Pemeliharaann Battery [PDF]

Citation preview

WILAYAHEMARANG & PURWOKERTO PEMELIHARAAN/UJI KAPASITAS RECTIFIER & BATTERY



PEMELIHARAAN RECTIFIER DAN BATTERY PERIODE TAHUN 2004



I. PENDAHULUAN Pekerjaan Operation and maintenance merupakan kegiatan operasi dan pemeliharaan jaringan telekomunikasi beserta fasilitas pendukungnya, salah satu fasilitas pendukung utama adalah perangkat rectifier dan batere, pekerjaan ini



menyangkut masalah pemeliharaan disertai dengan uji



pembebanan batere. Pekerjaan pemeliharaan catu daya disini dimaksudkan guna



memperoleh



umur



dan



unjuk



kerja



maksimum.



Sedangkan



uji



pembebanan batere disamping untuk mengetahui kapasitas batere saat itu, juga berfungsi untuk memberikan pelatihan kepada batere agar dapat mengisi (charging-rate I5/C5) dan membuang (discharging-rate I5/C5) muatan listriknya dengan arus yang konstan menurut standar waktu tertentu (mis, C5 = 5 jam). Uji pembebanan batere dapat dilakukan secara berkala 6 bulanan atau 1 tahun sekali, sedangkan pemeliharaan dapat dilakukan secara berkala dengan periode triwulanan maupun semesteran. I. Prosedur Pemeliharaan Catu Daya 48 VDC. Sebelum melangkah pada pelaksanaan pekerjaan, petugas pemeliharaan harus mengkoordinasikan



pekerjaannya



Telekomunikasi)



ruang



di



kontrol



dengan DIVOP



petugas sesuai



DATEL form



(Pengendali



pedoman



SOP



Pemeliharaan Rectifier dan Batere 48 VDC terlampir. I.1. Pelaksanaan Pemeliharaan Rectifier 48 VDC. •



Pembersihan kotoran debu.



•



Pembersihan kontak korosi dan pengencangan baut-baut kontak.



•



Pengukuran tegangan "Ripple Voltage Charging" (≤ 200 mV dengan milivolt AC Digital//RP=1k, 5W).



•



Pengukuran tegangan dan Pengujian Auto-Floating, High Rate dan Manual.



I.2. Pelaksanaan Pemeliharaan Batere 48 VDC. •



Pembersihan ruang ventilasi, rak dan batere dari kotoran debu dan korosi.



•



Pemberian vaseline seperlunya pada kontak pool batere.



2



•



Penambahan aquades hingga mencapai level 85 %.



•



Pemeriksaan kondisi penghantar dan pengencangan baut inter cell batere.



•



Gunakan Form Pemeliharaan batere : -



Pengukuran tegangan tiap sel dan tegangan total batere.



-



Pengukuran berat jenis dan level elektrolit tiap sel, serta suhu ruang dan suhu batere.



-



Jika dijumpai perbedaan tegangan persel ≥ 0,1V dari rata-rata (VAV = VTOTAL / Σ Sel), lakukanlah



•



pemberian tegangan equalizing / boosting (High rate 1,5 V / Cell x 38 Cell = 57 V) pada batere. -



Jika diperoleh beberapa batere tegangan perselnya



≤ 1,45 Volt



pada saat akhir charging (High rate), lakukanlah Proses Pelatihan dan



Rekondisi



(Uji



Kapasitas



Batere) pada



seluruh



batere



tersebut.



II. Uji Kapasitas Batere 48 VDC. Pelaksanaan uji kapasitas batere umumnya dilakukan satu tahun sekali. Uji kapasitas batere juga dapat memberikan efek yang baik bagi batere, khususnya bagi batere yang jarang mengalami pengosongan muatan listriknya (discharging to load). Sehingga uji kapasitas, dimana didalamnya terdapat pemuatan listrik (charging) dan pembebanan (discharging) dengan arus yang konstan maka batere akan terangsang sel-sel aktifnya untuk membangun energi baru yang lebih baik daripada sebelumnya. Pada periode yang sama uji kapasitas batere masih dapat diperkenankan 5 kali berturutturut



jika prosentase kapasitas batere belum



memenuhi kriteria standar



nominalnya, yaitu per cell batere (baru) harus memiliki



tegangan ≥ 1 Volt



setelah 5 jam pembebanan ( I5 / C5 ; ref. IEC - 623), atau minimalnya 80% (untuk batere yang telah dipergunakan) dari kapasitas nominal yang dimilikinya (ref. Vendor Batere).



II.1. Uraian Pelaksanaan Uji Kapasitas Batere. Gunakan Form Uji Kapasitas Batere (form Charging / Discharging) dan ikuti alur pedoman SOP-DIVOP. CATU DAYA GANDA (Double Mode / Redundant Power Supply).



3



A.



Charging Manual, untuk memaksimumkan muatan listrik yang tersimpan



dalam batere. 1. Padamkan Rectifier-1 (rect-1 = OFF), maka otomatis beban akan dipikul oleh rectifier-2. 2. Buka F3 (F3 = OFF) pada Rectifier-1, untuk memisahkan beban dengan rectifier & batere-1. 3. Pindahkan sakelar S-2 dari posisi 1 (AUTO) ke posisi 3 (S-2 = MANUAL), aktifkan kembali rectifier-1 (rect-1 = ON). Maka batere-1 akan termuati muatan listrik (charging-manual). 4. Jika lampu LED monitor indikasi upper level telah menyala (umumnya batere yang telah mencapai tegangan floating = 53,2 V maka setelah dilakukan pemberian cahrging manual ± 10 s/d 30 menit, LED protection maxi V akan menyala), padamkan Rectifier-1 (rect-1 = OFF). 5. Diamkan batere-1 selama beberapa saat, agar suhunya turun pada standar normal (20



o



C hingga 30



o



C).



Jika suhu batere belum mencapai nilai



standar, sebaiknya jangan dipaksa untuk uji pembebanan batere. B. Discharging DC Dummy Load , proses ini dilaksanakan setelah batere telah mencapai suhu standar yaitu untuk uji pembebanan batere selama 5 jam (standar C5) dengan arus beban konstan sebesar I5 . Atau jika waktunya sempit, lakukan dengan kurva C3 dengan I3 (lihat form spesifikasi batere-nya). 1. Ukur



tegangan



total



batere



dan



tegangan



per-Cellnya



sebelum



dilaksanakan uji pembebanan. 2. Periksa nilai F4, jika lebih kecil dari arus I5 gantilah F4 dengan nilai 1,4 x I5.



Jika F4 lebih besar dari arus I5 maka uji pembebanan batere dapat



dimulai. 3. Pada jam awal



dilakukan uji pembebanan batere, ukur tegangan total



batere dan tegangan per-Cellnya. Arus pembebanan batere harus selalu dipertahankan



konstan,



agar



ketelitian



uji



kapasitas



batere



dapat



dipertanggung-jawabkan. 4. Pada 10 hingga 15 menit kemudian, catat kembali tegangan total batere dan tegangan per-Cellnya. Data ini diperlukan untuk memperoleh besaran kurva "STEADY STATE" arus pembebanan batere.



Lakukan kembali



pengukuran tegangan total batere dan tegangan per-Cellnya pada tiap 1/2 jam untuk standar C3 (3 jam), maupun untuk standar C5 (5 jam). 5. Jika standar waktu pembebanan belum usai, tapi diperoleh per-Cell batere bertegangan = 0,2 s/d 0,3 Volt, maka batere tersebut harus segera di "SHORT CIRCUIT" dengan kabel khusus "JUMPER CELL" agar polaritas batere-nya tidak terbalik , sehingga batere menjadi cepat rusak.



Jika



4



standar waktu pembebanan belum usai, tapi 50% dari total cell batere telah



di



"SHORT



CIRCUIT",



maka



uji



pembebanan



batere



boleh



dihentikan. Karena batere dapat dipastikan berkapasitas sangat buruk dan harus segera dilakukan serangkaian pelatihan dan rekondisi yang lebih "INTENSIF" untuk mempertimbangkan ganti elektrolit ataupun ganti cell batere dengan yang baru. 6. Pada saat standar waktu (nominal) pembebanan batere telah usai, maka "DISCHARGING" harus dihentikan dan kumpulan data-data pengukuran batere diolah untuk memperoleh kurva grafik per-Cell dari total batere dengan



standar



tegangan



akhir (end



voltage)



sebesar



=



1



Volt.



Selanjutnya dari kurva grafik ini dapat diperoleh kapasitas rata-rata, yaitu kemampuan rata-rata dalam menyimpan dan membuang muatan listrik dari total cell-batere yang diuji, yaitu: 7. Kapasitas Aktual = [Waktu aktual (1V End Voltage Discharge) / Waktu nominal] x AH (nominal batere).



C. Recharging Batere & Normal Load, untuk memaksimumkan kembali penyimpanan



muatan



listrik



dalam



batere



setelah



dilaksanakan



uji



pembebanan. Proses recharging dilaksanakan setelah suhu batere kembali ke suhu standar. 1. Pindahkan sakelar S-2 dari posisi 3 (MANUAL) ke posisi 2 (HIGH RATE). Sekering F4 sesuai standar. 2. Aktifkan Rectifier-1 (rect-1 = ON), maka batere mulai terisi muatan listrik dari rect-1 (HIGH RATE). Amati besaran arus awal (initial current), tidak boleh melampaui batas kemampuan meter panel rect-1. Jika terjadi ketidak-normalan periksalah sebabnya (biasanya kondisi MANUAL tidak mau reset ditandai dengan slalu bekerjanya relay pembatas thermal F6), matikan rect-1 dan lepaskan modul A1, A4 dan A14).



Pengisian



secara "HIGH RATE" dilakukan maksimal selama 5 jam atau dapat dipindahkan sakelar S-2 dari posisi 2 (HIGH RATE) ke posisi 1 (AUTO) jika waktu dinas tidak mencukupi. Umumnya pengisisan batere dengan AUTO tanpa beban apapun, maka kapasitas maksimal batere akan terpenuhi (LED hijau, FLOATING menyala) pada ke-esokan harinya. 3. Setelah



dapat



dipastikan



bahwa



batere



telah



mencapai



kapasitas



maksimalnya dengan pengisian AUTO, sekering F3 dimasukkan kembali (F3 = ON).



Maka sistem catu daya redundant (rect-1 & rect-2 =



interkoneksi ) otomatis "NORMAL LOAD" yaitu pendistribusian arus DC pada beban 48 Vdc telah terpenuhi.



5



CATU DAYA TUNGGAL (Single Mode Rectifier & Batere). Pelaksanaan



proses



charging



manual,



discharging



DC



dummy



load,



recharging batere dan normal load (FOT-JWOTS) adalah sama seperti yang telah diuraikan pada catu daya ganda (redundant). Namun ada konsekuensi yang



harus



ditangani



pada



pekerjaan



uji



kapasitas



batere,



yaitu



diperlukannnya alat bantu guna mengantisipasi dampak terputusnya sistem komunikasi selama pekerjaan berlangsung.



Alat bantu tersebut terdiri dari



satu unit “BLOCKING DIODE & FILTER” dan “BENCH SUPPLY 48 Vdc” , seperti gambar berikut.



BENCH SUPPLY-2



BENCH SUPPLY-1



PLN AUTO



RECTIFIER



S2



MCB1



MCB2



D1



HIGH RATE



D2



MANUAL



1/2 L C



F4 F3



Diode Blocking + Filter



1/2 L MCB3



LOAD FOT-JWOTS (20 - 70 Vdc)



battery 48 Vdc



HEATER DUMMY LOAD (HDL - 48 V)



Gambar 1. Diagram piranti uji kapasitas battery 48 Vdc - catu daya tunggal. Bench Supply dipergunakan sebagai pengganti catu daya selama pekerjaan pemeliharaan berlangsung.



Uraian Pelaksanaan Uji Kapsitas Batere Pada Catu Daya Tunggal. Gunakan Form Uji Kapasitas Batere (form Charging / Discharging) dan ikuti alur pedoman SOP-DIVOP. 1. Pasang BENCH SUPPLY dan operasikan pada tegangan 53,2 Volt + 0,7 Volt ≈ 54 Volt. 2. Hubungkan BENCH SUPPLY 54 Vdc pada terminal input alat BLOCKING DIODE & FILTER.



6



3. Periksa tegangan keluaran pada terminal output alat BLOCKING DIODE & FILTER ≈ 53,2 Volt.



Tegangan ini adalah sama besar dengan tegangan



operasi CATU DAYA 48 Vdc (≈ 53,2 Volt). 4. Interkoneksikan CATU DAYA 48 Vdc (53,2 V) pada salah satu terminal beban cadangannya (misal terminal rectifier No. 81, sedangkan F12 = OFF / kondisi terbuka) dengan BENCH SUPPLY + BLOCKING DIODE & FILTER (53,2 V). 5. Masukkan sekering F12 (F12 = ON), maka terminal dicatu dengan catu daya redundant buatan. 6. Buka sekering F3 (F3 = OFF), guna mengisolir CATU DAYA 48 Vdc dengan peralatan. Maka sistem komunikasi tidak akan terputus, karena dicatu dari BENCH SUPPLY + BLOCKING DIODE. 7. Lakukan pekerjaan CHARGING MANUAL, DISCHARGING DC DUMMY LOAD dan RECHARGING BATERE seperti yang telah diuraikan pada Catu Daya Ganda (double mode / redundant Power Supply). 8. Setelah dilakukan pekerjaan recharging batere, masukkan kembali sekering F3 (F3 = ON). Maka catu daya redundant buatan terbentuk kembali. 9. Buka sekering F12 (F12 = OFF) untuk memisahkan CATU DAYA 48 Vdc dengan BENCH SUPPLY + BLOCKING DIODE (sistem komunikasi tidak boleh terputus). 10.



Matikan BENCH SUPPLY (Power



= OFF) dan yang



terakhir adalah melepaskan kabel-kabel koneksi pada rectifier. III. Perhitungan Kapasitas Batere. Perhitungan kapasitas batere dimaksudkan guna mengetahui kapasitas sebenarnya dari batere yang diuji, yaitu kemampuan dalam menyimpan dan meluahkan muatan listriknya menurut standar waktu tertentu.



Dengan



diketahuinya kapasitas sebenarnya itu, maka dapat diketahui pula kapasitas operasi dari batere tersebut, yaitu melalui analisa aliran arus beban dengan interval waktu tertentu hingga batere tersebut mencapai batas tegangan kritis minimum peluahan (Nicad = 1V ; Lead Acid = 1,7 V minimum discharge voltage or end voltage of discharge). Dari uraian di atas, kapasitas batere dapat dinyatakan sebagai jumlah arus (konstan) yang mengalir pada beban hingga batere tersebut mencapai tegangan kritis minimum menurut interval waktu tertentu. Kapasitas batere dinyatakan dalam satuan Amper Jam (AH). Misal : Sebuah batere jenis Nicad (type, SBL 131). Dimana pada lembaran data teknis tertulis, End Voltage 1 V; C5 = 131 AH. Maksudnya adalah bahwa batere tersebut berkapasitas nominal (rated) = 131 AH menurut standar



7



waktu selama 5 jam (waktu nominal adalah indeks subscript pada C = capacity, dikodekan angka 5 pada C5). Maka jumlah arus nominal ( I5 ) yang mampu dikeluarkan oleh batere tersebut kepada bebannya dapat dihitung sebagai berikut : I5



= C5 / 5 H



= 131 AH / 5 Hour = 26,2 Amper. Jika, batere tersebut hanya mengeluarkan arus sebesar 13,1 Amper kepada bebannya, maka lamanya waktu untuk mencapai tegangan kritis minimum 1 V / cell, adalah: H



= C5 / 13,1 A



= 131 AH / 13,1 A = 10 Jam. Akan tetapi jika batere tersebut dipaksa untuk mengalirkan arus kepada bebannya sebesar 131 Amper, maka lamanya waktu untuk mencapai tegangan kritis minimum 1 V / cell menurut perhitungan adalah : H



= C5 / 131 A



= 131 AH / 131 A = 1 Jam = 60 menit. Sedangkan dalam lembaran data teknis tertulis bahwa, jika SBL 131 mengalirkan arus 127 Amper, maka lamanya waktu untuk mencapai tegangan kritis minimum 1 V / cell adalah ½ jam (=30 menit).



Sehingga



dalam prakteknya untuk mengalirkan arus 131 Amper, maka lamanya waktu untuk mencapai tegangan kritis minimum 1 V / cell, niscaya lebih kecil dari 30 menit. Hal tersebut terutama disebabkan bahwa pada batere terdapat tahanan dalam (internal resistance) yang menimbulkan kerugian (losses), jika nilai tahanan beban mendekati nilai tahanan dalam tersebut, maka batere akan mengeluarkan arus listrik sangat besar dan menimbulkan panas yang berlebihan di dalam elektroda-batere sehingga proses netralisasi elektrolyte semakin cepat dan kapasitas batere menurun drastis. Oleh karena itu pada aliran arus 131 Amper, maka waktu yang ditempuh batere untuk mencapai tegangan kritis minimum 1 V / cell adalah sangat cepat, kurang dari 30 menit. Uraian di atas



adalah perlakuan



pada batere



baru yang



prosentasi



kapasitasnya masih 100% sesuai dengan nilai standar nominalnya (SBL 131 = 131 AH). Pada



kasus



dimana



batere



telah



lama



dipergunakan



dan



kurang



pemeliharaan, pelatihan dan rekondisi maka kapasitas batere tersebut akan



8



sangat menurun. Sebagai misal adalah Batere-1, di lokasi PT. PLN (Persero) PPE, type SBL 131 topik utama kurva grafiknya dilukiskan dibawah ini :



V/Cell (volt) Initial drop-short voltage a few minutes first



Tegangan awal (no load)



Tegangan berbeban



0,925 Jam Kurva standar C3 Tegangan kritis minimum (1V end voltage)



Kurva uji tegangan peluahan sebenarnya



0



0,5



1



1,5



2



2,5



3



t (jam)



Grafik uji tegangan peluahan battery (arus beban I3 = 42,3 A) hingga mencapai tegangan kritis minimum (1V end voltage)



Arus pembebanan konstan (I3)



= 42,3 Amper.



Waktu nominal (standar C3)



= 131 AH / 42,3 A = 3 Jam.



Rata-rata waktu sebenarnya (1V end voltage, 38 cell) = 0,925 jam (lihat batere-1; kurva C3, PLN PPE). Maka prosentasi kapasitas = [Waktu sebenarnya / Waktu nominal] x 100 % = [ 0,925 / 3] x 100 % = 30,83 % Jadi, kapasitas batere (SBL 131 = 131 AH) yang sebenarnya, adalah = [ 30,83 / 100 ] x 131 ≈ 40,4 AH. IV. Diagram Alir Diagram alir untuk pemeliharaan rectifier dan batere ini adalah sbb:



9



Mulai Perlengkapan K3 pelaksana: Masker anti uap H2 Pakaian anti elektrolit. Sarung tangan karet (berisolasi) Sepatu karet (berisolasi)



Lengkapi diri dengan perlengkapan Kesehatan & Keselamatan Kerja (K3) Hubungi SPT bahwa pekerjaan akan dimulai



Periksa level cairan elektrolit battery



kurang



Kondisi fisik Battery rusak?



cukup Pasang Bench Power Supply dan dioda blocking. Vbench = V rect



single



Apakah Rect. redundant atau single



ya



Ganti Battery



tidak Isi aquades (level 0,9max)



redundant Lepaskan beban rectifier ke beban (FOT)



Rect & Batt #1 / #2 off



Pembersihan rect & batt



B Beban dipikul rect dan batt #1 / #2 Rect & Batt #1 / #2 siap dipelihara Pembersihan kotoran/debu. Pembersihan kontak-kontak teroksidasi (korosi)



Charge Battery, manual boosting on



Periksa kondisi rectifier



tidak



off Rect. normal?



Monitor lampu indikasi upper level on



ya Periksa kondisi battery



Manual boosting off



Lepas rectifier pasang dc load bank



Discharge battery, ukur tegangan battery per cell setiap 30 menit



Arus