Embed Size (px)
DESCRIPTION
BAttery
Citation preview
Makalah Seminar Kerja Praktek
BATERAI SEBAGAI SUPLAI TEGANGAN DC PADA GARDU INDUK 150 KV SRONDOL
PT PLN (PERSERO) UPT SEMARANG
Oleh : Agiel Triyadiputra – L2F 007 004
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
e-mail : [email protected]
ABSTRAK Sumber daya DC pada suatu gardu induk memiliki peran sangat penting dalam kelancaran operasi
gardu itu sendiri dalam melayani kebutuhan listrik bagi para konsumen. Sumber daya DC pada gardu induk
biasanya disuplai dari beberapa baterai yang disusun secara seri. Baterai ini berfungsi untuk memberikan daya
DC bagi rele, motor penggerak pada PMS dan PMT, serta untuk mensuplai daya yang digunakan untuk
peralatan telekomunikasi.
Untuk menjaga agar peralatan seprti rele, motor penggerak PMS maupun PMT bergerak serta
peralatan telekomunikasi tetap berfungsi, maka baterai harus bisa mensuplai daya ke peralatan tersebut meski
dalam keadaan tanpa charger maupun dalam keadaan blackout. Sehingga baterai juga mempunya peranan
pentng daalam sistem tenaga listrik
Dalam kerja praktek ini, penulis bertujuan untuk memahami dan mengetahui bagian-bagian serta cara
pemeliharaan dari baterai tegangan 48 V dan 110 V pada gardu induk 150 KV srondol UPT Semarang. Dengan
laporan ini diharapkan ,para pembaca dapat belajar jenis baterai yang bekerja pada switchgear dan
mengetahui fungsi masing-masing baterai sesuai dengan kapasitasna.
Kata kunci: Baterai, Pemeliharaan, Peralatan DC
I. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Sumber daya DC pada suatu gardu induk
memilki peran sangat penting dalam kelancaran
operasi gardu itu sendiri dalam melayani
kebutuhan listrik bagi para konsumen. Sumber
daya DC pada gardu induk biasanya disuplai
dari beberapa baterai yang disusun secara seri.
Baterai ini berfungsi untuk memberikan daya
DC bagi rele, motor penggerak pada PMS dan
PMT, serta untuk mensuplai daya yang
digunakan untuk peralatan telekomunikasi.
1.2. Tujuan Pelaksanaan
Adapun tujuan dari Kerja Praktek ini
adalah meliputi beberapa hal diantaranya
a. Mengetahui prinsip kerja baterai yang
digunakan pada gardu induk 150 KV
srondol UPT Semarang.
b. Mengetahui bagian-bagian baterai
beserta fungsinya.
c. Mengetahui cara pemeliharaan baterai
pada gardu induk 150 KV srondol UPT
Semarang.
1.3 Pembatasan Masalah
Laporan Kerja Praktek ini membahas
mengenai baterai yang akan dijelaskan lebih
dalam tentang bagian-bagian baterai beserta
fungsinya dan klasifikasi baterai pada pada
gardu induk 150 KV UPT Semarang.
II. Baterai Bateri merupakan suatu alat yang
menghasilkan energi listrik dengan proses
reaksi kimia. Baterai dapat berupa susunan
beberapa sel atau satu sel saja. Tiap sel dari
baterai terdiri dari elektroda positif (anoda) dan
elektroda negatif atau katoda, dan larutan
elektrolit. Jenis elektroda dan elektrolit pada
baterai tergantung dari pabrik yang
memproduksi baterai tersebut. Baterai
digunakan sebagai sumber penghasil arus
searah atau DC.
Di gardu-gardu induk maupun pusat-pusat
pembangkit tenaga listrik baterai ini berfungsi
sebagai:
1. Sumber tenaga motor-motor untuk PMT,
PMS, tap changer, trafo tenaga dan
sebagainya.
2. Sumber tenaga untuk alat-alat kontrol ,
tanda-tanda isyarat ( signal dan alarm)
3. Tenaga untuk peralatan telekomunikasi
(PLC)
4. Tenaga untuk penerangan darurat
5. Tenaga untuk relay proteksi
Gambar di bawah menunjukkan
susunan dasar suatu baterai:
Gambar 1 Susunan dasar suatu baterai
2.1 Klasifikasi Baterai
2.1.1 Menurut Kapasitas Baterai
Kapasitas baterai dinyatakan sebagai
kemampuan baterai untuk memberikan arus
listrik, dengan tegangan pada waktu tertentu
yang dinyatakan dalam Ampere-Hour (Ah).
Kapasitas baterai dapat dirumuskan sebagai
berikut :
C = I x t
dengan :
C = Kapasitas baterai (Ah)
I = Arus pengujian (A)
t = Waktu pengujian (hour)
Kapasitas baterai ditentukan dengan
memperhitungkan semua faktor yang
menyangkut penurunannya selama dipakai,
perubahannya terhadap perubahan suhu dan
jatuh tegangan, keperluan kapasitas yang
diperlukan dengan memperkirakan beban
terus-menerus dan beban terputus-putus
(continous and intermittent load) yang harus
dilayani selama terputusnya pelayanan
normal, serta lamanya pemutusan pelayanan.
Berdasarkan kapasitasnya suatu baterai
dibedakan menjadi dua macam, yaitu :
1. Kapasitas dengan harga rendah/menengah
Besarnya kapasitas baterai sampai 235Ah,
dengan lama pengosongan selama 8 jam
pada suhu 25oC.
Baterai ini dapat digunakan sebagai sumber
searah DC untuk :
Alat kontrol , tanda-tanda isyarat
Telekominikasi
Proteksi
Penerangan darurat
Sumber tenaga DC motor PMT, PMS
2. Kapasitas dengan harga tinggi
Baterai ini mempunyai kapasitas 235 Ah
sampai 450 Ah dengan lama pengosongan
5 jam pada suhu 25oC.
Baterai ini dapat digunakan sebagai sumber
DC untuk :
Menjalankan motor listrik
Penerangan darurat
2.1.2 Menurut Bahan Elektrolit
Menurut bahan elektrolit baterai dapat
dibedakan :
1. Baterai alkali (alkaline storage baterai)
bahan elektrolitnya adalah larutan alkali
(potassium hydroxide/KOH).
Beterai alkali ada 2 macam :
Nickel-Iron Alkaline storage battery
(Ni-Fe battery).
Nickel-Cadmium battery (Ni-Cd
battery).
2. Baterai Timah Hitam (Lead Acid
Storage battery), bahan elektrolitnya
larutan asam belerang (H2SO4).
Baterai timah hitam ada 2 macam:
Lead-antimony
Lead-calcium
Beberapa keuntungan baterai Alkali dibanding
dengan Timah hitam :
1. Lebih tahan terhadap goncangan.
2. Cukup tahan terhadap arus pengisian yang
besar atau bila terjadi arus hubung singkat.
3. Tidak ada proses penggaraman.
4. Tidak mengeluarkan gas yang
menyebabkan korosi.
5. Perubahan kapasitas akibat pengosongan
kecil.
2.2 Kuantitas Elektrik Baterai
Besarnya kapasitas energi yang tersimpan
pada sel baterai ditentukan oleh bahan rangka
pembungkus sel, banyaknya material aktif
(elektroda) dan larutan elektrolit. Pada baterai
umumnya biasa dinyatakan dalam Cx , C
adalah kapasitas baterai dan x adalah waktu
selama pengisian atau pengosongan. Kapasitas
baterai berpengaruh terhadap kerja baterai itu
sendiri.
2.2.1 Efisiensi baterai
Efisiensi baterai dinyatakan sebagai
perbandingan antar kapasitas
Gambar 2 Grafik Hubungan Efisiensi Terhadap
Waktu Pengisian
2.2.2 Berat jenis elektrolit
Berat jenis elektrolit akan sangat
mempengaruhi kapasitas suatu baterai. Semakin
tinggi berat jenis elektrolit akan membuat
tahanan listrik makin rendah sehingga tegangan
sel dapat dipertahankan.
Pengaruh tingginya berat jenis elektrolit
adalah antara lain :
Kapasitas semakin besar
Umur pemakaian relatif pendek
Sedangkan pengaruh dari rendahnya berat jenis
elektrolit antara lain :
Kapasitas berkurang
Umur pemakaian lebih lama
2.2.3 Tahanan elektrik baterai
Besarnya tahanan listrik dari baterai dapat
ditentukan dengan menggunakan rumus :
I
V R
dengan :
V = Tegangan uji (Volt)
I = Arus Pengujian (A)
R = Tahanan listrik (Ohm)
2.2.4 Muatan elektrik
Kuantitas dasar dari substansi elektris
disebut juga muatan listrik. Muatan listrik
disimbolkan dengan Q dan satuannya
dinyatakan dalam Coulomb. Untuk baterai,
muatan listrik (Q) dapat dianalogikan dengan
kapasitas baterai (C) karena Q adalah muatan
listrik yang terkandung pada benda saat terjadi
aliran arus listrik dalam satu detik.
3600 x (hour) x t I Q
Karena
C Q maka kapasitas baterai dapat juga dinyatakan
dengan :
3600 x (hour) x t I C
dengan :
Q = Muatan listrik (Coulomb)
I = Arus pengujian
T = Waktu uji (jam)
C = Kapasitas baterai (Ah)
2.2.5 Energi listrik
Energi adalah kemampuan untuk
melakukan kerja sehingga kuantitas untuk
energi sama dengan kerja. Besarnya energi
listrik dapat dirumuskan :
Q x V W dengan :
W = Energi listrik (Joule)
V = Tegangan uji (Volt)
Q = Muatan listrik (Coulomb)
2.2.5 Daya lsitrik
Daya didefinisikan sebagai besarnya
perkalian dari tegangan dengan arus yang
mengalir pada waktu pengujian. Daya yang
dihasilkan oleh baterai dapat dirumuskan
dengan :
I x V P
dengan :
P = Daya listrik (Watt)
V = Tegangan uji (Volt)
I = Arus pengujian (A)
2.3 Rangkaian Baterai dan Pengisian
Baterai
Untuk memberikan arus listrik
pengisian (charging current) pada baterai
diperlukan suatu sumber listrik arus-searah
(DC).
Sumber arus-searah ini didapatkan dari
penyearah (rectifier) atau pengisian baterai
(baterai charger). Alat pengisi baterai ini harus
dihubungkan ke baterai dengan hubungan
kutub-kutub yang sama.
Pada rangkaian kerja baterai ini
penyearah (rectifier) digunakan pada rangkaian
normal yang dihubungkan ke beban, sedangkan
pengisi baterai (battery charger) digunakan
untuk mengisi baterai dan juga mensupply
beban.
Macam kerja rangkaian baterai dengan
penyearah (rectifier), dapat dibagi dalam
beberapa bagian :
2.3.1 Sistem sederhana (simple system)
Baterai selalau dihubungkan dengan
pengisi baterai (charger) dalam pengisian
pemeliharaan. Baterai hanya sewaktu-waktu
dihubungkan ke beban, misalnya untuk start
motor lsitrik (engine starting).
Gambar 3 Sistem sederhana (simple system)
2.3.2 Sistem cadangan (standby system)
Pada operasi kerja normal beban
langsung dihubungkan dengan penyearah
(rectifer), dan baterai dihubungkan dengan
pengisi baterai (battery charger) dalam
pengisian pemeliharaan, maka bila sumber AC
terganggu, secara otomatis beban akan
terhubung ke baterai. Sistem ini umumnya
digunakan untuk lampu-lampu darurat.
Gambar 4 Sistem cadangan (standby system)
2.3.3 Sistem terapung (floating system)
Pada operasi kerja normal beban
terhubung ke pengisi baterai (battery charger)
dan baterai, maka bila sumber arus-searah (DC)
dari pengisi baterai terganggu, beban langsung
akan di-supply dari baterai.
Gambar 5 Sistem terapung (floating system)
2. Sistem Ganda (duplicate system)
Pada sistem ganda ini terdapat 2 (dua)
buah pengisi baterai (battery charger) yang
dihubungkan dengan ke-2 (dua) unti baterai.
Disini beban baterai dapat disupply
dengan menggunakan 2 (dua) unti baterai atau
salah satu unit baterai. Gambar 6 Sistem ganda (duplicate system)
2.4 Pengisian ulang baterai yang beroperasi
Setelah terjadi pengosongan/pemakaian
(discharge) baterai perlu pengisian
kembali/ulang.
Macam-macam pengisian ulang tersebut
adalah :
2.4.1 Cycle charging
Pengisian dengan cara cycle-charging
adalah emngisi (charging) kembali baterai
setelah pengosongan (discharge) sebagian atau
pengosongan secara normal.
Untuk pengisian cara ini biasanya
dibutuhkan waktu antara 5 sampai 10 jam.
Jika pengisian sudah penuh kemudian
pengisian dihentikan, umumnya secara
otomatis.
Cara cycle-charging umumnya banyak
digunakan pada baterai diesel ( electric
industrial truck service).
2.4.2 Boost & quick charging
Pengisian dengan cara boost & quick
charging adalah untuk pengisian bateraio yang
dipakai di pabrik-pabrik, juga untuk baterai
diesel (industrial truck service) dimana
diperlukan tambahan pengisian dalam periode
yang singkat misalnya pada jam-jam istirahat.
Pengisian cara ini cukup untuk pelayanan satu
hari.
Arus yang diberikan ke baterai tidak
boleh melebihi harga ampere-jamnya. Untuk
menjaga pengisian yang berlebihan dan arus
yang terlalu besar, biasanya alat pengisi ini
mempunyai automatic out-off yang mana
memberhentikan pengisian pada waktu baterai
mencapai suhu tinggi.
2.4.3 Floating charging
Pengisian dengan cara ini, dimana
baterai secara terus-menerus tersambung pada
rangkain luar (sumber AC), alat pengisi
baterai (battery charge) dan beban. Alat
pengisi baterai ini direncanakan untuk
menjaga suatu tegangan konstan dari baterai
yang tersambung ke beban.
Besanya tegangan yang diberikan untuk
mengalirkan arus untuk mengatasi kerugian
dalam baterai dan menjaga baterai selalu
dalam keadaan pengisian penuh (full-charge)
adalah tetap (konstan), untuk :
Baterai timah hitam : 2,18Volt/sel
Baterai alkal: 1,40-1,42 Volt/sel
Pengoperasian baterai secara pengisia
terapung (floating charging) umumnya
digunakan di gardu induk dan pusat-pusat
pembangkit tenaga listrik, dimana baterai dan
alat pengisian baterai dihubungkan paralel
dengan busbar umum dari supply arus searah
(DC).
2.4.4 Equalizing charging
Dalam sel-sel dari suatu baterai yang
beroperasi dengan pengisian terapung
(floating charge) akan selalu terjadi sedikit
perbedaan (yang tidak dapat dihindarkan)
dalam kondisi kimia (chemical condition)
antara satu sel dengan sel yang lainnya.
Equalizing charge dilaksanakan dengan
cara menaikkan tegangan baterai sesuai
dengan yang ditentukan dalam buku petunjuk
masing-masing pabrik.
Pengisian ini berlangsung sampai
semua sel berhenti mengeluarkan gas (gas
freely) dan pembacaan tegangan serta berat
jenis elektrolitnya menunjukkan bahwa baterai
telah diisi penuh (full charge) sesuai dengan
harga yang ditentukan dalam petunjuk
masing-masing pabrik.
2.4.5 Trickle charging Pengisian dengan cara trickle charging
adalah pengisian baterai dengan arus konstan.
Besarnya arus konstan dipilih untuk
mendapatkan arus rata-rata yang dibutuhkan
untuk mengisi baterai sampai penuh (full
charge) dan ditambah arus kompensasi untuk
melayani beban.
Umumnya trickle charging digunakan
pada baterai yang tidak terlalu sering
terjadinya pengosongan (discharge) seperti
pada mesin stationer yang besar dan starting-
turbin.
Setelah terjadi pengosongan, maka
diperlukan pengisian dengan arus tinggi (high
rate charging), untuk mengembalikan
kapasitas baterai penuh.
3. Konstruksi Baterai
Untuk baterai alkali jenis Nickel Cadmium
pada dasarnya memiliki konstruksi yang sama,
perbedaannya terletak pada merk, tipe, ukuran
plat, jumlah plat dalam sel, jumlah sel dalam
blok baterai. Gambar 7 Kontruksi Baterai Alkali NiCd merk
Hoppecke
Dalam sebuah sel baterai untuk merk Hoppecke
terdiri atas :
1. Connector Cover
Merupakan pelindung bago konektor
baterai. Biasanya terbuat dari bahan plastik
PVC
2. Flame Arresting Flip Top Venis
Merupakan pelindung guna mencegah
terjadinya loncatan listrik. Bahannya terbuat
dari Polypropilene dan stainless steel.
3. Cell Container
Bejana atau selimut dari sel baterai.
Bahannya terbuat dari Polypropilene
tembus pandang.
4. Splash Guard
Pencegah percikan elektrolit dan hubung
singkat oleh benda yang menyusup ke
dalam sel
5. Plate Groups/Plate Tab
Posisinya berada diantara ujung atas dan
samping dari plat.
6. Plate
Lempengan utama dari sel, biasanya terdiri
atas dua lapis yang terbuat dari baja.
7. Plate Groups Bus
Menghubungkan plate group/plate tab
dengan terminal baterai.
8. Separating grids
Memisahkan antar plat dan memisahkan
plate frame satu dengan yang lainnya. Grid
yang digunakan haruslah dapat dilewati
sirkulasi elektrolit antar plat.
9. Plate frame
Merupakan pembatas plat.
IV. Pemeriksaan dan Pemeliharaan Baterai
Pemeliharaan terhadap baterai tersebut
bertujuan untuk menjaga agar baterai dapat
selalu beroperasi dengan baik, sempurna dan
sesuai dengan fungsinya . Dalam pemeliharaan
baterai difokuskan pada 3 hal, yaitu :
1. Sel baterai
2. Rangkaian arus searah (DC circuit)
3. Ruangan baterai
4.1 Pelaksanaan Pemeliharaan
a. Sel Baterai
Sebagai langkah pelaksanaannya adalah :
- Memeriksa semua sel dan bagian
baterai apakah dalam keadaan bersih
dan kering
- Membersihkan sel dan bagian baterai
jika terdapat kotoran dan benda asing
lainnya.
- Memeriksa lubang penguapan pada
tiap tutup sel, apakah
tertutup/tersumbat.
- Memeriksa dan melakukan
pengukuran tegangan pada setiap sel
baterai (individual), dan mencatat
hasil pengukuran tersebut. Untuk
mendapatkan hasil pengukuran yang
teliti, pengukuran dilakukan pada saat
baterai dalam keadaan diisi (charge)/
- Memeriksa dan melakukan
pengukuran berat jenis elektrolit pada
setiap sel baterai. Untuk mendapatkan
hasil pengukuran yang teliti,
pengukuran dilakukan pada saat 15
menit seteleh selesai pengisian
(charge) dan cairan elektrolit dalam
keadaan tidak mengeluarkan gas.
b. Rangkaian arus searah (DC circuit)
Sebagai langkah pelaksanaannya adalah :
- Memeriksa rangkain arus searah (DC
circuit) misalnya sekring DC atau
otomat DC apakah ada yang putus,
dan mengganti jika ada yang putus.
- Mencatat tegangan, arus pengisian,
dan arus beban sistem baterai setiap
jam.
c. Ruangan baterai
Pemeriksaan ruangan baterai dilakukan
dengan cara :
- Memeriksa suhu ruangan baterai
apakah daam keadaan normal.
- Memeriksa ventilasi ruangan baterai
apakah udara dalam ruangan baterai
bersirkulasi dengan udara luar.
4.2 Pengujian Kapasitas Baterai
Pengisian arus baterai yang akan diuji
hingga full charged
I max : 0,2 x C= 0,2 x 275 = 55 A
Tegangan max : 1,7 x 82= 139.4 V
Suhu max : 36oC
Pengujian / test kapasitas baterai dengan
pengaturan sebagai berikut :
Arus Discharged : 55 A
Tegangan Discharged : 82 V
BJ Electrolite tiap sel : 1,9Kg/Cm
Suhu ruangan : 31oC
Suhu Electrolite : 39oC
Kapasitas baterai : 275 Ah
Lama kapasitas = 275 / 55 = 5 jam
V. Penutup
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat saya ambil dari
kerja praktek yang telah saya laksanakan di PT
PLN ( PERSERO) P3B REGION JAWA
TENGAH DAN DIY UNIT PELAYANAN
TRANSMISI SEMARANG adalah :
1. Pada Gardu induk 150 kV Srondol
merupakan jenis GI pasangan luar atau
GI konvensional karena peralatan
tegangan tingi (Trafo, PMT, PMS, dan
sebagainya) berada di luar gedung
sedangkan peralatan kontrol berada di
dalam Gedung.
2. Setiap sistem peralatan listrik utama
dilengkapi dengan sistem proteksi untuk
mencegah terjadinya kerusakan pada
peralatan pada sistem dan
mempertahankan kestabilan sistem
ketika terjadi gangguan,sehingga
kontinuitas pelayanan dapat
dipertahankan.
3. Baterai berfungsi sebagai suplai
tegangan arus searah yang digunakan
untuk menjalankan motor-motor yang
berada pada PMS, PMT dan sebagai
sumber tenaga bagi peralatan PLC yang
berada di panel room.
4.
