Makalah Seminar Kerja Praktek
BATERAI SEBAGAI SUPLAI TEGANGAN DC PADA GARDU INDUK 150 KV
KALISARI
I Nugroho.1 , Ir. Tejo Sukmadi, MT.2
1Mahasiswa dan 2Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, semarang, Indonesia
Email: inoegrohoz@gmail.com
ABSTRAK
Baterai sebagai sumber daya arus searah (DC) pada sebuah gardu induk mempunyai peran yang sangat penting dalam kelancaran dan keberlangsungan operasi gardu induk itu sendiri dalam melayani kebutuhan listrik bagi konsumen. Sumber daya DC pada gardu induk umumnya diperoleh dari beberapa sel baterai yang disusun secara seri. Baterai terpasang pada gardu induk ini
digunakan sebagai suplai bagi rele proteksi, motor penggerak PMT dan PMS, penerangan darurat, serta juga untuk menyupali daya yang digunakan untuk peralatan telekomunikasi gardu induk itu sendiri.
Untuk menjaga agar peralatan seperti rele proteksi, motor penggerak PMT dan PMS serta perlatan telekomunikasi tetap berfungsi, maka baterai harus mampu untuk menyuplai daya ke peralatan tersebut meski dalam keadaan tanpa charger maupun dalam keadaan blackout. Sehingga baterai mempunyai peranan ynag sangat penting dalam sistem tenaga listrik.
Dalam kerja praktek ini, penulis bertujuan untuk memahami dan mengetahui bagian-bagian serta ca pemeliharaan dari baterai dan peralatan pendukung suplai DC yang terpasang pada Gardu Induk 150 kV Kalisari. Dengan laporan ini diharapkan pembaca juga dapat belajar mengenai peranan baterai sebagai suplai tegangan DC pada gardu induk.
KATA KUNCI: baterai,gardu induk, pemeliharaan
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang c. Mengetahui tahapan dan jenis
Sumber daya DC pada suatu gardu pemeliharaan
baterai pada gardu
induk memiliki peran yang sangat penting induk 150 kv Kalisari
dalam kelancaran operasi gardu induk itu
sendiri dalam melayani kebutuhan listrik
1.3 pembatasan masalah
kepada konsumen. Sumber daya DC pada Laporan Kerja Praktek ini membahas gardu induk biasanya disuplai oleh rectifier mengenai baterai yang akan dijelaskan lebih yang dibackup oleh baterai yang tersusun dalam tentang bagian-bagian baterai beserta seri.
Baterai ini berfungsi untuk
fungsinya, klasifikasi baterai pada pada memberikan daya DC bagi ele, motor gardu induk 150 KV Kalisari.
penggerak PMT dan PMS, penerangan
darurat, serta untuk mensuplai daya yang
II. BATERAI
digunakan untuk peralatan telekomunikasi. Baterai merupakan suatu alat yang
1.2 Tujuan Pelaksanaan
digunakan untuk mengasilkan energi listrik Adapun tujuan dari pelaksanaan Kerja dengan proses reaksi kimia. Baterai dapat Praktek ini adalam meliputi beberapa hal, berupa susunan beberapa sel atau satu sel diantaranya
saja. Tiap sel baterai terdiri dari elektroda a.
Mengetahui prinsip kerja baterai yang positif (anoda), elektroda negatif (katoda),
digunakan pada gardu induk 150 kv dan larutan elektrolit. Jenis elektroda dan
Kalisari.
larutan elektrolit yang digunakan dalam b.
Mengetahui bagian-bagian baterai
baterai berbeda-beda tergantung spesifikasi
beserta fungsinya. dari pabrikan yang memproduksi baterai 1
tersebut. Baterai digunakan untuk menghasilkan arus searah arau DC.
Pada gardu-gardu induk maupun pusat-pusat pembangkit tenaga listrik baterai ini berfungsi sebagai:
sumber tengan motor-motor untuk penggerak PMT, PMS, tap changer trafo tenaga dan sebagainya.
Sumber tenaga untuk alat-alat kontrol,
tanda-tanda isyarat (signal dan alarm).
Tenaga untuk peralatan telekomunikasi PLC dan SCADA.
Tenaga untuk penerangan darurat. Tenaga untuk relay proteksi.
Gambar berikut menunjukan susunan dasar sebuah baterai:
Gambar 1 Susunan Dasar Sebuah Baterai
2.1 Klasifikasi Baterai
2.1.1 Menurut Kapasitas Baterai
Kapasitas baterai dinyatakan sebagai kemampuan baterai untuk memberikan arus listrik, dengan tegangan pada waktu tertentu yang dinyatakan dalam Ampere-Hour (Ah).
Kapasitas baterai dapat dirumuskan sebagai berikut :
C = I x t dengan :
C = Kapasitas baterai (Ah) I = Arus pengujian (A) t = Waktu pengujian (hour)
Kapasitas baterai ditentukan dengan memperhitungkan semua faktor yang menyangkut penurunannya selama dipakai, perubahannya terhadap perubahan suhu dan jatuh tegangan, keperluan kapasitas yang diperlukan dengan memperkirakan beban terus-menerus dan beban terputus-putus (continous and intermittent load) yang harus dilayani selama terputusnya pelayanan
2
normal, serta lamanya pemutusan pelayanan. Berdasarkan kapasitasnya suatu baterai dibedakan menjadi dua macam, yaitu: 1. Kapasitas dengan harga rendah/menengah Besarnya kapasitas baterai sampai 235Ah, dengan lama pengosongan
selama 8 jam pada suhu 25oC.
Baterai ini dapat digunakan sebagai sumber searah DC untuk :
Alat kontrol , tanda-tanda isyarat Telekominikasi
Proteksi
Penerangan darurat
Sumber tenaga DC motor PMT, PMS Kapasitas dengan harga tinggi
Baterai ini mempunyai kapasitas 235 Ah sampai 450 Ah dengan lama pengosongan 5 jam pada suhu 25oC.
Baterai ini dapat digunakan sebagai sumber DC untuk :
Menjalankan motor listrik Penerangan darurat
Menurut Bahan Elektrolit
Menurut bahan elektrolit baterai dapat dibedakan :
Baterai alkali (alkaline storage baterai) Bahan elektrolitnya adalah larutan alkali (potassium hydroxide/KOH).
Beterai alkali ada 2 macam :
Nickel-Iron Alkaline storage battery(Ni-Fe battery).
Nickel-Cadmium battery (Ni-Cd battery). Baterai Timah Hitam (Lead Acid Storage Battery), bahan elektrolitnya larutan asam belerang (H2SO4)
Baterai timah hitam ada 2 macam: O Lead-antimony
O Lead-calcium
Beberapa keuntungan baterai Alkali dibanding dengan Timah hitam :
Lebih tahan terhadap goncangan Cukup tahan terhadap arus pengisian yang besar atau bila terjadi arus hubung singkat.
Tidak ada proses penggaraman
Tidak mengeluarkan gas yang menyebabkan korosi
Perubahan kapasitas akibat pengosongan kecil
Rangakaian baterai dan pengisian baterai.
Untuk memberikan arus listrik
pengisian (charging current) pada baterai
diperlukan suatu sumber listrik arus-searah (DC). Sumber arus-searah ini didapatkan dari penyearah (rectifier) atau pengisian baterai (baterai charger). Alat pengisi baterai ini harus dihubungkan ke baterai dengan hubungan kutub-kutub yang sama. Pada rangkaian kerja baterai ini penyearah (rectifier) digunakan pada rangkaian normal yang dihubungkan ke beban, sedangkan pengisi baterai (battery charger) digunakan untuk mengisi baterai dan juga mensupply beban.
Macam kerja rangkaian baterai dengan penyearah (rectifier), dapat dibagi dalam beberapa bagian :
2.3.1 Sistem sederhana
Baterai selalau dihubungkan dengan pengisi baterai (charger) dalam pengisian pemeliharaan. Baterai hanya sewaktu-waktu dihubungkan ke beban, misalnya untuk start motor lsitrik (engine starting).
Gambar 3 Sistem sederhana (simple system)
2.3.2 Sistem cadangan (standby system)
Pada operasi kerja normal beban langsung dihubungkan dengan penyearah (rectifer), dan baterai dihubungkan dengan pengisi baterai (battery charger) dalam
3
pengisian pemeliharaan, maka bila sumber AC terganggu, secara otomatis beban akan terhubung ke baterai. Sistem ini umumnya digunakan untuk lampu-lampu darurat.
Gambar 4 Sistem cadangan (standby system)
2.3.3 Sistem terapung (floating system)
Pada operasi kerja normal beban terhubung ke pengisi baterai (battery charger) dan baterai, maka bila sumber arus-searah (DC) dari pengisi baterai terganggu, beban langsung akan di-supply dari baterai.
Gambar 5 Sistem terapung (floating system)
Sistem Ganda (duplicate system)
Pada sistem ganda ini terdapat 2 (dua) buah pengisi baterai (battery charger) yang dihubungkan dengan ke-2 (dua) unti baterai. Disini beban baterai dapat disupply dengan menggunakan 2 (dua) unti baterai atau salah satu unit baterai.
Gambar 6 sistem ganda (Duplicate system)
Pengisian ulang baterai yang
beroperasi
Setelah terjadi pengosongan /pemakaian (discharge) baterai perlu pengisian kembali/ulang.
Macam-macam pengisian ulang tersebut adalah :
2.4.1 Cycle charging
Pengisian dengan cara cycle-charging adalah mengisi (charging) kembali baterai setelah pengosongan (discharge) sebagian atau pengosongan secara normal.
Untuk pengisian cara ini biasanya dibutuhkan waktu antara 5 sampai 10 jam. Jika pengisian sudah penuh kemudian pengisian dihentikan, umumnya secara otomatis.
Cara cycle-charging umumnya banyak digunakan pada baterai diesel ( electric industrial truck service).
2.4.2 Boost & quick charging
Pengisian dengan cara boost & quick charging adalah untuk pengisian bateraio yang dipakai di pabrik-pabrik, juga untuk baterai diesel
(industrial truck service) dimana diperlukan tambahan pengisian dalam periode yang singkat misalnya pada jam-jam istirahat.
Pengisian cara ini cukup untuk pelayanan satu hari. Arus yang diberikan ke baterai tidak boleh melebihi harga ampere-jamnya. Untuk menjaga pengisian yang berlebihan dan arus
yang terlalu besar, biasanya alat pengisi ini mempunyai automatic out-off yang mana memberhentikan pengisian pada waktu baterai mencapai suhu tinggi.
2.4.3 Floating charging
Pengisian dengan cara ini, dimana baterai secara terus-menerus tersambung pada rangkain luar (sumber AC), alat pengisi baterai (battery charge) dan beban. Alat pengisi baterai ini direncanakan untuk menjaga suatu tegangan konstan dari baterai yang tersambung ke beban.
Besanya tegangan yang diberikan untuk
mengalirkan arus untuk mengatasi kerugian dalam baterai dan menjaga baterai selalu dalam keadaan pengisian
4
penuh (full-charge) adalah tetap (konstan), untuk :
Baterai timah hitam : 2,18Volt/sel Baterai alkal: 1,40-1,42 Volt/sel Pengoperasian baterai secara pengisia terapung (floating charging) umumnya digunakan di gardu induk dan pusat-pusat pembangkit tenaga listrik, dimana baterai dan alat pengisian baterai dihubungkan paralel dengan busbar umum dari supply arus searah (DC).
2.4.4 Equalizing charging
Dalam sel-sel dari suatu baterai yang beroperasi dengan pengisian terapung (floating charge) akan selalu terjadi sedikit perbedaan (yang tidak dapat dihindarkan) dalam kondisi kimia (chemical condition) antara satu sel dengan sel yang lainnya. Equalizing charge dilaksanakan dengan cara menaikkan tegangan baterai sesuai dengan yang ditentukan dalam buku petunjuk masing-masing pabrik. Pengisian ini berlangsung sampai semua sel berhenti mengeluarkan gas (gas freely) dan pembacaan tegangan serta berat jenis elektrolitnya menunjukkan bahwa baterai telah diisi penuh (full charge) sesuai dengan harga yang ditentukan dalam petunjuk masing-masing pabrik.
III. KONSTRUKSI BATERAI
Untuk baterai alkali jenis Nickel Cadmium pada dasarnya memiliki konstruksi yang sama, perbedaannya terletak pada merk, tipe, ukuran plat, jumlah plat dalam sel, jumlah sel dalam blok baterai.
Gambar 7 Kontruksi Baterai Alkali NiCd Dalam sebuah sel baterai alkali NiCd seperti diatas terdiri dari :
1. Connector Cover
Merupakan pelindung bagi konektor baterai. Biasanya terbuat dari bahan plastik PVC Flame Arresting Flip Top Venis Merupakan pelindung guna mencegah terjadinya loncatan listrik. Bahannya terbuat dari Polypropilene dan stainless steel.
Cell Container
Bejana atau selimut dari sel baterai. Bahannya terbuat dari Polypropilene tembus pandang. 4. Splash Guard
Pencegah percikan elektrolit dan hubung singkat oleh benda yang menyusup ke dalam sel
5. Plate Groups/Plate Tab
Posisinya berada diantara ujung atas dan samping dari plat.
6. Plate
Lempengan utama dari sel, biasanya terdiri atas dua lapis yang terbuat dari baja.
7. Plate Groups Bus
Menghubungkan plate group/plate tab dengan terminal baterai.
8. Separating grids
Memisahkan antar plat dan memisahkan plate frame satu dengan yang lainnya. Grid yang digunakan
5
haruslah dapat dilewati sirkulasi elektrolit antar plat.
9. Plate frame
Merupakan pembatas plat.
IV. PEMELIHARAAN BATERAI
Pemeliharaan baterai dan sistem charging dilakukan untuk menjaga efisiensi operasi dan daya tahan peralatan pada gardu induk, khususnya baterai agar dapat bekerja
sebagaimana semestinya, sehingga keandalan peralatan dan penyaluran tenaga listrik dapat terjaga.
Pemeliharaan pada perangkat catu daya DC dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, sebagai berikut:
4.1 Inspeksi Dalam Keadaan Operasi
Inspeksi dalam keadaan operasi (in service inspecton) adalah kegiatan inspeksi yang dilakukan dala keadaan operasi tanpa pembebasan tegangan dalam sistem DC. Inspeksi ini merupakan bagian dari
pemeliharaan sistem DC baik baterai maupun rectifiernya.
Jenis pemeliharaan ini dilakukan berkala dan bersifat wajib harian. Sedangkan poin-poin yang harus diperiksa dalam inspeksi ini antara lain: Suhu dan kelembaban udara di ruang baterai dan ruang charger sesuai standar.
Pemeriksaan tegangan dan arus pengisian rectifier sesuai standar
Pemeriksaan lampu-lampu indikator baterai dan charger.
Pemeriksaan level ketinggian elektrolit. Kebersihan ruangan, rak, dan sel baterai.
4.2 Pengukuran Dalam Keadaan Operasi
Adalah kegiatan pengukuran yang dilakukan dalam keadaan operasi tanpa pembebasan tegangan pada sistem DC
(masih terhubung dengan beban dan rectifier). Pemeliharaan ini dilakukan berkala setiap satu minggu sekali (atau lebih bila diperlukan). Dan poin-poin yang harus dilakukan pemeliharaan ini antara lain sebagai berikut:
Pengukuran tegangan tiap sel baterai apakah sesuai dengan standarnya.
Pengukuran berat jenis elektrolit tiap sel dan pengecekan apakah ada kebocoran yang terjadi. Pengukuran tegangan pengisian dari charger apakah akurat sesuai dengan spesifikasi yang dimiliki.
Pengukuran suhu antar sambungan pada terminal apakah sesuai dengan standar.
Pemeriksaan arus pengisian apakah telah sesuai dengan yang seharusnya.
4.3 Pemeliharaan Setelah Terjadi Gangguan.
Pemeliharaan setelah terjadi gangguan dilakukan setelah terjadi gangguan pada peralatan sistem DC yang memerlukan pernormalan segera agar pasokan sumber DC tetap handal. Pada gardu induk ganguan mungkin terjadi pada sistem suplai tegangan DC, baik itu gangguan yang terjadi pada baterai maupun gangguan yang terjadi pada rectifier/charger. Berikut adalah gangguan yang umum terjadi dan penyebab terjadinya gangguan pada suplai tegangan DC. Tabel 1 gangguan umum yang sering terjadi pada baterai dan charger
Kondisi
Kemungkinan penyebab abnormal/gangguan Baterai panas - Beban terlalu besar - Tahanan kontak tinggi - Kelebihan pengisian Tegangan baterai
- Jumlah sel baterai terlalu tinggi
banyak
- Seting tegangan charger tidak sesuai
Pembentukan
- Level elektrolit tinggi garam
pada
- Gasket pada terminal aus terminal
- Berat jenis tinggi Hubung
singkat ke
- Terdapat sel yang kotor tanah
- Sel bocor sehingga
elektrolit tumpah
- Kerusakan kabel isolasi Terjadi percikan api - Klem termonal longgar pada terminal
Tegangan output
- Gangguan pada AVR naik
- Fuse ke baterai putus Rectifier di-ON-- Terdapat komponen kan, MCB input AC yang short trip - Output transformer disconnect - Control card disconnect/rusak
- Filter kapasitor rusak Rectifier beroperasi - kelebihan beban pada pada limit arus output rectifier terus menerus Tegangan output
- gangguan pada AVR rendah - gangguan pada transformator utama - gangguan pada voltage dropper MCB input AC trip - kapasitas dari MCB tidak sesuai
- terjadi short pada sistem Hubung tanah, - terjadi hubung tanah lampu indikator
pada rangkaian beban menyala
- seting earth fault tidak
sesuai MCB input ON, - gangguan pada tegangan input transformator utama tidak ada
Setelah gangguan dapat teratasi maka harus dilakukan pemeliharaan lanjutan pada sistem suplai tegangan DC tersebut. Agar bisa diketahui ada tidaknya efek yang ditimbulkan oleh gangguan yang terjadi, sehingga sistem dapat bekerja normal kembali.
6
V. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dip eroleh selama melakukan kerja praktek di PT PLN (Persero) APP Semarang Unit Gardu Induk 150 kV Kalisari adala h: Pada Gardu induk 15 0 kV Kalisari merupakan jenis Gardu Induk pasang dalam, atau sering disebut GIS, karena semua peralatan utama dan pendukung operasi berada di dalam ruangan. Baterai yang terpasang pada GI 150 kV Kalisari mempunyai 2 ( dua) spesifikasi output tegangan yang berbeda, yaitu
dengan output tegangan sebesar 110 volt DC dan 48 vot DC.
Baterai dengan output 110 Volt DC digunakan untuk menjalankan motor-motor yang berada pad a PMT, PMS dan untuk penerangan saat keadaan darurat.
Baterai output 48 Volt DC digunakan untuk menyuplai tenagaa untuk sistem komunikasi PLC dan SCADA.
Berdasarkan kapasitasnya maka baterai dibedakan menjadi dua yaitu, baterai dengan kapasitansi berharga rendah/menengah dan kapasitansi baterai berharga tinggi.
Berat jenis elektrolit sangat mempengaruhi kapasitas dan usia pakai dari baterai, oleh karena itu harus dijaga sesuai spesifikasi yang diberikan, yaitu sebesar 1,19 gram/liter untuk jenis baterai Nicad, dan 1,215 gram/liter untuk jenis Lead Acid.
Pemeliharaan baterai pada gardu induk dibedakan menjadi tiga macam yaitu inspeksi dalam kea daan operasi, pengukuran dalam ke adaan operasi, dan pemeliharaan s etelah terjadi gangguan.
DAFTAR PUSTA KA
Anonim. 2009. Buku Petunjuk Batasan Operasi Dan Pemelihara an Peralatan
7
Penyaluran Tenaga Listrik AC/DC SUPLY, PT PLN (Persero), jakarta.
Anonim. 2009. Buku Petunjuk Batasan Operasi Dan Pemeliharaan Peralatan Penyaluran Tenaga Listrik GIS COMPARTMENT, PT PLN (Persero), jakarta.
Triyadiputra, Agil. 2 010. Pemeliharaan Suplai Tegangan Ac/ Dc Gardu Induk 150 KV Srondol, Laporan Kerja Praktek Jurusan Teknik Elektr o Undip, Semarang.
http://urocean.wordpress.com/2012/08/07/ baterai-di-gardu-induk-tegangan-tinggi/ http://blog.umy.ac.id/d hibud/2012/07/09/b attery-gardu-induk-150-kv/
www.google.com
BIODATA
Penulis, I Nugroho, lahir di Grobogan 12 No vember 1989. Telah me nempuh pendidikan dasar di SDN Sukorejo 1, SMPN 1 Tegowanu, dan SMAN 1 Gubug.
Saat ini penulis sedang menempuh pendidikan S1 di Universitas Diponegoro jurusan Teknik Elektro konsentrasi Ketenagaan.
Semarang, 17 Oktober 2012 M engetahui
Dosen Pembimbing
Ir. Tejo Sukmadi, MT NIP. 196111171988031001
