Silahkan subscribe email Anda untuk mendapatkan informasi dari kami, artikel terbaru, dokumen PDF, Flipbook, e-Book dan informasi penting lainnya.

Email Anda akan kami jaga kerahasiaannya dan tidak akan kami gunakan untuk spamming

Ruang Baterai

Baterai merupakan suatu komponen yang digunakan untuk mengasilkan energi listrik  dengan proses reaksi kimia. Baterai dapat  berupa susunan beberapa sel atau satu sel saja. Tiap sel baterai terdiri dari elektroda positif (anoda), elektroda negatif (katoda), dan larutan elektrolit. Jenis elektroda dan larutan elektrolit yang digunakan dalam baterai berbeda-beda tergantung spesifikasi dari pabrikan yang memproduksi baterai tersebut. Baterai digunakan untuk menghasilkan arus searah atau DC.

Ruang Baterai

Pada pusat pembangkit listrik baterai berfungsi sebagai :

  1. Sumber tenaga untuk alat kontrol, sinyal dan alarm.
  2. Sumber tenaga motor-motor penggerak DC.
  3. Sumber tenaga untuk peralatan telekomunikasi PLC dan SCADA.
  4. Sumber tenaga untuk penerangan darurat.
  5. Sumber tenaga untuk relay

 

Klasifikasi baterai menurut bahan elektrolit

Menurut bahan elektrolit baterai dapat dibedakan :

  1. Baterai alkali (Alkaline Storage Battery). Bahan elektrolitnya adalah larutan alkali (potassium hydroxide/ KOH).

Beterai alkali terdiri dari 2 macam :

– Nickel-Iron Alkaline battery (Ni-Fe battery).
– Nickel-Cadmium battery (Ni-Cd battery).

  1. Baterai Timah Hitam (Seal Lead Acid Storage Battery). Bahan elektrolitnya adalah larutan asam sulfat (H2SO4).

Baterai timah hitam terdiri dari 2 macam :

– Lead-antimony
– Lead-calcium

Kelebihan baterai Lead Acid antara lain :

  1. Baterai Lead Acid paling banyak digunakan untuk aplikasi industri terutama digunakan untuk starting engine pada industri otomotif.
  2. Harga relatif lebih murah dibandingkan dengan NiCd.
  3. Biaya perawatan lebih mahal (tergantung pada penggunaan).
  4. Mempunyai kemampuan menghasilkan arus yang lebih tinggi daripada baterai NiCd.
  5. Self-discharge rate lebih kecil jika tidak digunakan pada jangka waktu yang lama.
  6. Secara umum lebih banyak pilihannya.

Kekurangan baterai Lead Acid :

  1. Tidak cocok digunakan pada pengisian ulang secara cepat.
  2. Umur baterai lebih rendah daripada NiCd.
  3. Batasan temperatur lebih rendah daripada NiCd.
  4. Membutuhkan perawatan yang rutin.

Kelebihan baterai Alkali antara lain :

  1. Baterai alkali sering digunakan pada sistem telekomunikasi dan standby generators karena kemampuannya dapat beroperasi pada rentang temperature tinggi.
  2. Kebutuhan perawatan baterai lebih rendah.
  3. Pengisian ulang baterai lebih cepat 3-5 kali daripada Lead Acid.
  4. Cukup tahan terhadap arus pengisian yang besar atau tahan terhadap hubungan arus pendek.
  5. Waktu pengisian ulang dan discharge lebih cepat.
  6. Tahan terhadap arus pengosongan/discharge yang besar.
  7. Lebih tahan terhadap goncangan.
  8. Tidak ada proses penggaraman.
  9. Tidak mengeluarkan gas yang menyebabkan korosi.

Kekurangan baterai Alkali antara lain :

  1. Harga baterai lebih mahal daripada Lead Acid.
  2. Mengandung bahan berbahaya.
  3. Memiliki self-discharge rate lebih tinggi (dimana pada kapasitas baterai yang lebih besar dapat menimbulkan biaya charging yang lebih tinggi).

 

Inspeksi dalam kondisi beroperasi

Inspeksi dalam keadaan operasi (in service inspection) adalah kegiatan inspeksi yang dilakukan dalam keadaan operasi tanpa pembebasan tegangan dalam sistem DC. Inspeksi ini merupakan bagian dari pemeliharaan sistem DC, baik baterai maupun rectifiernya.

Jenis pemeliharaan ini dilakukan berkala dan bersifat wajib harian. Poin-poin yang harus diperiksa dalam inspeksi ini antara lain :

  1. Suhu dan kelembaban udara di ruang baterai dan ruang charger sesuai standar.
  2. Pemeriksaan tegangan dan arus pengisian rectifier sesuai standar.
  3. Pemeriksaan lampu-lampu indikator baterai dan charger.
  4. Pemeriksaan level elektrolit.
  5. Kebersihan ruangan, rak, dan sel baterai.

 

Pengukuran dalam kondisi beroperasi

Kegiatan pengukuran yang dilakukan dalam keadaan operasi tanpa pembebasan tegangan pada sistem DC (masih terhubung dengan beban dan rectifier).

Pemeliharaan dilakukan berkala tiap satu minggu sekali (atau lebih). Poin-poin yang harus dilakukan pada pemeliharaan ini antara lain :

  1. Pengukuran tegangan tiap sel baterai apakah sudah sesuai dengan standar pabrikan.
  2. Pengukuran berat jenis elektrolit tiap sel dan pengecekan apakah ada kebocoran yang terjadi.
  3. Pengukuran suhu antar sambungan pada terminal apakah sesuai dengan standar pabrikan.
  4. Pengukuran tegangan pengisian dari charger apakah akurat sesuai dengan spesifikasi yang dimiliki.
  5. Pemeriksaan arus pengisian apakah telah sesuai dengan yang seharusnya.

ruang-penyimpanan-baterai

 

Beberapa contoh gangguan umum yang sering terjadi pada baterai dan charger

Gangguan / kondisi Abnormal Kemungkinan penyebab
Baterai Panas
  • Beban terlalu besar
  • Tahanan kontaktor tinggi
  • Kelebihan pengisian
Tegangan Baterai Tinggi
  • Setting tegangan charger tidak sesuai
  • Jumlah sel baterai terlalu banyak
Pembentukan garam pada terminal
  • Berat jenis tinggi
  • Gasket pada terminal aus
  • Level elektrolit tinggi
Hubungan arus singkat ke tanah
  • Ada sel yang kotor
  • Kerusakan kabel isolasi
  • Sel bocor sehingga elektrolit tumpah
Timbul percikan api
  • Klem terminal longgar

 

Potensi Bahaya Bagi Keselamatan Dan Kesehatan

Potensi ledakan biasanya terpicu oleh area di sekitar terminal baterai karena Hidrogen dan Oksigen muncul pada saat proses pengisian (charging) atau pengisian yang berlebihan yang dapat menyebabkan kebakaran, luka bakar asam atau keracunan. Dalam kondisi ekstrim, beberapa jenis baterai dapat menyebabkan ledakan yang hebat. Sebuah ledakan baterai biasanya disebabkan oleh prosedur operasi yang tidak sesuai atau adanya arus pendek dari sistem baterai.

Bahaya yang berhubungan dengan pekerjaan baterai dapat dikelompokkan ke dalam kategori utama berikut:

  • Electrical hazards
  • Fire and explosion hazards
  • Chemical hazards
  • Other related hazards

1. Electrical hazards

Ada dua bahaya listrik utama berhubungan dengan pekerjaan baterai, yaitu sengatan listrik dan hubungan arus pendek dari konduktor listrik hidup.

  1. Sengatan listrik dapat terjadi ketika terjadi kontak langsung dengan terminal baterai yang berbeda potensial atau dengan konduktor yang terkena kabel atau bagian konduktif terhubung dengan baterai, sehingga arus listrik melalui tubuh korban.
  2. Short-circuit dari terminal baterai atau konduktor listrik lainnya pada potensial yang berbeda yang akan menyebabkan aliran arus tinggi. Pelepasan tiba-tiba energi yang tersimpan dalam baterai dalam waktu singkat dan diluar prosedur yang resmi, dapat menyebabkan flashover dan ledakan, sehingga mengakibatkan pecahnya rumah (casing) baterai, tumpahan elektrolit, dan casing baterai (terbuat dari plastik) meleleh dari terminal baterai atau bagian logam lainnya, kemudian selanjutnya terjadi percikan logam (battery-cell) yang mencair, dll.
  3. Overcharging, terjadi saat pengisian baterai melebihi kapasitas listriknya, dan dapat menyebabkan ledakan, kebocoran, atau kerusakan permanen pada baterai. Hal ini juga dapat menyebabkan kerusakan pada charger atau perangkat lain saat baterai overcharged tersebut digunakan kembali. Baterai akan membebaskan hidrogen ketika dilakukan charging secara berlebihan atau terlalu sedikit dari yang direkomendasikan (karena akibat dari hidrolisis air dalam elektrolit).

 

2. Fire and explosion hazards

Ketika proses operasi pengisian baterai selesai, ledakan gas hidrogen juga dapat terjadi akibat dari aksi elektrolisis air yang terkandung dalam larutan elektrolit.

rumus-ledakan

Gas yang dihasilkan dari reaksi di atas adalah hidrogen dan oksigen. Muatan hidrogen lebih ringan dari udara sehingga akan terakumulasi di dalam baterai bagian atas. Casing baterai yang retak atau mengembang karena overcharging dapat menyebabkan gas hidrogen keluar dari baterai dan cairan elektrolit berkurang, gas ini juga dapat menyebar melalui ventilasi ruang baterai dan menyebar ke ruang sekitarnya.

Gas hidrogen bila tercampur dengan oksigen atau udara dapat meledak. Percikan api dapat dihasilkan dari sengatan listrik, abrasi dari beberapa logam, baik dalam kondisi normal atau abnormal pada peralatan listrik yang dapat terbakar dan dapat berubah menjadi kobaran api di ruangan yang kaya kadar oksigen.

3. Chemical Hazard

Bahan kimia yang biasa digunakan dalam pengisian ulang baterai cukup berbahaya bagi kesehatan. Pekerja dapat menderita luka bakar kulit atau cedera mata, yang disebabkan oleh tumpahnya cairan elektrolit atau percikan dari cairan elektrolit jika mereka menyalahgunakan atau kurang memenuhi standar operasi dalam melakukan pengisian baterai. Tindakan pencegahan perlu dilakukan untuk mengurangi/menghilangkan resiko seperti di atas dengan cara membuat ventilasi ruang baterai yang cukup, dan menggunakan alat pelindung diri seperti kacamata kerja, sarung tangan pelindung kimia, safety shoes, safety helmet, dan lain-lain.

National Fire Protection Association (NFPA) menyatakan bahwa Low Explosive Limit (LEL) gas hidrogen adalah sebesar 4% volume ruang baterai. LEL adalah titik dimana hidrogen dapat terbakar. Misalnya udara dalam ruang dengan volume 100 kaki kubik mengandung 4 kaki kubik gas hidrogen, maka hidrogen dapat menyala bila terdapat percikan api.

Di bawah ini merupakan contoh kerusakan akibat ventilasi pada ruang baterai yang kurang memadai.

ruang-baterai-endurra-files

Untuk mencegah kerusakan tersebut, peraturan seperti Uniform Fire Code dan International Fire Code menetapkan konsentrasi hidrogen maksimum di bawah 1% atau 25% dari batas LEL di ruang baterai.

uniform-fire-code

uniform-fire-code1

uniform-fire-code2

 

4. Other related hazards

 

Kriteria desain ruang baterai

Ada banyak hal yang perlu diperhatikan dalam merencanakan, mendesain dan membangun ruang baterai yang aman dan dapat diandalkan. Banyak tipe bangunan yang diakui standar internasional seperti IEEE, OSHA, NEC, NFPA dan Life Safety Code yang menguraikan persyaratan dalam mendesain ruang baterai dan instalasinya. Standar tersebut mengatur mengenai kriteria kinerja dalam berbagai sistem, serta persyaratan peralatan dalam ruang baterai.

Gambar di bawah ini memberikan ilustrasi dari beberapa elemen penting yang dapat dijadikan sebagai pedoman.

desain-ruang-baterai

 

Persyaratan umum :

  1. Baterai dari jenis non-seal lead acid harus ditempatkan dalam ruang berventilasi, desain ruang dibuat untuk dapat mencegah keluarnya asap, gas, atau elektrolit ke ruang
  2. Ventilasi harus disediakan untuk memastikan difusi gas dari baterai untuk mencegah akumulasi campuran yang sifatnya eksplosif.
  3. Rak dan nampan (tempat penampung tumpahan) harus substansial dan dikhususkan tahan terhadap elektrolit.
  4. Lantai harus dari konstruksi tahan asam atau tidak terdapat cekungan yang dapat menyebabkan akumulasi asam jika terjadi tumpahan/kebocoran.
  5. Masker, pelindung baju, dan sarung tangan karet kimia harus disediakan untuk pekerja.
  6. Fasilitas untuk membilas mata dan tubuh harus disediakan dalam 25 kaki dari area kerja untuk penggunaan darurat.
  7. Disediakan proteksi kebakaran, untuk melindungi personil pada saat dalam proses pengisian ulang baterai, dan terdapat ventilasi yang memadai untuk mencegah penyebaran asap/ gas beracun dari

 

Konstruksi rak baterai

Tempat (rak) baterai harus dari konstruksi yang cukup kuat untuk menahan beban total dari baterai dan dilengkapi dengan bracing (pengikat/penahan baterai agar tetap pada tempatnya jika terjadi goncangan/potensi jatuh). Konstruksi rak baterai juga sebaiknya diikat dengan lantai dan harus tahan terhadap cairan elektrolit yang korosif.

baterai-endurra-files

Fire Resistant Ratings

  • Ruang baterai sebaiknya diisolasi dari ruangan lain, peralatan, dan ruang personil dengan menggunakan dinding api (firewall) dengan nilai ketahanan api (fire rating) hingga dua jam.
  • Identifikasi zona untuk detektor (alarm addressing) dan sistem proteksi kebakaran pada ruang baterai sebaiknya dipisahkan dari zona-zona ruangan lain.
  • Setiap saluran (duct), pipa, kabel atau peralatan yang menembus dinding, lantai atau langit-langit harus diproteksi dengan fire stop sealing dengan bahan yang tahan api sehingga dapat mencegah api merambat ke ruangan lain.

 Temperature Control

Untuk mencapai kinerja baterai yang optimal, suhu ruangan baterai harus dijaga pada temperatur 77°F (25°C). Suhu di bawah 77°F (25°C) dapat meningkatkan umur baterai tetapi performanya akan sedikit menurun selama ada pembebanan lebih. Pada suhu ruang di atas 77°F (25°C), kinerja baterai akan meningkat tetapi umur baterai menurun.

Berikut ini standar IEEE yang mengatur mengenai kriteria pada temperature control sesuai dengan tipe baterai yang digunakan :

  • IEEE Std. 484-2002, IEEE Recommended Practice for Installation Design and Installation of Vented Lead-acid Batteries for Stationary Applications
  • IEEE Std. 1106-2005, IEEE Recommended Practice for Installation, Maintenance, Testing, and Replacement of Vented Nickel-Cadmium Batteries for Stationary Applications.
  • IEEE Std. 1187-2002, IEEE Recommended Practice for Installation Design and Installation of Valve-Regulated Lead-acid Storage Batteries for Stationary Applications.

Ventilasi

Desain dari sistem mekanis ventilasi pada ruang baterai mengacu pada NFPA 70E. Ventilasi pada ruang baterai harus dipasang pada titik tertinggi dari ruang baterai untuk menghindari akumulasi gas hidrogen dalam ruangan. Idealnya, exhaust ventilation dipasang pada kedua sisi, atas dan bawah ruang baterai. Pada bagian sisi atas berfungsi untuk membuang kebocoran/akumulasi gas hidrogen, dan sisi bawah berguna untuk membuang uap/bau kimia akibat tumpahan cairan eletrolit. Gunakan 1/3 dari total exhaust flow rate dari exhaust system (fan) yang dipasang pada bagian tertinggi untuk membuang gas yang terperangkap di kantong-kantong udara pada plafon ruang baterai. Exhaust system (fan) yang berada di sisi bawah, sebaiknya dipasang tidak lebih dari 1-ft (30.5 cm) dari lantai.

Selama operasi normal, timbulnya gas beracun dari baterai relatif kecil. Namun, kekhawatiran semakin tinggi ketika dilakukan pengisian ulang baterai, karena rentan timbulnya gas hidrogen yang berlebih karena proses pengisian ulang baterai yang tidak sesuai dengan prosedur.

Sistem ventilasi dalam ruang baterai harus dipisahkan dari sistem ventilasi dari ruangan lain dan kapasitas (flow rate) pergantian sejumlah volume udara pada ruang baterai sebanding dengan 95% kapasitas exhaust untuk menjaga agar ruang baterai tetap dibawah tekanan atmosfir (negative pressure), sehingga mencegah uap atau gas berpindah/ menyebar ke ruangan lain.

Exhaust air (fan) diarahkan langsung ke luar ruangan (outdoor). Exhaust fan dipasang dengan pola operasi secara otomatis yang dipicu dengan indikator/detektor gas hidrogen. Jika ruang baterai tidak cukup dekat dengan udara luar (outdoor), maka dapat menggunakan sistem exhaust duct secara terpisah dari sistem exhaust duct ruangan lain. Material exhaust duct disarankan menggunakan Fiberglass Reinforced Plastic (FRP) atau Polyvinyl Chloride (PVC).

 Lighting

Desain tingkat penerangan dalam ruang baterai sebaiknya disesuaikan dengan IESNA Lighting Handbook, dengan tingkat penerangan minimum sebesar 300 lux (30 fc). Desain penerangan sebaiknya juga mempertimbangkan tipe rak baterai dan fisik dari konfigurasi baterai untuk memastikan semua titik koneksi pada baterai hingga perawatan, dan testingnya mendapat penerangan yang cukup.

Instalasi penerangan dalam ruang baterai harus mempunyai kriteria explosion proof dimana sumber api yang berupa bunga api, percikan, dan temperatur permukaan yang berlebih dapat dikendalikan, serta kemungkinan terjadinya ledakan dapat dikurangi hingga tingkat terendah.

Sistem penerangan tidak dianjurkan untuk dipasang langsung pada rak baterai dan harus diposisikan pararel dengan rak baterai untuk memudahkan akses perawatan sistem penerangan dan mengurangi resiko saat bekerja di atas susunan baterai.

Lampu pada ruang baterai harus dipasang dengan posisi tergantung (pendant) pada langit-langit atau di dinding (wall mounted), dan tidak dipasang pada lokasi-lokasi yang terdapat kemungkinan terjadi akumulasi gas (kantung udara pada langit-langit).

Sakelar lampu dan stop kontak sebaiknya dipasang diluar ruang baterai.

, , , ,