BAB IV PERANCANGAN DAN ANALISA UPS 4.1 Perancangan UPS 4.1.1 Menghitung Kapasitas UPS Uninterruptible Power Supply merupakan sumber energi cadangan yang sangat penting bagi perusahaan yang bergerak di bidang jasa telekomunikasi. UPS berguna untuk menjaga peralatan telekomunikasi agar tidak mati, oleh karena itu perancangan UPS harus benar-benar diperhitungkan. Perhitungan kapasitas UPS dilakukan agar UPS yang akan digunakan pada perusahaan telekomunikasi menjadi handal dan effisien. Dari hasil tinjauan lapangan yang didapat dari perhitungan di bab III, diketahui bahwa arus beban rata-rata pada ruang multimedia di PT. Telkom STO Slipi sebesar 137.9 Ampere, maka dilakukan perhitungan untuk menentukan kapasitas UPS. Perhitungan beban semu dilakukan berdasarkan persamaan 2.18. S = 3. V.I atau S = 3 x 380 x 137.9 = 90,763 VA Jadi, beban daya yang ada di ruang multimedia sebesar 90,763 volt ampere. Untuk mencatu daya pada ruang multimedia, dibutuhkan UPS dengan kapasitas yang lebih besar dari 100 kva, karena untuk mewaspadai apabila suatu saat ada peralatan telekomunikasi tambahan yang dipasang pada ruang multimedia. Oleh karena itu lebih baik memakai UPS dengan kapasitas 120 kva. Berikut ini adalah perhitungannya dengan menggunakan persamaan 2.8. 77
UPS dangan kapasitas 120 kva dapat mencatu beban sebesar : Beban nominal UPS = C. Eff.inverter maka, Beban nominal UPS = 120,000 x 95% = 114,000 VA Jika UPS mampu mencatu beban sebeser 114,000 volt ampere, dan beban pada ruang multimedia sebesar 90,763 volt ampere, maka masih ada sisa 23,237 volt amper apabila ada alat telekomunikasi tambahan yang akan dipasang di ruang multimedia. 4.1.2 Menghitung Kapasitas Baterai Kapasitas suatu sel baterai adalah banyaknya daya listrik yang dapat digunakan untuk mencatu beban selama discharge. Kapasitas baterai tergantung pada efisiensi komponen kimia dan luas permukaan elektrode. Untuk mencatu beban, baterai UPS tidak perlu besar-besar kapasitasnya, karena fungsi UPS itu sendiri adalah untuk mencatu beban sementara agar perangkat telekomunikasi tidak mati satu detik pun, kemudian beban perangkat telekomunikasi nantinya akan dicatu oleh genset sampai PLN dapat mencatu beban kembali. Baterai UPS hanya berfungsi untuk peralihan jika sumber listrik PLN padam ke sumber listrik cadangan yaitu genset, Karena genset perlu waktu beberapa menit untuk menstabilkan tegangan agar dapat mencatu beban. Berikut ini adalah perhitungan berdasarkan persamaan 2.15. Waktu maksimal yang digunakan baterai untuk mencatu beban adalah 10 menit. 78
S = V.I maka, I = 90763 12 = 7,564 A Jadi, beban yang akan dicatu baterai UPS selama 10 menit adalah 7,564 ampere. Kemudian dari hasil perhitungan beban, akan dihitung kembali berapa kapasitas baterai yang akan digunakan dengan persamaan 2.9. C = I. t atau C = 7564 x 10 60 = 1,261 Ah Jika kapasitas baterai yang akan digunakan per satu baterai itu nilainya adalah 30 Ah, maka jumlah baterai yang dibutuhkan adalah : Jumlah baterai = 1261 30 = 42.03 buah Maka, jumlah baterai yang diperlukan yaitu 43 buah dengan kapasitas 30 Ah dan tegangan 12 V. 4.1.3 Jenis-jenis Sel Baterai Dalam sel baterai ada dua jenis zat yang digunakan sebagai elektrolitnya yaitu berupa cairan dan pasta. Berdasarkan dua jenis zat elektrolit yang digunakan ini, maka sel baterai dapat digolongkan menjadi dua jenis : a) Wet-Cell (sel basah) yaitu suatu sel yang menggunakan zat elektrolit yang berbentuk cairan. 79
b) Dry-Cell (sel kering) yaitu suatu sel listrik yang mengunakan zat elektrolit yang berbentuk pasta. Sel baterai yang lama tidak dipakai akan mengurangi masa pakai baterai tersebut, itu dikarenakan : 1. Pengaruh temperatur. 2. Material yang digunakan dalam konstruksinya. 3. Metode pembuatan pada pabrik baterai. Untuk UPS yang dirancang ini, akan menggunakan baterai dengan sel kering. Keunggulan dari baterai sel kering yaitu minim perawatan dan tidak tumpah ketika dipindah-pindah, karena sel kering menggunakan elektrolit berbentuk pasta. Selain perawatan yang harus dilakukan terhadap baterai, suhu ruangan juga harus diperhatikan, suhu ruangan di ruangan tempat UPS disimpan harus bersuhu dibawah 25 C. jika suhu dibawah 25 C bisa dipenuhi, maka baterai dapat dipakai paling tidak selama 15 tahun. 4.1.4 Rangkaian dan Tempat Penyimpanan Baterai Dikarenakan tegangan per sel baterai terbatas, maka perlu mencari solusi agar tegangan baterai dapat memenuhi atau sesuai dengan tegangan kerja peralatan telekomunikasi di ruang multimedia, maupun untuk meningkatkan kapasitas dan kehandalan pemakaian dengan merangkai beberapa baterai dengan cara hubungan kombinasi, yaitu menghubungkan baterai dengan metode seri paralel dan paralel seri. 80
Gambar 4.1 Hubungan Baterai Secara Seri Paralel Gambar 4.2 Hubungan Baterai Secara Paralel Seri Hubungan ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan ganda, baik dari sisi kebutuhan akan tegangan dan arus yang sesuai maupun keandalan sistem yang lebih baik. Hal ini disebabkan karena hubungan seri akan meningkatkan tegangan, sedangkan hubungan paralel akan meningkatkan arus dan keandalan sistemnya. Tempat penyimpanan baterai harus benar-benar diperhatikan, ruangan harus dengan suhu dibawah 25 C, hal ini dapat menunjang memperpanjang masa pakai baterai dan keandalan sistem. Selain itu penempatan baterai harus berada 81
diruang terbuka, artinya tidak berada dalam box, karena jika saat baterai dipakai akan menimbulkan panas, jika hal ini terjadi maka suhu baterai didalam box akan menjadi sangat panas karena kurangnya sirkulasi udara. 4.1.5 Perancangan Kabel Penghantar (kabel) sangat penting untuk menunjang sistem kerja UPS, karena kabel menghantarkan energi listrik dari UPS agar sampai ke beban. Pemilihan luas penampang kabel dan bahan kabel juga sangat berpengaruh terhadap daya hantar kabel itu sendiri. berikur ini adalah cara menghitung luas penampang kabel menggunakan persamaan 2.8 dan 2.9. I = Σ daya beban V maka, I = 90763 380 = 238.85 A ΔS = ( I )². R maka, ΔS = 90763 x 5% = 4,538.2 ΔS = ( I )² ρl A maka, 4,538.2 = (238.85)² 0.0175 x 300 A A = 65.99 mm² Dari perhitungan diatas diketahui bahwa luas penampang kabel yang dibutuhkan sekitar 65.99 mm², karena UPS ini tiga fasa, maka kabel yang 82
dibutuhkan sebanyak 4 buah. Untuk jenis kabel menggunakan tipe NYY dengan jenis penghantar tembaga, tipe ini banyak digunakan untuk sistem kelistrikan di perkantoran. Spesifikasi kabel lengkap dari perhitungan diatas yaitu menggunakan 4 x 65.99 mm² dengan tipe NYY. 4.2 Analisa UPS 4.2.1 Perbandingan Kapasitas UPS Pada PT.Telkom STO Slipi telah terpasang dua unit UPS, masing-masing memiliki kapasitas sebesar 120 kva dan 10 kva. Kedua UPS tersebut dipasang paralel agar sama-sama mencatu beban ruang multimedia STO Slipi. UPS ini dapat mencatu beban maksimal mencapai 123,000 volt ampere. Dalam perancangan pada bab IV menggunakan perangkat UPS hanya satu unit, penggunaan satu unit UPS dilakukan karena beban yang ada pada ruang multimedia tidak terlalu besar, sehingga cukup di back-up menggunakan satu UPS yang memiliki kapasitas 120 kva. UPS ini mampu mencatu beban sebesar 114,000 volt ampere, sedangkan beban di ruang multimedia sebesar 90,763 volt ampere. Perangkat UPS yang dipilih masih memiliki jumlah kelebihan daya sebesar 23,237 volt ampere, bandingkan dengan kelebihan daya yang sangat banyak di UPS terpasang di STO Slipi yaitu kelebihan daya sebesar 32,237 volt ampere. Sebenarnya jika memasang satu UPS berkapasitas 120 kva saja sudah lebih dari cukup, artinya tidak apa-apa menggunakan perangkat UPS yang memiliki daya berlebih untuk berjaga-jaga jika ada perangkat telekomunikasi tambahan yang akan di pasang pada ruang multimedia, tetapi seharusnya daya yang dilebihkan itu juga tidak harus amat besar. Bagaimanapun juga, jika UPS 83
tidak terpakai, tetap saja akan mengisi daya di baterai yang terpasang di UPS tersebut, artinya setiap hari PT.Telkom STO Slipi melakukan pemborosan, apabila pemborosan itu berlangsung bertahun-tahun, sama saja banyak energi listrik yang terbuang sia-sia. Berikut ini adalah tabel perbandingan kapasitas UPS : Tabel 4.1 Perbandingan Kapasitas UPS Jumlah (unit) Kapasitas (C) Output UPS (VA) 1. UPS Terpasang 2 unit 120 dan 10 kva 123,000 VA 2. Perancangan UPS 1 unit 120 kva 114,000 VA 4.2.2 Perbandingan Kapasitas Baterai Berapa lama waktu untuk mencatu beban UPS tergantung dengan kapasitas baterai yang dimiliki oleh baterai dan seberapa besar nominal beban yang akan dicatunya. Berikut ini adalah perbandingan kapasitas baterai antara bab III (tinjauan lapangan) dengan bab IV (perancangan UPS). Seperti yang telah diketahui sebelumnya, bahwa kapasitas baterai UPS pada PT.Telkom STO Slipi adalah sebesar 3,584 amper hour, dengan rincian pada bank baterai 1-3 memiliki kapasitas baterai 30 amper hour per buah dan pada bank baterai 4 memiliki kapasitas 44 amper hour per buah. Jika di jumlah, kapasitas baterai tersebut dapat mencatu beban ruang multimedia selama 28.44 menit. Pada perancangan UPS yang dilakukan pada bab IV telah dihitung bahwa beban pada ruang multimedia dapat dicatu dengan kapasitas baterai sebesar 1,261 amper hour saja dengan memakai 42 unit baterai dengan kapasitas 30 amper hour 84
sebanyak 43 unit, pemilihan baterai yang lebih sedikit dari jumlah kapasitas baterai yang dipasang pada kondisi di lapangan dipengaruhi oleh jumlah waktu back-up beban yang lebih singkat, yaitu 10 menit. Pengurangan waktu back-up beban dilakukan karena fungsi UPS adalah sebagai pencatu baban sementara saja sebelum beban dicatu oleh genset, genset memerlukan waktu sekitar 2 menit untuk menstabilkan tegangan keluarannya. Berikut ini adalah tabel perbandingan antara baterai terpasang dengan hasil rancangan : Tabel 4.2 Perbandingan Kapasitas Baterai Jumlah (buah) Kapasitas (C) Waktu (t) 1. Baterai Terpasang 112 buah 3,564 Ah 28.44 menit 2. Perancangan Baterai 43 buah 1,261 Ah 10 menit Penghematan dapat dilakukan dengan memangkas nilai kapasitas baterai yang digunakan untuk mencatu beban. Pemakaian UPS untuk mencatu beban cukup 10 menit, karena fungsi UPS adalah pencatu beban sementara sebelum genset mengambil alih pencatuan beban. Rangkaian baterai yang ada di STO Slipi sudah dihubungkan menggunakan metode seri paralel, artinya sangat tepat memilih metode tersebut mengingat untuk meningkatkan keandalan baterai UPS. Dari segi penyimpanan baterai, pada PT.Telkom STO Slipi baterai disimpan di rak tertutup, hal ini berbanding terbalik dari perancangan di bab IV yang mengharuskan baterai ditempatkan di area terbuka, bukan di rak tertutup, 85
karena sirkulasi udara panas tidak akan dapat keluar jika rak tertutup. Berikut ini adalah gambar bank baterai yang ada di PT.Telkom STO Slipi. Gambar 4.3 Baterai Bank UPS ICA Gambar 4.4 Baterai Bank UPS Merlin Gerin 4.2.3 Perbandingan Kapasitas Penampang Kabel Penghantar (Kabel) yang terpasang di STO Slipi adalah jenis kabel tipe NYY dengan luas penampang 70 mm², ternyata dari perhitungan perancangan di bab IV didapatkan tipe kabel yang sama, yaitu tipe NYY dengan luas penampang 70 mm². Spesifikasi kabel lengkapnya yaitu NYY 4 x 70 mm². Dapat disimpulkan bahwa spesifikasi kabel sama. 86