AUTOMATIC TRANSFER SWITCH BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER SEBAGAI KONTROL PENGALIHAN SUMBER ENERGI (PLN-GENSET-PLN) Frederik Haryanto Sumbung
[email protected],,
[email protected] Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Musamus Mu samus Merauke Merauke Jl. Kamizaun Mopah Lama Merauke ABSTRAK
Listrik sudah menjadi kebutuhan bagi masyarakat baik di desa maupun di kota, begitu pentingnya pelayanan listrik secara kontinyu terutama pada bidang-bidang usaha dan pelayanan kepada masyarakat. Automatic Transfer Switch (ATS) Berbasis Programmable Logic Controller (PLC) merupakan solusi untuk menjamin kontinuitas pelayanan listrik pada sisi konsumen (user). Untuk mendapatkan kuntinuitas kuntinuitas layanan yang yang efektif dan efisien, efisien, maka diperlukan sistem otomatisasi yaitu ATS sebagai kontrol pengalihan penyaluran aliran listrik dari PLN ke aliran genset tanpa menggunakan menggunakan tenaga operator. Apabila sumber utama PLN padam atau salah satu fasa putus, maka PLC (Q0.2) tidak terhubung (K1 tidak bekerja), pada saat yang bersamaan PLC (Q0.3) memerintahkan thermostat untuk memanaskan oli dalam waktu 10 detik. Q0.0 bekerja untuk menghidupkan genset dalam waktu 20 detik. detik. Q0.1 memerintahkan memerintahkan kontaktor K2 bekerja dalam waktu waktu 60 detik (sumber tegangan tegangan genset akan mengalirkan mengalirkan arus listrik ke beban). Apabila Apabila PLN hidup maka kontaktor K1 akan bekerja K2 tidak terhubung. Kata kunci : Kontinuitas, Ko ntinuitas, pengalihan, pengalihan, PLN, Genset
1. PENDAHULUAN Umumnya sumber listrik utama yang salurkan dari PLN tidak selalu menyalurkan sumber listrik secara terus menerus, karena untuk menjaga kualitas, stabilitas dan keandalan maka harus ada proses pemeliharaan dan perawatan baik secara terjadwal/normal maupun pada saat kondisi darurat/gangguan dan juga kemungkinan kekurangan daya pada konsumen tertentu pada waktu beban puncak dan kenaikan beban temporer pada sisi konsumen. Apabila kondisi gangguan seringkali terjadi, maka dapat mengakibatkan terganggunya stabilitas keamanan, perekonomian dan yang terutama pada aktivitas pelayanan kepada masyarakat. Untuk mengatasi terputusnya layanan sumber listrik, maka beberapa konsumen memilih alternatif dengan menyediakan menyediakan
pembangkit listrik darurat seperti genset, dengan tujuan melayani kebutuhan sumber listrik secara kontinyu pada sisi beban. Pengoperasian sumber listrik PLN dan sumber listrik genset dapat dilakukan secara manual maupun secara otomatis.
Pemasangan ATS berbasis PLC merupakan solusi yang efektif dalam pengalihan penyuplaian sumber listrik dari PLN ke Pembangkit listrik cadangan Genset yang berkapasitas daya 75 kVA secara otomatis. Sistem ini dapat bekerja sewaktu sumber listrik PLN mati, maka sumber listrik cadangan Genset dapat menyalurkan sumber listrik dengan efektif sehingga memperlancar segala aktifitas pada konsumen terutama
1
pada beban konsumen Industri, komersiil, pelayanan masyarak mas yarakat. at.
memerlukan waktu yang relatif cukup lama dalam menyuplai sumber tenaga listrik. Prinsip kerja ATS yang sudah ada menggunakan 2 buah kontaktor utama yang bekerja sebagai saklar dalam menghubungkan sumber listrik pada beban/konsumen, dilengkapi dengan relay AC yang membantu mengambil sistem kontaktor dan Time Delay Relay (TDR). TDR yang digunakan sebanyak 4 buah yang masing-masing 2 buah TDR untuk kontaktor utama dan 2 buah TDR untuk kontrol genset pada posisi On/Off.
Gb. 1. Diagram layanan ATS pada jaringan PLN-Genset dan Beban.
2. Landasan Teori 2.1 ATS (Automatic Transfer Switch ) Automatic Transfer Switch (ATS) adalah peralatan sistem yang dapat mengatur pergantian suplai catu daya listrik dari sumber listrik utama dari PLN ke sumber listrik cadangan/genset yang bekerja secara otomatis dengan mengandalikan pengaturan waktu. Fungsi ATS sebagai pengganti saklar pemindah posisi. Sumber listrik yang pada metode-metode terdahulu digunakan untuk memindahkan handel/saklar sumber listrik utama dari PLN ke sumber listrik cadangan/genset. Namun cara dan metode ini
2.2 Komponen-Komponen Pendukung ATS Beberapa komponenkomponen pendukung antara lain adalah sebagai berikut: a. Programmable Logic Control (PLC) b. Kontaktor c. Relay 220 V & Relay 24 V d. Penghantar (Conduktor ) e. Miniature Circuit Breaker (MCB) f. Lampu Indikator
LOAD
EMERGENCY
NORMAL
EMERGENCY
NORMAL
SOURCE
SOURCE
TRANSFER CONTROLLER
Gb. 2. Blok diagram skema ATS
2.3 Manfaat ATS Kegunaan dari sistem ini adalah dapat bekerja sebagai pengganti saklar pemindah posisi sumber tegangan sehingga tidak perlu lagi mengubah saklar/tuasnya, akan tetapi pada sistem ATS ini saklar/tuas tidak digunakan karena sudah menjadi satu pada panel kontrol ATS. Sistem kontrol ATS yang dibuat memiliki kekurangan dan kelebihan yang tidak terlalu berbeda dengan ATS yang ada dipasaran. Kekurangan yang dimiliki antara lain : a. Hanya dapat digunakan pada kapasitas beban sumber listrik cadangan yaitu 75 kVA. b. PLC harus dalam keadaan Hidup ( On) Sedangkan Kelebihan yang dimilikinya antara lain : a. Dapat mengoperasikan Genset (generator set) secara langsung bila sumber listrik utama mengalami gangguan. b. Secara otomatis dapat menghentikan genset setelah sumber listrik utama kembali normal. c. Praktis serta mudah dalam pengoperasiannya. d. Dapat mengurangi kerja dari operator. e. Dapat mengurangi Komponen Kontrol yang biasanya terdapat pada panel (ATS). f. Dapat mendeteksi hilangnya salah satu phasa dari sumber utama (PLN). Prinsip Kerja sistem ini adalah bilamana sumber listrik utama PLN (Perusahaan Listrik Negara) mengalami gangguan/ pemadaman, dengan sistem yang telah dirancang maka genset (generator set) pada sumber listrik cadangan bekerja dan menggantikan sumber listrik utama, apabila sumber listrik utama PLN sudah bekerja kembali secara langsung sumber listrik cadangan akan diputuskan dan beban/
konsumen menggunakan utama PLN.
sumber
listrik
3. Metoda Penelitian 3.1 Blok Diagram ATS Sistem ATS dibuat dengan menggunakan 2 (dua) buah kontaktor utama yang bekerja sebagai saklar dalam menghubungkan sumber listrik pada beban/konsumen. Dilengkapi dengan relay AC sebagai penerima input dari tegangan 220 Ke PLC dan Relay DC sebagai Output dari PLC ke Kontaktor, peralatan kontrol. PLC berfungsi sebagai pengatur waktu yang menerima input tegangan dari Listrik PLN. PLC digunakan sebagai pengatur perpindahan kontaktor utama dengan kontaktor genset pembangkit (Cadangan) dalam waktu 60 menit dan juga sebagai pengatur untuk on/off Generator dalam waktu 20 menit. Semua komponenkomponen tersebut dirangkai menjadi satu yang diharapkan dapat tersambung dengan baik dan sempurna pada sebuah panel berukuran 50 x 200 x 30 cm yang dilengkapi dengan 3 (tiga) buah lampu indikator dan alat ukur.
Gb. 3. Skema blok diagram
3.2 Alat Penelitian 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Rangkaian ATS Sumber PLN Genset Accumulator Multimeter Digital Multimeter Analog Power Meter Analog Cos Q Meter Analog Rangkaian Instalasi Bangunan gedung yang terpasang
3.3 Pengujian Rangkaian Sistem Sistem ATS
melalui relay DC (Sumber tegangan PLN akan mengalirkan arus listrik listrik ke beban) b. Posisi II PLN : OFF, GENSET : ON Jika sumber utama PLN padam atau salah salah satu fasa putus, maka PLC (Q0.2) tidak terhubung (K1 tidak bekerja), pada saat yang bersamaan PLC (Q0.3) memerintahkan termostart untuk memanaskan oli dalam waktu 10 detik. Q0.0 bekerja untuk menghidupkan Star Genset (Sumber Cadangan) Cadangan) dalam waktu 20 detik. Q0.1 memerintahkan kontaktor K2 untuk bekerja melalui Relay DC dalam waktu 60 detik (Sumber tegangan Genset akan mengalirkan arus listrik ke beban). beban). Apabila PLN hidup kurang dari 20 detik maka Kontaktor akan kembali pada Posisi I c. Posisi III PLN : ON, GENSET : OFF Jika sumber utama PLN (Perusahaan Listrik Negara) kembali mengalirkan arus listrik, maka relay AC akan memerintahkan PLC Q0.2 untuk tidak bekerja, sumber kontaktor K2 akan terputus, kemudian PCL Q0.1 memerintahkan K1 untuk bekerja. (Sumber tegangan PLN akan mengalirkan arus listrik listrik ke beban). beban).
Gb. 4. Flowchart Sistem ATS
4. Hasil Penelitian dan Pembahasan Proses kerja Rangkaian Flowchart Sistem ATS a. Posisi I PLN PLN : ON, GENSET GENSET : OFF Jika sumber utama PLN (Perusahaan Listrik Negara) beroperasi, maka sumber akan mengalirkan arus listrik ke relay AC kemudian PLC (Q0.2) memerintahkan Kontaktor K1 (PLN) Untuk bekerja
Rangkaian Program Ledder Posisi I PLN : ON, GENSET : OFF
Apabila sumber utama PLN (Perusahaan Listrik Negara) beroperasi, maka sumber akan mengalirkan Arus listrik ke Relay AC kemudian PLC (Q0.2) memerintahkan Kontaktor K1 (PLN) Untuk bekerja melalui relay DC (Sumber tegangan PLN akan mengalirkan arus listrik listrik ke beban) Posisi II PLN : OFF, GENSET : ON Apabila sumber utama PLN (Perusahaan Listrik Negara) padam atau salah satu fasa putus, maka PLC (Q0.2) tidak terhubung (K1 tidak bekerja), pada saat yang bersamaan PLC (Q0.3) memerintahkan termostart untuk memanaskan oli dalam waktu 10 detik. Q0.0 bekerja untuk menghidupkan menghidupkan genset genset (sumber cadangan) dalam waktu 20 detik. Q0.1 memerintahkan kontaktor K2 untuk bekerja melalui Relay DC dalam waktu 60 detik (sumber tegangan genset akan mengalirkan arus listrik listrik ke beban). Apabila PLN hidup hidup kurang dari 20 detik maka Kontaktor akan kembali pada Posisi I Posisi III PLN : ON, GENSET : OFF Apabila sumber utama Perusahaan Listrik Negara (PLN) kembali mengalirkan arus listrik, maka relay AC akan memerintahkan PLC Q0.2 untuk tidak bekerja jadi sumber kontaktor K2 akan terputus, kemudian PCL Q0.1 memerintahkan K1 untuk bekerja. (sumber tegangan PLN akan mengalirkan arus listrik listrik ke beban) Data hasil Penelitian No 1
Komponen Komponen Kontaktor K1
Uraian Kerja Akan bekerja setelah
Waktu _
Hasil Pengujian Berfungsi dengan baik
mendapatkan sumber tegangan dari PLN diperintakkan oleh PLC (Q0.2) melalui relay 24 V DC 2
Kontaktor K2
Bekerja setelah sumber tegangan
60’
Berfungsi dengan baik
cadangan bekerja diperintakkan oleh PLC (Q0.1) melalui Relay 24 V DC 3
NFB
_
Berfungsi untuk
Berfungsi dengan baik
memutuskan sumber listrik pada panel induk MCB 1 Phasa
Sebagai pengaman
_
Berfungsi dengan baik
_
Berfungsi dengan baik
hubung singkat dari sistem kontrol ATS 5
Relay
Sebagai penghubung mekanik dari Tegangan 220 V AC ke PLC. Dan PLC Ke peralatan kontrol
6
Tombol
Saklar untuk
(Thermostar)
memanaskan solar
10’
Berfungsi dengan baik
sebelum genset dihidupkan 7
Tombol S1
_
Sebagai tombol manual untuk
(on)
Berfungsi dengan baik
menghidupkan genset.
8
Tombol S2
Sebagai tombol
-
(off)
9
Berfungsi dengan baik
manual untuk mematikan genset
Lampu
Untuk mengetahui
Indikator
suplay arus listrik ke
PLC
Berfungsi sebagai
-
Berfungsi Dengan Baik
beban 10
-
Berfungsi dengan baik
pengeturan pengeturan dan pengendali dari sistim kontrol.
11
-
Rangkaian
Dapat bekerja secara
Sistem ATS
otomatis saat terjadi
dengan baik
Berfungsi
gangguan listrik dari
dan sesuai
PLN
dengan rencana.
5. Kesimpulan Kegiatan pembuatan rancangan system ATS ini dapat diberikan kesimpulan sebagai berkut : a. Apabila sumber utama PLN (Perusahaan Listrik Negara) padam atau salah satu fasa putus, maka PLC (Q0.2) tidak terhubung (K1 tidak bekerja), pada saat yang
bersamaan PLC (Q0.3) memerintahkan termostart untuk memanaskan oli dalam waktu 10 detik. Q0.0 bekerja untuk menghidupkan Star Genset (Sumber Cadangan) dalam waktu 20 detik. Q0.1 memerintahkan kontaktor K2 untuk bekerja melalui Relay DC dalam waktu 60 detik (Sumber tegangan Genset akan mengalirkan arus arus listrik listrik ke beban). b. Bila sumber listrik utama (PLN) mengalami pemadaman kurang dari 20 detik, maka genset tidak akan hidup.
Daftar Pustaka Agus S./ Suwarno, “Listrik Instalasi”, 1997, Malang, VEDC/PPPGT Harten Van/ E. Setiawan,” Arus Kuat I”, 1981, Bandung, Bina Cipta. Krismet Fadilah.Drs/Wurdono.Drs,”Instalasi Motor-Motor
Listrik”,
1997,
Bandung, Angkasa. M.Budiyanto,
A.
Wijaya
Dasar-Dasar
,”
Pengenalan
PLC”,
2003,
Yogyakarta: Gava Media. Prih
Sumardjati,”
Teknik
Pemanfaatan
Tenaga Listrik”, 2008 : 46 Teknik Listrik Industri Jilid 2” , 2008, Siswoyo,”Teknik
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Siswoyo”Teknik Listrik Industri Jilid 1”, 2008, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.