Sistem Distribusi Daya Listrik di Kapal
“Distribusi Daya Listrik di Kapal”
A. M. Muslimin Syam
D33113007
PROGRAM STUDI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
2016
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Instalasi listrik kapal atau sistem distribusi daya listrik di atas kapal merupakan salah
satu instalasi yang sangat penting untuk mengoptimalkan kinerja operasional kapal itu
sendiri. Instalasi tersebut dimulai dari unit pembangkit listrik yang berupa generator yang
kemudian akan melalui berbagai macam komponen sistem distribusi. Perancangan
instalasi listrik kapal ini tentu harus berdasarkan pada persyaratan atau ketentuan yang
berlaku untuk sistem di kapal. Selain itu pemilihan generator yang sesuai dengan
kebutuhan harus melewati beberapa tahap sampai akhirnya ditemukan type mesin yang
cocok dipasang di kapal. Tahap tersebut antara lain perhitungan daya yang dibutuhkan
di atas kapal, penentuan type dan ukuran yang sesuai dengan kondisi ruang yang akan
ditempati. Generator kapal sebagai permesinan bantu di kapal berfungsi untuk menyuplai
kebutuhan energi listrik semua peralatan diatas kapal. Penentuan kapasitas generator
dipengaruhi oleh load factor (faktor beban) peralatan. Load factor untuk tiap peralatan
diatas kapal tidak sama. Hal ini tergantung pada jenis kapal dan daerah pelayarannya
seperti : faktor medan yang fluktuatif (rute pelayaran), dan kondisi beban yang berubahubah serta periode waktu pemakaian yang tidak tentu atau tidak sama. Penentuan
kapasitas generator harus mendukung pengoperasian diatas kapal. Walaupun pada
beberapa kondisi kapal terdapat selisih yang cukup besar dan ini mengakibatkan efisiensi
generator (load factor generator) berkurang yang pada akhirnya mempengaruhi biaya
produksi listrik per kwh. Fungsi utama generator diatas kapal adalah untuk menyuplai
kebutuhan daya listrik di kapal. Daya listrik digunakan untuk menggerakkan motormotor dari peralatan bantu pada kamar mesin dan mesin-mesin geladak, lampu
penerangan, sistem komunikasi dan navigasi, pengkondisian udara (AC) dan ventilasi,
perlengkapan dapur (galley), sistem sanitari, cold storage, alarm dan sistem kebakaran,
dan sebagainya.
I.2 Rumusan Masalah
Materi yang akan dibahas adalah bagaimana cara pendistribusin daya yang dihasilkan
generator serta komponen yang masuk dalam pembebanan generator itu sendiri.
I.3 Batasan Masalah
Agar pembahasan dalam makalah ini tidak meluas, maka perlu diberi batasan seperti :
1. Materi yang dibahas meliputi system distribusi daya di kapal
2. Komponen pembebanan difokuskan pada penerangan di kapal.
3. Proses penulisan berdasarkan persyaratan atau ketentuan yang berlaku untuk
sitem di kapal.
I. 4 Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan penulisan makalah ini adalah :
1. Untuk mengetahui proses transmisi/distribusi daya listrik di kapal
2. Untuk mengetahui komponen komponen yang menjadi beban pendistribusian
daya.
3. Sebagai persyaratan mata kuliah system pembangit daya lisrik, Prodi Teknik
Sistem Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.
BAB II
LANDASAN TEORI
II.1. PRINSIP KERJA GENERATOR
Generator adalah suatu sistem yang menghasilkan tenaga listrik dengan masukan
tenaga mekanik. Jadi disini generator berfungsi untuk mengubah tenaga mekanik
menjadi tenaga listrik. Prinsip kerja generator adalah bilamana rotor diputar maka belitan
kawatnya akan memotong gaya-gaya magnet pada kutub magnet, sehingga terjadi
perbedaan tegangan, dengan dasar inilah timbullah arus listrik, arus melalui kabel/kawat
yang ke dua ujungnya dihubungkan dengan cincin geser. Pada cincin-cincin tersebut
menggeser sikat-sikat, sebagai terminal penghubung keluar. generator kapal merupakan
alat bantu kapal yang berguna untuk memenuhi kebutuhan listrik diatas kapal.
Dalam penentuan kapasitas generator kapal yang akan digunakan untuk melayani
kebutuhan listrik diatas kapal maka analisa beban dibuat untuk menentukan jumlah daya
yang dibutuhkan dan variasi pemakaian untuk kondisi operasional seperti manuver,
berlayar, berlabuh atau bersandar serta beberapa kondisi lainnya. Hal ini dimaksudkan
untuk mengetahui daya minimum dan maksimum yang dibutuhkan.
Dalam merencanakan sistem kelistrikan kapal perlu diperhatikan kapasitas dari
generator dan peralatan listrik lainnya, besarnya kebutuhan maksimum dan minimum
dari peralatannya. Kebutuhan maksimum merupakan kebutuhan daya terbesar yang
terjadi pada interval waktu yang singkat selama periode kerja dari peralatan tersebut, dan
sebaliknya. Kebutuhan rata rata merupakan daya rata rata pada periode kerja generator
kapal yang dapat ditentukan dengan membagi energi yang dipakai dengan jumlah jam
periode tersebut. Untuk kebutuhan maksimum digunakan sebagai accuan dalam
menentukan kapasitas generator kapal. Dan untuk kebutuhan minimum digunakan
sebagai acuan untuk menentukan konfigurasi dari electric plan yang sesuai serta untuk
menentukan kapan generator kapal dioperasikan. Daya cadangan harus dimasukkan
perhitungan untuk menutup kebutuhan daya listrik kapal pada puncak beben yang terjadi
pada periode yang singkat, misalnya bila digunakan untuk mengasut motor – motor
besar. Jika dilihat secara regulasi BKI mensyaratkan untuk daya keluar dari generator
kapal sekurang-kurangnya diperlukan untuk pelayanan dilaut harus 15% lebih tinggi
daripada kebutuhan daya listrik kapal yang ditetapkan dalam balans daya. Selain itu juga
harus diperhatikan faktor pertumbuhan beban untuk masa akan datang. Untuk
menentukan kapasitas generator di kapal dipergunakan suatu tabel balans daya yang
mana seluruh peralatan listrik yang ada kapasitanya atau dayanya tertera dalam tabel
tersebut. Sehingga dengan tabel balans daya tersebut dapat diketahui daya listrik yang
diperlukan untuk masing – masing kondisi operasional kapal. Dalam penentuan electric
balans BKI Vol. IV (Bab I, D.I) mengisyaratkan bahwa :
1. Seluruh perlengkapan pemakaian daya yang secara tetap diperlukan untuk
memelihara pelayanan normal harus diperhitungkan dengan daya kerja penuh.
Beban terhubung dari seluruh perlengkapan cadangan harus dinyatakan.
2. Dalam hal perlengkapan pemakaian daya nyata yang hanya bekerja bila suatu
perlengkapan serupa rusak, kebutuhan dayanya tidak perlu dimasukkan dalam
perhitungan.
3. Daya masuk total harus ditentukan, dari seluruh pemakaian daya yang hanya
untuk sementara dimasukkan, dikalikan dengan suatu faktor kesamaan waktu
bersama (common simultancity factor) dan ditambahkan kepada daya masuk
total dari seluruh perlengkapan pemakaian daya yang terhubung tetap.
4. Daya masuk total sebagaimana telah ditentukan sesuai 1 dan 3 Maupun daya yang
diperlukan untuk instalasi pendingin yang mungkin ada, harus dipakai sebagai
dasar dalam pemberian ukuran instalasi generator kapal.
II.1.2 Beban Kerja (Load Factor) Generator Kapal
Load faktor peralatan kapal didefinisikan sebagai perbandingan antara waktu
pemakaian peralatan pada suatu kondisi dengan total waktu untuk suatu kondisi dan nilai
load faktor dinyatakan dalam persentase. Untuk peralatan yang jarang dipergunakan
diatas kapal dianggap mempunyai beban nol. Begitu juga untuk peralatan yang bisa
dikatakan hampir tidak pernah dipergunakan nilai load faktornya juga dianggap nol
seperti, fire pump, anchor windlass, capstan dan boat winches.
II.1.3 Faktor Kesamarataan (Diversity Factor) Generator Kapal
Peralatan listrik diatas kapal memiliki karakter pembebanan yang spesifik dimana
peralatan bekerja tidak pada waktu pemakaian yang teratur dan secara bersamaan.
Adapun jenis pembebanan dalam operasional peralatan listrik diatas kapal dibagi
menjadi
a. Beban kontinyu (continous Load ) generator kapal Ini merupakan peralatan yang
dalam operasionalnya bekerja secara terus menerus pada kondisi pelayaran
normal seperti, lampu-lampu navigasi, pompa uantu CPP, dll.
b. Beban generator kapal Terputus – putus (Intermitten Load) Peralatan yang dalam
operasionalnya tidak bekerja secara kontinyu dalam pelayaran normal, melainkan
berkerja secara periodik. Misalnya, pompa transfer bahan bakar kapal, pompa air
tawar, dll.
Faktor kesamarataan ini didefinisikan sebagai perbandingan antara jum lah dari
kebutuhan daya intermitten yang beroperasi selama periode waktu tertentu dengan
jumlah dari total kebutuhan daya listrik kapal . Dalam BKI Vol IV, Bab I,D.1.c,
ditetapkan faktor kesamarataan dengan mempertimbangkan beban tertinggi yang
diharapkan terjadi pada waktu yang sama. Jika penentuan tepat tidaklah mungkin, faktor
kesamaan waktunya digunakan tidak boleh lebih kecil dari 0.5.
II.1.4 Perhitungan Kapasitas Generator kapal
Dalam penentuan kapasitas generator yang akan digunakan untuk melayani kebutuhan
listrik diatas kapal maka analisa beban dibuat untuk menentukan jumlah daya yang
dibutuhkan dan variasi pemakaian untuk kondisi operasional seperti manuver, berlayar,
berlabuh atau bersandar serta beberapa kondisi lainnya. Hal ini dimaksudkan untuk
mengetahui daya minimum dan maksimum yang dibutuhkan. Metode dalam perhitungan
kebutuhan daya di kapal menggunakan beberapa hal yang harus diperhatikan seperti:
a. Kondisi kapal
Kondisi kapal umumnya terdiri dari sandar atau berlabuh, manuver, berlayar, bongkar
muat dan Emergency. Perhitungan kapasitas generator dengan melihat kondisi kapal
dapat dilakukan dengan beberapa metode seperti :
-
Dua Kondisi; yaitu kondisi berlayar dan berlabuh
-
Tiga kondisi; yaitu kondisi, berlayar, manuver dan di pelabuhan
-
Empat kondisi; yaitu kondisi berlayar, meninggalkan pelabuhan, bongkar muat
dan dipelabuhan
-
Delapan kondisi; yaitu kondisi berlayar, meninggalkan pelabuhan, bongkar muat
dan di pelabuhan yang semuanya dibagi lagi dalam kondisi siang dan malam.
b. Data peralatan kapal
Data ini dipergunakan untuk mengetahui jumlah daya atau beban yang diperlukan
dan jumlah unit yang tersedia diatas kapal. Data peralatan ini berdasarkan perhitungan
dan telah diverifikasi dengan data yang ada dipasaran.
c. Penggolongan Peralatan Kapal
Peralatan digolongkan berdasarkan
-
Kondisi kapal (Poin a).
-
Letak atau fungsi (Hull part, Machinery Part dan Electrical part).
-
Tipe beban (Beban kontinyu atau beban Intermitten). Kemudian semua data
peralatan dengan memperhatikan beberapa hal diatas dimasukkan kedalam tabel
balans daya generator kapal
II.2 AC SYSTEM
Pada kapal-kapal baru, sistem distribusi DC saat ini jarang digunakan karena untuk
semua sistem, sistem AC lebih mudah dan murah dibandingkan sistem DC. Dimana
sistem AC lebih simple, ringan dan mudah dalam perawatan. Sistem kawat kabel tunggal
dengan Hull Return sekarang ini jarang digunakan. Dan berdasarkan SOLAS 1960,
tindakan pencegahan harus dilakukan dan sesuai dengan peraturan yang berlaku.
Kelemahan dari sistem kawat tunggal dalam kaitannya dengan keselamatan apabila
dilakukan isolasi terhadap kabel tidak dapat menjadi indikator untuk kondisi underload.
Dan jika dilakukan survey terhadap kondisi sirkuit ke kebutuhan peralatan tidak dapat
dilakukan pengujian Megger tanpa membuka lampu atau alat pemutus hubungan/stop
kontak (Circuit breaker).
Distribusi AC sistem 3 phase dengan isolasi netral adalah yang biasa digunakan.
Untuk sistem tegangan menengah 440 V biasanya lebih disukai digunakan dibandingkan
380 V karena tegangan 440 V dapat menghasilkan dalam arti penghematan secara
ekonomis yaitu ukuran kawat tembaga yang lebih kecil. Tetapi distribusi pada 415 V
kadang-kadang digunakan pada saat kebutuhan beban kapal yang besar, dimana
memerlukan jaringan ke tegangan netral 240 V dan standar tertentu terhadap peralatan
yang digunakan. Sehingga sistem akan menggunakan kabel 4 kawat dengan netral
earthed tetapi tanpa Hull Return. Sedangkan untuk sistem 380 V yang banyak digunakan
di eropa daratan. Pada 3,3 kV sistem kabel 3 kawat dengan netral earthed melalui sebuah
resistor. Tetapi adakalanya seorang perancang lebih suka mengisolasi dengan sistem
netral seperti pada tegangan menengah.
II.3 FREKWENSI
Dua macam frekwensi daya yang biasa digunakan secara umum adalah 50 Hz dan
60 Hz. Pemilihan frekwensi yang akan digunakan untuk pemakaian khusus seringkali
ditentukan oleh ketersediaannya di pasaran. Untuk kapal yang beroperasi di Amerika
serikat biasanya menggunakan 60 Hz sedangkan di beberapa bagian belahan dunia
sebagian besar menggunakan frekwensi 60 Hz. Sehingga dalam pemilihan biasanya
dipilih yang frekwensinya lebih tinggi/besar karena lebih menguntungkan.
Daya keluaran motor sebanding dengan kecepatannya dan untuk itu mesin dengan
60 Hz secara umum lebih baik dan mempunyai daya yang lebih besar dibandingkan
dengan 50 Hz. Pada mesin 60 Hz dibutuhkan sedikit lempengan besi sehingga mesin
menjadi lebih murah. Dan kecepatan motor yang diperoleh dari suplai mesin 60 Hz
biasanya lebih sesuai.
Pada saat kebutuhan daya disuplai dari darat untuk mensuplai ke sistem 60 Hz
dimana sistem pensuplaian adalah 50 Hz, ini dapat diijinkan/dibolehkan jika
tegangannya diturunkan. Sehingga idealnya untuk motor 440 V, 60 Hz akan dapat
disuplai pada tegangan 380 V, 50 Hz. Sedangkan jika tegangan 415 V, 50 Hz pada motor
yang sama akan bekerja dan menimbulkan kenaikan suhu yang lebih tinggi dan itu akan
menimbulkan suhu ambeint yang tidak terlalu tinggi. Hal ini tidak diijinkan karena akan
menyebabkan beberapa kerusakan. Selain itu mengakibatkan kecepatan motor induksi
akan berkurang sekitar 20 %. Pemanas dan lampu pijar tidak sensitif terhadap frekwensi
tetqapi tentu saja pada saat operasional pada tegangan yang rendah akibat frekwensi yang
lebih rendah maka daya keluarannya akan menjadi berkurang/turun.
Untuk operasional sistem 50 Hz yang disuplai dengan sistem 60 Hz tidak diijinkan.
Dimana motor akan berputar lebih cepat dan oleh karena itu akan menghasilkan lebih
banyak torsi. Pada keadaan yang demikian ini akan menyebabkan lebih banyak
membutuhkan arus listrik sehingga dapat menyebabkan kelebihan beban (over loaded).
II.4 PENETRALAN DENGAN CARA PEMBUMIAN
Dengan sedikit pengecualian pada disain kelistrikan di kapal, dimana untuk
mengamankan instalasi dengan mengisolasi bagian netral pada sistem tegangan
menengah. Ini bertentangan dengan sistem yang ada di darat. Sistem isolasi ini terutama
digunakan untuk menghindari resiko pada operasional pelayanan utama seperti mesin
kemudi dan peralatan-peralatan penting di kamar mesin terhadap kegagalan pada sistem
pembumian (earthing). Pada netral earthing bentuk padat, tahap menuju terjadinya
kegagalan sistem pembumian berupa korsleting yang pada tahap membahayakan
menyebabkan digunakannya sekring pelindung (Circuit Breaker). Pada saklar bentuk
motor kegagalan saklar ini mungkin terjadi untuk fase tunggal dan kemungkinannya
menyebabkan habis terbakar kecuali mampu melindungi peralatan-peralatan yang ada.
Pada sistem isolasi dengan 1 pembumian, kegagalan yang terjadi tidak
menyebabkan terputusnya suplai arus tetapi meningkatnya peringatan pada sistem
deteksi kebocoran pembumian. Sehingga memberikan kesempatan bagi operator untuk
mencari dan memperbaiki kerusakan yang terjadi. Saklar biasanya memiliki kemampuan
menghentikan/menghambat hingga tanda kegagalan pembumian berhenti. Selanjutnya,
sumber kegagalan pada bagian sirkuit mungkin sulit untuk ditemukan. Dengan sistem
pembumian kegagalan sirkuit secara otomatis diatasi dengan pengoperasian peralatan
pencegah sehingga lokasi dari kegagalan dapat diketahui.
II.5 DISTRIBUSI DAYA
Energi untuk beban penerangan dan beban daya Sistem kelistrikan suatu kapal
biasanya disuplai oleh 2 atau lebih generator. Selain itu juga dapat disuplai dari
emergency generator atau dari battery (aki). Daya listrik keluaran dari generator ini
biasanya semuanya akan dipusatkan menuju ke satu Main Switch Board (MSB).
Biasanya, emergency switchboard dan sistem emergency distribution dayanya terhubung
dengan bus tie dari switchboard di kapal. Jika sistem pelayanan daya di kapal mengalami
kegagalan/kerusakan, sistem emergency distribution akan secara otomatis berpindah dari
pelayanan normal ke pelayanan Emergency Generator. Ada banyak disain yang berbeda
untuk distribusi daya pada instalasi beban listrik di kapal tergantung type kapalnya.
Pada kapal penumpang yang besar, 2 atau 3 sub distribusi atau load center
switchboard harus tersedia untuk distribusi daya dan sistem penerangan. Secara umum
satu switchboard terletak pada bagian depan kapal, satu pada bagian depan dan jika
memungkinkan yang ketiga diletakkan pada bagian tengah kapal. Tiap bagian
switchboard pusat daya disuplai dari switchboard layanan kapal dengan menggunakan
Bus feeder. Disain ini lebih ekonomis dari pada memberikan banyak jalur yang panjang
dari switchboard layanan kapal ke seluruh bagian kapal. Masing-masing switchboard
diletakkan/dipasang pada ruangan yang sesuai. Kompartemen ini biasanya juga bertindak
sebagai pusat untuk pelayanan kebutuhan listrik dan perawatan serta masing-masing
mungkin juga menyediakan meja kerja dan locker untuk komponen peralatan lampu
sekring dan kebutuhan listrik lainnya.
Selanjutnya daya listrik atau arus listrik keluaran dari MSB dibagi dalam bebanbeban yang terdiri dari 3 kelompok besar :
a. Beban penerangan; semua beban pada kelompok ini mempunyai tegangan 220
V satu phase dengan frekwensi 50 Hz. Kebanyakan beban ini berupa penerangan
pada gang-gang, ruangan-ruangan tertutup, ruangan terbuka dan socket keluaran
untuk peralatan untuk peralatan-peralatan power yang relatif rendah.
b. Beban daya; semua beban pada kelompok ini mempunyai tegangan 220 V/380
V tiga phase dengan frekwensi 50 Hz. Kebanyakan beban pada kelompok ini
adalah peralatan berupa mesin pompa (ballast, bilga, FW, dan lain-lain), mesin
angkat (crane, jangkar, dan lain-lain), refrigerator dan sistem air condition (AC).
c. Beban komunikasi dan navigasi; terdiri dari peralatan navigasi bertegangan 220
V dengan frekwensi 50 Hz. Beban-beban instrumentasi pada tegangan 36 V
DC/ 24 V DC yang diambil dari rectifier dan di back up oleh battery melalui
UPS
Supplai utama dari output generator mempunyai tegangan line 390 V atau tegangan
phase 225 V pada frekwensi 50 Hz. Kabel transmisi akan menimbulkan drop tegangan
dan ini harus tidak boleh lebih dari 3 % menurut rule BKI. Jadi tegangan pada tiap
terminal dari beban-beban adalah 380 V (line voltage) / 220 V (tegangan phase) pada
frekwensi 50 Hz.
Pelayanan sistem beban daya secara prinsip terdiri dari motor penggerak peralatan
bantu dan peralatan pemanas yang tersedia baik secara tersendiri atau dalam kelompok
oleh feeder dari layanan switchboard distribusi. Feeder normalnya digunakan untuk
sumber daya peralatan bantu sistem propulsi yang besar. Dan diletakkan pada ruangan
yang sama dengan switchboard distribusi. Tapi mungkin digunakan untuk motor yang
besar pada salah satu tempat di kapal. Kelompok beban disuplai oleh feeder melalui panel
distribusi. Panel ini menjadi pusat tempat penyuplaian beban. Dibawah ini dapat dilihat
diagram distribusi daya di kapal.
II.5.1 Power Feeder (Pengisi Daya)
Feeder yang terpisah diharapkan dapat memberikan pelayanan ke panel dan grup
control board melayani peralatan bantu pada kamar mesin dan perlengkapan pendingin
yang tidak disuplai secara tersendiri. Kipas ventilasi pada kamar mesin, kipas ventilasi
untuk tempat tinggal dan tempat kerja serta kipas ventilasi ruang muat disuplai oleh
feeder tersendiri. Tiap feeder ventilasi, sirkuit breaker dapat dioperasikan dengan remote
control/kendali jarak jauh untuk memutuskan daya pada feeder dalam kasus kebakaran.
Peralatan remote control dapat menghentikan daya dari feeder untuk ventilasi kamar
mesin dari tempat atau lorong di luar kamar mesin. Untuk semua saluran ventilasi,
peralatan pengendali jarak jauh biasanya ditempatkan pada wheel house ataupun daerah
sekitar wheel house, selama memenuhi ketentuan dari rules klasifikasi. Maksud dari
pengendalian jarak jauh untuk feeder ventilasi tersebut bahwa secara normal tombol
untuk tertutup yang mana pada saat pengoperasian untuk kondisi ‘stop’ berarti
pemutusan daya dibawah tegangan tiap peralatan pada sirkuit breaker.
Feeder yang terpisah sebaiknya tersedia untuk peralatan dapur, air heater selain unit
isolasi dan tiap peralatan cargo handling. Peralatan ini harus dapat beroperasi pada saat
berlayar tanpa disuplai dari feeder untuk peralatan cargo handling. Oleh karena itu feeder
biasanya terputus hubungan dari switchboard distribusi pada saat dilaut. Motor windlass
dan capstan mungkin bisa disuplai dari feeder ini jika sesuai.
Steering gear disuplai dengan 2 feeder yang independen, terpisah untuk mengurangi
kemungkinan kehilangan daya akibat ganguan pada salah satunya. Kedua feeder secara
normal disuplai dari layanan switchboard distribusi.
II.5.2 Distribusi Peneranagan
Bus penerangan dari tiap distribusi switchboard disuplai oleh bank transformator 3
fase. Dimana tiap bank terdiri dari 3 buah 450 V, 120 V trafo 1 fase hubungan-delta.
Pada beberapa instalasi yang menggunakan lampu flourescent start cepat (tanpa starter),
bank trafo kedua dengan hubungan wye sehingga pengganti hubungan delta dengan
menghubungkan bagian netral ke badan kapal (ground) untuk memastikan keandalan
sistem start cepat dari lampu. Semua panel distribusi penerangan disuplai dengan saluran
(feeder) 3 fase dari bus penerangan dari switchboard distribusi yang dapat dipakai. Panel
ini didisain untuk sistem suplai 3 fase dan distribusi 1 fase. Beban 1 fase dihubungkan
ke bus suplai 3 fase untuk menjamin kira-kira balance daya per fase.
II.5.3 Lighting Feeder (saluran/instalasi penerangan)
Semua kebutuhan penerangan kapal disuplai dengan beberapa feeder dari sistem
distribusi dari switchboard melalui panel distribusi penerangan. Secara umum hal ini
bersifat ekonomis dalam operasionalnya sampai batas beban yang disuplai oleh tiap
feeder penerangan kurang dari 100 Ampere sehingga feeder mungkin disuplai dari sirkuit
breaker 100 ampere. Paling kurang 2 feeder disediakan untuk melayani keperluan
penerangan pada setiap ruang mesin. Suatu feeder yang terpisah disediakan untuk
penerangan pada ruang muat. Satu feeder biasanya tersedia untuk tiap cargo hold yang
dapat dimatikan pada switchboard ketika kapal sedang berlayar. Sehingga mencegah
kemungkinan bahaya kebakaran akibat listrik pada ruangan tersebut. Suatu feeder yang
terpisah dari yang lain juga diperlukan untuk menyuplai semua kebutuhan daya untuk
penerangan pada saat operasional dan ruangan yang tak tertutup.
Pada kapal penumpang hal tersebut terbagi lagi menjadi daerah-daerah dengan sekat
kedap tahan api. Feeder yang terpisah disediakan untuk tiap daerah kedap tahan api
sebagai penyuplai kebutuhan penerangan diantara sekat tersebut. Feeder untuk pelayanan
utama dan emergency ini menyuplai wilayah yang sama atau berdekatan secara terpisah
guna mengurangi kemungkinan kerusakan kedua feeder dari penyebab yang sama. Untuk
feeder penerangan, ukuran kabel didasarkan pada 100 % dari total daya terhubung
ditambah rata-rata beban aktif sirkuit untuk tiap bagian switch atau sirkuit breaker (stop
kontak) pada panel pada saat dialiri atau disuplai.
II.5.4 Lokasi Panel Penerangan
Untuk ruang mesin, panel layanan penerangan biasanya pada tingkat operasional
utama. Panel untuk penerangan muatan biasanya terletak pada rumah geladak dari mesin
alat angkat sehingga mudah dijangkau dan penerangan pada tiap ruang muat dapat
dimatikan pada saat pemuatan telah selesai. Panel juga dapat diletakkan di dalam ruang
muat. Jumlah dari panel penerangan ini tergantung dari ukuran dan disain dari kapal.
Umumnya 1 panel untuk tiap ruang muat.
Lokasi panel penerangan pada kapal penumpang dan ruangan ABK ditentukan
berdasarkan sedikit banyak dari struktur dan bagian daerah kebakaran diatas kapal.
Umunya terdapat 1 atau lebih panel pada tiap deck dan tiap bagian atau daerah kebakaran.
Tetapi 2 atau lebih deck bisa saja dilayani dengan 1 panel, jika disainnya memungkinkan.
Tiap panel dapat diletakkan pada tengah-tengah lokasi untuk membatasi turun tegangan
pada sirkuit cabang. Panel ini biasanya terpasang di samping pintu sekat kedap. Untuk
ruangan umum panel diletakkan disamping pintu keluar dimana operator dapat melihat
lampu pengontrol.
II.5.5 Sirkuit Cabang Penerangan
Sirkuit cabang untuk penerangan biasanya berkapasitas 15 Ampere, 20 Ampere,
atau 30 Ampere tergantung penggunaan.
Sirkuit cabang dengan 15 A digunakan untuk penerangan umum dan tiap sirkuit,
batas maksimum beban terhubung adalah 12 A (1380 W) untuk penggunaan kawat kabel
standar No. 12 AWG. Sedangkan untuk kawat konduktor standar no. 14 AWG batas
maksimum beban terhubung adalah 880 watt.
Sirkuit cabang dengan 20 A normalnya digunakan hanya untuk menyuplai peralatan
lampu tanpa saklar/tombol untuk ruang muat atau penerangan deck. Tiap sirkuit diberi
batas maksimal beban terhubung sebesar 16 A dan kawatnya tidak boleh kurang dari
standar No. 12 A AWG.
Sirkuit cabang dengan 30 A secara normal digunakan hanya untuk menyuplai
peralatan lampu tanpa saklar dengan daya lampu diatas 300 watt. Tiap sirkuit diberi batas
maksimum beban terhubung 24 A dan kawat konduktor tidak boleh kurang dari standar
No. 10 AWG.
Beban peralatan, beban pemanas dan peralatan-peralatan kecil menggunakan
tegangan sistem penerangan boleh jadi disuplai dari panel distribusi penerangan. Tiap
cabang sirkuit diberi batas maksimum beban terhubung sebesar 30 A. Beban terhubung
pada sirkuit cabang penerangan umum berdasarkan ukuran sebenarnya dari lampu yang
terpasang (lampu pijar). Tapi tidak boleh kurang dari 50 watt tiap lampu kecuali disain
peralatan tidak mengijinkan penggunaan lampu dengan tegangan yang lebih tinggi dari
yang terpasang semula. Beban terhubung untuk sirkuit menyuplai jenis lampu elektik
discharge (flourescent dan mercury) didasarkan pada ballast dari arus masuk untuk tiap
peralatan. Stop kontak jalur keluar dipasang untuk memberikan kenyamanan bagi
penumpang dan ABK tidak termasuk sebagai beban terhubung.
Peralatan penerangan khusus memiliki jumlah yang besar pada lampu dengan
tegangan rendah disuplai oleh sebuah sirkuit 3 fase bilamana total beban dari peralatan
tidak melebihi 12 Ampere. Sirkuit penyuplai dikontrol hanya dari panel distribusi dan
arus listrik yang melalui konduktor dibatasi samapai 12 Ampere. Perlindungan terhadap
arus listrik berlebih untuk sirkuit cabang cabang penerangan dibatasi dengan sekring
sampai arus 10 Ampere atau dengan sirkuit breaker untuk 15 Ampere pada sisrkuit daya
880 watt, sekring 15 Ampere untuk sirkuit daya 1380 watt
Secara umum sirkuit cabang penerangan pada kamar mesin dirancang dengan grup
pengganti penerangan pada sirkuit cabang yang berbeda sehingga untuk wilayah yang
besar tidak akan gelap karena kegagalan dari salah satu sirkuit cabang. Pada ruangan ini
lampu dikontrol hanya dengan tombol pada panel dan bukan tombol tersendiri.
Setiap ruangan tempat tinggal penumpang dan ruangan umum disuplai dengan
paling sedikit 2 layanan sirkuit cabang penerangan. Sehingga dirancang apabila terjadi
kegagalan pada salah satu cabang akan mampu tetap memberikan penerangan pada
ruangan tersebut. Sirkuit cabang yang terpisah disediakan khusus untuk penerangan
lorong. Penerangan pada tiap lorong dapat terbagi antara pelayanan sirkuit cabang dan
sirkuit cabang darurat yang mana untuk kondisi normal dan darurat persyaratan tentang
penerangan (cahaya) dapat terpenuhi. Sirkuit cabang tidak boleh melalui pagar api atau
sekat kedap.
II.5.6 Daya dan Penerangan Kondisi Darurat
Beberapa bentuk penerangan untuk kondisi darurat harus tersedia diatas kapal yang
berupa sistem penerangan dengan tenaga listrik. Kecuali untuk :
1. Kapal penumpang kecil yang hanya dioperasikan mulai matahari terbit sampai
dengan matahari terbenam.
2. Kapal penumpang kecil yang dioperasikan tidak lebih dari 15 mil dari garis pantai
yang daya untuk sistem penerangan umum sumbernya terpisah dari sistem
propulsi dan terletak pada deck diatas sekat kedap.
Daya sesaat untuk kebutuhan pada kondisi darurat/emergency diwajibkan ada pada
kapal penumpang yang besar kapasitasnya terbatas. Sehingga perlu mempertimbangkan
beban-beban apa saja yang akan disuplai untuk waktu yang singkat. Daya terbesar yang
terjadi pada kondisi darurat adalah pada saat start. Beban-beban yang harus disuplai
dayanya dari sumber tenaga sesaat adalah sebagai berikut ;
1. Lampu-lampu navigasi
2. Beberapa lampu di kamar mesin yang digunakan untuk menunjukkan kondisi
operasional peralatan pada kondisi darurat.
3. Penerangan untuk gang-gang, tangga, jalur untuk penyelamatan, ruang
penumpang dan ABK, kamar mesin.
4. Lampu-lampu untuk penunjuk arah jalan keluar ruangan kapal seperti tanda
“keluar/exit” dengan tulisan warna merah.
5. Penerangan umum untuk pengamanan keselamatan pengoperasian pintu kedap.
6. Satu atau lebih lampu penerangan untuk di dapur, ruang makan, ruang radio,
ruang mesin kemudi, ruang emergency generator, ruang peta, ruang
kendali/anjungan, ruang ABK.
7. Penerangan pada deck sekoci.
8. Sistem komunikasi elektrik utama yang tidak memiliki sumber penyimpanan
daya sendiri.
9. Daya untuk pengoperasian pintu kedap.
10. Sistem pengeras suara darurat.
11. Satu pompa bilga, pompa pemadam kebakaran dan pompa sprinkler.
12. Sistem untuk smoke detector.
Daya yang disuplai dari sistem darurat harus bekerja secara otomatis dan paling
lambat 45 detik setelah terjadi kegagalan dari sistem daya listrik utama. Suplai daya dari
sistem emergency harus memenuhi ketentuan sebagai berikut :
1. Untuk kapal penumpang diatas 65 m perairan samudra, daya yang disuplaikan
harus mampu memenuhi kebutuhan untuk kondisi emergency selama 36 jam.
Untuk suplai daya dengan menggunakan aki/battery harus mampu melayani
untuk kebutuhan selama 30 menit.
2. Selain kapal penumpang perairan samudra, pada kapal 100 GT keatas yang
sumber tenaga untuk kondisi darurat menggunakan penggerak diesel dan gas
turbin harus dapat menyuplai kebutuhan selama 8 jam terus-menerus.
3. Selain kapal penumpang perairan samudra, pada kapal 15 – 100 GT keatas yang
sumber tenaga untuk kondisi darurat menggunakan penggerak diesel dan gas
turbin harus dapat menyuplai kebutuhan selama 8 jam terus-menerus.
4. Untuk kapal barang 1600 ton keatas yang sumber tenaga untuk kondisi darurat
menggunakan penggerak diesel dan gas turbin harus dapat menyuplai kebutuhan
selama 12 jam terus-menerus.
5. Kapal barang 300 – 1600 GT keatas yang sumber tenaga untuk kondisi darurat
menggunakan penggerak diesel dan gas turbin harus dapat menyuplai kebutuhan
selama 12 jam.
Referensi :
Harington, Roy L.; [1992]; “Marine Engineering”; SNAME; New York.
Watson, George Oliphant; [1983]; “Marine Electrical Practice”; Butterworth & Co.;
London.
Rules BKI Vol IV, Bab I D.1.c
A. M. Muslimin Syam
D33113007
PROGRAM STUDI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
2016
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Instalasi listrik kapal atau sistem distribusi daya listrik di atas kapal merupakan salah
satu instalasi yang sangat penting untuk mengoptimalkan kinerja operasional kapal itu
sendiri. Instalasi tersebut dimulai dari unit pembangkit listrik yang berupa generator yang
kemudian akan melalui berbagai macam komponen sistem distribusi. Perancangan
instalasi listrik kapal ini tentu harus berdasarkan pada persyaratan atau ketentuan yang
berlaku untuk sistem di kapal. Selain itu pemilihan generator yang sesuai dengan
kebutuhan harus melewati beberapa tahap sampai akhirnya ditemukan type mesin yang
cocok dipasang di kapal. Tahap tersebut antara lain perhitungan daya yang dibutuhkan
di atas kapal, penentuan type dan ukuran yang sesuai dengan kondisi ruang yang akan
ditempati. Generator kapal sebagai permesinan bantu di kapal berfungsi untuk menyuplai
kebutuhan energi listrik semua peralatan diatas kapal. Penentuan kapasitas generator
dipengaruhi oleh load factor (faktor beban) peralatan. Load factor untuk tiap peralatan
diatas kapal tidak sama. Hal ini tergantung pada jenis kapal dan daerah pelayarannya
seperti : faktor medan yang fluktuatif (rute pelayaran), dan kondisi beban yang berubahubah serta periode waktu pemakaian yang tidak tentu atau tidak sama. Penentuan
kapasitas generator harus mendukung pengoperasian diatas kapal. Walaupun pada
beberapa kondisi kapal terdapat selisih yang cukup besar dan ini mengakibatkan efisiensi
generator (load factor generator) berkurang yang pada akhirnya mempengaruhi biaya
produksi listrik per kwh. Fungsi utama generator diatas kapal adalah untuk menyuplai
kebutuhan daya listrik di kapal. Daya listrik digunakan untuk menggerakkan motormotor dari peralatan bantu pada kamar mesin dan mesin-mesin geladak, lampu
penerangan, sistem komunikasi dan navigasi, pengkondisian udara (AC) dan ventilasi,
perlengkapan dapur (galley), sistem sanitari, cold storage, alarm dan sistem kebakaran,
dan sebagainya.
I.2 Rumusan Masalah
Materi yang akan dibahas adalah bagaimana cara pendistribusin daya yang dihasilkan
generator serta komponen yang masuk dalam pembebanan generator itu sendiri.
I.3 Batasan Masalah
Agar pembahasan dalam makalah ini tidak meluas, maka perlu diberi batasan seperti :
1. Materi yang dibahas meliputi system distribusi daya di kapal
2. Komponen pembebanan difokuskan pada penerangan di kapal.
3. Proses penulisan berdasarkan persyaratan atau ketentuan yang berlaku untuk
sitem di kapal.
I. 4 Maksud dan Tujuan
Maksud dan tujuan penulisan makalah ini adalah :
1. Untuk mengetahui proses transmisi/distribusi daya listrik di kapal
2. Untuk mengetahui komponen komponen yang menjadi beban pendistribusian
daya.
3. Sebagai persyaratan mata kuliah system pembangit daya lisrik, Prodi Teknik
Sistem Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.
BAB II
LANDASAN TEORI
II.1. PRINSIP KERJA GENERATOR
Generator adalah suatu sistem yang menghasilkan tenaga listrik dengan masukan
tenaga mekanik. Jadi disini generator berfungsi untuk mengubah tenaga mekanik
menjadi tenaga listrik. Prinsip kerja generator adalah bilamana rotor diputar maka belitan
kawatnya akan memotong gaya-gaya magnet pada kutub magnet, sehingga terjadi
perbedaan tegangan, dengan dasar inilah timbullah arus listrik, arus melalui kabel/kawat
yang ke dua ujungnya dihubungkan dengan cincin geser. Pada cincin-cincin tersebut
menggeser sikat-sikat, sebagai terminal penghubung keluar. generator kapal merupakan
alat bantu kapal yang berguna untuk memenuhi kebutuhan listrik diatas kapal.
Dalam penentuan kapasitas generator kapal yang akan digunakan untuk melayani
kebutuhan listrik diatas kapal maka analisa beban dibuat untuk menentukan jumlah daya
yang dibutuhkan dan variasi pemakaian untuk kondisi operasional seperti manuver,
berlayar, berlabuh atau bersandar serta beberapa kondisi lainnya. Hal ini dimaksudkan
untuk mengetahui daya minimum dan maksimum yang dibutuhkan.
Dalam merencanakan sistem kelistrikan kapal perlu diperhatikan kapasitas dari
generator dan peralatan listrik lainnya, besarnya kebutuhan maksimum dan minimum
dari peralatannya. Kebutuhan maksimum merupakan kebutuhan daya terbesar yang
terjadi pada interval waktu yang singkat selama periode kerja dari peralatan tersebut, dan
sebaliknya. Kebutuhan rata rata merupakan daya rata rata pada periode kerja generator
kapal yang dapat ditentukan dengan membagi energi yang dipakai dengan jumlah jam
periode tersebut. Untuk kebutuhan maksimum digunakan sebagai accuan dalam
menentukan kapasitas generator kapal. Dan untuk kebutuhan minimum digunakan
sebagai acuan untuk menentukan konfigurasi dari electric plan yang sesuai serta untuk
menentukan kapan generator kapal dioperasikan. Daya cadangan harus dimasukkan
perhitungan untuk menutup kebutuhan daya listrik kapal pada puncak beben yang terjadi
pada periode yang singkat, misalnya bila digunakan untuk mengasut motor – motor
besar. Jika dilihat secara regulasi BKI mensyaratkan untuk daya keluar dari generator
kapal sekurang-kurangnya diperlukan untuk pelayanan dilaut harus 15% lebih tinggi
daripada kebutuhan daya listrik kapal yang ditetapkan dalam balans daya. Selain itu juga
harus diperhatikan faktor pertumbuhan beban untuk masa akan datang. Untuk
menentukan kapasitas generator di kapal dipergunakan suatu tabel balans daya yang
mana seluruh peralatan listrik yang ada kapasitanya atau dayanya tertera dalam tabel
tersebut. Sehingga dengan tabel balans daya tersebut dapat diketahui daya listrik yang
diperlukan untuk masing – masing kondisi operasional kapal. Dalam penentuan electric
balans BKI Vol. IV (Bab I, D.I) mengisyaratkan bahwa :
1. Seluruh perlengkapan pemakaian daya yang secara tetap diperlukan untuk
memelihara pelayanan normal harus diperhitungkan dengan daya kerja penuh.
Beban terhubung dari seluruh perlengkapan cadangan harus dinyatakan.
2. Dalam hal perlengkapan pemakaian daya nyata yang hanya bekerja bila suatu
perlengkapan serupa rusak, kebutuhan dayanya tidak perlu dimasukkan dalam
perhitungan.
3. Daya masuk total harus ditentukan, dari seluruh pemakaian daya yang hanya
untuk sementara dimasukkan, dikalikan dengan suatu faktor kesamaan waktu
bersama (common simultancity factor) dan ditambahkan kepada daya masuk
total dari seluruh perlengkapan pemakaian daya yang terhubung tetap.
4. Daya masuk total sebagaimana telah ditentukan sesuai 1 dan 3 Maupun daya yang
diperlukan untuk instalasi pendingin yang mungkin ada, harus dipakai sebagai
dasar dalam pemberian ukuran instalasi generator kapal.
II.1.2 Beban Kerja (Load Factor) Generator Kapal
Load faktor peralatan kapal didefinisikan sebagai perbandingan antara waktu
pemakaian peralatan pada suatu kondisi dengan total waktu untuk suatu kondisi dan nilai
load faktor dinyatakan dalam persentase. Untuk peralatan yang jarang dipergunakan
diatas kapal dianggap mempunyai beban nol. Begitu juga untuk peralatan yang bisa
dikatakan hampir tidak pernah dipergunakan nilai load faktornya juga dianggap nol
seperti, fire pump, anchor windlass, capstan dan boat winches.
II.1.3 Faktor Kesamarataan (Diversity Factor) Generator Kapal
Peralatan listrik diatas kapal memiliki karakter pembebanan yang spesifik dimana
peralatan bekerja tidak pada waktu pemakaian yang teratur dan secara bersamaan.
Adapun jenis pembebanan dalam operasional peralatan listrik diatas kapal dibagi
menjadi
a. Beban kontinyu (continous Load ) generator kapal Ini merupakan peralatan yang
dalam operasionalnya bekerja secara terus menerus pada kondisi pelayaran
normal seperti, lampu-lampu navigasi, pompa uantu CPP, dll.
b. Beban generator kapal Terputus – putus (Intermitten Load) Peralatan yang dalam
operasionalnya tidak bekerja secara kontinyu dalam pelayaran normal, melainkan
berkerja secara periodik. Misalnya, pompa transfer bahan bakar kapal, pompa air
tawar, dll.
Faktor kesamarataan ini didefinisikan sebagai perbandingan antara jum lah dari
kebutuhan daya intermitten yang beroperasi selama periode waktu tertentu dengan
jumlah dari total kebutuhan daya listrik kapal . Dalam BKI Vol IV, Bab I,D.1.c,
ditetapkan faktor kesamarataan dengan mempertimbangkan beban tertinggi yang
diharapkan terjadi pada waktu yang sama. Jika penentuan tepat tidaklah mungkin, faktor
kesamaan waktunya digunakan tidak boleh lebih kecil dari 0.5.
II.1.4 Perhitungan Kapasitas Generator kapal
Dalam penentuan kapasitas generator yang akan digunakan untuk melayani kebutuhan
listrik diatas kapal maka analisa beban dibuat untuk menentukan jumlah daya yang
dibutuhkan dan variasi pemakaian untuk kondisi operasional seperti manuver, berlayar,
berlabuh atau bersandar serta beberapa kondisi lainnya. Hal ini dimaksudkan untuk
mengetahui daya minimum dan maksimum yang dibutuhkan. Metode dalam perhitungan
kebutuhan daya di kapal menggunakan beberapa hal yang harus diperhatikan seperti:
a. Kondisi kapal
Kondisi kapal umumnya terdiri dari sandar atau berlabuh, manuver, berlayar, bongkar
muat dan Emergency. Perhitungan kapasitas generator dengan melihat kondisi kapal
dapat dilakukan dengan beberapa metode seperti :
-
Dua Kondisi; yaitu kondisi berlayar dan berlabuh
-
Tiga kondisi; yaitu kondisi, berlayar, manuver dan di pelabuhan
-
Empat kondisi; yaitu kondisi berlayar, meninggalkan pelabuhan, bongkar muat
dan dipelabuhan
-
Delapan kondisi; yaitu kondisi berlayar, meninggalkan pelabuhan, bongkar muat
dan di pelabuhan yang semuanya dibagi lagi dalam kondisi siang dan malam.
b. Data peralatan kapal
Data ini dipergunakan untuk mengetahui jumlah daya atau beban yang diperlukan
dan jumlah unit yang tersedia diatas kapal. Data peralatan ini berdasarkan perhitungan
dan telah diverifikasi dengan data yang ada dipasaran.
c. Penggolongan Peralatan Kapal
Peralatan digolongkan berdasarkan
-
Kondisi kapal (Poin a).
-
Letak atau fungsi (Hull part, Machinery Part dan Electrical part).
-
Tipe beban (Beban kontinyu atau beban Intermitten). Kemudian semua data
peralatan dengan memperhatikan beberapa hal diatas dimasukkan kedalam tabel
balans daya generator kapal
II.2 AC SYSTEM
Pada kapal-kapal baru, sistem distribusi DC saat ini jarang digunakan karena untuk
semua sistem, sistem AC lebih mudah dan murah dibandingkan sistem DC. Dimana
sistem AC lebih simple, ringan dan mudah dalam perawatan. Sistem kawat kabel tunggal
dengan Hull Return sekarang ini jarang digunakan. Dan berdasarkan SOLAS 1960,
tindakan pencegahan harus dilakukan dan sesuai dengan peraturan yang berlaku.
Kelemahan dari sistem kawat tunggal dalam kaitannya dengan keselamatan apabila
dilakukan isolasi terhadap kabel tidak dapat menjadi indikator untuk kondisi underload.
Dan jika dilakukan survey terhadap kondisi sirkuit ke kebutuhan peralatan tidak dapat
dilakukan pengujian Megger tanpa membuka lampu atau alat pemutus hubungan/stop
kontak (Circuit breaker).
Distribusi AC sistem 3 phase dengan isolasi netral adalah yang biasa digunakan.
Untuk sistem tegangan menengah 440 V biasanya lebih disukai digunakan dibandingkan
380 V karena tegangan 440 V dapat menghasilkan dalam arti penghematan secara
ekonomis yaitu ukuran kawat tembaga yang lebih kecil. Tetapi distribusi pada 415 V
kadang-kadang digunakan pada saat kebutuhan beban kapal yang besar, dimana
memerlukan jaringan ke tegangan netral 240 V dan standar tertentu terhadap peralatan
yang digunakan. Sehingga sistem akan menggunakan kabel 4 kawat dengan netral
earthed tetapi tanpa Hull Return. Sedangkan untuk sistem 380 V yang banyak digunakan
di eropa daratan. Pada 3,3 kV sistem kabel 3 kawat dengan netral earthed melalui sebuah
resistor. Tetapi adakalanya seorang perancang lebih suka mengisolasi dengan sistem
netral seperti pada tegangan menengah.
II.3 FREKWENSI
Dua macam frekwensi daya yang biasa digunakan secara umum adalah 50 Hz dan
60 Hz. Pemilihan frekwensi yang akan digunakan untuk pemakaian khusus seringkali
ditentukan oleh ketersediaannya di pasaran. Untuk kapal yang beroperasi di Amerika
serikat biasanya menggunakan 60 Hz sedangkan di beberapa bagian belahan dunia
sebagian besar menggunakan frekwensi 60 Hz. Sehingga dalam pemilihan biasanya
dipilih yang frekwensinya lebih tinggi/besar karena lebih menguntungkan.
Daya keluaran motor sebanding dengan kecepatannya dan untuk itu mesin dengan
60 Hz secara umum lebih baik dan mempunyai daya yang lebih besar dibandingkan
dengan 50 Hz. Pada mesin 60 Hz dibutuhkan sedikit lempengan besi sehingga mesin
menjadi lebih murah. Dan kecepatan motor yang diperoleh dari suplai mesin 60 Hz
biasanya lebih sesuai.
Pada saat kebutuhan daya disuplai dari darat untuk mensuplai ke sistem 60 Hz
dimana sistem pensuplaian adalah 50 Hz, ini dapat diijinkan/dibolehkan jika
tegangannya diturunkan. Sehingga idealnya untuk motor 440 V, 60 Hz akan dapat
disuplai pada tegangan 380 V, 50 Hz. Sedangkan jika tegangan 415 V, 50 Hz pada motor
yang sama akan bekerja dan menimbulkan kenaikan suhu yang lebih tinggi dan itu akan
menimbulkan suhu ambeint yang tidak terlalu tinggi. Hal ini tidak diijinkan karena akan
menyebabkan beberapa kerusakan. Selain itu mengakibatkan kecepatan motor induksi
akan berkurang sekitar 20 %. Pemanas dan lampu pijar tidak sensitif terhadap frekwensi
tetqapi tentu saja pada saat operasional pada tegangan yang rendah akibat frekwensi yang
lebih rendah maka daya keluarannya akan menjadi berkurang/turun.
Untuk operasional sistem 50 Hz yang disuplai dengan sistem 60 Hz tidak diijinkan.
Dimana motor akan berputar lebih cepat dan oleh karena itu akan menghasilkan lebih
banyak torsi. Pada keadaan yang demikian ini akan menyebabkan lebih banyak
membutuhkan arus listrik sehingga dapat menyebabkan kelebihan beban (over loaded).
II.4 PENETRALAN DENGAN CARA PEMBUMIAN
Dengan sedikit pengecualian pada disain kelistrikan di kapal, dimana untuk
mengamankan instalasi dengan mengisolasi bagian netral pada sistem tegangan
menengah. Ini bertentangan dengan sistem yang ada di darat. Sistem isolasi ini terutama
digunakan untuk menghindari resiko pada operasional pelayanan utama seperti mesin
kemudi dan peralatan-peralatan penting di kamar mesin terhadap kegagalan pada sistem
pembumian (earthing). Pada netral earthing bentuk padat, tahap menuju terjadinya
kegagalan sistem pembumian berupa korsleting yang pada tahap membahayakan
menyebabkan digunakannya sekring pelindung (Circuit Breaker). Pada saklar bentuk
motor kegagalan saklar ini mungkin terjadi untuk fase tunggal dan kemungkinannya
menyebabkan habis terbakar kecuali mampu melindungi peralatan-peralatan yang ada.
Pada sistem isolasi dengan 1 pembumian, kegagalan yang terjadi tidak
menyebabkan terputusnya suplai arus tetapi meningkatnya peringatan pada sistem
deteksi kebocoran pembumian. Sehingga memberikan kesempatan bagi operator untuk
mencari dan memperbaiki kerusakan yang terjadi. Saklar biasanya memiliki kemampuan
menghentikan/menghambat hingga tanda kegagalan pembumian berhenti. Selanjutnya,
sumber kegagalan pada bagian sirkuit mungkin sulit untuk ditemukan. Dengan sistem
pembumian kegagalan sirkuit secara otomatis diatasi dengan pengoperasian peralatan
pencegah sehingga lokasi dari kegagalan dapat diketahui.
II.5 DISTRIBUSI DAYA
Energi untuk beban penerangan dan beban daya Sistem kelistrikan suatu kapal
biasanya disuplai oleh 2 atau lebih generator. Selain itu juga dapat disuplai dari
emergency generator atau dari battery (aki). Daya listrik keluaran dari generator ini
biasanya semuanya akan dipusatkan menuju ke satu Main Switch Board (MSB).
Biasanya, emergency switchboard dan sistem emergency distribution dayanya terhubung
dengan bus tie dari switchboard di kapal. Jika sistem pelayanan daya di kapal mengalami
kegagalan/kerusakan, sistem emergency distribution akan secara otomatis berpindah dari
pelayanan normal ke pelayanan Emergency Generator. Ada banyak disain yang berbeda
untuk distribusi daya pada instalasi beban listrik di kapal tergantung type kapalnya.
Pada kapal penumpang yang besar, 2 atau 3 sub distribusi atau load center
switchboard harus tersedia untuk distribusi daya dan sistem penerangan. Secara umum
satu switchboard terletak pada bagian depan kapal, satu pada bagian depan dan jika
memungkinkan yang ketiga diletakkan pada bagian tengah kapal. Tiap bagian
switchboard pusat daya disuplai dari switchboard layanan kapal dengan menggunakan
Bus feeder. Disain ini lebih ekonomis dari pada memberikan banyak jalur yang panjang
dari switchboard layanan kapal ke seluruh bagian kapal. Masing-masing switchboard
diletakkan/dipasang pada ruangan yang sesuai. Kompartemen ini biasanya juga bertindak
sebagai pusat untuk pelayanan kebutuhan listrik dan perawatan serta masing-masing
mungkin juga menyediakan meja kerja dan locker untuk komponen peralatan lampu
sekring dan kebutuhan listrik lainnya.
Selanjutnya daya listrik atau arus listrik keluaran dari MSB dibagi dalam bebanbeban yang terdiri dari 3 kelompok besar :
a. Beban penerangan; semua beban pada kelompok ini mempunyai tegangan 220
V satu phase dengan frekwensi 50 Hz. Kebanyakan beban ini berupa penerangan
pada gang-gang, ruangan-ruangan tertutup, ruangan terbuka dan socket keluaran
untuk peralatan untuk peralatan-peralatan power yang relatif rendah.
b. Beban daya; semua beban pada kelompok ini mempunyai tegangan 220 V/380
V tiga phase dengan frekwensi 50 Hz. Kebanyakan beban pada kelompok ini
adalah peralatan berupa mesin pompa (ballast, bilga, FW, dan lain-lain), mesin
angkat (crane, jangkar, dan lain-lain), refrigerator dan sistem air condition (AC).
c. Beban komunikasi dan navigasi; terdiri dari peralatan navigasi bertegangan 220
V dengan frekwensi 50 Hz. Beban-beban instrumentasi pada tegangan 36 V
DC/ 24 V DC yang diambil dari rectifier dan di back up oleh battery melalui
UPS
Supplai utama dari output generator mempunyai tegangan line 390 V atau tegangan
phase 225 V pada frekwensi 50 Hz. Kabel transmisi akan menimbulkan drop tegangan
dan ini harus tidak boleh lebih dari 3 % menurut rule BKI. Jadi tegangan pada tiap
terminal dari beban-beban adalah 380 V (line voltage) / 220 V (tegangan phase) pada
frekwensi 50 Hz.
Pelayanan sistem beban daya secara prinsip terdiri dari motor penggerak peralatan
bantu dan peralatan pemanas yang tersedia baik secara tersendiri atau dalam kelompok
oleh feeder dari layanan switchboard distribusi. Feeder normalnya digunakan untuk
sumber daya peralatan bantu sistem propulsi yang besar. Dan diletakkan pada ruangan
yang sama dengan switchboard distribusi. Tapi mungkin digunakan untuk motor yang
besar pada salah satu tempat di kapal. Kelompok beban disuplai oleh feeder melalui panel
distribusi. Panel ini menjadi pusat tempat penyuplaian beban. Dibawah ini dapat dilihat
diagram distribusi daya di kapal.
II.5.1 Power Feeder (Pengisi Daya)
Feeder yang terpisah diharapkan dapat memberikan pelayanan ke panel dan grup
control board melayani peralatan bantu pada kamar mesin dan perlengkapan pendingin
yang tidak disuplai secara tersendiri. Kipas ventilasi pada kamar mesin, kipas ventilasi
untuk tempat tinggal dan tempat kerja serta kipas ventilasi ruang muat disuplai oleh
feeder tersendiri. Tiap feeder ventilasi, sirkuit breaker dapat dioperasikan dengan remote
control/kendali jarak jauh untuk memutuskan daya pada feeder dalam kasus kebakaran.
Peralatan remote control dapat menghentikan daya dari feeder untuk ventilasi kamar
mesin dari tempat atau lorong di luar kamar mesin. Untuk semua saluran ventilasi,
peralatan pengendali jarak jauh biasanya ditempatkan pada wheel house ataupun daerah
sekitar wheel house, selama memenuhi ketentuan dari rules klasifikasi. Maksud dari
pengendalian jarak jauh untuk feeder ventilasi tersebut bahwa secara normal tombol
untuk tertutup yang mana pada saat pengoperasian untuk kondisi ‘stop’ berarti
pemutusan daya dibawah tegangan tiap peralatan pada sirkuit breaker.
Feeder yang terpisah sebaiknya tersedia untuk peralatan dapur, air heater selain unit
isolasi dan tiap peralatan cargo handling. Peralatan ini harus dapat beroperasi pada saat
berlayar tanpa disuplai dari feeder untuk peralatan cargo handling. Oleh karena itu feeder
biasanya terputus hubungan dari switchboard distribusi pada saat dilaut. Motor windlass
dan capstan mungkin bisa disuplai dari feeder ini jika sesuai.
Steering gear disuplai dengan 2 feeder yang independen, terpisah untuk mengurangi
kemungkinan kehilangan daya akibat ganguan pada salah satunya. Kedua feeder secara
normal disuplai dari layanan switchboard distribusi.
II.5.2 Distribusi Peneranagan
Bus penerangan dari tiap distribusi switchboard disuplai oleh bank transformator 3
fase. Dimana tiap bank terdiri dari 3 buah 450 V, 120 V trafo 1 fase hubungan-delta.
Pada beberapa instalasi yang menggunakan lampu flourescent start cepat (tanpa starter),
bank trafo kedua dengan hubungan wye sehingga pengganti hubungan delta dengan
menghubungkan bagian netral ke badan kapal (ground) untuk memastikan keandalan
sistem start cepat dari lampu. Semua panel distribusi penerangan disuplai dengan saluran
(feeder) 3 fase dari bus penerangan dari switchboard distribusi yang dapat dipakai. Panel
ini didisain untuk sistem suplai 3 fase dan distribusi 1 fase. Beban 1 fase dihubungkan
ke bus suplai 3 fase untuk menjamin kira-kira balance daya per fase.
II.5.3 Lighting Feeder (saluran/instalasi penerangan)
Semua kebutuhan penerangan kapal disuplai dengan beberapa feeder dari sistem
distribusi dari switchboard melalui panel distribusi penerangan. Secara umum hal ini
bersifat ekonomis dalam operasionalnya sampai batas beban yang disuplai oleh tiap
feeder penerangan kurang dari 100 Ampere sehingga feeder mungkin disuplai dari sirkuit
breaker 100 ampere. Paling kurang 2 feeder disediakan untuk melayani keperluan
penerangan pada setiap ruang mesin. Suatu feeder yang terpisah disediakan untuk
penerangan pada ruang muat. Satu feeder biasanya tersedia untuk tiap cargo hold yang
dapat dimatikan pada switchboard ketika kapal sedang berlayar. Sehingga mencegah
kemungkinan bahaya kebakaran akibat listrik pada ruangan tersebut. Suatu feeder yang
terpisah dari yang lain juga diperlukan untuk menyuplai semua kebutuhan daya untuk
penerangan pada saat operasional dan ruangan yang tak tertutup.
Pada kapal penumpang hal tersebut terbagi lagi menjadi daerah-daerah dengan sekat
kedap tahan api. Feeder yang terpisah disediakan untuk tiap daerah kedap tahan api
sebagai penyuplai kebutuhan penerangan diantara sekat tersebut. Feeder untuk pelayanan
utama dan emergency ini menyuplai wilayah yang sama atau berdekatan secara terpisah
guna mengurangi kemungkinan kerusakan kedua feeder dari penyebab yang sama. Untuk
feeder penerangan, ukuran kabel didasarkan pada 100 % dari total daya terhubung
ditambah rata-rata beban aktif sirkuit untuk tiap bagian switch atau sirkuit breaker (stop
kontak) pada panel pada saat dialiri atau disuplai.
II.5.4 Lokasi Panel Penerangan
Untuk ruang mesin, panel layanan penerangan biasanya pada tingkat operasional
utama. Panel untuk penerangan muatan biasanya terletak pada rumah geladak dari mesin
alat angkat sehingga mudah dijangkau dan penerangan pada tiap ruang muat dapat
dimatikan pada saat pemuatan telah selesai. Panel juga dapat diletakkan di dalam ruang
muat. Jumlah dari panel penerangan ini tergantung dari ukuran dan disain dari kapal.
Umumnya 1 panel untuk tiap ruang muat.
Lokasi panel penerangan pada kapal penumpang dan ruangan ABK ditentukan
berdasarkan sedikit banyak dari struktur dan bagian daerah kebakaran diatas kapal.
Umunya terdapat 1 atau lebih panel pada tiap deck dan tiap bagian atau daerah kebakaran.
Tetapi 2 atau lebih deck bisa saja dilayani dengan 1 panel, jika disainnya memungkinkan.
Tiap panel dapat diletakkan pada tengah-tengah lokasi untuk membatasi turun tegangan
pada sirkuit cabang. Panel ini biasanya terpasang di samping pintu sekat kedap. Untuk
ruangan umum panel diletakkan disamping pintu keluar dimana operator dapat melihat
lampu pengontrol.
II.5.5 Sirkuit Cabang Penerangan
Sirkuit cabang untuk penerangan biasanya berkapasitas 15 Ampere, 20 Ampere,
atau 30 Ampere tergantung penggunaan.
Sirkuit cabang dengan 15 A digunakan untuk penerangan umum dan tiap sirkuit,
batas maksimum beban terhubung adalah 12 A (1380 W) untuk penggunaan kawat kabel
standar No. 12 AWG. Sedangkan untuk kawat konduktor standar no. 14 AWG batas
maksimum beban terhubung adalah 880 watt.
Sirkuit cabang dengan 20 A normalnya digunakan hanya untuk menyuplai peralatan
lampu tanpa saklar/tombol untuk ruang muat atau penerangan deck. Tiap sirkuit diberi
batas maksimal beban terhubung sebesar 16 A dan kawatnya tidak boleh kurang dari
standar No. 12 A AWG.
Sirkuit cabang dengan 30 A secara normal digunakan hanya untuk menyuplai
peralatan lampu tanpa saklar dengan daya lampu diatas 300 watt. Tiap sirkuit diberi batas
maksimum beban terhubung 24 A dan kawat konduktor tidak boleh kurang dari standar
No. 10 AWG.
Beban peralatan, beban pemanas dan peralatan-peralatan kecil menggunakan
tegangan sistem penerangan boleh jadi disuplai dari panel distribusi penerangan. Tiap
cabang sirkuit diberi batas maksimum beban terhubung sebesar 30 A. Beban terhubung
pada sirkuit cabang penerangan umum berdasarkan ukuran sebenarnya dari lampu yang
terpasang (lampu pijar). Tapi tidak boleh kurang dari 50 watt tiap lampu kecuali disain
peralatan tidak mengijinkan penggunaan lampu dengan tegangan yang lebih tinggi dari
yang terpasang semula. Beban terhubung untuk sirkuit menyuplai jenis lampu elektik
discharge (flourescent dan mercury) didasarkan pada ballast dari arus masuk untuk tiap
peralatan. Stop kontak jalur keluar dipasang untuk memberikan kenyamanan bagi
penumpang dan ABK tidak termasuk sebagai beban terhubung.
Peralatan penerangan khusus memiliki jumlah yang besar pada lampu dengan
tegangan rendah disuplai oleh sebuah sirkuit 3 fase bilamana total beban dari peralatan
tidak melebihi 12 Ampere. Sirkuit penyuplai dikontrol hanya dari panel distribusi dan
arus listrik yang melalui konduktor dibatasi samapai 12 Ampere. Perlindungan terhadap
arus listrik berlebih untuk sirkuit cabang cabang penerangan dibatasi dengan sekring
sampai arus 10 Ampere atau dengan sirkuit breaker untuk 15 Ampere pada sisrkuit daya
880 watt, sekring 15 Ampere untuk sirkuit daya 1380 watt
Secara umum sirkuit cabang penerangan pada kamar mesin dirancang dengan grup
pengganti penerangan pada sirkuit cabang yang berbeda sehingga untuk wilayah yang
besar tidak akan gelap karena kegagalan dari salah satu sirkuit cabang. Pada ruangan ini
lampu dikontrol hanya dengan tombol pada panel dan bukan tombol tersendiri.
Setiap ruangan tempat tinggal penumpang dan ruangan umum disuplai dengan
paling sedikit 2 layanan sirkuit cabang penerangan. Sehingga dirancang apabila terjadi
kegagalan pada salah satu cabang akan mampu tetap memberikan penerangan pada
ruangan tersebut. Sirkuit cabang yang terpisah disediakan khusus untuk penerangan
lorong. Penerangan pada tiap lorong dapat terbagi antara pelayanan sirkuit cabang dan
sirkuit cabang darurat yang mana untuk kondisi normal dan darurat persyaratan tentang
penerangan (cahaya) dapat terpenuhi. Sirkuit cabang tidak boleh melalui pagar api atau
sekat kedap.
II.5.6 Daya dan Penerangan Kondisi Darurat
Beberapa bentuk penerangan untuk kondisi darurat harus tersedia diatas kapal yang
berupa sistem penerangan dengan tenaga listrik. Kecuali untuk :
1. Kapal penumpang kecil yang hanya dioperasikan mulai matahari terbit sampai
dengan matahari terbenam.
2. Kapal penumpang kecil yang dioperasikan tidak lebih dari 15 mil dari garis pantai
yang daya untuk sistem penerangan umum sumbernya terpisah dari sistem
propulsi dan terletak pada deck diatas sekat kedap.
Daya sesaat untuk kebutuhan pada kondisi darurat/emergency diwajibkan ada pada
kapal penumpang yang besar kapasitasnya terbatas. Sehingga perlu mempertimbangkan
beban-beban apa saja yang akan disuplai untuk waktu yang singkat. Daya terbesar yang
terjadi pada kondisi darurat adalah pada saat start. Beban-beban yang harus disuplai
dayanya dari sumber tenaga sesaat adalah sebagai berikut ;
1. Lampu-lampu navigasi
2. Beberapa lampu di kamar mesin yang digunakan untuk menunjukkan kondisi
operasional peralatan pada kondisi darurat.
3. Penerangan untuk gang-gang, tangga, jalur untuk penyelamatan, ruang
penumpang dan ABK, kamar mesin.
4. Lampu-lampu untuk penunjuk arah jalan keluar ruangan kapal seperti tanda
“keluar/exit” dengan tulisan warna merah.
5. Penerangan umum untuk pengamanan keselamatan pengoperasian pintu kedap.
6. Satu atau lebih lampu penerangan untuk di dapur, ruang makan, ruang radio,
ruang mesin kemudi, ruang emergency generator, ruang peta, ruang
kendali/anjungan, ruang ABK.
7. Penerangan pada deck sekoci.
8. Sistem komunikasi elektrik utama yang tidak memiliki sumber penyimpanan
daya sendiri.
9. Daya untuk pengoperasian pintu kedap.
10. Sistem pengeras suara darurat.
11. Satu pompa bilga, pompa pemadam kebakaran dan pompa sprinkler.
12. Sistem untuk smoke detector.
Daya yang disuplai dari sistem darurat harus bekerja secara otomatis dan paling
lambat 45 detik setelah terjadi kegagalan dari sistem daya listrik utama. Suplai daya dari
sistem emergency harus memenuhi ketentuan sebagai berikut :
1. Untuk kapal penumpang diatas 65 m perairan samudra, daya yang disuplaikan
harus mampu memenuhi kebutuhan untuk kondisi emergency selama 36 jam.
Untuk suplai daya dengan menggunakan aki/battery harus mampu melayani
untuk kebutuhan selama 30 menit.
2. Selain kapal penumpang perairan samudra, pada kapal 100 GT keatas yang
sumber tenaga untuk kondisi darurat menggunakan penggerak diesel dan gas
turbin harus dapat menyuplai kebutuhan selama 8 jam terus-menerus.
3. Selain kapal penumpang perairan samudra, pada kapal 15 – 100 GT keatas yang
sumber tenaga untuk kondisi darurat menggunakan penggerak diesel dan gas
turbin harus dapat menyuplai kebutuhan selama 8 jam terus-menerus.
4. Untuk kapal barang 1600 ton keatas yang sumber tenaga untuk kondisi darurat
menggunakan penggerak diesel dan gas turbin harus dapat menyuplai kebutuhan
selama 12 jam terus-menerus.
5. Kapal barang 300 – 1600 GT keatas yang sumber tenaga untuk kondisi darurat
menggunakan penggerak diesel dan gas turbin harus dapat menyuplai kebutuhan
selama 12 jam.
Referensi :
Harington, Roy L.; [1992]; “Marine Engineering”; SNAME; New York.
Watson, George Oliphant; [1983]; “Marine Electrical Practice”; Butterworth & Co.;
London.
Rules BKI Vol IV, Bab I D.1.c