Relay adalah sebuah saklar elekronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya. Relay terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:
1. koil : lilitan dari relay
2. common : bagian yang tersambung dengan NC(dlm keadaan normal)
3. kontak : terdiri dari NC dan NO
Tentang Relay
Membedakan NC dengan NO:
NC(Normally Closed) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal(relay tidak diberi tegangan) terhubung dengan common.
NO(Normally Open) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal(relay tidak diberi tegangan) tidak terhubung dengan common.
Bagian-bagian relay dapat diketahui dengan 2 cara, yakni:
1. dengan cara melihat isi dalam relay tersebut
2. dengan menggunakan multimeter (Ohm)
Cara mengetahui relay tersebut masih berfungsi atau tidak dapat dilakukan dengan cara memberikan tegangan yang sesuai dengan relay tersebut pada bagian koilnya. Jika kontaknya masih bekerja NC-->NO atau NO-->NC, maka dapat dikatakan bahwa relay tersebut masih dalam keadaan baik.
Hubungkan common dan NO jika menginginkan rangkaian ON ketika koil diberi tegangan. Hubungkan common dan NC jika menginginkan rangkaian ON ketika koil tidak diberi tegangan.
Jenis-jenis Relay
SPST - Single Pole Single Throw.
SPDT - Single Pole Double Throw. Terdiri dari 5 buah pin, yaitu:(2) koil, (1)common, (1)NC, (1)NO.
DPST - Double Pole Single Throw. Setara dengan 2 buah saklar atau relay SPST.
DPDT - Double Pole Double Throw. Setara dengan 2 buah saklar atau relay SPDT.
QPDT - Quadruple Pole Double Throw. Sering disebut sebagai Quad Pole Double Throw, atau 4PDT. Setara dengan 4 buah saklar atau relay SPDT atau dua buah relay DPDT. Terdiri dari 14 pin(termasuk 2 buah untuk koil).
SISTEM PROTEKSI LISTRIK PERKANTORAN
I. PRINSIP DASAR
Sistem proteksi tenaga listrik adalah sistem proteksi yang dipasang pada peralatan-peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya generator, transformator, jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri.
Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain: hubung singkat, tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain.
Dengan kata lain sistem proteksi itu bermanfaat untuk:
1. Menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan (kondisi abnormal operasi sistem). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat.
2. Cepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan, menjadi sekecil mungkin.
3. Dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dan juga mutu listrik yang baik.
4. Mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.
Pengetahuan mengenai arus-arus yang timbul dari berbagai tipe gangguan pada suatu lokasi merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasian sistem proteksi secara efektif. Jika terjadi gangguan pada sistem, para operator yang merasakan adanya gangguan tersebut diharapkan segera dapat mengoperasikan circuit-circuit breaker (CB) yang tepat untuk mengeluarkan sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dari jaringan yang terganggu. Sangat sulit bagi seorang operator untuk mengawasi gangguan-gangguan yang mungkin terjadi dan menentukan CB mana yang dioperasikan untuk mengisolir gangguan tersebut secara manual.
Mengingat arus gangguan yang cukup besar, maka perlu secepat mungkin dilakukan proteksi. Hal ini perlu suatu peralatan yang digunakan untuk mendeteksi keadaan-keadaan yang tidak normal tersebut dan selanjutnya menginstruksikan circuit breaker yang tepat untuk bekerja memutuskan rangkaian atau sistem yang terganggu. Dan peralatan tersebut kita kenal dengan relay.
Ringkasnya proteksi dan tripping otomatik circuit-circuit yang berhubungan, mempunyai dua fungsi pokok:
1. Mengisolir peralatan yang terganggu, agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa.
2. Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih (over heating), pengaruh gaya-gaya mekanik dst.
"Koordinasi antara relay dan circuit breaker(CB) dalam mengamati dan memutuskan gangguan disebut sebagai sistem proteksi".
1.2 Persyaratan Kualitas Proteksi
Adapun beberapa persyaratan yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem proteksi yang efektif, yaitu:
1. Selektivitas dan Diskriminasi
Efektivitas suatu sistem proteksi dapat dilihat dari kesanggupan sistem dalam mengisolir bagian yang mengalami gangguan saja.
2. Stabilitas
Sifat yang tetap inoperatif apabila gangguan-gangguan terjadi diluar zona yang dilindungi (gangguan luar).
3. Kecepatan Opera
Sifat ini lebih jelas, semakin lama arus gangguan terus mengalir, semakin besar kerusakan peralatan. Hal yang paling penting adalah perlunya membuka bagian-bagian yang terganggu sebelum generator-generator yang dihubungkan sinkron kehilangan sinkronisasi dengan sistem selebihnya. Waktu pembebasan gangguan yang tipikal dalam sistem-sistem tegangan tinggi adalah 140 ms. Dimana mendatang waktu ini hendak dipersingkat menjadi 80 ms sehingga memerlukan relay dengan kecepatan yang sangat tinggi (very high speed relaying).
4. Sensitivitas (Kepekaan)
Yaitu besarnya arus gangguan agar alat bekerja. Harga ini dapat dinyatakan dengan besarnya arus dalam jaringan aktual (arus primer) atau sebagai persentase dari arus sekunder (trafo arus).
5. Pertimbangan Ekonomis
Dalam sistem distribusi aspek ekonomis hampir mengatasi aspek teknis, oleh karena jumlah feeder, trafo dan sebagainya yang begitu banyak, asal saja pesyaratan keamanan yang pokok dipenuhi. Dalam sistem-sistem transmisi justru aspek teknis yang penting. Proteksi relatif mahal, namun demikian pula sistem atau peralatan yang dilindungi dan jaminan terhadap kelangsungan peralatan sistem adalah vital. Biasanya digunakan dua sistem proteksi yang terpisah, yaitu proteksi primer atau proteksi utama dan proteksi pendukung (back up).
6. Reliabilitas (keandalan)
Sifat ini jelas. Penyebab utama dari "Outage" rangkaian adalah tidak bekerjanya proteksi sebagaimana mestinya (mal-operation).
7. Proteksi Pendukung
Proteksi pendukung (back up) merupakan susunan yang sepenuhnya terpisah dan yang bekerja untuk mengeluarkan bagian yang terganggu apabila proteksi utama tidak bekerja (fail). Sistem pendukung ini sedapat mungkin independen seperti halnya proteksi utama, memiliki trafo-trafo dan rele-rele tersendiri. Seringkali hanya triping CB dan trafo-trafo tegangan yang dimiliki bersama oleh keduanya. Tiap-tiap sistem proteksi utama melindungi suatu area atau zona sistem daya tertentu. Ada kemungkinan suatu daerah kecil diantara zona-zona yang berdekatan misalnya antara trafo-trafo arus dan CB-CB tidak dilindungi. Dalam keadaan seperti ini sistem back up (yang dinamakan remote back up) akan memberikan perlindungan karena berlapis dengan zona-zona utama. Pada sistem distribusi aplikasi back up digunakan tidak seluas dalam sistem transmisi, cukup juga hanya mencakup titik-titik strategis saja. Remote back up bereaksi lambat dan biasanya memutus lebih banyak dari yang diperlukan untuk mengeluarkan bagian yang tergang
Sistem proteksi listrik di kantor DPRD Kota Batam pada umumnya sama dengan standart sistem proteksi listrik di perkantoran lainnya, dalam hal komponen-komponen maupun cara kerjanya.
II. KOMPONEN-KOMPONEN SISTEM PROTEKSI
Secara umum, komponen-komponen sistem proteksi di perkantoran atau bangunan biasanya terdiri dari:
1. Circuit Breaker (CB) dan Fuse (Sekering)
2. Relay
3. Trafo arus / Current Transformer (CT)
4. Trafo tegangan / Potential Transformer (PT)
5. Kabel kontrol
1. Circuit Breaker (CB) dan Fuse (Sekering)Merupakan alat yang berhubungan langsung dengan DS (disconect switch) adalah alat pelindung pencegah terjadinya kelebihan arus, yang dapat berupa sekring atau CB. Keduanya didesain untuk secara otomatis memutus arus pada saat arus mencapai nilai yang telah ditentukan sebelumnya, yaitu nilai yang dapat menimbulkan bahaya seperti misalnya, hubungan pendek, kelebihan temperatur dalam konduktor, pembebanan yang lebih dari seharusnya atau denyut arus (surge) yang tiba-tiba dari PLN. Circuit breaker seperti halnya sekering adalah merupakan alat proteksi, walaupun circuit breaker dilengkapi dengan fasilitas untuk switching.
Rating dan Aplikasi
Dibandingkan dengan sekering, pemakain circuit breaker lebih bervariasi. Range circuit breaker dapat dikenal mulai dari type miniature circuit breaker (MCB) yang banyak digunakan untuk rangkaian penerangan sampai dengan yang kapasitasnya mega volt ampere pada power house. Untuk keperluan proteksi komersial dan industri lebih banyak digunakan type Moulded Case Circuit Breaker (MCCB). Untuk pemakaian proteksi sistem 3 phasa lebih baik menggunakan circuit breaker 3 phasa daripada menggunakan sekering, karena circuit breaker akan memberikan pemutusan secara simultan untuk 3 phasa dibandingkan dengan sekering.
Klasifikasi Circuit Breaker
Sebagaimana sekering, fungsi proteksi circuit breaker adalah untuk memproteksi beban lebih dan hubung singkat. Klasifikasi circuit breaker ditentukan melalui triping action circuit breaker itu sendiri yaitu:
1. Thermal
2. Magnetic
3. Thermal – magnetic
4. Solid state atau electronic
1. Thermal
Untuk keperluan triping type ini menggunakan bimetal yang dipanasi melalui arus beban lebih karena bimetal mengambil waktu untuk menaikkan panas, maka type circuit breaker ini mempunyai karakteristik inverse time limit untuk proteksi. Waktu untuk trip tergantung pada kondisi temperatur ruang jadi sangat cocok untuk proteksi kabel atau proteksi yang memerlukan kelambatan waktu pemutusannya.
2. Magnetic
Type ini arus beban yang lewat melalui kumparan elektrik magnetik akan menarik inti jangkar dan secara mekanik akan melepaskan pegangan circuit breaker dalam posisi "ON" (terjadi proses tripping). Magnetic Circuit Breaker akan melengkapi trip segera (instanteneous) terutama pada overload yang cukup berat (biasanya 10 kali arus beban penuh) atau pada keadaan hubung singkat. Karena medan magnet cukup kuat untuk menarik jangkar.Karena magnetic circuit breaker type ini operasionalnya bebas dari pengaruh suhu ruang, maka proteksi ini lebih cenderung untuk proteksi hubung singkat.
3. Thermal-Magnetic
Circuit Breaker type ini dilengkapi dengan thermal elemen untuk mendapatkan karakteristik dengan kelambatan waktu pemutusan (time delay characteristic) dari fasilitas pengaruh temperatur ruang. Sedangkan action magnetik diperlukan untuk pemutusan segera. Bila terjadi beban lebih, maka diperlukan waktu untuk memanasi elemen bimetal (time delay).Dengan beban lebih yang sangat besar atau hubung singkat, maka elemen magnetik yang akan mempengaruhi waktu tripping dan diatur 10 kali arus nominal untuk melengkapi secara lengkap pemutusan instanteneous dengan interrupping time 0,01.
Sekering (fuse) merupakan peralatan proteksi yang umum digunakan. Sekering adalah suatu peralatan proteksi rangkaian terhadap kerusakan yang disebabkan oleh arus berlebihan yang mengalir dan memutuskan rangkaian dengan meleburannya elemen sekering.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan sekering:
1. Arus nominal sekering (current rating) adalah arus yang mengalir secara terus menerus tanpa terjadi panas yang berlebihan dan kerusakan.
2. Tegangan nominal (voltage rating) yaitu tegangan kerja antar konduktor yang diproteksi atau peralatan.
3. Time-current protection yaitu suatu lengkung karakteristik untuk menentukan waktu pemutusan.
4. Pre arcing time adalah waktu yang diperlukan oleh arus yang besar untuk dapat meleburkan elemen sekering.
5. Arcing time adalah waktu elemen sekering melebur dan memutuskan rangkaian sehingga arus jatuh menjadi nol.
6. Minimum fusing current adalah suatu harga minimum dari arus yang akan menyebabkan element sekering beroperasi (melebur).
7. Fusing factor adalah suatu perbandingan antara minimum fusing current dengan current rating dari sekering. Umumnya sekering yang tergolong pada semi enclosed mempunyai faktor 2 dan type HRC mempunyai faktor serendah mungkin 1,2.
8. Total operating time adalah waktu total yang diambil oleh sekering secara lengkap dapat mengisolasi dengan gangguan.
9. Cut off ini adalah satuan fungsi yang penting dari sekering HRC. Jika elemen sekering melebur dan membatasi harga arus yang dicapai ini kita kenal dengan sebutan "arus cut off".
10. Categori of duty. Sekering diklasifikasikan pada kategori kesanggupan dalam menangani gangguan sesuai dengan harga arus prospective pada rangkaian. Kategori A1 dan A2 untuk arus prospectif 1.0.kA dan 4.0 kA. Sedangkan untuk kategori AC3, AC4 dan AC5 untuk arus 16,5 kA, 33 kA dan 46 kA.
Type Sekering
Ada dua type dasar sekering:
1. Semi enclosed type adalah type untuk arus dengan rating yang rendah dan category of duty yang rendah.
2. Cartridge type adalah merupakan type yang mempunyai kapasitas pemutusan yang tinggi (High-rupturing capacity) yang lebih dikenal dengan istilah HRC fuse.
3. Relay
Relay adalah peralatan listrik yang berfungsi untuk melindungi, memutuskan atau menghubungkan suatu rangkaian listrik yang satu ke rangkaian listrik yang lainnya, yang bekerja secara otomatis dan dapat dipakai sebagai alat kontrol jarak jauh. Relay akan bekerja apabila ada besaran listrik mengalir melalui peralatan tersebut. Besaran-besaran yang bukan besaran listrik dirubah dulu menjadi besar listrik. Relay mempunyai kotak-kontak normal terbuka (Normally open) dan normal menutup (Normally close).
Macam-macam relay
1. Relay magnit
2. Relay waktu
3. Relay proteksi
Peranan relay proteksi adalah mengamankan operasi peralatan pembangkit dari kecelakaan atau kerusakan yang fatal.
4. Trafo arus / Current Transformer (CT)
Current Transformer atau yang biasa disebut Trafo arus adalah tipe instrument trafo yang didesain untuk mendukung arus yang mengalir pada kumparan sekunder sebanding dengan arus bolak-balik yang mengalir pada sisi primer. Secara umum Trafo ini digunakan untuk mengukur dan melindungi rele pada industri atau perkantoran yang memakai tegangan tinggi di mana trafo ini mempunyai fasilitas pengukuran yang aman dalam mengukur jumlah arus yang besar begitu juga dengan tegangan yang tinggi.
Disamping penggunannya untuk mengukur arus, trafo ini juga dibutuhkan untuk pengukuran daya dan energi, trafo arus juga dibutuhkan untuk pengukuran daya dan energi, pengukuran jarak jauh dan rele proteksi. Kumparan primer trafo arus dihubungkan secara serie dengan jaringan atau peralatan yang akan diukur arusnya, sedangkan kumparan sekunder dihubungkan dengan peralatan meter dan rele proteksi.
Trafo ini bekerja sebagai trafo yang terhubung singkat. Trafo arus untuk tujuan proteksi baisanya harus mampu bekerja lebih dari 10 kali arus pengenalnya.
Cara kerja dari trafo arus ini: Jika pada kumparan primer mengalir arus I1, maka pada kumparan primer akan timbul gaya gerak magnet sebesar N1 I1. gaya gerak magnet ini memproduksi fluks pada inti.
Fluks ini membangkitkan gaya gerak listrik pada kumparan sekunder. Jika kumparan sekunder tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus I2. Arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N2I2 pada kumparan sekunder.
Pengaruh – pengaruh yang ada pada transformator arus
- impedansi beban
- frekuensi
- sudut phasa sekunder
5. Trafo tegangan / Potential Transformer (PT)
Pada prinsipnya transformator banyak digunakan disekitar rumah tangga, perkantoran dan lain-lain sebagai suatu peralatan listrik yang berfungsi untuk menaikkan tegangan (Step up) atau penurun tegangan (Step down) dan juga sebagai peralatan untuk menstabilisasikan tegangan (Stabilizer). Dengan dioperasikannya tranformator melayani bebannya maka akan terjadi dua arah fluksi pada inti yaitu pada sisi primer dan sisi sekunder, kedua arah fluksi tersebut mempunyai arah yang berlawanan yang secara vektoris saling mengkompensasi, tetapi di dalam inti akan terjadi tingkat saturasi medan magnit, yang bearti inti besi telah mencapai tingkat titik jenuh yang sesaat oleh fluksi medan. Hal tersebut akan berpengaruh terhadap inti besi yang membuat inti besi tidak mampu lagi menampung fluksi medan, dengan demikian akan terpengaruh terhadap pembangkitan tegangan.
Transformator dipakai untuk mencatui rangkaian tegangan alat penunjuk, dan rele pengaman. Batas dasar dari trafo tegangan adalah perbandingan transformasi dan bebannya, dalam hal ini jumlah beban diberikan oleh alat yang tersambung.
Pengaruh – pengaruh yang ada pada transformator tegangan
- perubahan tegangan
- frekuensi
- arus sekunder (VA)
- power faktor sekunder
6. Kabel Kontrol
Kabel sebagai penghantar listrik menggunakan bahan yang paling sering digunakan digunakan adalah tembaga (Cu) karena mempunyal sifat konduktivitas listrik yang tinggi. Alumunium (AI) dan campuran antara alumunium dengan tembaga, juga sering digunakan karena harganya lebih murah dan lebih ringan, karena itu cenderung digunakan pada konduktor berukuran besar dan instalasi bertegangan tinggi. Namun alumunium mempunyai resistansi yang lebih tinggi dari tembaga, dan konduktor campuran alumunium - tembaga selalu membutuhkan penampang yang lebih besar dibanding dengan konduktor tembaga dalam menghantar jumlah arus yang sama. Kelemahan lain dari kawat alumunium adalah pada sambungan/ titik hubungnya. Sambungan kawat alumunium cenderung kian longgar dimakan waktu dan pada permukaan kawat yang terbuka, cepat terbentuk lapisan alumunium oksida yang memperkecil daya hantar serta menyebabkan sambungan-sambungan menjadi panas, memungkinkan timbulnya bahaya api.
Ukuran penampang konduktor menentukan besarnya arus yang diijinkan melewati konduktor tersebut. Kapasitas arus maksimum yang diijinkan melewati suatu jenis konduktor disebut ampacity, yang merupakan gabungan kata 'ampere' dan 'capacity'.
Jenis kabel yang biasa dipakai di bangunan perkantoran
a) Kabel NYA (thermoplastic insulated single core cable)
Adalah kabel dengan satu inti dan berisolasi termoplastik. Temperatur maksimumnya adalah 700C untuk pemasangan di daerah kering. Bila akan digunakan didaerah basah atau lembab, harus. dimasukkan kedalam pipa PVC.
Kode warna isolasi ada warna merah, kuning, biru dan hitam. Kabel tipe ini umum dipergunakan di perumahan atau perkantoran karena harganya yang relatif murah. Lapisan isolasinya hanya 1 lapis sehingga mudah cacat, tidak tahan air (NYA adalah tipe kabel udara) dan mudah digigit tikus.
b) Kabel NYM (thermoplastic insulated and sheated cable)
Kabel jenis NYM ini berisolasi tennoplastik PVC (biasanya warna putih atau abu-abu) dan mempunyai lapisan pelindung luar. Temperatur maksimumnya 700C. Memiliki niti 2, 3 atau 4. Ketahanannya lebih tinggi dari jenis NYA dan dapat dipasang di daerah lembab, basah atau daerah terbuka diatas tanah. Untuk pemasangan didalam tanah harus menggunakan pipa konduit.
c) Kabel NYY (low tension insulated and P VC sheatedpower cable)
Adalah kabel berinti 2, 3 atau 4, berisolasi plastik PVC (biasanya warna hitam) dan mempunyai lapisan pelindung luar. Dapat dipasangkan langsung tanpa pipa karena selain tahan terhadap kebakaran, adanya lapisan PVC memberi ketahanan terhadap beberapa jenis zat kimia seperti sodakaustik 10%, asam sulfat 30%, Hcl 10%, minyak dan lain.-lain.
Kabel NYY dipergunakan untuk instalasi tertanam (kabel tanah), dan memiliki lapisan isolasi memiliki isolasi yang terbuat dari bahan yang tidak disukai tikus.
d) Kabel NYFGbY
Merupakan konduktor berurat 2, 3 atau 4 dengan isolasi termoplastik dan PVC, diberi pelindung luar dengan kawat baja serta pita baja yang dililitkan pada sepanjang permukaan kabel. Karena adanya pelindung pita baja maka kabel ini mempunyai ketahanan mekanis yang besar, mampu ditanam langsung dalam tanah.
III. Sistem Listrik Emergensi (Stand By System) dan Battery charger
System emergensi, termasuk segala peralatannya, dimaksudkan untuk mengambil alih beban listrik yang digunakan sebagai sumber daya atau penerangan bangunan bila terjadi listrik normal mati/mengalami kegagalan. Tujuan pemasangan system emergensi adalah sebagai perlindungan ekonomi dan keamanan manusia.
Genset dan sistem kontrol
Generator Set (Genset) adalah Suatu pembangkit listrik tenaga diesel yang digunakan di rumah, gedung perkantoran maupun pabrik sebagai catu daya cadangan bila terjadi pemadaman aliran listrik PLN sedangkan sistem kontrol yang digunakan yaitu ACOS (Automatic Changeover Switch) , suatu alat untuk menghidupkan genset dan pengambil-alihan beban secara otomatis dari PLN ke Genset saat terjadi aliran listrik PLN padam atau sebaliknya saat PLN hidup (ON) kembali dan pengambilan-alihan beban dari genset ke PLN dan kemudian genset mati secara otomatis.
Gen-set pada umumnya, selain memiliki motor dan generator, juga memiliki sebuah tanki bahan bakar, sebuah reglator kecepatan motor dan regulator tegangan generator. Banyak unit yang dilengkapi dengan sebuah batere dan starter elektrik. Unit genset stanby sering dilengkapi sebuah sistem starter otomatis dan sebuah transfer switch untuk memutus hubungan beban dari sumber daya dan menghubungkannya ke generator.
Battery Charger
Battery charger digunakan untuk menyuplai energi listrik ke accu. Pada saat normal yaitu suplai dari PLN dan load disuplai dari PLN. Maka battery charger akan mendapatkan suplai energi listrik dari PLN pula. Lalu dari battery charger ini akan mengisi accu sebesar 12 VDC untuk Genset 1 dan 24 VDC untuk Genset 2. Dari accu ini, suplainya telah siap untuk menstart genset, jika PLN mati atau mengalami gangguan. Jika PLN mati, battery charger tetap mendapat suplai energi listrik, tetapi dari genset yang akan disalurkan ke accu. Sehingga dengan cara ini battery charger tetap mendapat suplai litrik begitu juga dengan accu. Catu daya DC yaitu baterai atau accu digunakan untuk mengoperasikan genset. Karena accu ini akan menyalakan genset dan pengontrolan kerja ATS. Nah, accu ini mendapat pengisian ulang dari battery charger. Accu yang akan menggerakkan generator harus selalu dalam keadaan bertegangan.
Pengisian ulang baterai atau accu digunakan alat bantu berupa battery charger dan pengaman tegangan. Pada saat PLN normal (diesel dan generator tidak beroperasi), maka battery charger mendapat suplai listrik dari PLN. Sedangkan pada saat PLN mati atau mengalami gangguan (diesel dan generator beroperasi), maka suplai dari battery charger didapat dari generator. Pengaman tegangan berfungsi untuk memonitor tegangan baterai atau accu. Jika tegangan dari baterai atau accu sudah mencapai 12/24 volt, yang merupakan tegangan standarnya, maka hubungan antara battery charger dengan baterai atau accu akan diputus oleh pengaman tegangan.
DASAR-DASAR SISTEM PROTEKSI
Keandalan dan kemampuan suatu sistem tenaga listrik dalam melayani konsumen sangat tergantung pada sistem proteksi yang digunakan. Oleh sebab itu dalam perencangan suatu sistem tenaga listrik, perlu dipertimbangkan kondisi-kondisi gangguan yang mungkin terjadi pada sistem, melalui analisa gangguan.
Dari hasil analisa gangguan, dapat ditentukan sistem proteksi yang akan digunakan, seperti: spesifikasi switchgear, rating circuit breaker (CB) serta penetapan besaran-besaran yang menentukan bekerjanya suatu relay (setting relay) untuk keperluan proteksi. Artikel ini akan membahas tentang karakter serta gangguan-gangguan dan sistem proteksi yang digunakan pada sistem tenaga listrik yang meliputi: generator, transformer, jaringan dan busbar.
Definisi Sistem Proteksi
proteksi sistem tenaga listrik adalah sistem proteksi yang dipasang pada peralatan-peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya generator, transformator, jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri.
Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain: hubung singkat, tegangan lebih, beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkron dan lain-lain. (untuk jelasnya lihat artikel: "Keandalan dan Kualitas Listrik")
Dengan kata lain sistem proteksi itu bermanfaat untuk:
1. menghindari ataupun untuk mengurangi kerusakan peralatan-peralatan akibat gangguan (kondisi abnormal operasi sistem). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh gangguan kepada kemungkinan kerusakan alat.
2. cepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan, menjadi sekecil mungkin.
3. dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dan juga mutu listrik yang baik.
4. mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.
Pengetahuan mengenai arus-arus yang timbul dari berbagai tipe gangguan pada suatu lokasi merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasian sistem proteksi secara efektif. Jika terjadi gangguan pada sistem, para operator yang merasakan adanya gangguan tersebut diharapkan segera dapat mengoperasikan circuit-circuit Breaker yang tepat untuk mengeluarkan sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dari jaringan yang terganggu. Sangat sulit bagi seorang operator untuk mengawasi gangguan-gangguan yang mungkin terjadi dan menentukan CB mana yang dioperasikan untuk mengisolir gangguan tersebut secara manual.
Mengingat arus gangguan yang cukup besar, maka perlu secepat mungkin dilakukan proteksi. Hal ini perlu suatu peralatan yang digunakan untuk mendeteksi keadaan-keadaan yang tidak normal tersebut dan selanjutnya menginstruksikan circuit breaker yang tepat untuk bekerja memutuskan rangkaian atau sistem yang terganggu. Dan peralatan tersebut kita kenal dengan relay.
Ringkasnya proteksi dan tripping otomatik circuit-circuit yang berhubungan, mempunyai dua fungsi pokok:
1. Mengisolir peralatan yang terganggu, agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa.
2. Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih (over heating), pengaruh gaya-gaya mekanik dst.
"Koordinasi antara relay dan circuit breaker(CB) dalam mengamati dan memutuskan gangguan disebut sebagai sistem proteksi".
Banyak hal yang harus dipertimbangkan dalam mempertahankan arus kerja maksimum yang aman. Jika arus kerja bertambah melampaui batas aman yang ditentukan dan tidak ada proteksi atau jika proteksi tidak memadai atau tidak efektif, maka keadaan tidak normal dan akan mengakibatkan kerusakan isolasi. Pertambahan arus yang berkelebihan menyebabkan rugi-rugi daya pada konduktor akan berkelebihan pula, sedangkan pengaruh pemanasan adalah sebanding dengan kwadrat dari arus:
H = 1kwadrat.R.t Joules
Dimana;
H = panas yang dihasilkan (Joule)
I = arus listrik (ampere)
R = tahanan konduktor (ohm)
t = waktu atau lamanya arus yang mengalir (detik)
Proteksi harus sanggup menghentikan arus gangguan sebelum arus tersebut naik mencapai harga yang berbahaya. Proteksi dapat dilakukan dengan Sekering atau Circuit Breaker.
Proteksi juga harus sanggup menghilangkan gangguan tanpa merusak peralatan proteksi itu sendiri. Untuk ini pemilihan peralatan proteksi harus sesuai dengan kapasitas arus hubung singkat “breaking capacity” atau Repturing Capacity.
Disamping itu, sistem proteksi yang diperlukan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
1. Sekering atau circuit breaker harus sanggup dilalui arus nominal secara terus menerus tanpa pemanasan yang berlebihan (overheating).
2. Overload yang kecil pada selang waktu yang pendek seharusnya tidak menyebabkan peralatan bekerja.
3. Sistem Proteksi harus bekerja walaupun pada overload yang kecil tetapi cukup lama, sehingga dapat menyebabkan overheating pada rangkaian penghantar.
4. Sistem Proteksi harus membuka rangkaian sebelum kerusakan yang disebabkan oleh arus gangguan yang dapat terjadi.
5. Proteksi harus dapat melakukan “pemisahan” (discriminative) hanya pada rangkaian yang terganggu yang dipisahkan dari rangkaian yang lain yang tetap beroperasi.
Proteksi overload dikembangkan jika dalam semua hal rangkaian listrik diputuskan sebelum terjadi overheating. Jadi disini overload action relatif lebih lama dan mempunyai fungsi inverse terhadap kwadrat dari arus.
Proteksi gangguan hubung singkat dikembangkan jika action dari sekering atau circuit breaker cukup cepat untuk membuka rangkaian sebelum arus dapat mencapai harga yang dapat merusak akibat overheating, arcing atau ketegangan mekanik.
Persyaratan Kualitas Sistem Proteksi
Ada beberapa persyaratan yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem proteksi yang efektif, yaitu:
a) Selektivitas dan Diskriminasi
Efektivitas suatu sistem proteksi dapat dilihat dari kesanggupan sistem dalam mengisolir bagian yang mengalami gangguan saja.
b) Stabilitas
Sifat yang tetap inoperatif apabila gangguan-gangguan terjadi diluar zona yang melindungi (gangguan luar).
c) Kecepatan Operasi
Sifat ini lebih jelas, semakin lama arus gangguan terus mengalir, semakin besar kemungkinan kerusakan pada peralatan. Hal yang paling penting adalah perlunya membuka bagian-bagian yang terganggu sebelum generator-generator yang dihubungkan sinkron kehilangan sinkronisasi dengan sistem. Waktu pembebasan gangguan yang tipikal dalam sistem-sistem tegangan tinggi adalah 140 ms. Dimana dimasa mendatang waktu ini hendak dipersingkat menjadi 80 ms sehingga memerlukan relay dengan kecepatan yang sangat tinggi (very high speed relaying).
d) Sensitivitas (kepekaan)
Yaitu besarnya arus gangguan agar alat bekerja. Harga ini dapat dinyatakan dengan besarnya arus dalam jaringan aktual (arus primer) atau sebagai prosentase dari arus sekunder (trafo arus).
e) Pertimbangan ekonomis
Dalam sistem distribusi aspek ekonomis hampir mengatasi aspek teknis, oleh karena jumlah feeder, trafo dan sebagainya yang begitu banyak, asal saja persyaratan keamanan yang pokok dipenuhi. Dalam suatu sistem transmisi justru aspek teknis yang penting. Proteksi relatif mahal, namun demikian pula sistem atau peralatan yang dilindungi dan jaminan terhadap kelangsungan peralatan sistem adalah vital.
Biasanya digunakan dua sistem proteksi yang terpisah, yaitu proteksi primer atau proteksi utama dan proteksi pendukung (back up).
f) Realiabilitas (keandalan)
Sifat ini jelas, penyebab utama dari “outage” rangkaian adalah tidak bekerjanya proteksi sebagaimana mestinya (mal operation).
g) Proteksi Pendukung
Proteksi pendukung (back up) merupakan susunan yang sepenuhnya terpisah dan yang bekerja untuk mengeluarkan bagian yang terganggu apabila proteksi utama tidak bekerja (fail). Sistem pendukung ini sedapat mungkin indenpenden seperti halnya proteksi utama, memiliki trafo-trafo dan rele-rele tersendiri. Seringkali hanya triping CB dan trafo -trafo tegangan yang dimiliki bersama oleh keduanya. Tiap-tiap sistem proteksi utama melindungi suatu area atau zona sistem daya tertentu. Ada kemungkinan suatu daerah kecil diantara zo na -zona yang berdekatan misalnya antara trafo-trafo arus dan circuit breaker-circuit breaker tidak dilindungi. Dalam keadaan seperti ini sistem back up (yang dinamakan, remote back up) akan memberikan perlindungan karena berlapis dengan zona-zona utama.
Pada sistem distribusi aplikasi back up digunakan tidak seluas dalam sistem tansmisi,cukup jika hanya mencakup titik-titik strategis saja. Remote back up akan bereaksi lambat dan biasanya memutus lebih banyak dari yang diperlukan untuk mengeluarkan bagian yang terganggu.
Komponen-Komponen Sistem Proteksi
Secara umum, komponen-komponen sistem proteksi terdiri dari:
1. Circuit Breaker, CB (Sakelar Pemutus, PMT)
2. Relay
3. Trafo arus (Current Transformer, CT)
4. Trafo tegangan (Potential Transformer, PT)
5. Kabel kontrol
6. Catu daya, Supplay (batere)
Rangkuman
Proteksi dan automatic tripping Circuit Breaker (CB) dibutuhkan untuk:
1. Mengisolir peralatan yang terganggu agar bagian-bagian yang lainnya tetap beroperasi seperti biasa.
2. Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih (overheating), pengaruh gaya mekanik dan sebagainya.
Proteksi harus dapat menghilangkan dengan cepat arus yang dapat
mengakibatkan panas yang berkelebihan akibat gangguan
H = Ikwadrat.R×t Joules
Peralatan proteksi selain sekering adalah peralatan yang dibentuk dalam suatu sistem koodinasi relay dan circuit breaker
Peralatan proteksi dipilih berdasarkan kapasitas arus hubung singkat ‘Breaking capacity’ atau ‘Repturing Capcity’.
Selain itu peralatan proteksi harus memenuhi persyaratan, sebagai berikut:
1. Selektivitas dan Diskriminasi
2. Stabilitas
3. Kecepatan operasi
4. Sensitivitas (kepekaan).
5. Pertimbangan eko nomis.
6. Realibilitas (keandalan).
7. Proteksi pendukung (back up protection)
Pusat-pusat pembangkit tenaga listrik terutama yang menggunakan tenaga air, biasanya terletak jauh dari pusat-pusat beban. Dengan demikian, tenaga listrik yang telah dibangkitkan harus disalurkan melalui saluran-saluran transmisi. Saluran-saluran ini membawa tenaga listrik dari pusat pembangkit ke pusat-pusat beban baik langsung maupun melalui gardu-gardu induk dan gardu-gardu rele. Saluran transmisi yang dapat digunakan adalah saluran udara atau saluran bawah tanah. Menurut jenis arus yang dapat dibangkitkan yaitu sistem arus bolak balik (AC atau alternating current) dan sistem arus searah (DC atau direct current).
Dengan memperhatikan kondisi negara Indonesia, luas wilayahnya sebagian besar adalah lautan. Lautan ini bukanlah suatu pemisah antara pulau yang satu dengan pulau lainnya, melainkan pulau dipandang sebagai penghubung antar pulau. Bertitik tolak dari uraian tersebut, maka seyogyanya para ahli perencanaan penyediaaan tenaga listrik di negera ini turut menyikapi akan penyatuan sistem ketenagalistrikan, dengan menerapkan transmisi dengan menggunakan kabel bawah laut. Penyaluran tenaga listrik dengan sistem arus searah baru dianggap ekonomis bila panjang saluran udara lebih dari 640 km atau saluran bawah tanah lebih panjang dari 50 km.
Kabel Tenaga dan Sistem Transmisi HVDC
a) Untuk penyaluran tenaga listrik di bawah tanah digunakan kabel tenaga (power cable). Jenis kabel tenaga dapat diklasifikasikan atas :
Kelompok menurut kulit pelindungnya (armor)
b) Kelompok menurut konstruksinya
c) Kelompok menurut penggunaan, misalnya kabel saluran, kabel laut (submarine), kabel corong utama, kabel udara, dan kabel taruh.
Kabel taruh yang dimaksud adalah cara menaruh kabel yang meliputi :
• Cara menaruh langsung (direct laying)
• Sistem pita (duct line)
• Sistem terusan tertutup
Saluran transmisi dapat dikategorikan atas saluran udara (overhead line) dan saluran bawah tanah (under ground).
Saluran Udara
Sebagaimana telah disebutkan bahwa pusat pembangkit umumnya jauh dari pusat-pusat beban. Apabila dimisalkan dibangun tidak persis di tepi pantai, yang mungkin di tengah hutan atau di kaki gunung dimana sumber energi itu berada, maka dengan demikian tetap dibutuhkan saluran udara yang selanjutnya dihubungkan dengan kabel laut.
Adapun sifat-sifat kawat logam adalah :
• Kawat tembaga tarik yang dipakai pada saluran transmisi karena konduktivitasnya tinggi, meskipun kuat tariknya tidak cukup untuk instalasi tertentu. Dibandingkan dengan kawat tembaga tarik, konduktivitas kawat Aluminium Cable Steel Reinforced (ACSR) lebih rendah, meskipun kekuatan mekanisnya lebih tinggi.
• Kawat tembaga campuran (alloy), konduktivitasnya lebih rendah dari kawat tembaga tarik, tetapi mempunyai kekuatan tarik yang lebih tinggi.
• Kawat aluminium campuran (alloy), mempunyai kekuatan mekanis yang lebih tiggi dari aluminium murni sehingga dipakai untuk gawang (span) yang lebih besar.
• Kawat baja berlapis tembaga mempunyai kekutan mekanis yang besar, dan biasanya dipakai untuk gawang yang besar atau sebagai kawat tanah.
• Kawat baja berlapis aluminium mempunyai kekuatan mekanis yang besar, tetapi konduktivitasnya lebih kecil dibanding dengan yang berlapis tembaga meskipn ia lebih ringan.
Saluran Bawah Laut
Kabel yang digunakan untuk transmisi HVDC pada umumnya mempunyai sifat yang sama dengan kabel tanah, namun dengan konstruksi yang berbeda.
Sebagai penghantar biasanya digunakan kawat tembaga berlilit (annealed stranded), dan sebagai kulit pelindung digunakan pita baja yang dapat ditaruh di dasar laut.
Survei Jalur dan Penetapan Panjang Kabel
Survei ini bertujuan untuk mendapatkan data-data kondisi laut dan jalur kabel yang sesuai. Lintasan yang dilalui kabel diusahakan yang pendek dan lurus, dasar laut tanpa lembah dan laut yang tidak terlalu dalam. Survei jalur kabel meliputi:
• Karakteristik permukaan dasar laut
• Kedalaman laut
• Pergerakan arus
• Arus pasang surut
• Pergeseran pasir dasar laut
• Data pendukung
Perbedaan antara panjang aktual dan panjang yang direncanakan disebut "panjang kabel slack".
Perbandingan Kapasitas Transmisi Daya pada Tegangan Tinggi DC dan AC
Apabila ada dua saluran transmisi yang dapat dibandingkan, satu adalah saluran transmisi ac dan yang lainnya adalah saluran transmisi dc. Dianggap bahwa isolator-isolator ac dan dc menahan tegangan puncak ke tanah yang sama sehingga tegangan Vd sama dengan 2 kali tegangan rms ac. Karena itu, serta data teknik lainnya sama, dapat dilihat bahwa daya dc perkonduktor adalah :
P(dc) = Vd.Id W/kond. ......................(1)
dan daya ac perkonduktor adalah :
P(ac) = VLN.IL.Cos W/kond. ..........(2)
Karena itu, rasio dari daya dc perkondukor terhadap daya ac perkonduktor (fasa), dapat dinyatakan sebagai :
Jika Cos j = 0,945………(3) maka :
W/kond...(4)
Selanjutnya kapasitas transmisi daya total saluran ac dan dc adalah :
Pdc = 2 Pdc W ..................................(5)
Pac = 3 Pac W..................................(6)
Karena itu rasionya dapat dituliskan :
.................................(7)
Jadi, dari studi memperlihatkan bahwa dari suatu saluran dc umumnya biasanya sekitar 33 % lebih kecil dari suatu saluran ac untuk kapasitas yang sama. Selanjutnya jika suatu saluran dc dua kutub dibandingkan dengan saluran ac 3 phasa rangkaian ganda, biaya saluran dc sekitar 45 % lebih kecil dari saluran ac. Biasanya keuntungan biaya saluran dc meningkat pada tegangan tinggi. Rugi daya karena gejala korona lebih kecil pada saluran dc dibanding saluran ac.
Daya reaktif yang dihasilkan dan diserap oleh suatu saluran transmisi ac tegangan tinggi dapat dinyatakan sebagai :
VAR/unit panjang...(8)
dan QL=XLI2=wL.I2VAR/unit panjang...(9)
Jika daya reaktif yang dibangkitkan dan diserap oleh saluran, sama
Qr=QL atau WC.V2=WL.I2 .............(10)
Terlihat bahwa pembebanan impedansi surja (beban alami) adalah merupakan fungsi dari tegangan, induktansi dan kapasitansi saluran tidak merupakan fungsi dari panjang saluran. Bagaimanapun, converter-converter pada kedua ujung saluran membutuhkan daya reaktif dari sistem ac. Kabel-kabel tanah yang digunakan untuk transmisi ac dapat juga digunakan untuk dc dan biasanya dapat menyalurkan daya dc yang lebih besar dari ac. Hal ini disebabkan karena tidak adanya arus pemuatan kapasitif dan pemanfaatan isolasi yang lebih baik serta pemakaian bahan dielektrik lebih sedikit.
Pekerjaan Instalasi Kabel Laut
Gaya tarik peletakan kabel ditentukan oleh kecepatan saat peletakan, berat kabel, gaya pecah dan arus pasang. Gaya tarik kabel (Ts) dapat diketahui dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :
Ts = wh + To .................................(11)
Selama kabel diletakkan, "To" dikontrol pada nilai 500 - 1000 kg.
Beberapa jenis pekerjaan pada saat peletakan kabel meliputi :
1. Pemilihan vessel peletakan kabel, ditarik oleh beberapa tug boat.
2. Pekerjaan persiapan peletakan kabel
3. Penempatan kabel laut
4.Proteksi kabel laut
Ada beberapa penyebab kerusakan kabel laut, di antaranya oleh peralatan pancing, jangkar kapal, gigitan ikan, gesekan sirip ikan, dan lain-lain. Oleh karena itu kabel laut harus diproteksi terhadap kemungkinan terjadinya gangguan seperti yang disebutkan di atas. Ada beberapa cara yang telah dilakukan memproteksi ganggguan, di antaranya adalah :
a. Menimbun kabel laut di dasar laut, kedalaman penimbunan tergantung panjang mata peralatan pancing atau mata jangkar, biasanya (20 - 150)cm.
b. Proteksi dengan rantai pelindung atau jaring pelindung yang diikat pada kabel.
Pemilihan jalur yang tepat atau dengan pemberian tanda yang menyolok pada jalur lintasan kabel sangat membantu untuk menghindari kerusakan kabel oleh peralatan pancing dan jangkar kapal.
Analisis dan Pembahasan
Kemungkinan penggunaan transmisi HVDC kabel laut di Indonesia adalah yang melintasi selat Sunda, yang diambil dari interkoneksi jaringan listrik Jawa-Bali dan Sumatera. Bukit Asam adalah pusat tambang batu bara di Sumatera. Jaraknya sekitar 170 km dari Palembang, 350 km dari selat Sunda dan sekitar 450 km dari Jakarta. Berdasarkan data dari Departemen Pertambangan, diperoleh cadangan batu bara lebih dari 150 juta ton, sekitar 37 juta ton yang berada di permukaan (open pit mining) dan sekitar 117 juta ton dengan pertambangan di bawah permukaan tanah (underground mining).
Jarak antara pulau Sumatera dengan Jawa barat sangat dekat, hanya dibatasi oleh selat Sunda saja. Penggunaan kabel laut sekitar 30 km hingga 35 km tidak terlalu bermasalah. Katapang di Sumatera yang merupakan daerah perikanan cukup ideal tempat pengiriman daya listrik melalui kabel laut ke Merak Jawa barat dengan jarak sekitar 35 km.
Berdasarkan energi balance ternyata diperoleh bahwa lebih dari 50 % penggunaan energi di seluruh Jawa digunakan di Jawa barat, dan permintaan akan energi listrik meningkat terus seiring dengan pertumbuhan industri-industri baru.
Transmisi HVDC terdiri dari :
o Stasiun converter dipasang pada pusat pengirim di Bukit Asam
o Stasiun inverter dipasang pada sisi penerima akhir di Merak Jawa barat.
o Saluran transmisi udara sepanjang 360 km antara Bukit Asam dengan Katapang ujung Sumatera dengan arus searah (DC)
o Saluran kabel bawah laut menyeberangi selat Sunda antara Katapang dengan Merak sejauh 35 km.
Di samping itu beberapa lokasi lain di Indonesia yang memungkinkan untuk menggunakan transmisi HVDC dengan kabel laut antara lain :
• Palembang - Jakarta
• Banyumas - Gilimanuk
• Jawa Timur - Madura
• Bukit Asam - Katapang - Merak
• Bukit Asam - Katapang - Batam - Singapura
• Pulau Kalimantan - pulau Sulawesi
Pertimbangan Penggunaan Transmisi HVDC
Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa dengan pertimbangan sumber energi di Bukit Asam, beban-beban di Jawa Barat serta jarak antara kedua daerah tersebut dan beberapa keadaan yang menguntungkan yang telah diterapkannya transmisis HVDC. Di beberapa negara seperti di Cross - Channel, Konti - Skandinavia, New Zealand (250kV) serta Sardinia - Italia Mainland (200 kV), dan lain-lain, maka kemungkinan besar HVDC ini bisa diterapkan antara Bukit Asam dengan Merak, dan beberapa daerah di Indonesia.
Pemilihan tegangan transmisi dapat dibuat dengan melihat pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :
• Total daya yang dikirim
• Karakteristik dari sistem transmisi
• Tegangan tertinggi yang direkomendasikan untuk kabel laut.
Keuntungan-keuntungan Utama Transmisi DC
1. Jika biaya yang besar untuk stasiun-stasiun converter tidak diperhitungkan, saluran-saluran udara dan kabel dc lebih murah dari pada saluran-saluran udara dan kabel-kabel ac. Jarak impas keduanya adalah sekitar 500 mil untuk saluran udara, (15 - 30 ) mil untuk kabel bawah laut, (30 - 60) mil untuk kabel bawah tanah.
2. Kondisi rugi corona dan radio interferensi lebih baik pada saluran dc dibandingkan saluran ac.
3. Faktor daya saluran dc selalu sama dengan satu (1), dan karenanya tidak dibutuhkan konpensasi daya reaktif.
4. Karena tidak dibutuhkan operasi sinkron, maka panjang saluran tidak dibatasi oleh stabilitas, demikian juga daya dapat dikirim dengan kabel sampai pada jarak yang sangat jauh.
5. Rugi saluran dc lebih kecil daripada saluran ac untuk saluran yang sebanding.
Kerugian-kerugian Utama Transmisi DC
1. Converter menimbulkan arus dan tegangan harmonisa pada kedua sisi ac dan dc, karena itu dibutuhkan filter.
2. Converter menkomsumsi daya reaktif
3. Stasiun-stasiun converter masih relatif mahal
4. Circuit Breaker (CB) dc mempunyai kerugian-kerugian dibanding CB ac, sebab arus dc tidak menurun ke titik 0 dua kali setiap siklus seperti pada arus ac.
5. Tidak mudah menyadap daya pada titik sepanjang saluran dc, sehingga biasanya merupakan sistem poit to point yang menghubungkan suatu stasiun pembangkit besar ke suatu pusat konsumen daya yang besar, atau interkoneksi dua sistem ac yang terpisah.
Kamis, 22 Desember 2011
KERJA PRAKTEK DI REFINERY UNIT II PERTAMINA DUMAI “PROTEKSI SALURAN DISTRIBUSI”
Sistem Distribusi Daya Listrik
Sistem distribusi daya listrik meliputi semua Jaringan Tegangan Menengah (JTM) 20 KV dan semua Jaringan Tegangan Rendah (JTR) 380/220 Volt hingga ke meter-meter pelanggan. Pendistribusian daya listrik dilakukan dengan menarik kawat – kawat distribusi melalui penghantar udara. Setiap elemen jaringan distribusi pada lokasi tertentu dipasang trafo-trafo distribusi, dimana tegangan distribusi 20 KV diturunkan ke level tegangan yang lebih rendah menjadi 380/220 Volt.
Tenaga listrik yang lazim digunakan dalam kehidupan sehari-hari untuk mengoperasikan peralatan-peralatan tersebut adalah listrik dengan tegangan yang rendah (380/220 Volt). Sedangkan tenaga listrik yang bertegangan menengah (sistem 20 KV) dan tegangan tinggi (sistem 150 KV) hanya dipergunakan sebagai sistem penyaluran (distribusi dan transmisi) untuk jarak yang jauh. Hal ini bertujuan untuk kehandalan sistem karena dapat memperkecil rugirugi daya dan memliki tingkat kehandalan penyaluran yang tinggi , disalurkan melalui saluran transmisi ke berbagai wilayah menuju pusat-pusat pelanggan.
Pembagian Jaringan Distribusi
Jaringan distribusi adalah kumpulan dari interkoneksi bagian-bagian rangkaian listrik dari sumber daya ( Trafo Daya pada GI distribusi ) yang besar sampai saklar-saklar pelayanan pelanggan. Secara garis besar jaringan distribusi dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu :
1. Distribusi Primer
2. Distribusi Skunder
Distribusi Primer
Distribusi primer adalah jaringan distribusi daya listrik yang bertegangan menengah (20 KV). Jaringan distribusi primer tersebut merupakan jaringan penyulang. Jaringan ini berawal dari sisi skunder trafo daya yang terpasang pada gardu induk hingga kesisi primer trafo distribusi yang terpasang pada tiang-tiang saluran.
Distribusi Sekunder
Distribusi skunder adalah jaringan daya listrik yang termasuk dalam kategori tegangan rendah (sistem 380/220 Volt), yaitu rating yang sama dengan tegangan peralatan yang dilayani. Jaringan distribusi skunder bermula dari sisi skunder trafo distribusi dan berakhir hingga ke alat ukur (meteran) pelanggan. Sistem jaringan distribusi skunder ini disalurkan kepada para pelanggan melalui kawat berisolasi.
Sistem Proteksi Saluran Distribusi
Peralatan Pengaman Saluran Distribusi
1. Fuse
Berfungsi untuk memutuskan saluran apabila terjadi gangguan beban lebih maupun adanya gangguan hubung singkat.
2. Circuit Breaker (CB)
Saklar yang didesain memutuskan arus gangguan.
3. PMT
Berfungsi untuk memutuskan saluran secara keseluruhan pada tiap out put. Pemutusan dapat terjadi karena adanya gangguan sehingga secara otomatis PMT akan membuka ataupun secara manual diputuskan karena adanya pemeliharaan jaringan.
4. PMS (Disconnect switch)
Saklar yang didisain memutus rangkaian pada kondisi tanpa beban.
5. Pemisah Beban (Load Break Switch, LBS)
Saklar yang didesain untuk memutus arus beban yang besarnya tidak lebih dari arus gangguan.
6. Penutup Balik Otomatis(PBO) / Automatic Circuit Recloser
Alat perlindungan arus lebih berfungsi untuk memutuskan saluran secara otomatis ketika terjadi gangguan dan akan segera menutup kembali beberapa waktu kemudian sesuai dengan setting waktunya. Biasanya alat ini disetting untuk dua kali bekerja, yaitu dua kali pemutusan dan dua kali penyambungan . Apabila kerja recloser tidak kembali menutup, maka terjadi gangguan permanen.
7. Saklar Seksi Otomatis (SSO) / Automatic Line Sectionalizer
Pengaman cadangan dari CB atau bekerja tidak sendirian merupakan sebuah alat pemutus beban yg secara otomatis dapat dibebankan, seksi-seksi yang tergantung dari suatu sistem distribusi atau dapat melokalisasi gangguan pada seksi yang terganggu, sehingga sistem yang tidak mengalami gangguan tetap mendapat energi listrik.
8. Arester
Alat untuk melindungi isolasi atau peralatan listrik terhadap tegangan lebih yang diakibatkan oleh sambaran petir atau tegangan transient yang tinggi dari suatu penyambungan atau pemutusan rangkaian (sirkuit), dengan jalan mengalirkan arus denyut (Surge Current) ketanah serta membatasi berlangsungnya arus ikutan (Follow Current) serta mengembalikan keadaan jaringan ke keadaan semula tanpa mengganggu sistem.
9. Relay
Alat yang peka terhadap perubahan pada rangkaian yang dapat mempengaruhi bekerjanya alat lain. Terdapat berbagai macam rele dalam proteksi saluran distribusi.
• Relay (arus lebih) gangguan tanah sebagai pengamanan terhadap gangguan fasa tanah pada sistem yang ditanahkan dengan tahanan rendah, atau
• Relay (arus lebih) gangguan tanah terarah sebagai pengamanan terhadap gangguan fasa tanah bagi sistem yang ditanahkan dengan tahanan tinggi
• Rele gangguan tanah (Ground fault relay)
Dipasang pada setiap trafo tenaga di GI (khususnya untuk sistem dengan tahanan sentral rendah) untuk mengamankan gangguan tanah yang tidak dapat ditangani rele arus tanah pada saluran utama, khususnya demi keselamatan penduduk (misalnya : kawat jatuh ke tanah dengan tahanan gangguan tinggi).
• Rele Arus Lebih (OCR)
Rele arus lebih merupakan rele Pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan terpasang pada Jaringan Tegangan tinggi, Tegangan menengah juga pada pengaman Transformator tenaga. Rele ini berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik akibat adanya gangguan phasa-phasa.
Beberapa karakteristik OCR:
1. Instantaneous time
Rele arus lebih seketika bekerja tanpa waktu tunda, mempunyai settingan arus yang besar.
2. Definite time
Bekerja dengan waktu tunda, waktu kerja rele tidak bergantung besar arus gangguan
3. Inverse time
Bekerja dengan waktu tunda, waktu kerja rele sangat bergantung terhadap besar arus gangguan
Persyaratan yang harus dipenuhi oleh relay pengaman:
1. Keterandalan (Reliability)
Pada kondisi normal (tidak ada gangguan) relay tidak bekerja. Jika terjadi gangguan maka relay tidak boleh gagal bekerja dalam mengatasi gangguan.
2. Selektivitas (Selectivity)
Selektivitas berarti relay harus mempunyai daya beda (discrimination), sehingga mampu dengan tepat memilih bagian yang terkena gangguan.
3. Sensitivitas (Sensitivity)
Relay harus mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap besaran minimal (kritis) sebagaimana direncanakan. Relay harus dapat bekerja pada awalnya terjadinya gangguan.
4. Kecepatan Kerja
Relay pengaman harus dapat bekerja dengan cepat. Jika ada gangguan, misalnya isolasi bocor akibat adanya gangguan tegangan lebih terlalu lama sehingga peralatan listrik yang diamankan dapat mengalami kerusakan.
5. Ekonomis
Relay tidak akan diaplikasikan dalam sistem tenaga listrik, jika harganya sangat mahal. Persyaratan reliabilitas, sensitivitas, selektivitas dan kecepatan kerja relay hendaknya tidak menyebabkan harga relay tersebut menjadi mahal.
KERJA PRAKTEK DI REFINERY UNIT II PERTAMINA DUMAI
“PROTEKSI SALURAN DISTRIBUSI”
Sistem distribusi daya listrik meliputi semua Jaringan Tegangan Menengah (JTM) 20 KV dan semua Jaringan Tegangan Rendah (JTR) 380/220 Volt hingga ke meter-meter pelanggan. Pendistribusian daya listrik dilakukan dengan menarik kawat – kawat distribusi melalui penghantar udara. Setiap elemen jaringan distribusi pada lokasi tertentu dipasang trafo-trafo distribusi, dimana tegangan distribusi 20 KV diturunkan ke level tegangan yang lebih rendah menjadi 380/220 Volt.
Tenaga listrik yang lazim digunakan dalam kehidupan sehari-hari untuk mengoperasikan peralatan-peralatan tersebut adalah listrik dengan tegangan yang rendah (380/220 Volt). Sedangkan tenaga listrik yang bertegangan menengah (sistem 20 KV) dan tegangan tinggi (sistem 150 KV) hanya dipergunakan sebagai sistem penyaluran (distribusi dan transmisi) untuk jarak yang jauh. Hal ini bertujuan untuk kehandalan sistem karena dapat memperkecil rugirugi daya dan memliki tingkat kehandalan penyaluran yang tinggi , disalurkan melalui saluran transmisi ke berbagai wilayah menuju pusat-pusat pelanggan.
Pembagian Jaringan Distribusi
Jaringan distribusi adalah kumpulan dari interkoneksi bagian-bagian rangkaian listrik dari sumber daya ( Trafo Daya pada GI distribusi ) yang besar sampai saklar-saklar pelayanan pelanggan. Secara garis besar jaringan distribusi dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu :
1. Distribusi Primer
2. Distribusi Skunder
Distribusi Primer
Distribusi primer adalah jaringan distribusi daya listrik yang bertegangan menengah (20 KV). Jaringan distribusi primer tersebut merupakan jaringan penyulang. Jaringan ini berawal dari sisi skunder trafo daya yang terpasang pada gardu induk hingga kesisi primer trafo distribusi yang terpasang pada tiang-tiang saluran.
Distribusi Sekunder
Distribusi skunder adalah jaringan daya listrik yang termasuk dalam kategori tegangan rendah (sistem 380/220 Volt), yaitu rating yang sama dengan tegangan peralatan yang dilayani. Jaringan distribusi skunder bermula dari sisi skunder trafo distribusi dan berakhir hingga ke alat ukur (meteran) pelanggan. Sistem jaringan distribusi skunder ini disalurkan kepada para pelanggan melalui kawat berisolasi.
Sistem Proteksi Saluran Distribusi
Peralatan Pengaman Saluran Distribusi
1. Fuse
Berfungsi untuk memutuskan saluran apabila terjadi gangguan beban lebih maupun adanya gangguan hubung singkat.
2. Circuit Breaker (CB)
Saklar yang didesain memutuskan arus gangguan.
3. PMT
Berfungsi untuk memutuskan saluran secara keseluruhan pada tiap out put. Pemutusan dapat terjadi karena adanya gangguan sehingga secara otomatis PMT akan membuka ataupun secara manual diputuskan karena adanya pemeliharaan jaringan.
4. PMS (Disconnect switch)
Saklar yang didisain memutus rangkaian pada kondisi tanpa beban.
5. Pemisah Beban (Load Break Switch, LBS)
Saklar yang didesain untuk memutus arus beban yang besarnya tidak lebih dari arus gangguan.
6. Penutup Balik Otomatis(PBO) / Automatic Circuit Recloser
Alat perlindungan arus lebih berfungsi untuk memutuskan saluran secara otomatis ketika terjadi gangguan dan akan segera menutup kembali beberapa waktu kemudian sesuai dengan setting waktunya. Biasanya alat ini disetting untuk dua kali bekerja, yaitu dua kali pemutusan dan dua kali penyambungan . Apabila kerja recloser tidak kembali menutup, maka terjadi gangguan permanen.
7. Saklar Seksi Otomatis (SSO) / Automatic Line Sectionalizer
Pengaman cadangan dari CB atau bekerja tidak sendirian merupakan sebuah alat pemutus beban yg secara otomatis dapat dibebankan, seksi-seksi yang tergantung dari suatu sistem distribusi atau dapat melokalisasi gangguan pada seksi yang terganggu, sehingga sistem yang tidak mengalami gangguan tetap mendapat energi listrik.
8. Arester
Alat untuk melindungi isolasi atau peralatan listrik terhadap tegangan lebih yang diakibatkan oleh sambaran petir atau tegangan transient yang tinggi dari suatu penyambungan atau pemutusan rangkaian (sirkuit), dengan jalan mengalirkan arus denyut (Surge Current) ketanah serta membatasi berlangsungnya arus ikutan (Follow Current) serta mengembalikan keadaan jaringan ke keadaan semula tanpa mengganggu sistem.
9. Relay
Alat yang peka terhadap perubahan pada rangkaian yang dapat mempengaruhi bekerjanya alat lain. Terdapat berbagai macam rele dalam proteksi saluran distribusi.
• Relay (arus lebih) gangguan tanah sebagai pengamanan terhadap gangguan fasa tanah pada sistem yang ditanahkan dengan tahanan rendah, atau
• Relay (arus lebih) gangguan tanah terarah sebagai pengamanan terhadap gangguan fasa tanah bagi sistem yang ditanahkan dengan tahanan tinggi
• Rele gangguan tanah (Ground fault relay)
Dipasang pada setiap trafo tenaga di GI (khususnya untuk sistem dengan tahanan sentral rendah) untuk mengamankan gangguan tanah yang tidak dapat ditangani rele arus tanah pada saluran utama, khususnya demi keselamatan penduduk (misalnya : kawat jatuh ke tanah dengan tahanan gangguan tinggi).
• Rele Arus Lebih (OCR)
Rele arus lebih merupakan rele Pengaman yang bekerja karena adanya besaran arus dan terpasang pada Jaringan Tegangan tinggi, Tegangan menengah juga pada pengaman Transformator tenaga. Rele ini berfungsi untuk mengamankan peralatan listrik akibat adanya gangguan phasa-phasa.
Beberapa karakteristik OCR:
1. Instantaneous time
Rele arus lebih seketika bekerja tanpa waktu tunda, mempunyai settingan arus yang besar.
2. Definite time
Bekerja dengan waktu tunda, waktu kerja rele tidak bergantung besar arus gangguan
3. Inverse time
Bekerja dengan waktu tunda, waktu kerja rele sangat bergantung terhadap besar arus gangguan
Persyaratan yang harus dipenuhi oleh relay pengaman:
1. Keterandalan (Reliability)
Pada kondisi normal (tidak ada gangguan) relay tidak bekerja. Jika terjadi gangguan maka relay tidak boleh gagal bekerja dalam mengatasi gangguan.
2. Selektivitas (Selectivity)
Selektivitas berarti relay harus mempunyai daya beda (discrimination), sehingga mampu dengan tepat memilih bagian yang terkena gangguan.
3. Sensitivitas (Sensitivity)
Relay harus mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap besaran minimal (kritis) sebagaimana direncanakan. Relay harus dapat bekerja pada awalnya terjadinya gangguan.
4. Kecepatan Kerja
Relay pengaman harus dapat bekerja dengan cepat. Jika ada gangguan, misalnya isolasi bocor akibat adanya gangguan tegangan lebih terlalu lama sehingga peralatan listrik yang diamankan dapat mengalami kerusakan.
5. Ekonomis
Relay tidak akan diaplikasikan dalam sistem tenaga listrik, jika harganya sangat mahal. Persyaratan reliabilitas, sensitivitas, selektivitas dan kecepatan kerja relay hendaknya tidak menyebabkan harga relay tersebut menjadi mahal.
KERJA PRAKTEK DI REFINERY UNIT II PERTAMINA DUMAI
“PROTEKSI SALURAN DISTRIBUSI”
Pembangkit Listrik Tenaga Sampah
Proyek pengkonversian sampah menjadi listrik akan menggabungkan tiga cara dalam mengelola sampah. Sampah lama dikelola dengan teknologi landfill, yakni, dengan mengumpulkan seluruh sampah lama dan menutup permukaannya dengan tanah. Lalu, lewat pipa yang dipasang di dalamnya, gas methan ditangkap dan digunakan untuk mengeringkan sampah. Dalam beberapa tahun, sampah akan terdegradasi dan volume tumpukan akan mengempis. Cairan yang keluar dari sampah selama proses itu konon dijamin tak akan menjadi limbah karena ditampung dan dikelola dalam instalasi khusus water treatment.
Untuk sampah baru, prosesnya akan dipilah dulu. Sampah basah (macam kayu, daun, kertas) dicacah lalu dimasukkan dalam digester (pengering) yang nantinya menghasilkan biogas dan kompos. Teknologi ini dinamakan Anaerobic Digestion. Sedangkan sampah baru kering (seperti plastik) akan diolah dengan teknologi pirolisis dan gasification, yakni dengan pemanasan tinggi tanpa oksigen yang menghasilkan gas dan digunakan untuk menggerakkan turbin. Teknologi itu , tidak berisiko tinggi terhadap kesehatan masyarakat. "Teknologi ini bukan Incinerator (pembakaran sampah). Dengan mengolah 500 ton sampah per hari, instalasi ini sanggup mengalirkan listrik 5-8 Megawatt. PT NOEI berjanji membagi keuntungan penjualan listrik hasil olahan sampah pada PLN Bali dengan nilai US$1.000 per Megawatt harinya kota Shanghai. Sampah tersebut diolah menjadi energi listrik. Dengan volume sampah tadi maka setiap hari dapat dihasilkan daya listrik sebesar 35.000-40.000 kwh. Didirikan mulai Desember 1998 dengan nilai investasi 670 juta Yuan, Pudong City Heat Energy merupakan perusahaan join venture antara Cina dengan negara lain, antara lain Italia.
Shigehiro adalah general business manager Eco Valley Utashinai, sebuah perusahaan yang mengubah sampah menjadi energi dengan menggunakan teknologi plasma arc, sebuah “sentakan” listrik yang mengionisasi gas dalam sebuah bilik (chamber) dan menghasilkan temperatur lebih dari 16.000°C, setara dengan 3 kali panasnya permukaan matahari. Sebuah teknologi seharga USD 59 juta, yang untuk menutupi investasi yang besar itu diperlukan timbunan sampah yang melimpah. Indonesia, terutama pada istilah-istilah yang berhubungan dengan teknologi plasma arc ini.
Menurut artikel itu, secara teori pembuangan sampah akan menjadi bisnis yang menguntungkan dan ramah lingkungan dengan mengubah sampah yang digaskan (gassified waste) menjadi energi. Di atas kertas, sampah padat perkotaan (SPP) mengandung sepertiga hingga setengah energi batubara pertonnya dan mampu untuk memasok energi dalam skala nasional. Pembangkit plasma Utashinai adalah satu-satunya fasilitas pendaur ulang SPP menjadi energi yang sudah beroperasi dan mampu untuk bertahan hidup sejak tahun 2002.
Plasma arc sendiri sebenarnya adalah sebuah teknologi lama, meskipun pemanfaatannya untuk pengolahan sampah dalam skala besar masih termasuk baru. Teknologi ini telah dikembangkan dan digunakan oleh NASA sejak tahun 60-an untuk mensimulasikan temperatur tinggi yang dialami pesawat ruang angkasa ketika memasuki atmosfer bumi. Semenjak perusahaan-perusahaan seperti Startech dan Westinghouse Plasma di Madison mengembangkan plasma arc pada tahun 90-an yang digunakan oleh Geoplasma untuk mengolah sampah, “obor” plasma (plasma torches) ini banyak digunakan untuk melumerkan sisa logam atau menghancurkan material yang berbahaya.
Obor ini dibuat dengan mengionisasi udara dalam bilik dengan sebuah powerful electric arc (apa ya padanannya dalam bahasa Indonesia?) untuk membangkitkan plasma, yang selanjutnya digunakan untuk memanaskan SPP, arang (coke), dan batu kapur (limestone) dalam sebuah bilik yang miskin atau hampa(?) oksigen (oxygen-starved chamber). Dalam kondisi ini, obor plasma akan memanasi campuran tersebut hingga suhu di atas 1500°C untuk mem-vitrifikasi (vitrify: change into glass or a glass-like substance by applying heat) material anorganik dalam SPP tanpa terjadi pembakaran (combution). Ampas/sisa yang tidak berbahaya yang dihasilkan dari proses ini dapat digunakan sebagai bahan konstruksi, meskipun harganya tidak cukup komersial alias tidak terlalu menguntungkan.
Yang lebih penting lagi, panas yang ada mampu menguraikan molekul organik dalam SPP. Jika dalam pembakaran yang biasa akan dihasilkan banyak gas karbon dioksida, maka dalam sebuah lingkungan dimana jumlah oksigennya terbatas, SPP akan diubah menjadi sebuah campuran dengan kandungan gas utama karbon monoksida dan hidrogen yang disebut syngas. Nah syngas inilah yang bisa dimanfaatkan untuk menggerakan turbin gas. Hidrogen yang dimurnikan bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar, sedangkan campuran gas yang dihasilkan dari sampah ini terlebih dahulu harus diolah lagi untuk mengurangi kandungan polutan seperti nitrogen oksida dan dioksin, yang akan masuk ke dalam turbin atau lepas ke atmosfer.
Jepang sudah cukup sukses dengan teknologi ini. Pembangkit Utashinai sudah mampu menghasilkan 3000 megawatt energi per tahun, yang semuanya digunakan untuk menjalankan pembangkit tersebut. Nah sekarang mereka sedang bingung mencari sampah, karena suplai sampah di kota itu semakin berkurang. Namun demikian, selama ini ternyata baru 60% sampah (dari yang diharapkan oleh perusahaan) yang bisa diolah, selain itu energi listrik yang dihasilkan masih terbatas untuk digunakan oleh pembangkit itu saja, belum ada yang dijual. Fasilitas yang ada juga mengalami masalah operasional, dimana satu dari 2 fasilitas plasma arc yang ada sering tak beroperasi untuk perbaikan. Dan kalau kedua fasilitas yang ada itu berjalan semua, eh sampahnya yang tidak cukup.
Mengimpor sampah, itulah salah satu alternatif yang ada agar pembangkit Utashinai bisa tetap beroperasi optimal. Sayangnya penduduk di sana masih tidak bersedia jika daerah tempat tinggalnya dijadikan tempat penimbunan atau pengolahan sampah dari daerah lain. “Tidak ada orang yang punya persepsi yang baik tentang sampah!” begitu kira-kira kata Shigehiro.
Pada pembangkit Utashinai, energi yang mampu diubah menjadi listrik hanya 15% saja, karena turbin gas yang digunakan dalam pembangkit ini lebih murah harganya jika dibandingkan dengan apa yang tengah dirancang oleh Geoplasma. Geoplasma rencananya akan menggunakan turbin gas seharga USD 40 juta dengan efisiensi 40%.
Meskipun teknologi ini memiliki potensi yang menakjubkan untuk mengurangi tumpukan sampah yang menggunung, namun penggerak lingkungan masih saja mewaspadai akan potensi polutan yang ada dalam syngas. Dalam laporan tahun 2006 tentang strategi konversi termal SPP, Greenaction for Health and Environmental Justice yang berbasis di Kalifornia menyebut teknologi plasma arc dan gasifikasi dengan pemanasan tinggi lainnya sebagai incenerator yang tersamar.
Secara umum pengelolaan sampah di perkotaan dilakukan melalui 3 tahapan kegiatan, yakni: pengumpulan, pengangkutan dan pembuangan akhir/pengolahan. Tahapan kegiatan tersebut merupakan suatu sistem, sehingga masing-masing tahapan dapat disebut sebagai sub sistem.
Pada tahap pembuangan akhir/pengolahan, sampah akan mengalami pemrosesan baik secara fisik, kimia maupun biologis sedemikian hingga tuntas penyelesaian seluruh proses. Ada dua proses pembuangan akhir, yakni: open dumping (penimbunan secara terbuka) dan sanitary lanfill (pembuangan secara sehat). Pada sistem open dumping, sampah ditimbun di areal tertentu tanpa membutuhkan tanah penutup; sedangkan pada cara sanitary landfill, sampah ditimbun secara berselang-seling antara lapisan sampah dan lapisan tanah sebagai penutup.
Sampah yang telah ditimbun pada tempat pembuangan akhir (TPA) dapat mengalami proses lanjutan. Teknologi yang digunakan dalam proses lanjutan yang umum digunakan adalah :
1. Teknologi pembakaran (incinerator). Dengan cara ini dihasilkan produk samping berupa logam bekas (scrap) dan uap yang dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Keuntungan lainnya dari penggunaan alat ini adalah:
a) Dapat mengurangi volume sampah 75% - 80% dari sumber sampah tanpa proses pemilahan,
b) Abu atau terak dari sisa pembakaran cukup kering dan bebas dari pembusukan dan bisa langsung dapat dibawa ke tempat penimbunan pada lahan kosong, rawa ataupun daerah rendah sebagai bahan pengurug, dan
c) Pada instalasi yang cukup besar dengan kapasitas 300 ton/hari dapat dilengkapi dengan pembangkit listrik Sehingga energi listrik (96.000 MWH/tahun) yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk menekan biaya proses (Dinas Kebersihan DKI Jakarta).
2. Teknologi komposting yang menghasilkan kompos untuk digunakan sebagai pupuk maupun penguat struktur tanah.
3. Teknologi daur ulang yang dapat menghasilkan sampah potensial, seperti: kertas, plastik logam dan kaca/gelas.
Ternyata dalam sistem penanganan sampah sistem tersebut diatas timbul beberapa permasalahan, yakni :
1. Dari segi pengumpulan sampah dirasa kurang efisien karena mulai dari sumber sampah sampai ke tempat pembuangan akhir, sampah belum dipilah-pilah sehingga walaupun akan dterapkan eknologi lanjutan berupa komposting maupun daur ulang perlu tenaga untuk pemilahan menurut jenisnya sesuai dengan yang dibutuhkan, dan hal ini akan memerlukan dana maupun menyita waktu.
2. Pembuangan akhir ke TPA dapat menimbulkan masalah, diantaranya :
a. Perlu lahan yang besar bagi tempat pembuangan akhir (TPA) sehingga hanya cocok bagi kota yang masih mempunyai banyak lahan yang tidak terpakai. Apalagi bila kota menjadi semakin bertambah jumlah penduduknya, maka sampah akan menjadi semakin bertambah baik jumlah dan jenisnya. Hal ini akan semakin bertambah juga luasan lahan bagi TPA. Apabila instalasi Incinerator yang ada tidak dapat mengimbangi jumlah sampah yang masuk jumlah timbunannya semakin lama semakin meningkat. Lalu dikhawatirkan akan timbul berbagai masalah sosial dan lingkungan, diantaranya :
- Dapat menjadi lahan yang subur bagi pembiakan jenis-jenis bakteri serta bibit penyakit lain;
- Dapat menimbulkan bau tidak sedap yang dapat tercium dari puluhan bahkan ratusan meter; dan
- Dapat mengurangi nilai estetika dan keindahan lingkungan.
b. Biaya operasional sangat tinggi bagi pengumpulan, pengangkutan dan pengolahan lebih lanjut. Apalagi bila letak TPA jauh dan bukan di wilayah otonomi.
c. Pembuangan sistem open dumping dapat menimbulkan beberapa dampak negatip terhadap lingkungan. Pada penimbunan dengan sistem anarobik landfill akan timbul leachate di dalam lapisan timbunan dan akan merembes ke dalam lapisan tanah di bawahnya. Leachate ini sangat merusak dan dapat menimbulkan bau tidak enak, selain itu dapat menjadi tempat pembiakan bibit penyakit seperti: lalat, tikus dan lainnya (Sidik, et al, 1985).
d. Pembuangan dengan cara sanitary landfill, walaupun dapat mencegah timbulnya bau, penyakit dan lainnya, tetapi masih memungkinkan muncul masalah lain yakni :
-. Timbulnya gas yang dapat menyebabkan pencemaran udara. Gas-gas yang mungkin dihasilkan adalah : methan, H2S, NH3 dan lainnya. Gas H2S dan NH3 walaupun jumlahnya sedikit, namun dapat menyebabkan bau yang tidak enak sehingga dapat merusak sistem pernafasan tanaman dan membuat tanaman kekurangan gas oksigen dan akhirnya mati.
-. Pada proses penimbunan, sebaiknya sampah diolah terlebih dahulu dengan cara dihancurkan dengan tujuan untuk memperkecil volume sampah agar memudahkan pemampatan sampah. Untuk melakukan ini tentunya perlu tambahan pekerjaan yang berujung pada tambahan dana.
3. Penggunaan incinerator dalam pengolahan sampah memiliki beberapa kelemahan, di antaranya :
- Dihasilkan abu ( 15%) dan gas yang memerlukan penanganan lebih lanjut. Selain itu gas yang dihasilkan dari pembakaran dengan menggunakan alat ini dapat mengandung gas pencemar berupa: Ox., SOx dan lain-lain yang dapat mengganggu kesehatan manusia;
- Dapat menimbulkan air kotor saat proses pendinginan gas maupun proses pembersihan Incinerator dari abu maupun terak. Kualitas air kotor dari instalasi ini menyebabkan COD meningkat dan pH menurun;
- Memerlukan biaya yang besar dalam menjalankan Incinerator. Untuk menangani sampah 800 ton/hari memerlukan investasi Rp. 60 milyar, sedangkan dari hasil penjualan listrik yang dihasilkanhanya Rp. 2,24 milyar/tahun;
- Butuh keahlian tertentu dalam penggunan alat ini. Sebagai contoh pada penanganan sampah di Surabaya, tehnologi ini sudah digunakan sejak tahun 1990, namun tanpa didukung dengan kualitas sumber daya manusia yang memahami filosofi alat ini, akibatnya pada tahun kedua terjadi kerusakan. Hal ini tentu menambah beban dalam perolehan dana bagi perbaikannya. Belum lagi sampah yang akan menumpuk dengan tidak berfungsinya alat ini.
- Penggunaan Incinerator ini tidak dapat berdiri sendiri dalam pemusnahan sampah, tetapi masih memerlukan landfill guna membuang sisa pembakaran;
4. Belum maksimalnya usaha pemasaran bagi kompos yang dihasilkan dari proses pengomposan sampah kota;
5. Belum maksimalnya upaya sistem daur ulang menjadi barang-barang yang bernilai ekonomi tinggi;
6. Sulitnya mendapatkan tambahan biaya bagi peningkatan kesejahteraan petugas yang terlibat dalam penanganan sampah. Hal ini tentu akan berakibat pada kegairarahan kerja yang rendah dari para pengelola sampah.
Sehingga dalam kenyataannya teknologi incinerator ini mulai ditinggalkan. Ada teknologi dengan pemanfaatan biogas untuk pembangkit listrik. Di Jakarta sedang di ujicoba di daerah Cakung.
Teknologi terbaru datang juga dari Jepang, dengan nama teknologi plasma arc. Teknologi ini mengubah sampah menjadi energi dengan menggunakan teknologi plasma arc, sebuah “sentakan” listrik yang mengionisasi gas dalam sebuah bilik (chamber) dan menghasilkan temperatur lebih dari 16.000°C, setara dengan 3 kali panasnya permukaan matahari. Sebuah teknologi seharga USD 59 juta, yang untuk menutupi investasi yang besar itu diperlukan timbunan sampah yang melimpah.
Secara teori dalam masa depan, pembuangan sampah akan menjadi bisnis yang menguntungkan dan ramah lingkungan dengan mengubah sampah yang digaskan (gassified waste) menjadi energi. Di atas kertas, sampah padat perkotaan (SPP) mengandung sepertiga hingga setengah energi batubara pertonnya dan mampu untuk memasok energi dalam skala nasional. Pembangkit plasma Utashinai adalah satu-satunya fasilitas pendaur ulang SPP menjadi energi yang sudah beroperasi dan mampu untuk bertahan hidup sejak tahun 2002.
Beberapa perusahaan, yang berharap mampu meningkatkan kinerja yang sudah dihasilkan Jepang, saat ini juga tengah merancang fasilitas plasma arc mereka. Geoplasma, sebuah perusahaan yang berbasis di Atlanta bahkan sedang dalam tahap akhir perancangan sebuah pembangkit dengan ukuran yang 10 kali lebih besar daripada Utashinai yang akan dibangun di St Lucie, Florida. Jika rancangan ini selesai, maka pada tahun 2009 pembangkit ini akan mampu mengubah 2.700 ton sampah per hari menjadi energi listrik. Sementara itu Startech Environmental di Wilton, Connecticut mengumumkan kontraknya untuk membangun fasilitas serupa dengan kapasitas 180 ton per hari di Panama. Perusahaan lainnya yang saat ini masih dalam tahap negosiasi untuk pembangunan fasilitas serupa di Ottawa dan Barcelona adalah Plasco Energy Group di Ontario.
Plasma arc sendiri sebenarnya adalah sebuah teknologi lama, meskipun pemanfaatannya untuk pengolahan sampah dalam skala besar masih termasuk baru. Teknologi ini telah dikembangkan dan digunakan oleh NASA sejak tahun 60-an untuk mensimulasikan temperatur tinggi yang dialami pesawat ruang angkasa ketika memasuki atmosfer bumi. Semenjak perusahaan-perusahaan seperti Startech dan Westinghouse Plasma di Madison mengembangkan plasma arc pada tahun 90-an yang digunakan oleh Geoplasma untuk mengolah sampah, “obor” plasma (plasma torches) ini banyak digunakan untuk melumerkan sisa logam atau menghancurkan material yang berbahaya.
Obor ini dibuat dengan mengionisasi udara dalam bilik dengan sebuah powerful electric arc untuk membangkitkan plasma, yang selanjutnya digunakan untuk memanaskan SPP, arang (coke), dan batu kapur (limestone) dalam sebuah bilik hampa oksigen (oxygen-starved chamber). Dalam kondisi ini, obor plasma akan memanasi campuran tersebut hingga suhu di atas 1500°C untuk mem-vitrifikasi (vitrify: change into glass or a glass-like substance by applying heat) material anorganik dalam SPP tanpa terjadi pembakaran (combution). Ampas/sisa yang tidak berbahaya yang dihasilkan dari proses ini dapat digunakan sebagai bahan konstruksi, meskipun harganya tidak cukup komersial alias tidak terlalu menguntungkan.
Yang lebih penting lagi, panas yang ada mampu menguraikan molekul organik dalam SPP. Jika dalam pembakaran yang biasa akan dihasilkan banyak gas karbon dioksida, maka dalam sebuah lingkungan dimana jumlah oksigennya terbatas, SPP akan diubah menjadi sebuah campuran dengan kandungan gas utama karbon monoksida dan hidrogen yang disebut syngas. Nah syngas inilah yang bisa dimanfaatkan untuk menggerakan turbin gas. Hidrogen yang dimurnikan bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar, sedangkan campuran gas yang dihasilkan dari sampah ini terlebih dahulu harus diolah lagi untuk mengurangi kandungan polutan seperti nitrogen oksida dan dioksin, yang akan masuk ke dalam turbin atau lepas ke atmosfer.
Jepang sudah cukup sukses dengan teknologi ini. Pembangkit Utashinai sudah mampu menghasilkan 3000 megawatt energi per tahun, yang semuanya digunakan untuk menjalankan pembangkit tersebut. Nah sekarang mereka sedang bingung mencari sampah, karena suplai sampah di kota itu semakin berkurang. Namun demikian, selama ini ternyata baru 60% sampah (dari yang diharapkan oleh perusahaan) yang bisa diolah, selain itu energi listrik yang dihasilkan masih terbatas untuk digunakan oleh pembangkit itu saja, belum ada yang dijual. Fasilitas yang ada juga mengalami masalah operasional, dimana satu dari 2 fasilitas plasma arc yang ada sering tak beroperasi untuk perbaikan. Dan kalau kedua fasilitas yang ada itu berjalan semua, ternyata sampahnya yang tidak cukup. Mengimpor sampah, itulah salah satu alternatif yang ada agar pembangkit Utashinai bisa tetap beroperasi optimal. Sayangnya penduduk di sana masih tidak bersedia jika daerah tempat tinggalnya dijadikan tempat penimbunan atau pengolahan sampah dari daerah lain.
Pada pembangkit Utashinai, energi yang mampu diubah menjadi listrik hanya 15% saja, karena turbin gas yang digunakan dalam pembangkit ini lebih murah harganya jika dibandingkan dengan apa yang tengah dirancang oleh Geoplasma. Geoplasma rencananya akan menggunakan turbin gas seharga USD 40 juta dengan efisiensi 40%.
Meskipun teknologi ini memiliki potensi yang menakjubkan untuk mengurangi tumpukan sampah yang menggunung, namun penggerak lingkungan masih saja mewaspadai akan potensi polutan yang ada dalam syngas. Dalam laporan tahun 2006 tentang strategi konversi termal SPP, Greenaction for Health and Environmental Justice yang berbasis di California menyebut teknologi plasma arc dan gasifikasi dengan pemanasan tinggi lainnya sebagai incenerator yang tersamar
Untuk sampah baru, prosesnya akan dipilah dulu. Sampah basah (macam kayu, daun, kertas) dicacah lalu dimasukkan dalam digester (pengering) yang nantinya menghasilkan biogas dan kompos. Teknologi ini dinamakan Anaerobic Digestion. Sedangkan sampah baru kering (seperti plastik) akan diolah dengan teknologi pirolisis dan gasification, yakni dengan pemanasan tinggi tanpa oksigen yang menghasilkan gas dan digunakan untuk menggerakkan turbin. Teknologi itu , tidak berisiko tinggi terhadap kesehatan masyarakat. "Teknologi ini bukan Incinerator (pembakaran sampah). Dengan mengolah 500 ton sampah per hari, instalasi ini sanggup mengalirkan listrik 5-8 Megawatt. PT NOEI berjanji membagi keuntungan penjualan listrik hasil olahan sampah pada PLN Bali dengan nilai US$1.000 per Megawatt harinya kota Shanghai. Sampah tersebut diolah menjadi energi listrik. Dengan volume sampah tadi maka setiap hari dapat dihasilkan daya listrik sebesar 35.000-40.000 kwh. Didirikan mulai Desember 1998 dengan nilai investasi 670 juta Yuan, Pudong City Heat Energy merupakan perusahaan join venture antara Cina dengan negara lain, antara lain Italia.
Shigehiro adalah general business manager Eco Valley Utashinai, sebuah perusahaan yang mengubah sampah menjadi energi dengan menggunakan teknologi plasma arc, sebuah “sentakan” listrik yang mengionisasi gas dalam sebuah bilik (chamber) dan menghasilkan temperatur lebih dari 16.000°C, setara dengan 3 kali panasnya permukaan matahari. Sebuah teknologi seharga USD 59 juta, yang untuk menutupi investasi yang besar itu diperlukan timbunan sampah yang melimpah. Indonesia, terutama pada istilah-istilah yang berhubungan dengan teknologi plasma arc ini.
Menurut artikel itu, secara teori pembuangan sampah akan menjadi bisnis yang menguntungkan dan ramah lingkungan dengan mengubah sampah yang digaskan (gassified waste) menjadi energi. Di atas kertas, sampah padat perkotaan (SPP) mengandung sepertiga hingga setengah energi batubara pertonnya dan mampu untuk memasok energi dalam skala nasional. Pembangkit plasma Utashinai adalah satu-satunya fasilitas pendaur ulang SPP menjadi energi yang sudah beroperasi dan mampu untuk bertahan hidup sejak tahun 2002.
Plasma arc sendiri sebenarnya adalah sebuah teknologi lama, meskipun pemanfaatannya untuk pengolahan sampah dalam skala besar masih termasuk baru. Teknologi ini telah dikembangkan dan digunakan oleh NASA sejak tahun 60-an untuk mensimulasikan temperatur tinggi yang dialami pesawat ruang angkasa ketika memasuki atmosfer bumi. Semenjak perusahaan-perusahaan seperti Startech dan Westinghouse Plasma di Madison mengembangkan plasma arc pada tahun 90-an yang digunakan oleh Geoplasma untuk mengolah sampah, “obor” plasma (plasma torches) ini banyak digunakan untuk melumerkan sisa logam atau menghancurkan material yang berbahaya.
Obor ini dibuat dengan mengionisasi udara dalam bilik dengan sebuah powerful electric arc (apa ya padanannya dalam bahasa Indonesia?) untuk membangkitkan plasma, yang selanjutnya digunakan untuk memanaskan SPP, arang (coke), dan batu kapur (limestone) dalam sebuah bilik yang miskin atau hampa(?) oksigen (oxygen-starved chamber). Dalam kondisi ini, obor plasma akan memanasi campuran tersebut hingga suhu di atas 1500°C untuk mem-vitrifikasi (vitrify: change into glass or a glass-like substance by applying heat) material anorganik dalam SPP tanpa terjadi pembakaran (combution). Ampas/sisa yang tidak berbahaya yang dihasilkan dari proses ini dapat digunakan sebagai bahan konstruksi, meskipun harganya tidak cukup komersial alias tidak terlalu menguntungkan.
Yang lebih penting lagi, panas yang ada mampu menguraikan molekul organik dalam SPP. Jika dalam pembakaran yang biasa akan dihasilkan banyak gas karbon dioksida, maka dalam sebuah lingkungan dimana jumlah oksigennya terbatas, SPP akan diubah menjadi sebuah campuran dengan kandungan gas utama karbon monoksida dan hidrogen yang disebut syngas. Nah syngas inilah yang bisa dimanfaatkan untuk menggerakan turbin gas. Hidrogen yang dimurnikan bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar, sedangkan campuran gas yang dihasilkan dari sampah ini terlebih dahulu harus diolah lagi untuk mengurangi kandungan polutan seperti nitrogen oksida dan dioksin, yang akan masuk ke dalam turbin atau lepas ke atmosfer.
Jepang sudah cukup sukses dengan teknologi ini. Pembangkit Utashinai sudah mampu menghasilkan 3000 megawatt energi per tahun, yang semuanya digunakan untuk menjalankan pembangkit tersebut. Nah sekarang mereka sedang bingung mencari sampah, karena suplai sampah di kota itu semakin berkurang. Namun demikian, selama ini ternyata baru 60% sampah (dari yang diharapkan oleh perusahaan) yang bisa diolah, selain itu energi listrik yang dihasilkan masih terbatas untuk digunakan oleh pembangkit itu saja, belum ada yang dijual. Fasilitas yang ada juga mengalami masalah operasional, dimana satu dari 2 fasilitas plasma arc yang ada sering tak beroperasi untuk perbaikan. Dan kalau kedua fasilitas yang ada itu berjalan semua, eh sampahnya yang tidak cukup.
Mengimpor sampah, itulah salah satu alternatif yang ada agar pembangkit Utashinai bisa tetap beroperasi optimal. Sayangnya penduduk di sana masih tidak bersedia jika daerah tempat tinggalnya dijadikan tempat penimbunan atau pengolahan sampah dari daerah lain. “Tidak ada orang yang punya persepsi yang baik tentang sampah!” begitu kira-kira kata Shigehiro.
Pada pembangkit Utashinai, energi yang mampu diubah menjadi listrik hanya 15% saja, karena turbin gas yang digunakan dalam pembangkit ini lebih murah harganya jika dibandingkan dengan apa yang tengah dirancang oleh Geoplasma. Geoplasma rencananya akan menggunakan turbin gas seharga USD 40 juta dengan efisiensi 40%.
Meskipun teknologi ini memiliki potensi yang menakjubkan untuk mengurangi tumpukan sampah yang menggunung, namun penggerak lingkungan masih saja mewaspadai akan potensi polutan yang ada dalam syngas. Dalam laporan tahun 2006 tentang strategi konversi termal SPP, Greenaction for Health and Environmental Justice yang berbasis di Kalifornia menyebut teknologi plasma arc dan gasifikasi dengan pemanasan tinggi lainnya sebagai incenerator yang tersamar.
Secara umum pengelolaan sampah di perkotaan dilakukan melalui 3 tahapan kegiatan, yakni: pengumpulan, pengangkutan dan pembuangan akhir/pengolahan. Tahapan kegiatan tersebut merupakan suatu sistem, sehingga masing-masing tahapan dapat disebut sebagai sub sistem.
Pada tahap pembuangan akhir/pengolahan, sampah akan mengalami pemrosesan baik secara fisik, kimia maupun biologis sedemikian hingga tuntas penyelesaian seluruh proses. Ada dua proses pembuangan akhir, yakni: open dumping (penimbunan secara terbuka) dan sanitary lanfill (pembuangan secara sehat). Pada sistem open dumping, sampah ditimbun di areal tertentu tanpa membutuhkan tanah penutup; sedangkan pada cara sanitary landfill, sampah ditimbun secara berselang-seling antara lapisan sampah dan lapisan tanah sebagai penutup.
Sampah yang telah ditimbun pada tempat pembuangan akhir (TPA) dapat mengalami proses lanjutan. Teknologi yang digunakan dalam proses lanjutan yang umum digunakan adalah :
1. Teknologi pembakaran (incinerator). Dengan cara ini dihasilkan produk samping berupa logam bekas (scrap) dan uap yang dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Keuntungan lainnya dari penggunaan alat ini adalah:
a) Dapat mengurangi volume sampah 75% - 80% dari sumber sampah tanpa proses pemilahan,
b) Abu atau terak dari sisa pembakaran cukup kering dan bebas dari pembusukan dan bisa langsung dapat dibawa ke tempat penimbunan pada lahan kosong, rawa ataupun daerah rendah sebagai bahan pengurug, dan
c) Pada instalasi yang cukup besar dengan kapasitas 300 ton/hari dapat dilengkapi dengan pembangkit listrik Sehingga energi listrik (96.000 MWH/tahun) yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk menekan biaya proses (Dinas Kebersihan DKI Jakarta).
2. Teknologi komposting yang menghasilkan kompos untuk digunakan sebagai pupuk maupun penguat struktur tanah.
3. Teknologi daur ulang yang dapat menghasilkan sampah potensial, seperti: kertas, plastik logam dan kaca/gelas.
Ternyata dalam sistem penanganan sampah sistem tersebut diatas timbul beberapa permasalahan, yakni :
1. Dari segi pengumpulan sampah dirasa kurang efisien karena mulai dari sumber sampah sampai ke tempat pembuangan akhir, sampah belum dipilah-pilah sehingga walaupun akan dterapkan eknologi lanjutan berupa komposting maupun daur ulang perlu tenaga untuk pemilahan menurut jenisnya sesuai dengan yang dibutuhkan, dan hal ini akan memerlukan dana maupun menyita waktu.
2. Pembuangan akhir ke TPA dapat menimbulkan masalah, diantaranya :
a. Perlu lahan yang besar bagi tempat pembuangan akhir (TPA) sehingga hanya cocok bagi kota yang masih mempunyai banyak lahan yang tidak terpakai. Apalagi bila kota menjadi semakin bertambah jumlah penduduknya, maka sampah akan menjadi semakin bertambah baik jumlah dan jenisnya. Hal ini akan semakin bertambah juga luasan lahan bagi TPA. Apabila instalasi Incinerator yang ada tidak dapat mengimbangi jumlah sampah yang masuk jumlah timbunannya semakin lama semakin meningkat. Lalu dikhawatirkan akan timbul berbagai masalah sosial dan lingkungan, diantaranya :
- Dapat menjadi lahan yang subur bagi pembiakan jenis-jenis bakteri serta bibit penyakit lain;
- Dapat menimbulkan bau tidak sedap yang dapat tercium dari puluhan bahkan ratusan meter; dan
- Dapat mengurangi nilai estetika dan keindahan lingkungan.
b. Biaya operasional sangat tinggi bagi pengumpulan, pengangkutan dan pengolahan lebih lanjut. Apalagi bila letak TPA jauh dan bukan di wilayah otonomi.
c. Pembuangan sistem open dumping dapat menimbulkan beberapa dampak negatip terhadap lingkungan. Pada penimbunan dengan sistem anarobik landfill akan timbul leachate di dalam lapisan timbunan dan akan merembes ke dalam lapisan tanah di bawahnya. Leachate ini sangat merusak dan dapat menimbulkan bau tidak enak, selain itu dapat menjadi tempat pembiakan bibit penyakit seperti: lalat, tikus dan lainnya (Sidik, et al, 1985).
d. Pembuangan dengan cara sanitary landfill, walaupun dapat mencegah timbulnya bau, penyakit dan lainnya, tetapi masih memungkinkan muncul masalah lain yakni :
-. Timbulnya gas yang dapat menyebabkan pencemaran udara. Gas-gas yang mungkin dihasilkan adalah : methan, H2S, NH3 dan lainnya. Gas H2S dan NH3 walaupun jumlahnya sedikit, namun dapat menyebabkan bau yang tidak enak sehingga dapat merusak sistem pernafasan tanaman dan membuat tanaman kekurangan gas oksigen dan akhirnya mati.
-. Pada proses penimbunan, sebaiknya sampah diolah terlebih dahulu dengan cara dihancurkan dengan tujuan untuk memperkecil volume sampah agar memudahkan pemampatan sampah. Untuk melakukan ini tentunya perlu tambahan pekerjaan yang berujung pada tambahan dana.
3. Penggunaan incinerator dalam pengolahan sampah memiliki beberapa kelemahan, di antaranya :
- Dihasilkan abu ( 15%) dan gas yang memerlukan penanganan lebih lanjut. Selain itu gas yang dihasilkan dari pembakaran dengan menggunakan alat ini dapat mengandung gas pencemar berupa: Ox., SOx dan lain-lain yang dapat mengganggu kesehatan manusia;
- Dapat menimbulkan air kotor saat proses pendinginan gas maupun proses pembersihan Incinerator dari abu maupun terak. Kualitas air kotor dari instalasi ini menyebabkan COD meningkat dan pH menurun;
- Memerlukan biaya yang besar dalam menjalankan Incinerator. Untuk menangani sampah 800 ton/hari memerlukan investasi Rp. 60 milyar, sedangkan dari hasil penjualan listrik yang dihasilkanhanya Rp. 2,24 milyar/tahun;
- Butuh keahlian tertentu dalam penggunan alat ini. Sebagai contoh pada penanganan sampah di Surabaya, tehnologi ini sudah digunakan sejak tahun 1990, namun tanpa didukung dengan kualitas sumber daya manusia yang memahami filosofi alat ini, akibatnya pada tahun kedua terjadi kerusakan. Hal ini tentu menambah beban dalam perolehan dana bagi perbaikannya. Belum lagi sampah yang akan menumpuk dengan tidak berfungsinya alat ini.
- Penggunaan Incinerator ini tidak dapat berdiri sendiri dalam pemusnahan sampah, tetapi masih memerlukan landfill guna membuang sisa pembakaran;
4. Belum maksimalnya usaha pemasaran bagi kompos yang dihasilkan dari proses pengomposan sampah kota;
5. Belum maksimalnya upaya sistem daur ulang menjadi barang-barang yang bernilai ekonomi tinggi;
6. Sulitnya mendapatkan tambahan biaya bagi peningkatan kesejahteraan petugas yang terlibat dalam penanganan sampah. Hal ini tentu akan berakibat pada kegairarahan kerja yang rendah dari para pengelola sampah.
Sehingga dalam kenyataannya teknologi incinerator ini mulai ditinggalkan. Ada teknologi dengan pemanfaatan biogas untuk pembangkit listrik. Di Jakarta sedang di ujicoba di daerah Cakung.
Teknologi terbaru datang juga dari Jepang, dengan nama teknologi plasma arc. Teknologi ini mengubah sampah menjadi energi dengan menggunakan teknologi plasma arc, sebuah “sentakan” listrik yang mengionisasi gas dalam sebuah bilik (chamber) dan menghasilkan temperatur lebih dari 16.000°C, setara dengan 3 kali panasnya permukaan matahari. Sebuah teknologi seharga USD 59 juta, yang untuk menutupi investasi yang besar itu diperlukan timbunan sampah yang melimpah.
Secara teori dalam masa depan, pembuangan sampah akan menjadi bisnis yang menguntungkan dan ramah lingkungan dengan mengubah sampah yang digaskan (gassified waste) menjadi energi. Di atas kertas, sampah padat perkotaan (SPP) mengandung sepertiga hingga setengah energi batubara pertonnya dan mampu untuk memasok energi dalam skala nasional. Pembangkit plasma Utashinai adalah satu-satunya fasilitas pendaur ulang SPP menjadi energi yang sudah beroperasi dan mampu untuk bertahan hidup sejak tahun 2002.
Beberapa perusahaan, yang berharap mampu meningkatkan kinerja yang sudah dihasilkan Jepang, saat ini juga tengah merancang fasilitas plasma arc mereka. Geoplasma, sebuah perusahaan yang berbasis di Atlanta bahkan sedang dalam tahap akhir perancangan sebuah pembangkit dengan ukuran yang 10 kali lebih besar daripada Utashinai yang akan dibangun di St Lucie, Florida. Jika rancangan ini selesai, maka pada tahun 2009 pembangkit ini akan mampu mengubah 2.700 ton sampah per hari menjadi energi listrik. Sementara itu Startech Environmental di Wilton, Connecticut mengumumkan kontraknya untuk membangun fasilitas serupa dengan kapasitas 180 ton per hari di Panama. Perusahaan lainnya yang saat ini masih dalam tahap negosiasi untuk pembangunan fasilitas serupa di Ottawa dan Barcelona adalah Plasco Energy Group di Ontario.
Plasma arc sendiri sebenarnya adalah sebuah teknologi lama, meskipun pemanfaatannya untuk pengolahan sampah dalam skala besar masih termasuk baru. Teknologi ini telah dikembangkan dan digunakan oleh NASA sejak tahun 60-an untuk mensimulasikan temperatur tinggi yang dialami pesawat ruang angkasa ketika memasuki atmosfer bumi. Semenjak perusahaan-perusahaan seperti Startech dan Westinghouse Plasma di Madison mengembangkan plasma arc pada tahun 90-an yang digunakan oleh Geoplasma untuk mengolah sampah, “obor” plasma (plasma torches) ini banyak digunakan untuk melumerkan sisa logam atau menghancurkan material yang berbahaya.
Obor ini dibuat dengan mengionisasi udara dalam bilik dengan sebuah powerful electric arc untuk membangkitkan plasma, yang selanjutnya digunakan untuk memanaskan SPP, arang (coke), dan batu kapur (limestone) dalam sebuah bilik hampa oksigen (oxygen-starved chamber). Dalam kondisi ini, obor plasma akan memanasi campuran tersebut hingga suhu di atas 1500°C untuk mem-vitrifikasi (vitrify: change into glass or a glass-like substance by applying heat) material anorganik dalam SPP tanpa terjadi pembakaran (combution). Ampas/sisa yang tidak berbahaya yang dihasilkan dari proses ini dapat digunakan sebagai bahan konstruksi, meskipun harganya tidak cukup komersial alias tidak terlalu menguntungkan.
Yang lebih penting lagi, panas yang ada mampu menguraikan molekul organik dalam SPP. Jika dalam pembakaran yang biasa akan dihasilkan banyak gas karbon dioksida, maka dalam sebuah lingkungan dimana jumlah oksigennya terbatas, SPP akan diubah menjadi sebuah campuran dengan kandungan gas utama karbon monoksida dan hidrogen yang disebut syngas. Nah syngas inilah yang bisa dimanfaatkan untuk menggerakan turbin gas. Hidrogen yang dimurnikan bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar, sedangkan campuran gas yang dihasilkan dari sampah ini terlebih dahulu harus diolah lagi untuk mengurangi kandungan polutan seperti nitrogen oksida dan dioksin, yang akan masuk ke dalam turbin atau lepas ke atmosfer.
Jepang sudah cukup sukses dengan teknologi ini. Pembangkit Utashinai sudah mampu menghasilkan 3000 megawatt energi per tahun, yang semuanya digunakan untuk menjalankan pembangkit tersebut. Nah sekarang mereka sedang bingung mencari sampah, karena suplai sampah di kota itu semakin berkurang. Namun demikian, selama ini ternyata baru 60% sampah (dari yang diharapkan oleh perusahaan) yang bisa diolah, selain itu energi listrik yang dihasilkan masih terbatas untuk digunakan oleh pembangkit itu saja, belum ada yang dijual. Fasilitas yang ada juga mengalami masalah operasional, dimana satu dari 2 fasilitas plasma arc yang ada sering tak beroperasi untuk perbaikan. Dan kalau kedua fasilitas yang ada itu berjalan semua, ternyata sampahnya yang tidak cukup. Mengimpor sampah, itulah salah satu alternatif yang ada agar pembangkit Utashinai bisa tetap beroperasi optimal. Sayangnya penduduk di sana masih tidak bersedia jika daerah tempat tinggalnya dijadikan tempat penimbunan atau pengolahan sampah dari daerah lain.
Pada pembangkit Utashinai, energi yang mampu diubah menjadi listrik hanya 15% saja, karena turbin gas yang digunakan dalam pembangkit ini lebih murah harganya jika dibandingkan dengan apa yang tengah dirancang oleh Geoplasma. Geoplasma rencananya akan menggunakan turbin gas seharga USD 40 juta dengan efisiensi 40%.
Meskipun teknologi ini memiliki potensi yang menakjubkan untuk mengurangi tumpukan sampah yang menggunung, namun penggerak lingkungan masih saja mewaspadai akan potensi polutan yang ada dalam syngas. Dalam laporan tahun 2006 tentang strategi konversi termal SPP, Greenaction for Health and Environmental Justice yang berbasis di California menyebut teknologi plasma arc dan gasifikasi dengan pemanasan tinggi lainnya sebagai incenerator yang tersamar
Minggu, 20 November 2011
MATERIAL DISTRIBUSI
11. MATERIAL DISTRIBUSI
Dalam perencanaan dan pemasangan material distribusi pada jaringan distribusi tenaga listri perlu untuk diperhatikan dengan seksama karena hal ini akan berdapak sangat luas terhadap kinerja perusahaan dimana keadaan material material distribusi dapat menentukan kwalitas dan kwantitas pelayanan tenaga listrik. Hal lain yang perlu diperhatikan bahan-bahan untuk material distribusi tenaga listrik memiliki ke khususan tersendiri tergantung kepada fungsi dan spesifikasinya dengan demikian penting halnya untu mempelajari karakteristik mekanis dan karakteristik elektrisnya untuk mendapatkan kesesuaian dengan yang diperlukan. Perlu kita cermati dilapangan pada dewasa ini banyak dihasilkan oleh pabrik pabrik yang kurang bertanggung jawab yang menghasilkan material material yang spesifikasinya jauh dari standar namum demikian bentuk rupanya dan fungsinya serupa dan hal inilah yang dapat menimbulkan kerugian tidak sedikit bagi penggunanya.
Adapun material material distribusi tenaga listrik itu adalah :
1. TIANG LISTRIK.
Tiang listrik merupakan material yang terbuat dari besi, beton dan kayu agar jaringan tidak mengenai bangunan, pohon dan manusia atau binatan .
1.1. Fungsi Tiang Listrik
Tiang listrik adalah salah satu komponen utama dari jaringan listrik tegangan rendah dan tegangan menengah yang menyangga hantaran listrik serta perlengkapannya tergantung dari keadaan lapangan.
1.1.1. Tiang Awal / Tiang Akhir.
Tiang Awal/Tiang Akhir adalah tiang yang dipasang pada saluran listrik yang lurus dan hanya berfungsi sebagai penyangga kawat penghantar serta perlengkapannya, dimana gaya yang diderita oleh tiang adalah gaya yang diderita oleh tiang adalah gaya karena bersatu sudut.
1.1.2. Tiang Penyangga.
Tiang peyangga adalah tiang yang dipasang pada saluran listrik, dimana pada tiang tersebut arah penghantar membelok dan arah gaya tarikan kawat adalah berlawanan.
1.1.3. Sudut Tiang.
Sudut adalah tiang yang dipasang pada saluran listrik, dimana pada tiang tersebut arah penghantar membelok dan arah gaya tarikan kawat adalah berlawanan.
1.1.4. Tiang Penegang/Tiang Tarik.
Tiang penegang/Tiang tarik adalah yang dipasang pada saluran listrik yang lurus, dimana gaya tarik kawat bekerja terhadap tiang dari dua arah yang berlawanan.
1.1.5. Tiang Penopang.
Tiang penopang adalah tiang yang digunakan untuk menyangga tiang akhir, tiang sudut dan tiang penegang agar kemungkinan tiang menjadi miring akibat gaya tarik kawat penghantar dapat terhindar.
1.2. Kekuatan Puncak Tiang.
Kekuatan pada puncak tiang ditentukan oleh beberapa factor antara lain adalah berat kawat penghantar, dan tarikkan penghantar.
Kawat penghantar sepanjang jarak dari 2 buah tiang merupakan gaya tarik yang harus dipikul oleh puncak tiang.
Disamping berat penghantar yang ditentukan instalasinya.
Gaya yang diakibatkan oleh berat kawat penghantar, bergantung dari jenis dan ukuran bahan penghantar. Sedangkan gaya tarik kawat penghantar dan tiang ditentukan pada dasar tiang yang mempunyai momen terbesar.
Kekuatan puncak tiang ditentukan oleh konstruksi dan ukuran tiang sedang gaya yang bekerja pada tiang ditentukan oleh :
A. Berat kawat hantar (jenis, ukuran, dan bahan hantaran)
B. Gaya tarik kawat hantaran.
1.3. Jenis Tiang Listrik Berdasarkan Bahannya
1. Tiang Baja
2. Tiang Beton
3. Tiang Kayu (tidak dibahas)
1.3.1. TIANG BAJA
A. Bahan Tiang.
Bahan tiang tidak boleh dari pipa keras dan harus memenuhi persyaratan serta komposisi kimia dan sifat-sifat mekanis sebagaimana tercantum pada tabel.
Tabel. : Komposisi Kimia
| Jenis Baja | Komposisi Kimia | ||||
| C (zat arang) | Si | Mn (air raksa) | P (Fosfor) | S (belerang) | |
| BJ. 41 | Maks. 0,25 | - | - | Maks. 0,04 | Maks. 0,04 |
|
Tabel. : Sifat-sifat Mekanis
| Percobaan tarik | Percobaan bengkok | Percobaan tekan | |||||
| Jenis Baja | Kuat tarik (tensile strength) kg/mm2) | Kekuatan Pada batas lumer (yield strength) Kg/mm2) | Perpanjangan (%) | Sudut pembengkokan | Jari-jari dalam pembengkokan | Jarak antara plat penekan | |
| Arah memanjang (longitudinal) | Arah melintang (transver sal) | ||||||
| BJ. 41 | Min. 41 | Min 24 | Min 23 | Min 18 | 90° | 6D | 2/3 D |
B. Jenis-Jenis Tiang Baja
a. Panjang Tiang dan Penggunaannya
Tabel
| Panjang Tiang (m) | Keterangan |
| 8 | Penopang JTR (Strut pole) |
| 9 | JTR (Berlaku untuk kelistrikan desa dengan beban kerja 100 daN) |
| 10 | JTR double sircuit |
| 11 | u.b. TM. JTM kV Sirkuit Tunggal. Dengan penjang gawang 40 m |
Catatan :
Yang dimaksud panjang adalah panjang dasar, tidak termasuk panjang tambahan untuk kawat tanah.
1. Bagian panjang tiang untuk panjang kawat tanah adalah 1,5 m diatas penghantar JTM yang tertinggi.
2. Panjang ukuran khusus untuk memenuhi ruang bebas (clearance minimum 7 m) pada bentangan 60 m keatas.
C. Spesifikasi Tiang Besi.
Panjang : 8 m Tabel
| Beban Kerja (da N) | 100 | 200 | 350 | 500 | 800 | 1200 |
| Diameter bagian-bagian C Tiang B (mm) A | - - - | 114,3 165,2 190,7 | - - - | - - - | - - - | - - - |
| C Tabel pipa (mm) B A | - - - | 4,5 4,5 5 | - - - | - - - | - - - | - - - |
| Diameter bagian-bagian C Tiang B (mm) A | - - - | 2000 2000 4000 | - - - | - - - | - - - | - - - |
| Lenturan pada beban kerja (mm) Tebal selongsong (mm) Panjang selongsong (mm) Berat tiang (kg) | - - - - | 108 5 600 180 | - - - - | - - - - | - - - - | - - - - |
Panjang : 9 m Tabel
| Beban Kerja (da N) | 100 | 200 | 350 | 500 | 800 | 1200 |
| Diameter bagian-bagian C Tiang B (mm) A | 89,1 114,3 139,8 | 114,3 139,8 190,7 | 139,7 190,7 216,3 | 165,2 216,3 267,4 | 190,7 267,4 318,5 | 216.3 267,4 355,6 |
| C Tabel pipa (mm) B A | 4 4,5 6 | 4,5 6 6 | 6 6 8 | 5 6 7 | 6 6 8 | 7 9 12 |
| Diameter bagian-bagian C Tiang B (mm) A | 2000 2000 5000 | 2000 2000 5000 | 2000 2000 5000 | 2000 2000 5000 | 2000 2000 5000 | 2000 2000 5000 |
| Lenturan pada beban kerja (mm) Tebal selongsong (mm) Panjang selongsong (mm) Berat tiang (kg) | 168 6 600 162 | 131 6 600 233 | 110 8 600 348 | 6 7 600 379 | 80 3 600 508 | 65 12 600 805 |
Panjang : 10 m Tabel
| Beban Kerja (da N) | 100 | 200 | 350 | 500 | 800 | 1200 |
| Diameter bagian-bagian C Tiang B (mm) A | - - - | 114,3 139,8 190,7 | 139,7 190,7 267,4 | 165,2 216,3 267,4 | 190,7 267,4 318,5 | 216.3 267,4 355,6 |
| C Tabel pipa (mm) B A | - - - | 4,5 6 7 | 6 6 6 | 5 6 8 | 6 6 9 | 7 9 12 |
| Diameter bagian-bagian C Tiang B (nn) A (oo) | - - - | 2000 2000 6000 | 2000 2000 6000 | 2000 2000 6000 | 2000 2000 6000 | 2000 2000 6000 |
| Lenturan pada beban kerja (mm) Tebal selongsong (mm) Panjang selongsong (mm) Berat tiang (kg) | - - - | 148 7 600 289 | 104 6 600 373 | 111 8 600 465 | 92 9 600 618 | 81 12 600 907 |
D. Keuntungan Tiang Besi
Keuntungan tiang baja ialah :
a. Cocok untuk kota yang membutuhkan keindahan
b. Ringan
c. Ukuran lebih kecil dari tiang kayu maupun dari tiang beton
E. Kerugian Tiang Besi
a. Mudah berkarat, oleh karenya pemeliharaannya mahal, umpamanya harus di sikat dan dicat tiap tahun.
b. Harganya mahal
1.3.2. Tiang Beton
A . Jenis Tiang Beton
1. Tiang Beton Berpenampang Bulat
Tiang Beton Berpenampang Bulat adalah tiang beton praktekan dan bertulang berpenampang bulat konis berongga ditengahnya dengan peruncingan (taper) nominal 1/75.
2. Tiang Beton Penampang H
Tiang beton penampang H adalah tiang beton praktekan berpenampang H di sepanjang kira-kira 5/6 panjang tiang bagian bawah dan berpenampang segi empat dibagian atasnya dengan peruncinga (taper) 1/75.
Tiang beton bertulang (steel reinforced concrete poles) dapat diklasifikasikan menurut cara pembuatannya dan manurut cara menghimpunnya (assembling).
Titik beban kerja 25 cm dari ujung atas tiang
Catatan : (daN = deca Newton).
*) Panjang tiang adalah panjang dasar, tidak termasuk panjang tambahan (tebal tutup)
**) 1 daN ≈ 0, 98065 kgf ; secara praktis dapat diambil 1 daN ≈ 1 kgf
| Panjang *) (m) | Tinggi titik Tumpu (batas tanam) (m) | Diameter (cm) | (Beban Kerja **) (daN) |
| 7 9 11 | 1,2 1,5 1,9 | 12,4/14 15,7 15,7 19 19 22 22 19 19 19 22 22 | 100 100 20 350 500 800 1200 200 350 500 800 1200 |
Catatan : (daN = deca Newton).
*) Panjang tiang adalah panjang dasar, tidak termasuk panjang tambahan (tebal tutup)
**) 1 daN ≈ 0, 98065 kgf ; secara praktis dapat diambil 1 daN ≈ 1 kgf
Langganan:
Postingan (Atom)