MODUL PRAKTIKUM KENDALI MOTOR ALTERNATOR SEBAGAI SARANA PENYIAPAN SDM PLTN BIDANG NON-NUKLIR

Transkripsi

1 SEMINAR NASIONAL MODUL PRAKTIKUM KENDALI MOTOR ALTERNATOR SEBAGAI SARANA PENYIAPAN SDM PLTN BIDANG NON-NUKLIR Ign. Agus Purbhadi Wirgiyanto Program Studi Elektromekanik, Jurusan Teknofisika Nuklir, Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN Jl. Babarsari PO.BOX 6101, Yogyakarta 55281, purbhadi1972@hotmail.com ABSTRAK MODUL PRAKTIKUM KENDALI MOTOR ALTERNATOR SEBAGAI SARANA PENYIAPAN SDM PLTN BIDANG NON-NUKLIR. Telah dilakukan upaya kesiapan STTN khususnya Prodi ELMEK dalam rangka penyiapan sumber daya manusia menyongsong era PLTN di Indonesia. Salah satu upaya dalam penyiapan SDM untuk bekerja di zona non nuklir PLTN adalah dengan memasukkan matakuliah / praktikum Kendali Motor dan Alternator (KMA) pada kurikulum dan silabus.. Modul-modul praktikum KMA yang diberikan dalam proses pembelajaran meliputi kendali elektrik, kendali elektronis dan kendali berbasis Programmable Logic Controller (PLC). Modul-modul praktikum KMA yang dibuat juga mengacu dari beberapa standar kompetensi personil dalam bidang ketenagalistrikan khususnya di sub bidang pengoperasian dan pemeliharaan. Proses pembelajaran KMA mempunyai beberapa kendala, kendala tersebut diatasi dengan menyisipkan kuliah lapangan atau kunjungan studi di salah satu pusat pembangkit listrik maupun gardu induk (GI). Perlu ada evaluasi dan penyempurnaan modul-modul praktikum KMA sesuai dengan kemajuan teknologi dibidang kendali, sehingga lulusan STTN khususnya Prodi ELMEK memiliki kemampuan sesuai standar kompetensi yang diinginkan untuk berpartisipasi sebagai SDM PLTN bidang non- nuklir. Katakunci:SDM, kendali, motor, alternator, Programmable Logic Controller. ABSTRACT MOTOR AND ALTERNATOR PRACTICUM CONTROL MODULES AS A TOOLS OF PREPARATION HR NON-NUCLEAR ZONE IN NUCLEAR POWER PLANT. STTN preparedness efforts have been made especially ELMEK Studies Program in preparing the human resources to meet the era of nuclear power plant in Indonesia. One effort in the preparation of human resources to work on non-nuclear zone of NPP is to include course / practicum Control Motor and Alternator (KMA) in curriculum and syllabus. KMA practicum modules are provided in the learning process include of electrical control, electronic control and controlbased Programmable Logic Controller (PLC). Practicum modules KMA also made reference to some standard competence of personnel in areas of electricity, especially in sub-areas of the operation and maintenance. KMA learning process has several constraints, obstacles are overcome by inserting a field study or a study visit in one of power plants and substations (GIs). There should be evaluation and improvement KMA practicum modules in accordance with technological advances in the field of control, so that graduates STTN especially ELMEK Studies Program has the ability standards competence desired to participate as a human resources of non-nuclear zone in Nuclear PowerPlant. Keywords: human resources, controls, motors, alternators, Programmable Logic Controller. 1. PENDAHULUAN Sesuai undang-undang No. 17 tahun 2007 tentang rencana pembangunan jangka panjang nasional (PRJPN) tahun , Indonesia seharusnya sudah mulai mengoperasikan pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) pada Rencana Pembangunan Jangka Menengah ke 3 (antara tahun ). Persiapan-persiapan dalam menuju era PLTN pun sudah dimulai, salah satu persiapan yang sudah dilakukan adalah menyiapkan SDM yang akan mengoperasikan dan memelihara PLTN. Pada dasarnya, daerah kerja di fasilitas PLTN dapat dibedakan menjadi daerah nuklir (nuclear island) dan daerah non nuklir (non nuclear island) atau yang sering disebut daerah balance of plant Ign. Agus Purbhadi Wirgiyanto 121 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

2 (BOP) Personil yang bekerja di fasilitas PLTN secara umum juga dibedakan menjadi dua, yaitu personil yang bekerja di daerah nuklir dan yang bekerja di daerah non-nuklir (Gambar 1). Karena fasilitas merupakan suatu instalasi nuklir, maka semua pekerja harus mempunyai kompetensi dasar tentang Ketenaganukliran. Selain harus mempunyai kompetensi dasar tentang ketenaganukliran, bagi tenaga-tenaga teknis yang bekerja di daerah nuklir, dituntut untuk memiliki kompetensi khusus ketenaganukliran, sedangkan tenaga teknis yang bekerja di daerah non nuklir dituntut memiliki kompetensi khusus ketenagalistrikan [1]. SEMINAR NASIONAL 2004 tentang Badan Nasional Sertifikasi Profesi, yang dimaksud dengan Standar Kompetensi adalah rumusan kemampuan kerja yang mencakup aspek pengetahuan, keterampilan dan/atau keahlian serta sikap kerja yang relevan dengan pelaksanaan tugas dan syarat jabatan yang ditetapkan sesuai dengan ketentuan peraturan perundang-undangan yang berlaku. Penyusunan garis besar panduan pembelajaran (GBPP) dan satuan acara pembelajaran (SAP) untuk matakuliah dan praktikum KMA diupayakan dapat memberikan pengetahuan dan keahlian dibidang teknik kendali motor dan alternator untuk memenuhi tuntutan standar kompetensi personil untuk kebutuhan sumber daya manusia di PLTN pada zona nonnuklir. 2. TEORI Sistem Pembangkitan pada Daerah Non Nuklir PLTN Gambar 1. Nuclear Island dan Non-Nuclear Island suatu PLTN Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional (STTN-BATAN) merupakan satu-satunya pendidikan di bidang ilmu pengetahuan nuklir yang salah satu misi nya adalah menyelenggarakan pendidikan dan penelitian yang mendukung pembangunan di bidang teknologi nuklir. Oleh karena itu STTN perlu mempersiapkan SDM lulusannya agar mempunyai kompetensi standar personil untuk dapat bekerja di PLTN. Penyiapan SDM tersebut bertujuan antara lain lulusan STTN mempunyai kemampuan akademik yang yang memadai dan skill yang cukup dalam bidang OM (Operation and Maintenance) suatu peralatan di daerah operasi zona nuklir maupun nonnuklir suatu PLTN [2]. Salah satu upaya STTN dalam mendukung pembangunan dalam bidang teknologi nuklir khususnya SDM di bidang non-nuklir PLTN yaitu tertuang dalam kurikulum dan silabus Prodi Elmek STTN di dalam panduan akademik tahun 2010 dengan memasukkan matakuliah dan praktikum Kendali Motor dan Alternator (KMA) yang bertujuan untuk memberi bekal pengetahuan dan pengalaman belajar kepada mahasiswa tentang sistem kontrol motor-motor penggerak maupun kontrol generator. Disiplin ilmu tersebut selain dapat diterapkan di dunia industri juga dapat diterapkan di zona non-nuklir PLTN seperti pengoperasian dan perawatan generator sinkron, generator induksi, peralatan switchgear, pemutus tenaga, sistem automatic voltage regulator (AVR), governor dan perlengkapan-perlengkapan sistem tenaga lain yang menggunakan motor sebagai penggeraknya. Menurut Peraturan Pemerintah No 23 tahun Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa personil PLTN yang bekerja pada zona non nuklir dituntut memiliki keahlian kusus dibidang ketenagalistrikan yang hampir sama dengan personil pembangkit listrik konvensional lainnya, misalnya pengetahuan tentang pompa, turbin uap, generator, kondensor, Gardu Induk, sitem pengaman, sistem penyedia air untuk pendingin dan lain-lain seperti dijelaskan pada Gambar 2. Gambar 2. Sistem pembangkitan pada sebuah PLTN Pada daerah pembangkitan, beberapa sistem diperlukan alat pengendalian yang beroperasi secara otomatis antara lain [3]: 1. Mekanisme pengaturan kecepatan (governor) pada kendali turbin (turbin control) untuk memegang frekuensi dan kecepatan tetap, dan mengatur daya aktif (P). 2. Pengatur tegangan otomatis (AVR) pada kendali listrik (electrical control) di alternator untuk memegang tegangan tetap dan mengatur daya reaktif (Q). 3. Sistem kendali pemutus tenaga (PMT) sebagai penghubung dan pemutus daya listrik yang dihasilkan oleh generator menuju gardu induk (GI) 4. Sistem kendali peralatan-peralatan proteksi Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 122 Ign. Agus Purbhadi Wirgiyanto

3 SEMINAR NASIONAL tenaga listrik yang berbasis mikrokontroler, PLC, maupun kendali elektronis. Silabus Praktikum Kendali Motor Alternator Sekolah tinggi Teknologi Nuklir sebagai bagian sistem pendidikan nasional harus mampu melaksanakan langkah-langkah penyesuaian, pengembangan, dan perbaikan secara berkesinambungan dalam upaya meningkatkan kualitas lulusannya agar memiliki daya saing yang tinggi. Demikian pula halnya dengan kurikulum dan silabus program studi Elektromekanik dalam perjalanannya dari tahun 2001 hingga saat ini telah mengalami beberapa perbaikan dan pengembangan baik kurikulum maupun silabusnya. Sesuai kurikulum program studi Elektromekanik tahun 2010, matakuliah dan praktikum Kendali Motor Alternator (KMA) diberikan pada semester 5. Matakuliah dan praktikum KMA merupakan salah satu matakuliah wajib yang termasuk dalam kelompok kompetensi mata kuliah keahlian berkarya (MKB). Sesuai deskripsi dan kompetensi khususnya mata praktikum KMA adalah agar mahasiswa dapat mengenal, merangkai dan menganalisis peralatan sistem kendali motor dan alternator, kontaktor magnit, switch, timer, aplikasi kendali industri, kendali elektronis, perintah dasar dan aplikasi PLC, PWM, otomasi emergensi genset dan pengembangan aplikasi yang lebih kompleks [4]. 3. METODE PEMBELAJARAN BERBASIS PENGALAMAN DAN LAPANGAN Modul-modul praktikum kendali motor dan alternator yang diterapkan dapat berbasis kontrol elektrik, elektronis, PWM maupun PLC. Pemilihan metode kontrol yang digunakan sebagai sistem kontrol atau kendali peralatan-peralatan rancang bangun teknologi pada umumnya mempertimbangkan kehandalannya dalam mengontrol peralatan. Seperti contoh peralatan instalasi tenaga yang menggunakan arus listrik yang sangat besar, memerlukan sistem kontrol yang dapat bertahan terhadap gangguan flicker (berkedip). Pada kasus demikian biasanya sistem kontrol yang sering digunakan adalah PLC. Pemilihan sistem kontrol yang tepat untuk setiap kasus tidaklah mudah, diperlukan eksperimen dan pengujian kehandalan sistem di lapangan. Dalam pembelajaran berbasis kasus atau pengalaman, mahasiswa dihadapkan pada persoalan nyata yang harus mereka respon sesuai dengan pengetahuan mereka. Tentunya kasus yang dipilih adalah kasus yang dapat mengarahkan mahasiswa pada pemahaman kompetensi pembelajaran tersebut. Disinilah peran dosen pengajar, yaitu ketepatan memformulasikan kasus yang dapat mengarahkan proses pembelajaran mahasiswanya ke arah kompetensi yang diharapkan. Pada ilmu sains atau teknik, perbedaan antara pembelajaran berbasis kasus dan pembelajaran berbasis pengalaman sangat tipis. Pada Gambar 3 yang menampilkan siklus pengalaman belajar yang dialami mahasiswa pada pembelajaran berbasis pengalaman dapat dilihat bahwa apabila kasus yang diambil dalam suatu pembelajaran berbasis kasus adalah suatu kasus perancangan sistem infrastruktur, misalnya kasus sistem kontrol. Maka sekaligus mahasiswa akan mengalami pengalaman belajar seperti pada siklus pengalaman belajar [5]. Gambar 3. Siklus Pengalaman Belajar [5] Selain pengalaman, metode pembelajaran berbasis lapangan sangat perlu diterapkan khususnya dalam bidang kontrol, karena dengan metode ini mahasiswa akan mendapatkan informasi yang aktual baik dalam konsep, bentuk maupun sistemnya. Dengan tinjauan lapangan diharapkan kekurangan, kelemahan maupun kelebihan dari sebuah proses kontrol dapat menjadi dasar untuk melakukan penyempurnaan. Salah satu kentungan yang mendasar bagi mahasiswa adalah dari yang belum paham menjadi paham dan yang sudah paham menjadi lebih paham sehingga memiliki inspirasi dan kreativitas untuk melakukan penyempurnaan maupun inovasi baru. Keunggulan dari pembekalan mahasiswa akan sistem kontrol pada praktikum KMA adalah mahasiswa dibekali kemampuan untuk melakukan desain kontrol, menginstalasi sistem kontrol, pengujian dan perbaikan sistem. Namun demikian ada beberapa kendala yang sering dihadapi mahasiswa dalam proses pembelajaran yaitu sebagai berikut : 1. Mahasiswa kurang memahami gambaran cara kerja sistem kontrol dari obyek praktikum yang digunakan. 2. Alat dasar yang menjadi obyek praktikum sangat mahal. Kendala yang pertama dapat diatasi dengan membekali mahasiswa dengan kunjungan lapangan Ign. Agus Purbhadi Wirgiyanto 123 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

4 atau kunjungan studi di pusat pembangkit listrik, gardu induk maupun kunjungan ke industri yang terkait. Sehingga hal-hal yang kurang dipahami oleh mahasiswa melalui penjelasan di bangku kuliah maupun laboratorium dapat teratasi dengan tinjauan secara langsung di lapangan baik secara visual maupun penjelasan yang diberikan oleh instruktur di lapangan. Foto dokumentasi kunjungan studi di gardu induk seperti terlihat pada gambar 4. Kendala yang kedua dapat diatasi dengan cara membuat simulasi alat berupa alat peraga praktikum yang disesuaikan dengan kondisi sesungguhnya dilapangan dalam bentuk simulator. Alat bantu pembelajaran ini selalu disempurnakan dan dilakukan inovasi-inovasi baru sehingga selalu menyesuaiakan seiring dengan perkembangan teknologi dibidang kendali. SEMINAR NASIONAL 9. Pengoperasian Generator Sinkron dan Asinkron 10. Sistem Kendali Generator Menggunakan Automatic Voltage Regulator (AVR) / Induction Generator Controller (IGC) Gambar 4. Kunjungan studi di sebuah gardu induk (GI). 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Pembelajaran sistem kendali motor dan alternator ini telah dilakukan pada mata praktikum KMA yang diberikan pada semester ganjil (semester 5) tahun akademik 2007/2008, 2008/2009, 2009/2010 dan tahun akademik 2010/2011 untuk mahasiswa program D-4 Prodi Elektromekanik Jurusan Teknofisika Nuklir STTN-BATAN. Dalam waktu 11 minggu mahasiswa diberikan pengalaman belajar berupa pembelajaran sistem kendali motor dan alternator dengan menyelesaikan 10 modul praktikum yaitu [6]: 1. Sistem Pengendalian Putaran Motor dengan kendali Elektrik 2. Sistem Pengasutan Motor-motor dengan Kendali Elektrik 3. Sistem Redudansi Motor 3 Fasa dengan PLC 4. Pengasutan Motor 3 fasa dengan Kendali PLC 5. Pengaturan Kecepatan Motor secara Elektronis dengan PWM 6. Pengendalian Putaran Motor dengan Poros Elektrik 7. Sistem Interlok Emergensi Genset 8. Sistem Kendali Pemutus Tenaga / Circuit Breaker 1. Ruang hampa udara 2. Kontak bergerak 3. Kontak tetap bawah 4. Kabel fleksibel 5. Lengan kontak atas 6. Pemegang lengan ayun 7. Pegas 8. Penyangga pegas 9. Lengan ayun 10.Tangkai penggerak 11.Lengan penggerak 12.Kontak tetap atas 13.Rumah PMT 14.Tuas pengungkit 15.Motor Penggerak 16.Panel kontrol Gambar 4. Aplikasi sistem kontrol elektrik yang diterapkan pada pemutus tenaga Gambar 5. Panel modul kontrol elektrik Gambar 6. PLC CPM2A dan Programming Consolenya[5] Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 124 Ign. Agus Purbhadi Wirgiyanto

5 SEMINAR NASIONAL Gambar 7. Panel kontrol Generator Gambar 8. Modul Praktikum Emergensi Genset Pada minggu pertama dan kedua mahasiswa mempelajari sistem kontrol elektrik (Gambar 5) berupa penggunaan relai, kontaktor magnit, timer, saklar dan tombol tekan serta perlengkapan kontrol elektrik yang lain (modul praktikum 1 dan 2). Sekaligus mengimplementasikan sistem kontrol tersebut dalam suatu rangkaian untuk mengendalikan putaran dan kecepatan motor listrik 1 fasa maupun 3 fasa. Pada minggu ketiga dan keempat mahasiswa mempelajari penggunaan PLC (Gambar 6) sebagai sistem kendali motor-motor listrik untuk pengasutan dan redudansi (modul praktikum 3 dan 4). Dalam modul tersebut mahasiswa diberi pelajaran tentang cara pemrograman dengan diagram ladder menggunakan perangkat lunak syswin dengan mempelajari logika relay, instruksi timer, counter dan pengetahuan instruksi-instruksi PLC yang lengkap dengan logika pemrograman bertingkat Pada minggu kelima mahasiswa diberikan pengetahuan sistem kontrol pengaturan kecepatan motor DC dengan menggunakan teknik kendali Pulse Width Modulation / PWM (modul praktikum 5). Modul ini memberikan pelajaran tentang prinsip kerja osilator dan komparator yang diimplementasikan dalam sebuah sistem kontrol PWM untuk mengatur kecepatan motor DC. Pada minggu keenam mahasiswa mempelajari sistem kontrol putaran motor dengan teknik poros elektrik (modul praktikum 6). Beberapa motor jenis rotor lilit dapat dilakukan kontrol putaran yang serempak dengan metoda kontrol poros listrik yang terdiri dari dua bagian yaitu sebuah motor pengirim dan beberapa motor penerima. Sehingga mahasiswa mampu mengendalikan putaran beberapa motor secara sinkron dengan memberikan pengaturan pada sebuah motor pengirim untuk diimplementasikan pada sistem ban berjalan (konveyor). Pada minggu ketujuh mahasiswa mempelajari sistem interlock genset (modul praktikum 7) untuk pembuatan dan pengoperasian sistem catu daya darurat tanpa terputus (Gambar 8) untuk pelayanan beban listrik yang membutuhkan keandalan daya yang tinggi seperti peralatan pengaman, peralatan instalasi nuklir dan peralatan instalasi gawat darurat pada rumah sakit. Pada minggu kedelapan mahasiswa mempelajari sistem kendali pemutus tenaga / PMT (modul praktikum 8) sebagai pemutus maupun penyambung daya listrik pada pembangkit maupun gardu induk yang menggunakan motor DC sebagai penggeraknya (Gambar 4). Pada minggu kesembilan dan ke sepuluh mahasiswa mempelajari pengoperasian generator dan sistem kendalinya (modul praktikum 9 dan 10). Selain diberi pengetahuan tentang pengoperasian dan sistem pengendalian generator sinkron (alternator) juga diberikan pengetahuan tentang generator induksi. Modul ini memberikan pengetahuan teknik pengendalian generator yang lebih kompleks seperti AVR dan IGC yang menggunakan komponen elektronika daya seperti SCR, TRIAC dan DIAC (Gambar 7). Pada minggu kesebelas mahasiswa diberi pengalaman belajar berupa kunjungan studi di pusat pembangkit listrik maupun gardu induk (GI) untuk memperdalam pengetahuan dan wawasan mahasiswa dalam sistem kendali motor dan alternator yang diimplementasikan pada sistem pembangkit listrik. 5. KESIMPULAN Dari implementasi pembelajaran berbasis pengalaman dan lapangan pada mata praktikum Kendali Motor dan Alternator di Prodi Elektromekanik Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Ign. Agus Purbhadi Wirgiyanto 125 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

6 dapat disimpulkan bahwa: 1. Mata Praktikum KMA merupakan salah satu upaya STTN dalam menyiapkan SDM PLTN Non nuklir melalui metode pembelajaran yang berbasis pengalaman dan lapangan (concrete experience). 2. Perlu dilakukan perbaikan dan pengembangan sebagai upaya penyempurnaan modul-modul praktikum KMA agar dapat meningkatkan pengetahuan dan pemahaman mahasiswa seiring dengan kemajuan teknologi di bidang kendali. SEMINAR NASIONAL 6. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terimakasih kepada Tim Penyusun Perubahan Pedoman Akademik Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir BATAN 2010, yang telah memperbaiki dan membuat Pedoman Akademik STTN-BATAN Tahun DAFTAR PUSTAKA 1. BAGIYONO, BASUKI.,F, Penyiapan SDM Untuk PLTN Di Indonesia : Penyusunan Standar Kompetensi Personil (Seminar Nasional VI SDM Teknologi Nuklir, Yogyakarta 18 November 2010), Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN, Yogyakarta (2010) SUPRIYONO, SUYAMTO, WARDHANA, A.W. dan SUDARYO, Persiapan Lulusan STTN Bekerja di PLTN yang Pertama di Indonesia Untuk Daerah Non-Nuklir (Seminar Nasional IV SDM Teknologi Nuklir, Yogyakarta Agustus 2008), Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN, Yogyakarta (2008) OGATA, K., 1997, Teknik Kontrol Automatik, Erlangga, Jakarta 4. Tim Penyusun Perubahan Pedoman Akademik Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir BATAN, 2010, Pedoman Akademik STTN-BATAN Tahun 2010, STTN-BATAN, Yogyakarta. 5. SUTOMO, A.D., Simulasi Sistem Kontrol Berbasis PLC : Pembelajaran Berbasis Kasus Pada Matakuliah Programmable Logic Controller (Seminar Nasional III SDM Teknologi Nuklir, Yogyakarta November 2007), Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN, Yogyakarta (2007) PURBHADI, A., 2010, Panduan Praktikum Kendali Motor dan Alternator, STTN-BATAN, Yogyakarta. Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 126 Ign. Agus Purbhadi Wirgiyanto