Untitled [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANGAN DI PT PLN NUSANTARA POWER UPDK BELAWAN



ANALISA SISTEM PROTEKSI MOTOR INDUKSI 3 PHASA TEGANGAN 380V PADA PT PLN NUSANTARA POWER UPDK BELAWAN



Diajukan Oleh: MUHAMMAD ADITYA 2005032044



PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2023



PERNYATAAN ORISINALITAS Yang bertandatangan di bawah ini Nama



: Muhammad Aditya



NIM



: 2005032044



Judul Laporan



:



: Analisa Sistem Proteksi Motor Induksi 3 Phasa Tegangan



380 volt Pada PT PLN NUSANTARA POWER BELAWAN. Menyatakan dengan sebenarnya bahwa laporan magang ini secara keseluruhan merupakan karya orisinal saya sendiri, bukan plagiasi sebagian atau keseluruhan dari karya tulis orang lain kecuali pada bagian-bagian yang dirujuk sebagai sumber pustaka sesuai dengan aturan penulisan yang berlaku. Demikian pernyataan ini dibuat tanpa adanya paksaan dari pihak manapun. Saya siap menanggung resiko / sanksi yang dijatuhkan kepada saya apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap kejujuran akademik, etika keilmuan dalam karya ini, atau ditemukan bukti yang menunjukkan ketidakaslian karya ini.



Medan, ……..……



Muhammad Aditya 2005032044



2



LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRAKTIK KERJA LAPANGAN



DI PT PLN NUSANTARA POWER UPDK BELAWAN



ANALISA SISTEM PROTEKSI MOTOR INDUKSI 3 PHASA TEGANGAN 380V PADA PT PLN NUSANTARA POWER UPDK BELAWAN



Telah disetujui dan disahkan pada tanggal: ...........................



Medan, ..............................



Menyetujui: Pembimbing Akademis,



Pembimbing Lapangan,



(M. Syahruddin, S.T., M.T)



(Panorangan Situmorang)



NIP. 196209031989031004



NIP. 8610009 A2



Mengetahui: Ketua Jurusan,



Kepala Program Studi, ,



(Afritha Amelia, S.T., M.T)



(Cholis, S.T., M.T)



NIP. 19790423 200212 002



NIP. 1987061 201903 1 009 3



KATA PENGANTAR



Dengan menyebut nama Allah yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang, Segala puja dan puji syukur atas kehadirat Allah Subhanahu wa ta’ala, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan praktek kerja lapangan dengan judul “Analisa Sistem Proteksi Motor Induksi 3 Phasa Tegangan 380 volt Pada PT PLN NUSANTARA POWER BELAWAN. Penyusunan laporan kerja praktek lapangan bertujuan sebagai syarat akademis yang wajib dipenuhi dalam kurikulum di program studi teknik listrik Politeknik Negeri Medan. Di dalam pelaksanaan praktek kerja lapangan dan penyusunan laporan ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.



Tuhan Yang Maha Esa atas berkat yang telah diberikan kepada saya, sehingga dapat menyelesaikan kerja praktek ini dalam keadaan yang sehat dan tanpa kekurangan apapun.



2.



Orang tua yang telah memberikan doa dan dukungan sepenuhnya untuk melaksanakan praktek kerja lapangan.



3.



Bapak Abdul Rahman, S.E, Ak, M.Si, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan.



4.



Ibu Afritha Amelia S.T, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan.



5.



Bapak Cholish, S.T, M..T, selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan.



6.



Bapak M. Syahruddin, S.T.,M.T, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan pengalaman, arahan dan pengetahuan selama penyusunan laporan kerja praktik ini.



7.



Bapak selaku dosen wali kelas EL-6D yang telah banyak memotivasi kami dalam penyusunan Laporan Praktik Kerja Lapangan ini.



4



8.



Bapak Harmanto, selaku Manager PT. PLN NUSANTARA POWER UPDK BELAWAN.



9.



Bapak Aminullah, selaku Manager Bagian Pemeliharaan PT. PLN NUSANTARA POWER UPDK BELAWAN.



10.



Bapak Panorangan Situmorang, selaku Supervisor Bagian Pemeliharaan Listrik PLTU dan pembimbing lapangan di PT. PLN NUSANTARA POWER UPDK BELAWAN yang telah memberikan arahan, pengalaman dan pengetahuan selama praktik kerja lapangan ini.



11.



Bapak Yosi Dwi Putra dan Bapak Marten Perdana Naibaho selaku mentor yang memberi arahan pada saat melaksanakan praktik kerja lapangan.



12.



Seluruh personil Har Listrik PLTU PT PLN NUSANTARA POWER UPDK BELAWAN.



13.



Bapak dan Ibu dosen Program Studi Teknik Listrik yang telah memberikan ilmu dan materi di dalam perkuliahan maupun di luar perkuliahan.



14.



Teman – teman seperjuangan di Program Studi Teknik Listrik terutama kelas EL-6D yang memberikan dukungan dalam menyelesaikan laporan ini.



Penulis menyadari terdapat kekurangan dala penulisan laporan ini, oleh sebab itu penulis membuka diri terhadap segala kritik dan saran yang bersifat membangun sehingga laporan kerja praktek ini menjadi lebih baik lagi.Akhir kata, semoga laporan kerja praktek ini dapat bermanfaat bagi kita semua.



Medan, 01 Januari 2000



Muhammad Aditya



5



DAFTAR ISI



Halaman PERNYATAAN ORISINALITAS...........................................................................i LEMBAR PENGESAHAN.....................................................................................ii KATA PENGANTAR............................................................................................iii DAFTAR ISI............................................................................................................v DAFTAR TABEL..................................................................................................vii DAFTAR GAMBAR............................................................................................viii DAFTAR LAMPIRAN............................................................................................x BAB 1 PENDAHULUAN.......................................................................................1 1.1 Latar Belakang..................................................................................................1 1.2 Tempat dan Jadwal Pelaksanaan Magang.........................................................2 1.3 Tujuan...............................................................................................................3 1.4 Manfaat.............................................................................................................3 1.5 Sistematika Laporan..........................................................................................4 BAB 2 PELAKSANAAN PKL...............................................................................6 2.1 Profil Perusahaan..............................................................................................6 2.2 Lokasi dan Tata Letak Perusahaan...................................................................8 2.3 Pembangkit Listrik di Sumatera Utara..............................................................8 2.3.1



Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)............................................8



2.3.2



Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)...........................................9



2.3.3



Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU).................................9



2.3.4



Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)............................................9



2.3.5



Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD).......................................9



2.4 Bidang Operasi Perusahaan............................................................................10 2.5 Struktur Organisasi.........................................................................................11 2.6 Proses Bisnis Unit...........................................................................................12 2.7 Prinsip Kerja/Siklus Kerja PLTU UPDK Belawan........................................14 2.8 Komponen utama PLTU Belawan..................................................................17 2.9 Motor Induksi..................................................................................................24 2.9.1



Prinsip Kerja Motor Induksi............................................................25 6



2.9.1



Kontruksi Motor Induksi..................................................................27



3.0 Pengasutan Motor Induksi..............................................................................29 3.0.1



Pengasutan Langsung ( Direct on line/DOL starter )......................29



3.0.2



Penghasutan Segitiga-Bintang (Motor Starting Star-Delta).............30



3.2 Faktor Penyebab Kerusakan Motor Induksi...................................................31 3.3 Komponen Peralatan Sistem Kontrol Motor...................................................32 3.3.1



Kontaktor Magnet (Magnetic Contactor)........................................32



3.3.2



Tombol Tekan (push button)............................................................35



3.3.3



Thermal Overload Relay ( TOR/TOL)............................................35



3.3.4



Relay Penunda Waktu (Timer Delay Relat/TDR)............................37



3.3.5



NFB (No Fuse Breaker)...................................................................38



3.3.6



MCB (Miniatur Circuit Breaker).....................................................39



3.4 Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL)...................................................39 3.4.1



Ringkasan Isi PUIL 2011.................................................................40



3.4.2



Isi PUIL 2011 tentang Motor Listrik...............................................42



3.4.3



PUIL Pemilihan dan Pemasangan Konduktor.................................45



3.5 HASIL DAN PEMBAHASAN.......................................................................48 3.5.1



Spesifikasi Motor Induksi 380V pada WTP....................................48



3.5.2



Komponen yang Digunakan untuk Sistem Proteksi........................49



BAB 3 SIMPULAN DAN SARAN.......................................................................55 3.1 Simpulan.........................................................................................................55 3.2 Saran...............................................................................................................55 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................56 DAFTAR LAMPIRAN..........................................................................................58



7



DAFTAR TABEL



Halaman Tabel 1 Jadwal Pelaksanaan Kegiatan Magang.......................................................2 Tabel 2 Daftar Pembangkit di PLN Sumatera Bagian Utara.................................10 Tabel 3 KHA terus menerus untuk kabel tanah inti tunggal, berkonduktor tembaga, berinsulasi dan berselubung PVC, dipasang pada sistem a.s. dengan voltase kerja maksimum 1,8 kV; serta untuk kabel tanah 2-inti, 3-inti dan 4-inti berkonduktor tembaga, berinsulasi........................................................................49 Tabel 4 KHA terus menerus yang diperbolehkan dan proteksi untuk kabel instalasi inti tunggal berinsulasi PVC pada suhu ambien 30 °C dan suhu konduktor maksimum 70 °C..................................................................................50 Tabel 5 Hasil perhitungan nilai arus operasi motor induksi..................................54 Tabel 6 Luas Penampang dan kapasitas MCB yang sesuai untuk sirkit cabang pada tiap tiap panel................................................................................................56 Tabel 7 Kesesuian parameter yang dihitung dengan Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL)........................................................................................................57



8



DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Area PT. PLN (Persero) sektor Belawan tampak atas.........................6 Gambar 2.2 Struktur Organisasi PT PLN NUSANTARA POWER UPDK Belawan..................................................................................................................12 Gambar 2.3 Siklus PLTU UPDK Belawan............................................................14 Gambar 2.4 Sistem 6KV PLTU Unit 1 dan 2........................................................16 Gambar 2.5 Sistem 6KV PLTU Unit 1 dan 2........................................................16 Gambar 2.6 Sistem 6KV PLTU Unit 1 dan 2........................................................17 Gambar 2.7 Water Treatment plant PLTU Belawan..............................................17 Gambar 2.8 Gambar Feed Water Tank PLTU Belawan........................................18 Gambar 2.9 Boiler Feed Pump PLTU Belawan.....................................................18 Gambar 2.10 Boiler PLTU Belawan......................................................................19 Gambar 2.11 Auxilary Steam Header PLTU Belawan..........................................20 Gambar 2.12 Turbin PLTU Belawan.....................................................................20 Gambar 2.13 Generator PLTU Belawan................................................................21 Gambar 2.14 Kondensor PLTU Belawan..............................................................21 Gambar 2.15 CWP PLTU Belawan.......................................................................22 Gambar 2.16 Low Pressure Heater PLTU Belawan..............................................22 Gambar 2.17 High Pressure Heater PLTU Belawan..............................................23 Gambar 2.18 Forced Draft Fan PLTU Belawan....................................................23 Gambar 2.19 Belitan stator motor induksi 2 kutub................................................25 Gambar 2.20 Bentuk gelombang sinusoidal dan timbulnya medan putar pada stator motor induksi...............................................................................................26 Gambar 2.21 Bentuk rotor.....................................................................................27 Gambar 2.22 Kontruksi Motor Induksi..................................................................27 Gambar 2.23 Rotor Sangkar...................................................................................28 Gambar 2.24 Rotor Belitan....................................................................................28 Gambar 2.25 Wiring diagram penghasutan langsung............................................29 Gambar 2.26 Penghasutan Star-Delta....................................................................30 Gambar 2.28 Bentuk kontaktor magnet.................................................................33 Gambar 2.29 kontak-kontak pada kontaktor..........................................................34



9



Gambar 2.30 (a).Push button (b).Simbol push button dalam rangkaian................35 Gambar 2.31 (a).Simbol TOR dalam rangkaian (b).Bentuk TOR.........................36 Gambar 2.32 Konstruksi time delay relay..............................................................37 Gambar 2.33 MCCB atau no fuse breaker.............................................................38 Gambar 2.34 Bentuk dan konstruksi MCB............................................................39 Gambar 2.35 bagian bagian pengenal untuk proteksi menurut PUIL 2011...........43



10



DAFTAR LAMPIRAN Halaman



11



BAB 1 PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang



Pada perkembangan bangsa saat ini para mahasiswa dituntut mempunyai kemampuan bukan hanya pengetahuan teori tetapi juga membutuhkan pengetahuan praktek. Praktek kerja lapangan adalah sebuah ajang bagi mahasiswa/mahasiswi untuk menerapkan teori-teori yang diterima saat proses pembelajaran di bangku kuliah ke dalam dunia kerja yang sebenarnya. Teori yang didapatkan di perkuliahan saja tentu tidak cukup untuk mempersiapkan mahasiswa/mahasiswi ke dunia kerja tanpa dibekali juga dengan pengalaman di tempat kerja secara nyata di lapangan. Diharapkan setelah melakukan praktik kerja lapangan ini mahasiswa/mahasiswi bisa mendapatkan pemahaman lebih tentang materi-materi yang telah didapatkan di bangku perkuliahan, bisa bekerja sama antar individu dengan baik, memiliki sikap yang ulet, jujur, dan bertanggung jawab dalam bekerja nantinya. Politeknik Negeri sebagai intitusi pendidikan diharapkan dapat mencetak lulusan – lulusan penerus generasi bangsa yang sanggup menguasai ilmu pengetahuan secara teoritis, praktis, dan aplikatif. Untuk menciptakaan tenaga kerja yang unggul dan memiliki kemampuan serta keahlian yang mumpuni. Politknik Negeri Medan sebagai salah satu Politeknik Negeri yang ada di Medan berusaha membentuk dan melatih lulusan – lulusan yang ada untuk siap terjun ke dunia kerja. Sehubungan dengan adanya kesempatan untuk melaksanakan Praktik Kerja Lapangan yang dilaksanakan selama 6 minggu di PT PLN NUSANTARA POWER UPDK BELAWAN maka dengan adanya Praktik Kerja Lapangan dapat memberikan pengetahuan tentang dunia kerja yang bermanfaat untuk kedepannya.



1



1.2



Tempat dan Jadwal Pelaksanaan Magang



1.



Waktu Pelaksanaan : Waktu pelaksanaan praktek kerja ini dilaksanakan selama 6 minggu yaitu terhitung pada tanggal 09 Januari 2023 dan berakhir pada 17 Februari 2023.



2.



Tempat Pelaksanaan : Kegiatan kerja praktek ini dilaksanakan di PT PLN NUSANTARA POWER UPDK BELAWAN Unit Layanan PLTU Belawan, JL.Pulau Sicannang, SEI Mati, Medan Kota, 20252 Medan, Sumatera Utara.



Tabel 1 Jadwal Pelaksanaan Kegiatan Magang Waktu Pelaksanaan No



1



Nama Kegiatan Pengarahan Sosialisasi



Magang Prodi 2



01 Jan 20



01 Jan 20



01 Jan 20



01 Jan 20



01 Jan 20



01 Jan 20



01 Jan 20



01 Jan 20



/ di



Pencarian Lokasi



Magang 3



Dst…



2



1.3 1.



Tujuan Agar mahasiswa dapat mengetahui implementasi dari teori yang telah didapatkan dimata kuliah dengan keadaan yang ada dilapangan.



2.



Melatih kemampuan agar dapat bekerja dalam kelompok/instansi pemerintah, dunia usaha atau instansi yang terkait dibidang ilmu pengetahuan dan sekaligus membersi arah pemecahan masalah yang dihadapi dengan berdasarkan potensi mahasiswa.



3.



Mempersiapkan mahasiswa menjadi tenaga kerja yang terampil penerus pembangunan yang menghayati permasalahan yang dihadapi masyarakat dan belajar menanggulangi masalah tersebut secara pragmatis dan terpadu.



4.



Mendekatkan perguruan tinggi kepada kelompok masyarakat / instansi pemerintah atau dunia usaha – instansi yang terkait dengan bidang keteknikan sesuai dengan tujuan pembangunan.



5.



Memicu mahasiswa untuk bekerja pada bidang keahlian.



6.



Mempersiapkan kader – kader masyarakat, khususnya bidang keteknikan.



7.



Menjadikan mahasiswa lebih berkepribadian yang lebih dewasa dan menambah wawasan yang dimiliki.



8.



Sebagai syarat menyelesaikan Tugas Akhir.



1.4 1.



Manfaat Manfaat bagi mahasiswa : a.



Membuka wawasan tentang dunia kerja yang sesungguhnya, baik dari segi kedisiplinan maupun pergaulan dalam dunia kerja.



b.



Mengasah pola berpikir yang wajar, logis, rasional serta berketerampilan dalam memahami dan menghadapi masalah di tempat kerja.



c.



Sebagai wadah untuk melatih diri dan mengaplikasikan ilmu yang diperoleh saat kuliah di lapangan kerja.



d.



Memberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk dapat menerapkan dan mengadakan perbandingan teori-teori yang diproleh selama masa perkuliahan sesuai kenyataan yang terjadi di lapangan.



3



e.



Menumbuhkan insiatif dan rasa percaya diri yang tinggi dalam diri mahasiswa melalui penerapan ilmu pengetahuan dan keterampilan yang di milikinya dalam menyelesaikan pekerjaan yang di dapatkan pada saat praktik kerja lapangan.



2.



Manfaat bagi kampus : a.



Sebagai sarana promosi untuk mengenalkan Program Studi Teknik Listrik



Politeknik



Negeri



Medankepada



masyarakat



khususnya



perusahaan. b.



Menjalin dan meningkatkan kerjasama Perguruan Tinggi dengan perusahaan.



3.



Manfaat bagi perusahaan : a.



Menjalin dan meningkatkan kerjasama Perguruan Tinggi dengan perusahaan.



b.



Sebagai bentuk dukungan Perusahaan terhadap Pendidikan Nasional dan pengembangan sumber daya manusia Indonesia.



1.5



Sistematika Laporan



Adapun sistematis penulisan yang digunakan dalam penulisan laporan praktik kerja lapangan ini adalah sebagai berikut: BAB 1 PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang mengenai pembangkit listrik khususnya PLTU, waktu dan tempat pelaksanaan praktik kerja lapangan, tujuan kerja praktek, manfaat kerja praktek, dan sistematika. BAB 2 PELAKSANAAN PRAKTIK KERJA LAPANGAN 1) Memuat kondisi umum mengenai profil PT PLN NUSANTARA POWER UPDK BELAWAN. 2) Memuat tentang deskripsi alat atau system yang diamati di perusahaan tempat PKL. 4



3) Memuat tentang penjelasan secara lengkap tentang cara kerja alat yang diamati pada saat praktik kerja lapangan. 4) Memuat pembahasan tentang topik yang diamati pada saat praktik kerja lapangan.



BAB 3 SIMPULAN DAN SARAN Memuat kesimpulan dari topik yang diangkat dan saran dari penulis. DAFTAR PUSTAKA Daftar pustaka memuat semua sumber kepustakaan yang digunakan dalam pelaksanaan dan pembuatan laporan magang, baik berupa buku, majalah, maupun sumber-sumber kepustakaan lain. LAMPIRAN Lampiran memuat tabel, gambar, manual penggunaan alat dan hal-hal lain yang perlu dilampirkan. Untuk memperjelas uraian dalam laporan dan jika dicantumkan.



5



BAB 2 PELAKSANAAN PKL 2.1



Profil Perusahaan



Gambar 2.1 Area PT. PLN (Persero) sektor Belawan tampak atas PLN



NUSANTARA



POWER



Unit



Pengendali



Pembangkitan



Belawan



merupakan salah satu unit pembangkit di lingkungan PT. PLN Pembangkitan Sumatera Bagian Utara yang didirikan sesuai SK Direksi PLN No.125/DIR/83 pada tanggal 24 juli 1983 dengan tugas pokok mengoperasikan dan memelihara mesin pembangkit. Pada tahun 1973 dilakukan studi kelayakan oleh pemerintah Jepang (OCTA) yang dilanjutkan pada tahun 1974 oleh tim Survey Direktorat Bina Program. Pada tanggal 31 Oktober 1974 diusulkan lokasi sebagai berikut: 1. Kampung Belawan II. 2. Kampung Belawan III. 3. Muara Sungai Dua. 4. Pulau Niaga Putri.



6



PLN bersama dengan Energoinvest Yugoslavia melakukan survey menentukan lokasi untuk pembangunan PLTU unit 1 dan 2 pada lokasi yang diusulkan tersebut, yang akhirnya ditentukan lokasi Pulau Naga Putri. Pada tanggal 2 april 1977 ditandatangani kontrak pembangunan PLTU unit 1 dan 2 dengan kapasitas 6x65 MW antara PLN bersama Energoinvest dengan nomor kontrak PJ.005/PST/1977. Pada tanggal 30 Mei 1984 PLTU unit 1 paralel dengan sistem Medan kemudian diusul dengan PLTU unit 2 pada tanggal 14 November 1984. Seiring dengan pertumbuhan beban di sistem Sumatera Utara maka untuk memenuhi kebutuhan listrik Sumatera Utara diperlukan pembangkit yang lebih banyak lagi. Adapun mesin pembangkit yang ada di UPDK belawan beroperasi sejak : 1.



PLTU unit 1 (65MW) : 30 Mei 1984



2.



PLTU unit 2 (65MW) : 14 November 1984



3.



PLTU unit 3 (65MW) : 3 Juli 1989



4.



PLTU unit 4 (65MW) : 8 September 1989



5.



PLTG unit 1.1 (117,5MW) : 6 Juli 1988



6.



PLTG unit 1.2 (128,5MW) : 25 November 1992



7.



PLTU unit 1.0 (149MW) : 5 November 1993



8.



PLTG unit 2.1 (130MW) : 11 Oktober 1994



9.



PLTG unit 2.2 (130MW) : 8 Desember 1994



10. PLTU unit 2.0 (165,8MW) : 8 Agustus 1995 11. PLTG Lot 3 (120MW) : 12 Februari 2010 PT. PLN (Persero) UPDK Belawan saat ini mengoperasikan dan memelihara unitunit pembangkit dengan kapasitas terpasang sebesar 1200,8MW dan menjadi salah satu pemasok utama kebutuhan listrik di Sumatera Utara dan sebagian besar wilayah Aceh.



7



8



2.2 Lokasi dan Tata Letak Perusahaan PT PLN NUSANTARA POWER UPDK Belawan berada 24 Km sebelah utara kota Medan, tepatnya berada di Pulau Naga Putri dimana semua unit pembangkit, kantor, bengkel, pengolahan air, switch yard, dan semua peralatan bantu lainnya di pulau yang sama dengan luas wilayah ±47 Hektar, di Desa Pulau Sicanang, Kecamatan Belawan, dekat dengan pesisir pantai dan pelabuhan Belawan. Dapat dilihat area PT. PLN (Persero) sector Pembangkitan Belawan tampak atas pada gambar 2.1. Lokasi ini dipilih karena pertimbangan sebagai berikut : 1.



Uap yang dihasilkan boiler diperoleh dari air sumur (deepwell) disekitarnya yang diubah terlebih dahulu menjadi air demin (air yang telah mengalami treatment sehingga dihasilkan air murni tanpa mineral lain).



2.



Mudah mendapatkan air untuk sistem pendingin.



3.



Jauh dari pemukiman penduduk.



4.



Memudahkan kapal laut pengangkut bahan bakar yang membawa bahan bakar ke area pembangkit.



2.3



Pembangkit Listrik di Sumatera Utara



PT. PLN (Persero) Sumatera Bagian Utara dalam memenuhi kebutuhan masyarakat akan energi listrik memiliki beberapa pembangkit yang tersebar dibeberapa wilayah Sumatera Bagian Utara. Adapun pembangkit-pembangkit tersebut dikelompokkan atas beberapa jenis 2.3.1



Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)



PLTU yang terdapat di Sumatera Bagian Utara diantaranya PLTU Sicanang yang terdiri dari 4 unit pembangkit dengan kapasitas total 260MW dan PLTU yang terdapat di Pangkalan Susu dengan kapasitas 800MW. PLTU adalah suatu pusat pembangkit tenaga listrik yang menggunakan turbin uap sebagai penggerak mulanya. Prinsip kerja pembangkit ini adalah air yang dipompakan ke boiler untuk dipanaskan sampai menghasilkan uap kering, kemudian uap tersebut digunakan untuk memutar turbin yang dikopel dengan generator yang berfungsi untuk menghasilkan energi listrik.



9



2.3.2



Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)



PLTG yang ada di Sumatera Bagian Utara dalah PLTG Paya Pasir sebanyak 5 unit dengan kapasitas 90,482MW dan PLTG Glugur sebanyak 2 unit dengan kapasitas 32,650MW. PLTG adalah suatu pembangkit yang menggunakan gas turbin sebagai penggerak mula. Prinsip kerjanya adalah udara yang ditekan di compressor hingga mencapai tekanan tertentu, kemudian dimasukkan ke ruang pembakaran hingga mencapai suhu tertentu. Gas yang telah mencapai tekanan dan suhu tertentu tersebut digunakan untuk memutar turbin yang telah dikopel dengan generator. 2.3.3



Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU)



PLTGU merupakan pembangkit listrik siklus gabungan yang memanfaatkan siklus gas dan siklus uap untuk menghasilkan energi yang lebih efisien dari PLTG. Prinsip kerjanya adalah memanfaatkan gas buang dari turbin gas digunakan untuk memanaskan air di HRSG (Heat Recovery Steam Generator) sehingga diperoleh uap yang dapat memutar turbin uap (steam turbin). PLTGU yang ada di Sumatera Utara adalah PLTGU Sicanang sebanyak 2 unit dengan kapasitas 314,58MW. 2.3.4



Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)



PLTA adalah suatu pusat pembangkit tenaga listrik yang menggunakan turbin air sebagai penggerak mula. Prinsip kerja pembangkit ini memanfaatkan energi potensial dari air akibat perbedaan tinggi permukaan bumi. PLTA yang menggunakan pompa untuk memperoleh energi potensial air disebut Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTM). PLTM yang ada di Sumatera Utara adalah PLTM Tonduhan dengan kapasitas 750 kW, PLTM Batang Gadis dengan kapasitas 750 kW, PLTM A.Raisan dengan kapasitas 1,5MW, PLTM A.Sibundong dengan kapasitas 750 kW, PLTM A. Silang dengan kapasitas 750 kW, PLTM Boho dengan kapasitas 200kW, dan PLTM Kombih dengan kapasitas 1,5 MW. 2.3.5



Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)



PLTD yang terdapat di bagian Sumatera Utara adalah PLTD Titi Kuning



10



sebanyak 6 unit dengan kapasitas 24,849 MW. PLTD merupakan suatu pembangkit listrik yang menggunakan motor diesel sebagai penggerak mula. Bahan bakar yang digunakan pada umumnya adalah solar atau High Speed Diesel (HSD). Prinsip kerjanya yaitu minyak solar dicampur dengan udara, kemudian dibakar dan memperoleh gas dengan suhu tinggi yang mengembang untuk menggerakkan piston. Gerakan piston ini dirubah menjadi suatu kopel putar. Mesin diesel dikopel dengan generator untuk menghasilkan energi listrik. Dengan demikian banyaknya jenis pembangkit di Sumatera Utara adalah sebagai berikut: Tabel 2 Daftar Pembangkit di PLN Sumatera Bagian Utara No



Jenis Pembangkit



Kapasitas



1.



PLTU Sicanang



260MW



2.



PLTU Pangkalan Susu



800MW



3.



PLTG Paya Pasir



90,482MW



4.



PLTG Glugur



32,650MW



5.



PLTGU Sicanang



314,58MW



6.



PLTM Tonduhan



750 kW



7.



PLTM Batang Gadis



750 kW



8.



PLTM A. Raisan I dan II



2x750 kW



9.



PLTM A.Sibundong



750 kW



10.



PLTM A. Silang



750 kW



11.



PLTM Boho



200 kW



12.



PLTM Kombih I dan II



2x750 kW



13.



PLTD Titi Kuning



24,849 MW



2.4



Bidang Operasi Perusahaan



PT. PLN NUSANTARA POWER UPDK Belawan beroperasi dalam bidang kelistrikan yaitu untuk memenuhi kebutuhan energi listrik sumatera Utara dan



11



sekitarnya. Dalam operasinya unit-unit pembangkit membutuhkan bahan bakar Liquefied Natural Gas (LNG), minyak HSD (High Speed Diesel) atau sering disebut solar. Minyak MFO (Marine Fuel Oil) atau sering disebut residu.



PT. PLN NUSANTARA POWER sektor Pembangkitan Belawan memiliki : Visi



: “Diakui sebagai Perusahaan Kelas Dunia yang Bertumbuh kembang, Unggul dan Terpercaya dengan bertumpu pada Potensi Insani”



Misi : 1.



Menjalankan bisnis kelistrikan dan bidang lain yang terkait, berorientasi pada kepuasan pelanggan, anggota perusahaan dan pemegang saham.



2.



Menjadikan tenaga lsitrik sebagai media untuk meningkatkan kualitas kehidupan masyarakat.



3.



Mengupayakan agar tenag listrik menjadi pendorong kegiatan ekonomi.



4.



Menjalankan kegiatan usaha yang berwawasan lingkungan.



Motto : “Bekerja, Bekerja, dan Bekerja”.



2.5



Struktur Organisasi



Demi berjalannya suatu pekerjaan, maka dibutuhkan struktur organisasi dan manajerial yang baik, sehingga pembagian tugas dilakukan dengan baik dan jelas serta pekerjaan dapat dikerjakan dengan efektif. Kerjasama yang baik antara seluruh pihak juga dibutuhkan untuk memperoleh hasil yang maksimal dalam pekerjaan. Struktur organisasi di PT PLN NUSANTARA POWER UPDK Belawan adalah sebagai berikut:



12



Gambar 2.2 Struktur Organisasi PT PLN NUSANTARA POWER UPDK Belawan 2.6 Proses Bisnis Unit Dalam sebuah perusahaan memiliki suatu proses bisnis agar setiap bagian paham dimana ruang lingkup kerjanya. Setiap bagian juga dapat mengetahui bagaimana cara menyelesaikan setiap permasalahan secara efektif dan efisien. Berikut adalah bagian-bagian dari proses bisnis di PT PLN NUSANTARA POWER UPDK Belawan: 1.



Manager



Jabatan ini merupakan kepala bagian disetiap bidang, tugas dan tanggung jawabnya adalah mengawasi serta bertindak dalam pelaksanaan setiap tugas yang dilakukan dalam setiap bidang masing-masing.



13



2.



Manager Bagian



Manager Bagian ini bertugas membantu Manager. Dalam PT PLN NUSANTARA POWER UPDK Belawan ini ada 5 Asisten Manager yang membawahi bidangnya masing-masing, meliputi: a)



Engineering: meliputi perencanaan, evaluasi operasi dan pemeliharaan juga meliputi lingkungan dan teknologi informasi serta keselamatan kelistrikan.



b) Operasi: meliputi pengoperasian pembangkit yang ada di PT PLN NUSANTARA POWER UPDK Belawan yaitu PLTU, PLTG, dan PLTGU. c)



Pemeliharaan PLTU: meliputi pemeliharaan Boiler, pemeliharaan Turbin Uap, pemeliharaan Listrik, pemeliharaan Instrument & Control, bengkel dan sarana pembangkit PLTU.



d) Pemeliharaan PLTGU: meliputi pemeliharaan Turbin Gas dan HRSG, pemeliharaan Turbin dan alat bantu, pemeliharaan Listrik, pemeliharaan Instrument & Control, pemeliharaan PLTG, dan sarana pembangkit PLTGU. e)



SDM dan Administrasi: meliputi Sekretariat dan Umum, Kepegawaian dan Diklat, Anggaran dan Keuangan, Akutansi, serta Logistik, dan K3.



3.



Supervisor



Bagian ini merupakan pelaksana dalam kegiatan operasi dan bertanggung jawab kepada Manager Bagian.



4.



Operator



Operator ini merupakan pelaksana harian kegiatan operasi perusahaan dilapangan baik kegiatan dalam perusahaan maupun diluar perusahaan yang berhubungan dengan kegiatan dan kepentingan perusahaan.



14



2.7 Prinsip Kerja/Siklus Kerja PLTU UPDK Belawan PLTU bekerja berdasarkan siklus yang berulang-ulang atau close loop system yaitu air menjadi uap dan uap menjadi air dan air kembali menjadi uap begitu seterusnya. Untuk memahami prinsip kerja dari PLTU, gambar 2.3 menunjukkan siklus dari PLTU :



Gambar 2.3 Siklus PLTU UPDK Belawan Awalnya PLTU harus memiliki bahan bakar untuk memanaskan air. Adapun bahan bakar yang digunakan PLTU UPDK Belawan adalah MFO (marine fuel oil) atau disebut residu dan HSD (high speed diesel) atau solar yang di angkut dari kapal menuju tangki penampungan bahan bakar PLTU. HSD digunakan sebagai bahan bakar bagi igniter (penyala awal). HSD ini disalurkan dengan menggunakan pompa yang memiliki pengaturan aliran berupa katup pengatur, katup penutup cepat, dan flow meter. Pada proses penyalaan awal HSD



15



disemprotkan ke ruang bahan bakar dengan cara diatomisasi / dikabutkan dengan menggunakan udara. Sementara itu MFO yang ditampung ditempat persediaan (storage tank) akan dialirkan terlebih dahulu ke daily tank untuk penggunaan sehari-hari. Sebelum digunakan MFO harus dipanaskan terlebih dahulu. Pemanasan berfungsi untuk menurunkan kekentalan MFO. Pemanas MFO berasal dari ASH Ketika PLTU beroperasi. Penggunaan MFO dengan cara dikabutkan menggunakan uap atau secara mekanik. Untuk menggerakkan turbin uap yang dikopel dengan generator maka diperlukan air yang dipanaskan. Air yang nantinya dipanaskan berasal dari air tanah yang diambil menggunakan deep well pump. Air yang diambil tersebut harus dimurnikan/dimineralisasi terlebih dahulu dari kandungan mineral di area water treatmeant plant sebelum masuk ke turbin agar tidak terjadi korosi atau endapan dalam pipa dan turbin. Dari tangki air demin, air di alirkan menuju feed water tank kemudian dipompa menggunakan BFP (boiler feed pump) menuju boiler, air yang di pompa BFP akan melewati HPH Ketika PLTU beropeRasi. Setelah melewati HPH, air dipanaskan terlebih dahulu dengan economizer yang terdapat pada boiler, pada boiler terdapat pemanas inti yaitu LTS (low temperature superheater) dan HTS (high temperature superheater) uap air dari economizer dipanaskan lagi melalui LTS dan HTS yang kemudian disalurkan menuju ASH (auxiliary steam heater), sementara yang masih berwujud air akan masuk boiler untuk dipanaskan kembali. Auxilary steam heater akan mendistribusikan uap panas ke turbin untuk memutar turbin yang dikopel dengan generator guna menghasilkan listrik. Uap ini juga dialirkan ke beberapa peralatan-peralatan lainnya seperti air preheater, starting ejector, feedwater tank untuk memanaskan MFO. Sesudah memutar turbin, uap panas juga di alirkan ke beberapa peralatan seperti HPH dan LPH sebagai media pemanas air mula sebelum boiler. Uap sisa juga dialirkan ke GSC (gland steam condenser). Gland steam condenser atau disebut kondensor mengubah uap air keluaran turbin menjadi air Kembali sebelum dipanaskan untuk turbin berikutnya. Jadi system PLTU UPDK Belawan berupa loop tertutup dengan air yang digunakan untuk memutar turbin uap adalah 16



air yang sama terus menerus hanya saja akan ditambah air dari WTP ke system karena efisiensi system PLTU. Sistem 6KV pada PLTU Belawan. -



unit 1 dan2



M A IN T R AF O U 1 1 1 K V /1 5 0 K V



M A IN T R AF O U 2 1 1 K V /1 5 0 K V



~



A UX T R AF O U1 1 1 K V /6 K V



~



A UX T R AF O U2 1 1 K V /6 K V



ST A RT IN G T R AF O 15 0K V /11 KV



G EN U1



GEN U 2



CB 4



U NI T 1



CB 21



C B 12



INC O MI NG C UBI CL E U N IT 1



CO M MO N



6 KV



6 KV



INC O MI NG C UBI CL E U N IT 2



INC O MI NG C UB ICLE C O M MO N



6 KV



CB 9



T O UNIT 1



CB 7



CO UPL I NG



CB 1 1



CB 13



AUX.T RA NSF OR ME R



AUX.T RA NSF OR ME R BU SB A R UN IT 1



LIG HT IN G B U S



6 K V /0 .4 K V POWER SUP PL AY T R AF O OT L F OR GT T P 1



6 K V /0 . 4 K V T R AF O 1T A 1



U NI T 2



CB 17



COUP L ING



CB 1 4



AUX.T RA NSF OR ME R C O M M O N B US



6 K V /0 . 4 K V R AF O OT A1



CB 15



T O UNIT 2



AUX.T RA NSF OR ME R SPA R E BU S



6 K V / 0 .4 K V T R AF O OT A 2



CB 24



AU X.T R AN SF O R ME R BU SB A R UN IT 2



6 K V / 0 .4 K V



2T A 1



Gambar 2.4 Sistem 6KV PLTU Unit 1 dan 2 -



unit 3 dan 4



17



Gambar 2.5 Sistem 6KV PLTU Unit 1 dan 2 2.8 Komponen utama PLTU Belawan PLTU adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan uap kering untuk menggerakkan turbin. Energi mekanik yang dihasilkan turbin digunakan untuk menggerakkan generator. Sehingga, generator akan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Berikut adalah beberapa peralatan yang digunakan di PLTU PT PLN Unit Pelaksana Pengendalian Pembangkitan Belawan: 1.



Deep Well Pump



Pompa sumur bor adalah suatu pompa yang terdapat pada sumur bor digunakan untuk pengambilan air yang nantinya diolah agar dapat dipanaskan sebagai uap PLTU.



18



Gambar 2.6 Sistem 6KV PLTU Unit 1 dan 2 2.



Water Treatment Plant



Water Treatment Plant (WTP) adalah suatu area yang mengubah air yang dihasilkan dari Deep Well Pump menjadi air demin. Sehingga dapat digunakan pada PLTU.



Gambar 2.7 Water Treatment plant PLTU Belawan 3.



Feed Water Tank (FWT)



Feed Water Tank (FWT) digunakan untuk menampung air demin sebelum dimasukkan kedalam boiler.



Gambar 2.8 Gambar Feed Water Tank PLTU Belawan 4.



Boiler Feed Pump (BPF)



Boiler Feed Pump (BFP) digunakan untuk memompakan air yang sudah di



19



tampung di dalam Feed Water Tank ke dalam boiler.



Gambar 2.9 Boiler Feed Pump PLTU Belawan 5.



Boiler



Boiler digunakan untuk memanaskan air demin sehingga dapat menghasilkan uap yang berupa uap kering. Adapun beberapa bagian-bagian dari pada boiler yaitu Economizer,



Low



Temperature



Superheater



(LTS),



High



Temperature



Superheater (HTS).



Gambar 2.10 Boiler PLTU Belawan



20



6.



Economizer



Economizer adalah pemanas awal didalam boiler. Uap yang dihasilkan dari economizer masih berupa uap bawah sehingga belum dapat digunakan oleh turbin. 7.



Low Temperature Superheater (LTS)



Low Temperature Superheater digunakan untuk menaikkan temperatur dari uap yang terlebih dahulu dihasilkan oleh economizer. Uap yang dihasilkan dari LTS masih berupa uap basah, Sehingga belum bisa digunakan oleh turbin. 8.



High Temperature Superheater (HTS)



High Temperature Superheater terletak pada laluan gas yang sangat panas, sehingga menerina panas radiasi secara langsung dari ruang bakar. Temperatur yang dihasilkan sebesar 510 C dengan tekanan 86 bar. Uap yang dihasilkan dari ֯ 20 High Temperatur Superheater sudah berupa uap kering, sehingga dapat digunakan untuk memutar turbin. 9.



Auxilary Steam Header (ASH)



Auxilary Steam Header digunakan untuk membagikan uap ke beberapa peralatan seperti turbin dan feed water tank.



Gambar 2.11 Auxilary Steam Header PLTU Belawan 10. Turbin Uap



21



Turbin adalah suatu perangkat yang mengkonversikan energi uap yang bertemperatur tinggi dan tekanan tinggi menjadi energi mekanik (putaran). Poros dari turbin dikopel dengan generator, agar rotor generator juga berputar ketika turbin berputar.



Gambar 2.12 Turbin PLTU Belawan



11. Generator Generator adalah suatu peralatan listrik yang digunakan untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Generator yang ada di PLTU PT PLN Unit Pelaksana Pengendalian Pembangkitan yaitu generator induksi.



22



Gambar 2.13 Generator PLTU Belawan 11. Kondensor Kondensor digunakan untuk mengubah uap menjadi air demin kembali. Sehingga dapat digunakan kembali untuk dipanaskan pada boiler. Cara pendinginannya dengan menggunakan bantuan dari air laut.



Gambar 2.14 Kondensor PLTU Belawan 12. Circulating Water Pump (CWP) Circulating water pump (CWP) adalah alat yang digunakan untuk memompakan air laut ke dalam kondensator untuk bersirkulasi secara terbuka. Air yang melewati pipa didalam kondensator akan mendinginkan uap.



Gambar 2.15 CWP PLTU Belawan 23



13. Low Pressure Heater (LPH) Low Pressure Heater adalah alat yang digunakan untuk memanaskan air dari kondensator dengan menggunakan Low Temperature Turbin. Cara ini digunakan agar menghemat bahan bakar.



Gambar 2.16 Low Pressure Heater PLTU Belawan 14. High Peressure Heater (HPH) High Pressure Heater adalah alat yang digunakan untuk memanaskan air dari Boiler Feed Pump dengan menggunakan High Temperature Turbin. Cara ini digunakan untuk menghemat bahan bakar.



24



Gambar 2.17 High Pressure Heater PLTU Belawan 15. Forced Draft Fan (FDF) Forced Draft Fan (FDF) adalah alat yang digunakan untuk memasukkan udara secara paksa kedalam ruang bakar, dengan bantuan motor listrik.



Gambar 2.18 Forced Draft Fan PLTU Belawan 16. Air Preheat Air Preheat digunakan untuk memanaskan udara dengan menggunakan uap yang dihasikan oleh turbin. Tujuan pemanasan ini agar tidak terjadi thermal stress akibat perbedaan ekstrim suhu sebelum memasuki Air Heater. 17. Air Heater Air Heater digunakan untuk memanaskan kembali udara yang terlebih dahulu dipanaskan oleh Air Preheat Coil, dengan menggunakan uap hasil pembuangan dari boiler ke stack. Tujuannya agar menghemat pemakaian bahan bakar. 18. MFO Heater MFO Heater adalah alat yang digunakan untuk memanaskan bahan bakar yang berupa Marine Fuel Oil (MFO) dengan tujuan untuk menurunkan visikositas dari MFO. Dengan pemanasan maka visikositas dari MFO dapat diturunkan sehingga dapat menghasilkan pembakaran yang lebih baik.



25



2.9 Motor Induksi Motor Induksi merupakan motor arus bolak balik yang paling luas digunakan. Hal ini dikarenakan motor induksi mempunyai konstruksi yang sederhana, kokoh, harganya relatif murah, serta perawatannya yang mudah, sehingga motor induksi mulai menggeser penggunaan motor DC pada industri. Penamaannya berasal karena arus rotor motor ini tidak diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator. Adapun penggunaan motor induksi di industri ini adalah sebagai penggerak, seperti untuk blower, kompresor, pompa, penggerak utama proses produksi atau mill, peralatan workshop seperti mesin-mesin bor, grinda, crane, dan sebagainya.



2.9.1



Prinsip Kerja Motor Induksi



Prinsip kerja motor induksi adalah berdasarkan induksi electromagnet hukum Faraday (tegangan induksi akan ditimbulkan oleh perubahan induksi magnetik pada suatu lilitan) dan hukum Lorentz (perubahan magnetik akan menimbulkan gaya). dimana tegangan sumber diberikan pada kumparan stator, sehingga inti besi di stator menjadi magnet, kemudian menginduksikan magnet tersebut ke rotor. Dengan demikian, di kumparan rotor akan terinduksi tegangan karena kumparan rotor merupakan loop tertutup, maka akan mengalir arus di kumparan rotor tersebut yang berinteraksi dengan medan magnet di stator, sehingga timbulah gaya putar pada rotor yang mendorong rotor untuk berputar dengan kecepatan sinkron dan akan mengikuti persamaan Ns=



120. f p



Dengan : Ns



= kecepatan putar dari medan putar stator dalam



rpm F = Frekuensi arus dan tegangan stator



26



P



= Banyaknya kutub



Susunan belitan stator motor induksi dengan dua kutub, memiliki tiga belitan yang masing-masing berbeda sudut 120° gambar 3.1. Ujung belitan phasa pertama adalah U1-U2, belitan phasa kedua adalah V1-V2 dan belitan phasa ketiga yaitu W1-W2.



Gambar 2.19 Belitan stator motor induksi 2 kutub Prinsip kerja motor induksi juga dapat dijelaskan dengan gelombang sinusoidal pada gambar 3.2, terbentuknya medan putar pada stator motor induksi. Tampak stator dengan dua kutub dapat diterangkan dengan empat kondisi.



Gambar 2.20 Bentuk gelombang sinusoidal dan timbulnya medan putar pada stator motor induksi 1.



Saat sudut 0° . Arus I1 bernilai positif dan arus I2 dan arus I3 bernilai negatif dalam hal ini belitan V2, U1 dan W2 bertanda silang (arus meninggalkan pembaca), dan belitan V1, U2 dan W1 bertanda titik (arus listrik menuju pembaca). terbentuk fluks magnet pada garis horizontal. kutub S dan kutub N.



27



2.



Saat sudut 120° . Arus I2 bernilai positif sedangkan arus I1 dan arus I3 bernilai 4negatif, dalam hal ini belitan W2, V1 dan U2 bertanda silang, dan kawat W1, V2 dan U1 bertanda titik. Garis fluks magnet kutub S dan N bergeser 120° dari posisi awal.



3.



Saat sudut 240° . Arus I3 bernilai positif dan I1 dan I2 bernilai negatif, belitan U2, W1 dan V2 bertanda silang, dan kawat U1, W2 dan V1 bertanda titik. Garis fluks magnet kutub S dan N bergeser 120° dari posisi kedua.



4.



Saat sudut 360° . posisi ini sama dengan saat sudut 0° . dimana kutub S dan N kembali keposisi awal.



Dari keempat kondisi diatas saat sudut 0°; 120° ; 240° ;360° , dapat dijelaskan terbentuknya medan putar pada stator, medan magnet putar stator akan memotong belitan rotor. Kecepatan medan putar stator ini sering disebut kecepatan sinkron, tidak dapat diamati dengan alat ukur tetapi dapat dihitung dengan rumus Ns yang telah dijabarkan diatas. Garis-garis gaya fluks dari stator tersebut yang berputar akan memotong panghantar-panghantar rotor yang berada di rongga stator sehingga pada penghantar rotor tersebut timbul Gaya Gerak Listrik (GGL) atau tegangan induksi.



Gambar 2.21 Bentuk rotor Berhubung kumparan rotor merupakan rangkaian yang tertutup maka pada kumparan tersebut mengalir arus. Arus yang mengalir pada penghantar rotor yang berada dalam medan magnet berputar dari stator, maka pada penghantar rotor tersebut timbul gaya-gaya yang berpasangan dan berlawanan arah, gaya tersebut menimbulkan torsi yang cenderung memutar rotornya, rotor akan berputar dengan kecepatan (Nr) mengikuti putaran medan putar stator (Ns). 28



2.9.1



Kontruksi Motor Induksi



Motor induksi terdiri dari dua bagian utama yaitu rotor dan stator. Rotor merupakan bagian pada motor yang berputar dan stator merupakan bagian motor yang diam saat beroperasi. Stator terdiri dari : badan motor, inti stator, belitan stator, bearing dan terminal box. Rotor terdiri dari rotor sangkar dan poros rotor.



Gambar 2.22 Kontruksi Motor Induksi Tipe motor induksi tiga phasa dibagi menjadi dua macam berdasarkan jenis lilitan pada rotor yaitu : 1.



Rotor sangkar tupai (squirrel cage rotor)



Tipe motor induksi dengan kontruksi rotor tersusun dengan kumparan yang terdiri atas beberapa batang konduktor yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi.



Gambar 2.23 Rotor Sangkar 2.



Rotor Belitan (Wound rotor)



Tipe motor induksi yang memiliki rotor terbuat dari lilitan yang sama dengan lilitan statornya. Kumparan stator dan rotor juga mempunyai jumlah kutub yang



29



sama. Penambahan tahanan luar sampai harga diatur ini dihubungkan ke rotor melalui cincin, selain untuk menghasilkan kopel mula yang besar, tahanan luar tadi diperlukan untuk membatasi atus mula yang besar pada saat start. Disamping itu dengan mengubah-ubah tahanan luar, kecepatan motor dapat diatur.tertentu, dapat membuat kopel mula mencapai harga kopel maksimumnya. Motor induksi dengan rotor belitan memungkinkan penambahan (pengaturan) tahanan luar. Tahanan luar yang dapat diatur ini dihubungkan ke rotor melalui cincin (Gambar 2.24) selain untuk menghasilkan kopel mula yang besar, tahanan luar tadi diperlukan untuk membatasi atus mula yang besar pada saat start. Disamping itu dengan mengubah-ubah tahanan luar, kecepatan motor dapat diatur.



Gambar 2.24 Rotor Belitan 3.0 Pengasutan Motor Induksi Saat motor induksi di starting secara langsung, arus awal motor besarnya antara 500% sd 700% dari arus nominal. Ini akan menyebabkan drop tegangan yang besar pada pasokan tegangan PLN. Untuk motor daya kecil sampai 5 KW, arus starting tidak berpengaruh besar terhadap drop tegangan. Pada motor dengan daya diatas 30 KW sampai dengan 100 KW akan menyebabkan drop tegangan yang besar dan menurunkan kualitas listrik dan pengaruhnya pada penerangan yang berkedip. Pengasutan motor induksi adalah cara menjalankan pertama kali motor, tujuannya agar arus starting kecil dan drop tegangan masih dalam batas toleransi. Ada dua cara teknik starting motor induksi di PLN UPDK belawan diantaranya hubungan langsung (Direct On Line = DOL) dan segitiga-bintang (Start-Delta). 3.0.1



Pengasutan Langsung ( Direct on line/DOL starter )



Pengasutan hubungan langsung atau dikenal dengan istilah Direct On Line



30



(DOL). Jala-jala tegangan rendah 380 V melalui pemutus rangkaian atau kontaktor. Q1 langsung terhubung dengan motor induksi. Sekering berfungsi sebagai pengaman hubung singkat, jika terjadi beban lebih diamankan oleh relay pengaman beban lebih (overload relay). Saat pemutus rangkaian/kontaktor di-ON-kan motor induksi akan menarik arus starting antara 5 sampai 6 kali arus nominal motor. Untuk motor induksi dengan daya kecil 5 kW, hubungan langsung bisa dipakai. Arus starting yang besar akan menyebabkan drop tegangan disisi suply. Pengasutan hubungan langsung (DOL) akan menarik arus 5 s/d 6 kali arus nominal, menghasilkan torsi starting 1,96 kali torsi nominal.



Gambar 2.25 Wiring diagram penghasutan langsung 3.0.2



Penghasutan Segitiga-Bintang (Motor Starting Star-Delta)



Metoda starting Y - ∆ banyak digunakan untuk menjalankan motor induksi rotor sangkar yang mempunyai daya di atas 5 kW (atau sekitar 7 HP). Untuk menjalankan motor dapat dipilih starter yang umum dipakai antara lain: saklar rotari Y - ∆, saklar khusus Y- ∆ atau dapat juga menggunakan beberapa kontaktor magnit beserta kelengkapannya yang dirancang khusus untuk rangkaian starter Y ∆. Starter ini mengurangi lonjakan arus dan torsi pada saat start. Dapat tersusun juga atas 3 buah contactor yaitu Main Contactor, Star Contactor dan Delta Contactor, Timer untuk pengalihan dari Star ke Delta serta sebuah overload relay. Pada saat start, starter terhubung secara Star. Gulungan stator hanya menerima tegangan sekitar 1/√֓֓3 dari VLN . Jadi arus dan torsi yang dihasilkan akan lebih



31



kecil dari pada DOL Starter. Setelah mendekati speed normal starter akan berpindah menjadi terkoneksi secara Delta. Starter ini akan bekerja dengan baik jika saat start motor tidak terbebani dengan berat.



Gambar 2.26 Penghasutan Star-Delta



3.2 Faktor Penyebab Kerusakan Motor Induksi Pada umumnya terdapat 2 faktor yang dapat menyebabkan kerusakan pada motor induksi 3 phasa yaitu : 1.



Faktor Mekanis



Faktor mekanis umumnya disebabkan oleh kerusakan pada bagian bearing. Bearing ialah blok ban bantalan yang berfungsi sebagai tempat perputaran rotor. Kerusakan pada bearing selain disebabkan karena pembebanan yang terlalu berat, juga disebabkan kurang baiknya lubrikasi pada bearing itu sendiri. Lubrikasi yang baik akan memperpanjang umur bearing dan mencegah kerusakan pada motor. Penggunaan bahan lubrikasi yang berlebihan juga dapat menyebabkan kerusakan



32



pada motor, karena bahan lubrikasi yang diberikan pada bearing masuk ke dalam bagian belitan motor dan merusak isolasi sehingga menyebabkan belitan hubung singkat. 2.



Faktor Listrik



Sebagian besar gangguan yang terjadi pada motor diakibatkan oleh faktor kerusakan listrik, yaitu : a.



Beban Lebih (Overload) Overload terjadi bila motor yang sedang dioperasikan harus memikul beban yang terlalu besar sehingga motor menyerap arus yang besar pula. Dalam kondisi berselang beberapa saat, kenaikan temperatur motor semakin tinggi. Hal ini menyebabkan isolasi belitan motor terbakar dan juga lubrikasi pada bearing rusak.



b.



Kehilangan Satu Fasa (Single Phasa Loses) Ketidakseimbangan tegangan yang paling besar ialah hilangnya tegangan pada salah satu fasa yang disebabkan terputusnya sebuah fuse dari sumber tegangan 3 fasa. Motor yang bekerja pada kondisi tersebut diatas akan menarik arus secara berlebihan dan menyebabkan kenaikan suhu yang tinggi sehingga motor dapat rusak.



c.



Gangguan Antar Fasa (Phasa To Phasa Fault) Gangguan antara fasa pada motor induksi 3 fasa jarang terjadi karena adanya isolasi antara fasa.



d.



Gangguan pada Rotor (Rotor Fault) Gangguan pada rotor motor dapat terjadi jika pada isolasi belitan rusak



e.



Ketidakseimbangan Sumber Tegangan (Unbalance Suplay Voltage) Tegangan sumber 3 fasa yang mensuplai ke motor diharapkan dalam keadaan seimbang oleh karena ketidakseimbangan tegangan akan menyebabkan arus pada masing-masing fasa belitan motor tidak seimbang dan ini menimbulkan



33



efek timbulnya arus urutan negatif di dalam belitan stator. f.



Sumber Tegangan yang Rendah (Suplay Under Voltage) Rendahnya tegangan suplai pada sistem kelistrikan disebabkan oleh jatuh tegangan yang terlalu besar pada jaringan. Tegangan suplai yang lebih kecil dari tegangan kerja motor akan menyebabkan arus mengalir pada belitan motor menjadi sangat tinggi karena motor harus menarik arus yang lebih besar daripada suplai tegangan untuk mempertahankan torsi yang sedang memutar beban.



3.3 Komponen Peralatan Sistem Kontrol Motor Sistem control pada motor umumnya menggunakan peralatan diantaranya : kontaktor magnet, push button, thermal overload relay (TOL), relay waktu (time delay relay), lampu indicator, miniature circuit breaker (MCB). 3.3.1



Kontaktor Magnet (Magnetic Contactor)



Kontaktor magnet atau saklar magnet adalah saklar yang bekerja berdasarkan sifat kemagnetan, artinya saklar ini dapat bekerja apabila ada gaya kemagnetan. Magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontak-kontak. Sebuah kontaktor harus mampu mengalirkan dan memutuskan arus listrik dalam keadaan normal. Arus listrik yang mengalir secara normal adalah arus listrik yang mengalir selama pemutusan tidak terjadi. Kumparan magnet kontaktor (coil) dapat dirancang untuk arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC). Kontaktor AC pada inti magnetnya dipasang cincin hubung singkat untuk menjaga arus kemagnetan tetap stabil, sehingga kontaktor tersebut bekerja normal. Sedangkan pada kumparan magnet DC tidak dipasang cincin hubung singkat. Bila kontaktor DC digunakan pada tegangan bolak-balik (AC) maka kemagnetannya akan timbul dan hilang setiap saat mengikuti bentuk gelombang tegangan bolak-balik (AC) selanjutnya kontaktor tersebut akan bergetar yang disebabkan oleh kemagnetan pada kumparan magnet yang timbul dan hilang setiap detik. Bila kontaktor yang rancang untuk tegangan bolak-balik (AC) digunakan pada tegangan searah (DC), maka pada kumparan tersebut tidak akan menimbulkan induksi sehingga kumparan menjadi panas.



34



Gambar 2.27 Bentuk kontaktor magnet Biasanya pada kontaktor terdapat beberapa kontak, yaitu kontak normal terbuka (normaly open/ NO) dan kontak normal tertutup (normaly close/ NC). Kontak NO berarti saat kontaktor belum bekerja kedudukannya membuka dan bila kontaktor bekerja kedudukan kontaknya menutup/menghubung. Jadi fungsi kontak NO dan NC berlawan. Fungsi kontak-kontak tersebut terdiri dari kontak utama dan kontak bantu. Kontak utama terdiri dari kontak NO dan kontak bantu terdiri dari kontak NO dan NC. Kontruksi dari kontak utama berbeda dengan kontak bantu, dimana kontak utama mempunyai luas permukaan yang luas dan tebal. Sedangkan kontak bantu luas permukaannya kecil dan tipis.



35



Gambar 2.28 kontak-kontak pada kontaktor



Kontak utama digunakan untuk mengalirkan arus pada rangkaian utama,yaitu arus yang diperlukan untuk peralatan listrik misalnya : motor listrik, pesawat pemenas dan sebagainya. Sedangkan kontak bantu digunakan untuk mengalirkan arus pada rangkaian pengendali (kontrol) yang diperlukan untuk kumparan magnet. Penggunaan kontaktor harus dipahami rangkaian pengendali (kontrol) dan rangkaian daya (utama). Rangkaian pengendali adalah rangkaian yang hanya menggambarkan bekerjanya kontaktor dengan kontak-kontak bantu. Sedangkan rangkaian utama adalah rangkaian yang khusus melayani hubungan peralatan listrik dengan sumber tegangan (jala-jala). 3.3.2



Tombol Tekan (push button)



Tombol yang normal direncanakan untuk berbagai jenis yang mempunyai kontak normal tertutup (Normaly Close/ NC) atau kontak normal terbuka (Normaly Open/ NO).



36



(a)



(b) Gambar 2.29 (a).Push button (b).Simbol push button dalam rangkaian Kontak NO akan menutup, jika tombol ditekan dan kontak NC akan membuka bila tombol ditekan. Tombol tekan NO digunakan untuk start sedangkan tombol tekan NC digunakan untuk stop. 3.3.3



Thermal Overload Relay ( TOR/TOL)



Pada motor listrik dapat terjadi panas yang berlebihan akibat arus yang mengalir melebihi arus nominalnya. Oleh karena itu untuk melindungi atau mengamankan motor dari panas yang berlebihan, maka dipasangkan relay suhu beban lebih. Thermal Over Load Relay (TOR/TOL) biasanya digandengkan dengan kontaktor, dipasaran ada juga pengaman beban lebih yang terintegrasi pada Motor Circuit Breaker. Relay ini biasanya dihubungkan pada kontaktor ke kontak utama 2, 4, dan 6 sebelum dihubungkan ke motor. Untuk memberikan perlindungan terhadap motor dari kerusakan akibat beban lebih. Beberapa penyebab terjadinya beban lebih adalah : 1) Terlalu besarnya beban mekanik pada motor. 2) Arus start yang terlalu besar atau motor berhenti secara mendadak. 3) Terbukanya salah satu fasa dari motor 3 fasa. Prinsip kerja Thermal Over Load Relay (TOR/TOL) berdasarkan panas (temperatur) yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui elemen-elemen pemanas bimetal, yang menakibatkan bimetal melengkung selanjutnya akan menggerakan kontak-kontak mekanik pemutus rangkaian listrik kontak 95 – 96 membuka dan kontak 97 – 98 menutup. Keandalan TOL (thermal over load) sebagai alat proteksi adalah besaran arus proteksi dapat disetel mengacu kepada arus nominal motor. Besaran arus TOL yang disetel adalah 110 - 120% dari arus 37



nominal motor.



(a)



(b) Gambar 2.30 (a).Simbol TOR dalam rangkaian (b).Bentuk TOR



38



3.3.4 Relay Penunda Waktu (Timer Delay Relat/TDR)



Gambar 2.31 Konstruksi time delay relay TDR (Time Delay Relay) sering disebut juga relay timer atau relai penunda batas waktu banyak digunakan dalam instalasi motor terutama instalasi yang membutuhkan pengaturan waktu secara otomatis. Fungsi dari peralatan kontrol ini adalah sebagai pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikannya. Timer ini dimaksudkan untuk mengatur waktu hidup atau mati dari kontaktor atau untuk merubah sistem bintang ke segitiga dalam delai waktu tertentu. Bagian input timer biasanya dinyatakan sebagai kumparan koil dan bagian outputnya sebagai kontak NO atau NC. Kumparan pada timer akan bekerja selama mendapat sumber arus. Apabila telah mencapai batas waktu yang diinginkan maka secara otomatis timer akan mengunci dan membuat kontak NO menjadi NC dan NC menjadi NO. Pada umumnya timer memiliki 8 buah kaki yang 2 diantaranya merupakan kaki koil sebagai contoh pada gambar di atas adalah TDR tipe H3BA dengan 8 kaki yaitu kaki 2 dan 7 adalah kaki koil, sedangkan kaki yang lain akan berpasangan NO dan NC, kaki 1 akan NC dengan kaki 4 dan NO dengan kaki 3. Sedangkan kaki 8 akan NC dengan kaki 5 dan NO dengan kaki 6. Kaki kaki tersebut akan berbeda tergantung dari jenis relai timernya.



39



3.3.5



NFB (No Fuse Breaker)



Gambar 2.32 MCCB atau no fuse breaker NFB diartikan sebagai pemutus tanpa sikring, berfungsi untuk menghubungkan dan memutus tegangan atau arus utama dengan sirkuit atau beban, selain itu berfungsi juga untuk memutuskan/melindungi beban dari arus yang berlebihan ataupun jika terjadi hubung singkat. NFB menggunakan metode thermal atau magnetik untuk memutus aliran listrik salah satu contohnya adalah MCCB atau Molded Case Circuit Breaker. MCCB memutus aliran listrik ketika terjadi hubung singkat dan beban berlebih dengan dua metode yaitu : 1.



Metode Induksi Magnetik MCCB Pada metode Magnetik ini MCCB memanfaatkan gaya magnet untuk memutus aliran listrik. ketika terjadi beban berlebih atau hubung singkat maka terjadi kelebihan arus atau bahkan lonjakan arus yang sangat besar. Karena lonjakan arus yang sangat besar ini menyebabkan arus listrik tersebut menginduksi kumparan atau koil menjadi magnet induksi.



2.



Metode Thermal MCCB Pada metode thermal ini MCCB memanfaatkan bahan bimetal untuk memutus aliran listrik. Ketika terjadi beban berlebih (Overload) atau hubung singkat (Short Circuit) maka aliran listrik yang mengalir pada penghantar akan mengeluarkan energi panas. Karena suhu panas tersebut bahan bimetal akan melengkung sehingga membuat kontak saklar terbuka. Hal tersebut membuat MCCB memutus aliran listrik pada instalasi. 40



3.3.6



MCB (Miniatur Circuit Breaker)



Gambar 2.33 Bentuk dan konstruksi MCB MCB memproteksi arus lebih yang disebabkan terjadinya beban lebih dan arus lebih karena adanya hubungan pendek. Prinsip dasar bekerjanya yaitu untuk pemutusan hubungan yang disebabkan beban lebih dengan relai arus lebih seketika digunakan elektromagnet. Bila bimetal ataupun elektromagnet bekerja, maka ini akan memutus hubungan kontak yang terletak pada pemadam busur dan membuka saklar. MCB pada APP diutamakan sebagai pembawa arus dengan karakteristik CL (current limiter) dan juga sebagai gawai pengaman arus hubung pendek yang berkerja langsung. 3.4 Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL) Persyaratan umum instalasi listrik (PUIL) adalah dokummen SNI yang digunakan sebagai standar acuan dalam pemasangan instalasi tenaga listrik tegangan rendah untuk rumah tangga, gedung perkantoran, gedung publik dan bangunan lainnya. Direktorat Jenderal Ketenagalistrikan, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral secara resmi menetapkan Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Nomor 36 Tahun 2014 tentang Pemberlakuan Standar Nasional Indonesia 0225:2011 Mengenai Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2011 (PUIL 2011) dan Standar Nasional Indonesia 0225:2011/Amd1:2013 Mengenai Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2011 (PUIL 2011) Amandemen 1 sebagai standar wajib.



41



PUIL 2011 merupakan revisi dari PUIL 2000 yang selama ini digunakan oleh instalatur sebagai standar wajib dalam pemasangan instalasi listrik, serta digunakan oleh lembaga inspeksi teknik tegangan rendah dalam pemeriksaan dan pengujian instalasi listrik sebelum diterbitkan Sertifikat Laik Operasi (SLO). Dalam PUIL 2011 memuat ketentuan-ketentuan pemasangan instalasi listrik serta pemilihan peralatan dan perlengkapan instalasi listrik juga diperkenalkan penggunaan peralatan dan perlengkapan instalasi dengan teknologi yang lebih maju yang bertujuan meningkatkan keamanan instalasi. 3.4.1



Ringkasan Isi PUIL 2011



Bagian 1 tentang Pendahuluan, prinsip fundamental dan definisi serta Bagian 3 tentang Asesmen karakteristik umum merupakan adopsi dari IEC 60364-1 edisi 5.0 tahun 2005 dengan modifikasi yang sebagian besar diambil dari PUIL 2000. Definisi diusahakan mengacu pada IEV (International



Electrotechnical



Vocabulary), kecuali beberapa definisi yang masih mengacu pada PUIL 2000. Bagian 2 merupakan revisi dari Bagian 4 PUIL 2000. Tentang desain instalasi listrik Bagian 4 - 41 tentang Proteksi untuk keselamatan – Proteksi terhadap kejut listrik merupakan adopsi dari IEC 60364-4-41 edisi 5.0 tahun 2005 dengan beberapa modifikasi. Bagian 4 - 42 tentang Proteksi untuk keselamatan – Proteksi terhadap efek termal merupakan adopsi dari IEC 60364-4-42 edisi 2.0 tahun 2001 dengan beberapa modifikasi. Bagian 4 - 43 tentang Proteksi untuk keselamatan – Proteksi terhadap arus lebih merupakan adopsi dari IEC 60364-4-43 edisi 3.0 tahun 2008 dengan beberapa modifikasi. Bagian 4 - 44 tentang Proteksi untuk keselamatan – Proteksi terhadap gangguan voltase dan gangguan elektromagnetik merupakan adopsi dari IEC 60364-4-44 edisi 2.0 tahun 2007 dengan beberapa modifikasi.



42



Bagian 5-51 tentang Pemilihan dan pemasangan perlengkapan listrik – Persyaratan umum merupakan adopsi dari IEC 60364-5-51 edisi 5.0 tahun 2005 dengan beberapa modifikasi. Bagian 5-52 tentang Pemilihan dan pemasangan perlengkapan listrik – Sistem perkawatan merupakan adopsi IEC 60364-5-52 edisi 2.0 tahun 2001 dengan beberapa modifikasi. Bagian 5-53 tentang Pemilihan dan pemasangan perlengkapan listrik – Isolasi, penyakelaran dan kendali merupakan adopsi dari IEC 60364-5-53 edisi 3.1 tahun 2002 dengan beberapa modifikasi. Bagian 5-54 tentang Pemilihan dan pemasangan perlengkapan listrik – Susunan pembumian, konduktor proteksi dan konduktor ikatan proteksi merupakan adopsi IEC 60364- 5-54 edisi 2.0 tahun 2002 dengan beberapa modifikasi. Bagian 5-55 tentang Pemilihan dan pemasangan perlengkapan listrik – Perlengkapan lain merupakan adopsi dari IEC 60364-5-55 edisi 1.2 tahun 2008 dengan beberapa modifikasi. Bagian 5-510 merupakan revisi dari Bagian 5 PUIL 2000. Tentang pemilihan dan pemasangan perlengkapan listrik – Perlengkapan listrik. Bagian 5-511 merupakan revisi dari Bagian 6 PUIL 2000. Tentang pemilihan dan pemasangan perlengkapan listrik – Perlengkapan Hubung Bagi dan Kendali (PHBK) serta komponennya Bagian 6 tentang Verifikasi merupakan adopsi dari IEC 60364-6 edisi 1.0 tahun 2006 dengan beberapa modifikasi. Bagian 7 merupakan revisi dari Bagian 7 PUIL 2000. Tentang pemilihan dan pemasangan perlengkapan listrik – Konduktor dan pemasangannya Bagian 8 merupakan revisi dari Bagian 8 PUIL 2000. Tentang ketentuan untuk berbagai ruang dan instalasi khusus Bagian 9 merupakan revisi dari Bagian 9 PUIL 2000. Tentang ketentuan untuk berbagai ruang dan instalasi khusus 43



PUIL 2009 berlaku untuk instalasi listrik dalam bangunan dan sekitarnya untuk voltase rendah sampai 1000 volt a.b dan 1500 volt a.s.. PUIL 2009 dilengkapi pula dengan indeks dan lampiran lainnya pada akhir buku, yang umumnya mengacu pada PUIL 2000. 3.4.2



Isi PUIL 2011 tentang Motor Listrik



Terdapat pada bagian 5-510 tentang Pemilihan dan pemasangan perlengkapan listrik – Perlengkapan listrik dengan sub bab nomor 510.5 tentang Motor, sikrit dan kendali. 510.5.1



Persyaratan umum



510.5.1.1 Pada pelat nama setiap motor harus terdapat keterangan atau tanda



mengenai hal berikut (510.5.1.1) : a) nama pembuat; b) tegangan pengenal; c) arus beban pengenal; d) daya pengenal e) frekuensi pengenal dan jumlah fase untuk motor arus bolak balik; f) putaran per menit pengenal g) suhu lingkungan pengenal dan kenaikan suhu pengenal; h) kelas isolasi; i) tegangan kerja dan arus beban penuh sekunder untuk motor induksi rotor lilit; j) jenis lilitan : shunt, kompon, atau seri untuk motor arus searah; k) daur kerja. 510.5.1.2



Setiap motor dan lengkapannya yang hendak dipasang harus dalam



keadaan baik serta dirancang dengan tepat untuk maksud penggunaannya dan sesuai dengan keadaan lingkungan tempat motor dan lengkapan 44



tersebut akan digunakan (510.5.1.2). 510.5.1.3



Motor harus tahan tetes, tahan percikan air, tahan hujan, kedap



air, atau memiliki kualitas lain yang sesuai dengan keadaan lingkungan tempat motor itu hendak dipasang (510.5.1.3).



Gambar 2.34 bagian bagian pengenal untuk proteksi menurut PUIL 2011 510.5.3



Sirkit motor



510.5.3.1 Konduktor sirkit akhir yang menyuplai motor tunggal tidak boleh



mempunyai



KHA kurang dari 125 % arus pengenal beban penuh. Di



samping itu, untuk jarak jauh perlu digunakan konduktor yang cukup ukurannya hingga tidak terjadi drop voltase yang berlebihan. Konduktor sirkit akhir untuk motor dengan berbagai daur kerja dapat menyimpang dari persyaratan di atas asalkan jenis dan penampang konduktor serta pemasangannya disesuaikan dengan daur kerja tersebut (510.5.3.1). 510.5.3.2 Konduktor sirkit akhir yang mensuplai dua motor atau lebih, tidak



boleh mempunyai KHA kurang dari jumlah arus beban penuh semua motor itu ditambah 25 % dari arus beban penuh motor yang terbesar dalam kelompok tersebut. Yang dianggap motor terbesar ialah yang



45



mempunyai arus beban penuh tertinggi (510.5.3.2). 510.5.3.3 Bila pemanasan konduktor berkurang karena motor bekerja dengan daur



kerja tertentu, seperti pembebanan singkat, intermiten, atau karena tidak semua motor bekerja bersamaan, dapat digunakan konduktor utama yang lebih kecil daripada yang ditentukan dalam 510.5.3.2, asalkan konduktor tersebut mempunyai KHA cukup untuk beban maksimum yang ditentukan oleh ukuran dan jumlah motor yang disuplai, sesuai dengan sifat beban dan daur kerjanya (510.5.3.3). 510.5.4



Proteksi beban lebih



510.5.4.1 Proteksi beban lebih (arus lebih) dimaksudkan untuk melindungi motor,



dan perlengkapan kendali motor, terhadap pemanasan berlebihan sebagai akibat beban lebih atau sebagai akibat motor tak dapat diasut. Beban lebih atau arus lebih pada waktu motor beroperasi, bila bertahan cukup lama, akan mengakibatkan kerusakan atau pemanasan yang berbahaya pada motor tersebut (510.5.4.1). 510.5.4.2 Dalam lingkungan dengan gas, uap, atau debu yang mudah terbakar



atau mudah meledak, setiap motor magun, harus diproteksi terhadap beban lebih. Setiap motor trifase atau motor berdaya pengenal satu daya kuda atau lebih, yang magun dan dijalankan tanpa pengawasan, harus diproteksi terhadap beban lebih (510.5.4.2- 3). 510.5.4.3 Gawai proteksi beban lebih motor terdiri atas GPAL dan GPHP. Arus



pengenal GPAL motor sekurang-kurangnya 110% - 115% arus pengenal motor. Arus pengenal GPHP harus dikoordinasikan dengan KHA kabel. KHA kabel (Iz) adalah 125 % arus pengenal beban penuh motor (IB). maka arus pengenal GPHP harus ≤ Iz,biasanya nilainya di antara IB dan Iz (510.5.4.3). 510.5.5 510.5.5.1



Proteksi hubung pendek sikrit motor Setiap motor harus diproteksi tersendiri terhadap arus lebih yang diakibatkan oleh hubung pendek, kecuali untuk motor berikut:



a.



Motor yang terhubung pada sirkit akhir, yang diproteksi oleh proteksi



46



arus hubung pendek yang mempunyai nilai pengenal atau setelan tidak lebih dari 16 A. b.



Gabungan motor yang merupakan bagian daripada mesin atau perlengkapan, asal setiap motor diproteksi oleh satu atau lebih relai arus lebih, yang mempunyai nilai pengenal dapat menggerakkan sebuah sakelar untuk menghentikan semua motor sekaligus (510.5.5.1).



510.5.6



Proteksi hubung pendek sikrit cabang



510.5.6.1 Suatu sirkit cabang yang menyuplai beberapa motor dan terdiri atas



konduktor harus dilengkapi dengan proteksi arus lebih yang tidak melebihi nilai pengenal atau setelan gawai proteksi sirkit akhir motor yang tertinggi ditambah dengan jumlah arus beban penuh semua motor lain yang disuplai oleh sirkit tersebut (510.5.6.1). 510.5.6.2 Jika dua motor atau lebih dari suatu kelompok harus diasut serentak,



mungkin perlu dipasang konduktor saluran utama yang lebih besar, dan jika demikian halnya maka perlu dipasang proteksi arus lebih dengan nilai pengenal atau setelan yang sesuai. 3.4.3



PUIL Pemilihan dan Pemasangan Konduktor



Pada bagian 7 Pemilihan dan pemasangan perlengkapan listrik – Konduktor dan pemasangannya subbagiannya dijelaskan tentang pemilihan konduktor yang memenuhi syarat sesuai dengan penggunaan konduktor tersebut, pembebanan konduktor yang terjadi secara terus menerus, faktor koreksi untuk kabel yang dipengaruhi suhu. Pada bagian ini dijelaskan beberapa isi diantaranya :



7.1.1 1.



Persyaratan Umum Konduktor Semua konduktor yang digunakan harus dibuat dari bahan yang memenuhi syarat, sesuai dengan tujuan penggunaannya, serta telah diperiksa dan diuji menurut standat yang berlaku(7.1.1.1).



2.



Ukuran konduktor dinyatakan dalam ukuran luas penampang konduktor



47



intinya dan satuannya dinyatakan dalam mm2 (7.1.1.2.1). 7.1.2



Kabel



Penggunaan kabel harus sesuai dengan tabel , untuk kabel instalasi dan kabel fleksibel. Voltase pengenal kabel dibedakan dalam tingkatan sebagai berikut: 230/499 (380)V; 300/500 (400)V; 400/690 (600)V; 450/750 (690)V; 0,6/1 kV (1,2kV). Pada keadaan kerja terus menerus yang tidak terganggu, kabel harus mampu diberi voltase kerja maksimum sesuai dengan voltase tertinggi untuk perlengkapan sebagaimana tercantum dalam tanda kurung. 7.1.3



Kabel tanah



Penggunaan kabel tanah tembaga yang dicantumkan dalam tabel 3.1, untuk masing- masing jenis bahan konduktor dan insulasi. Kabel tanah tidak boleh diberi voltase kerja melampaui nilai voltase tertinggi perlengkapan/kabel yang berkaitan dengan nilai voltase pengenal perlengkapan/kabel tersebut. Tabel 3 KHA terus menerus untuk kabel tanah inti tunggal, berkonduktor tembaga, berinsulasi dan berselubung PVC, dipasang pada sistem a.s. dengan voltase kerja maksimum 1,8 kV; serta untuk kabel tanah 2-inti, 3-inti dan 4-inti berkonduktor tembaga, berinsulasi



48



Kabel tanah yang dipasang keluar dari tanah pada tempat di luar bangunan harus dipasang di dalam konduit atau selubung dari baja atau dari bahan lain yang cukup kuat sampai di luar jangkauan tangan, kecuali jika telah terdapat perlindungan lain yang sekurang-kurangnya sederajat. 7.1.1 Kabel udara berinsulasi Kabel udara berinsulasi yang dipasang di sekitar bangunan direntangkan di antara tiang-tiang khusus tanpa insulator atau pada alat pemegang yang dibuat khusus untuk itu. Kabel ini tidak diperbolehkan dibebani arus melebihi KHA yang terdapat pada tabel 2.3. Tabel 4 KHA terus menerus yang diperbolehkan dan proteksi untuk kabel instalasi inti tunggal berinsulasi PVC pada suhu ambien 30 °C dan suhu konduktor maksimum 70 °C



49



Kabel udara berinsulasi biasa berinti satu walaupun ada yang berinti lebih dari satu. Dalam ruang kering kabel harus dipasang dalam konduit yang di pasang diatas atau dalam plasteran gedung di luar jangkauan tangan, dalam alat listrik, dan dalam lemari hubung bagi. 3.5 HASIL DAN PEMBAHASAN 3.5.1



Spesifikasi Motor Induksi 380V pada WTP



Spesifikasi motor induksi yang diamati sesuai dengan nampe plate yaitu : Motor Drinking Water Pump (MDWP) 1 dan 2: Daya Motor



: 7,5 kW



Frekuensi



: 50 Hz



Tegangan



: 380 volt



Arus nominal



: 14,5 A



Putaran



: 2900 rpm



cos φ



: 0,89



50



Motor Transfer Water Pump (MTWP) 1 dan 2 : Daya Motor 1



: 11 kW



Daya Motor 2



: 15 kW



Frekuensi



: 50 Hz



Tegangan



: 380 volt



Arus nominal 1



: 22 A



Arus nominal motor 2 : 29 A Putaran



: 2900 rpm



cos φ



: 0,89



3.5.2



Komponen yang Digunakan untuk Sistem Proteksi



Dapat diketahui dari observasi lapangan bahwa komponen yang digunakan untuk proteksi motor induksi 380V di area Water treatment plant PLTU UPDK Belawan diantaranya adalah MCB yang berfungsi sebagai sakelar pemutus atau circuit breaker dan overload untuk proteksi arus lebih pada motor induksi saat motor beroperasi. 3.5.2.1 Spesifikasi MCB yang Digunakan



Rangkaian listrik untuk sistem Motor Drinking Water Pump (MDWP) dan Transfer Water Pump (MTWP) memiliki 4 MCB. Terdapat satu MCB saluran utama yang merupakan sumber untuk menyuplai daya ke 4 motor, kemudian satu MCB untuk pada Motor Drinking Water Pump 1 dan 2, satu MCB pada panel Motor Transfer Water Pump 1 dan 2, dan satu MCB pada panel Service Motor Compressor. Spesifikasi MCB saluran Utama:



51



Kapasitas



: 100 Ampere



Tegangan kerja



: 240-480V



Spesifikasi MCB Motor Drinking Water Pump: Kapasitas



: 32 Ampere



Tegangan kerja



: 240-480V



Spesifikasi MCB Motor Transfer Water Pump: Kapasitas arus



: 50 Ampere



Tegangan kerja



: 240-480 V



3.5.2.2 Spesifikasi Overload dan Luas Penampang wire



Gawai proteksi yang dipakai untuk tiap tiap motor memiliki spesifikasi gawai proteksi arus lebih yang digunakan untuk tiap tiap motor . Kapasitas overload Motor Drinking Water Pump 1 : 12 - 18 Ampere Kapasitas overload Motor Drinking Water Pump 2 : 12 - 18 Ampere Kapasitas overload Motor Transfer Water Pump 1 : 18 - 26 Ampere Kapasitas overload Motor Transfer Water Pump 2 : 18 - 26 Ampere Jenis kabel yang digunakan untuk instalasi motor ini terdapat dua jenis kabel diantaranya kabel NYY untuk instalasi tertanam yang merupakan saluran utama, jenis NYA pada bagian pengaman atau instalasi kabel pada panel kendali dan dilanjutkan kembali dengan jenis kabel NYY untuk saluran ke motor. Luas penampang kabel NYY saluran utama



: 4x4 mm2



Luas penampang kabel NYA sirkit cabang MDWP : 4 mm2 Luas penampang kabel NYA sirkit cabang MTWP : 2,5 mm2 Luas penampang kabel NYY saluran akhir motor berbeda tergantung jenis motor yang di supplay, berikut diketahui luas penampang kabel NYY untuk masing masing motor: Motor Drinking Water Pump 1 dan 2 : 4x2,5mm2 Motor Transfer Water Pump 1



: 4x2,5mm2



Motor Transfer Water Pump 2



: 4x4mm2



52



3.5.2.3 Perhitungan Arus Operasi (In)



Secara matematis nilai arus nominal pada motor dapat dihitung jika daya dan faktor daya dari nameplate motor listrik diketahui. Arus nominal atau arus operasi dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : I n=



P √3 x V x cosφ



Menghitung In Motor drinking water pump 1 dan 2 : Diketahui : P = 7500W cos φ = 0,89



I n=



7500 √ 3 x 380 x 0,89



I n=12,8



Menghitung In Motor transfer water pump 1 dan 2: Diketahui daya motor 1 : P = 11000W cos φ = 0,89 I n=



11000 √3 x 380 x 0,89



I n=18,7 A



Diketahui daya motor 2 : P = 15000W cos φ = 0,89 I n=



15000 √3 x 380 x 0,89



I n=25,6 A



Dapat dilihat dari tabel 2.4 bahwa nilai arus operasi beban penuh masingmasing motor induksi yang di amati adalah sebagai berikut :



53



Tabel 5 Hasil perhitungan nilai arus operasi motor induksi No



Nama Motor



Arus Operasi (A)



1



Motor Drinking Water Pump 1



12,8



2



Motor Drinking Water Pump 2



12,8



3



Motor Transfer Water Pump 1



18,7



4



Motor Transfer Water Pump 2



25,6



3.5.2.4 Kesesuaian Instalasi Proteksi dengan PUIL



Untuk mengetahui bahwa instalasi yang sudah ada di lapangan sesuai dengan persyaratan umum instalasi listrik (PUIL) beberapa syarat sirkit motor yang harus dipenuhi adalah kapasitas MCB, spesifikasi overload, dan kemampuan hantar arus Menghitung arus pengenal untuk Gawai Proteksi Arus Lebih (GPAL) : Motor Drinking Water Pump 1 dan 2 : 110 % x 12,8A = 14,08 A Motor Transfer Water Pump 1



: 110 % x 18,7A = 20,57 A



Motor Transfer Water Pump 2



: 110 % x 25,6A = 28,16 A



Langkah selanjutnya adalah menghitung KHA untuk masing masing kabel sirkit akhir motor (Iz) yang sesuai dengan arus operasi masing masing motor saat operasi, Karena kabel sirkit akhir yang digunakan di area Water Treatment Plan adalah jenis kabel NYY, maka KHA sirkit akhir harus sesuai dengan KHA kabel jenis NYY. Manghitung KHA masing-masing kabel sirkit akhir yang harus dipilih adalah : Motor Drinking Water Pump 1 dan 2 : 125 % x 12,8A = 16 A Motor Transfer Water Pump 1



: 125 % x 18,7A = 23,37 A



Motor Transfer Water Pump 2



: 125 % x 25,6A = 32 A



Dari perhitungan KHA untuk masing motor listrik tersebut, maka ditentukan luas penampang kabel yang sesuai untuk di sirkit akhir dan sirkit kendali tiap motor agar tidak terjadinya panas atau rugi daya pada kabel dan kerusakan lainnya. Meninjau dari tabel 3.1 dikarenakan sirkit akhir dilapangan menggunakan kabel tanah NYY, maka dapat ditentukan jenis kabel yang sesuai untuk tiap tiap motor listrik adalah sebagai berikut : 54



Motor Drinking Water Pump 1 dan 2 : 4x1,5 mm2 (18,5 A) Motor Transfer Water Pump 1



: 4x2,5 mm2



(25 A)



Motor Transfer Water Pump 2



: 4x4 mm2



(34 A)



Setelah luas penampang kabel sirkit akhir sudah ditentukan sesuai KHA, selanjutnya menentukan nilai arus untuk gawai proteksi dengan In gawai proteksi ≤ Iz sebagai berikut: Motor Drinking Water Pump 1 dan 2 : 15 A Motor Transfer Water Pump 1



: 21 A



Motor Transfer Water Pump 2



: 29 A



Perhitungan KHA kabel untuk sirkit cabang harus sesuai dengan PUIL 510.5.3.2 untuk sirkit yang mensuplai dua motor atau lebih, tidak boleh mempunyai KHA kurang dari jumlah arus beban penuh semua motor ditambah 25% dari arus beban penuh motor yang terbesar dalam kelompok tersebut. Karena sirkit cabang tiap-tiap panel memiliki dua motor yang di bebani kecuali panel untuk Service Motor Compressor, maka dapat dihitung KHA yang dibutuhkan untuk setiap sirkit cabang dengan cara sebagai berikut: KHA sirkit cabang MDWP



= In1 + (1+0,25)In2 = 12,8 + (1,25)12,8 = 28,8 A



KHA sirkit cabang MTWP



= In3 + (1+0,25)In4 = 18,7 + (1,25)25,6 = 50,7 A



Dari KHA untuk tiap sirkit cabang yang telah ditentukan maka dapat ditentukan luas penampang kabel jenis NYA dan besar gawai proteksi yang sesuai untuk diletakkan di panel hubung bagi sesuai dengan tabel 2.5 berkut: Tabel 6 Luas Penampang dan kapasitas MCB yang sesuai untuk sirkit cabang pada tiap tiap panel No



Nama Panel Hubung Bagi



Luas penampang kabel Kapasitas MCB (mm2)



(A) 55



1



Panel MDWP



2,5



25



2



Panel MTWP



6



50



Kemudian dilakukan perhitungan untuk menentukan nilai KHA dari saluran utama yang dapat menampung arus yang mengalir ke motor jika motor dijalankan secara serentak, KHA total sirkit cabang



= In1 + In2 + In3 + (1 + 0,25)In4 = 12,8 + 12,8 + 18,7 + (1.25)25,6 = 76,3 A



Untuk KHA saluran utama dapat ditentukan dengan menambahkan KHA total sirkit cabang dengan arus operasi motor yang paling besar dari kelompok motor tersebut, maka dapat ditentukan sebagai berikut : KHA saluran utama = 76,3 A + 25,6 A = 101,9 A Kabel NYY yang sesuai dengan KHA saluran utama adalah kabel yang mempunyai luas penampang 25 mm2 dengan kuat hantar arus kabel tersebut sebesar 106 A. Jadi kabel dengan luas penampang tersebut dapat menampung arus beban penuh semua motor listrik jika dihidupkan secara serentak. Pemilihan sakelar saluran utama juga harus mempunyai batas arus pengenal lebih kecil dari KHA kabel dan dapat dipilih MCB dengan batas 100 A sekaligus sebagai pengaman arus lebih ke rangkaian akhir. Kesesuaian instalasi yang digunakan di lapangan menurut PUIL dapat dilihat dalam tabel 2.6. Tabel 7 Kesesuian parameter yang dihitung dengan Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL) Nilai No



Parameter ditinjau



Nilai di lapangan



seharusnya



Keterangan



menurut PUIL 1.



MCB saluran utama



100 A



100 A



Sesuai



2.



MCB sirkit cabang MDWP



22 A



25 A



tidak sesuai



3.



MCB sirkit cabang MTWP



50 A



50 A



Sesuai



56



4.



MCB sirkit cabang SMC



22 A



8A



tidak sesuai



5.



Overload MDWP 1



15 A



15 A



Sesuai



6.



Overload MDWP 2



15 A



15 A



Sesuai



7.



Overload MTWP 1



19 A



21 A



tidak sesuai



8.



Overload MTWP 2



29 A



29 A



Sesuai



9.



Sirkit akhir MDWP 1



4x2,5 mm2



4x1,5 mm2



Sesuai



10.



Sirkit akhir MDWP 2



4x2,5 mm2



4x1,5 mm2



Sesuai



11.



Sirkit akhir MTWP 1



4x2,5 mm2



4x2,5 mm2



Sesuai



12.



Sirkit akhir MTWP 2



4x4 mm2



4x4 mm2



Sesuai



4 mm2



2,5 mm2



Sesuai



13. Sirkit cabang panel MDWP 14.



Sirkit cabang panel MTWP



2,5 mm2



6 mm2



tidak sesuai



15.



Kabel Saluran Utama



16 mm2



25 mm2



tidak sesuai



57



BAB 3 SIMPULAN DAN SARAN



3.1 1.



Simpulan Tujuan dari aktivitas proteksi motor induksi 380V di PLTU PT. PLN UPDK Belawan adalah mendeteksi adanya gangguan pada motor dengan melepas aliran daya pada motor yang mengalami gangguan tetapi untuk motor yang tidak mengalami gangguan tetap dapat beroperasi.



2.



Sistem proteksi pada motor induksi 3 phasa tegangan 380V diantaranya adalah MCB sebagai pemutus ketika terjadi hubung singkat dan Thermal Overload Relay (TOR) sebagai proteksi jika terjadi arus lebih pada motor saat operasi.



3.



Kesesuaian setting sistem proteksi sesuai puil adalah menetapkan arus pengenal gawai arus lebih sebesar 110 – 115% dari arus operasi motor dengan KHA kabel sebesar 125% dari arus operasi motor.



3.2 1.



Saran Karena hanya tiga motor yang menjadi beban terus-menerus(continuous load) dan dua merupakan beban stanby (stanby load) maka KHA kabel saluran utama diperbolehkan dengan luas penampang 16mm2, tetapi agar memenuhi ketentuan PUIL 2011 sebaikknya kabel utama yang digunakan adalah kabel dengan luas penampang 23mm2.



58



DAFTAR PUSTAKA Badan Standarisasi Nasional. (2011). Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2011. Jakarta. Darma, S. (2016). Analisis Sistem Proteksi Beban Lebih pada Generator CAT.SR.4 1000KVA Pembangkit Tenaga Listrik Power Plant B Kaji Station PT. MEDCO E&P RIMAU MUSI Banyu Asin. Palembang: Fakultas Teknik Universitas Palembang. Darma, S. (n.d.). Sistem Proteksi Pada Motor Induksi 3 Phase 200 KW Sebagai Penggerak Pompa Hydran (Electric Fire Pump). Palembang: Fakultas Teknik Universitas Palembang. Darmawansyah, Rosa, M. K., & Anggaraini, I. N. (2020). SISTEM PROTEKSI MOTOR INDUKSI 3 PHASA TERHADAP BERMACAM GANGGUAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER. Jurnal amplifier, X, 9-13. Ikram, M. D., & Sarbani, A. A. (2018). ANALISIS SISTEM PENGASUTAN MOTOR



INDUKSI



PADA



PT.



PERKEBUNAN



NUSANTARA.



Makassar: Universitas Muhammadiyah Makassar. Maulana, M. A. (2015). PROTEKSI MOTOR INDUKSI 3 FASA 380 VOLT / 75 KW YANG DIGUNAKAN SEBAGAI MESIN FORCED DRAFT FAN (FDF) AREA CDU IV PT. PERTAMINA (PERSERO) REFINERY UNIT (RU) III PLAJU. Palembang: Politeknik Negeri Sriwijaya. Nugroho, T. A. (2018). Analisis Tentang Kesesuaian Instalasi Listrik Rumah Tinggal dengan Kriteria PUIL 2011. Jakarta: Universitas Negeri Jakarta.



59



Pratama, A. K., Zondra, E., & Yuvendius, H. (2020). Analisis Efisiensi Motor



Induksi



Tiga



Phasa



Akibat



Perubahan



Tegangan.



SainETIn(Jurnal Sain, Energi, Teknologi & Industri), V, 36-37. Sagoyo, B., Widjaja, F., Sinaga, S. T., Soemarjanto, & Soetarman, D. S. (2014). Penjelasan PUIL 2011. Jakarta: International Copper Association Southeast Asia Siswoyo. (2008). Teknik Listrik Industri Jilid 2. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. TIM BSE. (2014). Instalasi Motor Listrik. Jakarta: Kemendikbud Replubik Indonesia. Tukananto, A., Junaidi, & Hardiansyah. (n.d.). Rancang Bangun Sistem Proteksi Arus Lebih Motor 3 Fasa Dengan Timer Start dan Trip. Pontianak: Fakultas Teknik Universitas Tanjungpura. Zuhal. (1993). Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.



60



DAFTAR LAMPIRAN



61