2. Studi Koordinasi Rele Proteksi Pada Sistem Kelistrikan Pt. Boc Gases Gresik Jawa Timur

6
1 STUDI KOORDINASI RELE PROTEKSI PADA SISTEM KELISTRIKAN PT. BOC GASES GRESIK JAWA TIMUR Albertus Rangga P. 2206100149 Jurusan Teknik Elektro ITS Surabaya Abstrak - Suatu industri membutuhkan sistem kelistrikan yang memiliki keandalan dan kontinuitas yang baik untuk menjaga terlaksananya proses produksi. Hal ini dimaksudkan supaya konsumsi energi listrik oleh beban-beban industri dapat berlangsung terus menerus. Oleh karena itu, diperlukan adanya suatu sistem kelistrikan yang tetap dapat menyuplai beban ketika sedang terjadi gangguan. Untuk mewujudkan hal tersebut di PT. BOC Gases Gresik Jawa Timur, maka perlu adanya evaluasi ulang dari peralatan rele proteksi dengan menganalisa sistem kelistrikan di PT. BOC Gases Gresik Jawa Timur termasuk koordinasi proteksi dan setting rele pengaman dengan menggambarkan kurva karakteristik rele pengaman beserta hasil perhitungan dalam menentukan setting pengaman. Dari analisis dapat diketahui bahwa perlu dilakukan pengaturan ulang untuk rele arus lebih terutama pelindung motor dengan penambahan time delay (t>>) sebesar 0,1 detik. Hal ini bertujuan agar agar pengamanan dapat berjalan dengan lebih tepat dalam mengatasi gangguan yang terjadi. Pada rele arus lebih yang terletak pada feeder dan generator juga dilakukan pengaturan ulang untuk I>, t>, I>>, dan t>> sehingga keandalan sistem dapat terjaga dan bekerja lebih optimal. 1. PENDAHULUAN Dewasa ini, suatu industri akan selalu berkembang mengikuti pertumbuhan jaman. Semakin berkembangnya suatu industri akan diikuti oleh bertambahnya proses produksi pada industri tersebut. Hal tersebut akan mengakibatkan bertambahnya jumlah beban- beban produksi yang baru. Pertumbuhan jumlah beban tersebut harus selalu dapat diatasi atau dijaga kelangsungan suplai dayanya oleh peralatan pengaman. Hal ini bertujuan agar apabila terjadi gangguan pada suatu bagian dalam indsutri maka peralatan-peralatan pengaman tersebut dapat mengamankan daerah-daerah yang tidak terkena gangguan sehingga proses produksi dapat tetap berjalan. Pengaturan setting pengaman rele dan koordinasinya ini mempunyai banyak syarat- syarat tertentu. Ada banyak parameter-parameter yang harus dipenuhi agar sistem pengaman dapat berjalan seperti yang diinginkan. Jika persyaratan- persyaratan tersebut tidak dipenuhi maka dapat menyebabkan sistem pengaman tidak berjalan sebagaimana yang diinginkan. Akan tetapi kondisi yang ideal, yaitu dapat mengamankan peralatan- peralatan dari gangguan secara sempurna, sangat jarang bisa dicapai, akan tetapi dalam tugas akhir ini akan dicari setting pengaman beserta perhitungannya sehingga sistem pengaman dapat berjalan mendekati kondisi yang ideal. Dalam penulisan tugas akhir ini, diasumsikan semua peralatan (Sistem pembangkitan, sistem distribusi, motor-motor) berada dalam kondisi optimal dan dapat bekerja dengan baik sebagaimana mestinya. Pembangkitan maksimum menggunakan 8 buah generator dan pembangkitan minimum menggunakan 7 buah generator. Rele yang dianalisis hanya rele arus lebih dan sistem kelistrikan yang dianalisis hanya pada bagian tegangan tinggi (20 kV ; 11 kV ; 3,3 kV), tidak termasuk rele tegangan rendah serta tidak termasuk sistem kelistrikan pada PT. SMELTING. Sistem kelistrikan pada PT.SMELTING diasumsikan tidak memberikan kontribusi arus gangguan pada PT. BOC Gases Gresik Jawa Timur karena tidak adanya generator pada sistem PT. SMELTING 2. TEORI PENUNJANG 2.1 Rele Proteksi Rele proteksi atau yang juga disebut sebagai rele pengaman adalah salah satu komponen penting yang digunakan dalam sistem proteksi atau sistem pengaman jaringan, dan digunakan untuk mengirimkan sinyal kepada pemutus (circuit breaker) supaya dapat mebuat keputusan untuk membuka atau menutup jaringan. Fungsi utama dari rele ini adalah ketika terjadi gangguan pada sistem maka peralatan sensing pada rele ini bertugas untuk mendeteksi adanya ketidaknormalan pada sistem tenaga listrik dan selanjutnya mengirimkan sinyal ke pemutus (circuit breaker) untuk memutuskan jaringan yang sedang mengalami gangguan. Rele mempunyai kemampuan untuk mengubah data masukkan input menjadi sebuah keluaran yang berbentuk gerakkan kontak. Ada dua gerakkan yang dimiliki output rele ini yaitu menutup (close) atau menahan (block). Jika output rele berada pada posisi menutup maka rele akan memberikan sinyal untuk melakukan proses pembukaan circuit breaker ( trip ) yang nantinya akan mengisolasi sistem yang terkena gangguan dari sistem-sistem lain yang tidak terkena

Transcript of 2. Studi Koordinasi Rele Proteksi Pada Sistem Kelistrikan Pt. Boc Gases Gresik Jawa Timur

  • 1

    STUDI KOORDINASI RELE PROTEKSI PADA SISTEM

    KELISTRIKAN PT. BOC GASES GRESIK JAWA TIMUR

    Albertus Rangga P. 2206100149 Jurusan Teknik Elektro ITS Surabaya

    Abstrak - Suatu industri membutuhkan sistem

    kelistrikan yang memiliki keandalan dan

    kontinuitas yang baik untuk menjaga

    terlaksananya proses produksi. Hal ini

    dimaksudkan supaya konsumsi energi listrik oleh

    beban-beban industri dapat berlangsung terus

    menerus. Oleh karena itu, diperlukan adanya

    suatu sistem kelistrikan yang tetap dapat

    menyuplai beban ketika sedang terjadi gangguan.

    Untuk mewujudkan hal tersebut di PT. BOC

    Gases Gresik Jawa Timur, maka perlu adanya

    evaluasi ulang dari peralatan rele proteksi

    dengan menganalisa sistem kelistrikan di PT.

    BOC Gases Gresik Jawa Timur termasuk

    koordinasi proteksi dan setting rele pengaman

    dengan menggambarkan kurva karakteristik rele

    pengaman beserta hasil perhitungan dalam

    menentukan setting pengaman.

    Dari analisis dapat diketahui bahwa perlu

    dilakukan pengaturan ulang untuk rele arus lebih

    terutama pelindung motor dengan penambahan

    time delay (t>>) sebesar 0,1 detik. Hal ini

    bertujuan agar agar pengamanan dapat berjalan

    dengan lebih tepat dalam mengatasi gangguan

    yang terjadi. Pada rele arus lebih yang terletak

    pada feeder dan generator juga dilakukan

    pengaturan ulang untuk I>, t>, I>>, dan t>>

    sehingga keandalan sistem dapat terjaga dan

    bekerja lebih optimal.

    1. PENDAHULUAN

    Dewasa ini, suatu industri akan selalu

    berkembang mengikuti pertumbuhan jaman.

    Semakin berkembangnya suatu industri akan

    diikuti oleh bertambahnya proses produksi pada

    industri tersebut. Hal tersebut akan

    mengakibatkan bertambahnya jumlah beban-

    beban produksi yang baru. Pertumbuhan jumlah

    beban tersebut harus selalu dapat diatasi atau

    dijaga kelangsungan suplai dayanya oleh

    peralatan pengaman. Hal ini bertujuan agar

    apabila terjadi gangguan pada suatu bagian dalam

    indsutri maka peralatan-peralatan pengaman

    tersebut dapat mengamankan daerah-daerah yang

    tidak terkena gangguan sehingga proses produksi

    dapat tetap berjalan.

    Pengaturan setting pengaman rele dan

    koordinasinya ini mempunyai banyak syarat-

    syarat tertentu. Ada banyak parameter-parameter

    yang harus dipenuhi agar sistem pengaman dapat

    berjalan seperti yang diinginkan. Jika persyaratan-

    persyaratan tersebut tidak dipenuhi maka dapat

    menyebabkan sistem pengaman tidak berjalan

    sebagaimana yang diinginkan. Akan tetapi kondisi

    yang ideal, yaitu dapat mengamankan peralatan-

    peralatan dari gangguan secara sempurna, sangat

    jarang bisa dicapai, akan tetapi dalam tugas akhir

    ini akan dicari setting pengaman beserta

    perhitungannya sehingga sistem pengaman dapat

    berjalan mendekati kondisi yang ideal.

    Dalam penulisan tugas akhir ini, diasumsikan

    semua peralatan (Sistem pembangkitan, sistem

    distribusi, motor-motor) berada dalam kondisi

    optimal dan dapat bekerja dengan baik

    sebagaimana mestinya. Pembangkitan maksimum

    menggunakan 8 buah generator dan pembangkitan

    minimum menggunakan 7 buah generator. Rele

    yang dianalisis hanya rele arus lebih dan sistem

    kelistrikan yang dianalisis hanya pada bagian

    tegangan tinggi (20 kV ; 11 kV ; 3,3 kV), tidak

    termasuk rele tegangan rendah serta tidak

    termasuk sistem kelistrikan pada PT.

    SMELTING. Sistem kelistrikan pada

    PT.SMELTING diasumsikan tidak memberikan

    kontribusi arus gangguan pada PT. BOC Gases

    Gresik Jawa Timur karena tidak adanya generator

    pada sistem PT. SMELTING

    2. TEORI PENUNJANG

    2.1 Rele Proteksi

    Rele proteksi atau yang juga disebut sebagai

    rele pengaman adalah salah satu komponen

    penting yang digunakan dalam sistem proteksi

    atau sistem pengaman jaringan, dan digunakan

    untuk mengirimkan sinyal kepada pemutus

    (circuit breaker) supaya dapat mebuat keputusan

    untuk membuka atau menutup jaringan. Fungsi

    utama dari rele ini adalah ketika terjadi gangguan

    pada sistem maka peralatan sensing pada rele ini

    bertugas untuk mendeteksi adanya

    ketidaknormalan pada sistem tenaga listrik dan

    selanjutnya mengirimkan sinyal ke pemutus

    (circuit breaker) untuk memutuskan jaringan yang

    sedang mengalami gangguan.

    Rele mempunyai kemampuan untuk

    mengubah data masukkan input menjadi sebuah

    keluaran yang berbentuk gerakkan kontak. Ada

    dua gerakkan yang dimiliki output rele ini yaitu

    menutup (close) atau menahan (block). Jika output

    rele berada pada posisi menutup maka rele akan

    memberikan sinyal untuk melakukan proses

    pembukaan circuit breaker ( trip ) yang nantinya

    akan mengisolasi sistem yang terkena gangguan

    dari sistem-sistem lain yang tidak terkena

  • 2

    gangguan. Berikut ini adalah blok diagram dari

    cara kerja rele pengaman.

    Gambar 1. Blok Diagram Rele

    Oleh karena rele merupakan salah satu

    peralatan proteksi sistem yang sangat penting,

    maka dalam pengaturannya harus dilakukan

    dengan secermat dan seteliti mungkin untuk

    memperkecil terjadinya kesalahn operasi pada

    saat terjadi gangguan.

    2.2 Rele Arus Lebih Rele arus lebih adalah sebuah jenis rele

    proteksi yang bekerja berdasarkan prinsip

    besarnya arus input yang masuk ke dalam

    peralatan sensing rele. Apabila besaran arus yang

    masuk melebihi harga arus yang telah disetting

    (IP) sebagai standart kerja rele tersebut, maka rele

    arus ini akan bekerja dan memberikan perintah

    pada CB untuk memutuskan sistem.

    Pada umumnya karena kebanyakan rele arus

    lebih memakai trafo arus ( CT ) sebagai alat

    bantu, maka besaran IP juga dinyatakan sebagai

    arus keluaran gulungan sekunder dari CT. Begitu

    pula apabila terjadi arus gangguan (IF) yang

    terjadi di dalam daerah pengamanan rele juga

    dinyatakan terhadap gulungan sekunder CT.

    Secara singkat prinsip kerja rele arus lebih

    dapat ditulis sebagai berikut :

    Jika IF > IP maka rele bekerja ( trip )

    Sebaliknya IF < IP maka rele tidak bekerja

    ( block )

    Jadi apabila peralatan sensing daripada rele

    mendeteksi adanya besaran arus gangguan yang

    lebih besar nilainya dari arus kerja yang telah

    disetting maka rele akan memberikan perintah

    untuk trip. Sedangkan apabila rele mendeteksi

    adanya arus gangguan namun besaran arus

    tersebut tidak melebihi besar nilai arus kerja maka

    rele akan memberikan perintah untuk block.

    2.3 Prinsip Kerja Rele Arus Lebih

    Rele arus lebih adalah rele yang bekerja

    berdasarkan arus lebih akibat adanya gangguan

    yang terjadi pada sistem akibat adanya gangguan

    hubung singkat atau adanya beban lebih

    (overload). Setelah mendeteksi adanya gangguan

    maka rele ini akan memberikan sinyal pada

    pemutus untuk memutuskan saluran sesuai dengan

    karakteristik waktu yang telah ditentukan. Skema

    kerja dari rele ini dapat dilihat pada Gambar 2

    berikut.

    Gambar 2. Rangkaian Rele Arus Lebih

    Pada kondisi normal dimana arus yang

    terdeteksi oleh kumparan sekunder dari CT tidak

    melebihi suatu besaran yang sebelumnya telah

    ditetapkan sebagai besaran standart maka kondisi

    CB akan tetap menutup dan arus pada sistem tetap

    mengalir ke bawah. Dalam kondisi ini tripping

    coil akan juga dalam kondisi menutup karena arus

    yang terdeteksi masih berada di bawah besaran

    standart yang telah ditentukan.

    Apabila suatu ketika terjadi sebuah gangguan

    pada sistem, maka harga arus yang mengalir pada

    sistem akan naik melampaui besaran standart

    yang telah ditentukan sebelumnya. Hal ini akan

    menyebabkan rele bekerja dengan pertama

    menutup kontak rele sesuai dengan harga arus dan

    karakteristik yang dimiliki oleh rele tersebut. Ini

    akan menyebabkan arus mengalir pada ke tripping

    coil sehingga kontak utama CB akan membuka.

    Karena terbukanya kontak utama CB, maka arus

    dari sistem tidak dapat lewat kembali atau

    terputus. Hal ini dimaksudkan untuk segera

    mengisolir daerah yang mengalami gangguan agar

    tidak sampai mempengaruhi daerah-daerah lain

    yang tidak terkena gangguan.

    2.4 Penyetelan Rele Arus Lebih Untuk Gangguan Fasa

    Penyetelan rele arus lebih ini

    memperhitungkan dua faktor utama, yaitu arus

    beban penuh dan arus hubung singkat

    minimum.keduanya ini sangat berperan dalam

    menentukkan batas bawah dan batas atas dalam

    penentuan arus kerja rele.

    Untuk batas bawah pada umumnya, sebuah

    rele diharuskan untuk tidak bekerja pada saat

    beban maksimum sedang terjadi di dalam sistem

    atau saat semua motor yang berada di daerah

    operasinya sedang bekerja, hal ini bisa dituliskan

    dalam persamaan :

    (1)

    Keterangan :

    IPP = Setting arus

    Ksf = Faktor keamanan ( 1,05 1,3 )

    Gangguan Rele

    Pemutus

  • 3

    Kd = Faktor arus kembali dan arus kerja

    (0,70,95) IFL = Arus beban penuh

    Pada umumnya dalam praktek di lapangan

    dipakai faktor sebesar 1,25 ( besaran ini

    bergantung pada permintaan seberapa sensitif

    peralatan rele arus lebih tersebut diinginkan untuk

    bekerja) sehingga persamaan batas bawah di atas

    menjadi :

    IPP = 1,25 * IFL

    Sedangkan untuk batas atasnya, diharapkan

    sebuah rele akan bekerja apabila mendeteksi

    adanya sebuah arus gangguan terutama gangguan

    hubung singkat. Arus gangguan hubung singkat

    yang terbesar dihasilkan oleh gangguan hubung

    singkat tiga fasa ke tanah sedangkan gangguan

    hubung singkat terkecil dihasilkan oleh hubung

    singkat antar fasa. Untuk penyetelan batas atas

    dipakai arus gangguan yang terkecil yaitu arus

    gangguan hubung singkat antar fasa. Hal ini bisa

    dituliskan dalam persamaan :

    (2)

    Keterangan :

    IPP = Setting arus

    Ks = Faktor sensitivitas ( 1,3 1,5 ) Isc min = Arus gangguan hubung singkat

    minimum (gangguan antar fasa)

    Pada umumnya dalam praktek di lapangan

    dipakai faktor sensitivitas 1,3 sehingga persamaan

    batas atas di atas dapat ditulis menjadi :

    IPP = 0,8 * Isc min. (3)

    Sehingga persamaan untuk penyetelan rele

    arus lebih untuk gangguan fasa dapat ditulis

    sebagai berikut :

    1,25 * IFL < IPP < 0,8 * Isc min.... (4)

    Sedangkan untuk setting waktu diatur

    sedemikian rupa sehingga rele yang berada paling

    jauh dari generator / sumber mempunyai setting

    waktu yang sekecil mungkin dan rele yang berada

    paling dekat dengan generator / sumber

    mempunyai setting waktu yang sebesar mungkin.

    Hal ini dimaksudkan supaya suplai daya listrik

    yang berasal dari generator tidak mudah putus

    atau lepas dari sistem apabila terjadi gangguan.

    Faktor-faktor yang diperlukan untuk

    penyetelan setting waktu ini adalah besarnya arus

    hubung singkat maksimum, setting arus, dan

    kurva karakteristik rele. Setelah mengetahui

    multi-tap current setting dan dengan melihat

    kurva karakteristik maka dapat diketahui berapa

    setting waktu yang tepat untuk rele tersebut.

    3. SISTEM KELISTRIKAN DI PT. BOC GASES GRESIK JAWA TIMUR

    3.1 Sistem Jaringan di PT. BOC Gases Gresik Jawa Timur

    Sistem jaringan yang dipakai di PT. BOC

    Gases Gresik Jawa Timur adalah sistem radial.

    Sistem tegangan yang dipakai adalah 20 kV; 11

    kV; 6 kV; 3,3 kV dan 0,4 kV.

    3.2 Sistem Pembangkit di PT. BOC Gases

    Gresik Jawa Timur

    Sistem pembangkitan yang dipakai di PT.

    BOC Gases Gresik Jawa Timur menggunakan 7

    buah generator ( dalam kondisi baik ) dengan total

    daya 49,6 MW. Terdapat dua pembangkit

    cadangan lain yang saat ini sedang tidak

    dioperasikan dengan total daya 12,2 MW. Akan

    tetapi pada pembangkitan maksimun salah satu

    generator cadangan yang berdaya 3,2 MW juga

    ikut dinyalakan, hanya pada saat pembangkitan

    maksimum saja. Sedangkan saat pembangkitan

    minimum hanya tujuh generator saja yang

    dinyalakan. Ketujuh pembangkit yang

    dioperasikan tersebut merupakan sumber daya

    yang utama dalam melayani kebutuhan daya

    setiap motor atau beban yang ada di PT. BOC

    Gases Gresik Jawa Timur. Sumber dari PLN

    hanyalah sebagai cadangan apabila nantinya

    terdapat defisit suplai daya. Namun saat ini

    sedang direncanakan untuk menyalakan salah satu

    pembangkit cadangan dan menjual sisa daya yang

    tidak terpakai tersebut ke PLN.

    3.3 Sistem Distribusi di PT. BOC Gases Gresik Jawa Timur

    Sebuah sistem distribusi adalah suatu saluran

    yang bekerja secara terpadu untuk menyalurkan

    energi listrik dari sumber ke beban atau dari

    produsen listrik ke konsumen listrik. Sistem

    distribusi yang digunakan di PT. BOC Gases

    Gresik Jawa Timur ini adalah sistem radial.

    Suplai listrik yang berasal dari tujuh generator

    dengan total daya 49,6 MW tersebut dialirkan ke

    beban-beban atau motor yang ada melalui sebuah

    bus dengan sistem tegangan 11 kV. Oleh karena

    beberapa dari beban yang ada memakai sistem

    tegangan yang berbeda maka dubutuhkan

    beberapa transformator daya yang digunakan

    untuk menyuplai beban dengan rating tegangan

    yang sesuai.

    Sedangkan beban-beban yang terdapat di

    sistem kelistrikan PT. BOC Gases Gresik Jawa

    Timur ini terbagi dalam dua bagian yaitu :

    - Substation 1APD-MCC-1 Pada substation ini terdapat tujuh motor

    induksi yang membutuhkan suplai daya dari

    sistem, ketujuh motor induksi tersebut dapat

    dilihat pada Tabel 1 berikut :

  • 4

    Tabel 1. Beban Terpasang pada Bus 1APD-MCC-1

    No. ID Beban

    Rating

    Tegangan

    (kV)

    Rating

    Daya

    (kW)

    FLA (Ampere)

    1 1FWA-P-3C 3,3 223,8 49,48

    2 1FWA-P-3B 3,3 223,8 49,48

    3 1HRC-FAN-1A 3,3 150 30,35

    4 1HRC-FAN-1B 3,3 150 30,35

    5 1HRC-FAN-1C 3,3 150 30,35

    6 1HRC-P-1A 3,3 447,6 108,76

    7 1HRC-P-1B 3,3 447,6 108,76

    - Bus 1APD-MCC-2 Pada bus ini hanya ada terdapat satu buah

    beban dengan spesifikasi sebagai berikut :.

    Tabel 2. Beban Terpasang pada Bus 1APD-MCC-2

    No. ID Beban Rating

    Tegangan

    (kV)

    Rating Daya

    (kW)

    FLA

    (Ampere)

    1 1HRC-P-1C 3,3 447,6 108,76

    Tabel 3. Tabulasi Setting Eksisting Rele Motor

    ID Rele CT

    Ratio

    Eksisting

    FLA

    (kA) Tap

    Time

    Dial Inst.

    52BFP3C 75/5 49,48 0,8 17 8

    52BFP3B 75/5 49,48 0,8 17 8

    52CTF1A 75/5 30.29 0,55 19 5,9

    52CTF1B 75/5 30.29 0,55 19 5,9

    52CTF1C 75/5 30.29 0,55 19 5,9

    52CWP1A 200/5 98,96 0,87 8 7,1

    52CWP1B 200/5 98,96 0,87 8 7,1

    52CWP1C 200/5 98,96 0,87 8 7,1

    Tabel 4. Tabulasi Setting Eksisting Rele Arus Lebih

    ID Rele

    CT Ratio

    Eksisting

    Tap Time

    Dial Inst. Delay

    52-2 800/5 6,2 1 None -

    52-6 800/5 5.2 1 None -

    52-1 300/5 0.5In 4 10 -

    52-5 3000/5 0,22In - - 1

    52-3 800/5 6,2 1 None -

    52-7 800/5 6,2 1 None -

    CB-2 250/5 5.46 0,7 None -

    52-8 300/5 0.5In 4 10 -

    52-16 250/5 5,46 0,7 None -

    52-18 250/5 5,46 0,7 None -

    52-20 250/5 5,46 0,7 None -

    CB-14 3000/5 0,22In - - 1

    52-10 3000/5 0,22In - - 1

    52-12 300/5 0.5In 4 10 -

    52-13 300/5 0.5In 4 10 -

    52-11 2000/5 - - - 1

    3.4 Koordinasi Rele di di PT. BOC Gases Gresik Jawa Timur

    Koordinasi rele ditujukan untuk menjaga

    kontinuitas pelayanan pada daerah yang tidak

    terganggu, dengan cara memisahkan secara cepat

    daerah yang mengalami gangguan sehingga

    keandalan sistem tetap terjaga. Sistem proteksi di

    PT. BOC Gases Gresik Jawa Timur, dalam

    menentukan setting proteksinya harus

    memperhatikan hal-hal sebagai berikut :

    - Kemampuan mengamankan sistem dari

    gangguan berupa hubung singkat dan beban lebih.

    - Mempunyai selektifitas dalam melakukan

    pengamanan.

    - Sensitif terhadap gangguan yang dapat

    mengganggu sistem operasi.

    Untuk tabel koordinasi rele pada PT. BOC

    Gases Gresik Jawa Timur bisa dilihat pada Tabel

    3 dan Tabel 4.

    4. ANALISIS HUBUNG SINGKAT DAN KOORDINASI RELE DI PT BOC

    GASES GRESIK JAWA TIMUR

    4.1 Perhitungan Setting Rele di PT. BOC

    Gases Gresik Jawa Timur

    Pada tugas akhir ini rele arus lebih (Over

    Current Relay OCR) yang dianalisis adalah rele-rele yang bekerja pada sistem tegangan menengah

    yaitu pada sistem 20 kV, 11 kV dan 3,3 kV. Rele-

    rele ini mempunyai tugas untuk mengamankan

    peralatan-peralatan utama seperti generator,

    busbar, transformator dan motor yang ada pada

    sistem. Karena sebuah sistem adalah mungkin

    untuk terkena suatu gangguan, maka perhitungan

    dengan memperhatikan kemampuan serta setting

    peralatan menjadi penting untuk menghindarkan

    terjadinya hal-hal yang dapat berakibat fatal pada

    sistem secara keseluruhan.

    Dalam tugas akhir ini perhitungan-

    perhitungan akan dilakukan dengan memakai

    simulasi ETAP Power Station. Perhitungan yang

    dilakukan menyangkut arus hubung singkat

    maksimum (hubung singkat 3 pada saat

    pembangkitan maksimum) dan arus hubung

    singkat minimum (hubung singkat 2 pada saat

    pembangkitan minimum) atau dengan cara

    mengalikan arus hubung singkat maksimum

    dengan koefisien 0,866 pada kondisi

    pembangkitan minimum.

    4.2 Analisis Setting Rele Setelah mengetahui besar arus hubung

    singkat yang dapat terjadi pada setiap bus dan

    dapat merusak peralatan-peralatan yang ada pada

    bus tersebut, maka perlu dilakukan perhitungan

    setting rele yang digunakan untuk mengamankan

    sistem tersebut dengan membatasi besaran

    nominal arus untuk menjaga kestabilan sistem.

    Data-data yang diperlukan dalam perhitungan

    analisis setting rele ini adalah rating trafo arus

    yang dipakai, karakteristik rele, kemampuan

    peralatan, dan rating tegangan kerja. Berikut ini

    contoh perhitungan analisis setting rele untuk rele

    arus lebih (50/51) :

    - Setting Rele untuk Bus 1APD-MCC-1

    SLD untuk bus 1APD-MCC-1 adalah sebagai

    berikut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

  • 5

    Gambar 4. SLD untuk Bus 1APD-MCC-1

    a. CB 52BFP3C Jenis Rele : GE Multilin 239

    CT : 75/5 A

    Tap : 0,15 - 20

    FLA :

    =

    LRA (arus starting) :

    = 6 x FLA = 6 x 49,58 = 297,48 A

    Tap :

    ( Tap dipilih 4,2 )

    - Setting Waktu

    Td :

    ( t diinginkan 0,1 s )

    Tdset 1,39 Maka dipilih setting Td : 1,5

    - Setting Arus ( I>> )

    Iset < 0,8 x

    Isc max motor 1FWA-P-3C = 0,259 kA ( didapat

    dengan program ETAP )

    Iset < 0,8 x

    Iset < 11,96

    Maka dipilih setting I>> : 8

    - Setting Waktu ( t>> ) Dipilih Setting Waktu ( t>> ) : 0,11 s

    b. CB 1APD-52-1 Jenis Rele : GE Multilin 735/737

    CT : 1000/5 A

    Tap : 1,1 2,2

    FLA :

    ( asumsi motor terbesar start terakhir )

    LRA (arus starting) :

    = Inrush Transformator = 8 x FLA

    = 8 = 2068 A

    Tap : x In = 1,07 x In

    ( Tap dipilih 1,1 In)

    - Setting Waktu

    Td :

    ( t diinginkan 0,4 s )

    = = 0,31

    Tdset 0,31 Maka dipilih setting Td : 1

    - Setting Arus ( I>> )

    Iset < 0,8 x

    Iset < 0,8 x

    Iset < 12,4

    Maka dipilih setting I>> : 4,5

    - Setting Waktu ( t>> ) t>> : 0,11 + 0,3 = 0,41 s

    Dipilih Setting Waktu ( t>> ) : 0,41 s

    c. CB 52-1 Jenis Rele : GE Multilin 735/737

    CT : 300/5 A

    Tap : 1,1 2,2

    FLA :

    (FLA trafo sisi tegangan rendah

    dirubah ke dalam tegangan tinggi)

    LRA ( arus starting ) :

    (LRA trafo sisi tegangan rendah

    dirubah ke dalam tegangan tinggi)

    Tap : x In = 1,07 x In

    ( Tap dipilih 1,3 In )

    - Setting Waktu

    Td :

    ( t diinginkan 0,6 s )

    Tdset 4,4 Maka dipilih setting Td : 4,5

    - Setting Arus (I>>) < Iset < 0,8 x

    Dipilih I = 5000 A

    I / ( nCT ) = 5000 / ( 300 ) = 16,67

    Dipilih setting I>> : 16

    - Setting Waktu (t>>) Dipilih Setting Waktu (t>>) : 0,12 s

    4.3 Hasil Koordinasi Rele Arus Lebih pada PT. BOC Gases Gresik Jawa Timur

    Hasil koordinasi rele arus lebih setelah

    dilakukan analisa perhitungan sesuai rumus dapat

    dilihat pada Tabel 5.

    5. KESIMPULAN

    Berdasarkan hasil simulasi dan analisis, dapat

    diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

    - Dengan pengintegrasian yang dilakukan PT. BOC Gases Gresik Jawa Timur ke PLN

  • 6

    menyebabkan short circuit level di PT. BOC

    Gases Gresik Jawa Timur meningkat, contoh

    pada bus 11 kV BUS-1 kondisi sebelum

    pengintegrasian arus hubung singkat

    maksimum sebesar 29.804 kA menjadi 39.285

    kA, hal tersebut mengharuskan adanya

    koordinasi ulang (resetting) dari rele arus lebih

    agar dapat lebih sensitif.

    - Hasil Koordinasi Setting Rele

    Gambar 5 Gambar Hasil Resetting untuk Bus

    1APD-MCC-1 dengan motor 1FWA-P-3C

    Tabel 5. Hasil Koordinasi Rele Arus Lebih

    Rele

    Resetting

    IDMT High Setting

    I> t> I>> t>>

    52BFP3C 4,2 1,5 8 0,11

    52BFP3B 4,2 1,5 8 0,11

    52CTF1A 2,7 2,5 5 0,11

    52CTF1B 2,7 2,5 5 0,11

    52CTF1C 2,7 2,5 5 0,11

    52CWP1A 3,4 0,65 5,2 0,11

    52CWP1B 3,4 0,65 5,2 0,11

    52CWP1C 3,4 0,65 5,2 0,11

    1APD-52-1 1,1In 1 4,5 0,41

    1APD-52-2 1,1In 1 4,5 0,41

    52-1 1,3In 4,5 16 0,12

    52-8 In 4 15 0,12

    52-12 1,3In 4,5 16 0,12

    52-13 In 4 15 0,12

    52-5 0,8In 2,5 5 0,5

    52-10 0,8In 2,5 5 0,5

    CB 14 In 2 5 0,5

    52-2 5,2 0,3 None -

    52-6 4,4 0,3 None -

    52-3 5,2 0,3 None -

    52-7 5,2 0,3 None -

    CB 2 5,3 0,4 None -

    52-16 5,3 0,4 None -

    52-18 5,3 0,4 None -

    52-20 5,3 0,4 None -

    52-11 0,9In 2 4 0,72

    MHI-4 0,9In 1 5 1

    Keterangan : = Resetting

    - Setelah dilakukan perhitungan ulang analisis koordinasi rele arus lebih, terdapat beberapa

    koordinasi yang kurang sempurna pada sistem

    eksisting, terutama pada rele motor, dimana

    sebelumnya tidak dilakukan pegaturan time

    delay (t>>), pada rele yang berada di saluran

    feeder, pengaturan I>, t>, I>>, t>> pun tidak

    sesuai dengan perhitungan secara manual

    dengan mengacu pada teori dan rumus.

    - Setelah dilakukan resetting, maka pada rele motor dilakukan penambahan t>> sebesar 0,11

    s. dengan harapan agar pengamanan dapat

    berjalan dengan lebih tepat dalam mengatasi

    gangguan yang terjadi. Untuk rele-rele arus

    lebih yang berada pada saluran feeder, juga

    dilakukan pengaturan ulang baik I>, t>, I>>,

    t>> sesuai dengan rumus perhitungan dan teori

    yang ada untuk mencapai sistem proteksi yang

    ideal. Untuk rele pelindung generator, hanya

    dilakukan perubahan pengaturan setting untuk

    I> dan t> berdasarkan perhitungan rumus.

    DAFTAR REFERENSI

    [1] Wahyudi,Ir. Diktat Sistem Pengaman Tenaga Listrik, JTE-ITS, Surabaya, 2007.

    [2] Ontoseno P, Diktat Mata Kuliah Analisis Sistem Tenaga I, JTE-ITS, Surabaya, 2008.

    [3] Ontoseno P, Diktat Mata Kuliah Analisis Sistem Tenaga II, JTE-ITS, Surabaya, 2008.

    [4] Datasheet, Motor Protection Relay, 239, GE Multilin.

    [5] Datasheet, SR Feeder Relay, 735/737, GE Multilin.

    [6] Datasheet, Generator Protection, M-3420, Beckwith Electric Company, 2001.

    [7] Irwin Lazar, Electrical System Analysis and Design for Industrial Plants, McGraw-Hill, Inc, 1980

    [8] Titarenko M.Ivonovsky,Protective Relaying in Electrical Power System.

    [9] P.M. Andersson, Power System Protection, McGraw-Hill, 1998.

    [10] Sanil S. Rao,Switchgear and Protection, Khanna Publishes, 1980.

    BIODATA PENULIS

    Albertus Rangga Permana lahir pada tanggal 5 Maret

    1988 di Surabaya.

    Menempuh pendidikan

    sekolah menegah di SMPK

    St. Clara Surabaya angkatan

    2000 dan SMAK St. Louis I

    Surabaya angkatan 2003.

    Pada saat ini sedang

    menyelesaikan kuliah di

    jurusan teknik elektro di ITS angkatan 2006. Pada

    semester 5 mengambil bidang studi atau

    spesialisasi teknik sistem tenaga.