BAB IV PERAKITAN DAN PENGUJIAN PANEL AUTOMATIC TRANSFER SWITCH (ATS) DAN AUTOMATIC MAIN FAILURE (AMF) 4.1 Komponen-komponen Panel ATS dan AMF 4.1.1 Komponen Kontrol Relay Relay adalah alat yang dioperasikan dengan listrik secara mekanis mengontrol perhubungan rangkaian listrik. Relay adalah bagian ayng penting dari banyak sistem kontrol, bermanfaat untuk kontrol jarak jauh dan pengontrolan alat tegangan dan arus tinggi dengan sinyal kontrol tegangan dan arus rendah. Modul Kontroler Dalam suatu mesin yang diinginkan bekerja secara otomatis maka selain sensor dan aktuator dibutuhkan komponen utama yaitu sebuah kontroler. Kontroler merupakan otak dari suatu sistem kontrol. Programmable Logic Controller (PLC) merupakan suatu bentuk khusus pengontrolan berbasis mikroprosesor, memanfaatan memori yang dapat deprogram untuk menyimpan instruksi-instruksi dan untuk mengimplementasikan fungsi-fungsi antara lainnya logika, perwaktuan (timming), pencacah (counting) dan aritmatika guna mengontrol mesinmesin dan proses-proses. Gambar 4.1 Kontroler SMARTGEN HGM7220 15
16 Dalam perkembangannya PLC saat ini diproduksi dalam berbagai bentuk dan fungsi yang lebih modern dan mudah. Salah satu modul PLC yang diproduksi oleh Smartgen Technology Co., LTD seperti yang terlihat pada gambar 4.1 adalah tipe HGM7220. Modul PLC dengan tampilan yang friendly dengan pengguna PLC yang dikhususkan untuk sistem suplai daya seperti ATS-AMF. Tombol Tekan (Push Button) Tombol tekan adalah bentuk saklar yang paling umum dari pengendali manual yang dijumpai di industri. Tombol tekan NO (Normally Open) menyambung rangkaian ketika tombol ditekan dan kembali pada posisi terputus ketika tombol dilepas. Tombol tekan NC (Normally Closed) akan memutus rangkaian apabila tombol ditekan dan kembali pada posisi terhubung ketika tombol dilepaskan. Ada juga tombol tekan yang memiliki fungsi ganda, yakni sudah dilengkapi oleh dua jenis kontak, baik NO maupun NC. Jadi tombol tekan tersebut dapat difungsikan sebagai NO, NC atau keduanya. Ketika tombol ditekan, terdapat kontak yang terputus (NC) dan ada juga kontak yang terhubung (NO). Gambar 4.2 Simbol Tombol Tekan Selector Switch Pada dasarnya Selector Switch adalah kontak/saklar yang digerakkan oleh tombol atau tuas putar untuk memilih satu dari dua atau lebih posisi atau dapat disebut sebagai saklar pemilih, Ada yang berlaku seperti toggle
17 switch dimana selektor dapat berhenti pada satu posisi, dan ada yang berlaku seperti push button, dimana setelah melakukan pemilihan maka seletor akan kembali ke posisi semula atau posisi netral. Gambar 4.3 Bentuk fisik selector switch 4.1.2 Komponen Daya Change Over Switch (COS) Change Over Switch merupaka salah satu saklar yang bertanggung jawab atau berfungsi memindahkan dan menghubungkan sirkuit satu ke sirkuit lainnya. Dalam perkembangannya saklat ini dapat dioperasikan secara manual maupun dapat dipilihkan untuk beroperasi secara otomatis. Untuk pengoperasian manual, pada umunya terdapat sebuat tuas yang digunakan sebagai pemindah dengan cara mengangkat tuas maupun menurunkan tuas dengan menggunakan tangan. Sedangkan untuk pengoperasian otomatis pada umumnya dalam perangkat saklar ini telah dilengkapi motor ataupun solenoid yang berfungsi menggerakan saklar tersebut. Gambar 4.4 Salah satu bentuk fisik COS yang tersedia dipasaran
18 MCB dan MCCB MCB (Mini Circuit Breaer) dan MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) merupakan alat pengaman yang pada proses operasinya mempunyai dua fungsi yaitu sebagai pengaman dan sebagai penghubung. Yang membedakan antara MCB dan MCCB pada umumnya adalah kapasitas pengaman yang ditanggung oleh masing-masing. Untuk MCB biasanya digunakan untuk pengaman dengan kapasitas arus yang dapat kecil. MCB lebih banyaka digunakan untuk pengaman sistem kontrol mapun instalasi listrik yang mempunyai kapasitas arus yang rendah. Sedangkan untuk MCCB pada umumnya digunakan untuk pengaman dengan kapasitas arus yang besar dengan rating diatas 100A. Apabila dilihat dari segi pengaman, maka MCCB dapat berfungsi sebagai pengaman gangguan arus hubung singkat (short circuit) dan arus beban lebih (over load). Pada jenis tertentu pengaman ini, mempunyai kemampuan pemutusan yang dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan. Gambar 4.5 Jenis MCCB MCCB memiliki rating arus yang relatif tinggi dan dapat disetting sesuai kebutuhan. Dalam memilih MCCB hal-hal yang harus dipertimbangkan adalah : - Karakteristik dari sistem di mana circuit breaker tersebut dipasang. - Kebutuhan akan kontinuitas pelayanan sumber daya listrik.
19 - Aturan-aturan dan standar proteksi yang berlaku. Current Transformer (CT) Current Transformer atau yang biasa disebut trafo arus adalah suatu peralatan listrik yang dapat memperkecil arus besar menjadi arus kecil, yang dipergunakan dalam rangkaian arus bolak-balik. Fungsi CT adalah untuk memperoleh arus yang sebanding dengan arus yang hendak diukur (sisi sekunder 5A atau 1A) dan untuk memisahkan sirkuit dari sistem yang arusnya hendak diukur (yang selanjutnya dapat disebut sirkuit primer) terhadap sirkuit dimana instrument tersambung (yang selanjutnya disebut sirkuit sekunder). Gambar 4.6 Current Transfomer (CT) Pada Panel ATS-AMF yang dirancang, CT yang digunakan untuk memperoleh arus pengukuran dan pengaman adalah jenis trafo arus tegangan rendah. 4.1.3 Komponen Pendukung Battery Charger Berdasarkan namanya, alat ini berfungsi sebagai pengisi daya battery/accu (aki) pada genset. Cara kerja komponen ini yaitu mengkonversi tegangan AC menjadi tegangan DC sebesar 12 V atau 24 V sesuai dengan besar daya yang digunakan pada genset sebagai kontrol.
20 Pada saaat PLN menyala, PLN akan menyuplai energi listrik sebesar 220 V atau 380 V, yang kemudian dikonversi ke 12 V atau 24 V untuk kemudian disuplai ke battery/accu (aki), sehingga daya pada battery/accu (aki) stabil. Komponen ini akan membantu poroses kerja sistem AMF pada saat listrik PLN padam dan proses starting genset berjalan baik. Pada Panel ATS-AMF, koneksi antara panel dengan aki genset harus dalam keadaan standby on dengan kondisi daya yang normal, oleh karena itulah komponen ini komponen penting dalam menunjang kinerja Panel ATS- AMF. Gambar 4.7 Battery Charger 4.2 PERAKITAN PANEL ATS-AMF 4.2.1 Bagian-bagian ATS-AMF dan Fungsinya Panel ATS-AMF dengan basis Modul PLC HGM7220 yang diproduksi oleh PT. Sumberindo Domasenergi Makmur mendukung 2 (dua) sistem operasi yaitu secara manual dan otomatis.
21 1 2 4 5 7 6 3 8 Gambar 4.8 Bagian luar Panel ATS-AMF Keterangan : 1. Lampu Indikator PLN (phase 1-3). 2. Lampu Indikator Genset (phase 1-3). 3. Modul PLC HGM7220 4. Tombol tekan dan lampu indikator COS PLN Aktif 5. Tombol tekan dan lampu indikator COS Genset Aktif 6. Selector Switch untuk pemilihan sistem operasi Manual atau Otomatis. 7. Tombol tekan Emergency Stop.
22 1 4 3 2 5 3 6 7 8 Gambar 4.9 Bagian dalam Panel ATS-AMF Keterangan : 1. MCB, sebagai proteksi sistem kontrol, lampu indicator PLN dan Genset 2. Relay, sebagai pemberi logika 1 atau 0 atau NC-NO pada rangkaian kontrol. 3. CT (Current Transormer) atau Trafo Arus, sebagai konverter arus pada beban yang mengalir. 4. COS, sebagai penghubung dan pemutus daya listrik (dari PLN atau Genset). 5. Battery Charger, sebagai pengisi battery/accu (aki) genset pada saat PLN terhugung. 6. MCCB, sebagai proteksi rangkaian daya utama. 7. Terminal Kontrol, sebagai titik terminasi antara Panel ATS-AMF dengan Genset agar dapat saling berkomunikasi. 8. Terminal Daya Utama, sebagai titik terminasi input PLN, input Genset dan Output ke beban.
23 4.2.2 Prinsip Kerja dan Rancangan Panel ATS-AMF Kondisi yang harus diperhatikan dalam perpindahan energi listrik antara sumber listrik utama (PLN) dengan sumber listrik cadangan (Genset) oleh ATS- AMF adalah beban tersambung hanya pada satu sumber. Sumber utama saja atau sumber cadangan saja. Untuk memenuhi kondisi lain ini, pada sistem ATS dirancang agar sumber listrik dari PLN atau Genset saling mengunci atau interlocking. Pada rancangan Panel ATS-AMF produksi PT. Sumberindo Domasenergi Mamur, sistem kerja interlock dapat dilihat pada single ine diagram berikut : Gambar 4.10 Single Line Diagram ATS-AMF
24 Dari single line diagram diatas dapat diperhatikan bahwa sumber listrik utama (PLN) masuk melalui terminal input Main/PLN dan sumber listrik cadangan (Genset) melaui terminal input Generator. Sedangkan suplai kebeban dari Panel ATS-AMF disambungkan pada terminal outgoing. Untuk menyambungan dengan sumber listrik kebeban digunakan komponen MCCB 3 fasa. Ketika sumber dari PLN masuk maka Modul HGM7220 dalam waktu yang telah ditentukan akan memerintahkan COS disisi PLN untuk terhubung (closing) dan secara otomatis COS disisi Genset akan terbuka (open) sehingga prisnip interlocking atau saling mengunci terjadi pada priode tersebut. Sedangkan apabila pada saat sumber PLN padam (failure) makan Modul HGM7220 akan memerintahkan genset untuk bekerja, kemudian pada saat/waktu yang telah ditentukan Modul HGM7220 akan memerintahkan COS disisi Genset untuk terhubung (closing) dan COS disisi PLN akan terbuka pada saat bersamaan. Dalam sistem opersional panel ATS-AMF diatas terlihat jelas bahwa sistem otomatis semua dilakukan oleh Modul PLC HGM7220 yang telah diprogram atau diseting sesuai dengan prinsip kerja yang diinginkan. 4.2.3 Perakitan Panel ATS-AMF Dalam merancang dan merakit Panel ATS-AMF, hal pertama yang dilakukan adalah mengetahui dan mempertimbangan beberapa aspek-aspek tertentu, diantaranya sebagai berikut : a. Kapasitas Daya PLN Hal ini akan mempengaruhi pemilihan kemampuan pengamanan pada COS yang digunakan untuk disisi PLN b. Kapasitas Daya Genset Hal ini akan mempengaruhi pemilihan kemampuan pengamanan pada COS yang digunakan untuk disisi Genset. c. Jumlah arus dan daya beban yang akan disuplai Hal ini aan mempengaruhi pemilihan kemampuan pengamanan pada MCCB.
25 d. Komponen lain-lain yang digunakan (ukuran komponen, jumlah yang digunakan serta sisi ekonomis). Hal ini akan mempengaruhi pemilihan kebutuhan box panel yang nantinya aan digunakan, serta desain yang aan dirancang. Setelah menentukan aspek-aspek tersebut diatas barulah kita selanjutnya menentukan langkah-langkah perakitan. Dalam praktek ini perakitan Panel ATS- AMF yang dirakit adalah berkapasitas 20 kva, 380 VAC, 50 Hz. Berikut adalah langkah-langkah perakitan Panel ATS-AMF 20 kva, 380 VAC, 50 Hz : 1. Perancangan dan perakitan box panel ATS-AMF 20 kva Box yang digunakan berdimensi tinggi 800 mm, lebar 600 mm dan tebal box 250 mm. Box panel yang digunakan berjenis wall mounted dengan ketebalan plat 2mm. Bagian-bagian dari box panel terdiri dari plat dasar (base plate) dibagian dalam sebagai tempat peletakan komponen daya dan komponen kontrol, plat dasar itu sendiri dilindungi oleh tubuh box sebagai penopang dan pelindung rangkaian sedangkan pada bagian depan terdapat pintu yang berfungsi sebagai cover serta peletakan komponen-komponen seperti alat ukur, modul HGM7220, tombol tekan serta komponen lainnya agar dapat berinteraksi dalam proses operasioanl maupun sebagai pemantauan (monitoring). 2. Pemasangan Ducting Cable (Jalur Kabel) Pemasangan ducting dilakukan dengan memperhatikan tata letak dari komponen yang akan dipasang baik diatas plat dasar maupun komponen yang akan dipasang dipintu. Pemasangan ducting inipun selaiknya juga memperhatikan proses-proses pengkabelan (wirring) yang terdapat didalam gambar rangkaian yang nantinya akan dirangkai. 3. Pengkabelan (Wirring)
26 Pada tahapan ini proses pelaksanaan rangkaian kontrol dimulai. Untuk proses pengabelan diperlukan gambar rancangan sistem yang sebelumnya sudah dibuat atau yang biasa disebut gambar wirring. Untuk wirring yang pertama dilakukuan adalah rangkaian daya yang bisa dilihat di Gambar 4.12. Gambar 4.11 Diagram Pengkabelan Daya Pada pengkabelan daya ini, kabel yang digunakan adalah kabel berjenis NYAF 16 mm 2. Setelah tahapan pengkabelan ini selesai, tahap selanjutnya adalah pengkabelan rangkaian kontrol, dapat dilihat pada Gambar 4.13 dan 4.14
27 Gambar 4.12 Diagram Pengkabelan Kontrol 1 Gambar 4.13 Diagram Pengkabelan Kontrol 2 4. Pemasangan Komponen Sama seperti pada proses sebelumnya, pada pelaksanaan ini diperlukan gambar rangkaian sebagai dasar pemasangan komponen-kompenen yang sesuai dengan sistem yang dirangkai.
28 4.3 PENGUJIAN PANEL ATS-AMF Pengujian ini dilakukan guna mengetahui sejauh mana sistem yang dirakit sudah sesuai dengan sistem yang dirancang atau belum. Sistem ATS-AMF dinyatakan dapat beroperasi dengan baik atau sesuai dengan sistem kerja yang dikehendaki jika sudah lolos proses pengujian sistem itu sendiri. Pengujian Panel ATS-AMF ini dilakukan dengan dua metode operasi, yaitu operasi manual dan operasi otomatis. Dengan kedua metode ini akan diketahui sejauh mana tingkat keberhasilan sistem ini bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Alur proses pengujian dapat dilihat pada Gambar 4.14 Gambar 4.14 Alur Pengujian Panel ATS-AMF
29 4.3.1 Pengujian Operasi Manual Pengujian manual dilakukan dengan menekan tombol tekan yang terpasang pada pintu panel dengan sebelumnya memposisikan saklar pemilih (selector switch) ke posisi M (Manual). Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja dari operasi manual pada Panel ATS-AMF. Prosedur pengujian manual secara jelas adalah sebagai berikut : 1. Posisikan selector yang terdapat dipintu panel keposisi M (Manual). 2. Tekan tombol manual yang terdapat pada modul HGM7220 ke posisi Manual, sehingga sistem beralih keposisi Manual 3. Memposisikan MCB Sumber Utama (lihat gambar 4.14) ke posisi ON 4. Posisikan MCB Input PLN (lihat gambar 4.14) ke posisi ON sehingga sistem ATS-AMF mendeteksi kehadiran sumber input PLN. 5. Tekan tombol tekan COS PLN (lihat gambar 4.9), sehingga COS di posisi PLN terhubung (closing), sehingga sumber daya yang berasal dari sumber input PLN dianggap telah tersalurkan ke beban. 6. Posisikan MCB Input PLN (lihat gambar 4.14) ke posisi OFF sehingga sistem ATS-AMF mendeteksi sumber input PLN hilang/padam. 7. Tekan tombol hijau (START) pada modul HGM7220 sehingga proses starting genset seolah-olah bekerja. 8. Posisikan MCB Input Genset (lihat gambar 4.14) ke posisi ON sehingga sistem ATS-AMF mendeteksi kehadiran sumber input PLN. 9. Tekan tombol tekan COS Genset (lihat gambar 4.9), sehingga COS di posisi Genset terhubung (closing), sehingga sumber daya yang berasal dari sumber input PLN dianggap telah tersalurkan ke beban
30 dan modul HGM7220 membaca kondisi Genset dalam posisi normal. 10. Posisikan kembali MCB Input PLN (lihat gambar 4.14) ke posisi ON sehingga sistem ATS-AMF mendeteksi kehadiran sumber input PLN telah kembali hadir. 11. Tekan tombol merah (STOP) pada modul HGM7220 sehingga proses stoping genset seolah-olah bekerj (mematikan genset). 12. Posisikan MCB Input Genset (lihat gambar 4.14) ke posisi OFF sehingga sistem ATS-AMF mendeteksi sumber input Genset hilang/padam dan dianggap seolah-olah Genset telah mati. Prosedur operasi diatas dilakukan pada saat kerja praktek, dilaksanakan dan diperoleh data kondisi switch dan lampu indiator sebagai berikut : Tabel 4.1 Kondisi Pengujian ATS-AMF operasi manual
31 Komponen-komponen daya maupun kontrol penyusun ATS-AMF dapat disimpulkan bekerja sesuai dengan fungsinya masing-masing arena hasil data menunjukkan lampu inidikator menyala sesuai kondisi yang diinginkan pada perencanaan. Dengan data diatas juga dapat disimpulkan bahwa pengkabelan yang dikerjakan telah sesuai dengan gambar rangkaian yang dibuat, sehingga dapat dipastikan dan dinyatakan siap untuk dipasanga pada sistem. Namun apabila saat melaksanakan prosedur diatas ATS-AMF tidak bekerja sesuai dengan fungsi yang telah dirancang maka prosedur akan dihentikan untuk melakukan pengecekan pada titik yang diangap tidak bekerja sesuai dengan harapan atau dengan kata lain dilakukan pengecekkan terhadap pengabel dan komponen-komponennya. 4.3.2 Pengujian Operasi Otomatis Pengujian operasi otomatis yaitu dengan melakukan uji proses pemindahan beban dari dari catu daya utama (PLN) ke catu daya cadangan (Genset) secara otomatis apabila sumber PLN mengalami gangguan sehingga ATS-AMF melakukan starting genset sampai indicator pada modul HGM7220 muncul Genset Ready to Load. Operasi ini dilaksanakan dengan memposisikan saklar pemilih (selector switch) ke posisi A (Automatic). Pengujian ini dilakukan guna mengetahui unjuk kerja dari operasi otomatis pada ATS-AMF. Kerja operasi otomatis dari sistem ATS-AMF yang dirancang sepenuhnya dikendalikan penuh oleh Modul HGM7220. Proses pengujian dalam kondisi otomatis adalah sebagai berikut : Prosedur simulasi pemindahan beban dari sumber PLN ke sumber Genset 1. Posisikan selector pemilih pada mode operasi di panel ATS-AMF keposisi A (Automatic) 2. Tekan tombol Automatic ayng terdapat pada Modul HGM7220, sehingga sistem operasi modul dalam posisi otomatis. 3. Posisikan sumber utama pada perangkat penguji (lihat gambar 4.14) pada posisi ON.
32 4. Posisikan sumber input PLN pada perangkat penguji (lihat gambar 4.14) pada posisi ON, sehingga Modul HGM7220 mendeteksi kehadiran sumber PLN. 5. Posisikan sumber input PLN pada perangkat penguji (lihat gambar 4.14) pada posisi OFF, sehingga Modul HGM7220 mendeteksi sumber PLN hilang atau mengalami gangguan. Pada tahap ini secara otomatis Modul HGM7220 dalam waktu yang dapat ditentukan akan memerintahkan genset untuk starting. 6. Selama tahap starting genset, posisikan sumber input Genset pada perangkat penguji (lihat gambar 4.14) pada posisi ON, sehingga Modul HGM7220 mendeteksi kehadiran sumber Genset. 7. Setelah Modul HGM7220 mendeteksi kehadiran sumber genset dan telah dianggap normal selanjutnya Modul HGM7220 dalam waktu yang dapat ditentukan akan memerintahkan COS disisi Genset untuk terhubung (closing). Apabila tahap ini berhasil maka proses pemindahan beban secara otomatis telah berhasil dilakukan. Prosedur simulasi pemindahan beban dari sumber Genset ke sumber PLN 1. Posisikan kembali sumber input PLN pada perangkat penguji (lihat gambar 4.14) pada posisi ON, sehingga Modul HGM7220 mendeteksi kehadiran sumber PLN. Pada tahap ini Modul HGM7220 akan membaca kondisi sumber PLN dalam keadaan normal atau tidak. 2. Tunggu proses pembacaan sumber PLN telah selesai dianggap normal oleh modul HGM7220. Pada tahap ini Modul HGM7220 akan memerintahkan COS disisi Genset untuk terbuka (open). 3. Modul HGM7220 dalam waktu yang ditentukan akan memerintahkan COS disisi PLN untuk terhubung (closing). 4. Pada saat bersamaan dengan proses No. 3, HGM7220 akan memerintahkan genset mati dengan melalui tahapan yang disebut cooling down sampai genset benar-benar mati.
33 5. Posisikan sumber input Genset pada perangkat penguji (lihat gambar 4.14) pada posisi OFF sehingga modul HGM7220 akan mendeteksi bahwa genset sudah benar-benar dalam keadaan mati. Prosedur operasi diatas dilakukan pada saat kerja praktek, dilaksanakan dan diperoleh data kondisi switch dan lampu indiator sebagai berikut : Tabel 4.2 Kondisi Pengujian Panel ATS-AMF operasi otomatis Dari data dan kelancaran proses pelaksanaan prosedur diatas dapat disimpulkan bahwa ATS-AMF yang dirakit telah berfungsi dengan baik sesuai dengan sistem yang diinginkan pada operasi otomatis, karena lampu indicator sesuai dengan kerja dari komponen-omponen yang dipasang. Sehingga dapat dinyatakan bahwa Modul HGM7220 yang dipasang, secara sistem telah beroperasi dengan baik dan mampu mengontrol sistem ATS-AMF sepenuhnya sesuai dengan gambar rangkaian yang dibuat.
34