Pelatihan Sistem PLTS Maret 2015 PELATIHAN SISTEM PLTS INVERTER DAN JARINGAN DISTRIBUSI. Rabu, 25 Maret Oleh: Nelly Malik Lande

Transkripsi

1 PELATIHAN SISTEM PLTS INVERTER DAN JARINGAN DISTRIBUSI Rabu, 25 Maret 2015 Oleh: Nelly Malik Lande POKOK BAHASAN TUJUAN DAN SASARAN PENDAHULUAN PENGERTIAN, PRINSIP KERJA, JENIS-JENIS INVERTER TEKNOLOGI INVERTER APLIKASI INVERTER PADA SISTEM PLTS DAN KRITERIA TEKNIS PENGUJIAN INVERTER JARINGAN DISTRIBUSI DAN INSTALASI RUMAH STANDAR TERKAIT KESIMPULAN Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 1

2 TUJUAN DAN SASARAN Tujuan Memperkenalkan inverter sebagai salah satu komponen PLTS sehingga dapat diketahui tentang jenis, fungsi dan karakteristik masing-masing inverter tersebut khususnya untuk kelengkapan PLTS Dapat mengetahui syarat-syarat jaringan distribusi dan instalasi rumah Sasaran Dapat memahami inverter dan jaringan distribusi sehingga sistem PLTS dapat berjalan dengan baik dan efisien sesuai dengan standar yang ada Latar Belakang PENDAHULUAN Sumber energi terbarukan dapat berupa tenaga angin, tenaga air dan tenaga surya. Tetapi yang paling potensial dari energi tersebut adalah energi surya. Energi surya bisa dimanfaatkan secara langsung menjadi listrik dengan solar cell. Dalam mengaplikasikan solar cell pada perangkat rumah tangga, komputer, peralatan pertukangan, pompa air, kipas angin, sistem suplai energi pada rumah di daerah terpencil dan berbagai barang elektronik lainnya yang membutuhkan sumber AC dibutuhkan satu komponen penting untuk mengubah tegangan DC dari solar cell menjadi tegangan AC adalah dengan menggunakan inverter. Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 2

3 PENGERTIAN, PRINSIP KERJA, JENIS-JENIS INVERTER Inverter adalah perangkat elektronika yang dipergunakan untuk mengubah tegangan DC (Direct Current) menjadi tegangan AC (Alternating Current) dimana outputnya dapat berupa gelombang kotak (square wave), sinus modifikasi (sine wave modified) dan gelombang sinus (sine wave), Secara sederhana inverter adalah power supply yang kerjanya kebalikan dari adaptor. Adaptor mengubah arus AC (PLN) menjadi arus DC sedangkan inverter berfungsi mengubah arus DC menjadi AC. Sumber tegangan inverter dapat berupa battery, solar panel, wind turbine dan sumber tegangan lainnya. Keluaran inverter adalah tegangan AC 220V, frekuensi 50 Hz Prinsip Kerja Inverter Prinsip kerja inverter dapat dijelaskan dengan menggunakan 4 sakelar seperti ditunjukkan pada di samping. Bila sakelar S1 dan S2 dalam kondisi on maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R dari arah kiri ke kanan, jika yang hidup adalah sakelar S3 dan S4 maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R dari arah kanan ke kiri. Inverter biasanya menggunakan rangkaian modulasi lebar pulsa (pulse width modulation PWM) dalam proses conversi tegangan DC menjadi tegangan AC. Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 3

4 Jenis-jenis Inverter Berdasarkan jumlah fasa output inverter dapat dibedakan atas: 1. Inverter 1 fasa, inverter dengan output 1 fasa 2. Inverter 3 fasa yaitu inverter dengan output lebih dari 1 fasa Con t.. Berdasarkan gelombang keluaran yang dihasilkan, Inverter dapat dibagi menjadi 3 macam yaitu: 1. Square wave (gelombang kotak) 2. Modified Sine Wave (gelombang sinus modifikasi) 3. Pure Sine Wave ( gelombang sinus murni) Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 4

5 Gelombang Kotak (Square Wave) Bentuk Gelombang Karakteristik Inverter yang paling sederhana. menghasilkan tegangan 220 VAC, 50Hz. Kualitas sangat buruk shg hanya dapat digunakan pada beberapa alat listrik karena karakteristik output yang dimiliki oleh inverter ini memiliki THD yang tinggi sehingga krn alasan inilah inverter ini biasa disebut juga dirty power supply. Gelombang Sinus Modifikasi (Modified Sine wave) Bentuk gelombang Karakteristik Gelombang sinus modifikasi disebut juga gelombang kotak modifikasi Perbedaannya adalah gelombang sinus modifikasi outputnya menyentuh titik nol selama beberapa saat sebelum pindah ke positif atau negatif Gelombang sinus modifikasi memiliki THD yang lebih sedikit dibanding gelombang kotak Dapat dipakai untuk mengoperasikan beberapa peralatan listrik seperti komputer, TV lampu namun tidak bisa digunakan untuk beban-beban sensitif Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 5

6 Gelombang Sinus Murni (Pure Sine Wave) Bentuk gelombang Karakteristik Pure Sine Wave atau true Sine wave merupakan gelombang inverter yang hampir menyerupai sinusoidal sempurna pada jaringan listrik (PLN) dengan THD 3% sehingga sangat cocok untuk peralatan elektronika. Teknologi yang digunakan untuk inverter jenis ini adalah pulse width modulation (PWM) yang dapat mengubah tegangan DC menjadi AC dengan bentuk gelombang yang hampir menyerupai gelombang sinusoidal Gelombang tipe pure sine wave ini juga digunakan oleh grid tie inverter TEKNOLOGI INVERTER IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor ) Inverter Kemampuan tegangan bisa mencapai 1000VDC Aplikasi pada tegangan tinggi untuk kapasitas inverter besar, dengan arus bisa mencapai 500A Contoh inverter IGBT adalah inverter LEN 15kW MOSFET Inverter Kemampuan tegangan bisa mencapai 100V Aplikasi pada tegangan sekitar 100V untuk kapasitas inverter 5KW dengan kemampuan arus hanya mencapai 12-15A Contoh inverter MOSFET adalah inverter SMA power Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 6

7 APLIKASI INVERTER PADA SISTEM PLTS DAN KRITERIA TEKNIS Jenis inverter yang digunakan pada sistem PLTS yaitu: 1. On Grid (Grid Tie) Inverter 2. Off Grid Inverter GRID TIE (ON GRID) INVERTER Grid Tie (On Grid) Inverter merupakan inverter khusus yang biasanya digunakan dalam sistem energi listrik terbarukan, yang mampu mengubah arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC) dan menyalurkannya ke jaringan listrik utilitas (PLN) di Indonesia. Inverter tipe ini disebut juga dengan synchronous inverter atau grid-interactive inverter dimana perangkat ini tidak dapat beroperasi tanpa adanya sumber listrik atau jaringan listrik PLN nya tidak tersedia Rugi-rugi pada Grid Tie Inverter lebih rendah dibandingkan dengan off grid inverter. Karena tegangan operasi input DC nya biasanya lebih tinggi yang bersumber dari panel surya sehingga arus yang menyebabkan losses kecil Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 7

8 SINGLE LINE DIAGRAM GRID TIE INVERTER Inverter Off Grid Off Grid System Merupakan sistem pembangkit listrik tenaga surya untuk daerah-daerah terpencil/pedesaan yang tidak terjangkau oleh jaringan PLN atau isolated grid. Sumber/ sources utama dari inverter jenis adalah baterai Dari sisi output inverter ini disebut self tracking artinya inverter ini bisa hidup dengan sendirinya Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan inverter off grid yaitu: 1. Kapasitas beban dalam Watt, usahakan memilih inverter yang beban kerjanya mendekati dgn beban yang hendak kita gunakan agar efisiensi kerjanya maksimal 2. Untuk kapasitas kecil yaitu: < 500 VA menggunakan tegangan input 12 V VA menggunakan tegangan input 24V VA menggunakan tegangan input 48V VA menggunakan tegangan input 120 VDC >15000VA menggunakan tegangan input input 240 V,360V, 480VDC 3. Sinewave ataupun square wave output AC Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 8

9 Kriteria teknis Inverter untuk PLTS Inverter yang akan digunakan pada PLTS harus sesuai dengan kriteria sbb: 1. PLTS On Grid menggunakan inverter jenis On Grid Inverter 2. PLTS Off Grid menggunakan jenis Off Grid inverter /Bi-directional inverter 3. PLTS Hibrid menggunakan inverter jenis Bi-directional atau dikombinasi On Grid Directional Inverter 4. Tegangan keluaran Inverter harus memiliki kualitas gelombang dengan THD maksimum 3%. 5. Memiliki sistem pengaturan MPPT (Maximum Power Point Tracking) dengan metoda PWM (Pulse Width Modulation) 6. Mampu bekerja pada suhu lingkungan sampai dengan 45 C 7. Efisiensi > 90% pada beban penuh Con t Kapasitas Inverter (off grid) dipersyaratkan lebih dari satu unit untuk keandalan sistem sesuai dengan beban puncak dengan pengaturan sesuai dengan tabel berikut: Kapasitas (kwp) Jumlah String Kapasitas per unit (kw/string > Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 9

10 PENGUJIAN INVERTER Uji pendahuluan (Pre-Test), meliputi pemeriksaan visual dan dokumentasi teknis terhadap komponen inverter. Test fungsi sistem dan perlengkapan pendukung (displai, indikator dan parameter) Uji konsumsi diri inverter Untuk mengetahui konsumsi daya inverter tanpa beban Uji inverter dengan pembebanan resistif bertahap Uji inverter dengan pembebanan induktif Uji underload inverter Uji overload inverter (110% dan 150%) JARINGAN DISTRIBUSI Jaringan distribusi adalah penyaluran arus listrik dari sumber (rumah pembangkit) ke rumah penduduk (pemakai). Instalasi tiang jaringan distribusi sangat penting, cara pemasangan dan penyambungan kabel distribusi haruslah kuat dan tidak boleh kendor, karena sangat mempengaruhi ke loses dan harus yang mengalir kerumah pelanggan (pengguna listrik). Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 10

11 Menggunakan kabel jaringan udara Jarak antar tiang maksimum 40 meter Total panjang jaringan distribusi sepanjang 2000m Menggunakan tiang besi bulat hot deep galvanized tinggi 7 meter standar PLN, ditanam ke dalaman tanah 1 meter dan dicor dengan semen, lengkap dengan assesories jaringan distribusi Tinggi lendutan antar tiang minimal 5 meter dari permukaan tanah Kabel antar tiang menggunakan kabel twisted ukuran phasa 2x35mm 2 + netral 1x25mm 2 (SPLN) sepanjang ± 2500 meter (termasuk lendutan) Kabel sambungan kerumah menggunakan kabel twisted 2x10mm 2 (SPLN) sepanjang maksimum 2000 meter Dilengkapi dengan gambar mekanik dan tiang listrik, gambar elektrikal jaringan distribusi, serta gambar pondasi tiang INSTALASI RUMAH 1. Jumlah rumah yang terlistriki termasuk fasilitas umum 2. Masing-masing rumah dilengkapi dengan pembatas arus (MCB 1A termasuk box dan segel) dan energi limiter (Energi Dispenser Meter) 3. Energi Limiter memiliki proteksi arus lebih atau short circuit yang dapat diprogram daan dapat kembali normal sestelah tidak ada kelebihan arus 4. Energi Limiter di setting pada kondisi batasan daya 300 Wh/hari 5. Energi Limiter memiliki indicator LCD untuk melihat akumulasi pemakaian dan sisa energi 6. Energi Limiter mampu me reset kuato energy harian secara otomatis 7. Masing-masing rumah minimal mendapat 5 titik (4 lampu dan 1 stop kontak) 8. Menggunakan lampu LED minimal 5 watt (brosur asli dan garansi harus dilampirkan) 9. Kabel instalasi rumah menggunakan NYM 2x1,5mm 2 (SPLN) 10. Masing-masing rumah dilengkapidengan grounding (arde) 11. Melengkapi perencanaan gambar instalasi listrik rumah Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 11

12 Standar Terkait Inverter: Sebuah alat yang merubah masukan listrik d.c. menjadi listrik keluaran a.c. (IEC 61277) Efisiensi inverter: Rasio daya keluaran listrik a.c. yang berguna menjadi daya masukan d.c. (IEC 61277) IEC 61683, Sistem Photovoltaic Power conditioner/pengkondisi daya Prosedur untuk pengukuran efisiensi SPLN D :2012 Inverter untuk Pembangkit listrik tenaga Surya (PLTS) Persyaratan Umum dan Metode Uji PUIL Peraturan Umum Instalasi Listrik KESIMPULAN Inverter memegang peranan penting dalam sistem PLTS. Oleh karena itu pemilihan Inverter harus memenuhi kriteria-kriteria sehingga hasil yang didapatkan optimal. Untuk sistem Off-grid, inverter yang dipakai adalah inverter bidirectional inverter, sedangkan untuk sistem On-grid dipakai grid inverter. Jaringan distribusi dan instalasi rumah mempunyai kriteria khusus yang harus diperhatikan Untuk mendistribusikan daya PLTS ke rumah-rumah penduduk. Hal ini dilakukan supaya rugi-rugi yang terjadi pada setiap komponen kecil dan pemakaian daya lebih efisien Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 12

13 Terima Kasih 25 Balai Besar Teknologi Energi-BPPT 13