Merancang Instalasi Tenaga Pada Pabrik Kimia Faizal Hermawan

faizalhermawan177@gmail.com

Jurusan Teknik Elektro Polines Jln. Prof. Sudarto Tembalang Semarang INDONESIA

IntisariZaman terus berkembang,sehingga pada saat ini,esok dan seterusnya,jumlah manusia akan selalu bertambah.Bertambahnya jumlah manusia juga akan berpengaruh kepada kebutuhan akan kesehatan,kebersihan,dan fasilitas hidup yang lainnya.sehingga industri juga akan semakin berkembang,salah satu industri yang berkembang cukup pesat adalah industri kimia,ditandai dengan pabrik kimia yang terus-menerus bermunculan.Pabrik kimia juga akan terus berkembang guna mencukupi kebutuhan manusia berupa bahan bahan kimia,seperti sabun,obat-obatan,logam dan bahan kimia lainnya.Karena banyak muncul industri kimia,dan industri kimia akan semakin berkembang,maka penulis tergelitik untuk menulis mengenai instalasi tenaga listrik pada pabrik kimia,guna mempersiapkan diri untuk perkembangan industri pabrik kimia tersebut.

Keywords— instalasi listrik pabrik kimia, kabel, pipa pelindung

I. PENDAHULUAN

Zaman semakin berkembang,hal ini ditandai dengan jumlah manusia yang semakin banyak,dan perkembangan teknologi yang semakin pesat.Dengan berkembangnya zaman,kebutuhan akan listrik juga semakin meningkat.Selain itu dunia industri jugasemakin berkembang,salah satu industri yang berkembang pesat adalah industri kimia,hal ini ditandai dengan banyaknya muncul pabrik kimia.Pabrik kimia memproduksi barang yang dibutuhkan manusia saat ini,misalnya logam,sabun,obat,dan sebagainya.Pabrik kimia merupakan pabrik yang membutuhkan listrik lebih banyak daripada industri lain,keadaan di dalam pabrik kimia sendiri,juga berbeda dengan pabrik yang lain,ditandai dengan kondisi pabrik yang cenderung bersifat korosif.Sehingga instalasi listrik di dalam pabrik juga akan berbeda dengan pabrik pabrik yang lainnya.Perbedaan ini terlihat jelas pada,jenis kabel kabel yang digunakan dalam pabrik kimia,cara penyambungan kabel kabel pada pabrik kimia,serta jenis proteksi kabel pada pabrik kimia yang berbeda dengan industri lainnya.

Dokumen ini akan menjelaskan tentang instalasi listrik pada pabrik kimia,jenis jenis proteksi pada pabrik kimia.Sebagai orang yang mempelajari hal hal yang berhubungan dengan kelistrikan,maka instalasi listrik merupakan hal yang paling mendasar yang harus diketahui dan dikuasai.Dalam hal ini penulis ingin menjelaskan beberapa hal yang mencakup tentang instalasi tenaga listrik pada pabrik kimia.

Makalah ini dibuat dengan tujuan:1. Mengetahui tata cara instalasi listrik tenaga pada

pabrik kimia.2. Mengetahui jenis-jenis dan kriteria kabel power yang

digunakan dalam instalasi tenaga listrik pada pabrik kimia.

3. Mengetahui jenis-jenis proteksi yang digunakan untuk melindungi kabel instalasi listrik pada pabrik kimia.

4. Dapat merancang instalasi listrik tenaga pada pabrik kimia.

Dalam makalah ini,penulis akan membahas tentang sistem penyaluran tegangan pada dari PLN ke pabrik kimia,tat cara dan sistem instalasi listrik pada pabrik atau industri kimia,dan proteksi kabel pada pabrik kimia.Akhirnya,penulis menyadari bahwa dalam pembuatan makalah ini,masih terdapat banyak kekurangan,oleh karena itu,bila ada kesalahan,penulis memohon maaf kepada para pembaca.

II. PEMBAHASAN

Pabrik kimia merupakan salah satu pabrik yang perkembangannya cukup pesat di dunia.Karakteristik industri/ pabrik kimia itu sendiri,juga sedikit berbeda dengan industri/ pabrik yang lainnya.perbedaannya mencakup pada penyaluran tenaga listrik dari PLN,sistem instalasi listrik,dan macam proteksi yang digunakan untuk melindungi kabel-kabel yang ada didalam pabrik tersebut.Berikut pembahasannya.

A. Penyaluran tenaga listrik dari PLN ke Pabrik kimia

Industri atau pabrik kimia,merupakan salah satu industri yang menghasilkan produk olahan yang cukup banyak.Misalnya,pabrik sabun,pabrik logam,pabrik obat dan pabrik kimia yang lainnya, tenaga listrik yang diperlukan juga cukup banyak.Sehingga untuk pemenuhan kebutuhan akan tenaga listrik nya,pabrik atau industri kimia tidak bergabung dengan pelanggan PLN yang lainnya.Karena jika pabrik atau industri kimia bergabung dengan pelanggan PLN yang lain,dikhawatirkan tenaga listrik yang masuk ke pabrik tidak akan cukup,atau akan mengganggu pelanggan PLN yang lainnya.Untuk pemenuhan akan tenaga listriknya,pabrik atau industri kimia memiliki tiang listrik tersendiri,yang terhubung langsung ke PLN.Tiang listrik yang memasok tenaga listrik langsung ke pabrik kimia ini,memiliki transformator tersendiri,untuk menaikkan tegangan dari PLN sebesar 220 V menjadi 380 V.Serta,transformator ini menjaga agar daya yang masuk tetap stabil.

Jika daya listrik yang masuk ke mesin produksi pabrik tidak stabil,dikhawatirkan mesin mesin pabrik akan cepat rusak.

Gambar. 1 sistem distribusi tenaga listrik

B. Tata cara dan sistem instalasi listrik pada pabrik kimia

Pada dasarnya sistem instalasi listrik di semua pabrik hampir sama,yang membedakannya adalah besar tegangan listrik yang digunakan,dan keadaan atau kondisi dalam pabrik itu sendiri.Karakteristik pabrik kimia yang membedakannya dengan pabrik yang lainnya adalah,keadaan pabrik yang cenderung korosif.Untuk itu hal yang perlu diperhatikan diantaranya:

B.1.Pemilihan Kabelkabel kabel yang akan digunakan untuk instalasi dalam

pabrik kimia harus memenuhi syarat-syarat dan pertimbangan pertimbangan sebagai berikut:

1.Pertimbangan jumlah arus atau tegangan yang masukResistensi terhadap tegangan tembus, karena puncak

transisi tegangan, dari setiap sistem distribusi listrik adalah fungsi impuls desain tingkat dasar (Basic Impuls Level). Peralatannya menghubungkan kabel ditambah karakteristik penuaan termal kabel. Isolasi kabel yang dipilih, dan ketebalan isolasi itu sendiri, harus sesuai dengan tegangan operasi pengenal sistem, serta tingkat BIL sumberdan pemanfaatan suatu peralatan. Penentuan kapasitas mencakup pertimbangan banyak faktor yang tercantum dalam panduan BIL ini. Biasanya, tabel Nasional Electrical Code (NEC) merupakan tabel yang paling sering digunakan.Namun, di bawah pengawasan teknik yang tepat, kapasitas tegangan ini dapat ditentukan dengan menggunakan metode Neher-McGrath. 2.Pertimbangan gangguan fisik dan gangguan mekanik

Di dalam pabrik kimia sering terdapat banyak sekali gangguan,gangguan gangguan itu meliputi.Gangguan dari suhu ruangan yang terus menerus berubah,keadaan yang cenderung bersifat korosif, kelembaban,logam alkali dan gangguan yang lainnya,sehingga isolasi kabel yang dipakai

haruslah dapat melindungi konduktor dari gangguan gangguan di atas.

3. Pertimbangan keadaan lingkunganPengaruh kabel terhadap lingkungannya harus

diperhatikan dalam menanggapi peningkatan kesadaran masalah lingkungan. Potensi ledakan, kebakaran propagasi, asap, dan emisi beracun atau gas korosif harus dipertimbangkan dalam aplikasi dan lokasikabel.Selain itu pengaruh lingkungan padakabel harus dipertimbangkan.,Misalnya pertimbangan akan daerah industri yang merupakan daerah berbahaya( daerah tersebut rawan gempa dan sebagainya), pertimbangan keselamatan kebakaran,penyebaran api,pengukuran intensitas gas, korosivitas, toksisitas, dan suhu . 4.Pertimbangan jenis isolasi kabel

Berdasarkan ketebalan dan jenis bahan isolasi,a.Untuk Tegangan Rendah (0-2,000 V)

Untuk isolasi kabel tegangan rendah biasanya digunakan isolasi kabel jenis polivinil klorida (PVC), polietilen silang(XLPE), dan etilena propilena karet (EP, EPR, atauEPDM). Untuk perlindungan mekaniknya Chlorosulphonated polietilen (CSPE), diklorinasipolyethylene (CPE), dan poliamida (Nylon) digunakan untuk lapisan kedua isolasi .Ketahanan Suhu dari bahan-bahan tersebut biasanya 75 ° C untuk termoplastik dan 90 ° C untuk termoset.

b.Untuk Kabel tegangan menengah ( 5-35 kV )Untuk isolasi kabel tegangan menengah,sesuai standar AEIC ( Asosiasi Edison Illuminating Companies) adalah silang polyethelene (XLPE), tahan pohon silang polyethylene (TRXLPE), dan EP,EPR, atau EPDM.

Selain memperkirakan jumlah arus yang masuk,pemilihan isolasi kabel juga harus memikirkan dan mempertimbangkan ha- hal sebagai berikut:

1. Kekuatan dielektrik bahan.2. Resistensi terhadap pelacakan

Ketika kabel berada di dalam tanah,tanah akan menjadi kapasitor,pembuangan zat isolasi dari kabel ini,bisa membuat erosi pada tanah,sehingga kabel mudah dilacak.

3. Resistensi Kimia terhadap isolasi.Didalam pabrik kimia,akan sering terjadi korosi.Senhingga jika mungkin,pilihlah isolasi untuk suatu kabel yang tahan terhadap zat korosif.

4. Resistensi kelembaban.Bila dalam pabrik kimia tersebut,menggunakan kabel bawah tanah,maka kelembaban perlu diperhatikan agar isolasi kabel tersebut tidak menyebabkan kerusakan lingkungan ataupun kerusakan pada konduktor kabel tersebut.

5. Resistansi atau ketahanan isolasi terhadap api.6. Toksinitas isolasi saat terbakar atau saat

terkontaminasi dengan zat lain.7. Tingkat ketahanan isolasi terhadap zat-zat

penyebab korosi,misalnya asam,basa,logam alkali,dan lain sebagainya.

Untuk lebih jelasnya,kriteria dan karakteristik isolasi kabel,dapat dilihat pada tabel berikut

TABEL IKARAKTERISTIK JENIS JENIS ISOLASI KABEL

PROPERTIES OF CABLE JACKETS

Properties Thermoplastic Thermoset

PE PVC CPE CSPE/NEO CPE

Physical

Toughness Excellent Good Excellent Excellent Excellent

Flexibility Poor Good Good Excellent Excellent

Ease of installation

Good Excellent Excellent Good Good

Thermal

Thermal rating, dry

75 °C 60-90 °C 60-90 °C 90 °C 90 °C

Thermal stability

Poor Good Good Excellent Excellent

Heat resistance

Good Excellent Excellent Excellent Excellent

Chemical Resistance

Acids Excellent Excellent Good Excellent Excellent

Alkalines Excellent Excellent Good Excellent Excellent

Organic solvents

Excellent Poor Good Good Good

Oil Poor Fair- good

Fair–good

Good Good

Water Excellent Good Good Good Good

Special Properties

Flame resistance

Poor Good-excellent

Good-excellent

Excellent Excellent

Weather resistance

Excellent Good Excellent Excellent Excellent

NOTE: These comparisons are general in nature. Specific formulations and compound variations of these materials will change the performance criteria

to some extent.

5.Pertimbangan jenis pelindung kabel ( shield )Pada pabrik kimia,pemilihan perlindungan terhadap

kabel (shielding),sangatlah diperlukan.Karena di dalam pabrik kimia,rentan terhadap korosi,benturan,panas atau mungkin karena gigitan hewan pengerat.

6.Pertimbangan perlindungan terhadap zat kimia dan kelembaban.

Perlindungan kabel terhadap zat kimia dan kelembaban,biasanya hal ini diterapkan pada instalasi kabel bawah tanah.Lingkungan ini dapat menyebabkan efek buruk pada bahan kabel, berpotensi menyebabkankurang dari kinerja yang diharapkan. Berbagai metodedigunakan untuk memberikan perlindungan dari efek bahan kimia dan kelembaban.metode metode itu,antara lain sebagaiberikut: 1.Pemilihan isolasi kabel 2.Penggunaan kabel penghalang bahan kimia/

kelembaban dengan laminasi selubung (CMB).3.penggunaan selubung logam sebagai CMB

Setelah mempertimbangkan hal hal di atas,maka tata cara instalasi listrik pada pabrik kimia telah siap untuk di lakukan,Instalasi tenaga listrik pada pabrik kimia meliputi,sistem penyaluran dan skema pembagian daya listrik,sistem pengendali daya listrik pada pabrik kimia.

B.2. Skema penyaluran dan pengendali daya listrik dari PLN ke dalam pabrik kimia Pabrik kimia merupakan salah satu pelanggan

industri yang memerlukan listrik lebih dari pada pelanggan PLN yang lain,seperti pelanggan rumahan atau gedung gedung tempat tinggal.Sehingga dalam pemenuhan kebutuhan listriknya pabrik kimia memiliki tiang listrik yang terhubung langsung ke PLN,agar pelanggan PLN yang lain tidak terganggu bila pabrik sedang berproduksi.Adapun skema penyalurannya adalah sebagai berikut:

1. Tegangan dari PLN masuk ke transformator untuk menaikkan dan menstabilkan tegangan,dari 220 V menjadi 380 V

2. Setelah dari transformator,Tegangan masuk ke sistem ATS (Automatic Transfer Switch)untuk menyingkronkan genset,sehingga jika daya dari PLN mati,genset akan otomatis menyala.Selain genset,kabel daya tersebut di hubungkan juga ke motor DC,yang dirangkai bersama potensiometer untuk mengatur frekuensi tegangan agar sesuai dengan standar,yaitu 50 Hz.Setelah itu daya masuk ke MDP ( Main Distribution Panel),dari MDP,tegangan disalurkan ke SDP (Sub Distribution Panel ) baru setelah itu,tegangan akan disalurkan ke beban.

Untuk lebih jelasnya,skema penyaluran ini dapat kita lihat pada gambar di bawah ini:

Gambar. 2 skema pegaturan dan kontrol ATS

C. Proteksi Kabel Pada Pabrik Kimia

Pabrik kimia merupakan pabrik yang rentan terhadap benturan,panas dan korosi.Sehingga dalam pemilihan jenis shielding,dan isolasi kabel,diperlukan bahan yang tahan terhadap gangguan gangguan yang muncul di pabrik.Selain perlindungan dari kabel itu sendiri,perlindungan lain juga diperlukan.Untuk keperluan perlindungan kabel instalasi tersebut maka diperlukan pipa yang kuat,tahan terhadap benturan,tahan terhadap kelembaban,tahan terhadap korosi dan tahan terhadap gangguan fisik,maupun gangguan mekanik yang lainnya.

Biasanya pipa yang digunakan untuk instalasi listrik di dalam pabrik kimia adalah pipa baja,karena pipa baja tersebut rentan terhadap karatdan korosi,maka pipa baja tersebut perlu dilapisi dengan logam lain,perlindungan ini disebut perlindungan katodik.Proteksi katodik merupakan salah satu cara untuk mencegah terjadinya korosi pada logam. Prinsip kerjanya adalah dengan mengubah benda kerja menjadi katoda.perlindungan katodik dilakukan dengan mengalirkan elektron tambahan ke dalam material.  Terdapat dua jenis proteksi katodik, yaitu metode impressed current dan galvanic couple.

1. Metode galvanic couple adalah metode dengan menghubungkan benda kerja dengan logam lain yang memiliki potensial reduksi yang lebih kecil. Hal ini akan menyebabkan terjadinya suatu sel galvanik dan menjadikan benda kerja sebagai suatu katoda.

Keuntungan-keuntungan dilakukannya galvanic couple ini adalah:• Tidak diperlukan adanya sumber energi•  Mudah untuk dilakukan (ongkos pemasangan murah)•  Kemungkinan terjadinya interferensi katodik pada struktur

lainkecil• self-regulating•  Kemungkinan terjadinya overprotecting kecil•   Distribusi potensial merata.

Tetapi cara ini juga memiliki keterbatasan, yaitu:•   anoda yang habis harus diganti ( anoda akan berkarat)•    anoda akan menambah berat dari struktur pipa.

Metode impressed current. Metode ini menggunakan masukan arus listrik dan anoda inert yang tidak akan habis sehingga sistem ini dapat digunakan pada waktu yang lama.Metode impressed current ini biasanya digunakan pada lingkungan yang memiliki resistivitas yang tinggi. Keuntungan digunakannya metode ini adalah:• Level dari proteksi dapat diatur

• Arus yang digunakan tinggi• Area yang dilindungi cukup besar atau luas• Dapat memproteksi struktur yang tidak di coating dengan

baik.Sementara itu terdapat beberapa kerugian apabila

menggunakan metode ini:• Kemungkinan terjadinya interferensi sangat besar• Perlu perawatan yang baik• Kemungkinan terjadinya overprotection sangat besar• Adanya biaya untuk menjalankan energi

eksternal.Biasanya,pipa pipa di dalam industri sangatlah banyak,dengan proteksi katodik ini pipa akan terlindung dari karat.proteksi katodik ini dilakukan dengan 2 cara.Cara-cara tersebut adalah:

1. Cara Basic ProtectionPada basic protection, area proteksinya mencakup seluruh sistem. Sistem ini meliputi pipa, concrete, dan sistem compressor. Jadi, tidak hanya coating defect yang terkena pengaruh dari anoda, tetapi seluruh sistem. Pada tanah yang memiliki resistansi yang rendah, anodaa diletakkan agak dalam sehingga diperoleh distribusi arus yang homogen.

2. Cara Hot SpotHot spot adalah bagian dari pipa yang tidak dilapis sehingga kemungkinan terjadinya korosi sangat besar. Basic protection tidak memadai untuk digunakan pada kasus ini sehingga digunakan suatu metode dimana anoda diletakkan pada tempat yang spesifik untuk mengeliminasi adanya sel korosi yang terbentuk akibat coating defect dan concrete.

Gambar. 2 Cara Hot Spot

Kedua cara di atas dilakukan sesuai dengan kemampuan,konstruksi,efisiensi,dan keadaan lokasi pabrik tersebut,bila pabrik tersebut kondisinya sangat rentan terhadap korosi,seperti pabrik sabun.Maka biaya yang harus dikeluarkan untuk proteksi pipa akan semakin besar.Perlindungan pada pipa ini bertujuan untuk melindungi logam dan kabel dari karat.Hal ini bertujuan untuk menjaga arus,stabilitas listrik yang masuk ke mesin produksi.

III. PENUTUP

1. Kesimpulan Dari penjelasan di atas dapat kita simpulkan

bahwa,perancangan instalasi dalam pabrik kimia memerlukan kecermatan dalam memilih kabel,dan melakukan proteksi terhadap kabel kabel instalasi tersebut.

Instalasi dimulai dari,sitem penyaluran instalasi listrik dari PLN ke pabrik,seluruh sistem distribusi tenaga listrik dari PLN ini dilakukan seluruhnya oleh sistem kontrol ATS,tujuannya,bila tegangan PLN mati,maka genset otomatis akan menyala sehingga kinerja mesin produksi tidak akan terganggu.

Kemudian hal yang perlu diperhatikan lagi adalah pemilihan kabel,pemilihan ini di dasarkan pertimbangan pertimbangan sebagai berikut:

1. Pertimbangan jumlah tegangan yang masuk2. Pertimbangan akan gangguan di pabrik3. Pertimbangan lingkungan sekitar4. Pertimbangan pemilihan isolasi5. Pertimbangan jenis pelindung kabel6. Pertimbangan resistansi kabel terhadap

korositifitas.Setelah itu,yang dipikirkan adalah proteksi kabel

listrik menggunakan pipa,karena pipa yang digunakan adalah pipa baja,pipa akan cepat berkarat,untuk mengatasi hal itu,pipa instalasi listrik pada pabrik kimia

dilindungi menggunakan perlindungan katodik atau pelapisan logam baja menggunakan logam lain,agar baja tidak berkarat,dan tetap menjadi pelindung bagi kabel instalasi listrik.

2. SaranDari pernyataan di atas,penulis dapat menyarankan,pakailah kabel kabel dan proteksi kabel sesuai dengan standar dalam IEC,pemakaian kabel yang sesuai standar ini,dimaksudkan untuk menjaga keamanan akan bahaya dan gangguan gangguan dalam proses produksi dalam pabrik,jika pemasangan ini sesuai prosedur maka resiko akan kecelakaan dalam pabrik dapat terkurangi,dan proses produksi dalam pabrik akan terus berjalan dengan lancar.

REFERENSI

[1] Davit Setyabudi.Transformator tenaga.laporan PI.Teknik Elektro FT Unesa,Surabaya

[2] Jan Machrowski, et.al. 1996. Power System Dynamic and Stability.New York, Singapore, Toronto

[3] Joel Weisman, et.al. 1985. Modern Power and Planning System.Printed In the United Soth of America, America.

[4] MS. Nurdin. V. Kamuraju, 2004. High Voltage Enginering. Printed inSingapore

[5] Yugo F. 2006. Sistem Pengoperasian Genset di PT. Bayu BangunLestari Plasa Surabaya. Laporan PI. Teknik Elektro FT Unesa,Surabaya.

[6] Turan, G. 1987. Modern Power System Analysis. John Wiley & Sons[7] T. Davis, Protection of Industrial Power System, Pregamon Press, UK,

1984[8] Trevor Linsley, Instalasi Listrik Dasar, Penerbit Erlangga, 2004[9] P.C.SEN, Principles of Electric Machines and Power Electronics,

Canada,1989.[10] M. L. Gupta, Workshop Practice in Electrical Engineering, 6th Edition,

Metropolitan Book, New Delhi, 1984[11] M.G. Bayer, K.E. Bow, J.H. Snow, D.A Voltz, “Wire and cable

update–1990,” IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 28, pt. 1, pp. 211-220,Jan.-Feb. 1992.