1. KONTROL & PROTEKSI
1.1
Pengertian Kontrol & Proteksi
.1.1.1 Kontrol
Kontrol disini diartikan sebagai seperangkat rangkaian peralatan yang umumnya terdiri dari rangkaian pengawatan yang dirangkai secara seri atau paralel dengan / terhadap peralatan lain misal tombol tekan ON / OFF, Kontraktor, Rele Kontraktor, Magnetic Kontraktor, Timer-timer dan sebagainya yang dapat mengendalikan peralatan Mesin dan Generator beserta peralatan bantu lainnya pada SPD.
Seperti menghidupkan & mematikan mesin/alat bantu, mengatur beban & frekuensi, memasukkan & melepas PMT dan sebagainya.
1.1.2 Proteksi
Proteksi adalah rangkaian kontrol yang dilengkapi dengan suatu peralatan pendeteksi batasan-batasan pengoperasian SPD pada batas aman dan tidak aman.
Tujuan dari proteksi adalah : - Mencegah kerusakan.
- Membatasi/melokalisasi kerusakan. - Mencegah meluasnya gangguan sistem. Proteksi bertugas untuk :
- Memberikan peringatan dini (alarm).
- Memisahkan sistem/peralatan yang terganggu dengan cara membuka PMT. - Mematikan mesin yang sedang beroperasi jika dianggap berbahaya bagi
peralatan SPD.
Pada kenyataannya sistem kontrol dan sistem proteksi serta sistem instrumen digabungkan menjadi satu pada panel kontrol.
Instrumen sendiri adalah peralatan indikator yang bekerja atas dasar besaran-besaran yang masuk dari sensor untuk mengetahui jalannya operasi dengan besaran penunjukan yang ditampilkan oleh instrumen-instrumen tersebut.
Misalnya : Ampere meter, Volt meter, Cos Q meter, Temperature meter, Pressure meter, RPM meter dan sebagainya.
Rangkaian Kontrol & Proteksi untuk sebuah SPD pada dasarnya terdiri dari 3 (tiga) komponen utama :
- Panel Kontrol, yaitu sebuah panel yang berisi rangkaian kontrol, instrumen dan
proteksi, sehingga dapat berfungsi mengontrol peralatan-peralatan pada sebuah SPD.
Kontrol yang dilakukan adalah terhadap peralatan pada mesin, generator, alat bantu, trafo pembangkit, PMT, dan peralatan listrik lainnya yang berhubungan dengan operasi sebuah SPD.
Kontrol dimaksud adalah kontrol pada sistem kontrol, sistem instrumen dan sistem proteksi.
RANGKAIAN KONTROL & PROTEKSI.
GENERATOR
MESIN
PANEL
KONTROL
S E N S O R 1
S E
N S
O R
2
R1
S E N S O R 3
R1
AKTUATOR 1
AKTUATOR 2
- Sensor, yaitu peralatan yang terpasang pada mesin, generator, alat bantu, trafo
pembangkit, PMT dan peralatan lainnya pada sebuah SPD.
Fungsi sensor adalah merubah dari suatu energi (panas, tekanan, putaran, Tegangan dll.) menjadi energi listrik (mA, Volt, Kontak dll.) agar dapat dipergunakan sebagai sistem kontrol pada panel kontrol.
Misalnya :
- Thermocouple, thermo switch dan RTD (PT-100) yang merubah energi panas menjadi energi listrik berupa mV, Kontak dan Resistant. Sehingga dapat dijadikan rangkaian kontrol pada panel, baik sebagai instrumen pengukuran maupun sebagai proteksi jika terjadi gangguan.
- Magnetic Pickup, yang merubah energi putaran menjadi energi listrik berupa frekuensi (Hz). Yang kemudian dapat menjadi indikator putaran mesin, sebagai kontrol masuk excitasi dan sebagai proteksi overspeed.
- Dan sebagainya.
- Aktuator, yaitu peralatan yang terpasang pada mesin, generator, alat bantu, trafo
pembangkit, PMT dan peralatan lainnya pada sebuah SPD.
Fungsi aktuator adalah merubah dari energi listrik (pada sistem kontrol) menjadi energi mekanik atau dari energi mekanik (udara) menjadi energi mekanik, sehingga peralatan pada SPD dapat dioperasikan secara remote.
Misalnya :
- Kontaktor, untuk menghidupkan/mematikan motor-motor listrik alat bantu. - Servo motor pada governur, untuk mengatur beban secara remote.
- Solenoid pada PMT, agar PMT dapat dibuka dan ditutup dari ruang kontrol. - Solenoid Pneumatic, untuk mengaktifkan sistem pneumatik.
- Sistem Pneumatik, untuk menghidupkan/mematikan mesin. - Dan sebagainya.
1.2
SENSOR.
1.2.1
PENGERTIAN SENSOR
.Pada sistem pembangkit di pusat-pusat listrik, pusat pengatur beban dan unit pengatur distribusi serta unit lainnya, kontrol adalah bagian yang paling utama untuk mengatur semua peralatan agar bekerja sesuai dengan yang diperlukan.
Salah satu peralatan yang diperlukan untuk membuat rangkaian kontrol adalah sinyal masukan (Input) yang berasal dari sensor.
Sensor adalah :
Alat yang merubah dari suatu energi (panas, tekanan, level, aliran, putaran dll.) menjadi energi listrik (mV, mA, Ohm, Hz, Kontak dll.)
agar dapat disalurkan ketempat lain (misal Ruang kontrol) dengan menggunakan kawat penghantar.
Ada beberapa jenis dari Sensor, diantaranya : Sensor Panas. Sensor Tekanan. Sensor Level. Sensor Aliran. Sensor Putaran. Dll.
Kalibrasi mutlak diperlukan oleh hampir semua sensor, baik pada sensor itu sendiri yang harus dikalibrasi maupun pada tranducernya. Ada beberapa macam alat kalibrasi yang diperlukan sesuai dengan jenis sensor yang ingin dikalibrasi, diantaranya :
- Pressure Calibrator. - Temperature Calibrator. - Frequency Counter/Generator. - mA meter & transmittar. - mV meter & transmitter. - dll.
Contoh Temperature Calibrator :
- Tabung berisi cairan berfungsi untuk penempatan sensor yang ingin dikalibrasi. - Kontrol berfungsi untuk mengatur temperature dari cairan.
Contoh mV meter & transmitter :
- Dapat sebagai meter untuk membaca tegangan dalam mV.
- Dapat sebagai transmitter untuk menghasilkan tegangan dalam mV.
1.2.2 SENSOR SUHU (TEMPERATURE).
Adalah alat yang merubah energi panas menjadi energi listrik (mV, Ohm, Kontak, dll.), untuk disalurkan ke tempat lain (Ruang kontrol) dengan kawat penghantar.
Ada beberapa macam sensor panas, diantaranya : A. Thermocouple.
Energi panas dirubah menjadi energi listrik berupa tegangan mV. PRINSIP KERJA :
Jika sensor Thermocouple dipanaskan, maka pada kawat penghantar terminal keluarannya akan timbul tegangan berupa mili Volt (mV).
Semakin tinggi panasnya semakin besar tegangan mili Volt yang dihasilkan.
AC mV METER
Contoh : Thermocouple type “K” (diatas temperatur ruang).
20° C = 0,798 mV. 60° C = 2,456 mV. 30° C = 1,203 mV. 70° C = 2,850 mV. 40° C = 1,611 mV. 80° C = 3,266 mV. 50° C = 2,022 mV. 90° C = 3,601 mV.
Contoh Thermocouple.
B. Resistance Temperature Detector (RTD / PT. 100)
Energi panas dirubah menjadi energi listrik berupa tahanan (Ohm). PRINSIP KERJA :
Jika sensor RTD dipanaskan, maka tahanan (Ohm) pada terminal keluarannya juga akan berubah.
Semakin tinggi panasnya, Semakin besar nilai tahanan (Ohm) pada kawat penghantar keluarannya.
Sensor RTD dinamakan juga PT.100 karena pada suhu 0° C = 100 Ohm.
OHM METER
Contoh RTD / PT.100.
Ada beberapa macam jumlah terminal keluaran dari sensor RTD/PT.100, diantaranya :
- 2 (dua) buah.
- Terminal 1 dan 2 untuk sensor.
- 3 (tiga) buah.
- Terminal 1 dan 2 untuk sensor. - Terminal 3 untuk convensating.
Dimaksud dengan convensating adalah factor koreksi atau konvensasi terhadap nilai tahanan kawat penghantar yang panjang dari sensor sampai ke ruang kontrol.
RS
RM
SENSOR
R1 R2
R3 (CONPENSATING) METER
R1, R2, R3 = Tahanan kawat penghantar. RS = Tahanan pada sensor. RM = Tahanan pada meter. Karena : R1 + R2 = R2 + R3,
RM = RS + (R1 + R2) – (R2 + R3) Maka : R yang dibaca oleh meter = RM = RS.
2
1
1
Sehingga dengan adanya konpensating, berapapun panjang kawat penghantar, meter selalu membaca tahanan yang sama dengan yang terbaca pada sensor (RS).
C. Termo Switch.
Energi panas dirubah menjadi energi tekanan, yang akan menggerakkan tuas untuk menekan saklar, sehingga keluarannya pada kawat penghantar berupa kontak Normally Open (NO) atau Normally Close (NC).
PRINSIP KERJA :
Jika sensor dipanaskan, maka air raksa di dalam tabung sensor akan memuai dan mendorong piston/tuas, sehingga kontak akan terdorong dan berubah dari NO - COMMON (terhubung) menjadi NC - COMMON (terhubung).
Contoh Thermoswitch
API
AIR RAKSA
PISTON/TUAS
COMMON
NO
NC
PEGAS
BAUT PENGATUR
1.2.3 SENSOR TEKANAN.
Adalah alat yang merubah energi tekanan menjadi energi listrik (mA, Kontak, dll.) untuk dapat disalurkan ke tempat lain (Ruang kontrol) dengan kawat penghantar.
Ada beberapa jenis sensor tekanan, diantaranya :
A. Pressure Tranducer.
Energi tekanan dirubah menjadi energi listrik berupa Arus listrik (mA). PRINSIP KERJA :
Jika sensor mendapat tekanan (udara, air, bahan bakar, oli, dll.) maka terminal keluarannya akan berfungsi sebagai regulator arus listrik, sehingga jika dihubungkan seri dengan sumber tegangan (DC), Arus yang mengalir pada kawat penghantar (mA) akan berbanding lurus dengan tekanan yang diberikan pada sensor.
Semakin tinggi tekanannya semakin besar arus yang mengalir.
Tranducer
Output
P = Sumber tekanan (udara, air, bahan bakar, oli, dll.).
Mili Ampere Meter
P
Piston / Tuas
Mili Ampere Meter
P
CONTOH PRESSURE TRANSMITTER.
B. Pressure Switch.
Energi tekanan dirubah menjadi energi listrik (kontak saklar). PRINSIP KERJA :
Jika sensor mendapat tekanan (udara, air, bahan bakar, oli, dll.) maka terminal keluarannya akan berfungsi sebagai saklar. NO – COMMON terhubung jika sensor mendapat tekanan, dan sebaliknya NC – COMMON terhubung sensor tidak diberi tekanan.
P = Sumber tekanan (udara, air, bahan bakar, Oli, dll.)
NO
NC
COMMON
Pegas
Baut Pengatur
Piston Tuas
P
Contoh Pressure Switch
1.2.4 SENSOR LEVEL.
Adalah alat yang merubah dari satuan level tinggi permukaan cairan menjadi energi listrik (mA, Kontak, dll.), untuk dapat disalurkan ke tempat lain (Ruang kontrol) dengan kawat penghantar.
Ada beberapa macam sensor level, diantaranya :
A. Level Transmitter.
Banyak macam level transmitter, disini sebagai contoh untuk mengenal prinsip kerja level transmitter diambil salah satunya yang diproduksi oleh perusahaan VEGA. Yakni merubah satuan level tinggi permukaan cairan menjadi energi listrik berupa arus listrik mA.
Semakin tinggi permukaan cairan, semakin besar arus yang mengalir pada outputnya. (misal level 0% = 4 mA , level 100% = 20 mA).
PRINSIP KERJA :
Sensor level transmitter terdiri dari 3 (tiga) bagian, yaitu Oscillator, Electrode dan Transmitter.
Oscillator adalah rangkaian elektronik yang menghasilkan frekuensi pada nilai tertentu.
Electrode adalah merupakan bagian dari sensor yang nilainya (“C”/Capasitancy) berubah-ubah jika permukaan cairan berubah. Perubahan nilai “C” (pada electrode) akan merubah frekuensi yang dikeluarkan oleh oscillator.
Frekuensi oscillator tersebut kemudian dirubah oleh transmitter menjadi energi listrik berupa arus dalam mA. Semakin tinggi level permukaan cairan, semakin besar arus (mA) yang mengalir pada kawat penghantar.
Oscillator
Electrode
Transmitter
Contoh Level Transmitter.
B. Level Switch.
Adalah alat yang merubah dari satuan level tinggi permukaan cairan menjadi energi listrik (kontak), untuk dapat disalurkan ke tempat lain (Ruang kontrol) dengan kawat penghantar.
Banyak macam bentuk level switch, kita ambil 2 (dua) buah contoh :
1. HORIZONTAL.
NO
NC
COMMON
Apabila permukaan cairan turun pelampung juga akan turun, sehingga kontak kontak yang terhubung adalah NC – COMMON. Jika permukaan cairan naik maka pelampung akan terdorong naik, sehingga kontak berubah menjadi NO – COMMON yang terhubung.
Diantara kegunaannya :
- Motor pompa akan “start”, jika permukaan cairan rendah. - Motor pompa akan “stop”, jika permukaan cairan tinggi. - Alarm “Low”, jika permukaan cairan sangat rendah. - Alarm “High”, jika permukaan cairan sangat tinggi. - Dll.
2. VERTIKAL.
Di dalam pelampung terdapat magnet tetap, yang bergerak turun naik mengikuti mengukuti tinggi permukaan cairan.
Di dalam pipa bagian tengah pelampung terdapat saklar yang membuka dan menutupnya dikerjakan oleh piston yang bergerak mengikuti magnet tetap di dalam pelampung.
Kontak NO, NC dan COMMON pada saklar tersebut diteruskan ke terminal box (Cable Box) untuk kemudian dapat disalurkan ke kontrol room dengan kawat penghantar.
Contoh Level Switch
1.2.5 SENSOR PUTARAN.
Adalah alat yang merubah dari satuan putaran menjadi energi listrik (Hz), untuk dapat disalurkan ke tempat lain (Ruang kontrol) dengan kawat penghantar.
Hampir semua sensor putaran adalah sama, yakni dengan menggunakan Magnetic Pickup dan Tranducer.
PRINSIP KERJA :
Mur Pengikat
Pada saat ujung magnetic pickup berdekatan (searah) dengan gigi flywheel, magnet tetap akan tertarik maju, dan pada saat magnetic pickup berjauhan dengan gigi flywheel (diantara dua gigi flywheel), magnet tetap kembali mundur.
Gerakan maju dan mundur magnet tetap pada kumparan, akan menghasilkan GGL dengan frekuensi sebesar :
Putaran roda flywheel (dalam 1 detik) x Jumlah gigi flywheel.
Semakin cepat putaran roda flywheel, semakin tinggi frekuensi yang dihasilkan.
Perubahan frekuensi tersebut yang akan dirubah oleh tranducer menjadi energi bentuk lain sesuai dengan keperluan (meter, kontak, sinyal microprocessor, dll.).
1.3 AKTUATOR.
1.3.1 PENGERTIAN AKTUATOR.
Salah satu fungsi dari sistem kontrol adalah melaksanakan perintah dari panel kontrol. Perintah start atau stop mesin misalnya hanya dapat terlaksana jika adanya alat yang dapat bekerja dengan masukan berupa energi listrik (sinyal dari panel kontrol) yang kemudian keluarannya berupa energi lain (misalnya energi mekanik pada sistem pneumatik) sehingga perintah start atau stop tersebut dapat terlaksana.
Contoh lain misalnya servo motor pada governur, jika mendapat tegangan yang disuplai dari panel kontrol, servo motor akan berputar menaikkan atau menurunkan beban mesin pembangkit.
Aktuator adalah :
Alat yang merubah dari energi listrik (sinyal dari panel kontrol) menjadi energi lain (misalnya energi mekanik pada sistem pneumatik) agar dapat melaksanakan perintah dari panel kontrol untuk menggerakkan suatu peralatan.
Ada banyak macam dari Aktuator, yang banyak digunakan diantaranya : Kontaktor. Servo Motor. Solenoid. Solenoid pneumatik. Sistem pneumatik. Dll.
1.3.2 KONTAKTOR.
Pada gambar 1 :
Kumparan tidak mendapat tegangan, sehingga kontak bergerak tertarik ke atas oleh pegas/spring, maka :
1 – 2 terhubung. 3 – 4 terbuka. Pada gambar 2 :
Kumparan mendapat tegangan, sehingga kontak bergerak tertarik ke bawah oleh magnet kumparan, maka :
1 – 2 terputus. 3 – 4 terhubung.
Karena pada saat normal (kumparan tidak bertegangan) 1 – 2 terhubung, maka kontak ini disebut dengan Normally Closed. Sedangkan 3 – 4 disebut dengan Normally Open.
KUMPARAN 1 2 3 4 1 2 3 4 KUMPARAN
Gambar 1
Gambar 2
1.3.3 SOLENOID.
Solenoid adalah sebuah alat yang merubah dari energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerakan piston diantara kumparan listrik.
Pada gambar 3 Kumparan tidak mendapat tegangan, piston terdorong ke atas oleh pegas.
Pada gambar 4 Kumparan mendapat tegangan, piston terdorong ke bawah oleh gaya magnetis kumparan bertegangan.
Pergerakan piston ke bawah tersebut dapat digunakan sebagai penekan tombol, sebagai pengganti orang untuk menekan suatu tombol.
Jika solenoid tersebut dipakai untuk menekan tombol ON pada Circuit Breaker (CB) pada panel MVSB, maka solenoid tersebut dinamakan dengan Closing Coil (CC). Sebaliknya jika dipakai untuk menekan tombol OFF/Trip, maka dinamakan dengan Tripping Coil (TC).
1.3.4 SOLENOID PNEUMATIK.
Gambar kiri, solenoid “Z” tidak mendapat tegangan :
Piston solenoid terdorong ke bawah oleh tekanan pegas. Menutup lubang saluran udara pneumatik.
S E
N S
O R
2
R1
P1
A
Z
R1
P1
A
Z
Gambar kanan, solenoid “Z” mendapat tegangan :
Piston solenoid tertarik ke atas oleh gaya magnet kumparan. Saluran udara terbuka dan mendorong piston pneumatik ke bawah. Merubah saluran udara menjadi P1 terbuka menuju A.
