan alternator sebagai pembangkit tenaga listrik di kapal. Pada saat ini banyak mesin dua langkah dan empat langkah dilengkapi dengan turbocharge untuk meningkatkan daya keluar mesin dan memperbaiki ekonomis pemakain bahan bakar. Kebanyakan mesin-mesin yang dioperasikan dilaut, dilengkapi dengan turbocharge untuk mengurangi ukuran dan berat mesin.
Perhitungan Generator-set didasarkan atas kebutuhan listrik pada saat berlayar, berangkat, berlabuh, dan bongkar muat sehingga dapat diketahui daya maksimum dari kebutuhan listrik yang ada. Dari kebutuhan maksimum tersebut, dilakukan pemilihan atas beberapa alternative generator yang ada di pasaran dengan pertimbangan:
a. Kebutuhan daya yang ada. b. Faktor daya generator.
c. Maintainbility.
d. Space di ruang mesin.
Faktor beban atau load factor adalah hal yang penting dalam perencanaan karena bila melebihi faktor daya yang optimum dari generator akan mengakibatkan kelebihan daya yang menyebabkan generator bekerja tidak maksimal. Faktor beban yang optimum adalah sekitar 0,86 atau sedikit dibawahnya sehingga dalam pemilihan generator hendaknya dipilih yang mendekati faktor beban tersebut. Dalam penentuan jumlah generator harus dipikirkan tentang daya cadangan yang disyaratkan oleh BKI sehingga bila salah satu generator tidak dapat beroperasi maka dapat digantikan oleh generator lainnya.
2.8 Perhitungan Beban Generator
Perhitungan Generator Set didasarkan atas kondisi operasional kapal tersebut. Dari beberapa kondisi operasional tersebut, dapat diketahui daya maksimum dari kebutuhan listrik yang ada. Electrical Power Balance adalah perhitungan untuk menentukan kapasitas dari generator maupun auxilary engine yang dibutuhkan untuk kapal. Berikut adalah data-data yang perlu di ketahui dalam pemilihan Generator-set:
a. Peralatan yang dioperasikan kontinyu (CL) b. Peralatan yang dioperasikan intermitten (IL)
Dari sini dapat mengumpulkan rumus yang dipakai untuk menetukan daya listrik yang dipakai adalah sebagai berikut: perhitungan daya listrik dari berbagai bagian kapal yang terdiri dari beban pemakaian tetap dijumlahkan dengan beban pemakain sementara yang terlebih dahulu dikalikan dengan faktor kesamaan (common simultaneity factor) yang mana tidak boleh lebih rendah dari 0,5 dengan demikian diperoleh daya-daya total beban sebagai berikut:
(2.10) Dimana:
Pt = Daya total beban
CL = Pemakaian beban Kotinyu IL = Pemakaian beban Intermitten
x = Common Simultanity factor (0.5)
Keluaran dari generator-set yang diperlukan sekurang-kurangnya 15% atau lebih tinggi dari pada kebutuhan daya. Prosentase keluaran daya dari generator disini sering dinamakan load faktor generator (%) load faktor generator diperoleh dari total beban dibagi dengan kapasitas yang digunakan dikali dengan 100%, yang perlu diperhatikan dalam pengunaan generator disini harus diperlukan satu buah generator cadangan.
2.9 Pengukuran Beban
Untuk menganalisa beban generator-set yang sudah dioperasikan, maka untuk mendapatkan data dari daya listrik dengan mengambil sampling arus listrik dan tegangan kerja dari system yang sudah terbebani, data kedua parameter tersebut sudah dapat menghitung besaran daya yang terpakai. Maka untuk pengukurannya dapat digunakan alat ukur clamp on hihg tester (tang amper) dengan cara mengukur kuat arus (I) pada salah satu fase pada kabel sirkuit generator (R, S, T), sedangkan untuk mengukur tegangan (V) dari fase ke fase (R-T, T-S, R-S). Alat ukur ini mampu mengukur daya listrik yang terpakai, besar arus dan tegangan.
