BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI Dibagian ini akan dibahas tentang fungsi Automatic Transfer Switch dan Automatic Mains Failure merupakan suatu bentuk sistem control energy listrik yang berfungsi untuk memastikan supply energi listrik tidak bermasalah meskipun supply utama (PLN) mengalami masalah. Apa itu ATS : ATS (Automatic Transfer Swicth) adalah suatu alat yang didesain untuk : Memindahkan sumber listrik satu ke sumber listrik yang lainnya secara otomatis dan sebalinya, jika salah satu sumber padam dan sumber lainnya tersedia. Digunakan menjamin kehandalan supply energi listrik ke beban. Apa itu AMF : AMF (Automatic Mains Failure) adalah suatu alat yang didesain untuk : Mendeteksi kegagalan pada sumber listrik utama/mains. Memindahkan sumber listrik utama/mains ke genset secara otomatis. Mengontrol sistem start stop genset Memproteksi engine, generator dan mains. 2.1 FUNGSI ATS DAN AMF Automatic Transfer Switch adalah suatu proses pemindahan energy listrik dari satu sumber listrik ke sumber lainnya secara bergantian sesuai perintah pemrograman, ATS adalah pengembangan dari COS atau yang biasa disebut 6

2 7 secara jelas sebagai Change Over Switch. Hal yang membedakan keduanya terletak pada sistem kerjanya, untuk ATS kendali kerjanya dilakukan secara otomatis, sedangkan COS dikendalikan atau dioperasikan secara manual. Automatic Mains Failure menjelaskan cara kerja otomatisasi terhadap sistem kelistrikan cadangan apabila terjadi gangguan pada sumber listrik utama, istilah ini secara umum sering dijabarkan sebagai sistem kendali start dan stop genset, baik itu diesel generator maupun genset gas. Cara kerja dari sistem ATS dan AMF yang sering ditemukan adalah kombinasi untuk pertukaran sumber, baik dari genset ke pln maupun sebaliknya, bilamana suatu saat sumber listrik dari PLN tiba-tiba padam, maka AMF bertugas untuk menjalankan diesel genset sekaligus memberikan proteksi terhadap sistem genset, baik proteksi terhadap unit mesin yang berupa pengamanan terhadap gangguan rendahnya tekanan minyak pelumas maupun kondisi temperature mesin serta media serta media pendinginnya, dan juga memberikan perlindungan terhadap unit generatornya. Baik berupa pengamanan terhadap beban pemakaian yang berlebih maupun perlindungan terhadap karakteristik lain seperti tegangan maupun frequensi genset, apabila parameter yang diamankan melebihi batas normal maka tugas ATS adalah melepas hubungan arus listrik kebeban sedangkan AMF untuk mematikan kerja mesin. Apabila generator yang dijalankan beroperasi dengan baik, berikutnya ATS bertugas memindahkan sambungan dari yang sebelumnya tersambung dengan pln dipindahkan secara otomatis ke sisi generator sehingga aliran listrik dapat tersambung kepengguna. Jika kemudian pln kembali normal, selanjutnya ATS bertugas untuk mengembalikan jalurnya dengan memindahkan switch kembali kesisi utama dan kemudian disusul dengan tugas

3 8 AMF untuk memberikan perintah off pada mesin diesel tersebut, demikian seterusnya semua sistem control dikendalikan secara otomatis berjalan dengan sendirinya. 2.2 KOMPONEN PENDUKUNG Terdapat komponen-komponen listrik yang akan digunakan untuk mendukung sistem listrik Automatic Transfer Switch dan Automatic Mains Failure bekerja. Komponen-komponen yang akan digunakan harus disesuaikan dengan standart yang telah ditetapkan dan kapasitas sesuai dengan beban listrik yang telah terpasang. Hal ini mutlak dilakukan karena untuk mendapatkan system yang handal serta dapat bekerja dalam waktu lama. Jika pemilihan komponen ini dilakukan tanpa mematuhi standart-standart yang telah ditentukan, maka dapat dipastikan system tersebut akan mengalami masalah dan bekerja dalam waktu yang relatif singkat. Komponen-komponen penunjang dari sistem Automatic Transfer Switch dan Automatic Mains Failureantara lain : Kabel / Penghantar Menurut PUIL 2000 pasal tentang persyaratan umum penghantar, menerangkan bahwa semua penghantar yang digunakan harus dibuat dari bahan yang memenuhi syarat, sesuai dengan tujuan penggunaannya, serta telah diperiksa dan diuji menurut standart penghantar yang dikeluarkan atau diakui oleh instasi yang berwenang. Dilihat dari jenisnya penghantar dibedakan menjadi kabel instalasi, kabel tanah dan kabel fleksibel. Kabel instalasi ini digunakan untuk

4 9 penerangan, jenis kabel yang banyak digunakan untuk instalasi rumah tinggal yang pemasangannya yaitu NYA dan NYM. Kabel tanah biasanya dipasang dibagian area taman. Kabel tanah ini dapat berupa kabel tanah termoplastik tanpa perisai maupun jenis thermoplastik berperisai. Sedangkan kabel fleksibel adalah kabel yang biasa dipakai di bagian lift. Kode pengenal kabel dapat dikenali dengan menggabungkan huruf berikut : Huruf kode Komponen N NA Kabel jenis standart dengan tembaga sebagai penghantar Kabel jenis standart dengan alumunium sebagai penghantar Y Isolasi PVC re Penghantar pada bulat M Selubung PVC A Kawat berisolasi rm Penghantar bulat berkawat banyak se Penghantar pada bentuk sektor sm Penghantar dipilin bentuk sektor -1 Kabel warna urat dengan hijau-kuning -0 Kabel warna urat tanpa hijau-kuning

5 Penghantar Rel (Busbar) Sistem rel yang dipakai pada perancangan sistem ATS dan AMF3 fasa di gedung ini dapat disebut dengan Sistem 5 rel. Tiga rel diperuntukkan untuk penghantar 3 fasa masing-masing L1/R, L2/S dan L3/T, satu rel diperuntukkan hantaran netral dan satu lagi untuk hantaran pentanahan (grounding). Sehubungan dengan kapasitas pembebanan dari rel utama ini, ukuran rel harus ditentukan dengan cermat. Sebagai dasar untuk menentukan ukuran rel diantaranya adalah : kondisi operasi normal dan rating arusnya, kondisi hubung singkat (berupa panas yang dibangkitkan yang diakibatkan oleh arus hubung singkat tersebut) dan besarnya ketegangan dinamis. Dengan demikian data-data dari pabrik pembuat rel ini harus relevan dengan standart desain yang telah ditetapkan sesuai dengan ketentuan. Hantaran rel untuk pentanahan secara listrik harus dihubungkan ke kerangka dan ukurannya diperhitungkan agar mampu dialiri oleh setiap arus hubung singkat yang mungkin timbul. Ukuran rel penghantar untuk hantaran pentanahan berdasarkan pengalaman adalah minimal 25% kali ukuran rel penghantar fasanya Breaker Pemutus Adalah komponen yang berfungsi untuk mengamankan arus lebih yang disebabkan terjadinya beban lebih atau adanya hubung singkat. Dengan demikian prinsip kerjanya yaitu untuk pemutusan hubungan yang

6 11 disebabkan beban lebih dengan relay thermis menggunakan bimetal, dan pengaman hubung singkat dengan relay arus lebih seketika dengan menggunakan teknologi elektro magnet. Dan juga dilengkapi dengan time delay untuk mentukan waktu trip/off breaker karena gangguan arus lebih maupun hubung singkat. Breaker pemutus dari sistem ini dapat menggunakan dua jenis breaker yaitu type pemutus dengan rangkaian ACB(Air Circuit Breaker)atau pemutus rangkain dengan MCCB(Moulded Case Circuit Breaker).Prinsip kerja dari breaker tersebut sama yaitu sebagai pengaman beban lebih atau pembatas arus dan sebagai pengaman hubung singkat, keduanya digunakan untuk melokalisasi proteksi pada suatu rangkaian baik rangkaian control maupun rangkaian daya, sehingga lebih memudahkan menganalisa kerusakan yang terjadi. Jenis-jenis breaker pemutus dibagi berdasarkan waktu pemutusannya, pengaman-pengaman otomatis yaitu : Otomat-L, Otomat-H dan Otomat-G. 1. Otomat-L Otomat-L dipakai untuk pengaman jenis hantaran, misalnya seperti feeder. Pada otomat jenis ini pengaman termisnya disesuaikan dengan meningkatnya suhu hantaran. Apabila terjadi beban lebih dan suhu hantarannya melebihi suatu nilai tertentu, elemen dwi logamnya akan memutuskan arusnya. Kalau terjadi hubung singkat, arusnya diptuskan oleh pengaman elektromagnetiknya. Untuk arus bolak-balik adalah sama

7 12 dengan 4 In 6 In dan pemutusan arusnya berlangsung dalam waktu 0.2 detik. 2. Otomat-H Jenis otomat ini digunakan untuk instalasi rumah. Secara termis jenis ini sama dengan Otomat-L. Tetapi pengaman elektromagnetiknya memutuskan dalam waktu 0.2 detik, jika arusnya sama dengan 2.5 In 3 In untuk arus bolak-balik. Pada instalasi rumah, arus gangguan yang rendah pun harus diputuskan dengan cepat. Jadi jika terjadi gangguan tanah, bagian-bagian yang terbuat dari logam tidak akan alam bertegangan. 3. Otomat-G Jenis otomat ini digunakan untuk mengamankan motor-motor listrik kecil untuk arus bolak-balik atau arus searah, alat-alat listrik dan juga rangkaian akhir besar untuk penerangan, misalnya penerangan pabrik. Pengaman elektromagnetiknya berfungsi pada 8 In 11 In untuk arus bolak-balik. Kontak-kontak sakelarnya dan ruang pemadam busur apinya memiliki konstruksi khusus. Karena itu jenis otomat ini dapat memutuskan arus hubung singkat yang besar yaitu mencapai 1500A. A. ACB (Air Circuit Breaker) Gambar 2.1 ACB atau Air Circuit Breaker

8 13 ACB atau Air Circuit Breaker adalah Breaker pemutus type terbaru yang memiliki kapasitas hantar arus besar dengan range 1000A sampai dengan 6300A. Dengan kapasitas sebesar ini maka breaker tersebut sudah pasti dilengkapi dengan sistem proteksi yang lebih kompleks dari type breaker generasi sebelumnya. Selain hal tersebut ACB juga didesain dengan sistem drawout atau withdrawable. Sistem ini memberikan kemudahan ketika terjadi trouble. Saat terjadi trouble maka ACB dapat dilepas tanpa memutus aliran listrik hal ini memudahkan proses penggantian breaker tersebut. Dan dengan sistem ini maka memungkinkan breaker dapat di test fungsi meskipun aliran listrik belum terpasang dikarenakan hanya sistem control saja yang dipergunakan. Breaker ACB juga dilengkapi dengan Micrologic. Micrologic merupakan instrumen yang tertanam dalam perangat ACB yang memiliki fungsi sebagai proteksi arus lebih, short circuit dan arus bocor. Selain sebagai proteksi Micrologic juga dapat digunakan sebagai alat ukur yaitu untuk mendeteksi arus kerja, tegangan kerja serta frekuensi kerja. ACB dilengkapi sengan accessoeris yang berfungsi sebagai penunjang untuk sistem controlnya diluar fungsi mekanisnya. Accesorris tersebut antara lain : a. Spring-Charging Motor (MCH)

9 14 Spring-charging motor otomatis akan charger spring mekanisme untuk menutup circuit breaker dan akan kembali akan charger spring mekanisme ketika circuit breaker dalam posisi ON. b. Shunt Trip (MX1) Saat beroperasi shunt trip secara cepat akan membuka circuit breaker. Shunt trip mungkin akan bekerja secara terus menerus atau bahkan hanya sebagai triger. c. Shunt Close (XF) Shunt close akan bekerja untuk menutup circuit breaker jika spring mekanisme charger. Sama seperti shunt trip, maka shunt close juga akan bekerja secara terus menerus atau bahkan hanya sebagai triger. d. Undervoltage Trip (MN) Undervoltage trip akan secra cepat membuka circuit breaker saat supply tegangan turun dengan nilai diantara 35% dan 70% dari normal tegangan yang dianjurkan. Jika undervoltage trip tidak bekerja, maka circuit breaker akan mustahil bekerja atau menutup, baik itu secara manual maupun elektrik. Maka dapat diartikan bahwa alat ini difungsikan sebagai proteksi untuk tegangan. e. Auxiliary Switch (OF)

10 15 Auxiliary Switch merupakan kontak bantu untuk menunjang sistem control pada ACB. Auxiliary bekerja berdasarkan perintah mekanis dari mekanisme ACB. B. MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) Gambar 2.2 MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) MCCB atau Moulded Case Circuit Breaker memiliki fungsi yang sama dengan ACB yaitu sebagai pengahantar arus listrik dan juga sebagai proteksi untuk beban listrik. Yang membedakan diantara keduanya adalah range kapasitas hantar arus. MCCB memiliki range hantar arus 16A sampai dengan 2000A. MCCB biasanya dipergunakan sebagai breaker sub didalam sistem kelistrikan dimana induk dari sistem itu adalah ACB. Hal ini terjadi karena ACB memiliki kapasitas yang lebih besar dari MCCB mencakup kemampuan hantar arus serta proteksi lainnya. Sama seperti ACB, MCCB juga dilengkapi dengan micrologic yang memiliki fungsi sama yaitu sebagai proteksi serta alat ukur. Sama seperti ACB, MCCB juga dilengkapi sengan accessoeris yang berfungsi sebagai penunjang untuk sistem

11 16 controlnya diluar fungsi mekanisnya. Accesorris tersebut antara lain : f. Spring-Charging Motor (MCH) Spring-charging motor otomatis akan charger spring mekanisme untuk menutup circuit breaker dan akan kembali akan charger spring mekanisme ketika circuit breaker dalam posisi ON. g. Shunt Trip (MX1) Saat beroperasi shunt trip secara cepat akan membuka circuit breaker. Shunt trip mungkin akan bekerja secara terus menerus atau bahkan hanya sebagai triger. h. Shunt Close (XF) Shunt close akan bekerja untuk menutup circuit breaker jika spring mekanisme charger. Sama seperti shunt trip, maka shunt close juga akan bekerja secara terus menerus atau bahkan hanya sebagai triger. i. Undervoltage Trip (MN) Undervoltage trip akan secra cepat membuka circuit breaker saat supply tegangan turun dengan nilai diantara 35% dan 70% dari normal tegangan yang dianjurkan. Jika undervoltage trip tidak bekerja, maka circuit breaker akan mustahil bekerja atau menutup, baik itu secara manual maupun elektrik. Maka dapat diartikan bahwa alat ini difungsikan sebagai proteksi untuk tegangan.

12 17 j. Auxiliary Switch (OF) Auxiliary Switch merupakan kontak bantu untuk menunjang sistem control pada MCCB. Auxiliary bekerja berdasarkan perintah mekanis dari mekanisme MCCB ACTS (Automatic Closed Transition Transfer Switches) Gambar 2.3 ACTS(Automatic Closed Transition Transfer Switch) ACTS atau Automatic Closed Transition Transfer Switchesmemiliki fungsi yang sama seperti breaker ACB dan MCCB yaitu sebagai penghantar listrik. Akan tetapi ACTS tidak dianjurkan sebagai fungsi breaker utama suatu sistem listrik, hal ini dikarenakan ACTS tidak memiliki sistem proteksi lengkap seperti halnya ACB dan MCCB. ACTS difungsikan sebagai pemisah beban utama dengan beban lainnya. Yang

13 18 dimaksud beban utama adalah beban-beban yang bekerja secara terusmenerus sehingga membutuhkan supply listrik tanpa putus. ACTS atau Automatic Closed Transition Transfer Switches merupakan pengembangan dari sistem ATS(Automatic Transfer Switches). Yang membedakan adalah sistem transfer atau pertukaran sumber energi listrik tanpa jeda. Maksud dari tanpa jeda adalah ketika diinginkan transisi dari sumber Genset ke PLN, maka sumber Genset tidak perlu shutdown terlebih dahulu dan digantikan sumber PLN. Melainkan sumber Genset bekerja secara synchron atau bersama dengan sumber PLN dan setelah dipastikan terjadi synchron maka sumber Genset baru akan shutdown. Sistem seperti ini dapat terjadi saat peralihan sumber dari Genset ke PLN tidak dapat terjadi sebaliknya. Hal ini dikarenakan ketika sumber PLN mengalami masalah dan terjadi shutdown dan untuk beralih ke sumber Genset dibutuhkan waktu untuk sumber Genset siap menjadi sumber back up karena genset harus startup terlebih dahulu sebelum mengeluarkan sumber listrik yang sesuai oleh karena itu proses synchron tidak dapat terjadi pada transisi pada sistem ini. ACTS memiliki beberapa bagian yang salaing berkaitan satu dengan yang lain. Bagian-bagian ini memiliki fungsi masing-masing sesuai dengan karakteristiknya, beberapa bagian tersebut antara lain: a. Power Transfer Switch Power Transfer Switch merupakan bagian yang memiliki fungsi sama seperi breaker yaitu sebagai pemutus tegangan listrik. Bagian ini terdiri dari dua kntak hubung yang bekerja secara bergantian atau bahkan

14 19 secara bersama tergantung dari proses transisi yang terjadi. Power Transfer Switch juga dapat disebut sebagai bagian utama dari perangkat ACTS karena fungsinya yang sangat penting. b Series Control Merupakan bagian pendukung dari sistem ACTS, bagian ini memiliki fungsi pengontrol sistem untuk perangkat ACTS. Kendali dari fungsi Power Transfer Switch dilakukan oleh bagian ini. Semua sistem disetup melalui pemrograman pada bagian ini. c Series Power Manager XP Merupakan bagian konversi dan juga sensing sumber tegangan yang bekerja pada perangkat ACTS. Bagian ini mendeteksi tegangan sumber yang akan bekerja dan akan mengkonversi menjadi tegangan standart yang dibtuhkan oleh bagian 7000 Series Control. Ketika tegangan sudah siap maka selanjutnya sistem akan bekerja sesuai perintah dari program 7000 series control Modul AMF(Automatic Mains Failure) Gambar 2.4 Modul AMF

15 20 Gambar 2.5 Diagram Modul AMF Modul AMF merupakan suatu alat yang berfungsi sebagai programer dalam suatu sistem eletrikal. Modul AMF juga memiliki fungsi yang penting. Selain sebagai pengontrol kerja sistem listrik juga dapat digunakan sebagai proteksi. Dengan berkembangnya sistem elektikal yang modern dimana lebih memudahkan atau memberikan efektifitas kerja maka modul AMF dengan sistem modern mutlak dperlukan. Fungsi utama dari modul AMF ini adalah memberikan perintah kepada genset beroperasi ketika sumber utama atau PLN padam, dan ketika sumber utama kembali atau menyala maka Modul AMF memberikan perintah transisi perpindahan supply tegangan listrik dari Genset ke PLN. Selain perintah transisi sumber tegangan, modul AMF juga dapat memberikan perintah untuk start up genset dan off genset dilengkapi dengan waktu cooling down. Program dari modul AMF juga dapat memberikan perintah kepada breaker untuk beroperasi sesuai kondisi yang ada.

16 21 Dengan sistem yang sedemikian modern, maka diperlukan fungsi proteksi untuk memberikan keseimbangan antara program dan peraltan. Modul AMF juga didesign untuk memberikan proteksi kepada peralatan yang bekerja seperti breaker dan juga Genset. Hal ini dimaksudkan agar supaya sistem elektikal bekerja dengan handal dan bertahan lama MULTIMETER Gambar 2.6 Multimeter Mutimeter merupakan gabungan dari beberapa fungsi metering yang sering digunakan sebagai alat ukur sistem elektikal, seperti : a. Amperemeter b. Voltmeter c. Frequensimeter d. CosQmeter e. KVAmeter f. KWmeter g. KVARmeter h. KWHmeter

17 22 Multimeter akan membatu user dengan memberikanin formasi tentang metering yang sedang bekerja pada system. Di dalam dunia industry sangat memerlukan perangkat ini sebagai kegiatan preventif check oleh operator. Sehingga ketika terjadi suatu masalah pada sistem elektikal maka multimeter dapat digunakan sebagai bahan analisa dari data yang telah tersimpan di dalamnya.