1

AUTOMATIC TRANSFER SWITCH BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER SEBAGAI KONTROL PENGALIHAN SUMBER

ENERGI (PLN-GENSET-PLN)

Frederik Haryanto Sumbung frederik_hs@yahoo.com,

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Musamus Merauke Jl. Kamizaun Mopah Lama Merauke

ABSTRAK

Listrik sudah menjadi kebutuhan bagi masyarakat baik di desa maupun di kota, begitu

pentingnya pelayanan listrik secara kontinyu terutama pada bidang-bidang usaha dan pelayanan kepada masyarakat. Automatic Transfer Switch (ATS) Berbasis Programmable Logic Controller (PLC) merupakan solusi untuk menjamin kontinuitas pelayanan listrik pada sisi konsumen (user).

Untuk mendapatkan kuntinuitas layanan yang efektif dan efisien, maka diperlukan sistem otomatisasi yaitu ATS sebagai kontrol pengalihan penyaluran aliran listrik dari PLN ke aliran genset tanpa menggunakan tenaga operator.

Apabila sumber utama PLN padam atau salah satu fasa putus, maka PLC (Q0.2) tidak terhubung (K1 tidak bekerja), pada saat yang bersamaan PLC (Q0.3) memerintahkan thermostat untuk memanaskan oli dalam waktu 10 detik. Q0.0 bekerja untuk menghidupkan genset dalam waktu 20 detik. Q0.1 memerintahkan kontaktor K2 bekerja dalam waktu 60 detik (sumber tegangan genset akan mengalirkan arus listrik ke beban). Apabila PLN hidup maka kontaktor K1 akan bekerja K2 tidak terhubung. Kata kunci : Kontinuitas, pengalihan, PLN, Genset 1. PENDAHULUAN

Umumnya sumber listrik utama yang salurkan dari PLN tidak selalu menyalurkan sumber listrik secara terus menerus, karena untuk menjaga kualitas, stabilitas dan keandalan maka harus ada proses pemeliharaan dan perawatan baik secara terjadwal/normal maupun pada saat kondisi darurat/gangguan dan juga kemungkinan kekurangan daya pada konsumen tertentu pada waktu beban puncak dan kenaikan beban temporer pada sisi konsumen.

Apabila kondisi gangguan seringkali terjadi, maka dapat mengakibatkan terganggunya stabilitas keamanan, perekonomian dan yang terutama pada aktivitas pelayanan kepada masyarakat. Untuk mengatasi terputusnya layanan sumber listrik, maka beberapa konsumen memilih alternatif dengan menyediakan

pembangkit listrik darurat seperti genset, dengan tujuan melayani kebutuhan sumber listrik secara kontinyu pada sisi beban. Pengoperasian sumber listrik PLN dan sumber listrik genset dapat dilakukan secara manual maupun secara otomatis.

Pemasangan ATS berbasis PLC merupakan solusi yang efektif dalam pengalihan penyuplaian sumber listrik dari PLN ke Pembangkit listrik cadangan Genset yang berkapasitas daya 75 kVA secara otomatis. Sistem ini dapat bekerja sewaktu sumber listrik PLN mati, maka sumber listrik cadangan Genset dapat menyalurkan sumber listrik dengan efektif sehingga memperlancar segala aktifitas pada konsumen terutama

pada beban konsumen Industri, komersiil, pelayanan masyarakat.

Gb. 1. Diagram layanan ATS pada jaringan

PLN-Genset dan Beban. 2. Landasan Teori 2.1 ATS (Automatic Transfer Switch)

Automatic Transfer Switch (ATS) adalah peralatan sistem yang dapat mengatur pergantian suplai catu daya listrik dari sumber listrik utama dari PLN ke sumber listrik cadangan/genset yang bekerja secara otomatis dengan mengandalikan pengaturan waktu.

Fungsi ATS sebagai pengganti saklar pemindah posisi. Sumber listrik yang pada metode-metode terdahulu digunakan untuk memindahkan handel/saklar sumber listrik utama dari PLN ke sumber listrik cadangan/genset. Namun cara dan metode ini

memerlukan waktu yang relatif cukup lama dalam menyuplai sumber tenaga listrik.

Prinsip kerja ATS yang sudah ada menggunakan 2 buah kontaktor utama yang bekerja sebagai saklar dalam menghubungkan sumber listrik pada beban/konsumen, dilengkapi dengan relay AC yang membantu mengambil sistem kontaktor dan Time Delay Relay (TDR). TDR yang digunakan sebanyak 4 buah yang masing-masing 2 buah TDR untuk kontaktor utama dan 2 buah TDR untuk kontrol genset pada posisi On/Off. 2.2 Komponen-Komponen

Pendukung ATS Beberapa komponen- komponen

pendukung antara lain adalah sebagai berikut: a. Programmable Logic Control (PLC) b. Kontaktor c. Relay 220 V & Relay 24 V d. Penghantar (Conduktor) e. Miniature Circuit Breaker (MCB) f. Lampu Indikator

NORMAL SOURCE

LOAD

EMERGENCY NORMAL

TRANSFER CONTROLLER

EMERGENCY SOURCE

Gb. 2. Blok diagram skema ATS

2.3 Manfaat ATS Kegunaan dari sistem ini adalah dapat

bekerja sebagai pengganti saklar pemindah posisi sumber tegangan sehingga tidak perlu lagi mengubah saklar/tuasnya, akan tetapi pada sistem ATS ini saklar/tuas tidak digunakan karena sudah menjadi satu pada panel kontrol ATS. Sistem kontrol ATS yang dibuat memiliki kekurangan dan kelebihan yang tidak terlalu berbeda dengan ATS yang ada dipasaran. Kekurangan yang dimiliki antara lain :

a. Hanya dapat digunakan pada kapasitas beban sumber listrik cadangan yaitu 75 kVA.

b. PLC harus dalam keadaan Hidup (On) Sedangkan Kelebihan yang dimilikinya antara lain : a. Dapat mengoperasikan Genset (generator

set) secara langsung bila sumber listrik utama mengalami gangguan.

b. Secara otomatis dapat menghentikan genset setelah sumber listrik utama kembali normal.

c. Praktis serta mudah dalam pengoperasiannya.

d. Dapat mengurangi kerja dari operator. e. Dapat mengurangi Komponen Kontrol

yang biasanya terdapat pada panel (ATS). f. Dapat mendeteksi hilangnya salah satu

phasa dari sumber utama (PLN). Prinsip Kerja sistem ini adalah bilamana

sumber listrik utama PLN (Perusahaan Listrik Negara) mengalami gangguan/ pemadaman, dengan sistem yang telah dirancang maka genset (generator set) pada sumber listrik cadangan bekerja dan menggantikan sumber listrik utama, apabila sumber listrik utama PLN sudah bekerja kembali secara langsung sumber listrik cadangan akan diputuskan dan beban/

konsumen menggunakan sumber listrik utama PLN.

3. Metoda Penelitian 3.1 Blok Diagram ATS

Sistem ATS dibuat dengan menggunakan 2 (dua) buah kontaktor utama yang bekerja sebagai saklar dalam menghubungkan sumber listrik pada beban/konsumen. Dilengkapi dengan relay AC sebagai penerima input dari tegangan 220 Ke PLC dan Relay DC sebagai Output dari PLC ke Kontaktor, peralatan kontrol. PLC berfungsi sebagai pengatur waktu yang menerima input tegangan dari Listrik PLN. PLC digunakan sebagai pengatur perpindahan kontaktor utama dengan kontaktor genset pembangkit (Cadangan) dalam waktu 60 menit dan juga sebagai pengatur untuk on/off Generator dalam waktu 20 menit. Semua komponen-komponen tersebut dirangkai menjadi satu yang diharapkan dapat tersambung dengan baik dan sempurna pada sebuah panel berukuran 50 x 200 x 30 cm yang dilengkapi dengan 3 (tiga) buah lampu indikator dan alat ukur.

Gb. 3. Skema blok diagram

3.2 Alat Penelitian 1. Rangkaian ATS 2. Sumber PLN 3. Genset 4. Accumulator 5. Multimeter Digital 6. Multimeter Analog 7. Power Meter Analog 8. Cos Q Meter Analog 9. Rangkaian Instalasi Bangunan

gedung yang terpasang

3.3 Pengujian Rangkaian Sistem ATS

Gb. 4. Flowchart Sistem ATS

4. Hasil Penelitian dan

Pembahasan Proses kerja Rangkaian Flowchart

Sistem ATS a. Posisi I PLN : ON, GENSET : OFF

Jika sumber utama PLN (Perusahaan Listrik Negara) beroperasi, maka sumber akan mengalirkan arus listrik ke relay AC kemudian PLC (Q0.2) memerintahkan Kontaktor K1 (PLN) Untuk bekerja

melalui relay DC (Sumber tegangan PLN akan mengalirkan arus listrik ke beban)

b. Posisi II PLN : OFF, GENSET : ON Jika sumber utama PLN padam atau salah satu fasa putus, maka PLC (Q0.2) tidak terhubung (K1 tidak bekerja), pada saat yang bersamaan PLC (Q0.3) memerintahkan termostart untuk memanaskan oli dalam waktu 10 detik. Q0.0 bekerja untuk menghidupkan Star Genset (Sumber Cadangan) dalam waktu 20 detik. Q0.1 memerintahkan kontaktor K2 untuk bekerja melalui Relay DC dalam waktu 60 detik (Sumber tegangan Genset akan mengalirkan arus listrik ke beban). Apabila PLN hidup kurang dari 20 detik maka Kontaktor akan kembali pada Posisi I

c. Posisi III PLN : ON, GENSET : OFF Jika sumber utama PLN (Perusahaan Listrik Negara) kembali mengalirkan arus listrik, maka relay AC akan memerintahkan PLC Q0.2 untuk tidak bekerja, sumber kontaktor K2 akan terputus, kemudian PCL Q0.1 memerintahkan K1 untuk bekerja. (Sumber tegangan PLN akan mengalirkan arus listrik ke beban).

Rangkaian Program Ledder Posisi I PLN : ON, GENSET : OFF

Apabila sumber utama PLN (Perusahaan Listrik Negara) beroperasi, maka sumber akan mengalirkan Arus listrik ke Relay AC kemudian PLC (Q0.2) memerintahkan Kontaktor K1 (PLN) Untuk bekerja melalui relay DC (Sumber tegangan PLN akan mengalirkan arus listrik ke beban)

Posisi II PLN : OFF, GENSET : ON Apabila sumber utama PLN (Perusahaan

Listrik Negara) padam atau salah satu fasa putus, maka PLC (Q0.2) tidak terhubung (K1 tidak bekerja), pada saat yang bersamaan PLC (Q0.3) memerintahkan termostart untuk memanaskan oli dalam waktu 10 detik. Q0.0 bekerja untuk menghidupkan genset (sumber cadangan) dalam waktu 20 detik. Q0.1 memerintahkan kontaktor K2 untuk bekerja melalui Relay DC dalam waktu 60 detik (sumber tegangan genset akan mengalirkan arus listrik ke beban). Apabila PLN hidup kurang dari 20 detik maka Kontaktor akan kembali pada Posisi I

Posisi III PLN : ON, GENSET : OFF

Apabila sumber utama Perusahaan Listrik Negara (PLN) kembali mengalirkan arus listrik, maka relay AC akan memerintahkan PLC Q0.2 untuk tidak bekerja jadi sumber kontaktor K2 akan terputus, kemudian PCL Q0.1 memerintahkan K1 untuk bekerja. (sumber tegangan PLN akan mengalirkan arus listrik ke beban)

Data hasil Penelitian No Komponen Uraian Kerja Waktu

Hasil

Pengujian

1 Kontaktor K1 Akan bekerja setelah

mendapatkan sumber

tegangan dari PLN

diperintakkan oleh

PLC (Q0.2) melalui

relay 24 V DC

_ Berfungsi

dengan baik

2 Kontaktor K2 Bekerja setelah

sumber tegangan

60’ Berfungsi dengan baik

cadangan bekerja

diperintakkan oleh

PLC (Q0.1) melalui

Relay 24 V DC

3 NFB Berfungsi untuk

memutuskan sumber

listrik pada panel

induk

_ Berfungsi dengan baik

4 MCB 1 Phasa Sebagai pengaman

hubung singkat dari

sistem kontrol ATS

_ Berfungsi dengan baik

5 Relay Sebagai penghubung

mekanik dari

Tegangan 220 V AC

ke PLC. Dan PLC

Ke peralatan kontrol

_ Berfungsi dengan baik

6 Tombol

(Thermostar)

Saklar untuk

memanaskan solar

sebelum genset

dihidupkan

10’ Berfungsi dengan baik

7 Tombol S1

(on)

Sebagai tombol

manual untuk

menghidupkan

genset.

_ Berfungsi dengan baik

8 Tombol S2

(off)

Sebagai tombol

manual untuk

mematikan genset

- Berfungsi

dengan baik

9 Lampu

Indikator

Untuk mengetahui

suplay arus listrik ke

beban

- Berfungsi

Dengan Baik

10 PLC Berfungsi sebagai

pengeturan dan

pengendali dari sistim

kontrol.

- Berfungsi

dengan baik

11 Rangkaian

Sistem ATS

Dapat bekerja secara

otomatis saat terjadi

gangguan listrik dari

PLN

- Berfungsi

dengan baik

dan sesuai

dengan

rencana.

5. Kesimpulan

Kegiatan pembuatan rancangan system ATS ini dapat diberikan kesimpulan sebagai berkut : a. Apabila sumber utama PLN (Perusahaan

Listrik Negara) padam atau salah satu fasa putus, maka PLC (Q0.2) tidak terhubung (K1 tidak bekerja), pada saat yang

bersamaan PLC (Q0.3) memerintahkan termostart untuk memanaskan oli dalam waktu 10 detik. Q0.0 bekerja untuk menghidupkan Star Genset (Sumber Cadangan) dalam waktu 20 detik. Q0.1 memerintahkan kontaktor K2 untuk bekerja melalui Relay DC dalam waktu 60 detik (Sumber tegangan Genset akan mengalirkan arus listrik ke beban).

b. Bila sumber listrik utama (PLN) mengalami pemadaman kurang dari 20 detik, maka genset tidak akan hidup.

Daftar Pustaka Agus S./ Suwarno, “Listrik Instalasi”, 1997,

Malang, VEDC/PPPGT Harten Van/ E. Setiawan,” Arus Kuat I”,

1981, Bandung, Bina Cipta. Krismet Fadilah.Drs/Wurdono.Drs,”Instalasi

Motor-Motor Listrik”, 1997, Bandung, Angkasa.

M.Budiyanto, A. Wijaya ,” Pengenalan Dasar-Dasar PLC”, 2003, Yogyakarta: Gava Media.

Prih Sumardjati,” Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik”, 2008 : 46

Siswoyo,”Teknik Listrik Industri Jilid 2”, 2008, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.

Siswoyo”Teknik Listrik Industri Jilid 1”, 2008, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.