SISTEM DC 220V PLTU PACITAN 2x315 MW

Transkripsi

1 SISTEM DC 220V PLTU PACITAN 2x315 MW Muhammad Iklil 1, Ir. Agung Warsito, DHET 2 1 Mahasiswa dan 2 Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia micvodcas.man@gmail.com Abstrak Sistem DC pada suatu pembangkit memiliki peranan sangat penting dalam kelancaran operasi Pembangkit itu sendiri dalam melayani kebutuhan listrik bagi para konsumen. Sistem DC pada Pembangkit disuplai oleh rectifier dan baterai yang mana keduanya dihubungkan paralel dengan beban. dalam keadaan normal Sistem DC akan disuplai oleh rectifier secara langsung, namun pada saat terjadi Blackout dari sistem AC maka baterai akan bekerja secara otomatis mensuplai beban dengan range waktu tertentu. Sistem DC pada Pembangkit berfungsi sebagaipenerangan lampu darurat, pompa BFP turbin memompa oli yang digunakan untuk pelumas poros turbin, dan peralatan elektronik ruang I & C. Perlatan ini sangat penting bagi sebuah Pembangkit bilamana sistem DC tidakberfungsi sebagaimana mestinya maka dapat membahayakan peralatan itu sendiri. Pada Laporan kerja praktek ini, penulis bertujuanuntuk mengetahuidan memahami prinsip kerja sistem DC, bagian-bagian dan fungsinya pada Pembangkit PLTU Pacitan. Dengan laporan ini diharapkan para pembaca dapat belajar mengenai sistem DC di Pembangkit dan mengetahui fungsi kerja sistem DC Power pada Pembangkit. Kata kunci: Sistem DC, Baterai, Rectifier I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sumber daya DC pada suatu pembangkit memiliki peran sangat penting dalam kelancaran operasi Pembangkit itu sendiri dalam melayani kebutuhan listrik bagi para konsumen.sumber daya DC pada pembangkit biasanya disuplai dari beberapa baterai yang disusun seri. Baterai ini berfungsi untuk memberikan daya DC bagi lampu penerangan darurat, peralatan kontrol I & C, pompa BFP oil turbin. 1.2 Tujuan Adapun tujuan dari Kerja Praktek ini adalah meliputi beberapa hal diantaranya a. Mengetahui prinsip kerja sistem DC pada Pembangkit PLTU Pacitan 2 x 315 MW. b. Mengetahui bagian-bagian dari sistem DC beserta fungsinya. c. Mengetahui instalasi Sistem DC 220V. 1.3 Pembatasan Masalah Laporan Kerja Praktek ini membahas mengenai prinsip kerja Sistem DC dan bagianbagiannya yang meliputi rectifier/battery charger, baterai, dan peralatan lainnya seperti panel-panel kontrol pembangkit PLTU Pacitan. II. DASAR TEORI 2.1 Sistem DC Sistem DC adalah alat bantu utama yang sangat diperlukan sebagai suplai arus searah (direct current ) yang digunakan untuk peralatan-peralatan kontrol, peralatan proteksi dan peralatan lainnya yang menggunakan sumber arus DC, baik untuk unit pembangkit dalam keadaan normal maupun dalam keadaan darurat (emergency). Dalam instalasi sumber tegangan/arus searah (direct current, DC) meliputi charger, baterai dan perlengkapan lainnya seperti: panelpanel kontrol, instalasi/pengawatan listrik, meter-meter, dan indikator. Pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Pacitan dengan kapasitas 2x315 MW, sumber DC Power digunakan menyuplai beban dan peralatan penting. Sumber Instalasi DC Power dipasok oleh rectifier atau charger. Peralatan Sistem DC dari sumber 3 phase yang dihubungkan battery charger mengisi baterai dengan kapasitas tertentu sesuai kebutuhan dan tingkat kepentingannya. Kapasitas baterai biasanya disesuaikan dengan kebutuhan yang 1

2 ada pada unit pembangkit itu sendiri baik sebagai back up power ataupun start up unit Pinsip kerja Sistem DC Sumber tegangan dari emergency bus section A menyuplai Tegangan 3 fasa 380V AC ke battery charger. Kemudian battery charger menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC. Baterai diparalel dengan battery charger.battery charger digunakan untuk mengisi baterai dan juga menyuplai tegangan ke beban. Berikut gambar dari penjelasan diatas: DC 1 & 2 Power for Mechanical Electronic Hydraulic (MEH) in I & C equipment room DC 1 & 2 Power for I & C electronic equipment room Gambar 1.1 PrinsipkerjaSistem DC Tujuan Sistem DC Adapun tujuan dari Sistem DC ini adalah Meyuplai tegangan DC ke beban agar tetap beroperasi Apabila unit pembangkit black out beban masih beroperasi Sebagai cadangan daya listrik ke beban Supaya Unit pembangkit memiliki keandalan yang tinggi Beban Sistem DC Sistem suplai daya DC pada unit pembangkit digunakan untuk menyuplai tenaga listrik ke beban dan peralatan-peralatan yang menggunakan tegangan DC. Berikut beban Sistem DC Tegangan 220 V DC : DC 1 Power for emergency lighting inverter Seal oil pump Boiler Feed Pump (BFP) turbin DC lube oil pump I & C auto lab DC 1 Power for I & C maintenance room DC 1 power for emergency lighting in Diesel Generator Room (DSG) DC 1 Power for constant lighting in Control Center Room (CCR) DC 1 & 2 Power for Digital Electronic Hydraulic (DEH) in I & C equipment room 2 Gambar 1.2 Tampilan depan DC Distribution panel 1 Tampilan beban DC yang disuplai pada DC distribution panel 1. Lampu indikator menyala, menandakan MCB dalam kondisi close Gambar 1.3 Tampilan belakang DC Distribution panel 1 III. PERALATAN SISTEM DC 220V 3.1 Baterai Baterai adalah sebuah sel listrik dimana didalamnya berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (dapat berbalikan) dengan efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel, adalah didalam baterai dapat berlangsung proses perubahan kimia menjadi tenaga listrik (proses pengosongan), dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia, pengisian kembali dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik dalam arah (polaritas ) yang berlawanan didalam sel. Pada PLTU pacitan menggunakan SUPER FM GFM Sealed Valve-Control Lead- Acid Storage Battery. Jenis sel baterai ini

3 disebut juga Storage Battery, adalah suatu baterai yang dapat digunakan berulang kali pada keadaan sumber listrik arus bolak balik (AC) terganggu. Tiap sel baterai ini terdiri dari dua macam elektroda yang berlainan, yaitu elektroda positif dan elektroda negatif yang dicelupkan dalam suatu larutan kimia. ada. Sebagai contoh kebutuhan tegangan baterai pada suatu unit pembangkit adalah 220 Volt, maka akan dibutuhkan baterai dengan kapasitas 2 Volt sebanyak 104 sel baterai dengan dihubungkan secara seri Prinsip Kerja Baterai Gambar 1.5 Baterai dihubung seri (a) (b) Gambar 1.4 (a) Proses discharging (b) Proses charging a) Proses discharge pada sel berlangsung menurut skema Gambar 1.4 (a). Bila sel dihubungkan dengan beban maka, elektron mengalir dari anoda melalui beban ke katoda, kemudian ion-ion negatif mengalir ke anoda dan ion-ion positif mengalir ke katoda. b) Pada proses pengisian menurut skema Gambar 1.4 (b). Dibawah ini adalah bila sel dihubungkan dengan power supply maka elektroda positif menjadi anoda dan elektroda negatif menjadi katoda dan proses kimia yang terjadi adalah sebagai berikut: 1). Aliran elektron menjadi terbalik, mengalir dari anoda melalui power suplai ke katoda. 2). Ion-ion negatif rnengalir dari katoda ke anoda 3). Ion-ion positif mengalir dari anoda ke katoda Jadi reaksi kimia pada saat pengisian (charging) adalah kebalikan dari saat pengosongan (discharging) Baterai Hubung Seri Koneksi baterai dengan hubungan seri ini dimaksudkan untuk dapat menaikkan tegangan baterai sesuai dengan tegangan kerja yang dibutuhkan atau sesuai tegangan peralatan yang Karakteristik charging Terdapat 3 pengisian baterai baterai : Karakteristik Floating charge Floating charge adalah jenis pengisian untuk menjaga baterai dalam keadaan full charge dan baterai tidak mengeluarkan atau menerima arus listrik saat mencapai tegangan floating dan baterai tetap tersambung ke charger dan beban. Tegangan float charge 2.24V Batas arus standard 0,08C-0,1C Karakteristik charging cycled Pengisian dengan cara charging cycled adalah mengisi (charging) kembali baterai setelah pengosongan (discharge) sebagian atau pengosongan secara normal. Tegangan cycle charge 2.40V Batas arus standard 0,08C-0,1C Karakteristik equalizing charge Equalizing charge adalah jenis pengisian baterai untuk menyamakan/ meratakan tegangan karena terjadi perbedaan tegangan tiap sel. Tegangan cycle charge 2.35V Batas arus standard 0,08C-0,1C Pemasangan baterai Baterai dapat dipasang pada berbagai arah (dengan pengecualian tidak terbalik) koneksi harus sesuai dengan rangkaian seri / paralel. Hal ini pemasangan kutub koneksi tidak boleh terbalik. 3

4 Oksida dan permukaan kontak terminal baterai kotor harus dihilangkan dengan amplas atau sikat besi untuk mengurangi resistensi penghubung dan mencegah produksi panas. Lapisan minyak vaselinum harus dilapisi sebelum instalasi. Periksa tegangan umum dan kutub positif negatif sebelum daya menyuplai pada pemasangan baterai yang benar. Menghububng singkat kabel jika mungkin. Drop tegangan yang dihasilkan harus dipertimbangkan untuk pemilihan kabel dan untuk spesifikasi kabel. Baterai dapat dioptimalkan untuk mencapai kapasitansi yang diperlukan. Untuk mengurangi tegangan drop, kabel penghubung shunted dipilih yang pendek. Baterai harus dihindari didalam perangkat tertutup. Ventilasi udara yang baik diperlukan. Jangan diletakkan didekat peralatan yang menghasilkan panas. Contoh transformer nilai torsi untuk menghubungkan baterai harus 11,3 N / M. saklar rangkaian harus dalam posisi " off " dan positif / negatif kutub baterai harus dihubungankan charger ( beban ) kutub positif / negatif 3.2.5Verifikasi Kapasitas Kapasitas suatu baterai adalah menyatakan besar arus listrik (Ampere) baterai yang disuplai/dialirkan ke suatu beban dalam jangka waktu (jam) tertentu, untuk memberikan tegangan tertentu. Kapasitas baterai (Ah) dinyatakan sebagai berikut : C = I x t Dimana : C = kapasitas baterai (Ah) I = besar arus yang mengalir (A) t = waktu (jam) 3.3 Rectifier/battery charger Rectifier/Rectifier adalah alat yang digunakan untuk mengubah sumber arus bolakbalik (AC) menjadi sumber arus searah (DC) yang berfungsi untuk pasokan DC Power baik ke beban yang menggunakan sumber DC maupun mengisi baterai agar kapasitas baterai tetap terjaga penuh sehingga keandalan unit pembangkit terjamin. Peralatan Sistem DC pada PLTU pacitan menggunakan Modul JZ 22020B high frequency switch power supply. Arus input modul dengan menyeimbangkan tegangan saluran 3 fasa 380V AC. Arus input melewati penyearah full bridge yang difilter yang mana mengubah tegangan AC menjadi pulsa tegangan DC. tegangan stabil dan arus dialirkan. Gambar 1.6 Sumber tegangan dari charger 220V DC dihubungkan ke busbar. Busbar merah penghantar positif, busbar biru penghantar negatif Gambar 1.7 Battery Charger atau rectifier Gambar 1.8 Tampilan susunan chargerpada panel charger 1 Gambar 1.9 CB di close ke charger 4

5 Dari gambar diatas : Pada bagian belakang battery charger terdapat CB dari input tegangan 380 V AC. Apabila CB diclose, maka tegangan 380 V AC akan masuk ke battery charger untuk disearahkan. Gambar 1.10 Tampilan charger dari belakang Prinsip kerja battery charger Gambar 2.11 merupakan rangkaian konverter gelombang penuh 3 fasa dengan beban resistif dan bentuk gelombang hasil penyearahan. Dalam rangkaian ini terdapat dua grup/kelompok SCR, yaitu: grup positif dan grup negatif. SCRT1,T3,dan T5 merupakan grup positif, sedangkan SCRT4, T6, T2 merupakan grup negatif. Grup SCR positif akan ON ketika tegangan sumber berpolarita spositif dan Grup SCR negatif akan ON ketika tegangan sumber berpolaritas negatif. Rangkaian ini dikenal sebagai jembatan tiga fasa. Thyristor dinyalakan pada interval 0- /3. Jika thyristor diberi nomor seperti pada Gambar 1.11, barisan penyalaan akan 12, 23, 34, 45, 56 dan 61. Gambar 1.11 Rangkaian penyearah 3 fasa gelombang penuh terkontrol 3.4 Modul JZ - MC - Ⅳ Intelligence Monitor Equipments ( V4.01 ) Pada PLTU Pacitan untuk memonitor baterai digunakan JZ - MC - Ⅳ Intelligence Monitor Equipments ( V4.01 ). Peralatan ini digunakan untuk monitor dan parameter sistem catu daya, dan menunjukkan pada layar LCD. Pada saat yang sama, ia akan mengirimkan informasi ini data ke control remote akhir dan menerima data / parameter kerja dan laporan yang dikirim oleh operator atau komputer sebelumnya melalui antarmuka komunikasi RS dan RS422/485 sehingga membuat sistem pasokan listrik berjalan dalam keadaan tertentu dan melakukan tugas mengukur, berkomunikasi, mengendalikan dan modulasi jarak jauh. Peralatan ini terutama digunakan untuk memonitor modul rectifier dan produk baterai melalui perubahan program kontrol sesuai dengan kebutuhan konsumen. Gambar 1.12 Modul JZ - MC - Ⅳ Intelligence Monitor Equipments ( V4.01 ) 3.5 Modul JZ - IPD - Intelligence Itinerant Ground-Inspection meter Untuk memastikan sistem tenaga listrik yang berjalan aman, kontrol dan loop proteksi pembangkit listrik, dipasok oleh listrik arus searah. Kabel listrik isolator ke tanah. Sistem bahkan masih dapat berjalan normal ketika kawat feed DC digroundkan pada satu titik. Tapi kontak harus menemukan dan menghilangkan gangguan. Atau gangguan serius dapat terjadi ketika terhubung ujung positif dan negatif. Peralatan dapat mendeteksi Resistansi isolasi cabang ke tanah terdeteksi dengan perbedaan arus, dan nilai-nilai resistansi dari ujung positif dan negatif dari masing-masing cabang ke tanah. Bila nilai kurang dari nilai yang diberikan, alarm peralatan menyala. Peralatan ini dapat mendeteksi tegangan. Alarm menunjukkan saluran utama over limit atau 5

6 below limit ketika tegangan melampaui yang diberikan. Gambar 1.13 Modul JZ - IPD - Intelligence Itinerant Ground-Inspection meter 3.6 Modul JZ - BPD - Intelligence itinerant Baterai-Inspection meter JZ - BPD - Intelligence itinerant Baterai-Inspection meter termasuk di dalam industri inteligence inspection instrument yang bagian utama adalah mikrokomputer single chip. Dengan teknik kecerdasan buatan, IIBI mengumpulkan parameter tegangan satu baterai, jumlah tegangan, arus dari kelompok baterai dan suhu dan menunjukkan pada layar LCD yang besar. Pada saat yang sama, IIBI akan mengirimkan data informasi ke terminal remote control melalui komunikasi interface RS dan RS422/485. Gambar 1.14 Modul JZ - BPD - Intelligence itinerant Baterai-Inspection meter 3.7 Analisa Instalasi Sistem DC Instalasi Sistem DC di PLTU Pacitan memiliki keandalan yang tinggi dengan pengoperasian yang tinggi, karena untuk menjaga beban harus tetap beroperasi. Misalnya peralatan pompa BFP turbin memompa oli yang digunakan untuk pelumas poros turbin. Jika peralatan ini tidak beroperasi mengakibatkan poros turbin akan hancur. Pola operasi Sistem DC menyuplai tegangan 220V DC ke beban sebagai berikut : o Pembangkit dalam kondisi black out artinya unit 1 dan 2 pembangkit tidak menghasilkan daya dan daya dari luar pembangkit tidak menyuplai : Karena genset membutuhkan start up time 10 detik, maka Battery bank sistem 1 dan 2 6 akan menyuplai tegangan DC ke beban sesuai dengan kapasitas dari battery. Setelah genset sudah siap beroperasi, battery bank digantikan oleh genset. o Kondisi normal artinya Sistem DC unit 1 dan Sistem DC unit 2 menyuplai ke beban Unit 1 dan unit 2 : Pada Sistem DC unit 1 MCB sumber daya AC untuk charger unit 1 diclose sehingga arus akan mengalir ke battery charger untuk disearahkan. Setelah itu, MCB DC battery charger output 1 dan MCB DC battery bank output 1 diclose, maka battery charger akan mengisi baterai dan juga menyuplai beban. Pada Sistem DC unit 2 MCB sumber daya AC untuk charger unit 2 diclose sehingga arus akan mengalir ke battery charger untuk disearahkan. Setelah itu, MCB DC battery charger output 2 dan MCB DC battery bank output 2 diclose, maka battery charger akan mengisi baterai dan juga menyuplai beban. o Kondisi battery charger unit 1 pemeliharaan: MCB DC output battery charger back up unit 1 side di close sehingga battery charger back up menyuplai tegangan DC dan juga mengisi battery bank unit 1. Battery charger back up menggantikan battery charger unit 1. Kemudian, MCB DC output battery charger unit 1 diopen. o Kondisi battery bank unit 1 pemeliharaan : MCB tie bus unit 1 diclose sehingga battery bank unit 2 menyuplai tegangan DC ke beban unit 1 bersama dengan battery charger unit 1. Sedangkan battery bank unit 2 menyuplai tegangan DC ke beban unit 2 dan beban unit 1. Kemudian, MCB DC battery bank output unit 1 diopen. IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan Kesimpulan yang didapat setelah melaksanakan kerja praktek mengenai pembangkit secara keseluruhan maupun spesifikasi pembahasan Sistem DC adalah : 1. Sistem DC pada pembangkit sangat penting, karena beban yang digunakan di pembangkit menggunakan sumber DC untuk kerja peralatan

7 2. Instalasi Sistem DC pembangkit berfungsi untuk menyalurkan suplai DC yang dipasok dari battery charger atau rectifier 3 fasa dengan sumber 3 fasa keluaran 220 VDC 3. Pola operasi pada Sistem DC220V terdapat 4 pola operasi yaitu : Pembangkit dalam kondisi black out artinya unit 1 dan 2 pembangkit tidak menghasilkan daya dan daya dari luar pembangkit tidak menyuplai, Kondisi normal artinyasistem DC unit 1 dan Sistem DC unit 2 menyuplai ke beban Unit 1 dan unit 2, Kondisi battery charger unit 1 pemeliharaan, serta Kondisi battery bank unit 1 pemeliharaan. 4. Proses charging baterai terdapat 3 mode yaitu floating charge jenis pengisian untuk menjaga baterai dalam keadaan full charge dan baterai tidak mengeluarkan atau menerima arus listrik saat mencapai tegangan floating dan baterai tetap tersambung ke charger dan beban, cycle charge adalah mengisi (charging) kembali baterai setelah pengosongan (discharge) sebagian atau pengosongan secara normal., dan equalizing charge jenis pengisian baterai untuk menyamakan/ meratakan tegangan karena terjadi perbedaan tegangan tiap sel. 5. Baterai dihubung seri agar dapat mecapai tegangan 220 VDC sesuai dengan kebutuhan beban 3. Bagi mahasiswa, sebelum kerja praktek dipersiapkan bahan-bahan kuliah dan pembahasan yang ingin dibuat. 4.2 Saran Setelah melakukan pengamatan dan studi lapangan di PT. PJB UB JOM PLTU PACITAN, maka penulis memberikan beberapa saran yang dapat mungkin memberikan manfaat bagi semua pihak yang membaca laporan ini, antara lain: 1. Pengambilan data saat kerja praktek perlu dilakukan untuk lebih memahami Sistem DC secara kesuluruhan di pembangkit. 2. Pemeliharaan secara berkala perlu ditingkatkan pada peralatan Sistem DC agar dapat menjaga suplai sumber DC ke beban. 7

8 DAFTAR PUSTAKA [1] Wildi, Theodore Electrical machines, drives, and power system 5 th edition. Ohio: Prentice Hall Columbus. [2] Materi Pelatihan Pemeliharaan Listrik, Dasar OPS PLTU - PJBS pacitan [3] Manual Book JZ-BPD-Ⅲ Intelligence Itinerant Battery-Inspection Meter Instruction [4] Manual Book JZ-IPD-Ⅳ Intelligence Itinerant Ground-Inspection Meter Instruction [5] Manual Book JZ-MC-Ⅳ Intelligence Monitor Equipments (V4.01) Instruction [6] Manual book SUPER FM GFM Sealed Valve-Control Lead-Acid Storage Battery Technical manual BIODATA PENULIS MuhammadIklil dilahirkandi Pekalongan,10 September 1991.Menempuh pendidikan dasar di MI 02 Surobayan. Melanjutkan ke SMP N 1 Kedungwuni dan pendidikan tingkat atas di SMA N 1 Kedungwuni dansekarangsedang melanjutkan studis1 di jurusanteknikelektrouniversitasdiponegoro Semarang, konsentrasi Ketenagaan Listrik. Semarang, Januari 2014 Mengetahui, DosenPembimbing Ir. Agung Warsito, DHET NIP