ANALISIS KONSUMSI DAYA PADA GERBONG KERETA API PENUMPANG KELAS EKSEKUTIF, BISNIS, DAN EKONOMI (DI DEPO GERBONG KERETA API INDONESIA)

Transkripsi

1 Makalah Seminar Tugas Akhir ANALISIS KONSUMSI DAYA PADA GERBONG KERETA API PENUMPANG KELAS EKSEKUTIF, BISNIS, DAN EKONOMI (DI DEPO GERBONG KERETA API INDONESIA) Muhammad Rizal Arfianto 1, Ir.Tedjo Sukmadi, M.T 2, Ir.Bambang Winardi, M.T 2 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Abstrak Kereta api merupakan alat transportasi masal yang umumnya terdiri dari lokomotif, rangkaian gerbong penumpang, dan gerbong pembangkit. PT.KAI memiliki kode penamaan di setiap gerbongnya, yaitu: K1 untuk gerbong penumpang kelas eksekutif, K2 untuk gerbong penumpang kelas bisnis, K3 untuk gerbong penumpang kelas ekonomi. Kelistrikan didalam gerbong penumpang disuplay oleh gerbong pembangkit dengan kode penamaan, yaitu: KM untuk kelas eksekutif, KMP2 untuk kelas bisnis, dan KMP3 untuk kelas ekonomi. Penelitian dilakukan pada kereta rute Semarang- Jakarta, yaitu: KA Argo Muria kelas eksekutif, KA Fajar atau Senja Utama kelas bisnis, dan KA Tawang Jaya kelas ekonomi untuk mengetahui beban maksimum gerbong penumpang, beban puncak maksimum, beban rata-rata harian, dan faktor kapasitas genset kereta pembangkit. maksimum terhitung K1 Argo Muria adalah 141,37kW, K2 Fajar dan Senja Utama adalah 2,74kW, dan K3 Tawang Jaya adalah 9,7kW. Setelah dilakukan pengukuran, didapatkan beban maksimum terukur untuk K1 91,135kW, K2 7,71kW, dan K3 5,9kW. rata-rata harian kelas eksekutif 54,49kW, kelas bisnis 3,96kW, dan kelas ekonomi 4,76kW. Kapasitas dan persentase konsumsi daya maksimum kereta terhadap gerbong pembangkit untuk KM 5kVA sebesar 29,8%, KMP2 15kVA sebesar 7,34%, dan KMP3 5kVA sebesar 18,75%. Kata kunci konsumsi daya, faktor kapasitas, mesin diesel, gerbong penumpang, kapasitas generator, faktor daya I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Persaingan antar moda transportasi yang semakin ketat, tentunya akan berpengaruh terhadap kualitas pelayanan yang diberikan kepada pelanggan pengguna jasa transportasi. Masing-masing perusahaan transportasi akan berlomba-lomba untuk memberikan pelayanan yang terbaik untuk memperoleh pelanggan dan pangsa pasar yang lebih luas. Tingkat kepuasan pelanggan menjadi prioritas utama yang menjadi tolak ukur keberhasilan setiap perusahaan, tak terkecuali oleh PT. Kereta Api Indonesia. Untuk kegiatan pemeliharaan dan perawatan sarana kereta biasanya dilakukan dengan jadwal bulanan, 3 bulanan, dan semesteran. Hal ini tentunya harus ditopang dengan kualitas SDM yang berkompeten di bidangnya dan sistem pemeliharaan/perawatan kereta gerbong yang terjadwal dengan baik, termasuk didalamnya meliputi pemeliharaan dan penanggulangan gangguan AC kereta, perawatan lampulampu beserta peralatan penunjang kenyamanan lainnya seperti TV LCD dan kipas angin, PT Kereta Api Indonesia membentuk Divisi Pemeliharaan Sarana, dalam hal ini adalah Dipo Kereta-Gerbong yang dimiliki oleh setiap Daerah Operasi ( DAOP ) yang tersebar di Jawa dan Sumatera. Berdasarkan informasi yang didapat dari PT.KAI, persilangan lintasan trek jalur Semarang Jakarta sampai saat ini hanya dapat dilalui untuk kereta api dengan maksimal jumlah rangkaian sebanyak 15 gerbong termasuk lokomotif, selain mempertimbangkan faktor panjang peron stasiun di sepanjang trayek itu. Tujuan dari penulisan tugas akhir ini ialah merujuk dari pembangunan infrastruktur PT.KAI, yaitu: pembangunan double track disepanjang lintas pantai utara sepanjang Jakarta - Surabaya, perpanjangan peron stasiun stasiun besar, dan memperpanjang titik persilangan kereta api. Atas dasar kondisi diatas, maka tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah menganalisa konsumsi daya pada gerbong kereta api sehingga kelak gerbong kereta pembangkit dirangkai dengan gerbong penumpang dalam jumlah yang lebih maksimal. Hal ini akan sangat bermanfaat ketika terjadi lonjakan penumpang luar biasa. B. Batasan Masalah Berdasarkan uraian pada latar belakang tersebut, maka batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Penelitian dilakukan untuk mengetahui beban rata-rata dan maksimum harian dari satu rangkaian kereta api, kemudian dilakukan penghitungan beban maksimum agar dapat diketahui penambahan jumlah gerbong. 2. Pengukuran beban kelistrikan pada gerbong dihitung komponen baru, karena baru saja perawatan 6 bulanan dan dilakukan penggantian komponen-komponen beban kelistrikan di gerbong. 3. Untuk pengukuran langsung kapasitas maksimal dari generator tidak bisa dilakukan karena keterbatasan beban sesungguhnya sehingga kapasitas maksimum generator hanya dapat diketahui melalui perhitungan. C. Tujuan Penelitian Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut : [1] Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP [2] Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP

2 1. Melakukan penelitian dan penghitungan tentang total konsumsi daya yang harus ditanggung oleh gerbong kereta pembangkit. 2. Melakukan penelitian dan penghitungan tentang total daya yang disediakan dalam kereta pembangkit. 3. Melakukan pengukuran beban harian kereta kelas eksekutif, bisnis, dan ekonomi. 4. Untuk mengetahui jumlah penambahan rangkaian gerbong kereta api jurusan tertentu saat diperlukan untuk mengakomodasi peningkatan jumlah penumpang. 5. Untuk mengetahui faktor kapasitas dan persentase pemakaian genset terhadap konsumsi daya sesuai dengan jumlah beban yang ditanggung apabila dilakukan peremajaan generator di gerbong pembangkit. II. LANDASAN TEORI A. Generator [5] Generator adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Generator memperoleh energi mekanis dari penggerak awal (prime mover). Generator arus bolak-balik (AC) dikenal dengan sebutan alternator. Generator terpasang satu poros dengan motor diesel, yang biasanya menggunakan generator arus sinkron (alternator) pada pembangkitan. Kontruksi generator AC adalah sebagai berikut: 1. Rangka Stator Terbuat dari besi tuang, rangka stator merupakan rumah dari bagian-bagian generator yang lain. 2. Stator Stator memiliki alur-alur sebagai tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator berfungsi sebagai tempat terjadinya GGL (Gaya Gerak Listrik) induksi. 3. Rotor Rotor adalah bagian yang berputar, pada bagian ini, terdapat kutub-kutub magnet dengan lilitannya yang dialiri arus searah, melewati cincin geser dan sikat-sikat. 4. Cincin geser Terbuat dari bahan kuningan atau tembaga yang dipasang pada poros dengan memakai bahan isolasi. Slip ring ini berputar bersama-sama dengan poros dan rotor. 5. Generator penguat Generator penguat merupakan generator arus searah yang dipakai sebagai sumber arus. Generator AC bekerja dengan prinsip induksi elektromagnetik. Generator AC terdiri dari stator yang merupakan elemen diam dan rotor yang merupakan elemen berputar dan terdiri dari belitan-belitan medan. Pada generator AC jangkarnya diam sedangkan medan utamanya berputar dan lilitan jangkarnya dihubungkan dengan dua cincin geser. B. Mesin Diesel [2] Mesin diesel adalah motor bakar yang berfungsi untuk menghasikan tenaga mekanis yang dipergunakan untuk memutar rotor generator sehingga putaran rotor tersebut akan memotong medan magnet yang ada di generator dan menghasilkan GGL (Gaya Gerak Listrik) tegangan. Mesin diesel menggunakan bahan bakar minyak diesel dengan kecepatan tinggi, bekerja dengan prinsip pembakaran kompresi dan menggunakan dua langkah atau empat langkah putaran dalam operasi. Keuntungan pemakaian mesin diesel sebagai penggerak mula (Prime Mover): 1. Desain dan instalasi sederhana 2. Auxilary equipment (peralatan bantu) sederhana 3. Waktu pembebanan relatif singkat Kerugian pemakaian mesin diesel sebagai penggerak mula (Prime Mover): 1. Berat mesin sangat berat karena harus dapat menahan getaran serta kompresi yang tinggi. 2. Starting awal berat, karena kompresinya tinggi yaitu sekitar 2 bar. 3. Semakin besar daya maka mesin diesel tersebut dimensinya makin besar pula, hal tersebut menyebabkan kesulitan jika daya mesinnya sangat besar. 4. Konsumsi bahan bakar menggunakan minyak yang relatif lebih mahal dibandingkan pembangkit listrik yang menggunakan bahan bakar jenis lain seperti gas dan batubara. Sistem starting adalah proses untuk menghidupkan atau menjalankan mesin diesel. Sistem starting ini dibagi menjadi 3 macam, yaitu: 1. Sistem Start Manual Dipakai untuk mesin diesel dengan daya yang relatif kecil yaitu <3 PK. Start manual ini menggunakan penggerak engkol start pada poros engkol atau poros hubung yang akan digerakkan oleh tenaga manusia. 2. Sistem Start Elektrik Dipakai oleh mesin diesel yang memiliki daya sedang yaitu <5 PK. Sistem ini menggunakan motor DC dengan suplai listrik dari baterai atau accu 12 atau 24 volt untuk menstart diesel. 3. Sistem Start Kompresi Dipakai oleh diesel yang memiliki daya besar yaitu >5 PK. Sistem ini memakai motor dengan udara bertekanan tinggi untuk start dari mesin diesel. C. Sistem Pendukung Genset [4] Dalam pengoperasiannya, suatu instalasi Genset memerlukan sistem pendukung agar dapat bekerja dengan baik dan tanpa mengalami gangguan. Secara umum sistemsistem pendukung tersebut dibagi menjadi 3 bagian, yaitu: 1. Sistem Pelumasan Untuk mengurangi getaran antara bagian-bagian yang bergerak dan untuk membuang panas maka semua bearing dan dinding dalam dari tabung-tabung silinder diberi minyak pelumas berupa minyak. 2. Sistem Bahan Bakar Mesin dapat berputar karena sekali tiap dua putaran disemprotkan bahan bakar ke dalam ruang silinder, bahan bakar yang digunakan oleh genset ialah solar. 3. Sistem Pendinginan

3 Sebagian dari energi yang terkandung dalam bahan bakar yang diberikan pada mesin diubah menjadi tenaga mekanik sedangkan sebagian tersisa sebagai panas. Panas tersebut diserap oleh bahan pendingin yang ada pada dinding-dinding bagian tabung silinder dan didinginkan dengan air. D. Baterai dan Battery Charger [5] Alat yang memiliki sumber energi kimia yang dapat menghasilkan energi listrik disebut dengan electric cell (sel listrik). Ketika beberapa sel listrik yang terdiri dari elektoda dan elektrolit dihubungkan secara elektrik akan menjadi baterai. Ketika elektoda dihubungkan dengan suatu konduktor akan terjadi pergerakan arus dalam elektrolit tersebut. Battery charger mendapat suplai listrik dari sumber PLN atau dari generator itu sendiri, berfungsi untuk mengisi energi listrik ke accu atau baterai sebesar 12 atau 24V yang digunakan untuk menstart genset, maka battery charger harus dapat mengisi accu atau baterai sampai kapasitas tersebut. E. Segitiga Daya [6] Daya adalah energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha, yaitu perkalian antara arus dan tegangan. Dalam sistem tenaga listrik, daya merupakan jumlah energi yang digunakan untuk melakukan kerja atau usaha. Daya dinyatakan dalam P, Tegangan dinyatakan dalam V dan dinyatakan dalam I, sehingga besarnya daya dinyatakan : 1. Daya Nyata (P) Daya nyata merupakan daya listrik yang digunakan untuk keperluan menggerakkan mesin-mesin listrik atau peralatan lainnya, dinyatakan dalam satuan Watt. Line to netral / 1 fasa P = V x I x Cosφ...(2.1) Line to line/ 3 fasa P = 3 x V x I x Cosφ...(2.2) 2. Daya Semu (S) Daya semu merupakan daya listrik yang melalui suatu penghantar transmisi atau distribusi. Daya ini merupakan hasil perkalian antara tegangan dan arus yang melalui penghantar, dengan satuan volt ampere (VA). Line to netral/ 1 fasa S = V x I...(2.3) Line to line/ 3 fasa S = 3 x V x I...(2.4) 3. Daya Reaktif (Q) Daya reaktif merupakan selisih antara daya semu yang masuk pada penghantar dengan daya aktif pada penghantar itu sendiri, dimana daya ini terpakai untuk daya mekanik dan panas. Daya reaktif ini adalah hasil kali antara besarnya arus dan tegangan yang dipengaruhi oleh faktor daya. Line to netral/ 1 fasa Q = V x I x Sinφ...(2.5) Line to line/ 3 fasa Q = 3 x V x I x Sinφ...(2.6) Definisi umum dari segitiga daya adalah suatu hubungan antara daya nyata, daya semu, dan daya reaktif yang dapat dilihat hubungannya pada gambar bentuk segitiga berikut ini : Gambar 2.1 Hubungan Segitiga Daya III. KELISTRIKAN GERBONG KERETA Penelitian dilakukan sesuai pada gambar 3.1, dengan alur penelitian sebagai berikut: Gambar 3.1 Diagram alur penelitian A. Bahan dan Perlengkapan 1. Bahan Analisa Bahan yang digunakan dalam analisa ini adalah: a. Data pengukuran beban pada gerbong kelas Eksekutif, Bisnis, dan Ekonomi di PT. Kereta Api Indonesia. b. Data total beban pada gerbong penumpang yang disuplai generator diesel kereta pembangkit. c. Data kapasitas generator diesel kereta pembangkit. d. Data peralatan kelistrikan pada gerbong penumpang. 2. Perlengkapan Pendukung Perlengkapan pendukung yang digunakan adalah sebagai berikut: a. Alat ukur yaitu Cos θ meter, Tang Ampere, Multimeter b. Perangkat keras (Hardware) yaitu seperangkat komputer (Personal Computer), Kalkulator c. Perangkat lunak (Software) yaitu Microsoft Office Word dan Microsoft Office Excel. d. Printer untuk mencetak hasil analisa.

4 B. Pembagian Kelas Gerbong Penumpang Pada tugas akhir ini, dilakukan penelitian kereta api kelas eksekutif, bisnis dan ekonomi dengan rute Semarang- Jakarta PP. 1. KA Argo Muria (K1) Gerbong kelas eksekutif atau K1 adalah gerbong angkutan penumpang yang menggunakan sistem pendingin ruangan. 2. KA Fajar dan Senja Utama (K2) Gerbong kelas bisnis atau K2 adalah gerbong angkutan penumpang yang tidak memiliki sistem pendingin ruangan (AC). Sebagai gantinya pada gerbong penumpang ini menggunakan kipas angin (Ceiling Fan). 3. KA Tawang Jaya (K3) Gerbong kelas ekonomi atau K3 adalah gerbong angkutan penumpang yang sama seperti gerbong penumpang kelas bisnis, gerbong penumpang ini menggunakan kipas angin Box Fan. 4. Gerbong Kereta Makan (KM) Gerbong kereta makan adalah gerbong restorasi khusus untuk kelas eksekutif, gerbong ini menggunakan sistem pendingin udara. 5. Gerbong Kereta Makan dan Pembangkit Gerbong kereta makan dan pembangkit adalah gerbong yang berisi ruang makan/restorasi dan ruangan untuk generator diesel. Gerbong kereta makan dan pembangkit ini digunakan dalam rangkaian kereta api kelas bisnis (K2) dan kelas ekonomi (K3). Tabel 3.1 Pembagian Kode Gerbong Kode Keterangan K1 Gerbong kelas Eksekutif KM1 Gerbong Makan kelas Eksekutif K2 Gerbong kelas Bisnis KM2 Gerbong Makan kelas Bisnis K3 Gerbong kelas Ekonomi KM3 Gerbong Makan kelas Ekonomi KMP Gerbong Kereta Makan + Pembangkit KP Gerbong Pembangkit Listrik BP Gerbong Bagasi dan Pembangkit KW Gerbong Wisata C. Komponen Gerbong Penumpang Dalam suatu gerbong penumpang, terdapat instalasi listrik gerbong yang menyerupai instalasi rumah. Komponen atau bahan yang sering dipasang pada gerbong penumpang antara lain kipas angin (Exhaust Fan, Box Fan, dan Ceiling Fan), lampu penerangan (lampu lorong, lampu bordes, lampu toilet, lampu baca), lampu semboyan, stop kontak, televisi, dan pendingin ruangan (AC). Khusus pendingin ruangan, dan televisi terdapat pada gerbong K1, sedangkan kipas angin terdapat pada gerbong K2 dan K3. Untuk stop kontak hanya dipasang ada gerbong K1 dan K2. 1. Pendingin Ruangan (AC) Pendingin ruangan hanya digunakan untuk kelas eksekutif dengan tegangan 3 fasa 38V dan berjumlah 2 unit disetiap gerbongnya. 1 unit AC terdiri dari 2 buah kompresor 2,2kW, 1 buah kondensor,75kw, dan 1 buah evaporator 2kW. 2. Lampu Penerangan Gerbong penumpang pada kelas Eksekutif, Bisnis, dan Ekonomi sama-sama menggunakan lampu TL dalam sistem penerangannya. Lampu TL yang digunakan ialah dengan daya 2 W dan 4 W. Khusus untuk kereta api kelas eksekutif terdapat lampu baca 3 watt dan lampu bagasi 14 watt. 3. Televisi atau LCD Televisi pada gerbong penumpang hanya dipasang didalam gerbong jenis K1 atau kelas eksekutif yang diletakkan pada ujung-ujung dinding gerbong penumpang dibagian depan dan bagian belakang, dengan konsumsi daya 1W. 4. Kipas Angin Kipas angin hanya digunakan pada gerbong K2 dan K3, yang berfungsi sebagai penyegar udara ruangan didalam gerbong. Jenis kipas angin didalam gerbong penumpang yaitu: a. Ceiling Fan Digunakan pada kereta kelas bisnis K2, berjumlah 8 buah disetiap gerbongnya dengan konsumsi daya 45W. b. Box Fan Digunakan pada kereta kelas ekonomi atau K3, berjumlah 8 buah setiap gerbongnya dengan konsumsi daya 41W. c. Exhaust Fan Exhaust fan didalam gerbong menggunakan konsumsi daya sebesar 18W. 5. Lampu Semboyan Lampu semboyan adalah lampu yang digunakan sebagai tanda-tanda saat kereta berjalan dan ada 2 jenis yaitu berwarna hijau dan merah. Total lampu disebuah gerbong adalah 4 buah lampu hijau dan 6 buah lampu merah. Lampu yang digunakan adalah lampu pijar dengan daya 14 watt. Gambar 3.2 Lampu Semboyan 6. Stop Kontak Stop kontak kereta K1 atau kelas eksekutif, yang disediakan berupa stop kontak double di tiap 2 bangku penumpang, sehingga total stop kontak didalam gerbong penumpang berjumlah 5 buah. Sedangkan pada kereta K2 atau kelas bisnis, disediakan berupa stop kontak single di tiap 2 bangku penumpangnya, berjumlah 32 stop kontak disetiap gerbong penumpangnya. Gambar 3.3 Stop Kontak Double K1 D. Sistem Kelistrikan Pada Gerbong Penumpang Sistem kelistrikan pada gerbong penumpang PT.KAI berasal dari generator diesel sebagai catu daya utama. Generator diesel pada rangkaian kereta api diletakkan pada gerbong pembangkit sebagai catu daya utama rangkaian kereta api. Pada kereta kelas eksekutif, kereta pembangkit

5 diletakkan dirangkaian paling belakang. Kereta kelas eksekutif membutuhkan generator diesel yang cukup besar dikarenakan menanggung beban yang besar dari instalasi pendingin ruangan disetiap gerbongnya. Untuk kelas bisnis dan ekonomi umumnya kereta pembangkit disatukan dengan ruangan restorasi karena kebutuhan daya rangkaian kereta kelas bisnis dan ekonomi ini tidak terlalu besar. Gerbong pembangkit listrik dihubungkan dengan gerbong penumpang lainnya menggunakan Junction Box, memiliki 4 warna yaitu merah (R), kuning (S), biru (T), dan hitam (netral). Junction Box ini berjumlah 4 buah tiap gerbongnya berfungsi menyalurkan arus ke gerbong-gerbong kereta untuk menyalakan pendingin ruangan, TV, stop kontak, exhaust fan, kipas angin, sistem penerangan, dan lampu semboyan. Gambar 3.4 Junction Box K2 Gambar 3.5 Blok Diagram Kelistrikan Gerbong Kelas Eksekutif Gambar 3.6 Blok Diagram Kelistrikan Gerbong Kelas Bisnis Gambar 3.7 Blok Diagram Kelistrikan Gerbong Kelas Ekonomi E. Konfigurasi Rangkaian Kereta Api Pada penelitian ini, rangkaian kereta yang diukur adalah KA Argo Muria dengan pembangkit BP untuk kelas eksekutif, KA Fajar dan Senja Utama dengan pembangkit KMP2 untuk kelas bisnis, dan KA Tawang Jaya dengan pembangkit KMP3 untuk kelas ekonomi. Konfigurasi rangkaian kereta sebagai berikut: 1. KA Argo Muria kelas eksekutif Rangkaian KA Argo Muria memiliki 1 buah lokomotif, 7 buah gerbong K1, 1 buah KM, dan 1 buah BP. 2. KA Fajar dan Senja Utama kelas bisnis Rangkaian KA Fajar dan Senja Utama memiliki 1 buah lokomotif, 8 buah gerbong K2, dan 1 buah KMP2. Gambar 3.9 Konfigurasi Rangkaian Kelas Eksekutif 3. KA Tawang Jaya kelas ekonomi Rangkaian KA Tawang Jaya memiliki 1 buah lokomotif, 1 buah gerbong K3, dan 1 buah KMP3. Gambar 3.1 Konfigurasi Rangkaian Kelas Eksekutif IV. PERHITUNGAN DAN ANALISIS A. Perhitungan Kebutuhan Maksimum 1. Kebutuhan Maksimum Gerbong K1 Tabel 4.1 Kebutuhan Maksimum KA1 Argo Muria Teg PF Jumlah Daya Daya Total Volt cosφ Watt W VA Ampere Lampu TL 2W 22,42 3 unit ,57 6,493 Lampu Bagasi 22,42 28 unit ,33 4,242 Lampu Baca 22,8 5 unit ,5,852 Exhaust Fan 22,8 2 unit ,24 AC 38,6 2 unit ,25 Televisi/LCD 22,75 2 unit ,66 1,212 Lampu Semboyan unit ,636 Stop Kontak 22,8 5 unit Total Terpasang ,1 61, Kebutuhan Maksimum Gerbong K2 Tabel 4.2 Kebutuhan Maksimum KA2 Fajar dan Senja Utama Teg PF Jumlah Daya Daya Total Volt cosφ Watt W VA Ampere Lampu TL 2W 22,42 4 unit ,47,865 Lampu TL 4W 22,42 9 unit ,14 3,896 Ceiling Fan 22,8 8 unit ,45 Exhaust Fan 22,8 6 unit ,613 Lampu Semboyan unit ,636 Stop Kontak 22,8 32 unit Total Terpasang ,61 16,55 3. Kebutuhan Maksimum Gerbong K3 Tabel 4.3 Kebutuhan Maksimum KA3 Tawang Jaya Teg PF Jumlah Daya Daya Total Volt cosφ Watt W VA Ampere Lampu TL 2W 22,42 4 unit ,47,865 Lampu TL 4W 22,42 5 unit ,19 2,164 Box Fan 22,8 8 unit ,863 Exhaust Fan 22,8 6 unit ,613 Lampu Semboyan unit ,636 Total Terpasang ,6 6, Kebutuhan Maksimum Gerbong KM Tabel 4.4 Kebutuhan Maksimum KM Teg PF Jumlah Daya Daya Total Volt cosφ Watt W VA Ampere Lampu TL 2W 22,42 3 unit ,85,649 Lampu TL 4W 22,42 11 unit ,62 4,761 Televisi/LCD 22,75 1 unit ,33,66 Dispenser 22,6 2 unit ,33 3,787 Kulkas 22,87 2 unit ,36 1,21 Exhaust Fan 22,8 5 unit ,5,511 AC 38,6 2 unit ,25 Lampu Semboyan unit ,636 Total Terpasang , Kebutuhan Maksimum Gerbong KMP Tabel 4.5 Kebutuhan Maksimum KMP Teg PF Jumlah Daya Daya Total Volt cosφ Watt W VA Ampere Lampu TL 2W 22,42 15 unit ,28 3,246 Kulkas 22,87 1 unit ,18,6 Dispenser 22,6 1 unit ,66 1,893 Exhaust Fan 22,8 5 unit ,5,511 Box Fan 22,8 6 unit ,5 1,397 Lampu Semboyan unit ,636 Total Terpasang ,12 8,283 Gambar 3.8 Konfigurasi Rangkaian Kelas Eksekutif

6 B. Kapasitas Genset 1. Genset BP 5KVA (Mercedez Benz OM444LA) DayaGenset (kva) 5 kva I n Genset,75968 ka 759,68 A 3 VL-L 3 38 V 2. Genset KMP2 15KVA (Deutz DWL12) DayaGenset (kva) 15 kva I n Genset,2279 ka 227,9 A 3 VL-L 3 38 V 3. Genset KMP3 5KVA (Yanmar 4TNV16-GGE) DayaGenset (kva) 5 kva I n Genset,7596 ka 75,96 A 3 V 3 38 V L-L C. Analisis Data Pengukuran 1. Kelas Eksekutif KA Argo Muria P total = (jumlah gerbong x total daya K1)+total daya KM = (7 x 17,93kW) + 15,86kW = 141,37kW S total = (7 x 29,47kVA) + 26,5kVA = 232,79kVA I total = (7 x 61,84 A) + 48,35 A = 481,23 A P 141,37 Cos,61 S 232,79 Tabel 4.6 Total Terukur yang disuplai oleh gerbong BP Argo Muria JKT-SMG ( ), SMG-JKT ( ) Jam terukur (Ampere) per tanggal Rata 2 /jam 8/9/12 9/9/12 1/9/12 11/9/12 12/9/12 (Ampere) , , , , , , , , , , , , , terbesar Puncak 9,733 91,135 91,135 9,733 91,135 KW (KW),82 76,923 76,923 76,923 76,842 76,842 77,3 76,682 75,879 76,521 79,171 89,128 9,171 9,171 89,368 88,565 88,646 1,24 Rata-rata arus dan beban setiap hari 135,725 54,49 Gambar 4.1 Kurva Harian Gerbong BP terukur rata-rata harian 54,49kW, arus maksimum sebesar 227A, dan arus terukur rata-rata harian 135,725A. Genset beroperasi selama 18 jam per hari, dengan arus ratarata 181,411A. S = 3. V. I = ,411 = 119,397 kva Faktor kapasitas genset BP 5kVA dengan beban ratarata sebesar 119,397kVA: rata - rata 119,397 kva F capacity,24 Kapasitas maksimum 5 kva 2. Kelas Bisnis KA Fajar dan Senja Utama P total = (jumlah gerbong x total daya K2)+total daya KMP2 = (8 x 2,45kW) + 1,14kW = 2,74kW S total = (8 x 3,53kVA) + 1,823kVA = 3,6kVA I total = (8 x 16,5 A) + 8,283 A = 136,683 A P 2,74 Cos,69 S 3,6 Tabel 4.7 Total Terukur yang disuplai oleh gerbong KMP2 Fajar Utama/Senja Utama: SMG-JKT ( ), JKT-SMG ( ) Jam terukur (Ampere) per tanggal Rata 2 /jam 15/9/12 16/9/12 17/9/12 18/9/12 19/9/12 (A) 1. 14,2 14,35 14,45 14,6 11, ,85 14,7 15,25 14,58 11, ,45 14,45 14,45 14,45 11, ,8 4,8 4,8 4,8 3, ,12 9,12 9,12 9,12 9,12 9, ,24 9,35 9,23 9,14 9,2 9, ,3 9,32 9,56 9,25 9,24 9, ,42 9,2 9,88 9,25 9,18 9, ,47 9,47 9,73 9,3 9,45 9, ,5 1,4 9,58 9,75 9,64 9, ,15 9,87 9,34 1,2 1,3 9, ,26 9,57 9,22 9,24 9,36 9, ,8 4,8 4,8 4,8 4,8 4, ,45 14,45 14,45 14,45 14,45 14, ,7 14,58 14,5 15,6 14,7 14, ,2 14,5 15,44 15,23 15,5 15, ,26 15,4 15,75 14,4 14,75 15, ,5 16,75 16,42 16,48 16,5 16, ,4 14,5 14,5 14,4 14,5 14,46 terbesar 16,5 16,75 16,42 16,48 16,5 Puncak 7,493 7,66 7,456 7,484 7,493 KW (KW) 5,231 5,393 5,249 1,743 4,141 4,192 4,35 4,262 4,36 4,45 4,396 4,237 2,179 6,562 6,728 6,89 6,862 7,56 6,566 Rata-rata arus dan beban setiap hari 8,731 3,965 Gambar 4.2 Kurva Harian Gerbong KMP2 terukur rata-rata harian 4,22kW, arus terukur maksimum sebesar 1,75A, dan arus terukur rata-rata harian 8,731A. Genset beroperasi selama 19 jam per hari, dengan arus rata-rata 11,29A. S = 3. V. I n = ,29 = 7,528kVA Faktor kapasitas genset KMP2 15kVA dengan beban rata-rata sebesar 7,528kVA: rata - rata 7,528 kva F capacity,5 Kapasitasmaksimum 15 kva 3. Kelas Ekonomi KA Tawang Jaya P total = (jumlah gerbong x total daya K3) + total daya KMP3 = (1 x 856W) W = 9,71kW S total = (1 x 1351,66 VA) ,12VA = 15,323 kva I total = (1 x 6,14 A) + 3,283 A = 69,683 A P 9,71 Cos,63 S 15,323

7 Tabel 4.8 Total Terukur yang disuplai oleh gerbong KMP3 Tawang Jaya SMG-JKT ( ) Jam terukur (Ampere) per tanggal Rata 2 /jam 22/9/12 23/9/12 24/9/12 25/9/12 26/9/12 (A) ,15 14,15 14,15 14,15 14,15 14, ,25 14,25 14,25 14,25 14,25 14, ,2 14,2 14,2 14,2 14,2 14, ,2 14,2 14,2 14,2 14,2 14, ,2 14,25 14,25 14,2 14,2 14, ,25 14,2 14,2 14,25 14,25 14, ,2 14,2 14,2 14,2 14,2 14, ,2 14,25 14,2 14,2 14,2 14, ,25 14,2 14,2 14,2 14,5 14, ,2 14,2 14,2 14,2 14,2 14,2 4. 2,5 2,5 14,2 14,2 2,5 7,18 5. terbesar 14,25 14,25 14,25 14,25 14,25 Puncak 5,98 5,98 5,98 5,98 5,98 KW (KW) 5,867 5,98 5,887 5,887 5,896 5,9 5,887 5,892 5,916 5,887 2,977 Rata-rata arus dan beban setiap hari 11,485 4,762 Gambar 4.3 Kurva Harian Gerbong KMP3 terukur rata-rata harian 4,762KW, arus terukur maksimum sebesar 14,25A, dan arus terukur rata-rata harian 11,485A. Genset beroperasi selama 11 jam per hari, dengan arus rata-rata 13,537A. S = 3. V. I n = ,537 = 8,933kVA Faktor kapasitas genset KMP3 5kVA dengan beban rata-rata sebesar 13,537A: rata - rata 8,933 kva F capacity,18 Kapasitasmaksimum 5 kva D. Perbaikan Faktor Daya Faktor daya total disetiap jenis kelas kereta penumpang didapatkan,61 untuk kelas eksekutif,,69 untuk kelas bisnis, dan,63 untuk kelas ekonomi. Pemakaian energi listrik dengan faktor daya rendah memiliki kerugian karena dengan nilai daya reaktif (Q) yang cukup besar menyebabkan kebutuhan daya semu (S) yang lebih besar untuk mencukupi kebutuhan daya aktif (P). Dengan kata lain untuk mencukupi kebutuhan daya aktif yang sama, dibutuhkan penyediaan daya (S) yang lebih besar. Untuk mengurangi kerugian tersebut maka diperlukan adanya perbaikan faktor daya hingga mendekati nilai idealnya yaitu faktor daya = 1, biasanya diperbaiki hingga mencapai,95-,98. Untuk perhitungan digunakan: Ө K1 = cos -1,61 = 52,41...(4.1) Ө K2 = cos -1,69 = 46,36 Ө K3 = cos -1,63 = 5,94 Dalam penulisan tugas akhir ini dikehendaki perbaikan faktor daya sesudah dipasang kapasitor adalah,98, maka diperlukan perhitungan sebagai berikut: Q 1 = P.tan Ө 1 (4.2) Q 2 = P.tan Ө (4.3) Q c = Q 1 Q 2 (4.4) 2 X c = V.... (4.5) Q c C = 1.. (4.6) 2..f.X c Keterangan: Q 1 = Daya reaktif sebelum dipasang kapasitor Q 2 = Daya reaktif sesudah dipasang kapasitor Q c = Daya keluaran dari kapasitor. Ө 1 = Sudut fasa semula Ө 2 = Sudut fasa yang dikehendaki (cos -1,98=11,48 ) P = Daya aktif X c = Reaktansi kapasitif C = Besar kapasitor yang akan dipasang Perhitungan : 1. Kelas Eksekutif (K1) maksimum kelas eksekutif adalah 91,135 kw Q 1 = 91,135 kw x tan 52,41 = 118,383 kvar Q 2 = 91,135 kw x tan 11,48 = 18,58 kvar Q c = 118,383 18,58 = 99,875 kvar 2 X c = 38 = 1,445 ohm 3 99,875 1 C = 1 = 223,9 μf 2 3,14 5 1, Kelas Bisnis (K2) maksimum kelas eksekutif adalah 7,66 kw Q 1 = 7,66 kw x tan 46,36 = 7,975 kvar Q 2 = 7,66 kw x tan 11,48 = 1,544 kvar Q c = 7,975 1,544 = 6,431 kvar 2 X c = 38 = 22,45 ohm 3 6,431 1 C = 1 = 141,86 μf 2 3, ,45 3. Kelas Ekonomi (K3) maksimum kelas eksekutif adalah 5,9 kw Q 1 = 5,9 kw x tan 5,94 = 7,27 kvar Q 2 = 5,9 kw x tan 11,48 = 1,198 kvar Q c = 7,27 1,198 = 6,72 kvar 2 X c = 38 = 23,78 ohm 3 6,72 1 C = 1 = 133,92 μf 2 3, ,78 Agar lebih mudah dalam membandingkan daya reaktif semula dan daya reaktif setelah faktor daya dijadikan,98 serta besar kapasitor yang harus dipasang, maka berikut ini akan disajikan dalam bentuk tabel 4.27 dibawah ini. Tabel 4.9 Perbandingan Daya Reaktif Sebelum dan Sesudah Dipasang Kapasitor No Kelas Kereta Q 1 (kvar) Q 2 (kvar) Q C (kvar) Cos Ө 1 Cos Ө 2 C (µf) 1 Eksekutif 118,383 15,58 99,875,61,98 223,9 2 Bisnis 7,66 1,544 6,431,69,98 141,86 3 Ekonomi 7,27 1,198 6,72,63,98 133,92 KA Argo Muria kelas eksekutif setelah faktor daya diperbaiki dengan pemasangan kapasitor 223,9 µf, maka daya reaktif yang terbuang (Q c ) yaitu 99,875 kvar atau 84,36 %. KA Fajar dan Senja Utama kelas bisnis setelah faktor daya diperbaiki dengan pemasangan kapasitor 141,86 µf, maka daya reaktif yang terbuang (Q c ) yaitu 6,431 kvar atau 84,55

8 %. KA Tawang Jaya kelas ekonomi setelah faktor daya diperbaiki dengan pemasangan kapasitor 133,92 µf, maka daya reaktif yang terbuang (Q c ) yaitu 6,72 kvar atau 83,52%. V. Kesimpulan A. Kesimpulan Dari hasil penelitian, pengujian dan analisis data, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Penelitian dilakukan dengan kereta api rute Semarang- Jakarta yaitu KA Argo Muria untuk kelas Eksekutif, KA Fajar dan Senja Utama untuk kelas Bisnis, dan KA Tawang Jaya untuk kelas Ekonomi. Kebutuhan maksimum satu gerbong kelas eksekutif adalah 17,93kW, kelas bisnis 2,456kW, untuk kelas ekonomi,856kw, kereta restorasi kelas eksekutif (KM) 15,86kW, dan kereta restorasi kelas bisnis serta ekonomi adalah 1,14kW. 2. nominal genset utama kelas eksekutif 5kVA sebesar 759,68A dan genset cadangan 3kVA sebesar 455,8A. Untuk genset utama kereta kelas bisnis 15kVA sebesar 227,9A dan genset cadangan sebesar 75,96A. Sedangkan untuk genset utama kelas ekonomi 5kVA sebesar 75,96A dan genset cadangan 15kVA sebesar 22,79A. 3. Berdasarkan pengukuran untuk kelas eksekutif direntang waktu 8-12 September 212 didapatkan arus maksimum sebesar 227A, rata-rata arus harian 135,72A, beban maksimum sebesar 91,135kW, dan rata-rata beban harian 54,49kW. Kelas bisnis dengan rentang pengukuran September 212 didapatkan arus maksimum sebesar 16,75A, rata-rata arus harian 8,73A, beban maksimum sebesar 7,716kW, dan rata-rata beban harian 4,2kW. Kelas ekonomi dengan rentang pengukuran September 212 didapatkan arus maksimum sebesar 14,25A, rata-rata arus harian 11,48A, beban maksimum sebesar 5,9kW, dan rata-rata beban harian 4,76kW. 4. Persentase pemakaian kapasitas genset terhadap beban puncak kelas eksekutif dengan genset 5kVA adalah 29,8%, kelas bisnis dengan genset 15kVA adalah 7,34%, dan kelas ekonomi dengan genset 5kVA adalah 18,75%. 5. Untuk memperbaiki faktor daya gerbong kelas eksekutif dari,61 menjadi,98 dibutuhkan kapasitor 223,9 μf (99,875 kvar), faktor daya kelas bisnis dari,69 menjadi,98 dibutuhkan kapasitor 141,86 μf (6,431 kvar), dan kelas ekonomi dari,63 menjadi,98 dibutuhkan kapasitor 133,92 μf (6,72 kvar). B. Saran Saran yang dapat diberikan dalam penelitian adalah sebagai berikut : 1. Penggunaan genset di gerbong kereta pembangkit hendaknya disesuaikan kapasitasnya dengan kebutuhan beban pada rangkaian kereta api baik di kelas eksekutif, bisnis, maupun ekonomi. DAFTAR PUSTAKA [1]. F. W. Carter, 1922, RAILWAY ELECTRIC TRACTION, Edward Arnold & Co. London. [2]. Gonen, Turan, Electric Power Distribution System Engineering, Mc Graw-Hill Book Co., Singapore, 1986 [3]. Octo Pantas M. Gultom, 29, Studi Sistem Instalasi Penerangan Pada Kereta Api Penumpang Class Executive Aplikasi Pada PT. KAI (Kereta Api Indonesia) [4]. Panitia PUIL, Persyaratan Umum Instalasi Kelistrikan 2 (PUIL 2), Yayasan PUIL, Jakarta, 2. [5]. Peni Handayani, dkk, 28, Teknik pemeliharaan dan Perbaikan sistem Elektronika, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. [6]. Sabto Budi Prasetyo, 29, Studi Perancangan Instalasi Genset Gedung Baru PT. AT Indonesia, Indonesia. [7]. Siswoyo, 28, Teknik Listrik Industri, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. [8]. Sulasno, Teknik dan Sistem Distribusi Tenaga Listrik, Badan Penerbit Universitas Diponegoro, Semarang, 21 [9]. Yogo Prananto, 211, Pemeliharaan dan Penanggulangan Gangguan AC Kereta, Indonesia. [1]. Zuhal, 1992, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Jakarta. [11]. [12]. [13]. [14]. [15]. [16]. [17]. [18]. [19]. Commuter-Jabodetabek.html. [2]. i_kereta_api.html BIODATA MAHASISWA M. Rizal Arfianto (L2F 39 22) lahir di Prabumulih, 1 September Mahasiswa Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro, Semarang konsentrasi Teknik Tenaga Listrik. Mengetahui / Mengesahkan : Pembimbing I Pembimbing II Ir. Tedjo Sukmadi, M.T. Ir. Bambang Winardi, M.Kom. NIP NIP

9