Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
1
PERENCANAAN SINGLE LINE DIAGRAM SISTEM DISTRIBUSI TENAGALISTRIK PADA GEDUNG KAMPUS UNISKA BANJARMASIN
IrfanFakultas Teknik, Universitas Islam Kalimantan
E-mail : [email protected]
ABSTRAK
Perencanaan intalasi listrik gedung merupakan perencanaan instalasi atau suatubayangan untuk memulai pekerjaan instalasi agar apa yang di butuhkan dan di perlukandalam instalasi dapat di penuhi untuk memulai standart instalasi. Gambar-gambarinstalasi yang perlu diperhatikan dalam rencana instalasi gedung adalah gambar situasi,gambar tata letak, diagram garis tunggal, table rekapitulasi daya, diagram pengawatan
dan tabel bahan instalasi. Dengan adanya perencanaan instalasi listrik gedung ini akanmembuat dan menghasilkan instalasi gedung yang baik dan terencana. Begitu jugadengan Universitas Islam Kalimantan (UNISKA) M.A.B Banjarmasin yang memiliki 6gedung dengan masing-masing gedung berlantai tiga, dengan sumber daya listrikterpasang sebesar 148,500 VA (3 x 220 V x 225 A) berasal dari PLN, dengan semakinmeningkatnya aktifitas kampus menuntut adanya pengembangan fasilitas gedung, halini sangat memerlukan perencanaan sumber daya nergi listrik yang memadahi.Penelitian ini bertujuan untuk Membuat deskripsi model perencanaan diagram rencasingle line distribusi tenaga listrik di Gedung kampus UNISKA Banjarmasin sertaMembuat perhitungan nilai aman secara teknis dengan hitungan.
Kata Kunci: Instalasi, perencanaan, single line diagram,
ABSTRACT
Planning of the building electricity installation is installation planning or arepresentation to begin the installation operation so what is needed in the installationcan be filled to begin the installation standard. The installation pictures which is neededto be watched in building installation planning are The Situation Picture, LocationOrder Picture, Single Line Diagram, Recapitulation Power Table, Wire InstallationDiagram, and Installation Material Table. With this planning pf the building electricityinstallation, it will make and produce a good and planned building installation. Also forUniversitas Islam Kalimantan (UNISKA) M.A.B Banjarmasin which has 6 buildingswhich each of them has 3 floors, with the installed electricity power that 148,500 VA (3x 220 V x 225 A) come from PLN, the increasing of the campus activity demands thethe building’s facilities development, this case needs the planning of good electricitypower source the most. This research has a purpose to make a description of single linediagram electricity power distribution planning model at UNISKA Banjarmasinbuildings and also to make secure value calculation technically with the quantification.
Kata Kunci: , Installation, planning, single line diagram
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
2
PENDAHULUAN
Perencanaan instalasi listrik gedung merupakan perencanaan instalasi atau
suatu bayangan untuk memulai pekerjaan instalasi agar apa yang di butuhkan dan di
perlukan dalam instalasi dapat di penuhi untuk memulai standart instalasi.
Dalam perencanaan instalasi di perlukan gambar instalasi, gambar instalasi
ini sangat di perlukan untuk menunjang kebutuhan bahan dalam instalasi dan
sebagai tolak ukur dalam instalasi, tak hanya itu dalam instalasi dapat memudahkan
seseorang dalam bekerja karena dengan gambar instalasi tersebut dapat
membimbing seorang dalam instalasi. Gambar-gambar instalasi yang perlu
diperhatikan dalam rencana instalasi gedung adalah Gambar Situasi, Gambar Tata
letak, Diagram garis tunggal, Table rekapitulasi daya, Diagram pengawatan dan
Tabel bahan instalasi.
Dengan adanya perencanaan instalasi listrik gedung ini akan membuat dan
menghasilkan instalasi gedung yang baik dan terencana. Instalasi tersebut akan
terasa lebih baik mantap dan untuk menghindari sebuah kesalahan dalam instalasi
listrik gedung, jadi dapat membuat konsumen instalasi percaya, puas dan instalastir
tersebut akan merasa bangga akan hasil instalasi tersebut.
Universitas Islam Kalimantan (UNISKA) M.A.B Banjarmasin merupakan
salah satu perguruan tinggi yang berkembang sangat pesat di wilayah Kalimantan.
UNISKA memiliki 5 gedung dengan masing-masing gedung berlantai tiga, dengan
sumber daya listrik terpasang sebesar 148,500 VA (3 x 220 V x 225 A) berasal dari
PLN. Oleh karena semakin meningkatnya aktifitas penggunaan gedung kampus UNISKA,
maka diperlukan perencanaan yang baik dalam memanfaatkan sumber daya energi listrik,
agar semua gedung dapat dimanfaatkan dengan baik.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan melalui beberapa tahap, diantaranya studi literatur
dalam rangka mempelajari standarisasi perencanaan instalasi listrik, membuat
perencanaan guna menyiapkan segala sesuatu yang diperlukan dalam merealisasikan ide atau
gagasan yang akan dicapai berdasarkan teori pendukung, dengan memperhatikan semua aspek
yang berkaitan dengan perencanaan, mendeskripsikan lokasi serta membuat single line diagram.
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
3
PEMBAHASAN
Untuk pemilihan kabel penghantar, dilakukan dengan melihat terlebih dahulu dari tanda
pengenal yang tertera sekurang-kurangnya :
1. Tanda pengenal standar, misalnya SNI, IEC, SPLN
2. Tanda pengenal produsen
3. Jumlah dan ukuran inti
Untuk menghindari terjadinya kerusakan pada sebuah penghantar, maka luas
penampang penghantar harus diperhitungkan dengan teliti. Kerusakan pada
penghantar dapat diakibatkan oleh arus yang melalui penghantar tersebut melebihi
kapasitas KHA-nya.
Jenis penghantar yang tepat akan sangat menentukan kemampuan dan
keandalan untuk peralatan listrik yang bekerja, sesuai dengan PUIL 2000:
- Semua penghantar yang digunakan harus dibuat dari bahan yang memenuhi
syarat, sesuai dengan tujuan dan penggunaannya, serta terlah diperiksa dan
diuji menurut standar yang dikeluarkan atau diakui oleh instansi yang
berwenang.
- Penghantar harus diamankan dengan alat pengaman (pengaman lebur atau
pemutus daya) yang harus membuka sirkit dalam waktu yang tepat bila timbul
bahaya suhu penghantar akan menjadi terlalu tinggi.
Contoh
Perhitungan untuk penghantar pada panel gedung B.
Karena beban yang dipakai 12 Ruang Kuliah dan 1 Ruang Administrasi. Total
beban 10,200 Watt (AC tidak diperhitungkan karena mempunyai penghantar
dan pengaman sendiri), maka := (Diasumsikan Cos = 0,9)= , I = 51,52 Ampere
KHA = 1,25 x In
KHA = 1,25 x 51,52 = 64,4 Ampere
Sesuai standarisasi PUIL, maka diperoleh ukuran penghantar ialah NYM 2,5mm2
sedangkan ukuran penghantar yang dipilih ialah NYM 3 x 2,5 mm2.
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
4
Saat ini gedung kampus UNISKA mendapat suplai tegangan rendah 220/380 V 3 phasa
dariPLN sebesar 240 A yang kemudian didistribusikan ke 5 gedung (4 Gedung
perkuliahan dan 1 Gedung Administrasi/Rektorat). Dengan fungsi masing-masing
gedung sebagai berikut :
Tabel 1. Nama Gedung dan jumlah ruangan
No Nama Gedung Jml Ruang Fungsi1 Gedung A 14 Ruang Adm./Perkantoran
1 Ruang AULA6 Ruang Ruang Kuliah
2 Gedung B 1 Ruang BAAK1 Ruang AULA
12 Ruang Ruang Kuliah3 Gedung C 2 Ruang Adm. Fakultas
12 Ruang Ruang Kuliah4 Gedung D 5 Ruang Adm Fakultas
7 Ruang Ruang Kuliah5 Gedung E 1 Ruang Adm. Fakultas
7 Ruang Ruang Kuliah
Dari PDU sebesar 240 A ini kemudian disalurkan ke 5 gedung dengan pembagian beban
sesuai fungsinya.
Diagram Rekapitulasi Daya
1. Single Line Diagram Panel Utama
Single line diagram panel utama adalah sebagai berikut :
Gambar 1 Single Line Diagram Panel Utama
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
5
2. Single Line Diagram Gedung A
Gambar 2 Single Line Diagram Panel Gedung A
3. Single Line Diagram Gedung B, C, D dan Gedung E
Gambar 3 Single Line Diagram Panel Gedung B, C, D & E
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
6
5.1 Diagram Rekapitulasi Daya Panel Utama
R S T
15400
8800
8800
8800
8800
15400 17600 17600
Gambar 5.4 Diagram Rekapitulasi Daya Panel Utama
KESIMPULAN
1. Daya total gedung kampus UNISKA Banjarmasin 50,600 Watt, maka daya
terpasang dikalikan faktor keserempakan (0,8) sebesar 40480 VA.
2. Untuk meningkatkan kenyamanan dan kehandalan sistem sistem kelistrikan di
kampus, maka dalam suplai daya listrik, selain menggunakan sumber listrik dari
PLN juga dilengkapi dengan generator set yang sesuai.
3. Untuk memudahkan maintenance, pengaman instalasi listrik penerangan dan
instalasi daya harus dipisahkan.
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standarisasi Nasional SNI 04-0225-2000, Persyaratan UmumF. Suryatmo, Teknik Listrik Instalasi Penerangan, Jakarta, Rineka Cipta, 1983.Hasan Basri, Sistem Distribusi Daya Listrik, ISTN, Jakarta,1997Instalasi Listrik 2000, Yayasan PUIL, Jakarta, 2000.P. Van Harten, Ir.E. Setiawan, Instalasi Listrik Arus Kuat Jilid I,II, dan III, Bina, Cipta,
Bandung, 1999
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
7
PENGARUH PENAMBAHAN SUDU TIPE V PADA SUDU NACA 4412 TURBINANGIN VERTIKAL
Muhammad Irfansyah dan Muhammad FirmanFakultas Teknik, Universitas Islam Kalimantan
E-mail: [email protected]
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh penambahan sudu V pada suduNACA 4412 yang dimodifikasi. Profil sudu NACA 4412 kemudian dimodifikasidengan cara menambahkan sudu tipe V pada turbin vertikal dengan jumlah 3sudu.Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah kegiatan modifikasi denganpenambahan sudu tipe V pada sudu NACA 4412, pembuatan prototipe dan pengujianturbin angin sumbu vertikal. Daya direncanakan sebesar 600 W dengan jumlah 3 sudu.Kecepatan angin disimulasikan pada kecepatan angin 2, 3, 4, 5, 6 m/s. Hasilperbandingan turbin angin dengan modifikasi penambahan sudu V, pada kecepatanterendah 2 m/s terjadi peningkatan putaran poros 12,91 rpm (7,62%) dan torsi 0,05 Nm(45,45%), sedangkan pada kecepatan tertinggi 6 m/s terjadi peningkatan putaran poros16,56 rpm (3,15%) dan torsi 0,15 Nm (13,39%).
Kata kunci : modifikasi. NACA 4412, sudu tipe V,
ABSTRACT
This study aimed to study the effect of the addition of V blades in blade modifiedNACA 4412. NACA 4412 profile blades are then modified by adding a V-type blade onthe turbine blades vertically with the number 3. The method used in this study is amodification activity by the addition of V-type blade on blade NACA 4412, prototypingand testing of vertical axis wind turbines. Planned power of 600 W with a number of 3blades. Simulated wind speeds at wind speed of 2, 3, 4, 5, 6 m / s. The results of thecomparison with the modification of adding wind turbine blade V, at the lowest speedof 2 m / s increased shaft speed rpm 12.91 (7.62%) and torque of 0.05 Nm (45.45%),while the top speed of 6 m / s increased shaft speed rpm 16.56 (3.15%) and torque of0.15 Nm (13.39%).
Keywords: blade type V, NACA 4412, modifications
PENDAHULUAN
Energi angin adalah salah satu sumber energi terbarukan yang banyak
digunakan secara luas dalam aplikasi skala kecil dan menjanjikan untuk
pengembangan dan penelitian dalam skala besar, sebagai peralatan turbin angin yang
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
8
dibuat dengan harga yang murah. Pembangkit listrik tenaga angin bekerja dengan cara
merubah secara langsung energi angin menjadi listrik. Efek positif dari pembangkit
listrik tenaga angin adalah bebas dari polusi lingkungan.
Sistem pembangkit listrik yang ingin dikembangkan adalah modifikasi sudu
NACA 4412 dengan penambahan sudu tipe V pada turbin angin vertikal. Secara
umum bertujuan merencanakan pengaruh penambahan sudu tipe V pada sudu NACA
4412 turbin angin vertikal. Tujuan khusus dari penelitian ini adalah: menghitung
panjang sudu, putaran poros, dan torsi, dari turbin angin sumbu vertikal. Melakukan
pengujian pada turbin angin sumbu vertikal hasil rancang bangun. Membandingkan
hasil perhitungan turbin angin sumbu horisontal dengan pengujian pada rancang
bangun turbin angin.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode secara teoritis dan
eksperimental. Kajian secara teoritis untuk mendapatkan parameter-parameter utama
turbin angin vertikal. Sedangkan pendekatan secara eksperimental dilakukan
pengujian pada prototipe turbin angin sumbu vertikal. Hasil kajian secara teoritis dan
eksperimental kemudian dilakukan analisis dengan membandingkan hasil unjuk
kerjanya.
Penelitian ini dilakukan dengan empat tahap, yaitu: tahap 1 teknik
pengumpulan data, tahap 2 melakukan pengujian alat, tahap 3 pengumpulan data, dan
tahap 4 kesimpulan hasil penelitian.
PEMBAHASAN
Dari data kecepatan angin di Handil Bakti berkisar antara 1,6 - 6,8 m/s, dengan
perancangan turbin angin ini direncanakan pada kecepatan 2, 3, 4, 5, 6 m/s.
Modifikasi sudu NACA 4412 dengan sudu V. Pada perancangan ini, nilai daya
mekanik (P), nilai power coefficient (Cp) maksimum digunakan Betz number (0.59),
massa jenis udara 1,225 Kg/m3 pada temperatur 27°C, dengan jumlah sudu 3 dan daya
rencana 600 W.
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
9
Tabel 1. Performa turbin angin vertikal
NO P (W)JumlahSudu
Cpρ
(Kg/m³)Λ V
(m/s)r (m)
SS(rpm)
Torsi(Nm)
1 600 3 0,59 1,225 5,16 2 0,55 179,27 0,13
2 600 3 0,59 1,225 5,16 3 0,55 268,91 0,29
3 600 3 0,59 1,225 5,16 4 0,55 358,54 0,524 600 3 0,59 1,225 5,16 5 0,55 448,17 0,815 600 3 0,59 1,225 5,16 6 0,55 537,81 1,16
Gambar 1. Grafik h ubungan kecepatan angin terhadap putaran poros
Pada grafik 1. pada variasi kecepatan angin putaran poros yang dihasilkan
semakin meningkat dengan bertambahnya kecepatan angin, dimana pada kecepatan
angin 2 m/s putaran poros yang dihasilkan 179,27 rpm, kecepatan angin 3 m/s
menghasilkan 268,91 rpm, kecepatan angin 4 m/s menghasilkan putaran poros 358,54
m/s, kecepatan angin 5 m/s menghasilkan putaran poros 448,17 m/s, dan kecepatan
angin 6 m/s menghasilkan putaran poros 537,81 rpm. Hal ini disebakan beberapa faktor
seperti geometri sudu, yang mampu memaksimalkan energi angin, jumlah sudu, yang
sesuai dengan kondisi georafis dan mampu memberikan putaran maksimum kecepatan
angin rendah, dan jenis airfoil yang mampu menghasilkan self starting yang baik pada
2
3
4
5
268,91
358,54
448,17
537,81
0
2
4
6
8
10
12
SS (r
pm)
Hubungan kecepatan anginterhadap SS (rpm)
V (m/s)
Torsi (Nm)
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
10
kecepatan angin yang bervariatif, sehingga mampu memaksimalkan daya angin yang
diekstrak menjadi sebuah energi untuk menghasilkan torsi yang maksimal.
Gambar 2. Grafik hubungan kecepatan angin terhadap torsi
Pada Grafik 2. untuk nilai torsi yang dihasilkan pada kecepatan angin 2 m/s
menghasilkan torsi sebesar 0,13 Nm, kecepatan angin 3 m/s sebesar 0,29 Nm, kecepatan
angin 4 m/s sebesar 0,52 Nm, kecepatan angin 5 m/s menghasilkan torsi sebesar 0,81
Nm, dan kecepaatan angin 6 m/s menghasilkan torsi sebesar 1,16 Nm. Dimana pada
setiap peningkatan kecepatan angin torsi yang dihasilkan semakin tinggi, turbin angin
menggunakan prinsip-prinsip airodinamika sesuai dengan karakteristik sudu yang
mempengaruhi kecepatan putar sudu, dimana seperti yang dikemukakan dalam teori
sebelumnya bahwa sudu yang baik adalah sudu yang mendekati bentuk streamline,
mempunyai gaya lift dan drag yang baik, hal ini sesuai dengan pengaruh kecepatan
angin terhadap nilai torsi yang dihasilkan airfoil NACA 4412 dengan konsep 3 sudu
dalam penelitian ini.
2
3
4
5
0.290,52
0,81
1,16
0
2
4
6
8
10
12
Tors
i (N
m)
Hubungan kecepatan anginterhadap torsi (Nm)
V (m/s)
Torsi (Nm)
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
11
Tabel .2. Data Unjuk Kerja Turbin Angin Tanpa Penambahan Sudu V
Pada Tabel 2. turbin angin tanpa modifikasi penambahan sudu V, pada
kecepatan angin terendah 2 m/s putaran poros yang dihasilkan 169,43 rpm, dan torsi
0,11 Nm. Sedangkan pada kecepatan angin tertinggi 6 m/s menghasilkan putaran poros
525,29 rpm dan torsi 1,12 Nm.
Sedangkan pada Tabel 3. turbin angin dengan modifikasi penambahan sudu V,
pada kecepatan angin terendah 2 m/s putaran poros yang dihasilkan 182,34 rpm, dan
torsi 0,16 Nm. Sedangkan pada kecepatan angin tertinggi 6 m/s menghasilkan putaran
poros 541,85 rpm dan torsi 1,27 Nm.
Perbandingan turbin angin dengan modifikasi penambahan sudu V, pada
kecepatan terendah 2 m/s terjadi peningkatan putaran poros 12,91 rpm (7,62%) dan torsi
0,05 Nm (45,45%), sedangkan pada kecepatan tertinggi 6 m/s terjadi peningkatan
No Daya (W)Kecepatan
Angin (m/s)SS (rpm) Torsi (Nm)
1 600 2 168,14 0,11
2 600 2 172,32 0,10
3 600 2 167,84 0,12
Rata-rata 169,43 0,11
4 600 3 255,17 0,27
5 600 3 261,87 0,24
6 600 3 257,82 0,25
Rata-rata 258,29 0,25
7 600 4 352,63 0,49
8 600 4 347,18 0,47
9 600 4 348,92 0,51
Rata-rata 349,58 0,49
10 600 5 427,68 0,62
11 600 5 428,14 0,68
12 600 5 431,49 0,74
Rata-rata 429,10 0,69
13 600 6 518,41 1,12
14 600 6 525,79 1,1115 600 6 531,67 1,14
Rata-rata 525,29 1,12
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
12
putaran poros 16,56 rpm (3,15%) dan torsi 0,15 Nm (13,39%).
Tabel 3. Data Unjuk Kerja Turbin Angin Dengan Penambahan Sudu V
KESIMPULAN
Kesimpulan
Pada turbin angin tanpa modifikasi penambahan sudu V, pada kecepatan angin
terendah 2 m/s putaran poros yang dihasilkan 169,43 rpm, dan torsi 0,11 Nm.
Sedangkan pada kecepatan angin tertinggi 6 m/s menghasilkan putaran poros 525,29
rpm dan torsi 1,12 Nm.
Pada turbin angin dengan modifikasi penambahan sudu V, pada kecepatan angin
terendah 2 m/s putaran poros yang dihasilkan 182,34 rpm, dan torsi 0,16 Nm.
Sedangkan pada kecepatan angin tertinggi 6 m/s menghasilkan putaran poros 541,85
No Daya (W)Kecepatan
Angin (m/s)SS (rpm) Torsi (Nm)
1 600 2 182,48 0,17
2 600 2 183,16 0,16
3 600 2 181,39 0,14
Rata-rata 182,34 0,16
4 600 3 273,16 0,32
5 600 3 269,84 0,31
6 600 3 272,37 0,34
Rata-rata 271,79 0,32
7 600 4 359,43 0,67
8 600 4 362,56 0,63
9 600 4 363,97 0,64
Rata-rata 361,98 0,65
10 600 5 452,13 0,94
11 600 5 451,47 0,97
12 600 5 462,93 0,98
Rata-rata 455,51 0,96
13 600 6 538,66 1,27
14 600 6 542,72 1,26
15 600 6 544,16 1,29
Rata-rata 541,85 1,27
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
13
rpm dan torsi 1,27 Nm.
Perbandingan turbin angin dengan modifikasi penambahan sudu V, pada
kecepatan terendah 2 m/s terjadi peningkatan putaran poros 12,91 rpm (7,62%) dan torsi
0,05 Nm (45,45%), sedangkan pada kecepatan tertinggi 6 m/s terjadi peningkatan
putaran poros 16,56 rpm (3,15%) dan torsi 0,15 Nm (13,39%).
Saran
Dari hasil penelitian ini dapat disarankan pengembangan berupa
pengembangan turbin angin sumbu vertikal, dengan variasi jumlah sudu, desain airfoil
sudu, material sudu, bentuk sudu dan penentuan lokasi pemasangan turbin angin
dilokasi yang memiliki potensi kecepatan angin yang bervariasi seperti di atas
jembatan, diatas gedung, base transmission system (BTS), pantai, gunung atau di
daerah persawahan.
DAFTAR PUSTAKA
Abdul Kadir, 1982, Energi, Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik, Potensi Ekonomi,Universitas Indonesia, Jakarta.
Archie W. Culp, 2003, Prinsip-prinsip Konversi Energi, Erlangga, Jakarta.Francis M. Vanek, 2008, Energy System Engineering : Evaluation & Implementation,
Mc Graw Hill, USA.Gerry Van Klinken, 2001, Energi Dalam Masyarakat Modern, Satya Wacana,
Semarang.Hugh Piggott,1997, Wind power Workshop, Certer for Alternative Publications, British
Wind Energy Association, England.Jurnal Al Ulum, Volume 50 Nomor 4, Oktober 2011, ISSN 1411-1403, Universitas
Islam Kalimantan Muhammad Arsyad Al Banjary Banjarmasin.Jurnal Teknologi Dirgantara, Volume 6 No. 2 Desember 2008, ISSN 1412-8063,
Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN), Jakarta.
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
14
ANALISA PERILAKU BALOK TINGGI DENGAN VARIASI PANJANGPERKUATAN GESER
Eka PurnamasariFakultas Teknik, Universitas Islam Kalimantan
ABSTRAK
Balok tinggi merupakan elemen struktural yang mempunyai rasio bentang balok dari aske as terhadap tinggi balok yang tidak melebihi 2,0 untuk bentang sederhana (L/H <2,0) dan 2,5 untuk balok menerus (L/H < 2,5) (Shahidul I., 2012). Balok tinggi banyakdigunakan dalam dunia konstruksi seperti balok transfer geser, balok jembatan, dindingpondasi, dinding geser, dll. Berdasarkan hasil penelitian Patil, (2013) dapat diketahuibahwa keruntuhan utama balok tinggi adalah disebabkan oleh retak geser diagonal yangterjadi pada badan balok dan semakin tinggi balok maka kekuatan lentur balok jugaakan meningkat. Permodelan komputer Software ANSYS terhadap perilaku balok tinggidengan variasi perkuatan geser. Tujuan dari penelitian ini adalah ingin mengetahuikapasitas beban, deformasi, tegangan, dan pola retak yang terjadi pada balok tinggibeton bertulang mutu normal. Dalam penelitian ini akan dimodelkan sebanyak delapanbenda uji balok sederhana bertulangan rangkap simetris 2D20 dan variasi tulangan geser10-100 dengan lebar 200 mm dan tinggi 600 mm. Balok akan dibebani beban terpusatditengah bentang balok sampai dengan keruntuhannya. Semakin kecil panjangperkuatan geser maka akan semakin tinggi pula tegangan yang terjadi pada balok, inimenunjukkan bahwa sangat diperlukan sekali tulangan geser untuk mencegah terjadinyalebih awal keruntuhan geser beton yang bersifat getas. Semakin kecil panjang perkuatangeser maka akan semakin banyak retak yang terjadi dibagian tumpuan dan bagian serattekan, hal ini menunjukkan bahwa pengaruh mutu beton sangat menentukan. Panjangperkuatan geser yang lebih efektif yaitu 50 mm dimana balok dapat menahan bebanyang lebih besar.
Kata kunci: balok, tinggi, variasi perkuatan geser, retak, beton.
ABSTRACK
High beam is a structural element Yang has a ratio span beams From Into a High-beamAgainst Its NOT exceed 2.0 to review simple span (L / H <2.0) and 2.5 for a review ofcontinuous beam (L / H <2 , 5) (Shahidul I., 2012). High beam hearts WorldConstruction Widely used as a beam diversion Scroll, bridge beams, foundation walls,Wall Slide, etc. Based on research findings Patil, (2013) can be known that the collapseof the Main High beam is caused by cracks Scroll diagonal beams agency Happens ONAnd The High beam Bending beam strength Also So will INCREASED. ComputerModelling Software ANSYS Conduct Against High beam reinforcement WITHVariations Slide. Purpose Of Research Singer is you want to know CapacityEXPENSES, deformation, stress, and Pattern Cracks Happens High reinforced concretebeams ON QUALITY normal. In Research singer will be modeled as a simple beam testspecimens Eight double bertulangan SIMETRIS 2D20 And Variations reinforcement
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
15
Scroll10-100 with width of 200 mm and 600 mm High. The beams will be chargedcentrally amid expenses with span beams until its collapse. Small increasinglyretrofitting Long Slide It will be increasingly High voltages also Happens ON beams,Cantor showed that Indispensable Once reinforcement Scroll to review the InitialMORE prevent collapse Scroll The concrete is brittle. Small increasingly retrofittingLong Slide It will be increasingly Many Cracks Happens Tumpuan section and SectionPRESS fiber, HAL singer showed that the influence of the concrete quality verydecisive. Long Yang MORE Effective retrofitting Slide ie 50 mm where the beam canbe Restraining LOADS MORE big thing.Keywords: Heam, beam, retrofitting Variations Slide, Cracks, concrete.
PENDAHULUAN
Balok tinggi adalah suatu elemen struktur yang mengalami beban seperti pada
balok biasa, tetapi mempunyai angka perbandingan tinggi terhadap lebar yang besar,
dengan angka perbandingan bentang geser terhadap tinggi balok tidak melebihi 2
sampai 2,5; dimana bentang geser adalah bentang bersih balok untuk beban terdistribusi
merata. Balok tinggi biasanya digunakan untuk lantai beton yang mengalami beban
horisontal, dinding yang mengalami beban vertikal, dan balok bentang pendek yang
mengalami beban sangat berat. Balok tinggi lebih berperilaku dua dimensi daripada satu
dimensi karena geometrinya yang lebih tinggi dari balok biasa. Sebagai akibatnya,
bidang datar sebelum melentur tidak harus tetap datar setelah melentur. Distribusi
regangannya tidak lagi linier dan deformasi geser yang biasanya diabaikan pada balok
biasa menjadi sesuatu yang cukup berarti dibandingkan dengan deformasi lentur murni.
Sebagai akibatnya, blok tegangan beton menjadi nonlinier meskipun masih pada taraf
elastis. Pada keadaan limit dengan beban batas, distribusi tegangan tekan pada beton
tidak lagi mengikuti bentuk parabola yang digunakan pada balok biasa.
Salah satu bagian komponen struktural suatu konstruksi yang memiliki peran
untuk memikul beban adalah balok. Dalam memikul beban struktur balok akan
mengalami gaya-gaya dalam berupa momen, geser, dan normal serta juga akan
mengalami deformasi. Balok yang mengunakan material beton akan mempunyai
kelemahan dalam hal menahan tarik maka untuk menambah kekuatan tarik dari beton
digunakanlah tulangan baja yang dipasang didaerah tarik. Untuk meningkatkan
kemampuan lentur balok maka sering ditemui penggunaan balok tinggi seperti pada
balok transfer geser, balok jembatan, balok-balok pada bentang pendek, dan dinding-
dinding geser. Balok tinggi merupakan elemen struktural yang mempunyai rasio
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
16
bentang balok dari as ke as terhadap tinggi balok yang tidak melebihi 2 untuk bentang
sederhana (L/H < 2) dan 2,5 untuk balok menerus (L/H < 2,5) (Shahidul I., 2012). Oleh
karena itu dalam penelitian ini akan mempelajari perilaku keruntuhan elemen struktur
balok tinggi beton bertulang dengan mengunakan permodelan komputer software
ANSYS.
Mekanisme geser pada elemen struktur balok tinggi beton bertulang merupakan
hal yang sangat penting diperhatikan terlebih lagi pada komponen struktur yang rentan
terhadap gaya geser. Gaya geser umumnya tidak bekerja sendirian, tetapi kombinasi
dengan lentur, torsi, atau gaya normal. Perilaku keruntuhan geser pada balok beton
bertulang sangat berbeda dengan keruntuhan karena lentur. Keruntuhan geser bersifat
getas (brittle) tanpa adanya peringatan berupa lendutan yang berarti. Pada balok tinggi
keruntuhan yang terjadi dominan diakibatkan oleh gaya geser. Gaya geser akan
mengakibatkan terjadinya retak miring pada balok, dan setelah retak ini terjadi,
mekanisme transfer gaya geser akan disumbangkan oleh aksi pelengkung (arching
action). Aksi ini dapat memberikan cadangan kapasitas yang cukup besar pada balok
dalam memikul beban.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui mengetahui hubungan antara beban
dengan deformasi yang terjadi pada balok tinggi, mengetahui perilaku tegangan dan
regangan yang terjadi, mengetahui panjang perkuatan geser yang terbaik dan
mengetahui perilaku retak yang terjadi pada setiap model balok tinggi dengan variasi
perkuatan geser.
METODE PENELITIAN
Pelaksanaan penelitian ini di program ansys dikondisikan sama dengan keadaan
dilapangan. Peneliti menggunakan sampel untuk benda uji dalam bentuk balok tinggi.
Dalam penelitian ini peneliti membuat 2 (dua) jenis model dari penelitian sebelumnya
dan 6 (enam) buah model dengan variasi perkuatan geser seperti terlihat pada gambar 1.
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
17
Gambar 1 Model Balok Tinggi dengan variasi panjang perkuatan geser
Penelitian ini dilaksanakan dengan metode analisis yaitu dengan perhitungan dan
program software Ansys.
Gambar 2 Diagram Alir Metode Penelitian
Input Data pada Ansys
Analisis Hasil Running
Running
Hasil dan Kesimpulan
Selesai
Mulai
Pengumpulan Data dan Literatur
Analisis Data
Perencanaan Model Design
Permodelan AnsysNo
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
18
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil dari analisis software ANSYS dapat diketahui beban, deformasi,
pola tegangan beton, dan pola retak yang terjadi pada setiap model benda uji. Dari
Gambar 3 dan tabel 1 dapat diketahui bahwa semakin kecil jarak panjang perkuatan
geser pada balok tinggi maka semakin besar beban yang dapat dipikul oleh balok hal
ini menunjukkan perilaku keruntuhan balok tinggi yang mengarah ke keruntuhan getas.
Pada balok dengan panjang perkuatan 50 mm menunjukkan kemampuan untuk
menahan beban paling besar yaitu sebesar 580.000 kN dengan deformasi sebesar 3,448
mm. sebaliknya pada balok dengan panjang perkuatan 300 mm menunjukkan
kemampuan untuk menahan beban paling kecil yaitu sebesar 475.000 kN dengan
deformasi sebesar 0,5998 mm.
Gambar 3 Hubungan Beban dan Deformasi pada Balok Tinggi dengan Variasi PanjangPerkuatan Geser
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
18
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil dari analisis software ANSYS dapat diketahui beban, deformasi,
pola tegangan beton, dan pola retak yang terjadi pada setiap model benda uji. Dari
Gambar 3 dan tabel 1 dapat diketahui bahwa semakin kecil jarak panjang perkuatan
geser pada balok tinggi maka semakin besar beban yang dapat dipikul oleh balok hal
ini menunjukkan perilaku keruntuhan balok tinggi yang mengarah ke keruntuhan getas.
Pada balok dengan panjang perkuatan 50 mm menunjukkan kemampuan untuk
menahan beban paling besar yaitu sebesar 580.000 kN dengan deformasi sebesar 3,448
mm. sebaliknya pada balok dengan panjang perkuatan 300 mm menunjukkan
kemampuan untuk menahan beban paling kecil yaitu sebesar 475.000 kN dengan
deformasi sebesar 0,5998 mm.
Gambar 3 Hubungan Beban dan Deformasi pada Balok Tinggi dengan Variasi PanjangPerkuatan Geser
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
18
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil dari analisis software ANSYS dapat diketahui beban, deformasi,
pola tegangan beton, dan pola retak yang terjadi pada setiap model benda uji. Dari
Gambar 3 dan tabel 1 dapat diketahui bahwa semakin kecil jarak panjang perkuatan
geser pada balok tinggi maka semakin besar beban yang dapat dipikul oleh balok hal
ini menunjukkan perilaku keruntuhan balok tinggi yang mengarah ke keruntuhan getas.
Pada balok dengan panjang perkuatan 50 mm menunjukkan kemampuan untuk
menahan beban paling besar yaitu sebesar 580.000 kN dengan deformasi sebesar 3,448
mm. sebaliknya pada balok dengan panjang perkuatan 300 mm menunjukkan
kemampuan untuk menahan beban paling kecil yaitu sebesar 475.000 kN dengan
deformasi sebesar 0,5998 mm.
Gambar 3 Hubungan Beban dan Deformasi pada Balok Tinggi dengan Variasi PanjangPerkuatan Geser
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
19
Tabel 1. Beban dan deformasi ultimit pada model balok tinggi dengan variasi panjangperkuatan geser.
No Kode Benda Uji Lendutan (mm)Beban Lentur
(kN)
1 BTE.200.600.50 3,4480 580.0002 BTE.200.600.100 3,7755 530.0003 BTE.200.600.150 0,7202 530.0004 BTE.200.600.200 0,7159 500.0005 BTE.200.600.250 0,6359 480.0006 BTE.200.600.300 0,5998 475.000
Sumber: Hasil Perhitungan
Dari Gambar 4 dapat diketahui bahwa pada balok dengan panjang perkuatan 50
dan 100 mm menunjukkan kemampuan untuk menahan deformasi lebih besar dari yang
lainnya yaitu sebesar 3,4480 mm dan 3,7755 mm, sedangkan pada balok lainnya dengan
panjang perkuatan 150 sampai dengan 300 mm menunjukkan kemampuan untuk
menahan deformasi jauh lebih kecil yaitu sebesar 0,7202 mm, 0,7160 mm, 0,6359 mm
dan 0,5998 mm.
Gambar 4 Perbandingan Deformasi pada Balok Tinggi dengan Variasi PanjangPerkuatan Geser
Dari Gambar 5 dapat diketahui bahwa semakin kecil jarak panjang perkuatan geser
pada balok tinggi maka semakin besar tegangan yang dapat dipikul oleh balok hal ini
menunjukkan perilaku keruntuhan balok tinggi yang mengarah ke keruntuhan getas.
BTE.200.600.50
BTE.200.600.100
BTE.200.600.150
BTE.200.600.200
BTE.200.600.250
BTE.200.600.300
Lendutan (mm) 3,4480 3,7755 0,7202 0,7160 0,6359 0,5998
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Len
duta
n (m
m)
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
20
Pada balok dengan panjang perkuatan 50 mm menunjukkan kemampuan untuk
menahan tegangan paling besar yaitu sebesar 33,959 Mpa, sebaliknya pada balok
dengan panjang perkuatan 300 mm menunjukkan kemampuan untuk menahan tegangan
paling kecil yaitu sebesar 18,189 Mpa.
Gambar 5. Perbandingan Tegangan Beton pada Balok Tinggi dengan VariasiPanjang Perkuatan Geser
Pada table 2 dijelaskan tegangan yang terjadi pada masing-masing model balok
tinggi.
BTE.200.600.50
BTE.200.600.100
BTE.200.600.150
BTE.200.600.200
BTE.200.600.250
BTE.200.600.300
Tegangan 33,959 25,660 20,104 21,971 19,438 18,189
0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
40,000
Tega
ngan
(MPa
)
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
21
Tabel 2. Tegangan beton pada masing-masing model balok tinggi dengan variasipanjang perkuatan geser.
No Tegangan Beton Keterangan
1
BTE.200.600.50 Tegangan beton maksimum yaitusebesar 33,959 MPa terjadi padabagian tumpuan danmenimbulkan deformasi padabagian tumpuan saat bebanmaksimum 580.000 kN yangdapat ditahan oleh balok.Tegangan banyak terjadididaerah tekan sampai dengantumpuan.
2
BTE.200.600.100 Tegangan beton maksimum yaitusebesar 25,660 MPa terjadi padabagian tumpuan danmenimbulkan deformasi padabagian tumpuan dan bagianpembebanan saat bebanmaksimum 530.000 kN yangdapat ditahan oleh balok.Tegangan banyak terjadididaerah tekan sampai dengantumpuan.
3
BTE.200.600.150 Tegangan beton maksimum yaitusebesar 20,104 MPa terjadi padabagian tumpuan danmenimbulkan deformasi padabagian tumpuan saat bebanmaksimum 530.000 kN yangdapat ditahan oleh balok.Tegangan banyak terjadididaerah tekan sampai dengantumpuan.
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
22
4
BTE.200.600.200 Tegangan beton maksimum yaitusebesar 21,971 MPa terjadi padabagian tumpuan danmenimbulkan deformasi padabagian tumpuan saat bebanmaksimum 500.000 kN yangdapat ditahan oleh balok.Tegangan banyak terjadididaerah tekan sampai dengantumpuan.
5
BTE.200.600.250 Tegangan beton maksimum yaitusebesar 19,438 MPa terjadi padabagian tumpuan danmenimbulkan deformasi padabagian tumpuan saat bebanmaksimum 480.000 kN yangdapat ditahan oleh balok.Tegangan banyak terjadididaerah tekan sampai dengantumpuan.
6
BTE.200.600.300 Tegangan beton maksimum yaitusebesar 18,189 MPa terjadi padabagian tumpuan danmenimbulkan deformasi padabagian tumpuan saat bebanmaksimum 475.000 kN yangdapat ditahan oleh balok.Tegangan banyak terjadididaerah tekan sampai dengantumpuan.
Sumber: Hasil Perhitungan
Retak yang terjadi pada model balok tinggi dengan variasi panjang perkuatan geser
banyak terdapat pada bagian tekan dan menyebar ke daerah tarik dan tumpuan.
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
23
KESIMPULANKesimpulan dari penelitian ini adalah:
a) Semakin kecil panjang perkuatan geser maka balok semakin mampu untuk menahan
beban yang lebih besar, hal ini ditunjukkan dengan besarnya deformasi yang terjadi
sebelum keruntuhan terjadi.
b) Semakin kecil panjang perkuatan geser maka akan semakin tinggi pula tegangan
yang terjadi pada balok, ini menunjukkan bahwa sangat diperlukan sekali tulangan
geser untuk mencegah terjadinya lebih awal keruntuhan geser beton yang bersifat
getas.
c) Semakin kecil panjang perkuatan geser maka akan semakin banyak retak yang
terjadi dibagian tumpuan dan bagian serat tekan, hal ini menunjukkan bahwa
pengaruh mutu beton sangat menentukan.
d) Panjang perkuatan geser yang lebih efektif yaitu 50 mm dimana balok dapat
menahan beban yang lebih besar.
DAFTAR PUSTAKA
Aman Subakti, Teknologi Beton Dalam Praktek, ITS, 1994Aman Subakti, Teknologi Beton, ITS, 1995Fachrir Rivani, Ir, Petunjuk Praktikum Beton, Laboratorium Struktur dan Bahan,
Fakultas Teknik ULM, 1995Kent, D. C. and Park, R., Flexural Members with Confined Concrete, Journal of the
Structural Division, ASCE, Vol. 97, ST7, July, 1971, pp. 1969 - 1990.L. Dahmani, A. Khennane, and S. Kaci, Crack. 2010. Identification In Reinforced
Concrete Beams Using Ansys Software, Strength of Materials, Vol. 42, No. 2,Springer Science + Business Media, Inc.,
Nawy, E.G., Tavio, and Kusuma B., . 2010. Beton Bertulang: Sebuah PendekatanMendasar, Edisi Kelima, ITS Press,,
Patil, A. N. Shaikh, B. R. Niranjan. 2013. Experimental and Analytical Study onReinforced Concrete Deep Beam, International Journal of Modern EngineeringResearch (IJMER) Vol.3, Issue.1, Jan-Feb. 2013 pp-45-52,
Park, R., dan T. Paulay. 1975. Reinforced Concrete Structures, John Wiley & SonsInc.,
Shahidul Islam S M.. 2012. Automated Design of Reinforced Concrete Deep Beams,Thesis submitted to School of Engineering and Information TechnologyUniversity of New South Wales, Canberra for the degree of Doctor ofPhilosophy,
Tjokrodimuljo, Kardiyono. 1996. Teknologi Beton, UGM,Tri Mulyono. 2003. Teknologi Beton.
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
24
ANALISA TRIP GENERATOR AKIBAT GANGGUAN POHON TUMBANG DIJALUR QUARRY FEEDER STUDI KASUS DI PT. INDOCEMENT TUNGGAL
PRAKARSA, TBK PLANT 12 TARJUN
Moethia FaridhaFakultas Teknik, Universitas Islam Kalimantan
E-mail : [email protected]
ABSTRAK
PT. Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk Plant 12 Tarjun merupakan perusahaanpenghasil semen dengan kapasitas 7500 ton Clinker per hari. Dan untuk kelancaranPenyuplaian Tenaga Listrik di setiap Feeder / Jaringan di Pasang Proteksi Relay yangberfungsi untuk mengamankan Feeder / Jaringan dari Gangguan yang terjadi. Di JalurQuarry Feeder tersedia fasilitas Proteksi Relay tersebut, namun gagal mengamankangangguan yang terjadi, sehingga menyebabkan Trip Generator yang berdampakterganggunya Pencapaian Target Produksi. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui caraprinsip kerja dari proteksi relay dan mengetahui cara menganalisa trip Generator akibat gangguanyang terjadi dengan pengaturan setting time relay yang sesuai dengan arus. Analisamenggunakan Software ETAP Version 12.6 untuk mengetahui besar Arus Hubung Singkat.Hasil analisa menggunakan Software ETAP Version 12.6 adalah Proteksi Relay adalah alat yangmemonitor besarnya Arus Gangguan dengan menggunakan Current Transformer sebagaiTranducernya. Apabila Arus yang mengalir melebihi nilai setting, maka Proteksi Relay akanmembuka PMT sesuai dengan nilai waktu yang diinginkan. Nilai Setting yang ada terlalu besar,sebaiknya disesuaikan dengan kebutuhan Beban maksimal Operasional yang ada. Sensitivitasdan Reabiliti Proteksi Relay di Outgoing Quarry Feeder dan Incoming Quarry Feeder tidaksesuai dengan yang diharapkan. Koordinasi antar Relay sangat penting terutama untuksistem yang lebih kompleks, untuk menghindari terjadinya Relay tidak bekerja ataukesalahan pada penunjukan indikasi alarm gangguan.
Kata Kunci : Analisa Trip Generator, Quarry Feeder
ABSTRACT
PT. Indocement Tunggal Tbk Plant 12 Tarjun a cement producer with a capacityof 7500 tons per day Clinker.And to smooth supplying Power in each Feeder / NetworkInstall Protection Relay which serves to secure Feeder / Network Disturbance. QuarryStrip Feeder Protection Relay facilities are available, but failed to secure thedisturbance, causing disruption affecting Trip Generator Production TargetAchievement. The purpose of this study was to determine how working principle of theprotection relay and know how to analyze Generator trip due to disturbance by settingtime relay setting that corresponds to the current. Analysis using ETAP SoftwareVersion 12.6 to determine the major currents Short-circuit. Results of analysis usingETAP Software Version 12.6 is the Relay Protection is a tool that monitors the amountof Flow Disturbances using as Tranducernya Current Transformer. If the currentflowing exceeds the setting value, then the protection relay will open the PMTcorresponding to the value of the desired time. Setting a value that is too large, shouldbe tailored to the needs of the existing Operational Expenses maximum. Sensitivity and
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
25
Reabiliti Protection Relay Outgoing and Incoming Quarry Quarry Feeder Feeder is notas expected. Coordination between Relay is very important, especially for morecomplex systems, to avoid Relay does not work or error on the appointment alarmindication disorders.
Keywords: Analysis Trip Generator, Quarry Feeder
PENDAHULUAN
Daerah quarry (tambang) di PT IPT Plant 12 Tarjun merupakan daerah yangsangat rawan mengalami gangguan salah satunya adalah pohon tumbang. Pengamangenerator agar tidak mengalami kerusakan adalah proteksi relay. Proteksi Relay adalahalat yang memonitor besarnya Arus Gangguan dengan menggunakan CurrentTransformer. Apabila Arus yang mengalir melebihi nilai setting, maka Proteksi Relayakan membuka PMT sesuai dengan nilai waktu yang diinginkan.
Masing – masing Feeder memiliki Proteksi Relay / Pengaman tersendiri, yangmana harapannya apabila terjadi gangguan disalah satu Feeder tidak berdampak kesistem yang lainnya. Untuk itu sangat diperlukan perhitungan dan ketelitian yang baikuntuk memenuhi harapan tersebut agar analisa trip pada generator akibat pohontumbang di jalur Quarry PT. Inducement Tunggal Prakarsa Tbk. Agar gangguan yangterjadi tidak berdampak pada jaringan yang lain. Setting waktu relay yang tidak sesuaidengan arus apabila terjadi gangguan disalah satu Feeder akan berdampak ke sistemyang lainnya.
Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui cara prinsip kerja dari proteksi relaydan mengetahui cara menganalisa trip Generator akibat gangguan yang terjadi denganpengaturan setting time relay yang sesuai dengan arus.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini di laksanakan selama (3) tiga bulan sejak bulan Juni 2016 sampai
dengan Agustus 2016. Lokasi penelitian bertempat di Quarry PT. Indocement Tunggal
Prakarsa Tbk. Plant 12 Tarjun Kotabaru Kal-sel. Peubah yang diamati : Wiring Sistem
Proteksi Relay, Ratio Current Transformer, Data Setting Proteksi Relay dan Besar nilai
gangguan, dan Maksimum Beban yang diperlukan untuk menjalankan seluruh sistem di
Quarry Feeder. Dalam penelitian ini menggunakan rancangan jenis rancangan
kuantitatif.
Teknik Pengumpulan Data
Observasi adalah penelitian secara langsung pada obyek penelitian dimana data
yang diperoleh berdasarkan hasil identifikasi dilapangan / pengukuran yang selanjutnya
dirumuskan pada beberapa masalah pokok yang relevan dengan tujuan penelitian ini.
Data Primer, yang langsung dikumpulkan sendiri dari lapangan atau obyek penelitian.
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
26
Data yang diperoleh dianalisa menggunakan Software ETAP Version 12.6 untuk
mengetahui besar Arus Hubung Singkat.
Diagram Alir Penelitian
Gambar Diagram Alir Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASANPrinsip kerja Relay Overcurrent dan Ground Fault
Relay Overcurrent bekerja dengan membaca input berupa besaran arus kemudian
membandingankan dengan nilai setting, apabila nilai arus yang terbaca oleh Relay
melebihi nilai setting, maka Relay akan mengirim perintah trip (lepas) kepada Pemutus
Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker (CB) setelah tunda waktu yang diterapkan pada
setting.
Gambar 1. Bagan Sederhana Relay Overcurrent dan Ground Fault
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
27
Relay Overcurrent ( OCR ) memproteksi sistem jaringan listrik terhadap
gangguan antar fasa. Sedangkan untuk memproteki terhadap gangguan fasa tanah
digunakan Relay Arus Gangguan tanah atau Ground Fault Relay ( GFR ). Prinsip kerja
GFR sama dengan OCR, yang membedakan hanyalah pda fungsi dan elemen sensor
arus. OCR biasanya memiliki 2 atau 3 sensor arus (untuk 2 atau 3 fasa) sedangkan GFR
ahnya memiliki satu sensor arus ( satu fasa ).
Waktu kerja Relay OCR maupun GFR tergantung nilai setting dan karakteristik
waktunya. Elemen pada Relay ini ada 2 (dua), yaitu Elemen Low Set dan Elemen High
Set. Elemen Low Set bekerja ketika terjadi gangguan dengan arus hubung singkat yang
relatif kecil, sedangkan elemen High Set bekerja ketika terjadi gangguan dengan arus
hubung singkat yang cukup besar.
Analisa Trip Generator Akibat Gangguan Pohon Tumbang
Mengingat pentingnya kepastian supplai power dari Generator, maka peranan
pengaman pada masing masing penyulang / Feeder harus diperhatikan dengan seksama
agar jangan sampai mengganggu sistem yang lain.
Oleh karena itu sangat diharapkan apabila terjadi gangguan di Jalur Penyulang /
Feeder ke Quarry diharapkan sesegera mungkin gangguan tersebut harus segera
terputus. Untuk itu diperlukan keandalan / Reability dari Proteksi Relay di masing –
masing Bus secara kontiniu.
Untuk itu pada pembahasan kali ini, saya bahas adalah tentang Analisa Trip
Generator akibat Gangguan Pohon Tumbang di jalur Quarry Feeder. Dalam proses
perencanaan ini, hal – hal yang akan saya bahas meliputi :
Pengumpulan Data
Adapun data yang diperlukan adalah : Wiring Sistem Proteksi Relay, Ratio
Current Transformer, data Setting Proteksi Relay dan besar nilai gangguan, maksimum
Beban yang diperlukan untuk menjalankan seluruh sistem di Quarry Feeder.
Gambar2. Wiring Proteksi Relay Incomer and Outgoing Quarry Feeder
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
28
51 50 51N 50N 51 50 51N 50N
1OUT GOINGPOWER PLANT SPAJ 140C 1100 / 5 1.00 12.60 0.30 - 1,100 13,860 330 -
MRI - IE 1250 / 5 0.70 9.00 - 0.10 875 7,875 - 125MRI - E 200 / 5 - - - 0.20 - - - 40
3OUTGOING LSS 3QUARRY FEEDER MRI - IE 400 / 5 0.76 2.70 - 0.10 304 821 - 40
RATIO CTPICK UP SETTING
ACTUAL CURRENT BYSETTING
2INCOMING LSS 3QUARRY FEEDER
NO DESCRIPTIONTYPE OF
PROTECTIONRELAY
L1 L2 L3 Io
1OUT GOING POWERPLANT SPAJ 140C - - - -
MRI - IE - - - -MRI - E - - - -
3OUTGOING LSS 3QUARRY FEEDER MRI - IE 2.48 2.46 0.115 -
NO DESCRIPTIONTYPE OF
PROTECTIONRELAY
REGISTER VALUE
2INCOMING LSS 3QUARRY FEEDER
Gambar3. Wiring Proteksi Relay Quarry Feeder Outgoing Power Plant
Ratio Current TransformerRatio Current Transformer yang digunakan di masing – masing Cubicle adalah :Quarry Feeder Out Going Power Plant : 1000 / 5 AIncoming Quarry Feeder 11KV : 1250 / 5 AOutgoing Quarry Feeder 33KV : 400 / 5 AZCT : 200 / 1 AData Setting Proteksi Relay dan Besaran Nilai GangguanData Setting Proteksi Relay
Tabel1. Data Setting Proteksi Relay
Tabel2. Data Besaran Nilai Gangguan
Beban Maksimum untuk menjalankan seluruh sistem di Quarry Feeder.Untuk kelancaran Operasional dari suatu sistem yang ada di Quarry Feeder digunakanTransformer daya sebesar 15MVA 11/33KV, Frekuensi 50Hz, dengan total daya yang
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
29
51 50 51N 50N 51 50 51N 50N 51 50 51N 50N
1OUT GOINGPOWER PLANT
SPAJ 140C 1100 / 5 1.00 12.60 0.30 - 1,100 13,860 330 - 0.26 0.23 0.50 -
MRI - IE 1250 / 5 0.70 9.00 - 0.10 875 7,875 - 125 0.21 0.03 - 0.06MRI - E 200 / 5 - - - 0.20 - - - 40 - - - 0.68
3OUTGOING LSS 3QUARRY FEEDER
MRI - IE 400 / 5 0.76 2.70 - 0.10 304 821 - 40 0.12 0.46 - 0.10
RATIO CTPICK UP SETTING ACTUAL CURRENT BY
SETTINGTIME
2 INCOMING LSS 3QUARRY FEEDER
NO DESCRIPTIONTYPE OF
PROTECTION RELAY
51 50 51N 50N 51 50 51N 50N L1 L2 L3 I0 L1 L2 L3 E
1OUT GOINGPOWER PLANT
SPAJ 140C 1100 / 5 1.00 12.60 0.30 - 1,100 13,860 330 - - - - - - - - -
MRI - IE 1250 / 5 0.70 9.00 - 0.10 875 7,875 - 125 - - - - - - - -MRI - E 200 / 5 - - - 0.20 - - - 40 - - - - - - - -
3OUTGOING LSS 3QUARRY FEEDER
MRI - IE 400 / 5 0.76 2.70 - 0.10 304 821 - 40 2.48 2.46 0.12 0.00 753.92 747.84 34.96 0.00
ACTUAL CURRENT BYREGISTERRATIO CT
PICK UP SETTINGACTUAL CURRENT BY
SETTINGREGISTERTRIPPING
2INCOMING LSS 3QUARRY FEEDER
NO DESCRIPTIONTYPE OF
PROTECTIONRELAY
digunakan sebesar 5,3 MW dengan Factor Daya sebesar 0,784 pada Tegangan 33KVdan 0,764 pada tegangan 11KV.
Tabel3. Data Setting Proteksi Relay beserta dengan Kurva dan Waktu
Besarnya Nilai Gangguan yang terjadi.
Tabel Besarnya Nilai Gangguan dan Aktual Arus.
Besar Nilai Gangguan akibat Pohon Tumbang sebesar 753.92 Amp untuk Fasa L1 dan747.84 Amp untuk Fasa L2 pada sisi 33KV dan untuk Fasa L1 2.320,97 Amp dan2.302,25 Amp pada sisi 11KV.Dari Data ini diperoleh waktu operasi Relay yang diperlukan berdasarkan Formulasiuntuk fungsi kurva / Inverse adalah :
Diketahui :t (s) = Waktu Operasi dalam detik.k = 0.12 ……………… time multiplier ( Konstanta )I = 753.92 Amp ……… Arus yang diukurI> = 304 Amp ………… Nilai setting Arus.Kurva = Normal Inverse
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
29
51 50 51N 50N 51 50 51N 50N 51 50 51N 50N
1OUT GOINGPOWER PLANT
SPAJ 140C 1100 / 5 1.00 12.60 0.30 - 1,100 13,860 330 - 0.26 0.23 0.50 -
MRI - IE 1250 / 5 0.70 9.00 - 0.10 875 7,875 - 125 0.21 0.03 - 0.06MRI - E 200 / 5 - - - 0.20 - - - 40 - - - 0.68
3OUTGOING LSS 3QUARRY FEEDER
MRI - IE 400 / 5 0.76 2.70 - 0.10 304 821 - 40 0.12 0.46 - 0.10
RATIO CTPICK UP SETTING ACTUAL CURRENT BY
SETTINGTIME
2 INCOMING LSS 3QUARRY FEEDER
NO DESCRIPTIONTYPE OF
PROTECTION RELAY
51 50 51N 50N 51 50 51N 50N L1 L2 L3 I0 L1 L2 L3 E
1OUT GOINGPOWER PLANT
SPAJ 140C 1100 / 5 1.00 12.60 0.30 - 1,100 13,860 330 - - - - - - - - -
MRI - IE 1250 / 5 0.70 9.00 - 0.10 875 7,875 - 125 - - - - - - - -MRI - E 200 / 5 - - - 0.20 - - - 40 - - - - - - - -
3OUTGOING LSS 3QUARRY FEEDER
MRI - IE 400 / 5 0.76 2.70 - 0.10 304 821 - 40 2.48 2.46 0.12 0.00 753.92 747.84 34.96 0.00
ACTUAL CURRENT BYREGISTERRATIO CT
PICK UP SETTINGACTUAL CURRENT BY
SETTINGREGISTERTRIPPING
2INCOMING LSS 3QUARRY FEEDER
NO DESCRIPTIONTYPE OF
PROTECTIONRELAY
digunakan sebesar 5,3 MW dengan Factor Daya sebesar 0,784 pada Tegangan 33KVdan 0,764 pada tegangan 11KV.
Tabel3. Data Setting Proteksi Relay beserta dengan Kurva dan Waktu
Besarnya Nilai Gangguan yang terjadi.
Tabel Besarnya Nilai Gangguan dan Aktual Arus.
Besar Nilai Gangguan akibat Pohon Tumbang sebesar 753.92 Amp untuk Fasa L1 dan747.84 Amp untuk Fasa L2 pada sisi 33KV dan untuk Fasa L1 2.320,97 Amp dan2.302,25 Amp pada sisi 11KV.Dari Data ini diperoleh waktu operasi Relay yang diperlukan berdasarkan Formulasiuntuk fungsi kurva / Inverse adalah :
Diketahui :t (s) = Waktu Operasi dalam detik.k = 0.12 ……………… time multiplier ( Konstanta )I = 753.92 Amp ……… Arus yang diukurI> = 304 Amp ………… Nilai setting Arus.Kurva = Normal Inverse
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
29
51 50 51N 50N 51 50 51N 50N 51 50 51N 50N
1OUT GOINGPOWER PLANT
SPAJ 140C 1100 / 5 1.00 12.60 0.30 - 1,100 13,860 330 - 0.26 0.23 0.50 -
MRI - IE 1250 / 5 0.70 9.00 - 0.10 875 7,875 - 125 0.21 0.03 - 0.06MRI - E 200 / 5 - - - 0.20 - - - 40 - - - 0.68
3OUTGOING LSS 3QUARRY FEEDER
MRI - IE 400 / 5 0.76 2.70 - 0.10 304 821 - 40 0.12 0.46 - 0.10
RATIO CTPICK UP SETTING ACTUAL CURRENT BY
SETTINGTIME
2 INCOMING LSS 3QUARRY FEEDER
NO DESCRIPTIONTYPE OF
PROTECTION RELAY
51 50 51N 50N 51 50 51N 50N L1 L2 L3 I0 L1 L2 L3 E
1OUT GOINGPOWER PLANT
SPAJ 140C 1100 / 5 1.00 12.60 0.30 - 1,100 13,860 330 - - - - - - - - -
MRI - IE 1250 / 5 0.70 9.00 - 0.10 875 7,875 - 125 - - - - - - - -MRI - E 200 / 5 - - - 0.20 - - - 40 - - - - - - - -
3OUTGOING LSS 3QUARRY FEEDER
MRI - IE 400 / 5 0.76 2.70 - 0.10 304 821 - 40 2.48 2.46 0.12 0.00 753.92 747.84 34.96 0.00
ACTUAL CURRENT BYREGISTERRATIO CT
PICK UP SETTINGACTUAL CURRENT BY
SETTINGREGISTERTRIPPING
2INCOMING LSS 3QUARRY FEEDER
NO DESCRIPTIONTYPE OF
PROTECTIONRELAY
digunakan sebesar 5,3 MW dengan Factor Daya sebesar 0,784 pada Tegangan 33KVdan 0,764 pada tegangan 11KV.
Tabel3. Data Setting Proteksi Relay beserta dengan Kurva dan Waktu
Besarnya Nilai Gangguan yang terjadi.
Tabel Besarnya Nilai Gangguan dan Aktual Arus.
Besar Nilai Gangguan akibat Pohon Tumbang sebesar 753.92 Amp untuk Fasa L1 dan747.84 Amp untuk Fasa L2 pada sisi 33KV dan untuk Fasa L1 2.320,97 Amp dan2.302,25 Amp pada sisi 11KV.Dari Data ini diperoleh waktu operasi Relay yang diperlukan berdasarkan Formulasiuntuk fungsi kurva / Inverse adalah :
Diketahui :t (s) = Waktu Operasi dalam detik.k = 0.12 ……………… time multiplier ( Konstanta )I = 753.92 Amp ……… Arus yang diukurI> = 304 Amp ………… Nilai setting Arus.Kurva = Normal Inverse
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
30
Maka t(s) untuk sisi 33 KV adalah :0.12 x 0.14 = 0.0168 = 0.0168 = 0.9165 Sec.753.92 0.02 – 1 2.48 0.02 – 1 1.0183 – 1304
k = 0.12 ……………… time multiplier ( Konstanta )I = 2.320,97 Amp ……… Arus yang diukurI> = 875 Amp ………… Nilai setting Arus.Kurva = Normal InverseMaka t(s) untuk sisi 11 KV adalah :
0.12 x 0.14 = 0.0168 = 0.0168 = 0.8527 Sec.2.320,97 0.02 – 1 2.65 0.02 – 1 1.0197 – 1875
Fakta dari akibat Pohon Tumbang mengenai Jaringan 33KVPohon mengenai Jaringan 33KV pada pukul 16:41:30 ( Short to Ground ).Short Fasa ke Fasa ( L1 – L2 ) pada pukul 16:41:36.Outgoing Quarry Feeder Trip pada pukul 16:41:39.Steam Turbine Generator Trip oleh Proteksi Generator REG 110 ( 3U> ) pada pukul16:42:20.Pada saat Short Fasa ke Fasa, Outgoing Quarry Feeder ( Trafo 15MVA ) Trip setelah3 detik, semestinya Trip setelah 0,9165 detik.Pada saat Short Fasa ke Fasa, Incoming Quarry Feeder ( Trafo 15MVA ) Tidak Trip,semestinya Trip setelah 0,8527 detik.Steam Turbine Generator Trip oleh Proteksi Generator REG 110 ( 3U> ) 41 detik,setelah Outgoing Quarry Feeder ( Trafo 15 MVA ) sisi 33KV Buka ( Trip ).Semua Feeder dalam kondisi Normal kecuali Quarry Feeder.
Tabel Data Arus pada Generator dan Quarry Feeder
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
30
Maka t(s) untuk sisi 33 KV adalah :0.12 x 0.14 = 0.0168 = 0.0168 = 0.9165 Sec.753.92 0.02 – 1 2.48 0.02 – 1 1.0183 – 1304
k = 0.12 ……………… time multiplier ( Konstanta )I = 2.320,97 Amp ……… Arus yang diukurI> = 875 Amp ………… Nilai setting Arus.Kurva = Normal InverseMaka t(s) untuk sisi 11 KV adalah :
0.12 x 0.14 = 0.0168 = 0.0168 = 0.8527 Sec.2.320,97 0.02 – 1 2.65 0.02 – 1 1.0197 – 1875
Fakta dari akibat Pohon Tumbang mengenai Jaringan 33KVPohon mengenai Jaringan 33KV pada pukul 16:41:30 ( Short to Ground ).Short Fasa ke Fasa ( L1 – L2 ) pada pukul 16:41:36.Outgoing Quarry Feeder Trip pada pukul 16:41:39.Steam Turbine Generator Trip oleh Proteksi Generator REG 110 ( 3U> ) pada pukul16:42:20.Pada saat Short Fasa ke Fasa, Outgoing Quarry Feeder ( Trafo 15MVA ) Trip setelah3 detik, semestinya Trip setelah 0,9165 detik.Pada saat Short Fasa ke Fasa, Incoming Quarry Feeder ( Trafo 15MVA ) Tidak Trip,semestinya Trip setelah 0,8527 detik.Steam Turbine Generator Trip oleh Proteksi Generator REG 110 ( 3U> ) 41 detik,setelah Outgoing Quarry Feeder ( Trafo 15 MVA ) sisi 33KV Buka ( Trip ).Semua Feeder dalam kondisi Normal kecuali Quarry Feeder.
Tabel Data Arus pada Generator dan Quarry Feeder
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
30
Maka t(s) untuk sisi 33 KV adalah :0.12 x 0.14 = 0.0168 = 0.0168 = 0.9165 Sec.753.92 0.02 – 1 2.48 0.02 – 1 1.0183 – 1304
k = 0.12 ……………… time multiplier ( Konstanta )I = 2.320,97 Amp ……… Arus yang diukurI> = 875 Amp ………… Nilai setting Arus.Kurva = Normal InverseMaka t(s) untuk sisi 11 KV adalah :
0.12 x 0.14 = 0.0168 = 0.0168 = 0.8527 Sec.2.320,97 0.02 – 1 2.65 0.02 – 1 1.0197 – 1875
Fakta dari akibat Pohon Tumbang mengenai Jaringan 33KVPohon mengenai Jaringan 33KV pada pukul 16:41:30 ( Short to Ground ).Short Fasa ke Fasa ( L1 – L2 ) pada pukul 16:41:36.Outgoing Quarry Feeder Trip pada pukul 16:41:39.Steam Turbine Generator Trip oleh Proteksi Generator REG 110 ( 3U> ) pada pukul16:42:20.Pada saat Short Fasa ke Fasa, Outgoing Quarry Feeder ( Trafo 15MVA ) Trip setelah3 detik, semestinya Trip setelah 0,9165 detik.Pada saat Short Fasa ke Fasa, Incoming Quarry Feeder ( Trafo 15MVA ) Tidak Trip,semestinya Trip setelah 0,8527 detik.Steam Turbine Generator Trip oleh Proteksi Generator REG 110 ( 3U> ) 41 detik,setelah Outgoing Quarry Feeder ( Trafo 15 MVA ) sisi 33KV Buka ( Trip ).Semua Feeder dalam kondisi Normal kecuali Quarry Feeder.
Tabel Data Arus pada Generator dan Quarry Feeder
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
31
51 50 51N 50N 51 50 51N 50N 51 50 51N 50N 51 50 51N 50N
1OUT GOINGPOWER PLANT
SPAJ 140C 1100 / 5 1.00 12.60 0.30 - 0.34 2.28 0.076 2.20 1,100 13,860 330 - 374 854 84 184
MRI - IE 1250 / 5 0.70 9.00 - 0.10 0.28 2.28 0.14 875 7,875 - 125 354 808 - 176MRI - E 200 / 5 - - - 0.20 - - 0.40 - - - 40 - - 80 -
3OUTGOING LSS 3QUARRY FEEDER
MRI - IE 400 / 5 0.76 2.70 - 0.10 0.30 2.29 0.06 2.05 304 821 - 40 118 270 26 52
RATIO CT
PICK UP SETTING ACTUAL CURRENT BY SETTING
2 INCOMING LSS 3QUARRY FEEDER
NO DESCRIPTIONTYPE OF
PROTECTIONRELAY
REMARKSEXISTING NEW PURPOSE EXISTING NEW PURPOSE
Gambar1. Trend Short to Ground Quarry Feeder
Gambar 2, Trend Outgoing Trafo 33KV Side Opened
Hasil Evaluasi Nilai SettingDari hasil perhitungan di atas berdasarkan dari data yang terkumpul dapat di
ambil suatu hasil analisa bahwa : Berdasarkan Beban Maksimal yang diperlukan Nilai
Setting lebih besar 157,03% dari Nilai yang seharusnya. Untuk High Set Current (50)
berdasarkan perhitungan Shortcircuit dari ETAP Version 12.6 adalah 274 Amp, atau
lebih kecil 199,56% dari Nilai Setting yang ada. Nilai Ground Fault (I0) sebaiknya 10%
dari nilai Shortcircuit = 10% x 274 Amp = 27,4 Amp. Maka bedasarkan Point No. 3
maka Nilai Setting yang ada lebih besar 45,99 %. Hasil Rekomendasi Perubahan Nilai
Setting Overcurrent dan Ground Fault setelah di simulasikan dengan Software Matchad
2001 Profesional Adalah : Rekomendasi Perubahan Nilai Setting Overcurrent dan
Ground Fault :
Tabel 3. Data Rekomendasi Nilai Setting Overcurrent dan Ground Fault
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
32
Perbandingan Nilai Existing dan Yang Baru berdasarkan Trend Kurva
Gambar 3. Trend Nilai Setting GroundFault Existing.
KESIMPULAN
Kesimpulan.
Proteksi Relay adalah alat yang memonitor besarnya Arus Gangguan dengan
menggunakan Current Transformer sebagai Tranducernya. Apabila Arus yang mengalir
melebihi nilai setting, maka Proteksi Relay akan membuka PMT sesuai dengan nilai
waktu yang diinginkan. Nilai Setting yang ada terlalu besar, sebaiknya disesuaikan
dengan kebutuhan Beban maksimal Operasional yang ada. Sensitivitas dan Reabiliti
Proteksi Relay di Outgoing Quarry Feeder dan Incoming Quarry Feeder tidak sesuai
dengan yang diharapkan.
Saran.
Program ETAP versi 12.6 hanya dapat digunakan untuk mensimulasikan arus
hubung singkat saja, sehingga untuk menentukan besaran nilai untuk setting Relay yang
digunakan hanya bisa dilakukan melalui perhitungan manual atau SOFTWARE
MATHCAD 2001 PROFESIONAL, dimana parameter untuk perhitungan tersebut bisa
didapatkan dari hasil simulasi arus hubung singkat. Koordinasi antar Relay sangat
penting terutama untuk sistem yang lebih kompleks, untuk menghindari terjadinya
Relay tidak bekerja atau kesalahan pada penunjukan indikasi alarm gangguan. Lakukan
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
33
Pengujian Relay Secara berkala untuk mengetahui Sensitivitas dan Reability dari
Proteksi Relay tersebut.
Agar Proteksi Relay dapat bekerja lebih Optimal, sebaiknya nilai Setting yang ada
disesuaikan dengan kebutuhan Beban maksimal Operasional yang ada.
DAFTAR PUSTAKA
Hutauruk, 1991. Pengetanahan Netral Sistem Tenaga & Pengetanahan Peralatan.Bandung. Penerbit Institut Teknologi Bandung & Universitas Trisakti.
Kadir, Abdul. 1998. Transmisi Tenaga Listrik. Jakarta. Penerbit Universitas Indonesia.Manual Book. Relay Over Curren dan Relay Ground Fault. PT. Indocement Tunggal
Prakrsa Tbk Plan 12 Tarjun.Sulasno. 1993. Analisa Sistem Tenaga. Penerbit Satya Wacana, Semarang.
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
34
PENGEMBANGAN PAYUNG PNEUMATIC BERBASISMIKROKONTROLER
Yassyir Mulana dan Gusti Rusydi Furqon SyahrillahFakultas Teknik, Universitas Islam Kalimantan
E-mail : [email protected]
ABSTRAK
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Didalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memoriprogram, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Perangkat seperti inidigabungkan dengan mengendalikan sistem Pneumatic menjadi rangkaian sistem yangbekerja dengan menggunakan sistem kendali melalui mekanisme rangkaian arduinouno yang diatur melalui mikrokontroler, sehingga mempunyai gerakan yang beraturansesuai kalibrasi yang digunakan ketika air hujan membasahi sensor tersebut. Gerakantranslasi dari piston mampu membentangkan payung melalui pengaturan katub danperhitungan terhadap gaya dan arah aliran udara berdasarkan teori fisika, denganminimal tekanan udara, maka gerakan payung dapat di atur sesuai dengan kebutuhanrancangan. Payung pneumatic dapat beroperasi dengan jumlah pemakaian udaradalam ruangan silinder tunggal Q = 0,3925 m/menit. Jenis silinder tunggal dipilihdiamater 50 mm sebanyak 1 buah. Panjang langkah torak 500 mm dengan bentanganpayung 2 meter.
Kata kunci : pnematic, tekanan udara, mikrokontorler
ABSTRACT
Microcontroller is a computer system fuctional in a chip. Inside of microcontroller iscontained a processor core, memory (a small number of RAM, program memory, orboth of them) and input output supplies. The equipment like this combined with acontrol system of pneumatic into a series of system that work by using control systempass through mechanisms of arduino uno series that arranged through microcontroller,so have the movement irregular in accordance calibration used when a water moistenthe sensors. The translation movement from the piston capable to spread an umbrellathrough arrangement the valve with calculation toward a force and direction of air flowbased on a physical theory with minimal of air pressure, so that an umbrella movementbe able to accordance with design needs. An umbrella pneumatic can operated by thenumber of usage air in a single of cylinder chamber Q = 0,3925 m/minute. The type of asingle cylinder chosen have 50 mm diameter as many as 1 piece. The long step of pistonis 500 mm and the expanse of an umbrella is 2 meters.
Kata kunci : air pressure, pnematic, microcontroller
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
35
PENDAHULUAN
Penelitian ini merupakan lanjutan dan pengembangan dari penelitian
sebelumnya, aplikasi sistem pneumatic ini perencanaan hanya pada sistem tenaga dan
udara yang di butuhkan untuk mengangkat lembar payung yang di kembangkan dengan
sebuah actuator. Aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai
menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem kontrol
dan aktuator bertanggung jawab pada sinyal kontrol melalui elemen kontrol terakhir
dengan supply udara dari sebuah kompressor..
Tekanan udara di dalam aktuator pneumatic (piston) dengan tekanan udara di
luar di operasikan hanya dengan sistem kendali on – off dari sebuah kompressor udara.
tanpa sistem otomasi (manual). Mengamati perkembangan ini, adalah menarik kalau
sistem ini di kembangkan dalam lingkungan kampus dengan bentuk yang inovatif
sesuai kebutuhan dengan menggunakan sistem mikrokontroler, sensor air dan berbagai
sistem koneksi lain sepert bluetooth dan android yang atur oleh arduino. Arduino
merupakan rangkaian elektronik yang bersifat open source, serta memiliki perangkat
keras dan lunak yang mudah untuk digunakan. Arduino dapat mengenali lingkungan
sekitarnya melalui berbagai jenis sensor dan dapat mengendalikan lampu, motor, dan
berbagai jenis aktuator lainnya. Arduino mempunyai banyak jenis, di antaranya Arduino
Uno, Arduino Mega 2560, Arduino Fio, dan lainnya. (www.arduino.cc)
Pneumatik adalah merupakan pengembangan teknologi dengan cara kerja
memanfaatkan udara bertekanan untuk mempengaruhi kerja suatu peralatan mekanikal
agar menghasilkan gerakan maju mundur, naik turun, berputar dan sebagainya.
Pneumatik sistem secara intensif dan luas telah banyak digunakan hampir diseluruh
kehidupan yang berhubungan dengan peralatan yang menghasilkan gerakan – gerakan
dengan aplikasi yang disesuaikan dengan jenis pneumatik Sistem pneumatik prinsip
kerjanya tergantung pada kompresi udara, Piranti yang digunakan pada sistem ini
berdasarkan hukum fisika dasar.pengaturan pada sistem pneumatik dilakukan dengan
mengatur tekanan udara dan arah aliran udara, yang diatur dengan valve. Sebagai
contoh bahwa pneumatik normalnya dioperasikan pada tekanan kurang dari 220 psi.
Prinsip ini akan berbeda dalam sistem hidraulik. Dalam hidraulik berdasarkan hukum
pascal. Jadi intake pompa akan memindahkan/ menggerakkan minyak dalam sistem
yang berasal dalam tangki atau resevoir. Jika pompa digerakkan,maka minyak akan
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
36
terdorong oleh gaya dari tekanan yang terjadi maka diatur dengan menggunakan valve.
Ada tiga cara yang digunakan untuk mengatur dalam sistem hidraulik, yaitu : mengatur
terkanan minyak, mengatur rate aliran minyak dan mengatur arah aliran minyak.
Gaya dorong yang ditimbulkan oleh udara bertekanan akan menggerakkan torak
pada silinder penggerak ganda dalam dua arah yaitu gerakan maju dan gerakan mundur.
Pada prinsipnya panjang langkah silinder tidak terbatas, walaupun demikian tekukan
dan bengkokan dari perpanjangan torak harus diperhitungkan. Untuk kebutuhan udara
yang bertekanan dibutuhkan mesin compressor sesuai dengan tekanan yang dibutuhkan.
METODOLOGI
Peralatan utama dari system pneumatic adalah silinder dan katup dengan bentuk
dan specifikasi yang beraneka ragam, sehingga diperlukan pengambilan / kecocokan
data terhadap :
a. Kebutuhan kecepatan aliran udara
b. Panjang langkah silinder
c. Jenis katub,
d. Kerja kompressor
Sistem kendali gerakan menggunakan studi kasus pengembangan hasil
perancangan serta evaluasi pada Instalasi / rangkaian pneumatic yang di perintahkan
melalui sistem mikrokontroler. AT Mega 328.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ruang ringkup penelitian ini adalah penelitian eksperimen yang mengeksplorasi
bagaimana cara membuat sinkronisasi buka tutup payung secara otomatis sesuai
kalibrasi yang di inginkan melalui mikrokontroler.
Sistem pneumatik yang di rancang pada dasarnya sama dengan prinsif yang
berlaku pada instalasi lainnya. Namum pada kondisi ini telah di tetapkan beberapa
kondisi standar agar payung dapat beroperasi dengan sempurna.
Pemilihan Silinder
Silinder yang dpilih adalah jenis silinder penggerak tunggal. Pada silinder ini
udara yang bertekanan yang diberikan hanya satu arah sehingga jenis ini hanya
menghasilkan kerja satu arah saja.
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
37
Menentukan dimensi silinder
Jenis silinder tunggal dipilih diamater 50 mm sebanyak 1 buah.
Panjang langkah torak 500 mm.
Katup kontrol arah aliran 2/2 posisi normal tertutup tombol / pegas 1 buah.
Katup kontrol arah aliran 2/2 posisi normal tertutup tombol / pneumatik 1
buah.
Selang penghubung 10 meter
Unit distribusi dan pemeliharaan udara 1 set
Kompresor 300 kPa sebanyak1 buah.
Perhitungan gaya
Gaya terhitung dari berat payung
Ft = m.g
Ft = 20 kg x 9.81 m/s2
Ft = 196.2 N
Dimana :
Ft = Gaya terhitung payung
m = massa payung yang di rancang
g = gravitasi
Dari uraian di atas maka besar gaya pada torak F dapat di cari jika diketahui
berat payung saat membentang adalah Ft = 196.2 kg/m2. maka dari persamaan 2.1 di
atas di ambil R = 10 % dari gaya terhitung Ft = 196.2 N = 19.62 N
F = P - R
F = 300. , – 19.62
F = 39.255N
Di mana
F = Gaya torak efektif (N)
P = Tekanan kerja (Psi)
D = Garis tengah torak (m)
R = Gesekan di ambil 3 – 20 % dari gaya terhitung (N)
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
38
Maka gaya torak pada langkah maju dan mundur, gaya gesek di tentukan oleh
pelumasan, tekanan balik, bentuk, profil dan seni. Gaya torak efektif sangat berarti
dalam setip perencaan pneumatik. Untuk silinder tunggal ketika (Rf + Rr) di ambil 10
% maka berlaku juga :
F = A. P – (Rf + Rr)
F =. .
x 300 – (19,62)
F = 130,38 N
Di mana :
Rf = gaya lawan pegas
Rr = gaya gesek
A = luas penampang silinder tanpa batang torak.
Perhitungan Kebutuhan Udara
Untuk mendapatkan data teknik banyaknya pemakaian udara dalam ruangan
silinder tunggal adalah :
Q = 0.785 x D x h x n
Q = 0.586 x 0,50 x 0.500 x 2
Q = 0,3925 m/menit
Dimana :
Q = Volume udara setiap centimeter langkah.
D = Garis tengah torak (mm)
h = panjang langkah (mm)
n = banyaknya langkah setiap menit.
Rancangan Mikrokontroler
Arduino merupakan rangkaian elektronik yang bersifat open source, serta
memiliki perangkat keras dan lunak yang mudah untuk digunakan. Arduino dapat
mengenali lingkungan sekitarnya melalui berbagai jenis sensor sehingga dapat
PROSIDING HASIL PENELITIAN DOSEN UNISKA TAHUN 2017 ISBN : 978-602-71393-6-7
39
mengendalikan 39actuator lainnya. Arduino mempunyai banyak jenis, dalam penelitian
ini digunakan jenis Arduino Uno.
Tabel 1. Kebutuhan piranti yang digunakan
(Sumber: http://www.arduino.cc)
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa :
Payung akan membuka ketika jumlaj kebutuhan udara mencukupi minimal
0,3925 m/menit, diameter bentang payung 3 meter, dalam penggunaan silinder
tunggal gaya yang dibutuhkan sebesar 130,38 N, ketika payung membentang di
butuhkan Ft = 196.2 N
Mikrokontroler yang digunakan untuk otomasi buka tutup payung dengan adalah
Atmega 328 dengan tegangan 5 volt, SRAM 2 KB, EPROM 1 KB dengan memori flash
32 KB dan clock speed 16 MHz. Mikrokontroler menggunakan sensor air dan
penggunaan bluetooth sebagai media wireless untuk proses on – off / buka tutup
payung.
DAFTAR PUSTAKA
Krist, Fundamental Pneumatic, De Vey Mestdght BV, 1979;
Merit E.H., Hydraulic Control Systems, John Willey, New York.
http://www.arduino.cc)