Ruang Baterai

Baterai merupakan suatu alat 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.

Pada pusat pembangkit listrik baterai berfungsi sebagai :

• Sumber tenaga untuk alat kontrol, signal dan alarm.
• Sumber tenaga motor-motor penggerak DC.
• Sumber tenaga untuk peralatan telekomunikasi PLC dan SCADA.
• Sumber tenaga untuk penerangan darurat.
• Sumber tenaga untuk relay proteksi.

Klasifikasi baterai menurut bahan elektrolit

Menurut bahan elektrolit baterai dapat dibedakan : 

• Baterai alkali (alkaline storage baterai)  Bahan elektrolitnya adalah larutan alkali (potassium hydroxide/KOH). 

Beterai alkali ada 2 macam :

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

Baterai  Timah  Hitam  (Lead  Acid Storage  Battery),  bahan  elektrolitnya larutan asam belerang (H₂SO₄) Baterai timah hitam ada 2 macam:

• Lead-antimony
• Lead-calcium 

Keuntungan baterai Alkali dibandingkan dengan baterai Timah hitam :

1. Lebih tahan terhadap goncangan.
2. Tidak ada proses penggaraman.
3. Cukup tahan terhadap arus pengisian yang besar atau bila terjadi hubungan arus pendek.
4. Tidak mengeluarkan gas yang menyebabkan korosi.
5. Perubahan kapasitas akibat pengosongan kecil.

Inspeksi dalam kondisi beroperasi

Inspeksi dalam keadaan operasi (in service  inspecton)  adalah  kegiatan inspeksi  yang  dilakukan  dala  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:

• Pengukuran tegangan tiap sel baterai apakah sesuai dengan standarnya.
• Pengukuran berat jenis elektrolit tiap sel dan pengecekan apakah ada kebocoran yang terjadi.
• Pengukuran suhu antar sambungan pada terminal apakah sesuai dengan standard.
• Pengukuran tegangan pengisian dari charger apakah akurat sesuai dengan spesifikasi yang dimiliki.
• Pemeriksaan arus pengisian apakah telah sesuai dengan yang seharusnya.

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

Selalu ada kemungkinan ledakan yang memicu di sekitar terminal baterai karena Hidrogen dan Oksigen yang muncul dari proses pengisian, luka bakar asam, ketumpahan, pengisian yang berlebihan dan asap beracun. Dalam kondisi ekstrim, beberapa jenis baterai bisa meledak hebat. Sebuah ledakan baterai biasanya disebabkan oleh penyalahgunaan atau arus pendek kerusakan baterai.

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

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

Electrical hazards

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

1. Sengatan listrik dapat terjadi ketika salah satu membuat kontak langsung dengan terminal baterai terkena tinggal di potensial yang berbeda atau dengan konduktor terkena kabel atau bagian konduktif terhubung dengan baterai, sehingga berlalunya arus listrik melalui tubuh korban.
2. Short-sirkuit dari terminal baterai atau konduktor listrik lainnya tinggal di potensial yang berbeda akan menyebabkan aliran arus tinggi. Pelepasan tiba-tiba energi yang tersimpan dalam baterai dalam waktu singkat dan di bawah cara yang tidak terkendali dapat menyebabkan flashover dan ledakan, sehingga mengakibatkan pecahnya rumah baterai, tumpahan elektrolit, dan meleleh turun dari terminal baterai atau bagian logam lainnya, kemudian selanjutnya percikan logam cair, dll
3. Overcharging, yang pengisian baterai melebihi kapasitas listriknya, juga dapat menyebabkan ledakan baterai, kebocoran, atau kerusakan permanen pada baterai. Hal ini juga dapat menyebabkan kerusakan pada charger atau perangkat di mana baterai overcharged kemudian digunakan. Baterai membebaskan hidrogen ketika mereka dicharge berlebihan bahkan sedikit (karena hidrolisis air dalam elektrolit).

Fire and explosion hazards

Ketika proses operasi pengisian selesai, ledakan gas dapat dihasilkan dari baterai karena aksi elektrolisis air yang terkandung dalam larutan elektrolit.

Gas yang dihasilkan adalah hidrogen dan oksigen. Muatannya jauh lebih ringan dari udara dan akan menumpuk di ruang udara di atas larutan elektrolit di dalam baterai. Gas-gas ini juga dapat bocor melalui ventilasi baterai dan menyebar ke sekitarnya dari ruang baterai atau tempat kerja.

Gas hidrogen bila dicampur dengan oksigen atau udara dapat meledak. Setiap percikan api ini dapat menyebabkan ledakan dari proses bercampurannya dua zat ini. Percikan api dapat dihasilkan oleh sengatan listrik, abrasi dari beberapa logam, baik dalam kondisi normal atau abnormal pada peralatan listrik, dll yang dapat terbakar dan dapat berubah menjadi kobaran api di ruangan yang kaya kadar oksigen.

Chemical Hazard

Bahan kimia yang biasa digunakan dalam pengisian ulang pada baterai yang berbahaya bagi kesehatan. Pekerja dapat menderita luka bakar kulit atau cedera mata yang disebabkan oleh tumpahan atau percikan elektrolit jika mereka menyalahgunakan atau tidak benar dalam melakukan pengisian baterai. Hal ini penting untuk berlatih tindakan pencegahan seperti menjaga ventilasi yang cukup, menggunakan peralatan safety / alat pelindung.

The National Fire Protection Association menyatakan bahwa (LEL) Hidrogen sebesar 4% volume.

LEL adalah titik di mana hidrogen dapat membakar. Misalnya udara dalam kotak dengan volume 100 kaki kubik mengandung 4 kaki kubik gas hidrogen akan diharapkan untuk menyalakan bila terkena percikan atau api terbuka. Ini bisa menjadi bencana.

Dibawah ini adalah gambar yang menggambarkan tingkat kerusakan akibat kegagalan ventilasi.

Untuk memastikan keamanan, paling peraturan seperti Uniform Fire Code dan the International Fire Code menetapkan konsentrasi hidrogen maksimum di bawah tingkat 1% atau 25% dari batas ledakan lebih rendah di ruang baterai.

Kriteriadesain ruang baterai.

Ada banyak masalah desain penting yang harus dipertimbangkan ketika merencanakan, merancang dan membangun ruang baterai yang aman dan dapat diandalkan. Banyak dari model bangunan dan diakui standar seperti IEEE, OSHA, NEC, NFPA dan Life Safety Code menguraikan persyaratan untuk desain dan instalasi kamar baterai. Mereka memberikan bimbingan pada kriteria kinerja untuk berbagai sistem serta persyaratan untuk peralatan yang berkaitan dengan ini. Bagian ini memberikan beberapa elemen penting sebagai acuan.

General Requirement

1. Baterai dari jenis non-seal harus ditempatkan dalam lokasi dengan ventilasi di luar atau di ruangan berventilasi, ditata sedemikian rupa agar mencegah keluarnya asap, gas, atau elektrolit ke daerah lain.
2. Ventilasi harus disediakan untuk memastikan difusi gas dari baterai untuk mencegah akumulasi campuran yang sifatnya eksplosif.
3. Rak dan nampan harus substansial dan dikhususkan tahan terhadap elektrolit.
4. Lantai harus dari konstruksi tahan asam atau dilindungi dari akumulasi asam.
5. Masker, pelindung baju, dan sarung tangan karet harus disediakan untuk pekerja penanganan asam atau baterai.
6. Fasilitas untuk membilas mata dan tubuh harus disediakan dalam 25 kaki dari area kerja untuk penggunaan darurat.
7. Fasilitas untuk pembilasan dan menetralkan tumpah elektrolit, sebaiknya di sediakan untuk proteksi kebakaran, untuk melindungi personil saat pengisian dari kerusakan dan ventilasi yang memadai untuk distribusi penyebaran asap dari gas beracun baterai.

Struktur instalasi

Pemasangan rak baterai harus dari konstruksi kuat untuk menahan beban baterai. Hal ini juga harus sesuai diperlakukan untuk ketahanan terhadap elektrolit korosif.

Fire Resistant Ratings

• Ruang Baterai harus diisolasi dari satu sama lain, ruangan yang berpotensi menggunakan api, dan dari peralatan lain, serta daerah aktifitas personil oleh dinding api dengan nilai ketahanan mencapai dua jam.
• Ruang baterai harus di perlakukan sebagai zona yang terpisah untuk tujuan identifikasi deteksi kebakaran dan pemadamannya.
• Setiap saluran, pipa, kabel atau peralatan yang menembus dinding, lantai atau  langit-langit harus di proteksi dengan fire stop dengan bahan yang tahan api sehingga tidak berpengaruh terhadap ruangan diseberangnya.

Temperature Control

Untuk kinerja baterai yang optimal, suhu ruangan baterai harus dipertahankan pada temperature konstan yaitu 25 ° C. Suhu di bawah 25 ° C dapat meningkatkan hidup baterai tetapi menurunkan kinerjanya selama pembebanan berat. Dan dalam suhu ruangan di atas 25 ° C, kinerja baterai meningkat tetapi lifetime nya menurun.

Ventilasi

Ruang baterai harus dirancang dengan sistem sirkulasi udara yang memadai serta menyediakan untuk ventilasi yang terus menerus dari ruang baterai untuk menghindari penumpukan gas hidrogen yang berpotensi meledak. Selama operasi normal, munculnya gas beracun dari baterai relatif kecil. Namun, kekhawatiran semakin tinggi selama masa mengisi ulang baterai, yang terjadi secara cepat ketika debit pengisian yang cepat. Exhaust fan yang tahan terhadap ledakan sebaiknya di pasang dengan pola operasi secara otomatis dengan indikator yaitu kandungan gas di dalam ruangan serta ketidaknormalan kondisi di dalam ruang baterai.

Lighting

Seluruh instalasi pencahayaan dalam ruang baterai terdiri dari ledakan luminer bukti yang harus dirancang sedemikian rupa sehingga semua sumber yang memungkinkan pengapian, seperti percikan bunga api dan suhu permukaan yang berlebihan, dapat dikontrol ketat dan kemungkinan ledakan terjadi berkurang ke tingkat yang cukup rendah.

Monitoring dan peralatan Instrumentasi

Mempertimbangkan sistem deteksi gas hidrogen dan alarm saling bertautan dengan exhaust fan. Kode lokal biasanya tidak memerlukan hidrogen dan gas detektor lainnya akan dipasang di kamar baterai khusus. Jika digunakan, detektor hidrogen harus ditetapkan untuk alarm maksimal konsentrasi dan dipasang di lokasi bebas tertinggi di kompartemen baterai atau ruangan di mana gas hidrogen akan menumpuk.