TUGAS AKHIR STUDI PERANCANGAN KAPASITAS GENSET SEBAGAI CADANGAN PADA PT. INTI KIMIATAMA PERKASA Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Oleh AZWAR SOFWAN MARPAUNG 050402030 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
ABSTRAK PT. Inti Kimiatama Perkasa merupakan sebuah perusahaan industri yang berada di kawasan Komplek Industri Medan (KIM) Tanjung Morawa yang menghasilkan produk house needing untuk wilayah pasokan seluruh Sumatera. Proses kegiatan produksi dilakukan setiap hari baik siang maupun malam. Untuk memenuhi kebutuhan listriknya, PT. Inti Kimiatama Perkasa memiliki 2 (dua) jenis sumber pasokan listrik antara lain: Perusahaan Listrik Negara (PLN) sebagai sumber energi listrik utama dengan kapasitas 2500 kva dan diesel generating set sebagai sumber energi listrik cadangan sebanyak 2 (dua) buah dengan total kapasitas 1620 KVA. Total beban terpasang di PT. Inti Kimiatama Perkasa sebesar 1280706,508 W. Beban terpakai di PT. Inti Kimiatama Perkasa saat beban puncak adalah sebesar 930 KVA. Dengan melihat kapasitas beban terpasang dan beban terpakai di PT. Inti Kimiatama Perkasa, maka besar demand factor adalah sebesar 0,732, sedangkan besar load factor adalah sebesar 66,2 % dari total beban puncak. Dengan mengasumsikan fluktuasi beban harian maka diperoleh base load sebesar 437,68 kva, sehingga dalam perencanaan diesel generating set di PT. Inti Kimiatama Perkasa dapat dikatakan benar dengan menggunakan 2 (dua) buah diesel generating set dengan kapasitas tiap unit sebesar 810 kva. Pemilihan diesel generating set tersebut dapat dikatakan benar sebagai stand-by unit, sebab faktor kecepatan dari diesel generating set M 900 F adalah sebesar 1,875 yang merupakan faktor kecepatan rendah.
KATA PENGANTAR Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis hadiahkan kepada junjungan Rasulullah Muhammad S.A.W. Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Ayahanda Hasiholan Marpaung dan Ibunda Ratna Juita, serta Kakak tercinta Renni Sartika dan adik-adik yang tersayang Hasrul Efendi dan Emil Gunawan yang merupakan bagian dari hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang. Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: STUDI PERANCANGAN KAPASITAS GENSET SEBAGAI CADANGAN PADA PT. INTI KIMIATAMA PERKASA Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis dalam kesempatan ini ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Sumantri Zulkarnain, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Rachman Hasibuan, selaku Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan selama ini. 3. Bapak Prof.Dr.Ir.Usman Ba afai selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. 5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas segala bantuannya. 6. Untuk yang spesial, kepada Adek_Q Siska Ayu Wulandari, terima kasih atas dukungan dan semangatnya serta Mbak Tita dan Bang Andi yang menjadi sosok bagi penulis sebagai contoh panutan. 7. Kepada Babak dan Mamak yang telah mendoakan keberhasilan penulis. Ini hadiah yang penulis bisa berikan. 8. Sahabat-sahabat terbaik di elektro: Diana, Amy, Dewi, Gifari, Dedi.M, Rudi, Reza, Ardi, Arie, Putra, Riza, Harpen, Khairil, Apriany P.S.U.S, Chici, Once, Nisa, Taci, Muti, Icha, Christina, Riki, Kira, Prindi, Yona, Rifky, Dedi.A, Megi, Irpan, Andry, Alex, dan seluruh Gemboeng 2005, semoga silaturahmi kita terus terjaga. And I will after you to success
9. Kepada Om Def dan Tek Inong yang telah mengusahakan penulis melakukan penelitian di pabrik. Tak lupa terima kasih kepada Om Iiit yang sudah capek mengurusi surat supaya penulis bisa melakukan penelitian di pabrik. 10. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri. Medan, Februari 2010 Penulis Azwar Sofwan Marpaung NIM. 050402030
DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI...v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... ix BAB I. PENDAHULUAN...1 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Rumusan masalah...2 1.3 Tujuan Penulisan...2 1.4 Batasan Masalah...2 1.5 Metodologi Penulisan...2 1.6 Sistematika Penulisan...3 BAB II. TEORI DASAR...5 2.1. Penjelasan Umum Diesel Generating Set...5 2.2. Karakteristik Beban dan Faktor Pusat Listrik...6 2.3. Mesin Diesel...7 2.3.1. Faktor Kecepatan... 9 2.3.2. Jumlah Silinder... 10 2.4. Generator... 10 2.4.1. Konstruksi Generator Sinkron... 11 2.4.2. Tegangan Induksi Pada Belitan Tiga Fasa... 12 2.5. Pengaturan Tegangan... 16
2.6. Governor... 17 2.7. Karakteristik Governor... 18 2.7.1. Speed Droop... 18 2.7.2. Isochronous... 19 2.8 AMF (Automatic Main Failure) dan ATS (Automatic Transfer Switch)... 20 2.8.1 Pengertian AMF dan ATS... 20 2.8.2 Cara Kerja AMF dan ATS... 21 2.9. Sistem Start... 22 2.10. Pengaman Diesel Generating Set... 23 2.10.1. Pengaman Mesin Diesel... 23 2.10.2. Pengaman Generator... 24 2.11. Power House... 25 2.11.1. Bangunan... 25 2.11.2. Pentanahan... 26 2.12. Kabel... 26 BAB III. BEBAN TERPASANG... 30 3.1. Sistem Distribusi... 30 3.2. Beban Terpasang... 32 3.3. Data Beban Harian... 33 BAB IV. PERANCANGAN KAPASITAS GENSET SEBAGAI CADANGAN PADA PT. INTI KIMIATAMA PERKASA... 36 4.1 Analisa Beban... 37 4.2. Pemilihan Diesel Generating Set... 39 4.3. Analisa Faktor Kecepatan... 42 4.4. Analisa Sistem Starting... 42 4.5. Analisa Kerja AMF ATS... 44
4.6. Power House... 47 4.7. Pentanahan... 48 4.8. Analisa Pemilihan Kabel... 49 KESIMPULAN... 51 DAFTAR PUSTAKA... 52
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Penampang tengah ruang bakar mesin diesel...8 Gambar 2.2. Diagram Siklus Otto...8 Gambar 2.3. Rotor salient (kutub sepatu) pada generator sinkron... 11 Gambar 2.4.a Gambaran bentuk rotor Non-salient (rotor silinder)... 11 Gambar 2.4.b Penampang rotor pada generator sinkron... 11 Gambar 2.5 Karakteristik Tegangan... 16 Gambar 2.6. Karakteristik Speed Droop... 18 Gambar 2.7. Karakteristik Isochronous... 19 Gambar 2.8. Hubungan AMF dengan alat pengontrol... 20 Gambar 2.9. Blok Diagram proses kerja AMF dan ATS... 21 Gambar 2.10. Sistem Interlock ATS... 22 Gambar 4.1. Skema Perencanaan Pembangkit Listrik... 36 Gambar 4.2. Sistem Starting Diesel Generating Set... 43 Gambar 4.3. Block Diagram Pengoperasian Generator Secara Otomatis... 46 Gambar 4.4. Power House Diesel Generating Set M 900 F... 47
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Perbandingan Tegangan dan Daya... 16 Tabel 2.2. Korutnrksi dan KHA maksimum Kabel NYFGbY 0,6/l kv berinti tunggal... 29 Tabel 3.1. Main Distribution Panel di PT. Inti Kimiatama Perkasa... 31 Tabel 3.2. Beban Harian Rata-rata... 34