HERMAN HENDRAWAN (054107031) (OK).pdf

download HERMAN HENDRAWAN (054107031) (OK).pdf

of 12

Transcript of HERMAN HENDRAWAN (054107031) (OK).pdf

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 1

    ANALISIS BACK-UP SYSTEM SEBAGAI PENYUPLAI DAYA

    LISTRIK DI GEDUNG BERTINGKAT BOGOR TRADE MALL

    (BTM)

    Herman Hendrawan1)

    , Dede Suhendi, Ir.,MT2)

    , Ir. Yon Rizal3)

    ABSTRAK

    Bogor Trade Mall (BTM) merupakan salah satu mall terkenal di Kota Bogor. Mall ini terletak di

    Jalan Ir. Djuanda. BTM mulai dibangun pada tahun 2003 dan diresmikan pada akhir tahun 2005,

    lokasinya sangat strategis yaitu berdekatan dengan pusat perkantoran, Museum Zoologi, Kebun

    Raya Bogor, dan 2 pasar teradisional terbesar di kota Bogor yaitu Pasar Lawang Seketeng dan

    Pasar Baru Bogor. dengan luas 1,5 hektar, BTM terdiri dari 7 lantai, yaitu lantai Basement, Lower

    Ground, Ground Floor, dan lantai 1-4.

    Bogor Trade Mall (BTM) merupakan salah satu gedung bertingkat yang ada di kota Bogor yang

    bersifat komersil. Suplai daya listrik merupakan hal yang utama sebagai penunjang operasional

    gedung tersebut. Oleh karena itu, sebagai salah satu mall terkenal yang ada di kota Bogor, BTM

    memerlukan sistem kelistrikan yang handal dan dapat berfungsi sebagaimana mestinya.

    Selain mendapat suplai daya listrik dari jaringan utama PLN, Bogor Trade Mall (BTM) juga

    mempunyai Generator-set (Genset) sebagai Back-Up suplai daya listrik apabila suplai daya listrik

    utama dari jaringan PLN mengalami gangguan atau pemutusan aliran listrik secara tiba-tiba. Bogor

    Trade Mall (BTM) mempunya tiga unit Generator-set yang berkapasitas masing-masing 1000

    kVA untuk memback-up daya listik apabila suplai utama dari PLN menagalami gangguan atau

    pemutusan aliran listrik secara tiba-tiba.

    Kata kunci: Back-Up System, Suplai Daya Listrik

    1. PENDAHULUAN

    1.1. Latar Belakang

    Bogor Trade Mall (BTM) merupakan salah

    satu gedung bertingkat yang ada di kota

    Bogor yang bersifat komersil. Salah satu

    untuk menunjang kenyamanan konsumen,

    gedung tersebut memerlukan sistem

    kelistrikan yang handal, baik suplai daya

    listriknya, maupun back-up sistem

    kelistrikannya yang merupakan hal yang

    sangat penting sebagai penyuplai daya listrik

    jika suplai daya listrik utama dari jaringan

    PLN mengalami gangguan atau pemutusan

    aliran listrik secara mendadak. Oleh karena

    itu, back-up sistem kelistrikan di gedung

    bertingkat seperti Bogor Trade Mall (BTM)

    yang bersifat komersil, sangatlah penting

    untuk kenyamanan konsumen apabila terjadi

    gangguan atau pemutusan aliran listrik secara

    tiba-tiba.

    1.2. Maksud Dan Tujuan

    Mengetahui sistem kerja yang diterapkan

    untuk memback-up suplai daya listrik di

    gedung bertingkat Bogor Trade Mall (BTM).

    2. LANDASAN PUSTAKA

    2.1. Suplai Daya Listrik

    Kebutuhan tenaga listrik pada suatu industri

    harus disesuaikan dengan keadaan

    produktivitas perusahaan itu sendiri, yang

    paling penting adalah kontinuitas dan

    keandalan yang tinggi dalam pelayanannya.

    Mengingat bahwa tenaga listrik sangat

    penting dalam proses produksi, maka sumber

    tenaga listrik ini harus dijaga dari adanya

    berbagai macam gangguan.

    Adapun suplai daya listrik dapat dapat

    diperoleh dari:

    a) Sulplai jaringan dari PLN

    b) Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD/GENSET)

    Namun demikian, untuk dapat menentukan

    pilihan dalam penyediaan suplai tenaga listrik

    perlu dipertimbangkan kondisi kelompok

    beban yang akan terpasang.

    2.1.2 Suplai Daya Listrik Dari Jaringan

    PLN

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 2

    Untuk menyalurkan tenaga listrik ke

    konsumen, PLN membangun gardu distribusi

    di pusat-pusat beban. Di gardu distribusi ini

    terjadi penurunan tegangan dari tegangan

    transmisi ketegangan menengah distribusi.

    Dalam ketentuan pelanggan atau konsumen

    itu harus memiliki gardu distribusi sendiri.

    2.1.3 Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

    (PLTD/GENSET)

    Untuk menjaga kemungkinan terjadi

    pemutusan aliran listrik dari PLN, maka suatu

    industri menyediakan pembangkit listrik

    sandiri sebagai back-up, biasanya digunakan

    Pembangkit Listrik Tenaga Diesel

    (PLTD/GENSET). Namun ada juga suatu

    industri yang tidak mempergunakan suplai

    daya dari PLN, tapi hanya tergantung pada

    Pembangkit Lisrik Tenaga Diesel

    (PLTD/GENSET).

    Pembangkit Lisrik Tenaga Diesel

    (PLTD/GENSET) lebih cocok digunakan

    untuk industri dibandingkan dengan jenis

    pembangkit listrik lain, seperti pembangkit

    listrik tenaga uap, gas dan sebagainya karena

    pemeliharaannya dan perawatannya lebih

    mudah dibandingkan pembangkit listrik

    lainnya.

    Mesin Diesel termasuk mesin dengan

    pembakaran dalam atau disebut motor bakar

    ditinjau dari cara memperoleh energi

    thermalnya. Untuk membangkitkan listrik

    sebuah mesin diesel menggunakan generator

    dengan sistem penggerak tenaga diesel atau

    yang biasa dikenal dengan sebutan Genset

    (Generator Set).

    Keuntungan pemakaian mesin diesel sebagai

    Prime Mover:

    a) Design dan instalasi sederhana

    b) Auxilary equipment sederhana

    a) Waktu pembebanan relatif singkat

    b) Konsumsi bahan bakar relatif murah dan hemat

    Kerugian pemakaian mesin diesel sebagai

    Prime Mover:

    a) Bobot mesin sangat berat karena harus dapat menahan getaran serta

    kompresi yang tinggi.

    b) Starting awal berat, karena kompresinya tinggi yaitu sekitar 200

    bar.

    c) Semakin besar daya maka mesin diesel tersebut dimensinya makin

    besar pula, hal tersebut

    menyebabkan kesulitan jika daya

    mesinnya sangat besar.

    Ada 2 komponen utama pada Genset, yaitu:

    1) Prime Mover atau penggerak mula, dalam hal ini mesin diesel/engine.

    2) Generator

    2.1.3.1 Cara Kerja Mesin Diesel

    Prime Mover merupakan peralatan yang

    mempunyai fungsi menghasilkan energi

    mekanis yang diperlukan untuk memutar

    rotor generator. Pada mesin diesel/engine

    terjadi penyalaan sendiri, karena proses

    kerjanya berdasarkan udara murni yang

    dimampatkan di dalam silinder pada tekanan

    yang tinggi ( 30 atm), sehingga temperatur

    di dalam silinder naik. Dan pada saat itu

    bahan bakar disemprotkan dalam silinder

    yang bertemperatur dan bertekanan tinggi

    melebihi titik nyala bahan bakar sehingga

    akan menyala secara otomatis. Pada mesin

    diesel penambahan panas atau energi

    senantiasa dilakukan pada tekanan yang

    konstan. Pada mesin diesel, piston melakukan

    2 langkah pendek menuju kepala silinder

    pada setiap langkah daya. (http://dunia-listrik.blogspot.com)

    Adapun cara kerja mesin diesel adalah

    sebagai berikut:

    1) Langkah ke atas yang pertama merupakan langkah pemasukan dan

    penghisapan, disini udara dan bahan

    bakar masuk sedangkan poros engkol

    berputar ke bawah.

    2) Langkah kedua merupakan langkah kompresi, poros engkol terus berputar

    menyebabkan torak naik dan menekan

    bahan bakar sehingga terjadi

    pembakaran. Kedua proses ini (1 dan 2)

    termasuk proses pembakaran.

    3) Langkah ketiga merupakan langkah ekspansi dan kerja, disini kedua katup

    yaitu katup isap dan katup buang

    tertutup, sedangkan poros engkol terus

    berputar dan menarik kembali torak ke

    bawah.

    4) Langkah ke empat merupakan langkah pembuangan, disini katup buang terbuka

    dan menyebabkan gas akibat sisa

    pembakaran terbuang keluar. Gas dapat

    keluar karena pada proses keempat ini

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 3

    torak kembali bergerak naik ke atas dan

    menyebabkan gas dapat keluar. Kedua

    proses terakhir ini (3 dan 4) termasuk

    proses pembuangan.

    5) Setelah keempat proses tersebut, maka proses berikutnya akan mengulang

    kembali proses yang pertama, dimana

    udara dan bahan bakar masuk kembali.

    Sumber: (http://dunia-listrik.blogspot.com)

    Gambar 1 Cara Kerja Mesin Diesel

    Berdasarkan proses di atas, maka mesin

    diesel dapat digolongkan menjadi 3 bagian:

    1) Diesel kecepatan rendah (n

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 4

    suatu tempat. Genset dapat digunakan

    sebagai sistem cadangan listrik atau off-grid (sumber daya yang tergantung atas kebutuhan pemakai). Genset sering

    digunakan oleh rumah sakit dan industri yang

    mempercayakan sumber daya listrik yang

    mantap, seperti halnya area pedesaan yang

    tidak ada akses untuk secara komersial

    menghasilkan listrik.

    2.2 AMF dan ATS

    Bila Anda memiliki backup power atau

    memiliki catu daya lebih dari satu semisal

    anda menggunakan sumber dari PLN dan di

    Back-up oleh Genset (generator-set) tentu

    sering sekali harus secara bergantian untuk

    menggunakannya, pada kebiasaannya banyak

    menggunakan handle Cam Switch atau sering

    dinamakan COS (Change Over Switch) untuk

    memindah kontak sumber daya tersebut, pada

    pabrik pabrik zaman dulu juga seringnya

    menggunakan saklar cam untuk

    memindahkan daya, Hal tersebut berarti di

    anggap secara manual dan membutuhkan

    operator dalam mengoprasikan pemindah

    daya tersebut, dalam perkembangan

    tekhnologi dunia elektrikal akhirnya

    merekayasa hal tersebut kemudian di

    jalankan secara Automatic yang di singkat

    ATS ( Auto Transfer Swith ) yang di

    fungsikan secara Automatic untuk

    memindahkan daya sesuai dengan kebutuhan

    tanpa menggunakan tenaga manusia untuk

    mengoprasikannya, pada kebiasaanya ATS

    akan di sertakan pula AMF (Automatic Main

    Failure) atau sering di jelaskan sebagai

    kontrol kendali terhadap generator back-up

    atau perintah kendali hidup mati mesin

    Generator, dalam beberapa jenis ATS di

    bedakan menurut kapasitas daya yang di

    butuhkan atau berdasar Phasa dan Ampere

    yang melalui panel tersebut, namun untuk

    perinsip kerjanya sama.

    Jadi, AMF merupakan alat yang berfungsi

    menurunkan downtime dan meningkatkan

    keandalan sistem catu daya listrik. AMF

    dapat mengendalikan transfer Circuit

    Breaker (CB) atau alat sejenis, dari catu daya

    utama (PLN) ke catu daya cadangan (genset)

    dan sebaliknya, ATS merupakan pelengkap

    dari AMF dan bekerja secara bersama-sama.

    ATS atau Automatic Transfer Switch, yaitu

    proses pemindahan sumber listrik yang satu

    ke sumber listrik yang lain secara bergantian

    sesuai perintah pemrograman, ATS adalah

    pengembangan dari COS atau yang biasa

    disebut secara jelas sebagai Change Over

    Switch, beda keduanya adalah terletak pada

    sistim kerjanya, untuk ATS kendali kerja

    dilakukan secara otomatis, sedangkan COS

    dikendalikan atau dioperasikan secara

    manual.

    Cara Kerja AMF dan ATS:

    -Automatic Main Failure (AMF) dapat

    mengendalikan transfer suatu alat dari suplai

    utama ke suplai cadangan atau dari suplai

    cadangan ke suplai utama. AMF akan

    beroperasi saat catu daya utama (PLN)

    padam dengan mengatur catu daya cadangan

    (genset). AMF dapat mengatur genset

    beroperasi jika suplai utama dari PLN mati

    dan memutuskan genset jika suplai utama

    dari PLN hidup lagi.

    -Sistim kerja panel ATS dan AMF yang sering

    kita temukan 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 sistim genset, baik proteksi terhadap

    unit mesin/engine yang berupa pengamanan

    terhadap gangguan rendahnya tekanan

    minyak pelumas (Low Oil Pressure) maupun

    kondisi temperatur mesin serta media

    pendinginannya, dan juga memberikan

    perlindungan terhadap unit Generatornya,

    baik berupa pengamanan terhadap beban

    pemakaian yang berlebih maupun

    perlindungan terhadap karakter listrik lain

    seperti tegangan maupun frequensi genset,

    apabila parameter yang diamankan melebihi

    batasan normal/setting maka tugas ATS

    adalah melepas hubungan arus listrik ke

    beban sedangkan AMF bertugas untuk

    memberhentikan kerja mesin.

    Apabila generator yang dijalankan beroperasi

    dengan baik, berikutnya ATS bertugas

    memindahkan sambungan dari sebelumnya

    yang tersambung dengan PLN dipindahkan

    secara otomatis ke sisi generator sehingga

    aliran listrik bisa tersambung ke sisi

    pengguna.

    2.3 UPS (Uninterruptible Power Supply)

    Uninterruptible Power Supply (UPS)

    merupakan sistem Penyedia daya listrik yang

    sangat penting dan diperlukan sekaligus

    dijadikan sebagai benteng dari kegagalan

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 5

    daya serta kerusakan sistem dan hardware.

    UPS akan menjadi sistem yang sangat

    penting dan sangat diperlukan pada banyak

    perusahaan penyedia jasa telekomunikasi,

    jasa informasi, penyedia jasa internet dan

    banyak lagi. Dapat dibayangkan berapa besar

    kerugian yang timbul akibat kegagalan daya

    listrik jika sistem tersebut tidak dilindugi

    dengan UPS.

    2.3.1 Fungsi Utama UPS

    a) Dapat memberikan energi listrik sementara ketika terjadi kegagalan daya

    pada listrik utama.

    b) Memberikan kesempatan waktu yang cukup untuk segera menghidupkan

    genset (sistem daya darurat) sebagai

    pengganti listrik utama.

    c) Memberikan kesempatan waktu yang cukup untuk segera melakukan backup

    data dan mengamankan sistem operasi

    (OS) dengan melakukan shutdown

    sesuai prosedur ketika listrik utama

    padam.

    d) Mengamankan sistem komputer dari gangguan-gangguan listrik yang dapat

    mengganggu sistem komputer baik

    berupa kerusakan software, data

    maupun kerusakan hardware.

    e) UPS secara otomatis dapat melakukan stabilisasi tegangan ketika terjadi

    perubahan tegangan pada input sehingga

    tegangan output yang digunakan oleh

    sistem komputer berupa tegangan yang

    stabil.

    f) UPS dapat melakukan diagnosa dan manajemen terhadap dirinya sendiri

    sehingga memudahkan pengguna untuk

    mengantisipasi jika akan terjadi

    gangguan terhadap sistem.

    g) User friendly dan mudah dalam installasi.

    h) User dapat melakukan kontrol UPS melalui jaringan LAN (Local Area

    Network) dengan menambahkan

    beberapa accessories yang diperlukan.

    i) Dapat diintegrasikan dengan jaringan internet.

    j) Notifikasi jika terjadi kegagalan dengan melakukan setting software UPS

    manajemen.

    2.3.2 Jenis-Jenis UPS Berdasarkan Cara

    Kerjanya

    a) Line-interactive UPS

    Pada UPS jenis ini diberi tambahan alat

    AVR (automatic voltage regulator) yang

    berfungsi mengatur tegangan dari suplai

    daya ke peralatan.

    b) On-line UPS

    Pada UPS jenis ini terdapat 1 rectifier dan

    1 inverter yang terpisah. Hal ini lebih

    mahal apabila dibandingkan dengan dua

    jenis UPS lainnya. Dalam keadaan

    gangguan, suplai daya ke rectifier akan

    diblok sehingga akan ada arus DC dari

    baterai ke inverter yang kemudian diubah

    menjadi AC.

    c) Off-line UPS

    UPS jenis ini merupakan UPS paling

    murah diantara jenis UPS yang lain.

    Karena rectifier dan inverter berada dalam

    satu unit. Dalam keadaan gangguan, switch

    akan berpindah sehingga suplai daya dari

    suplai utama terblok. Akibatnya akan

    mengalir arus DC dari baterai menuju

    inverter.

    2.3.3 Komponen-Komponen UPS

    a) Baterai

    Jenis baterai yang digunakan UPS

    umumnya berjenis lead-acid atau jenis

    nikel-cadmium. Baterai ini umumnya

    mampu menjadi sumber tegangan

    cadangan maksimal selama 30 menit.

    b) Rectifier (penyearah)

    Penyearah berfungsi untuk mengubah

    arus AC menjadi arus DC dari suplai

    listrik utama. Hal ini bermanfaat pada

    saat pengisian baterai.

    c) Inverter

    Kebalikan dari penyearah, inverter

    berfungsi untuk mengubah arus DC dari

    baterai menjadi arus AC. Hal ini

    dilakukan pada saat baterai pada UPS

    digunakan untuk memberikan tegangan

    ke komputer.

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 6

    2.3.4 Cara Kerja UPS

    UPS bekerja berdasar kepekaan tegangan.

    UPS akan menemukan penyimpangan jalur

    voltase (linevoltage) misalnya, kenaikan

    tajam, kerendahan, gelombang dan juga

    penyimpangan yang disebabkan oleh

    pemakaian dengan alat pembangkit tenaga

    listrik yang murah. Karena gagal, UPS akan

    berpindah ke operasi on-battery atau baterai

    hidup sebagai reaksi kepada penyimpangan

    untuk melindungi bebannya (load). Jika

    kualitas listrik kurang, UPS mungkin akan

    sering berubah ke operasi on-battery. Kalau

    beban bisa berfungsi dengan baik dalam

    kondisi tersebut, kapasitas dan umur baterai

    dapat bertahan lama melalui penurunan

    kepekaan UPS.

    Fungsi UPS bukanlah sebagai pengganti

    sumber listrik, dalam pegertian anda dapat

    menggunakan UPS untuk selamanya sebagai

    pengganti sumber listrik utama. Waktu

    maksimal yang diberikan tergantung dari

    jenis baterai yang dimilikinya. Umumnya

    waktu 15 30 menit sudah cukup baik.

    3. SISTEM KELISTRIKAN DI GEDUNG

    BERTINGKAT BOGOR TRADE

    MALL (BTM)

    3.1 Sumber Daya Listrik

    Untuk memenuhi kebutuhan suplai daya listik

    di gedung Bogor Trade Mall (BTM), gedung

    tersebut mendapat suplai daya listrik dari

    gardu distribusi PLN dan sumber daya listrik

    cadangan, yaitu Generator-set ( Genset )

    yang merupakan sumber suplai daya listrik

    cadangan apabila suplai daya listrik utama

    dari jaringan PLN mengalami gangguan atau

    pemutusan aliran listrik secara mendadak.

    Bogor Trade Mall (BTM) sendiri mempunyai

    3 buah Generator-set sebagai back-up daya

    listrik, dan satu unit UPS (Uninterruptible

    Power System) yang berkapasitas 1000 VA.

    3.1.1 Sumber Daya Listrik dari Jaringan

    PLN

    Sumber daya listrik dari PLN yang terpasang

    pada gedung Bogor Trade Mall (BTM),

    menggunakan 3 unti transformator distribusi

    dengan kapasitas daya yang terpasang dari

    masing-masing trafo adalah 2000 kVA (total

    6000 kVA) dengan berpendingin minyak (oil

    Immersed). Sumber daya listrik PLN ini

    diperoleh dari jaringan tegangan menengah

    20 kV yang diturunkan menjadi tegangan

    rendah 380 V / 220 V dengan menggunakan

    trafo penurun tegangan (step down)/ 3 phasa

    dengan hubungan / Y dan ketiga trafo tersebut bekerja secara terpisah satu dengan

    yang lainnya. Untuk lebih jelasnya dapat

    dilihat pada gambar berikut

    Sumber: Bogor Trade Mall (BTM)

    Gambar 2 Single Line Diagram Sistem

    Distribusi Daya Listrik di Gedung Bertingkat

    Bogor Trade Mall (BTM)

    3.1.2 Sumber Daya Listrik dari Generator-

    set (Genset)

    Sumber daya listrik dari Genset yang

    digunakan gedung Bogor Trade Mall (BTM),

    yaitu hanya untuk sebagai cadangan penyedia

    daya listrik untuk beban yang terpasang di

    gedung Bogor Trade Mall (BTM), kecuali

    CCTV dan CHILLER. Genset yang digunakan

    gedung Bogor Trade Mall berjumlah 4 unit

    Genset, dari MITSHUBISI yang berkapasitas

    dari masing-masing Genset adalah 3

    diantaranya berkapasitas 1000 kVA, dan satu

    unit berkapasitas 500 kVA, untuk genset

    berkapasitas 500 kVA dipergunakan untuk

    cadangan tambahan daya, jadi yang aktif

    yang di gunakan daya sebesar 3000 kVA,

    terpasang paralel dengan tegangan kerja

    380V/220V line to line dengan frekuensi 50

    Hz. Maka total kapasitas daya listrik dari 4

    unit Genset adalah sebesar 3500 kVA. Di

    bawah ini merupakan Tabel Klasifikasi

    Genset dan gambar dari Genset yang ada di

    Bogor Trade Mall (BTM).

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 7

    Table 1 Klasifikasi Genset di Bogor Trade

    Mall (BTM)

    Sumber: Bogor Trade Mall (BTM)

    Untuk Rated Voltage Genset 400/230 V

    maksudnya adalah 400 V untuk tegangan

    antar phasa (line to line), sedangkan 230 V

    adalah tegangan phasa ke netral (line to

    netral).

    Sumber: Bogor Trade Mall (BTM)

    Gambar 3 Generator-set 1000 KVA di Bogor

    Trade Mall(BTM)

    3.1.2.1 PKG (Panel Kontrol Genset)

    Sumber: Bogor Trade Mall (BTM)

    Gambar 4 Panel ATS dan AMF di Bogor

    Trade Mall (BTM)

    3.1.2.2 Module Genset

    Module dari Genset ini merupakan alat yang

    berfungsi mengatur start Genset saat PLN

    OFF dan mengatur Genset untuk stand by

    kembali saat PLN ON kembali.

    Sumber: Bogor Trade Mall (BTM)

    Gambar 5 Module Genset

    3.1.3 UPS (Uninterruptible Power System)

    Sumber daya listrik ini dipergunakan untuk

    ruangan-ruangan atau peralatan yang

    membutuhkan keandalan ystem yang

    sangat tinggi. Di gedung Bogor Trade Mall

    (BTM), karena kapasitas UPS hanya 1000

    VA, UPS hanya digunakan untuk memback-

    up bagian CCTV dan BAS (Building

    Automation System). Di bawah ini merupakan

    gambar dari UPS yang ada di Bogor Trade

    Mall (BTM).

    Sumber: Bogor Trade Mall (BTM)

    Gambar 6 UPS (Uninterruptible Power

    System)

    3.2 Sistem Distribusi Daya Listrik

    Sistem distribusi daya listrik gedung Bogor

    Trade Mall menggunakan ystem jaringan

    tegangan menengah yang dibagi 3 panel grup

    tegangan menengah 20 kV PLN

    menggunakan jenis kabel N2XSY 3 x 120

    mm2 yang dihubungkan pada panel utama

    tegangan menegah (PUTM). PUTM ini

    menggunakan 3 unit trafo step down

    berkapasitas masing-masing trafo 2000 kVA

    total ketiga trafo sebesar 6000 kVA

    hubungan / Y dengan jenis kabel = N2XSY 3 x (1x70) mm2 dan Y = NYY 21 x

    (1 x 300) mm2, yang berfungi sebagai

    penurun tegangan dari 20 kV diturunkan

    menjadi 380V/220V secara line to line masuk

    pada 2 Panel Utama Tengangan Rendah

    (PUTR 1 dan PUTR 2) dan Panel PUTR

    CHILLER. PUTR CHILLER penempatannya

    berada di lantai 5th. Floor seperti yang terlihat

    pada gambar 3.1 hanya dipergunakan untuk

    beban Chiller berkapasitas beban 666562.5

    Watt. Total keseluruhan penggunaan beban

    daya yang terpasang pada gedung Bogor

    Trade Mall (BTM) adalah sebesar 2951765.7

    Watt. Untuk lebih jelasnya dapat di lihat pada

    tabel di bawah ini.

    Tabel 2 Total Daya Terpasang Pada Gedung

    Bertingkat Bogor Trade Mall (BTM)

    No Lantai Daya ( W )

    1 Basement 168.818,8

    2 Lw. Ground Floor 236.164,1

    3 Ground Floor 284.412,8

    4 Up. Ground Floor 281.525,2

    Merk KVA Cos

    Phi

    Rated

    Voltage Phase

    Frekuency

    (Hz)

    Rated

    Current

    Rated

    Rpm

    Genset 1 Mitsubishi 1000 0,8 400/230 3 50 2634 A 1500

    Genset 2 Mitsubishi 1000 0,8 400/230 3 50 2634 A 1500

    Genset 3 Mitsubishi 1000 0,8 400/230 3 50 2634 A 1500

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 8

    5 1st. Floor 282.567,9

    6 2nd. Floor 400.067,1

    7 3rd. Floor 318.023,4

    8 4th. Floor 770.288,5

    9 5th. Floor 209.898,6

    TOTAL 2.951.765,7

    Sumber: Bogor Trade Mall (BTM)

    4. BACK-UP SYSTEM KELISTRIKAN DI

    GEDUNG BERTINGKAT BOGOR

    TRADE MALL (BTM)

    4.1 Komponen Back-Up System Suplai

    Daya Listrik di Bogor Trade Mall

    (BTM)

    1. Genset (Generator-set)

    Genset yang dipakai dalam memback-up

    suplai daya listrik di gedung Bogor Trade

    Mall (BTM) berjumalah 3 unit dengan

    kapasitas masing-masing 1000 kVA. Dalam

    memback-up suplai daya listrik, ketiga genset

    tersebut bekerja secara paralel. Kerja paralel

    genset tersebut diatur secara otomatis di

    dalam PKG (Panel Kontrol Genset).

    2. PKG (Panel Kontrol Genset)

    PKG merupakan suatu panel yang terdiri dari

    beberapa komponen yang berperan dalam

    back-up sistem Genset dalam mensuplai daya

    listrik jika sumber utama dari PLN

    mengalami gangguan atau pemutusan aliran

    listrik secara mendadak. Di dalam PKG

    terdapat beberapa alat, diantaranya:

    a. Timer, berfungsi untuk mengatur time delay start genset setelah mendapat

    perintah dari AMF. Berikut ini merupakan

    gambar dari timer dan Tabel 3 Sistem

    Operasional Back-Up system Genset dalam

    Mensuplai Daya Listrik Berdasarkan Waktu

    Setting Timer.

    Tabel 3 Sistem Operasional Back-Up system

    Genset dalam Mensuplai Daya Listrik

    Berdasarkan Waktu Setting Timer

    Keterangan tabel:

    Kondisi Normal : beban disuplai oleh trafo

    (ACB Trafo ON)

    Kondisi Emergency: ketika terjadi

    gangguan/pemutusan aliran listrik dari suplai

    utama PLN, ACB Genset dan tiga unit

    Genset akan ON dalam waktu 5 detik setelah

    ada perintah dari AMF.

    Normal Kembali : beban akan disuplai

    kembali oleh PLN setelah PLN ON kembali

    dengan waktu tunda 1 menit.

    b. Module Genset

    Di dalam Module Genset ini terdapat AMF

    yang berfungsi sebagai pengiriman sinyal

    perintah Genset untuk start saat PLN OFF.

    Berikut ini merupakan gambar wiring

    diagram back-up system genset secra umm di

    gedung bertingkat Bogor Trade Mall (BTM)

    G

    G

    G

    INCOMMING PLN

    PUTM

    PUTM CHILLER

    TRAFO 2000 KVA

    TRAFO 2000 KVA

    TRAFO 2000 KVA

    PUTR 1

    PUTR 2

    PP-CHILLER

    PKGATS

    GE

    NS

    ET

    30

    00

    KV

    A

    ACB 3200 A 4P

    ACB 3200 A 4P

    Gambar 7 Wiring diagram back-up system

    secara umum di Bogor Trade Mall (BTM)

    dan berikut ini merupakan gambar wiring

    dari system back-up yang yang ada di Bogor

    Trade Mall (BTM).

    Waktu Operasional Back-Up Sistem Dalam Setiap Kondisi

    NORMAL

    EMERGENCY

    NORMAL

    KEMBALI

    0

    dtk

    1

    dtk

    2

    dtk

    3

    dtk

    4

    dtk

    5

    dtk 1 menit

    ACB Trafo ON OFF ON

    ACB Genset OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON OFF

    Genset 1 OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON OFF

    Genset 2 OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON OFF

    Genset 3 OFF OFF OFF OFF OFF OFF ON OFF

    AMF OFF ON ON ON ON ON ON OFF

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 9

    G

    G

    G

    INCOMMING PLN

    PUTM

    PUTM CHILLER

    TRAFO 2000 KVA

    TRAFO 2000 KVA

    TRAFO 2000 KVA

    ACB 3200 A 4P

    ACB 4P 1600 AACB 2500 A 3P

    ACB 2500 A 3P

    AM

    F

    PUTR 1

    PUTR 2

    PP-Colling Tower

    75.937,5 W

    PP-CHWP

    590.625 W

    ACB 3200 A 4PACB 3200 A 4P

    3200 A 50 KA NYY 1x300 mm2

    3200 A 50 KA NYY 1x300 mm2

    PP-CHILLER

    PKG

    ATS

    AM

    FA

    MF

    TOTAL BEBAN

    PUTR 1

    962.556,2 W

    TOTAL BEBAN

    PUTR 2

    1.322.647 W

    Gambar 8 Wiring diagram back-up system

    genset di Bogor Trade Mall (BTM)

    4.2 Sistem Operasional Genset

    4.2.1 Pada saat PLN ON

    Berdasarkan gambar 4.4 wiring diagram

    back-up system genset, maka, pada saat PLN

    beroperasi (ON), maka semua beban yang

    ada di gedung Bogor Trade Mall (BTM)

    disuplai oleh PLN. Oleh karena itu ketiga

    genset yang bertugas untuk membck-up suplai

    daya listrik di gedung Bogor Trade Mall

    (BTM) tersebut dalam keadaan OFF. Kondisi

    dari ACB masih dalam terbuka.

    4.2.2 Pada saat PLN OFF

    Apabila sumber daya listrik utama yaitu PLN

    mengalami gangguan atau pemutusan aliran

    listrik (OFF) secara tiba-tiba, secara otomatis

    ACB Trafo membuka, maka waktu delay 5

    detik yang telah disetting pengiriman perintah

    dari AMF (Automatic Main Failure) yang

    ada di panel PK.Genset untuk start ketiga

    genset, agar generator-generator tersebut ON.

    Setelah waktu delay tersebut sudah dirasa

    cukup, maka ketiga genset tersebut ON

    (start) berdasarkan perintah dari AMF

    tersebut, Genset-genset tersebut tidak

    langsung menyalurkan daya, tetapi

    memerlukan waktu running selama 5 detik

    dan melakukan sinkronisasi terlebih dahlu

    yang telah diatur oleh Module dari Genset

    yang telah deprogram, setelah ketiga genset

    sinkron, secara otomatispun ACB genset

    menutup. Setelah ketiga genset ini sudah siap

    untuk menyalurkan daya listrik, daya listrik

    terlebih dahulu masuk ke PKG (Panel

    Kontrol Genset), kemudian daya listrik

    disalurkan ke PUTR 1 dan PUTR 2, dan dari

    PUTR (Panel Utama Tegangan Rendah) ini

    barulah daya listrik disalurkan ke beban

    terpasang melalui panel-panel yang ada

    disetiap lantai yang ada di gedung Bogor

    Trade Mall (BTM). (dapat dilihat pada

    gambar 2)

    Setelah daya masuk ke beban, selama 10

    menit genset menyesuaikan dengan kondisi

    beban, jika beban ketika PLN OFF hanya

    mencapai 400 kW, maka dua unit Genset kembali stand by atas perintah dari module

    Genset yang ada di Panel PKG.

    4.2.3 Pada saat PLN ON Kembali

    Jika PLN ON kembali, suplai daya listrik dari

    PLN tersebut tidak langsung masuk dan

    mensuplai beban, dikarenakan ada selang

    waktu yang telah disetting pada AMF

    tersebut untuk waktu delay agar tegangan

    dari PLN tidak langsung mensuplai beban,

    karena dikhawatirkan terjadi pemutusan

    aliran listrik kembali dari PLN tersebut.

    Setelah waktu delay yang telah disetting

    tersebut yaitu 1 menit PLN tidak mengalami

    pemutusan aliran listrik, maka PLN ON

    (ACB genset membuka, sementara ACB trafo

    menutup) untuk mensuplai tegangan kembali

    dengan masih didampingi genset tersebut

    yang masih ON, dengan asumsi bila terjadi

    lost conection dari PLN, maka genset tersebut

    siap mensuplai kembali tanpa harus start

    awal lagi.

    Jika PLN ON kembali dalam kondisi Genset

    siap mensuplai beban, maka AMF

    memeritahkan ACB Trafo untuk menutup,

    dan memerintahkan ACB Genset untuk

    membuka, kemudian AMF juga

    memerintahkan Genset untuk cooling down

    dalam waktu 15 menit.

    4.3 Kerja Paralel Genset

    Di Bogor Trade Mall (BTM), ketika PLN

    OFF, maka yang berperan dalam menyuplai

    daya listrik adalah tiga unit Genset yang di

    pasang secara paralel. Adapun syarat dari

    kerja paralel dari generator adalah

    1.Mempunyai tegangan kerja yang sama

    Dengan adanya tegangan kerja yang sama

    diharapkan pada saat diparalel dengan beban

    kosong power faktornya 1. Dengan power

    factor 1 berarti tegangan antara generator

    persisi sama .jika sumber tegangan itu berasal

    dari sumber yang sifatnya statis misal dari

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 10

    battery atau transformator maka tidak akan

    ada arus antara kedunya. Namun karena

    sumber tegangan yang dinamis (diesel

    generator) Maka power factornya akan

    terjadi deviasi naik dan turun secara periodic

    bergantian dan berlawanan. Hal ini terjadi

    karena adanya sedikit perbedaan sudut phase

    yang sesekali bergeser karena faktor gerak

    dinamis dari diesel penggerak. Itu bisa

    dibuktikan dengan membaca secara

    bersamaan Rpm dari genset dalam keadaan

    sinkron misalnya Generator 1 mempunyai

    kecepatan putar 1500 rpm dan generator 2

    mempunyai kecepatan putar 1501 rpm maka

    terdapat selisih 1 putaran / menit Dengan

    perhitungan 1/1500 x 360 derajat maka

    terdapat beda fase 0,24 derajat dan jika

    dihitung selisih teganan sebesar cos phi 0,24

    derajat x tegangan nominal (400 V )-

    tegangan nominal (400 V ) dan selisihnya

    sekitar V dan selisih tegangan yang kecil

    cukup mengakibatkan timbulnya arus

    sirkulasi antara 2 buah genset tersebut dan

    sifatnya tarik menarik . dan itu tidak

    membahayakan. Dan pada saat dibebani

    bersama sama maka power faktornya akan

    relative sama sesuai dengan power factor

    beban.

    Memang sebaiknya dan idealnya masing

    masing generator menunjukkan power factor

    yang sama. Namun jika terjadi power factor

    yang berbeda dengan selisih tidak terlalu

    banyak tidak terjadi akibat apa apa.

    Akibatnya salah satu genset yang mempunyai

    nilai power factor rendah akan mempunyai

    nilai arus yang sedikit lebih tinggi. Yang

    penting diperhatikan adalah tidak melebihi

    arus nominal dan daya nominal dari genset.

    2.Mempunyai urutan phase yang sama

    Yang dimaksud urutan phase adalah arah

    putaran dari ketiga phase. Arah urutan ini

    dalam dunia industri dikenal dengan nama

    CW (clock wise) yang artinya searah jarum

    jam dan CCW (Counter Clock Wise) yang

    artinya berlawanan dengan jarum jam. Hal ini

    dapat diukur dengan alat phase sequence tipe

    jarum. Dimana jika pada saat mengukur

    jarum bergerak berputar kekanan dinamakan

    CW dan jika berputar kekiri dinamakan

    CCW. Disamping itu dikenal juga urutan

    phase ABC dan CBA. ABC identik dengan

    CW sedangkan CBA identik dengan CCW.

    Perlu diketahui bahwa dalam banyak

    generator mencantumkan simbol R,S,T,N

    ataupun L1,L2,L3 ,N namun tidak selalu

    berarti bahwa urutan CW / ABC itu berarti

    RST atau L1L2L3 jika diukur urutan STR,

    TRS ,L2L3L1 itu juga termasuk CW/ABC .

    Sebagai contoh: jika kabel penghantar yang

    keluar dari generator diseragamkan semua

    berwarna hitam dan tidak ada kode sama

    sekali, apakah kita bisa membedakan secara

    visual atau parameter listrik bahwa

    penghantar itu phasenya R, S, atau T tentu

    tidak. Kita hanya bisa membedakan arah

    urutannya saja CW atau CCW. Apapun

    generatornya jika mempunyai arah urutan

    yang sama maka dapat dikatakan mempunyai

    salah satu syarat dari paralel generator.

    Sehingga bisa jadi pada dua generator yang

    sama urutan RST pada genset 1 dapat

    dihubungkan dengan phase STR pada Genset

    2 dan itu tidak ada masalah asal keduanya

    mempunyai arah urutan yang sama.

    3.Mempunyai frekuensi kerja yang sama

    Didalam dunia industri dikenal 2 buah sistem

    frekuensi yaitu 50 hz dan 60 hz. Dalam

    operasionalnya sebuah genset bisa saja

    mempunyai frekuensi yang fluktuatif

    (berubah ubah) karena faktor faktor tertentu.

    Pada jaringan distribusi dipasang alat

    pembatas frekuensi yang membatasi

    frekuensi pada minimal 48,5 hz dan

    maksimal 51,5 Hz. Namun pada genset

    genset pabrik over frekuensi dibatasi sampai

    55 hz sebagai overspeed.

    Pada saat hendak paralel, dua atau lebih

    genset tentu tidak mempunyai frekuensi yang

    sama persis. Jika mempunyai frekuensi yang

    sama persis maka genset tidak akan bisa

    paralel karena sudut phasanya belum match,

    salah satu harus dikurangi sedikit atau

    dilebihi sedikit untuk mendapatkan sudut

    phase yang tepat. Setelah dapat disinkron dan

    berhasil sinkron baru kedua genset

    mempunyai frekuensi yang sama sama persis.

    4.Mempunyai sudut phase yang sama

    Mempunyai sudut phase yang sama bisa

    diartikan , kedua phase dari 2 genset

    mempunyai sudut phase yang berhimpit sama

    atau 0 derajat. Dalam kenyataannya tidak

    memungkinkan mempunyai sudut yang

    berhimpit karena genset yang berputar

    meskipun dilihat dari parameternya

    mempunyai frekuensi yang sama namun jika

    dilihat menggunakan synchronoscope pasti

    bergerak labil kekiri dan kekanan, dengan

    kecepatan sudut radian yang ada sangat sulit

    untuk mendapatkan sudut berhimpit dalam

    jangka waktu 0,5 detik. Breaker

    membutuhkan waktu tidak kurang dari 0,3

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 11

    detik untuk close pada saat ada perintah

    close.

    Dalam proses sinkron masih diperkenankan

    perbedaan sudut maksimal 10 derajat.

    Dengan perbedaan sudut maksimal 10 derajat

    selisih tegangan yang terjadi berkisar 49 Volt.

    4.4 Kemampuan Genset berdasarkan Total

    Daya Terpasang

    Dari gambar 2 terlihat ada tiga unit genset

    yang dipakai dalam berperan sebagai back-up

    suplai daya listrik jika sumber suplai daya

    listrik utama dari PLN mengalami gangguan

    atau pemutusan aliran listrik secara tiba-tiba.

    Untuk memback-up seluruh beban (kecuali

    CHILLER dan CCTV) yang ada di gedung

    Bogor Trade Mall (BTM), maka ketiga

    genset yang setiap genset berkapasitas 1000

    kVA tersebut, bekerja secara paralel.

    Kemampuan dari ketiga genset tersebut

    dalam memback-up total daya yang ada di

    gedung Bogor Trade Mall (BTM) tersebut

    dapat terlihat dari perhitungan di bawah:

    Total 3 unit genset = 3 x 1000 kVA

    = 3000 kVA

    Sementara itu, total daya terpasang yang

    diketahui dari table 2 di bab III adalah:

    2.951.765,7 Watt

    Total daya tersebut harus dikurangi oleh

    besar daya CHILLER, karena genset tidak

    memback-up bagian tersebut, maka total daya

    sebenarnya yang diback-up oleh ketiga genset

    tersebut adalah: 2.951.765,7 Watt - 666562.5

    Watt = 2.285.203,2 W

    Maka dari total daya 3 unit genset

    = 3.000 kVA

    = 3.000 kVA x 0,8

    = 2.400 kW

    = 2.400.000 W

    Dari total daya 3 unit genset, ketiga genset

    tersebut mampu untuk memback-up daya

    terpasang maksimal sebesar 2.400.000 W,

    sementara itu daya terpasang di gedung

    Bogor Trade Mall (BTM) yang harus diback-

    up oleh ketiga genset tersebut adalah sebesar:

    2.285.203,2 W. Jadi, ketiga genset tersebut

    mampu untuk memback-up daya sebesar

    2.285.203,2 W di gedung Bogor Trade Mall

    (BTM).

    5. KESIMPULAN

    1. Back-up system di gedung bertingkat Bogor Trade Mall (BTM), tidak dapat

    diback-up oleh satu unit Generator-set

    saja, oleh karena itu Generator-set yang

    digunakan untuk memback-up daya

    listrik apabila daya dari PLN mengalami

    gangguan di gedung bertingkat Bogor

    Trade Mall (BTM) menggunakan Tiga

    unit Generator-set, yaitu Generator-set

    yang berkapasitas masing-masing 1000

    kVA.

    2. Berdasarkan analisa perhitungan kemampuan Generator-set, ketiga

    Generator-set dengan kapasitas masing-

    masing 1000 kVA yang dipasang secara

    paralel, dapat bekerja dengan baik, yaitu

    dengan kapasitas 2.400 kW, ketiga

    Generator-set yang diparalel dapat

    memback-up daya sebesar 2.285.203,2

    W di gedung bertingkat Bogor Trade

    Mall (BTM).

    PUSTAKA

    [1] Prasetyo, Agus. Skripsi. Back-Up System Untuk Mensuplai Kebutuhan

    Daya Pada Lembaga Biologi Molekuler

    Eijkman (LBME) Jakarta. Universitas

    Pakuan Bogor. Tidak dipublikasikan.

    [2] Herdiyanto Maulana, Hery. Skripsi. Studi Back-Up System Genset di

    Lembaga Biologi Molekuler Eijkman

    (LBME) Jakarta. Universitas Pakuan

    Bogor. Tidak dipublikasikan.

    [3] Abdul Kadir, TRANSFORMSTOR, Penerbit PRADNY PARAMITA. Jakatra

    1986.

    [4] AS Pabla, Sistem Distribusi Daya Listrik, Erlangga. 1995.

    [5] Hartono Poerba, Utility Bangunan, M.ARCH. 1992

    [6] Hasan Basri, Sistem Distribusi Daya Listrik, ISTN. 1997.

    [7] Michael Nedle, Teknologi Instalasi Listrik. Erlangga. 1987.

    [8] P. Van Harten, E Setiawan, Instalasi Arus Kuat. Jakarta. 1980.

  • Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Page 12

    [9] M Muslimin, Konstruksi Generator, Erlangga. 1993.

    [10] (http://dunia-listrik.blogspot.com)/ Cara Kerja Mesin Diesel.

    [11] www.google.com / Generator set.

    [12] www.google.com / Suplai Daya Listrik.

    [13] www.google.com / Kerja Paralel Generator.

    Penulis

    1) Herman Hendrawan, ST., Alumni (2013) Program Studi Teknik Elektro

    FT- Unpak.

    2) Ir. Dede Suhendi, MT. Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro FT-

    Unpak.

    3) Ir. Yon Rizal, Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro FT-Unpak.