BUKU KUALITAS DAYA PDF

Preview

Summary

2014 KAJIAN KUALITAS DAYA PADA BANGUNAN PEMERINTAH DAN KOMERSIAL PUSAT TEKNOLOGI KONVERSI DAN KONSERVASI ENERGI BADAN PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI KAJIAN KUALITAS DAYA PADA BANGUNAN PEMERINTAH DAN KOMERSIAL PENGARAH Dr. Ir. Unggul Priyanto,M.Sc Kepala BPPT Dr. Ir. Hammam Riza,M.Sc Deputi Kepal...

Description

2014 KAJIAN KUALITAS DAYA PADA BANGUNAN PEMERINTAH DAN KOMERSIAL

PUSAT TEKNOLOGI KONVERSI DAN KONSERVASI ENERGI BADAN PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI

KAJIAN KUALITAS DAYA PADA BANGUNAN PEMERINTAH DAN KOMERSIAL PENGARAH Dr. Ir. Unggul Priyanto,M.Sc Kepala BPPT Dr. Ir. Hammam Riza,M.Sc Deputi Kepala Bidang TIEM PENANGGUNG JAWAB Dr.Ir. M.A.M Oktaufik Direktur PTKKE TIM PENYUSUN Suhraeni Syafei,ST Ir. Ifanda, M.Sc Dra. Endang Sri Hariatie Ir. Nur Aryanto Aryono Eka Rakhman Priandana,ST, MT Dr. Ferdi Armansyah Dr. Ir. Andhika Prastawa, MSEE Prof. Dr. Hamzah Hilal Agustina Putri Mayasari, A.Md Budi Ismoyo, ST Agus Suhendra, A.Md INFORMASI Bidang Rekayasa Sistem Pusat Teknologi Konversi Dan Konservasi Energi (PTKKE) Badan Pengkajian Dan Penerapan Teknologi Gedung 625, Klaster energi, kawasan PUSPIPTEK Serpong Tlp. (021). 75791366 Fax. (021). 75791366

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

2014

DAFTAR ISI Kata pengantar

…………………..…………………………………………………………

Executive summary

iv

…………………………………………………………………….…

v

..……………………………………………………………………

1

I. PENDAHULUAN

II. DESKRIPSI OBJEK KAJIAN 2.1 Gambaran Umum

…………………………………………………………

3

………...…………………………………………………………

3

2.1.1 Bangunan pemerintah

.…………………………………………………………

3

…..…………………………………………………………

3

2.1.3 Perkantoran swasta …..…………………………………………………………

4

2.1.4 Hotel

5

2.1.2 Pusat perbelanjaan

………………..…………………………………………………………

III. DATA PENGUKURAN 3.1 Lokasi Pengukuran

….…………………………………………………………

8

……….…………………………………………………………

8

3.1.1 Bangunan pemerintah

.…………………………………………………………

8

…………………..…………………………………………

8

3.1.3 Perkantoran swasta ……………………...………...……………………………

9

3.1.4 Hotel

10

3.1.2 Pusat perbelanjaan

…………………………………………………………………………

3.2 Hasil Pengukuran

……………………………………………………………………

IV. ANALISA PENGUKURAN

…………………………………………………………

4.1 Pengukuran Di Bangunan pemerintah

10 11

...……..……………………………………

11

4.2 Pengukuran Di Pusat perbelanjaan

………...………………………………………

12

4.3 Pengukuran Di Perkantoran swasta

………...………………………………………

15

……………………………………………………………….

16

4.4 Pengukuran Di Hotel

V. TEKNOLOGI DYNAMIC VOLTAGE RESTORER (DVR)

…………………………

18

.……………………………………………………………...........

18

……………………………………………………………………………......

19

5.1 Gambaran Umum 5.2 Desain PTKKE-BPPT

i

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

5.3 Spesifikasi

2014

……………………………………………………………………….......

5.4 Dasar Teori DVR

19

……………………………………………………………………

20

5.5 Single Line Diagram

……………………………………………………………….

21

5.6 Rangkaian Skematik

……………………………………………………………….

22

5.7 Konfigurasi dan Sistem Kendali DVR 5.8 Voltage Sag Generator (VSG)

……………………………………………...

23

……………………………………………………….

23

5.9 Subsistem Akuisisi Data Tegangan Sumber 3 Fasa Dan Tegangan Beban

………….

25

………………………………………..

26

5.11 Sistem Penginjeksi Tegangan Kompensasi …………………………………………

27

5.12 KOnfigurasi Sistem Untuk Penguji DVR

…………………………………………

28

………………………………………………………………….

29

5.10 Subsistem Kendali Dan Pengolahan FPGA

5.13 Perangkat Kendali

VI. KESIMPULAN DAN REKOMENDASI

...…...………………………………………

31

6.1 Kesimpulan

………………………………………………………………………..

31

6.2 Rekomendasi

………………………………………………………………………..

32

…………...…………………………………………………………

34

DAFTAR PUSTAKA

PTKKE-BPPT

ii

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

2014

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1

Desain interior gedung perkantoran

……………………………………….

5

………………………………………………………...

6

Gambar 2.2

Type ruangan hotel

Gambar 2.3

Fasilitas yang tersedia di hotel

……………………………………………..

6

Gambar 3.1

Single line diagram pengukuran

…………………………………………......

8

Gambar 3.2

Single line diagram pengukuran

……………………………………………

9

Gambar 3.3

Single line diagram pengukuran

……………………………………………

9

Gambar 3.4

Single line diagram pengukuran

……………………………………………

10

Gambar 5.1

Dynamic Voltage Restorer

…………………………………………………

19

Gambar 5.2

Struktur Dasar DVR

Gambar 5.3

Single Line Diagram DVR

………………………………………………..

21

Gambar 5.4

Rangkaian Skematik DVR

…………………………………………………

22

Gambar 5.5

Konfigurasi DVR

Gambar 5.6

Struktur Dasar VSG

Gambar 5.7

Single Line Diagram VSG

……………………………………………….

24

Gambar 5.8a

Akuisisi Sinyal Sinusoidal

………………………………………………..

25

Gambar 5.8b

Akuisisi Nilai RMS Jala-jala

………………………………………………

25

Gambar 5.9

Sistem Kendali FPGA

……………………………………………………

26

Gambar 5.10

Sistem Penginjeksi Tegangan Kompensasi

Gambar 5.11

Sistem Kendali VSG

Gambar 5.12

Xilinx Spartan3AN Starter Kit

PTKKE-BPPT

………………………………………………………

20

…………………………………………………………

23

………………………………………………………

23

……………………………….

27

……………………………………………………

28

…………………………………………

29

iii

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

2014

KATA PENGANTAR

Sebagai tahapan akhir kegiatan tahun anggaran 2014, maka tim pelaksanaan kegiatan “Pengembangan Kajian Teknologi Smart Grid Dalam Sistem Kelistrikan Indonesia” telah menyusun buku dengan judul “Kajian Kualitas Daya Pada Bangunan Pemerintah Dan Komersial”. Buku ini berisi hasil-hasil kegiatan yang dilakukan pada tahun 2014, khususnya pengukuran kualitas daya yang telah dilakukan pada beberapa tempat, seperti : bangunan pemerintah, pusat perbelanjaan, perkantoran swasta dan hotel. Dengan selesainya penyusunan buku ini perkenankan kami selaku tim penyusun menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya serta ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan baik secara langsung maupun tidak langsung. Semoga Allah SWT mencurahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga hasil kegiatan ini benar benar dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya bagi segenap masyarakat Indonesia.

PTKKE-BPPT

iv

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

2014

EXECUTIVE SUMMARY Sistem kelistrikan moderen tidak saja dituntut untuk dapat menyalurkan tenaga listrik secara handal, efisien dan mencukupi, tetapi juga berkualitas. Kualitas daya listrik sangat diperlukan dewasa ini terutama oleh kawsan industri, bangunan komersial dan pemerintah (bangunan data center) karena peralatan yang digunakan seperti sistem kontrol dan komputer sangat rentan terhadap kualitas daya. Karena itu telah dilakukan pengukuran kualitas daya pada beberapa bangunan komersial dan pemerintah. Pengukuran

kualitas

daya

dititikberatkan

pada

fluktuasi

tegangan,

ketidakseimbangan tegangan dan arus, harmonisa tegangan dan arus, serta faktor daya. Hasil pengukuran kualitas daya pada objek kajian diantaranya adalah : masih terdapat ketidak seimbangan beban dan arus, terjadi kerdip tegangan dalam waktu beberapa detik, terdapat harmonisa yang timbul meskipun masih dalam batas yang diijinkan dan faktor daya cenderung normal, meskipun pada lokasi tertentu kadang bersifat leading. Rekomendasi yang disarankan dari analisa pengukuran antara lain : melakukan penyeimbangan beban, memasang stabilisator untuk memperbaiki tegangan, memasang filter harmonisa untuk menurunkan harmonisa yang tinggi, namun filter yang dipilih harus dapat memperbaiki ketidak seimbangan beban atau dapat mengkompensasi arus netral sekaligus, melakukan pengecekan kapasitor bank, apakah regulatornya sudah bekerja dengan baik, memingat adanya faktor daya leading (dapat merusak peralatan karena tegangan naik).

PTKKE-BPPT

v

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

2014

BAB I PENDAHULUAN Sistem kelistrikan moderen tidak saja dituntut untuk dapat menyalurkan tenaga listrik secara handal, efisien dan mencukupi, tetapi juga berkualitas. Namun demikian, hingga saat ini belum ada suatu sistem baku yang berlaku umum dalam menilai kinerja pengoperasian sistem tenaga listrik. Keadaan ini terutama disebabkan terdapatnya berbagai perbedaan antara sistem yang satu dengan sistem yang lain baik dari sudut jenis maupun ukuran pembangkitan-pembangkitannya, transmisitransmisinya, distribusi-distribusinya, hingga berbagai karakteristik beban. Kriteria yang umum digunakan dalam menilai kinerja operasi sistem tenaga listrik adalah kriteria SEQ yaitu security, ekonomi, dan quality. Baik pengusaha maupun konsumen tenaga listrik haruslah memperhatikan tentang kualitas tenaga listrik ini. Ada empat alasan utama mengapa hal ini harus diperhatikan: a. Peralatan listrik berupa beban sekarang ini adalah lebih sensitif terhadap bervariasianya kualitas daya dibanding dengan beban-beban listrik sebelumnya. Banyak peralatan (beban) baru, bekerja berdasarkan pada kendali mikroprosessor dan peralatan elektronika daya yang sangat sensitif terhadap gangguan-gannguan listrik. b. Adanya penekanan pada kenaikan efisiensi sistem tenaga listrik secara keseluruhan telah menyebabkan terjadinya pertumbuhan yang berlanjut dalam penerapan peralatan berefisiensi tinggi, penggerak motor yang dapat merubah kecepatannya, dan kapasitor shunt dalam memperbaiki faktor daya untuk menurunkan rugi-rugi. Ini akan menghasilkan bertambahnya tingkat harmonik pada sistem tenaga dan telah membuat banyak orang tertarik pada dampak yang akan terjadi terhadap kemampuan sistem. c. Terjadinya peningkatan kesadaran terhadap issu kualitas daya oleh konsumen tenaga listrik. Konsumen telah mendapatkan informasi yang lebih bagus tentang issuissu memburuknya kualitas seperti terputusnya suplai daya listrik, turunnya tegangan dan transien pensaklaran dan mengharapkan pengusaha listrik untuk memperbaiki kualitas daya yang disuplai.

PTKKE-BPPT

1

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

2014

d. Banyak peralatan-peralatan sekarang ini terinterkoneksi pada jaringan. Dalam proses yang terintegrasi kegagalan dari sustu komponen dapat dengan mudah terjadi dan akan menimbulkan konsekwensi yang lebih besar. Permasalahan umum, seperti harmonisa, variasi tegangan jangka pendek (sags, swells,

dan

intruptions)

variasi

tegangan

jangka

panjang

(undervoltages,

overvoltages, dan intruptions), transient, ketidakseimbangan, variasi frekensi, tingginya nilai SAIDI dan SAIFI, dan losses dan lain-lain dapat menyebabkan beberapa permasalahan kepada konsumen yang memerlukan tingkat kualitas daya listrik dan keandalan yang tinggi untuk proses industri dan penggunaan peralatan listrik di gedung komersial. Salah satu penyebab permasalahan di atas adalah karena adanya kertebatasan penyediaan tenaga listrik mulai dari pembangkitan sampai penyaluran ke konsumsn. Karena itu benchmark kualitas daya perlu dilakukan begitu pula dengan penguatan daya dukung kelistrikan. Secara garis besar faktor penyebab diperlukannya kualitas daya bagi aktivitas gedung-gedung komersial yaitu: a. Interupsi yang pendek dari suplai tenaga listrik, dalam satuan milisecond. b. Interupsi tenaga listrik seringkali merupakan bencana untuk sektor jasa, hotel, mall, amussement park (taman hiburan) c. Studi kasus kerugian akibat adanya interupsi listrik, seperti di Amerika sebesar Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial dilakukan di beberapa tempat, yaitu : a. Bangunan pemerintah b. Pusat perbelanjaan c. Perkantoran swasta d. Hotel

PTKKE-BPPT

2

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

2014

BAB II DESKRIPSI OBJEK KAJIAN 2.1 Gambaran Umum 2.1.1 Bangunan pemerintah Bangunan pemerintah yang menjadi objek kajian kualitas daya adalah IPTEKnet dan PTIK yang berada dibawah naungan BPPT kawasan PUSPIPTEK Serpong. IPTEKnet dibentuk untuk mendukung pemerintah dalam mengembangkn jaringan infomasi Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (IPTEK) dengan memanfaatkan Teknologi Informasi. Jaringan Informasi IPTEK ini merupakan sarana komunikasi dan diskusi para peneliti, masyarakat iptek dan industri dalam mendiseminasikan informasi iptek. IPTEKnet telah melakukan transformasi layanan dari ISP menjadi GCS (Government Cloud Service). Dalam menunjang transformasi tersebut pada tahun 2010 IPTEKnet telah membangun Data Center berstandar Internasional (Tier 3) di Serpong. Laboratorium Inovasi TIK ini, merupakan salah satu dari fasilitas Laboratorium BPPT Terpadu, yang terletak di klaster 3 dari 6 klaster laboratorium yang telah direncanakan dan telah dimulai pengembangannya di area Puspiptek sejak beberapa tahun yang lalu. “Pengembangan klaster laboratorium BPPT terpadu ini pada umumnya adalah untuk menunjang kegiatan kerekayasaan teknologi di BPPT, dimana teknologi informasi dan komunikasi (TIK) menjadi salah satu dari fokus bidang teknologi di BPPT. 2.1.2 Pusat perbelanjaan Pusat perbelanjaan yang menjadi objek kajian adalah salah satu mall yang terletak di Jakarta Selatan. Berdiri di atas tanah 60.000 m2 dengan luas bangunan 45.000 m2 yang terdiri atas 3 lantai. Jam kerja operasional dibagi 3 shift per hari dengan waktu 8 jam per shift. Daya beban sebesar 7500 kVA dipasok oleh PLN melalui jaringan 20 kV yang diturunkan ke tegangan rendah 220 V oleh beberapa trafo, selain itu juga disiapkan pembangkit cadangan sebesar 10850 kVA yang digunakan bila pasokan listrik dari PLN padam. Gangguan berupa short interruption, long interruption, surge dan transient, harmonic dan flicker tidak pernah terjadi dalam setahun, hanya gangguan voltage dip yang PTKKE-BPPT

3

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

2014

terjadi kira-kira 3 kali dalam setahun. Namun masalah kualitas daya ini tidak mengganggu jam-jam operasional perusahaan. Sumber gangguan kualitas daya yang dialami oleh fasilitas

yang ada adalah

kapasitor, motor listrik dan alat listrik masing-masing sebesar 1 % dari total gangguan. Penyebab terjadinya gangguan kualitas daya listrik adalah pasokan daya dari PLN. Proses kerja fasilitas tidak melambat atau berhenti ketika terjadi gangguan listrik, dan biasanya lama gangguan listrik tersebut hanya berlangsung selama 1 menit. Peralatan yang terpengaruh oleh gangguan kualitas daya listrik adalah kabel listrik. Untuk mengatasi masalah kualitas daya telah dipasang harmonik filter. Pada motor-motor (lift dan elevator) dan pompa telah dipasang variable speed drive juga kapasitor bank sebesar 6 x 1420 kVAr. 2.1.3 Perkantoran swasta Kajian kualitas daya pada gedung perkantoran swasta dilakukan di gedung yang dibangun oleh pengembang properti komersial terkemuka di Indonesia, terkenal dengan desain canggih, perencanaan ruang yang efisien dan keunggulan operasional yang berlokasi di Jl. Jenderal Gatot Subroto. Gedung perkantoran ini memiliki 57 lantai serta didesain dengan keanggunan dan detail yang tak tertandingi oleh beberapa bangunan lainnya. Mengunakan marmer Italia halus dan kayu Lacewood Australia yang indah, dengan aksen emas, kuningan dan baja. Dengan

kemampuan jaringan nirkabel cepat dan infrastruktur serat optik yang kuat,

pembangkit listrik dengan kapasitas siaga 145%, sehingga memastikan bahwa bisnis beroperasi di lingkungan yang paling aman dan efisien. Perencanaan ruang yang efisien dan fleksibel, AC dan sistem kabel listrik juga desain sedemikianrupa sehingga penyewa mampu melakukan penghematan biaya.

PTKKE-BPPT

4

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

2014

Gambar 2.1 Desain interior gedung perkantoran

Gangguan berupa voltage dip paling sering terjadi dengan frekuensi sebanyak 24 kali setahun, sedangkan short interruption dan long interruption terjadi kira-kira 4 kali dalam setahun. Meskipun demikian pihak PT. Sanggarcipta Kreasitama menilai puas dengan keandalan listrik yang ada pada pasilitas mereka meskipun sangat mengganggu jam-jam operasional perusahaan. Penyebab terjadinya gangguan kualitas daya listrik adalah pasokan daya dari PLN. Akibatnya circuit breaker trip, data elektronik hilang dan motor atau alat proses lainnya berhenti berfungsi. Proses kerja melambat akibat gangguan kualitas daya listrik. Biasanya lama gangguan listrik tersebut berlangsung selama 30 detik. Peralatan yang terpengaruh oleh gangguan kualitas daya listrik adalah peralatan elektronik. Untuk mengatasi masalah kualitas daya telah dipasang back up generator dan UPS. Pada motor-motor (lift) telah dipasang variable speed drive selain itu telah digunakan 10 unit kapasitor bank. 8 unit dengan kapasitas 600 kVAr dan selebihnya 300 kVAr. 2.1.4 Hotel Hotel yang menjadi objek kajian kualitas daya adalah salah satu hotel yang terletak di jantung Pluit dan memungkinkan akses mudah ke berbagai tempat belanja dan hiburan di Jakarta. Menyediakan 2 jenis kamar tidur antara lain, delux room dengan luas 35 m2 dan suite room dengan luas 70 m2. Dilengkapi dengan fasilitas LCD TV dengan saluran kabel

PTKKE-BPPT

5

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

2014

premium, mini bar , teh / kopi, High Speed Wi-Fi, IDD telepon dan brankas serta Keamanan dengan menggunakan kunci sistem kartu elektronik.

Deluxe room

Suite room

Gambar 2.2 Type ruangan hotel

restaurant

bar and lounge

Kolam renang

Ruang rapat

Gambar 2.3 Fasilitas yang tersedia di hotel

PTKKE-BPPT

6

Kajian kualitas daya pada bangunan pemerintah dan komersial

2014

Gangguan berupa short interruption, surge dan transient, harmonic dan flicker terjadi 1 kali dalam setahun, sedangkan gangguan voltage dip dan long interruption masingmasing terjadi kira-kira 2 dan 3 kali dalam setahun. Gangguan kualitas daya tersebut menyebabkan manager kelistrikan hotel menilai antara puas dan tidak puas dengan keandalan listrik pada fasilitas mereka. masal...