PROPOSAL TUGAS AKHIR -...

Khairul Amri : Studi Kapasitas Converter Dan Bank Baterai Sebagai Sumber Tenaga Listrik Di Perusahaan Telekomunikasi, 2010.

STUDI KAPASITAS CONVERTER DAN BANK BATERAI

SEBAGAI SUMBER TENAGA LISTRIK

DI PERUSAHAAN TELEKOMUNIKASI

TUGAS AKHIR

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Pada Jurusan Teknik Elektro

Universitas Sumatera Utara

Oleh:

050 422 033 KHAIRUL AMRI

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009


LEMBAR PENGESAHAAN




Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Elektro

Oleh:

050 422 033 KHAIRUL AMRI

Disetujui Oleh:

Dosen Pembimbing

Ir. RISWAN DINZI, MT Nip : 131 803 349

Diketahui oleh,

Pelaksana Harian Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU,

NIP: 194610221973021001 Prof. DR. Ir. USMAN BAAFAI

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2009


ABSTRAK




Dengan pentingnya sumber energi listrik dalam kehidupan sehari-hari khususnya dalam teknologi telekomunikasi, maka energi listrik menjadi tuntutan yang harus dipenuhi guna menjaga ketersediaan jaringan komunikasi khususnya komunikasi selular atau Global System For Mobile (GSM).

Sistem Kelistrikan yang digunakan pada Teknologi Telekomunikasi bertujuan untuk menjamin ketersediaan daya listrik bagi network element (NE) serta melindungi network element dari gangguan yang bersifat kelistrikan seperti Overcurrent, under/over voltage. Network element yang terdapat pada teknologi telekomunikasi adalah Base Transceiver Station (BTS), Base Station Controller (BSC), Mobile Service Switching Center (MSC), Transmisi, Intelegent Network (IN), Value Added Service (VAS dan Router.

Pada dasarnya perangkat-perangkat Telekomunikasi tersebut mempunyai asupan tegangan DC (direct Current). Disebabkan penyediaan listrik oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) mempunyai sumber arus bolak-balik / Alternating Current (AC), maka harus ada converter yang dapat mengubah sumber arus bolak – balik tersebut menjadi sumber arus searah atau Direct Current (DC). Selain itu, untuk menjaga kesinambungan ketersediaan sumber arus searah (DC) ini, maka harus ada pencatuan arus searah DC cadangan pada sistim tanpa terputus (no-break) apabila terjadi gangguan pada catuan utama dari PLN.

Kata Kunci : Converter (rectifier) dan Bank Baterai.


KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

Tugas Akhir ini dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan

untuk memenuhi persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu

di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Adapun judul tugas akhir ini adalah “Studi Kapasitas Converter dan Kemampuan

Baterai Sebagai Sumber Tenaga Listrik Di Perusahaan Telekomunikasi”.

Selama dalam masa perkuliahan sampai menyelesaikan tugas akhir ini

penulis banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Karena

itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

1. Ayahanda H. Amarullah dan Ibunda Hj. Siti Hadijah yang tercinta, yang telah

begitu banyak memberikan dukungan moril maupun materil kepada penulis.

2. Bapak Prof. DR. Ir. Usman Baafai, Ketua Jurusan Departemen Teknik Elektro

Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Almarhum Ir. Nasrul Abdi, MT. Yang telah memberikan bimbingan

awal kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang

telah memberikan bimbingan, pengarahan dan motivasi kepada penulis.

5. Bapak Rinaldi A Rianda, Spv Mechanical Electrical Sumbagut Regional

Network Operation Sumbagut selaku pembimbing penulis di PT. Telkomsel


6. Bapak Rachmad Fauzi, ST. MT Sekretaris Jurusan Teknik Elektro FT-USU

7. Bapak Ir. Eddy Warman selaku dosen wali penulis.

8. Para staff pengajar dan pegawai Jurusan Teknik Elektro FT – USU.

9. Rekan – rekan mahasiswa Teknik Elektro PPSE stambuk 2005 yang telah

banyak membantu dalam penulisan laporan ini.

Akhirnya penulis berharap agar Skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita

semua, dan semoga Tuhan Yang Maha Esa melindungi kita semua. Amin

Medan, 26 November 2009

Penulis,

Khairul Amri


DAFTAR ISI

DAFTAR JUDUL

LEMBARAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

KATA PENGANTAR iv

DAFTAR ISI vi

DAFTAR GAMBAR x

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan 2

1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Metode Penulisan 3

1.5 Sistematika Penulisan 3

BAB II DASAR TEORI

2.1 GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION (GSM) 5

2.1.1 Switching Subsystem (SSS) 6

2.1.2 Base Station System (BSS) 7

2.1.3 Operating And Support System (OSS) 8

2.2 SISTEM KELISTRIKAN

2.2.1 Arus Listrik 8

2.2.2 Faktor Daya dan Daya Kompleks

2.2.3 Perhitungan Tiga Phasa


2.2.4 Hubungan Seri dan Pembagi Tegangan

2.2.5 Hubungan Paralel dan Pembagi Arus

2.2.6 Generator

2.2.7 Sistem DC Power

2.2.7.1 Instalasi Sistem DC Power

2.2.7.2 Pola Instalasi DC Power

2.2.8 Panel

2.2.9 ATS dan AMF

2.3 CONVERTER (RECTIFIER) 17

2.3.1 Jenis - Jenis Converter 17

2.3.2 Prinsip Operasi Converter Thyristor 18

2.3.3 Converter Penuh Satu Fasa 19

2.3.4 Converter Penuh Tiga Fasa 21

2.4 BATERAI

2.4.1 Bagian – Bagian Baterai 24

2.4.2 Prinsip Kerja Baterai 25

2.4.3 Prinsip Kerja Baterai Asam – Timah 26

2.4.4 Prinsip Kerja Baterai Basa / Alkali 28

2.4.5 Jenis-jenis Baterai

2.4.5.1 Baterai Asam ( Lead Acid Storage Battery) 29

2.4.5.2 Baterai Basa / Alkali ( Alkaline Storage Battery ) 30

2.4.5.3 Berdasarkan elektrolitnya

2.4.6 Cara – Cara Pengisian Baterai 31

2.4.7 Rangkaian Baterai 32


2.4.7.1 Hubungan Seri 33

2.4.7.2 Hubungan Paralel 33

2.4.7.3 Hubungan Kombinasi 34

2.4.8 Kapasitas Baterai 35

BAB III PENELITIAN DAN HASIL PENGUKURAN

3.1 SISTEM KELISTRIKAN DI PERUSAHAAN TELEKOMUNIKASI 36

3.2 PENELITIAN KAPASITAS BANK BATERAI 39

3.3 PENELITIAN KAPASITAS CONVERTER (RECTIFIER) 44

BAB IV ANALISA HASIL PENELITIAN

4.1 ANALISA SISTEM KELISTRIKAN DI PT.TELKOMSEL 49

4.2 ANALISA KAPASITAS CONVERTER (RECTIFIER) 52

4.2.1 Analisa Kapasitas Converter Siemens Modules GR 60 52

4.2.2 Analisa Kapasitas Powerware APR 48 Rectifier Module 58

4.3 ANALISA KAPASITAS BATERAI

4.3.1 Baterai Sonnenschein dryfit A600 65

4.3.2 Baterai Sonnenschein S12 /130 A C100 68

4.3.3 Baterai Compact Power 72

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN 83

5.2 SARAN 84

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan teknologi memungkinkan manusia hidup dalam suasana yang

nyaman dan serba praktis. Hal ini semua dimungkinkan dengan adanya energi

listrik. Energi listrik sampai saat ini masih memegang peranan penting dalam

memenuhi kebutuhan baik untuk rumah tangga, usaha industri, kegiatan sosial

seperti rumah sakit, rumah ibadah dan dalam peranannya dapat mendorong

kegiatan ekonomis sebagai penunjang kemajuan pembangunan Bangsa dan

Negara.

Pemakaian energi listrik dari tahun ke tahun di Indonesia terus meningkat,

sesuai dengan perkembangan beban dengan bertambahnya konsumen listrik untuk

perusahaan besar maupun kecil. Salah satu perusahaan yang terus

mengembangkan kualitas dan kuantitas jaringannya adalah Perusahaan

Telekomunikasi Seluler (Telkomsel). Telkomsel memiliki cakupan jaringan

GSM/GPRS/EDGE/3G paling luas di Indonesia dengan menyediakan cakupan

jaringan suara sama luasnya dengan cakupan jaringan data. Selain itu, jaringan

Telkomsel telah melingkupi lebih dari 95% dari total area populasi Indonesia,

termasuk kota besar, kabupaten, dan kecamatan. Oleh sebab itu, untuk menjaga

kestabilan jaringan yang baik maka harus di dukung oleh penyediaan listrik yang

baik. Maka dari itu penulis akan menyajikan penelitian dan analisa mengenai

sistem kelistrikan yang digunakan dalam teknologi telekomunikasi.


1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan

Adapun tujuan utama dari penulisan tugas akhir ini adalah :

1) Mempelajari dan menganalisa penggunaan serta pola installasi converter dan

baterai yang sesuai dengan kebutuhan beban yang terdapat di Perusahaan

Telekomunikasi.

2) Mempelajari dan menganalisa sistem cadangan sumber tenaga listrik

(back-up Power) dengan menggunakan Bank Baterai dan cara menghitung

kapasitas baterai serta menghitung kemampuan waktu backup baterai yang

dibutuhkan oleh masing – masing network element.

3) Mengetahui sistem kerja berbagai perangkat telekomunikasi

4) Untuk memenuhi persyaratan kelulusan sarjana di Departemen Teknik Elektro

Universitas Sumatera Utara.

1.3 Batasan Masalah

Mengingat luasnya pembahasan tentang sistem tenaga listrik pada

teknologi telekomunikasi, maka untuk mendapatkan hasil tulisan yang maksimal

penulis perlu membatasi masalah yang dibahas. Adapun batasan masalah dalam

tulisan ini adalah:

1) Tidak membahas secara menyeluruh seluruh peralatan dan rangkaian

elektronika sebagai komponen pendukung converter.

2) Tidak membahas penerapan perangkat listrik lainnya selain sistem kelistrikan

PT. Telkomsel, converter (rectifier) dan bank baterai yang digunakan di

Perusahaan Telekomunikasi.


1.4 Metode Penulisan

Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah :

1) Studi literature, berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku – buku teks

pendukung.

2) Studi diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing dan pembimbing

perusahaan mengenai masalah – masalah yang timbul selama penulisan tugas

akhir.

3) Studi penelitian, melakukan penelitian dan analisa di Perusahaan

Telekomunikasi PT. TELKOMSEL Central Japati Jl. Letda Sudjono No.252

Medan untuk mendapatkan data – data yang diperlukan.

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan pemahaman terhadap tugas akhir ini maka penulis

menyusun sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisikan uraian tentang latar belakang masalah, tujuan

penulisan, batasan masalah, metode pembahasan dan sistematika

penulisan laporan.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini membahas tentang teori dasar sistem kerja teknologi

telekomunikasi, sistem kelistrikan, sistem DC power, penerapan

converter (rectifier) serta aplikasi baterai sebagai pencatuan arus

searah DC.


BAB III PENELITIAN DAN HASIL PENGUKURAN

Bab ini membahas tentang hasil Penelitian serta hasil pengukuran

langsung dari sistem kelistrikan di Perusahaan Telekomunikasi

PT. Telkomsel.

BAB IV ANALISA HASIL PENELITIAN

Bab ini membahas mengenai analisa dari sistem Power di

Perusahaan Telekomunikasi, analisa mengenai kapasitas dan pola

installasi converter, kapasitas dan pola installasi baterai serta

proses charge dan discharge baterai sebagai bagian dari sistem DC

Power.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup laporan yang berisikan kesimpulan dan

saran-saran yang diperoleh penulis dari hasil penelitian ataupun

analisa data – data yang di peroleh.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


BSC

BSC

MSC/VLR

EIR

HLR/AuC

OMC - R OMS

PSTN/ISDNOther Netwok

OMS

SSS BSS

BAB II

DASAR TEORI

2.1 GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION (GSM)

Global system for mobile communication (GSM) merupakan sistem

telepon mobile yang terdiri dari beberapa band frekuensi yaitu GSM 900, GSM

1800, GSM 1900. Jaringan GSM terbagi dalam 3 (tiga) sistem utama, yaitu :

Switching Subsystem (SSS), Base Station System (BSS), dan Operation and

Support System (OSS).

Gambar 2.1. GSM Network


2.1.1 Switching Subsystem (SSS)

Switching Susbsystem adalah unsur jaringan GSM yang berfungsi

memproses panggilan yang ada serta fungsi – fungsi yang berkaitan dengan

pelanggan. Switching Subsystem mencakup unit – unit fungsional berikut ini :

1) MSC (Mobile Switching Center)

Fungsi dari MSC adalah :

• Routing panggilan dari dan ke Mobile Station.

• Memanajemen seluruh panggilan.

• Gateway ke network lain (PSTN, ISDN, Selular lain).

• Memberikan layanan supplementary dan services.

• Billing dan charging.

• Menyediakan fasilitas announcement.

2) VLR (Visitor Location Register)

Visitor Location Register merupakan database yang memiliki informasi

pelanggan sementara yang diperlukan oleh MSC untuk melayani pelanggan

yang berkunjung dari area lain.

3) HLR (Home Location Register)

Home Location Register adalah database yang digunakan untuk menyimpan

dan mengatur data-data pelanggan. Home Location Register dianggap sebagai

database yang paling penting sejak Home Location Register dapat

menyediakan data-data pelanggan tetap, termasuk status layanan pelanggan,

informasi lokasi pelanggan berada, dan status aktivasi pelanggan.


2.1.2 Base Station System (BSS)

Semua fungsi hubungan radio dijalankan oleh BSS. BSS terdiri dari

Transcoder Controller ( TRC ), Base Station Controller ( BSC ), dan Radio Base

Station (RBS). Semua fungsi yang berhubungan dengan radio dilaksanakan oleh

BSS terdiri dari :

1) BSC (Base Station Controller)

BSC mengatur semua fungsi hubungan radio dari jaringan GSM. BSC adalah

switch berkapasitas besar yang menyediakan fungsi seperti handover HP,

penyediaan chanel radio, kumpulan dari konfigurasi data beberapa cell,

interface ke arah MSC, BTS, dan OMC dan mengendalikan BTS – BTS yang

dibawahnya.

2) TRANSCODER CONTROLLER ( TRC )

TRC menghubungkan BSS dengan kemampuan adaptasi kecepatan. Perangkat

yang menjalankan adaptasi kecepatan disebut transcoder.

Kecepatan bit per chanel dikurangi dari 64 Kbps menjadi 16 Kbps. Ini

mengamankan jalur transmisi antara MSC ke BSC.

3) RADIO BASE STATION ( RBS )

RBS mengendalikan hubungan radio ke handphone (beriteraksi langsung

dengan Mobile Station melalui Radio / Air Interface), Satu RBS dapat

melayani 1, 2, atau 3 cell. Beberapa RBS dikontrol oleh satu BSC.


2.1.3 Operating And Support System (OSS)

Operation and Maintenance Center (OMC) terhubung dengan semua

perlengkapan yang ada di Switching Subsystem (SSS) dan BSS. Implementasi

dari OMC inilah yang disebut sebagai Operation and Support System (OSS). OSS

adalah suatu system fungsional yang digunakan oleh operator untuk memonitor

serta mengendalikan keseluruhan system. OSS bertujuan untuk memberikan

dukungan efektif terhadap aktifitas operasional dan maintenance yang terpusat,

regional atau local yang sangat dibutuhkan oleh sebuah jaringan GSM.

2.2 SISTEM KELISTRIKAN

2.2.1 Arus Listrik

Arus listrik disimbolkan dengan huruf I (berasal dari kata

perancis:intensite), di definisikan sebagai perubahan kecepatan muatan terhadap

waktu, atau pengertian lainnya adalah muatan yang mengalir dalam satuan waktu.

Jadi, arus sebenarnya adalah muatan yang bergerak. Selama muatan tersebut

bergerak maka akan muncul arus, tetapi ketika muatan tersebut diam maka arus

pun akan hilang. Muatan akan bergerak jika ada energi luar yang

mempengaruhinya. Muatan adalah satuan terkecil dari atom atau sub bagian dari

atom. Di dalam teori atom modern, dinyatakan bahwa atom terdiri dari partikel

inti ( proton yang bermuatan (+) dan neutron yang bersifat netral) yang dikelilingi

oleh muatan elektron (-). Jadi, normalnya atom bermuatan netral.

Muatan terdiri dari dua jenis yaitu bermuatan positif dan bermuatan

negatif. Arah arus listrik searah dengan arah muatan positif atau berlawanan

dengan arah aliran elektron. Suatu partikel dapat menjadi muatan positif apabila


t

I I

t 0

kehilangan elektron, dan menjadi negatif apabila menerima elektron dari partikel

lain. Arus listrik terbagi atas dua jenis :

1) Arus Searah DC (Direct Current).

Arus DC adalah arus yang mempunyai nilai polaritas yang tetap atau

konstan terhadap satuan waktu, artinya dimanapun kita meninjau arus

tersebut pada waktu yang berbeda akan mendapatkan nilai polaritas yang

sama. Nilai polaritas bisa selalu bernilai positif ataupun selalu bernilai

negatif.

2) Arus Bolak – Balik AC (Alternating Current).

Arus AC adalah arus yang mempunyai nilai polaritas yang berubah- ubah

terhadap satuan waktu. Pada satu waktu nilai polaritasnya positif, tetapi

pada selang waktu lain nilai polaritasnya negatif.

Gambar 2.2 Arus Searah Gambar 2.3 Arus bolak – balik

2.2.2 Faktor Daya dan Daya Kompleks

Diketahui bahwa daya rata – rata bukan fungsi rms dari arus dan tegangan

saja. Tetapi ada unsur perbedaan sudut Phasa arus dan tegangan. Jika arus dan

tegangan dari persamaan se phasa dan θ = 0 0 ; maka persamaan daya menjadi


P = V . I . cos θ = V . I [W]

Untuk θ = 60 0 P = V.I cos (60 0 ) = 0,3 VI [Watt]

θ = 90 0 P = V.I cos (90 0 ) = 0

Arus yang mengalir pada sebuah tahanan, akan menimbulkan tegangan

pada tahanan sebesar :

V r = I r r

Sehingga

P = V r . I m . Cos θ

Karena tidak adanya beda Phasa antara arus dan tegangan pada tahanan, maka

sudut θ = 0 0 sehingga :

P = V. I

Untuk induktor dan kapasitor, arus yang mengalir pada elemen – elemen

ini masing – masing akan tertinggal dan terdahulu sebesar 90 0 terhadap tegangan

V L = I L . jwL

V C = I C (wc

j− )

Dimana V L ; V c ; I L ; I c adalah besaran – besaran fasor.

Daya rata – rata elemen – elemen ini adalah nol.

Tegangan dikalikan dengan arus disebut daya semu. Daya rata – rata

dibagi dengan daya nyata disebut faktor daya. Untuk arus dan tegangan sinusoid,

faktor daya dapat dihitung dengan rumus

Faktor daya = IV

P.

= θθ cos.

cos.=

IVIV


θ dinamakan sudut faktor daya, sudut ini menentukan kondisi terdahulu atau

tertinggal tegangan terhadap arus.

Bila sebuah beban diberi tegangan. Impedansi dari beban tersebut akan

menentukan besar arus dan sudut Phasa yang mengalir pada beban tersebut.

Faktor daya merupakan petunjuk yang menyatakan sifat suatu beban.

Misalkan : Faktor daya beban pertama = 1 dan faktor daya beban kedua = 0,5.

Maka beban kedua akan membutuhkan 2 kali lebih besar arus beban yang

pertama. Untuk efisiensi dan operasi, diusahakan faktor daya mendekati satu.

Persamaan bilangan kompleks daya adalah :

S = V a . I a [ VA ]

Dimana S = bilangan kompleks daya

V a dan I a = besaran fasor

I a = konjugasi kompleks dari I a

Jika V a dan I a dinyatakan sebagai

V a = V < θ1

I a = I < θ2

Persamaan S menjadi :

S = V.I cos ( θ1 – θ2) + j V.I sin (θ1- θ2)

θ1- θ2 adalah sudut yang menyatakan besarnya sudut tegangan yang mendahului

arus. Bilangan nyata dari bilangan kompleks S di definisikan sebagai daya

rata – rata. Oleh karena itu, daya rata – rata ini sering disebut daya nyata atau

cukup disebut daya.


Vbn

Vcn

Van

Ia

Ic

Ib

n

Z

n

Z Z

Bagian imajiner dari bilangan kompleks S disebut daya reaktif dan diberi

simbol Q dengan satuan VAR. Sebagaimana daya nyata terdapat pada tahanan,

daya reaktif terdapat pada sebuah reaktansi. Daya reaktif positif akan terdapat

pada induktor dengan arus tertinggal terhadap tegangan. Dengan dasar itu pula,

daya reaktif negatif terdapat pada sebuah kapasitor.

2.2.3 Perhitungan Tiga Phasa

Hampir semua listrik yang digunakan oleh industri, dibangkitkan, di

transmisikan dan didistribusikan dalam sistem tiga phasa. Sistem tiga phasa ini

memiliki besar yang sama (untuk tegangan atau arus) tetapi mempunyai

perbedaan sudut sebesar 120 0 antar Phasanya. Sumbu ini disebut juga sumbu

yang seimbang.

Apabila sumber mensuplai sebuah beban seimbang, maka arus – arus yang

mengalir pada masing – masing penghantar akan memiliki besar yang sama dan

berbeda sudut Phasa sebesar 120 0 satu sama lain. Arus – arus ini disebut arus

yang seimbang. Gambar 2.4 memperlihatkan sebuah rangkaian sederhana dan

diagram fasor sebuah sistem seimbang.

a


Vcn

Ic

Van

Ia

Vbn

Ib

b)

Gambar 2.4 Sistem Tiga phasa hubungan Y

Sistem pada gambar 2.4 disebut sistem urutan abc, dimana Phasa b tertinggal

120 0 terhadap Phasa a, dan Phasa c tertinggal 120 0 terhadap Phasa b. Hanya satu

kemungkinan urutan lagi selain urutan abc yaitu acb. Beban pada gambar 2.4 a

dihubungkan dengan cara hubungan Y. Dalam hubungan tipe Y ini tegangannya

adalah tegangan kawat netral dan arus yang mengalir pada tiap Phasa beban

adalah arus kawat. Tegangan antara masing – masing kawat (saluran) dapat

dihitung sebagai berikut :

V ab = V an + V nb = V an - Vbn

V bc = Vbn - Vcn

V ca = Vcn - V an

Penulisan secara matematis dari gambar 2.4b untuk urutan Phasa abc dapat

dijelaskan sebagai berikut :

V ab = V an . 3 .< 30 0

V bc = Vbn . 3 .< 30 0


V ca = Vcn . 3 .< 30 0

Masing – masing tegangan kawat – kawat terdahulu 30 0 dan 3 kali

besar terhadap tegangan kawat netral. Untuk urutan Phasa – Phasa acb persamaan

diatas akan menjadi :

V ab = V an . 3 .< - 30 0

V bc = Vbn . 3 .< - 30 0

V ca = Vcn . 3 .< - 30 0

Daya yang digunakan pada masing – masing Phasa pada beban adalah :

P θ1 = V an .I 1 . cos θ

Dimana I 1 = arus I a

COS θ = faktor daya

Untuk sistem yang seimbang, daya total yang dipergunakan adalah

P T = P θ3 = 3. V an .I 1 . cos θ

= 3 . 3

VH . I 1 . cos θ

= 3 . VH . I1 . cos θ

dimana :

VH = tegangan kawat ke kawat

I 1 = arus kawat ke kawat


Ia

ib

Ic

Ica

Ibc

IabZ Z

Z

a

b c

Gambar 2.5 Sistem tiga phasa hubungan delta

Baban pada gambar 2.4 adalah terhubung secara bintang (Y). Selain hubungan

bintang ini masih terdapat satu buah hubungan lain untuk beban yang seimbang,

yaitu hubungan delta (∆) seperti digambarkan pada gambar 2.5. Tegangan pada

hubungan delta ini adalah tegangan kawat ke kawat. Hubungan antara arus kawat

dengan arus yang mengalir pada beban dapat dijelaskan dengan rumus :

I a = I ab + I ac = I ab - I ca

I b = Ibc - I ab

I c = I ca - Ibc

Hubungan antara arus kawat pada hubungan delta untuk urutan Phasa abc dan acb

dapat dijelaskan melalui persamaan – persamaan di bawah ini :

I a = I ab . 3 .< 30 0

I b = Ibc . 3 .< 30 0

I c = I ca . 3 .< 30 0

Untuk arus Phasa abc, arus kawat 3 kali arus Phasa dan tertinggal 30 0 arus

Phasa.

I a = I ab . 3 .< - 30 0


I b = Ibc . 3 .< - 30 0

I c = I ca . 3 .< - 30 0

Untuk urutan Phasa acb, arus terdahulu 30 0 terhadap arus Phasa.

Daya yang dikonsumsi setiap Phasa pada beban gambar 2.5 adalah

P θ1 = V H .I ab . cos θ

Dimana

VH = Tegangan Vab

Cos θ = faktor daya

Untuk sistem yang seimbang, daya total yang dikonsumsi ke beban adalah :

P T = 3 . P θ1 = 3 VH . I ab . cos θ

= 3 . VH. 31I . Cos θ

= 3. VH. I1 . Cos θ

dimana : I1 = arus kawat

Dengan memperhatikan persamaan diatas, maka tampak kedua persamaan

itu adalah sama. Hal ini berarti, jika tegangan kawat – kawat, arus kawat dan Cos

θ diketahui maka daya yang dikonsumsi dapat dihitung tanpa perlu mengetahui

bentuk hubungan dari beban tersebut. Dengan persamaan yang sama, dapat

diketahui bahwa

|S T | = 3 . VH. I1

Q T = 3 . VH. I1 . Sin θ


2.2.4 Hubungan Seri dan Pembagi Tegangan

Dalam rangkaian listrik arus searah, jika resistor dihubungkan secara seri,

maka kuat arus yang melalui tiap resistor adalah sama, yaitu sama dengan kuat

arus yang melalui resistor penggantinya ( I 1 = I 2 = I 3 =I ek ). Beda potensial

(tegangan) tiap resistor dapat dihitung dengan hukum ohm

V = I x R

V 1 = R1 .I1 dan V 2 = R 2 .I 2 dan V 3 = R 3 .I 3 maka V ek = R ek .I ek

Jumlah tegangan dapat dihitung : V 1 + V 2 + V 3 = Vek

2.2.8 Hubungan Paralel dan Pembagi Arus

Dalam susunan paralel, tegangan tiap resistor adalah sama, yaitu sama

dengan tegangan resistor penggantinya. V 1 = V 2 = V 3 = V ek

Jumlah kuat arus : I 1 + I 2 + I 3 = I ek

Yang dimaksud beban DC, bukan hanya beban yang bersifat resistif saja

tetapi suatu beban yang memerlukan input tegangan DC. Adapun untuk

mendapatkan input tegangan DC, dapat dilakukan dengan menyearahkan tegangan

jala – jala.


2.2.9 Generator

Generator adalah Mesin yang Mengubah Energi Mekanik Menjadi

Energi Listrik. Secara praktis generator sinkron selalu merupakan generator tiga

Phasa. Jika dua buah kumparan diletakkan pada alur yang berbeda pada stator seperti

ditunjukkan pada gambar 2.6, maka tegangan induksi yang dibangkitkan akan

memiliki beda phasa sebesar 120°. Sedang untuk generator 4 kutub ditunjukkan pada

gambar 2.7.

Gambar 2.6 Generator Sinkron Tiga Phasa Dua Kutub

Gambar 2.7 Generator Sinkron Tiga Phasa Empat Kutub

Dimana tiap-tiap fasa memiliki dua buah kumparan yang ditempatkan secara

simetris terhadap masing-masing pasang kutub. Kumparan pada masing-masing


phasa dapat dihubungkan seri atau paralel dan generator tiga fasa kumparan-

kumparannya umumnya dihubungkan bintang seperti ditunjukkan pada gambar

2.8

Gambar 2.8 Hubungan Belitan Stator Generator Tiga phasa

2.2.7 Sistem DC Power

DC Power adalah alat bantu utama yang sangat diperlukan sebagai

penyedia arus searah (direct current) yang digunakan untuk peralatan-peralatan

kontrol, peralatan proteksi dan peralatan lainnya yang menggunakan sumber arus

DC, baik untuk unit pembangkit dalam keadaan normal maupun dalam keadaan

darurat (emergency). Pada beberapa unit pembangkit kecil, khususnya

Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) maupun Pembangkit Listrik Tenaga

Diesel (PLTD), sumber DC Power digunakan sebagai start-up unit. Dalam

instalasi sumber tegangan / arus searah (direct current / DC) meliputi panel-panel

kontrol, instalasi / pengawatan listrik, meter-meter, indikator dan perlengkapan

lainnya seperti : converter (rectifier), baterai dan inverter. Sumber Instalasi DC

Power dipasok oleh converter (rectifier) baik dari sumber 3 (tiga) phasa maupun

1 (satu) phasa yang dihubungkan dengan baterai dengan kapasitas tertentu sesuai


kebutuhan dan tingkat kepentingannya. Kapasitas baterai biasanya disesuaikan

dengan kebutuhan yang ada pada unit pembangkit itu sendiri baik sebagai back up

power ataupun start up unit cadangan.

2.2.7.1 Instalasi Sistem DC Power

Instalasi sistem DC power berfungsi untuk menyalurkan suplai DC yang

dipasok oleh converter (rectifier) tiga phasa maupun satu phasa yang dihubungkan

dengan baterai. Terdapat 3 (tiga) jenis instalasi atau suplai DC Power yang biasa

digunakan, antara lain:

1)

Instalasi DC power dengan sumber tegangan 220/250 Volt ini dipasok dari

converter (rectifier) yang dihubungkan dengan baterai pada panel DC. Dari panel

DC ini digunakan untuk mensuplai :

Instalasi Sistem DC Power 220 / 250 Volt

• DC Station Board, antara lain untuk motor-motor, indikator, lampu

penerangan dan lain – lain.

• Inverter yang digunakan untuk mensuplai Kontrol dan Instrumentasi pada

turbin, boiler, switchgear dll.

2)

Instalasi DC power dengan sumber tegangan 110/125 Volt ini dipasok dari

converter (rectifier) yang dihubungkan dengan baterai pada panel DC. Dari panel

DC ini digunakan untuk mensuplai 125 Volt DC Station Board, untuk mensuplai :


• Kontrol dan instrumentasi seperti pada turbin,boiler,ash dan dash handling dll.

• Relay Proteksi.

• Motor-motor DC 110/125 Volt


AC 1

Batere 1

Converter 1

3)

Instalasi DC power dengan sumber tegangan 48 volt biasanya digunakan

untuk Telekomunikasi (Telepon / Facsimile) dan Teleproteksi (khusus di Gardu

Induk). Sedangkan instalasi DC power dengan sumber tegangan 24 volt DC biasa

digunakan pada Emergency Diesel Generator untuk Starting Aplications 24 Vdc.


2.2.7.2 Pola Instalasi DC Power

Instalasi pada sistem DC power terdiri dari beberapa pola atau model

berdasarkan kondisi peralatan yang terpasang. Hal ini juga dipengaruhi oleh

tingkat keandalan yang dibutuhkan dan kemampuan dari sumber DC itu sendiri .

1) Pola Instalasi DC Power 1

Pola 1 ini terdiri dari 1 (satu) unit trafo, 1 (satu) unit converter (rectifier), 1

(satu) unit baterai dan 1 (satu) unit bus DC. Dalam hal ini pengaman utama dan

pengaman cadangan menggunakan MCB yang berbeda seperti terlihat pada

gambar 2.9

Gambar 2.9 Pola 1 Instalasi Sistem DC Power


AC 1

Batere 1

C

onve

rter 1

AC 2

Batere 2

Interlock System

C

onve

rter 2

2)

Pola yang kedua ini terdiri dari : 2 (dua) unit trafo, 2 (dua) unit converter

(rectifier), 2 (dua) unit baterai dan 1 (satu) unit bus DC. Dalam hal ini pengaman

utama dan pengaman cadangan menggunakan MCB yang berbeda seperti terlihat

pada gambar di bawah ini. Pola operasinya adalah :

Pola Instalasi DC Power 2

• Sistem 1 : sumber listrik 1, converter (rectifier) 1 dan baterai 1, beroperasi

memikul beban

• Sistem 2 : sumber listrik 2, converter (rectifier) 2 dan baterai 2, beroperasi

tanpa beban

Sistem 1 dan sistem 2 beroperasi secara bergantian yang dilakukan oleh

Interlock System DC Utama


3) Pola Instalasi DC Power 3


Converter 1

Batere 2

AC 2AC 1

Batere 1

Kopel

Converter 2

Pola 3 ini terdiri dari : 2 (dua) unit trafo, 2 (dua) unit Converter (rectifier),

2 (dua) unit baterai dan 2 (dua) unit bus DC. Pengaman utama dan cadangan

menggunakan MCB yang berbeda. Pola operasinya adalah :

• Sistem 1 : Power supply 1, converter (rectifier) 1 dan baterai 1, beroperasi

memikul beban

• Sistem 2 : Power supply 2, converter (rectifier) 2 dan baterai 2, beroperasi

tanpa beban

Pada posisi normal sistem 1 dan sistem 2 operasi secara terpisah, posisi

MCB keluar (MCB kopel interlock dengan MCB sistem 1 dan sistem 2). Pada saat

pemeliharaan sistem 1, MCB sistem 1 dilepas maka MCB kopel akan masuk

secara otomatis. Demikian juga sebaliknya. Lihat diagram dibawah ini


Pola instalasi diatas adalah hanya contoh dari sekian banyak pola instalasi

yang berkembang saat ini khususnya di unit pembangkit yang memerlukan

keandalan yang tinggi dengan pola pengoperasian yang tinggi juga.

2.2.8 Panel


Kombinasi panel – panel adalah bentuk dari perlengkapan hubung bagi

pada tempat pelayanannya, terbuat dari konduktif atau tidak konduktif yang di

pasang pada rangka yang dilengkapi dengan perlengkapan listrik seperti sakelar,

kabel dan rel. Perlengkapan hubung bagi yang di batasi dan dibagi – bagi dengan

baik menjadi petak – petak yang tersusun mendatar dan tegak dianggap sebagai

satu panel hubung bagi (PHB).

Terdapat tiga tingkatan (level) pada panel dalam mendistribusikan tenaga

listrik, main distribution level, sub distribution level, dan load level.

•

MDP (main distribution panel) menghubungkan langsung antara sumber

tenaga listrik dengan sub distribution panel (SDP). Digunakan terutama sekali

untuk : Safety disconnection, Coupling busbar section, Proteksi Busbar, Pemilihan

dalam perlengkapan proteksi yang dilengkapi oleh fuse, pemutus sirkit, dan

pemutus sirkit tidak otomatis.

Main Distribution Panel (MDP)

•

SDP (sub distribution panel ) digunakan untuk : safety connection,

switching beban listrik, sistem lampu dan motor, proteksi kabel, jaringan listrik

dan beban, proteksi cadangan , proteksi terhadap tegangan lebih, kontrol, metering

dan pengukuran

Sub Distribution Panel (SDP)

2.2.10 ATS dan AMF

ATS adalah singkatan dari automatic Transfer Switch, yaitu proses

pemindahan sumber listrik dari sumber listrik yang satu ke sumber listrik yang

lain secara bergantian sesuai dengan perintah pemrograman. ATS adalah


pengembangan dari COS atau yang biasa disebut secara jelas sebagai charge over

switch , beda keduanya adalah terletak pada sistem kerjanya, untuk ATS kendali

kerjanya dilakukan secara otomatis, sedangkan COS dikendalikan atau

dioperasikan secara manual.

AMF adalah singkatan dari Automatic Main Failure yang maksudnya

menjelaskan cara kerja otomatisasi terhadap sistem kelistrikan cadangan apabila

terjadi gangguan pada sumber listrik / penyulang listrik utama (Main), istilah ini

secara umum sering dijabarkan sebagai sistem kendali.

2.3 CONVERTER

Converter sering juga disebut Rectifier adalah suatu rangkaian peralatan

listrik yang digunakan untuk mengubah arus listrik bolak-balik (Alternating

Current, disingkat AC) menjadi arus listrik searah (Direct Current, disingkat DC),

yang berfungsi untuk pasokan DC power baik ke peralatan-peralatan yang

menggunakan sumber DC maupun untuk mengisi baterai agar kapasitasnya tetap

terjaga penuh sehingga kehandalan unit pembangkit tetap terjamin. Dalam hal ini

baterai harus selalu tersambung ke converter (rectifier).

Kapasitas converter (rectifier) harus disesuaikan dengan kapasitas baterai

yang terpasang, setidaknya kapasitas arusnya harus mencukupi untuk pengisian

baterai sesuai jenisnya yaitu

Baterai alkali = ( 0,2 x Kapasitas baterai ) + beban statis

Baterai Asam = ( 0,1 x kapasitas baterai ) + beban statis

2.3.1 Jenis - Jenis Converter


Converter (rectifier) dengan Phasa terkendali dapat diklarifikasikan pada

dua tipe, tergantung pada suplai masukan

1) Converter (rectifier) satu Phasa

2) Converter (rectifier) tiga Phasa

setiap tipe dapat dibagi lagi menjadi : semiconverter, converter penuh,

dual converter. Semikonverter merupakan converter satu kuadran dan hanya

memiliki satu polaritas tegangan dan arus keluaran. Converter penuh merupakan

converter dua kuadran yang dapat memiliki tegangan keluaran baik positif dan

negatif, akan tetapi keluaran arus converter hanya dapat berharga positif.

Dua converter akan beroperasi pada empat kuadran yang dapat menghasilkan

tegangan dan arus keluaran berharga positif maupun negatif.

2.3.2 Prinsip Operasi Converter Thyristor

Perhatikan rangkaian gambar 2.12a dengan beban resistif. Selama

setengah siklus positif dari tegangan masukan, anoda thyristor relatif positif

terhadap katoda sehingga thyristor disebut terbias-maju. Ketika thyristor T1

dinyalakan pada ωt = α, thyristor T1 akan tersambung dan tegangan masukan

akan muncul di beban. Ketika tegangan masukan mulai negatif pada ωt = α, anoda

thyristor akan negatif terhadap katodanya dan thyristor T1 akan disebut terbias

mundur dan dimatikan. Waktu setelah tegangan masukan mulai positif hingga

thysistor dinyalakan pada ωt = π disebut sudut delay atau sudut penyalaan α.

Gambar 2.12b memperlihatkan daerah operasi dari converter dengan

tegangan dan arus keluaran memiliki polaritas tunggal. Gambar 2.12c

memperlihatkan bentuk gelombang tegangan masukan, tegangan keluaran, arus

beban dan tegangan sepanjang thyristor T1. Converter ini tidak biasa digunakan


Vp

+

-

Vs = Vm sin wt

T1

R

io+

-

VT1+ -

Vo

Vo

ioo idc

Vdc

0 α π

Vo/R

2π

0 α

0 α

0 α

2π

2π

2π

Vm

V1

Vm

Vo

io

VT1

V1

-Vm

π

π

ωt

ωt

ωt

ωt

Vs

pada aplikasi industri karena keluarannya memiliki ripple yang tinggi dan

frekwensi ripple rendah. Jika fs merupakan frekuensi dari suplai masukan,

komponen frekuensi terendah pada tegangan ripple keluaran akan fs juga.

a) Rangkaian b) Kuadran

c) Bentuk Gelombang


Gambar 2.12 Converter thyristor satu Phasa dengan beban resistif

2.3.3 Converter Penuh Satu Phasa

Rangkaian untuk converter penuh satu Phasa di perlihatkan pada gambar

2.13 dengan beban sangat induktif sehingga arus beban bersifat kontinyu dan

tanpa ripple. Sepanjang setengah siklus positif, thyristor T1 dan T2 terbias maju;

dan ketika thyristor – thyristor ini dianyalakan secara bersamaan pada ωt = α,

beban akan terhubung ke suplai melalui T1 dan T2. Akibat beban yang bersifat

induktif, thyristor T1 dan T2 akan terus tersambung saat waktu telah melewati ωt

= π, walaupun tegangan masukan telah negatif. Selama setengah siklus tegangan

masukan negatif, thyristor T3 dan T4 akan terbias maju; penyalaan T3 dan T4

akan memberikan tegangan suplai sebagai tegangan bias mundur bagi T1 dan T2.

T1 dan T2 akan dimatikan melalui komutasi line (komutasi natural) dan arus

beban akan ditransfer dari T1 dan T2 ke T3 dan T4. Gambar 2.13b

memperlihatkan daerah operasi converter(rectifier) dan gambar 2.13c yang

memperlihatkan bentuk gelombang tegangan masukan, tegangan keluaran dan

arus masukan serta keluaran.

Selama periode dari α ke π, tegangan masukan Vs dan arus masukan i s

akan positif, daya akan mengalir dari catuan ke beban. Saat itu converter(rectifier)

dikatakan berada pada mode operasi penyearahan. Selama periode dari π ke π+ α,

tegangan Vs akan negatif, sedangkan i s akan positif, sehingga terdapat aliran

daya balik dari beban ke suplai. Saat ini converter disebut berada pada keadaan


+

-

Vs

T1 T3

T4 T2

is

iT1

R

L Vo

+

-

Io = ia

VdcVa

idc io

- Vdc

wt

wt

wt

wt

T1,T2 T3,T4 Vs

V=Vm sin wt

α

α

α

π

π

π

π +α

π +α

π +α

2π

2π

2π

io

is

T3,T4

π 2π

Arus Beban

mode operasi inversi. Converter jenis ini digunakan secara ekstensif pada banyak

aplikasi industri sampai level daya 15 KW. Tergantung pada nilai α, tegangan

keluaran rata – rata dapat positif ataupun negatif dan memberikan operasi pada

dua kumparan.

a) Rangkaian b) Kuadran


Beban

T1 T5 T6

T4 T6 T2

Van

Vcn

Vbn

a

b ib

c

n

iT1

iT4

Io=is

+

-

Vo

c) Bentuk Gelombang

Gambar. 2.13 Converter(rectifier) Penuh Satu Phasa

2.3.4 Converter Penuh Tiga Phasa

Converter tiga Phasa secara ekstensif digunakan pada banyak aplikasi

industri hingga level daya 120kW dengan daerah operasi dua kuadran. Gambar

2.14a memperlihatkan rangkaian converter penuh dengan beban yang sangat

indukt if. Rangkaian ini dikenal sebagai jembatan tiga Phasa. Thyristor dinyalakan

pada interval π/3. Frekuensi ripple tegangan keluaran akan 6fs dan kebutuhan

proses filtering menjadi lebih ringan dari converter gelombang setengah maupun

semiconverter tiga Phasa. Pada ωt = π/6 + α, thyristor T6 telah tersambung dan

thyristor T1 akan dinyalakan. Selama interval (π/6 + α) ≤ ωt ≤ (π/2 + α), thyristor

T1 dan T6 tersambung dan tegangan line to line V ab = (V an - V bn ) akan muncul

sepanjang beban. Jika diberi nomor seperti pada gambar 2.14a, barisan penyalaan

akan 12,23,34,45,56 dan 61. Gambar 2.14b memperlihatkan bentuk gelombang

dari tegangan masukan, tegangan keluaran, arus masukan dan arus yang melalui

thyristor.


a) Rangkaian

π/6 π/6 + α π/2 + α 3π/2

T5,T6 T6,T1 T1,T2 T2,T3 T3,T4 T4,T5 T5,T6

Vmα

α

T1 T3 T5Van Vbn Vcn

Vc Vcb Vab Vac Vbc Vba Vca Vcb

π 2π

iT1

iT4

π/6 + α 5π/6 + α

+is

+ia

+ia ia=is

π/6 + α 5π/6 + α7π/6 + α

11π/6 + α

-ia

io

Arus Beban

wt

wt

wt

wt

wt

wt

wt


b) Bentuk Gelombang

Gambar 2.14 Converter(rectifier) Penuh Tiga Phasa

2.4 BATERAI

Baterai atau akumulator adalah sebuah sel listrik dimana didalamnya

berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (dapat berbalikan) dengan

efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel,

adalah di dalam baterai dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi

tenaga listrik (proses pengosongan), dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi

tenaga kimia, pengisian kembali dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda

yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik dalam arah ( polaritas ) yang

berlawanan didalam sel.

Jenis sel baterai ini disebut juga Storage Battery, adalah suatu baterai yang

dapat digunakan berulang kali pada keadaan sumber listrik arus bolak balik (AC)

terganggu.

2.4.1 Bagian – Bagian Baterai

Keterangan gambar :

1. Plat / elektroda positif

2. Plat / elektoda negatif

3. Separator

4. Kontainer atau wadah

5. Kutub baterai


6. Lubang pengisian elektrolit.

Gambar 2.15 Bagian – bagian baterai

Tiap sel baterai ini terdiri dari dua macam elektroda yang berlainan, yaitu

elektroda positif dan elektroda negatif yang dicelupkan dalam suatu larutan kimia.

Menurut pemakaian baterai dapat digolongkan ke dalam 2 jenis :

• Stationary ( tetap )

• Portable (dapat dipindah-pindah)

2.4.2 Prinsip Kerja Baterai

1) Proses discharge pada sel berlangsung menurut skema Gambar 2.16a.

Bila sel dihubungkan dengan beban maka, elektron mengalir dari

anoda melalui beban ke katoda, kemudian ion-ion negatif mengalir ke

anoda dan ion-ion positif mengalir ke katoda.

2) Pada proses pengisian menurut skema Gambar 2.16b dibawah ini

adalah bila sel dihubungkan dengan power supply maka elektroda

positif menjadi anoda dan elektroda negatif menjadi katoda dan proses

kimia yang terjadi adalah sebagai berikut :

• Aliran elektron menjadi terbalik, mengalir dari anoda

melalui power supply ke katoda

• Ion-ion negatif mengalir dari katoda ke anoda

• Ion-ion positif mengalir dari anoda ke katoda


Jadi reaksi kimia pada saat pengisian (charging) adalah kebalikan dari

saat pengosongan (discharging)

a) b)

Gambar 2.16 Proses Pengosongan dan Pengisian baterai

2.4.3 Prinsip Kerja Baterai Asam - Timah.

Bila sel baterai tidak dibebani, maka setiap molekul cairan elektrolit Asam

sulfat (H 2 SO 4 ) dalam sel tersebut pecah menjadi dua yaitu ion hydrogen yang

bermuatan positif (2H + ) dan ion sulfat yang bermuatan negative (SO 4− )

H 2 SO 4 2H + + SO 4−

Proses pengosongan

Bila baterai dibebani, maka tiap ion negatif sulfat. (SO 4− ) akan bereaksi

dengan plat timah murni (Pb) sebagai katoda menjadi timah sulfat (Pb SO 4 )

sambil melepaskan dua elektron. Sedangkan sepasang ion hidrogen (2H + ) akan

beraksi dengan plat timah peroksida (PbO 2 ) sebagai anoda menjadi timah sulfat


(PbSO 4 ) sambil mengambil dua elektron dan bersenyawa dengan satu atom

oksigen untuk membentuk air (H 2 O). Pengambilan dan pemberian elektron dalam

proses kimia ini akan menyebabkan timbulnya beda potensial listrik antara kutub-

kutub sel baterai.

Proses tersebut terjadi secara simultan dengan reaksinya dapat dinyatakan.

Pb O 2 + Pb + 2 H 2 SO 4 Pb SO 4 + Pb SO 4 + 2 H 2 O Sebelum Proses Setelah proses

Pb O 2 = Timah peroxida (katub positif / anoda)

Pb = Timah murni (kutub negatif/katoda)

2 H 2 SO 4 = Asam sulfat (elektrolit)

Pb SO4 = Timah sulfat (kutub positif dan negatif setelah proses

Pengosongan )

H 2 O = Air yang terjadi setelah pengosongan

Jadi pada proses pengosongan baterai akan terbentuk timah sulfat (Pb

SO 4 ) pada kutub positif dan negatif, sehingga mengurangi reaktifitas dari cairan

elektrolit karena asamnya menjadi timah, sehingga tegangan baterai antara kutub-

kutubnya menjadi lemah.

Proses Pengisian

Proses ini adalah kebalikan dari proses pengosongan dimana arus listrik

dialirkan yang arahnya berlawanan, dengan arus yang terjadi pada saat

pengosongan.Pada proses ini setiap molekul air terurai dan tiap pasang ion

hydrogen (2H + ) yang dekat plat negatif bersatu dengan ion negatif Sulfat (SO 4− )

pada plat negatif untuk membentuk asam sulfat. Sedangkan ion oksigen yang


bebas bersatu dengan tiap atom Pb pada plat positif membentuk timah peroxida

(PbO 2 ).

Proses reaksi kima yang terjadi adalah sebagai berikut :

Pb SO 4 + Pb SO 4 + 2 H 2 O Pb O 2 + Pb + 2 H 2 SO 4 Setelah pengosongan Setelah pengisian 2.4.4 Prinsip Kerja Baterai Basa / Alkali

Baterai Alkali menggunakan potasium Hydroxide sebagai elektrolit,

selama proses pengosongan (Discharging) dan pengisian (Charging) dari sel

baterai alkali secara praktis tidak ada perubahan berat jenis cairan elektrolit.

Fungsi utama cairan elektrolit pada baterai alkali adalah bertindak sebagai

konduktor untuk memindahkan ion-ion hydroxide dari satu elektroda ke elektroda

lainnya tergantung pada prosesnya, pengosongan atau pengisian, sedangkan

selama proses pengisian dan pengosongan komposisi kimia material aktif pelat-

pelat baterai akan berubah. Proses reaksi kimia saat pengosongan dan pengisian

pada elektroda-elektroda sel baterai alkali sebagai berikut :

Untuk baterai Nickel-Cadmium

2 Ni OOH + Cd + 2 H 2 O 2Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2 Pengosongan Pengisian

2NiOOH = Incomplate nickelic - hydroxide (Plat positif atau anoda)

Cd = Cadmium (Plat negatif atau katoda)

2Ni (OH) 2 = Nickelous hydroxide (Plat positif)

Cd (OH) 2 = Cadmium hydroxide (Plat negatif)

Untuk Baterai nickle – Iron

2 Ni OOH + Fe + 2 H 2 O 2Ni (OH) 2 + Fe (OH) 2 Pengosongan Pengisian

dimana :


2NiOOH = Incomplate nickelic – hydroxide (Plat positif)

Fe = Iron (Plat negatif)

2Ni (OH) 2 = Nickelous hydroxide (Plat positif)

Fe (OH) 2 = Ferrous hydroxide (Plat negatif)

2.4.5 Jenis-jenis Baterai.

Bahan elektrolit yang banyak dipergunakan pada baterai adalah jenis asam

(lead acid) dan basa (alkali). Untuk itu dibawah ini akan dibahas kedua jenis

bahan elektrolit tersebut.

2.4.5.1 Baterai Asam ( Lead Acid Storage Battery)

Baterai asam bahan elektrolitnya adalah larutan asam belerang

(Sulfuric Acid = H 2 S0 4 ). Didalam baterai asam, elektroda - elektrodanya terdiri

dari plat-plat timah peroksida PbO 2 (Lead Peroxide) sebagai anoda (kutub

positif) dan timah murni Pb (Lead Sponge) sebagai katoda (kutub negatif). Ciri-

ciri umum (tergantung pabrik pembuat) sebagai berikut :

• Tegangan nominal per sel 2 Volt.

• Ukuran baterai per sel lebih besar bila dibandingkan dengan baterai alkali.

• Nilai berat jenis elektrolit sebanding dengan kapasitas baterai.

• Suhu elektrolit sangat mempengaruhi terhadap nilai berat jenis elektrolit,

semakin tinggi suhu elektrolit semakin rendah berat jenisnya dan sebaliknya.

• Nilai standar berat jenis elektrolit tergantung dari pabrik pembuatnya.

• Umur baterai tergantung pada operasi dan pemeliharaan, biasanya dapat

mencapai 10 - 15 tahun, dengan syarat suhu baterai tidak lebih dari 20 0 C.

• Tegangan pengisian per sel harus sesuai dengan petunjuk operasi dan

pemeliharaan dari pabrik pembuat. Sebagai contoh adalah :


- Pengisian awal (Initial Charge) : 2,7 Volt.

- Pengisian secara Floating : 2,18 Volt.

- Pengisian secara Equalizing : 2,25 Volt.

- Pengisian secara Boosting : 2,37 Volt.

- Tegangan pengosongan per sel (Discharge ) : 2,0 – 1,8 Volt.

2.4.5.2 Baterai Basa / Alkali ( Alkaline Storage Battery )

Baterai alkali bahan elektrolitnya adalah larutan alkali (Potassium

Hydroxide) yang terdiri dari :

• Nickel-Iron Alkaline Battery ( Ni- Fe battery )

• Nickel-Cadmium Alkaline Battery ( Ni-Cd battery )

Pada umumnya yang banyak dipergunakan di instalasi unit pembangkit

adalah baterai alkali cadmium ( Ni-Cd ).

Ciri-ciri umum (tergantung pabrik pembuat) sebagai berikut :

• Tegangan nominal per sel 1,2 Volt.

• Nilai berat jenis elektrolit tidak sebanding dengan kapasitas baterai.

• Umur baterai tergantung pada operasi dan pemeliharaan, biasanya dapat

mencapai 15 - 20 tahun, dengan syarat suhu baterai tidak lebih dari 20 0 C.

• Tegangan pengisian per sel harus sesuai dengan petunjuk operasi dan

pemeliharaan dari pabrik pembuat. Sebagai contoh adalah :

- Pengisian awal (Initial Charge) = 1,6 – 1,9 Volt.

- Pengisian secara Floating = 1,40 – 1,42 Volt.

- Pengisian secara Equalizing = 1,45 Volt


- Pengisian secara Boosting = 1,50 – 1,65 Volt

• Tegangan pengosongan per sel (Discharge ) : 1 Volt (reff. Hoppeke & Nife)

2.4.5.3 Berdasarkan elektrolitnya

Jenis baterai berdasarkan jenis elektrolitnya terdiri dari sel basah

(baterai basah) dan sel kering (baterai kering). Baterai basah mempunyai ciri – ciri

antara lain elektrolitnya berbentuk cair, kapasitas umumnya besar dan bentuk fisik

umumnya besar. Sedangkan baterai kering mempunyai ciri – ciri antara lain

elektrolitnya berbentuk pasta , kapasitas umumnya kecil dan bentuk fisiknya

lebih kecil.

2.4.6 Cara – Cara Pengisian Baterai

a) Pengisian awal (Initial charge)

Pengisian ini dimaksudkan untuk pembentukan sel Baterai, cara ini hanya

dilakukan pada Baterai yang single sel atau Baterai stasioner dan hanya

dilakukan sekali saja.

b) Pengisian kembali (recharging)

Pengisian recharging dilakukan secara otomatis setelah baterai mengalami

pengosongan. Lamanya pengisian kembali disensor oleh rectifier sehingga

apabila Baterai sudah penuh maka dilanjutkan dengan pengisian trickle.

c) Pengisian equalizing / penyesuaian

Pengisian penyesuaian atau equalizing dimaksudkan untuk mendapatkan

kapasitas penuh pada setiap sel seimbang dengan kata lain memulihkan


kapasitas Baterai. pengisian ini juga dilakukan pada saat baterai setelah

adanya penambahan aquades.

d) Pengisian perbaikan/treatment

Pengisian perbaikan atau treatment dimaksudkan untuk memulihkan kapasitas

baterai yang berada dibawah standar setelah Baterai dilakukan perbaikan,

apabila setelah diadakan perbaikan hasilnya belum dicapai dapat dilakukan

beberapa kali.

e) Pengisian khusus / Boost charge

Pengisian khusus atau boost charge dimaksudkan untuk memulihkan baterai

secara cepat setelah adanya pengosongan yang banyak, misalnya pada sistim

operasi charge discharge yang belum mendapat catuan PLN.

f) Pengisian kompensasi Floating/trickle charge

Pengisian kompensasi dimaksudkan untuk menjaga kapasitas baterai selalu

dalam kondisi penuh akibat adanya pengosongan diri (self discharge) yang

besarnya 1% dari kapasitas.

2.4.7 Rangkaian Baterai

Dikarenakan tegangan baterai per sel terbatas, maka perlu untuk

mendapatkan solusi agar tegangan baterai dapat memenuhi atau sesuai dengan

tegangan kerja peralatan maupun untuk menaikkan kapasitas dan juga kehandalan

pemakaian dengan merangkai (meng-koneksi) beberapa baterai dengan cara :

• Hubungan seri


• Hubungan parallel

• Hubungan Kombinasi, yang terdiri dari seri paralel dan Paralel Seri.

2.4.7.1 Hubungan Seri

Koneksi baterai dengan hubungan seri ini dimaksudkan untuk dapat

menaikkan tegangan baterai sesuai dengan tegangan kerja yang dibutuhkan atau

sesuai tegangan peralatan yang ada. Kekurangan dari hubungan seri ini adalah jika

terjadi gangguan atau kerusakan pada salah satu sel baterai maka suplai sumber

DC ke beban akan terputus.

Gambar 2.17 Hubungan Baterai Secara Seri

2.4.7.2 Hubungan Paralel

Koneksi baterai dengan hubungan paralel ini dimaksudkan untuk dapat

menaikkan kapasitas baterai atau Ampere hour (Ah) baterai. Selain itu juga dapat

memberikan keandalan beban DC pada sistem. Hal ini disebabkan jika salah satu

sel baterai yang dihubungkan paralel mengalami gangguan atau kerusakan maka

sel baterai yang lain tetap akan dapat mensuplai tegangan DC ke beban, jadi tidak


akan mempengaruhi suplai secara keseluruhan sistem, hanya kapasitas daya

sedikit berkurang sedangkan tegangan tidak terpengaruh

Gambar 2.18 Hubungan Baterai Secara Paralel

2.4.7.3 Hubungan Kombinasi

Pada hubungan kombinasi ini terbagi menjadi 2 macam yaitu seri paralel

dan 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.

• Hubungan Seri Paralel


Gambar 2.19 Hubungan Baterai Secara Seri Paralel

• Hubungan Paralel Seri

Gambar 2.20 Hubungan Baterai Secara Paralel

2.4.8 Kapasitas Baterai

Kapasitas suatu baterai adalah menyatakan besarnya arus listrik (Ampere)

baterai yang dapat disuplai atau dialirkan ke suatu rangkaian luar atau beban

dalam jangka waktu (jam) tertentu, untuk memberikan tegangan tertentu.

Kapasitas baterai ( Ah ) dinyatakan sebagai berikut :


C = I x t

Dimana :

C = Kapasitas baterai ( Ah )

I = Besar arus yang mengalir (Ampere )

t = Waktu pemakaian ( Jam ).

BAB III

PENELITIAN DAN HASIL PENGUKURAN

3.1 SISTEM KELISTRIKAN DI PERUSAHAAN TELEKOMUNIKASI

Sistem Kelistrikan di Perusahaan Telekomunikasi bertujuan untuk

menjamin ketersediaan daya listrik bagi network element (NE) serta melindungi

network element dari gangguan yang bersifat kelistrikan (Overcurrent, under /

over voltage, lithning). Dari hasil penelitian, diperoleh data bahwa network

element yang di suplai adalah :

1) BSC (Base Station Controller)

2) MSC (Mobile Switching Center)

3) Transmisi (PDH dan SDH)

4) IN (Intelegent Network)

5) Router

Sumber tegangan AC digunakan untuk mensuplai peralatan listrik seperti

Penerangan, Air Conditioner (AC), Intelegent Network (IN), Router/Server dan


inverter sedangkan sumber tegangan DC digunakan untuk mensuplai network

element seperti : RBS, Minilink, Transmisi dan MSC.

Sistem catu daya di Telkomsel Central Japati Tembung dapat di gambarkan

melalui diagram di bawah ini :

Gambar 3.1 Sistem catu daya di Telkomsel

P

MDP

SDP

SDP

SDP

INVERTER

BATERAI

RECTIFIER BEBAN DC

BEBAN AC BIASA

ATS

G

BEBAN AC PENTING

MCB-02

MC-01

Interlocked

Dari PLN

Dari Genset

Beban AC

RSTLamp

VM

VS

CT1-3

AM

RSTLamp

VM

VS

FM

A

BMC-02

MCB-01

K31

K32

MDP + ATS/AMF

Arrester

SDP

INVERTER

UPS

Rectifier

Battery Bank

Beban AC

Beban AC

Beban DC


Gambar 3.2. Konfigurasi Sistem Catu daya


Gambar 3.3 Sistem Kelistrikan PT. Telkomsel Central Japati Tembung

57

3.2 PENELITIAN KAPASITAS BANK BATERAI

Dari penelitian yang dilakukan diperoleh data bahwa terdapat 3 (tiga) jenis

baterai yang digunakan dalam sistem kelistrikan di Perusahaan Telekomunikasi

Central Japati Tembung yang antara lain adalah :

1) Baterai Sonnenschein dryfit A600

Spesifikasi dari baterai Sonnenschein dryfit A600

Tipe baterai : 16OpZV 2000

Tegangan Nominal : 2 Volt

Kapasitas Nominal : 2000 Ah C10

Gambar 3.4 Baterai Sonnenschein dryfit A600

Type Nominal Voltage

Nominal Capacity C100

Discharge Current I100

12 OPzV 1400 2 Volt 1400 Ah 14 A 12 OPzV 1700 2 Volt 1700 Ah 17 A 16 OPzV 2300 2 Volt 2300 Ah 23 A 20 OPzV 2900 2 Volt 2900 Ah 29 A 24 OPzV 3500 2 Volt 3500 Ah 35 A

Tabel 3.1 Data teknik Kapasitas Baterai Sonnenschein dryfit A600

Capacities C1 - C100 (20 0 C)

Type C1 ( 1h ) C3 ( 2h ) C5 ( 5h ) C10 (10h) C100 (100h) 1.67 V/C 1.75 V/C 1.77 V/C 1.8 V/C 1.85 V/C

12 OPzV 1400 630 882 1022 1200 1400 12 OPzV 1700 765 1071 1241 1500 1700 16 OPzV 2300 1035 1449 1679 2000 2300 20 OPzV 2900 1305 1827 2117 2500 2900 24 OPzV 3500 1575 2205 2555 3000 3500

58

Tabel 3.2 Pengaruh temperatur terhadap pegisian baterai

2) Baterai Sonnenschein S12 /130 A

Gambar 3.5 Baterai Sonnenschein S12 /130 A

Spesifikasi dari baterai Sonnenschein

Tipe baterai : S12/130 A



59

Type Part Number Nominal Voltage

Nominal Capacity C100

Discharge Current I100

S12/6.6 S NGSO1206D6HS0SA 12 Volt 6.6 Ah 0.066 A S12/17 G5 NGSO120017HS0BA 12 Volt 17 Ah 0.17 A S12/27 G5 NGSO120027HS0BA 12 Volt 27 Ah 0.27 A S12/32 G6 NGSO120032HS0BA 12 Volt 32 Ah 0.32 A S12/41 A NGSO120041HS0CA 12 Volt 41 Ah 0.41 A S12/60 A NGSO120060HS0CA 12 Volt 60 Ah 0.6 A

S12/85 A * NGSO120085HS0CA 12 Volt 85 Ah 0.85 A S12/90 A NGSO120090HS0CA 12 Volt 90 Ah 0.9 A

S12/130 A NGSO120130HS0CA 12 Volt 130 Ah 1.3 A S12/230 A NGSO120230HS0CA 12 Volt 230 Ah 2.3 A


Type C1 (1h) C5 (5h) C10 (10h) C20 (20h) C100 (100 h) 1.7 V/C 1.7 V/C 1.7 V/C 1.75 V/C 1.8 V/C

S12/85 A 55 Ah 68.5 Ah 74 Ah 76 Ah 85 Ah S12/90 A 50.5 Ah 72 Ah 78 Ah 84 Ah 90 Ah S12/130 A 66 Ah 93.5 Ah 104.5 Ah 110 Ah 130 Ah S12/230 A 120 Ah 170 Ah 190 Ah 200 Ah 230 Ah

Tabel 3.3 Data teknik Kapasitas Baterai Sonnenschein S12

Tabel 3.4 Pengaruh temperatur terhadap pegisian baterai

60

Keterangan tabel 3.4

• Dengan switch regulator ( dua langkah kontrol ) : pengisian pada kuva B

( pengisian tegangan maksimal ) untuk 2 jam per hari, kemudian switch akan

pindah ke kuva C.

• Pengisian standar ( tanpa switching ) terdapat pada kurva A

• Pengisian Boost (pengisian equalizing dengan external generator) :

Pengisian pada kurva B untuk 5 jam per bulan, kemudian switch akan

pindah ke kurva C

3) Baterai Compact Power

Gambar 3.6 Baterai Compact Power

Berikut Spesifikasi dari Compact Power

Tipe baterai : 6CP155-6V155Ah


Tegangan pengukuran : 5,4 Volt


Tegangan Floating : 54 V ± 1% @ + 20 0 C

61

Sistem bank baterai di Perusahaan Telekomunikasi Telkomsel central

japati tembung yang antara lain :

• 1 (satu) sistem bank baterai Sonnenschein S12/130 A dengan kapasitas

4 X 130 Ah, sebagai sumber arus searah (DC) cadangan untuk BSC 1

• 1 (satu) sistem Bank Baterai Compact Power dengan kapasitas 2 X 155 Ah,

sebagai sumber arus searah (DC) cadangan untuk BSC 2

• 1 (satu) sistem Bank Baterai Compact Power dengan kapasitas 2 X 155 Ah,

sebagai sumber arus searah (DC) cadangan untuk BSC 3


4 X 130 Ah, sebagai sumber arus searah (DC) cadangan untuk TMDN 13 dan

TMDN 10



TMDN 19



TMDN 27

• 5 (lima) sistem bank baterai Sonnenschein dryfit A600 dengan kapasitas

5 X 2000Ah, sebagai sumber arus searah (DC) cadangan MSC, Inverter,

Intelegent Network, Router.

62

3.3 PENELITIAN KAPASITAS CONVERTER (RECTIFIER)

Dari penelitian yang dilakukan diperoleh data bahwa terdapat 2 (dua) jenis

converter (rectifier) yang digunakan dalam sistem kelistrikan di Perusahaan

Telekomunikasi Central Japati Tembung yang antara lain adalah :

1. Converter Siemens Modules GR 60 48 V / 120 A

Gambar 3.7 Converter Siemens Modules GR 60 48V/120 A

• Tegangan keluaran nominal : 48 Volt

Keluaran DC (Direct Current Output)

• Pengisisian Floating : 2,23 V/C ( setting range : 51 s.d 58 V DC)

• Pengisian Equalising : 2,33 V/C ( setting range : 52 s.d 60 V DC)

• Rating arus keluaran : 120 A

• Tegangan masukan nominal : 3 phasa AC 400 V…-20%. + 15%

Masukan AC (Alternating Current Input)

• Rating Tegangan Kerja : 184 s.d 265 V

• Frekuensi Nominal : 50/60 Hz

• Arus masukan : 10,5 A

63

Converter (rectifier) merupakan suatu alat yang dapat mengubah sumber

listrik arus bolak – balik menjadi sumber listrik arus searah. Converter Siemens

Modules GR 60 48 V / 120 A merupakan penyedia sumber tegangan DC (Direct

Current) untuk network element MSC, Inverter, Intelegent Network (IN),

Transmisi, dan Router yang terbagi atas :

1) converter siemens system 7 (Rack 6)

Terdapat 4 (enam) modul converter

Kapasitas converter : 4 X 120 A

Beban yang terukur : 4 X 68 A

Tegangan yang disetting : 54 V















64












2. Powerware APR 48 Rectifier Module

Gambar 3.8 Converter Siemens Modules GR 60 48V/120 A

• Tegangan Keluaran Nominal : 48 V

Keluaran DC ( Direct Current output)

• Batas tegangan yang dapat diatur : 43 s.d 57.5 V

• Rating daya keluaran : 1500 W

• Rating arus keluaran : 31 A @ 48 V

65

• Tegangan masukan nominal : 240 V AC


• Rating tegangan kerja : 185 s.d 275 V – pada suhu diatas 50 0 C

150 s.d 185 V pada suhu diatas 30 0 C

• Frekuensi nominal : 45 s.d 66 Hz

• Arus masukan : 12 A

Converter Powerware APR 48 Rectifier Module digunakan untuk network

element BSC dan TRC dengan rincian sebagai berikut :

1) converter BSC System 1

Terdapat 5 (lima) modul converter


Beban yang terukur : 54,7 A

Tegangan yang disetting : 54,48 Volt




Beban yang terukur : 49 A

Tegangan yang disetting : 54 Volt





Tegangan yang disetting : 54 Volt

66

4) converter TRC System 4















BAB IV

ANALISA HASIL PENELITIAN

4.1 ANALISA SISTEM KELISTRIKAN DI PT.TELKOMSEL

Untuk menjaga agar network element tetap bekerja maka diperlukan

sumber listrik lebih dari satu yaitu sumber listrik PLN (Perusahaan Listrik

67

Negara), Diesel generator serta dari baterai yang harus bergantian dalam

pengoperasiannya.

Secara garis besar sistem kelistrikan di Perusahaan Telekomunikasi itu

melingkupi :

• Mains Supply ( Perusahaan Listrik Negara)

• Diesel Generator untuk cadangan catuan input tegangan AC

• Distribusi dan Instalasi listrik

• Converter (Rectifier) yang berfungsi untuk mengubah catuan AC menjadi DC

• Inverter yang berfungsi untuk mengubah catuan DC menjadi AC no-break

• Baterai yang merupakan catuan cadangan tegangan DC bila converter

mengalami gangguan.

• Grounding.

• Sistem Penerangan dan Air Conditioner.

• FAP (Fire Alarm Protection)

Dari hasil penelitian yang dilakukan di PT. Telkomsel Central Japati

Tembung. Sistem kelistrikan dari network element dibagi atas dua sistem yaitu

sistem AC Power dan sistem DC Power. Sumber tegangan DC digunakan untuk

mensuplai network element seperti : RBS, TRC, BSC, Transmisi dan MSC,

sedangkan sumber tegangan AC dibagi tiga yaitu sumber AC biasa yang

digunakan untuk mensuplai daya listrik seperti penerangan dan air conditioner

(ac). Sumber tegangan AC Penting digunakan untuk mensuplai daya listrik untuk

peralatan listrik seperti komputer monitoring. Sedangkan sumber AC sangat

68

MCB-02

MC-01

Interlocked

Dari PLN

Dari Genset

RSTLamp

VM

VS

CT1-

AM

RSTLamp

VM

VS

FM

A

BMC-02

MCB-01

K01

K02

CNT

AMF

CONVERTER

SDP

UPS

Beban AC Biasa

Beban AC Penting

Beban AC Sangat Penting

Bank Baterai

Inverter

penting digunakan untuk mensuplai daya listrik untuk network element seperti

Intelegent Network, Router / Server dan VAS (value added service).

Untuk memindahkan energi listrik dari sumber listrik yang satu ke sumber

listrik yang lain secara bergantian dalam pengoperasian sistem power dibutuhkan

ATS. Biasanya ATS disertakan dengan AMF sebagai kontrol kendali.

Gambar 4.1Sistem Kelistrikan di PT. Telkomsel Central Japati Tembung

Sistem kerja panel ATS yang sering di temukan adalah kombinasi untuk

pertukaran sumber listrik baik dari baterai dan dari generator ke PLN maupun

sebaliknya, bilamana suatu saat sumber listrik dari PLN tiba – tiba padam, maka

ATS memerintahkan generator untuk start sekaligus bertugas memberikan

proteksi terhadap sistem generator, baik proteksi terhadap unit mesin yang berupa

pengamanan terhadap gangguan rendahnya tekanan minyak pelumas (low oil

pressure) maupun kondisi temperature mesin serta media pendinginannya, dan

juga memberikan perlindungan terhadap unit generatornya baik berupa

pengamanannya terhadap beban pemakaian yang berlebih maupun perlindungan

69

terhadap tegangan dan frekuensi generator. Apabila parameter yang diamankan

melebihi batas 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, sebelumnya baterai

menyuplai listrik ke generator untuk proses starting generator dan pada saat itu

baterai juga menyuplai listrik ke sisi beban hingga generator beroperasi secara

normal, kemudian ATS memutus sambungan dari baterai ke generator. Setelah

generator beroperasi maka secara otomatis dihubungkan ke beban.

Apabila kemudian PLN kembali normal, selanjutnya ATS bertugas untuk

mengembalikan jalurnya dengan memindahkan switch kembali ke sisi utama dan

untuk kemudian di susul dengan tugas AMF untuk memberhentikan kerja mesin

diesel tersebut, demikian seterusnya semua sistem kontrol dikendalikan secara

otomatis berjalan dengan sendirinya.

4.2 ANALISA KAPASITAS CONVERTER

Converter atau biasa disebut dengan rectifier adalah alat yang digunakan

untuk mengubah sumber arus bolak -balik (AC) menjadi sumber arus searah

(DC). Secara garis besar converter berfungsi sebagai :

70

• Pengubah catuan input tegangan AC menjadi catuan output tegangan DC yang

sesuai dengan karakteristik beban.

• Memelihara kapasitas baterai dengan fasilitas pengisian kembali (recharge

baterai), pengisian kompensasi self discharge (floating charge) maupun

pengisian penyesuaian (equalizing charge).

• Memberikan catuan tegangan DC yang aman terhadap beban yang berubah –

ubah.

• Menjamin suplai arus ke beban dari 0 % sampai dengan 100 %.

Dari penelitian yang telah dilakukan, diketahui bahwa PT. Telkomsel Central

Japati Tembung menggunakan 2 (dua) jenis converter yaitu :

1. Converter Siemens Modules GR 60

2. Converter Powerware APR 48 Rectifier Module

4.2.1 Analisa Kapasitas Converter Siemens Modules GR 60

Spesifikasi Converter Siemens Modules GR 60

• Tegangan keluaran nominal : 48 Volt

Keluaran DC (Direct Current Output)

• Pengisisian Floating : 2,23 V/C ( setting range : 51 s.d 58 V DC)

• Pengisian Equalising : 2,33 V/C ( setting range : 52 s.d 60 V DC)

• Rating arus keluaran : 120 A

• Tegangan masukan nominal : 3 phasa AC 400 V…-20%. + 15%


• Rating Tegangan Kerja : 184 s.d 265 V

• Frekuensi Nominal : 50/60 Hz

71

• Arus masukan : 10,5 A

Converter Siemens Modules GR 60 digunakan untuk penyediaan sumber

tegangan DC untuk network element : MSC, Inverter, Intelegent Network (IN),

Transmisi, dan Router.

Dari electrical data diatas diketahui bahwa converter siemens modules GR 60

mempunyai catuan input tegangan AC 3 phasa, 50 Hz dari main supply (PLN)

ataupun generator yang masuk melalui Panel MDP yang kemudian didistribusikan

ke masing – masing unit converter.

Converter Siemens GR 60 memperoleh catuan masukan dari dua SDP :

1) SDP rectifier siemens #1

( Rectifier system 7,8,9 dan Static By Pass Inverter 1,2,3 )

Dari hasil pengukuran diperoleh data pengukuran :

Load R = 105 A

Load S = 108 A

Load T = 104 A

Maka dapat kita hitung daya listrik yang dihasilkan oleh masing – masing

phasa dengan Faktor daya (cos θ = 0,85).

P R = V x I cos θ

= 220 Volt AC x 105 A x 0,85

= 19,635 kwatt.

P s = V x I cos θ

= 220 Volt AC x 108 A x 0,85

= 20,196 kwatt.

P t = V x I cos θ

72

= 220 Volt AC x 104 A x 0,85

= 19,448 kwatt.

Maka daya total yang dihasilkan oleh SDP rectifier siemens #1 & Static By

Pass Inverter 1,2,3 adalah :

PT = P1 + P 2 + P3

= 19,635 + 20,196 + 19,448

= 59,279 kwatt.

2) SDP rectifier siemens #2

( Rectifier system 10,11,12 dan static by pass Inverter)

Dari hasil pengukuran diperoleh data pengukuran :

Load R = 118 A

Load S = 120 A

Load T = 117 A

Maka dapat kita hitung daya listrik yang dihasilkan oleh masing – masing

phasa dengan Faktor daya (cos θ = 0,85).

P R = V x I cos θ

= 220 Volt AC x 118 A x 0,85

= 22,066 kwatt.

P s = V x I cos θ

= 220 Volt AC x 120 A x 0,85

= 22,44 kwatt.

P t = V x I cos θ

73

Bank Baterai

FuseFuse

ConverterFuse

Beban

= 220 Volt AC x 117 A x 0,85

= 21,879 kwatt.

Maka daya total yang dihasilkan oleh SDP rectifier siemens #2 adalah :

PT = P1 + P 2 + P3

= 22,066 + 22,44 + 21,879

= 66,385 kwatt.

Converter siemens modules GR 60 48V / 120 A merupakan salah satu

converter yang banyak digunakan di perusahaan telekomunikasi. Dalam

pengoperasiannya converter ini dirancang secara paralel yaitu keluaran tegangan

DC converter diparalelkan dengan baterai dan beban pada terminal –terminal yang

tersedia.

Alasan – alasan converter dihubungkan paralel dengan beban dan baterai adalah :

1. Nilai tegangan nominal yang akan diterima oleh semua network element akan

sama.

2. Penyediaan sumber arus searah (DC) untuk semua network element akan di

suplai oleh semua converter unit.

3. Apabila converter system mengalami gangguan maka baterai akan langsung

mencatu beban (network element) melalui panel baterai.

74

Converter

Terminal Positif

Terminal Negatif

Vac 3 Phasa

Fuse

Gambar 4.2 Sistem Paralel Converter

Gambar 4.3 Sistem Paralel Converter siemens modules GR 60

Pada gambar diatas kita dapat mengamati bahwa keluran DC dari

converter dihubungkan paralel dengan baterai dan catuan untuk network element

pada terminal positif untuk catuan tegangan positif dan terminal negatif untuk

catuan tegangan negatif.

75

Converter

2,25 V/sel

Di PT. Telkomsel Central Japati tembung terdapat 34 (tiga puluh empat)

modul converter siemens modules GR 60 yang dihubungkan secara paralel ke

beban dan baterai. Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh data – data

• Beban yang terukur pada setiap modul = 68 A

• Tegangan keluaran yang disetting = 54 Volt

Beban yang terukur pada converter merupakan distribusi beban / arus

listrik yang mengalir dari semua converter yang dihubungkan paralel ke network

element sehingga arus total (beban total) dari network element dapat dihitung :

Beban total = 68 A x 34 Modul Converter

= 2312 A.

Tegangan keluaran pada converter sebesar 54 volt DC diperoleh dengan

melakukan setting / pengaturan tegangan pada converter yang disesuaikan dengan

metode pengisian Floating untuk baterai Sonnenschein dryfit A600 yaitu

2,25 Volt/Cell pada suhu 20 0 C (lihat tabel 3.2 Pengaruh temperatur terhadap

pegisian baterai). Pengisian Floating merupakan Pengisian kompensasi yang

dimaksudkan untuk menjaga kapasitas baterai agar selalu dalam kondisi penuh

akibat adanya pengosongan diri (self discharge) yang besarnya 1% dari kapasitas

Tegangan Floating = 2,25 Volt x Jumlah Cell baterai

= 2,25 Volt x 24 Cell baterai

= 54 Volt DC.

76

Gambar 4.4 Pengisian Baterai Floating

Sedangkan tegangan yang diberikan oleh converter pada pengisian Boost

atau pengisian khusus untuk memulihkan baterai secara cepat setelah adanya

pengosongan yang banyak, misalnya pada sistim operasi charge discharge yang

belum mendapat catuan PLN sebesar 2,35 Volt / Cell ((lihat tabel 3.2 Pengaruh

temperatur terhadap pegisian baterai). Sehingga apabila baterai dalam kondisi

tidak penuh maka converter akan secara otomatis (setting pada converter) akan

memberikan tegangan sesuai dengan tegangan Boost sebesar :

Tegangan Boost = 2,35 Volt x Jumlah Cell baterai

= 2,35 Volt x 24 Cell baterai

= 56,4 Volt DC

Dari analisa diatas maka dapat dihitung daya listrik yang diberikan oleh

seluruh modul Converter siemens modules GR 60 48V / 120 A dalam keadaan

normal sebesar :

P terpakai = V x I

= 54 Volt DC x 2312 A

= 124,848 kwatt

Sedangkan kapasitas daya Converter yang tersedia sebesar :

P tersedia = V x I x Jumlah Modul Conveter

77

= 54 Volt DC x 120 A x 34 Modul

= 220,32 kwatt.

Sehingga kita dapat menghitung efisiensi penggunaan converter apabila

bekerja dengan beban normal sebesar :

η utilisasi = PtersediaPterpakai X 100 %

= kwatt. 220,32kwatt 124,848 X 100 %

= 56,6 %.

Untuk menghindari terjadinya lonjakan beban yang disebabkan oleh

pengisian boost pada baterai, maka kapasitas converter harus disesuaikan dengan

kapasitas baterai yang terpasang setidaknya kapasitas arusnya harus mencukupi

untuk pengisian baterai yang sesuai jenisnya, untuk baterai lead acid (baterai

asam) yaitu (0,1 x kapasitas baterai) + beban statis. Baterai Sonnenschein dryfit

A600 yang digunakan pada sistem converter Siemens Modules GR 60 merupakan

jenis baterai asam (lead acid). Sehingga dapat dihitung jumlah modul converter

yang harus tersedia jika terjadi beban puncak.

Beban puncak converter (Kc) = (0,1 x kapasitas baterai) + beban statis

Kc = ( 0,1 x 10.000 Ah ) + 2312 A

Kc = 1000 + 2312

Kc = 3312 A.

*diketahui : Kapasitas baterai 10.000 Ah C10

( lihat analisa baterai Sonnenschein dryfit A600 )

78

Sehingga jumlah converter yang harus tersedia sebanyak :

Jumlah modul converter = Beban puncak / arus keluaran converter

= AA

1203312 = 27,6 atau ± 28 modul converter.

Converter converter siemens GR60 yang terpasang di PT.Telkomsel Central

Japati Tembung sebanyak 34 modul, ini berarti terdapat 6 modul converter

siemens GR60 yang beroperasi dalam keadaan stand by. Hal ini dimaksudkan

agar apabila terdapat masalah di salah satu modul, maka sistem kelistrikan DC

tidak mengalami gangguan.

4.2.2 Analisa Kapasitas Converter Powerware APR 48 Rectifier Module

• Tegangan Keluaran Nominal : 48 V

Keluaran DC ( Direct Current output)

• Batas tegangan yang dapat diatur : 43 s.d 57.5 V

• Rating arus keluaran : 31 A @ 48 V

• Tegangan masukan nominal : 220 V AC


• Rating tegangan kerja : 185 s.d 275 V – pada suhu diatas 50 0 C

150 s.d 185 V pada suhu diatas 30 0 C

• Frekuensi nominal : 45 s.d 66 Hz

• Arus masukan : 12 A

Converter Powerware APR 48 Rectifier Module digunakan untuk

penyediaan sumber tegangan DC untuk network BSC dan TRC.

79

Dari electrical data diatas diketahui bahwa converter Powerware APR 48

Rectifier Module mempunyai catuan input tegangan AC 1 phasa dengan tegangan

± 220V AC. 50 Hz dari main supply (PLN) ataupun generator yang masuk

melalui Panel MDP yang kemudian didistribusikan ke masing – masing unit

converter.

Seperti converter Siemens Modules GR 60, dalam pengoperasiannya

converter Powerware APR 48 juga dihubungkan paralel dengan beban dan baterai.

Untuk converter Powerware APR 48 Rectifier Module, tegangan keluaran

pada converter merupakan tegangan yang disetting untuk pengisian baterai

Sonnenschein S12 /130 A secara Floating sebesar 2,27 Volt / cell dan Boost

sebesar dari 2,45 volt/cell yang kemudian akan turun pada tegangan 2,35

Volt /cell. (lihat Tabel 3.4 Pengaruh temperatur terhadap pegisian baterai).

pada suhu 20 0 C sehingga :

Tegangan Floating = 2,27 Volt x Jumlah Cell

= 2,27 Volt x 24 Cell

= 54,48 Volt DC

Selain baterai Sonnenschein S12 /130 A, converter Powerware APR 48

Rectifier Module juga menggunakan baterai compact power 6CP-155Ah sebagai

sumber energi listrik DC cadangannya. Pada baterai compact power tegangan

pengisian floatingnya sebesar 2,25 V/cell pada suhu 20 0 C.

Tegangan Floating = 2,25 Volt x Jumlah Cell baterai

= 2,25 Volt x 24 Cell baterai = 54 Volt DC

4.2.2.1 Analisa Kapasitas Converter Powerware APR 48 Rectifier Module

Pada Network Element BSC dan TRC.

80

Network element BSC system 1

• Beban yang terukur = 54,7 A

• Tegangan keluaran yang disetting = 54,48 Volt DC

• Jumlah modul yang beroperasi = 5 modul.

• Baterai yang digunakan = Sonnenschein S12 /130 A

Dari data diatas dapat dihitung efisiensi penggunaan modul converter Powerware

APR 48 rectifier Module untuk network element BSC system 1

P terpakai = V x I

= 54,48 Volt DC x 54,7 A = 2,98 kwatt

Sedangkan kapasitas daya Converter yang tersedia sebesar :

P tersedia = V x I x Jumlah Modul Conveter

= 54,48 Volt DC x 31 A x 5 Modul

= 8,44 kwatt.

Sehingga kita dapat menghitung efisiensi penggunaan converter apabila bekerja

dengan beban normal sebesar :

η utilisasi = PtersediaPterpakai X 100 %

= kwatt. 8,44kwatt 2,98 X 100 %

= 35,3 %.

Untuk menghindari terjadinya lonjakan beban yang disebabkan oleh

pengisian boost pada baterai, maka kapasitas converter harus disesuaikan dengan

kapasitas baterai yang terpasang setidaknya kapasitas arusnya harus mencukupi

81

untuk pengisian baterai yang sesuai jenisnya, untuk baterai lead acid (baterai

asam) yaitu (0,1 x kapasitas baterai) + beban statis.

Beban puncak converter (Kc) = (0,1 x kapasitas baterai) + beban statis

Kc = ( 0,1 x 418 Ah ) + 54,7 A

Kc = 41,8 + 52,8

Kc = 96.5 A.

*diketahui : Kapasitas baterai 418 Ah C10

( lihat analisa baterai Sonnenschein S12/130A)

Sehingga jumlah converter yang harus tersedia dalam kondisi normal sebanyak :

Jumlah modul converter = Kapasitas minimal converter : arus keluaran converter

= AA

315,96

= 3,11 atau ± 4 modul converter.

Sama seperti analisa Kapasitas Converter Powerware APR 48 Rectifier

Module pada Network Element BSC System 1, maka untuk perhitungan kapasitas

converter yang terdapat pada rectifier system 2, system 3, system 4, system 5 dan

system 6 dapat dilihat pada tabel 4.1 dan 4.2

72

Baterai Converter Daya Converter

System Tegangan Beban terukur

Jumlah Modul Terpakai tersedia Utilisasi yang bekerja

Compact Power Rectifier BSC System 2 54 Volt 49 A 5 2,646 Kwatt 8,37 Kwatt 31% Compact Power Rectifier BSC System 3 54 Volt 50 A 5 2,7 Kwatt 8,37 Kwatt 32% Sonnenschein S12 /130 A Rectifier System 4 54,48 Volt 50 A 5 2,724 Kwatt 8,44 Kwatt 32% Sonnenschein S12 /130 A Rectifier System 5 54,48 Volt 42 A 5 2,28 Kwatt 8,44 Kwatt 27% Sonnenschein S12 /130 A Rectifier System 6 54,48 Volt 50 A 5 2,724 Kwatt 8,44 Kwatt 32%

Tabel 4.1 Perhitungan daya converter yang terpakai dan tersedia pada saat beban normal

Baterai Converter

Jenis Baterai Kapasitas Baterai System Beban

terukur Beban Puncak Jumlah Modul

(0,1 x K.Bat.) + B.Sta. Yang Harus

tersedia Compact Power 310 Ah Rectifier BSC System 2 49 A 80 A ± 3 Modul Compact Power 310 Ah Rectifier BSC System 3 50 A 81 A ± 3 Modul Sonnenschein S12 /130 A 418 Ah Rectifier System 4 50 A 91,8 A ± 3 Modul Sonnenschein S12 /130 A 418 Ah Rectifier System 5 42 A 83,8 A ± 3 Modul Sonnenschein S12 /130 A 418 Ah Rectifier System 6 50 A 91,8 A ± 3 Modul

Tabel 4.2 Perhitungan Kapasitas Converter yang Harus Tersedia Pada Saat Beban Punc

73

4.3 ANALISA KAPASITAS BATERAI

Baterai yang digunakan pada sistem kelistrikan di Perusahaan

Telekomunikasi Telkomsel Central Japati Tembung berfungsi sebagai cadangan

(back-up) energi sementara. Pada umumnya terdapat beberapa fungsi baterai yang

digunakan dalam sistem kelistrikan di perusahaan Telekomunikasi.

Fungsi – fungsi baterai antara lain :

1) Sebagai penyedia sumber arus listrik searah (dc) cadangan pada sistim tanpa

terputus (no break) apabila terjadi gangguan pada sumber listrik utama dari

PLN atau gangguan pada converter sehingga catuan dc ke beban tidak

terputus.

2) Sebagai catuan kompensasi pada saat beban maksimum dimana catuan dari

converter sudah tidak mampu lagi untuk mencatu beban sehingga perlu catuan

tambahan dari Baterai.

3) Sebagai perata / filter yang sangat baik

4) Sebagai catuan dc langsung ke beban misal pada starting diesel generator.

Dari penelitian yang dilakukan diketahui bahwa jenis baterai yang

digunakan di perusahaan Telekomunikasi Telkomsel adalah baterai Asam (Lead

Acid atau timbel sulfat). Terdapat tiga jenis baterai yang digunakan di PT.

Telkomsel Central Japati Tembung.

1. Baterai Sonnenschein dryfit A600 C10.

2. Baterai Sonnenschein S12 /130 A C100.

3. Compact Power 6CP-155Ah C10.

74

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2 3 22 23 24

++++++

-- ----

+

-

1

4.3.1 Baterai Sonnenschein dryfit A600

PT. Telkomsel Central Japati Tembung menggunakan baterai

Sonnenschein dryfit A600 sebagai sumber tegangan DC cadangan untuk network

element MSC, Inverter, Intelegent Network (IN), Transmisi, dan Router.

Adapun spesifikasi network element MSC, Inverter, Intelegent Network (IN),

Transmisi, dan Router adalah :

• Tegangan nominal = 48 Volt DC.

• Rating tegangan kerja = 36 s.d 60 Volt DC

• Beban yang terukur = 2312 A (arus yang terukur pada converter)

Sedangkan kapasitas dari baterai Sonnenschein dryfit A600 adalah :

• Tegangan nominal : 2 Volt

• Kapasitas nominal : 2000 Ah C10

Untuk mendapatkan nilai tegangan dan arus listrik DC yang sesuai dengan

beban dari network element maka baterai sonnenschein dryfit A600 harus di

hubungkan kombinasi seri dan paralel.

a) Baterai dihubungkan secara seri

Untuk mendapatkan tegangan yang lebih besar maka baterai harus

dihubungkan secara seri seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini :

75

Gambar 4.5 Baterai dihubungkan seri

Baterai dihubungkan secara seri diperoleh nilai tegangan sebesar :

V s = 2 volt x Jumlah cell baterai

V s = 2 volt x 24 cell baterai = 48 volt DC

Tegangan baterai sebesar 48 Volt DC merupakan tegangan baterai

berdasarkan hasil perhitungan. Namun setelah dilakukan pengukuran tegangan

pada setiap bank baterai, diperoleh nilai tegangan sebesar 43 Volt DC. Hal ini

sesuai dengan tabel 3.1 (Data teknik Kapasitas Baterai Sonnenschein dryfit A600)

yang menetapkan tegangan baterai sonnenschein dryfit A600 sebesar 1.8 V/Cell.

Vp = 1,8 Volt x Jumlah Cell

= 1,8 Volt x 24 cell = 43,2 Volt DC.

b) Baterai dihubungkan secara paralel.

Untuk mendapatkan kapasitas baterai yang lebih besar, maka baterai harus

dihubungkan secara paralel, dari penelitian yang telah dilakukan terdapat 5 (lima)

unit bank baterai Sonnenschein dryfit A600 yang dihubungkan secara paralel,

sehingga diperoleh kapasitas

Kapasitas Baterai = Jumlah bank baterai x Kapasitas baterai

= 5 x 2000 Ah C10

= 10.000 Ah C10

sehingga kapasitas akhir yang terbentuk sebesar 43 Volt / 10.000 Ah C10

76

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

1 2 3 22 23 24

++++++

-- ----

+

-

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

1 2 3 22 23 24

++++++

-- ----

+

-

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

1 2 3 22 23 24

++++++

-- ----

+

-

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

1 2 3 22 23 24

++++++

-- ----

+

-

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

2V/2000 Ah

1 2 3 22 23 24

++++++

-- ----

+

-

+ -

Bank baterai 1 (43 Volt / 2000 Ah C10)





Terminal Terminal

sehingga kita dapat menghitung kemampuan baterai untuk dapat memberikan

catuan cadangan apabila sumber listrik utama mengalami gangguan.

C = I x t

t = IC =

AAh

2312000.10 = 4,32 hour.

ini berarti bahwa kemampuan baterai Sonnenschein dryfit A600 sebagai sumber

arus listrik cadangan pada network element MSC, Inverter, Intelegent Network

(IN), Transmisi, dan Router apabila sumber listrik utama (PLN / Generator)

mengalami gangguan hanya mampu bertahan selama ± 4 jam.

77

Gambar 4.6 Bank Baterai dihubungkan Paralel

4.3.2 Baterai Sonnenschein S12 /130 A C100

PT. Telkomsel Central Japati Tembung menggunakan baterai

Sonnenschein S12/130 Ah untuk sumber arus listrik searah (DC) untuk network

element BSC dan TRC yang terdiri dari BSC 1, TRC Medan 13, TRC Medan 10,

TRC Medan 21, TRC Medan 19, TRC Medan 26, TRC Medan 27.

• Tipe baterai : S12/130 A

Spesifikasi Baterai Sonnenschein S12 /130 A C100

• Tegangan Nominal : 12 Volt ( terdiri atas 6 cell dalam setiap baterai )

Pada umumnya kapasitas baterai menggunakan kode atau istilah dengan

C.. Kode yang biasa digunakan adalah C5, C10, C20 dan C100. Hal ini

menyatakan besarnya kapasitas Ah yang tersedia yaitu :

C1 untuk proses discharge selama 1 jam




PT. Telkomsel melakukan setting pada converternya untuk dapat membatasi

proses discharge dari baterai selama 10 jam, sehingga apabila melewati proses

discharge selama 10 jam maka converter secara otomatis akan menghentikan

78

proses discharge dan melakukan proses pengisian baterai metode Boost. Dari tabel

tabel 3.3 (Tabel Data teknik Kapasitas Baterai Sonnenschein S12) diketahui

bahwa jika baterai sonnenschein S12/130 Ah C100 melakukan proses discharge

selama 10 jam diperoleh kapasitas sebesar 104,5 Ah dengan tegangan setiap cell

nya 1,7 Volt.


Type C1 (1h) C5 (5h) C10 (10h) C20 (20h) C100 (100 h) 1.7 V/C 1.7 V/C 1.7 V/C 1.75 V/C 1.8 V/C

S12/85 A 55 Ah 68.5 Ah 74 Ah 76 Ah 85 Ah S12/90 A 50.5 Ah 72 Ah 78 Ah 84 Ah 90 Ah S12/130 A 66 Ah 93.5 Ah 104.5 Ah 110 Ah 130 Ah S12/230 A 120 Ah 170 Ah 190 Ah 200 Ah 230 Ah

4.3.2.1

Spesifikasi Network element BSC 1 adalah :

Analisa Kapasitas Baterai Sonnenschein S12/130 Ah C10 untuk BSC 1

• Tegangan Nominal BSC 1 = 48 Volt DC


• Beban yang terukur = 54,7 A (arus yang terukur pada converter )

Kapasitas dari baterai Sonnenschein Sonnenschein S12/130 A C10 adalah :

• Tegangan nominal baterai = 12 Volt DC

• Tegangan pengukuran = 10,2 Volt

• Kapasitas Nominal = 104,5 Ah C10


beban dari network element BSC 1 maka baterai harus di hubungkan kombinasi

seri dan paralel.

79

Baterai yang dihubungkan kombinasi seri paralel akan memperoleh nilai tegangan

sebesar :

Vs = harga tegangan baterai setiap cell x Jumlah cell baterai

=1,7 Volt X Jumlah Cell

=1,7 Volt X 24 cell = 40,8 Volt.

Nilai kapasitas baterai setelah diparalel sebesar

Kapasitas Baterai = Jumlah bank baterai x Kapasitas baterai

= 4 x 104,5 Ah C10 = 418 Ah C10

80

+ - +-

+- + -

S 12 / 130 Ah C100

+ - +-

+- + -

+ - +-

+- + -

+ - +-

+- + -

- +Bank Baterai 1

Bank Baterai 2

Bank Baterai 3

Bank Baterai 4

S 12 / 130 Ah C100

S 12 / 130 Ah C100 S 12 / 130 Ah C100

S 12 / 130 Ah C100 S 12 / 130 Ah C100

S 12 / 130 Ah C100 S 12 / 130 Ah C100

S 12 / 130 Ah C100 S 12 / 130 Ah C100

S 12 / 130 Ah C100 S 12 / 130 Ah C100

S 12 / 130 Ah C100 S 12 / 130 Ah C100

S 12 / 130 Ah C100 S 12 / 130 Ah C100

Terminal Terminal

Gambar 4.7 Baterai dihubungkan seri paralel

sehingga waktu operasi dari baterai sonnenschein S12/130 A untuk BSC 1 selama

C = I x t

81

t = IC =

AAh7,54

418 = = 7,6 hour.

= 7,9 hour.

ini berarti bahwa kemampuan baterai sebagai sumber arus listrik cadangan apabila

sumber listrik utama (PLN / Generator) mengalami gangguan hanya mampu

bertahan selama ± 7 jam.

4.3.2.2

Spesifikasi Network element TRC adalah :

Analisa Kapasitas Baterai Sonnenschein S12/130 A untuk TRC 13 dan

TRC 10, TRC 21 dan TRC 19, TRC 26 dan TRC 27

• Tegangan Nominal TRC = 48 Volt DC


Jenis, pola hubungan dan kapasitas baterai yang digunakan sama dengan

pengukuran pada network element BSC 1 yaitu sebesar 40,8 Volt / 418 Ah C10.

Sehingga kemampuan baterai sebagai sumber energi listrik DC cadangan pada

network element dapat diketahui melalui tabel di bawah ini :

TABEL HASIL PERHITUNGAN

Network Element Beban Kapasitas Back up time baterai

yang terukur (I)

Baterai (Ah) t = C / I

TRC 13 dan TRC 10 50 A 418 C10 ± 8 Jam TRC 21 dan TRC 19 42 A 418 C10 ± 9 Jam TRC 26 dan TRC 27 50 A 418 C10 ± 8 Jam

82

4.3.3 Baterai Compact Power PT. Telkomsel Central Japati Tembung menggunakan baterai Compact

power untuk sumber arus listrik searah (DC) untuk network element BSC 2 dan

BSC 3.

• Tipe baterai : 6CP155-6V155Ah

Spesifikasi baterai Compact Power adalah :

• Tegangan Nominal : 6 Volt ( terdiri atas 3 cell dalam setiap baterai )

• Kapasitas Nominal : 155 Ah C10


Spesifikasi network element BSC 2




Spesifikasi network element BSC 3




beban dari network element maka baterai compact power harus di hubungkan

kombinasi seri dan paralel, sehingga diperoleh nilai tegangan dan kapasitas setiap

bank baterai compact power sebesar : 48 Volt / 310 Ah. Namun dari hasil

pengukuran ternyata tegangan yang dihasilkan oleh setiap bank baterai compact

power sebesar 43 Volt DC.

83

Dengan mengetahui kapasitas dari baterai compact power dan kebutuhan

beban DC untuk network element BSC 2 dan BSC 3 maka kita dapat menghitung

kemampuan baterai untuk dapat memberikan sumber listrik arus searah (DC)

untuk masing – masing network element

IC

Network element BSC 2

C = I x t

t = = AAh

49310

= 6,23 hour.




IC

Network element BSC 3

C = I x t

t = = AAh

50310

= 6,2 hour.




84

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diperoleh dari tugas akhir yang berjudul Studi

Kapasitas Converter dan Bank Baterai Sebagai Sumber Tenaga Listrik di

Perusahaan Telekomunikasi adalah :

1. Sistem kelistrikan yang digunakan pada Teknologi Telekomunikasi bertujuan

untuk menjamin ketersediaan daya listrik bagi network element (NE) serta

melindungi network element dari gangguan yang bersifat kelistrikan seperti

overcurrent, under / over voltage. Oleh karena itu dibutuhkan sistem

kelistrikan yang baik dengan penggunaan converter AC-DC sebagai sumber

arus searah untuk network element telekomunikasi, penggunaan inverter

(DC-AC) untuk penyediaan sumber arus bolak – balik untuk beban AC

penting dan penggunaan baterai sebagai pencatuan arus searah DC cadangan

pada sistem tanpa terputus (no-break) apabila terjadi gangguan pada catuan

utama dari PLN.

2. Dari penelitian yang telah dilakukan diketahui bahwa kapasitas converter yang

terpasang mencukupi untuk dapat melayani beban dari network element.

Bahkan efisiensi penggunaan dari converter dalam kondisi normal rata – rata

50 % dari kapasitas yang tersedia.

3. Dari penelitian yang telah dilakukan terdapat 3 (tiga) jenis baterai yang

digunakan di PT. Telkomsel Central Japati Tembung yaitu Baterai

85

sonnenschein dryfit A600, baterai sonnesnchein S12/130 Ah C100 dan baterai

compact power 6CP-155Ah. Sedangkan converter yang digunakan adalah

converter siemens modules GR-60 dan converter Powerware APR 48 Rectifier

Module.

5.2 SARAN

1. Dari penelitian yang telah penulis lakukan, ternyata skripsi ini perlu untuk di

kembangkan lagi, misalkan penelitian mengenai tahanan dalam dari baterai

atau penelitian mengenai umur (lifetime) dari baterai dengan melihat faktor –

faktor yang mempengaruhi seperti pemeliharaan/maintenance, proses

pengisian (charge), proses pengosongan (discharge), temperatur (suhu), dan

berat jenis dari elektrolit.

86

DAFTAR PUSTAKA

1. Rashid, Muhammad.1999.Elektronika Daya Edisi Bahasa Indonesia

Jilid I Jakarta. PT. Prenhallindo.

2. Zuhal.1988. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta.

PT. Gramedia.

3. Ramdhani, Mohamad. 2008. Rangkaian Listrik. Jakarta. Erlangga.

4. Exide Technologies,2003. Handbook for Gel-VRLA-Batteries Part.1.

Germany.

5. Exide Technologies,2003. Handbook for Gel-VRLA-Batteries Part.2.

Germany.

6. AG, Siemens.1999. Handbook Siemens Rectifier Modules GR.60

48 V/120A. Germany.

7. GSM SYSTEM. Internet

8. Aslimeri.2008. Teknik Transmisi Tenaga Listrik. Internet.

PROPOSAL TUGAS AKHIR -...

Documents

Transcript of PROPOSAL TUGAS AKHIR -...