studi koordinasi proteksi pada pt. petrokimia … 4 dari 7 1 3 2 rele cb 3126 berdasarkan standard...

7
Halaman 1 dari 7 Studi Koordinasi Proteksi pada PT. Petrokimia Gresik Akibat Penambahan Pabrik Baru (Phosporit Acid dan Amonia Urea) serta Pembangkit Baru (20 dan 30 MW) Hendra Rahman, Ontoseno Penangsang, Adi Soeprijanto Jurusan Teknik Elektro - FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih - Sukolilo Surabaya 60111 Abstrak: Kontinuitas dan keandalan merupakan faktor yang sangat dibutuhkan dalam sistem kelistrikan industri. Salah satu cara untuk meningkatkan kontinuitas dan keandalan adalah sistem koordinasi proteksi. Sistem ini sangat berperan penting untuk menjamin kontinuitas dan keandalan sistem penyaluran tenaga listrik. Dalam rangka meningkatkan pelayanan ke masyarakat, PT. Petrokimia akan mengembangkan produksinya dengan penambahan pabrik Phosporit Acid (PA) dan Amonia Urea yang masing-masing membutuhkan daya 15 MW dan 18 MW. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut akan dibangun pembangkit dengan daya sebesar 20 dan 30 MW. Dengan penambahan pembangkit dan beban pada PT. Petrokimia Gresik akan berpengaruh pada arus hubung singkat (Short Circuit Current) pada setiap bus khususnya bus yang menjadi bus integrasi 20 kV. Untuk itu perlu dilakukan analisis ulang setting koordinasi rele yang ada seperti rele pengaman arus lebih (Over Current Relay) dan rele pengaman gangguan tanah (Ground Fault Relay) serta menggambarkan kurva karakteristiknya. Dengan menganalisis kurva proteksi dan koordinasi peralatan pengaman (proteksi) sepanjang saluran diharapkan akan mencegah atau membatasi kerusakan jaringan beserta peralatannya. Untuk membantu proses studi analisis koordinasi rele-rele pengaman pada sistem tenaga listrik di PT. Petrokimia Gresik digunakan software pendukung yaitu ETAP STAR 7.00. Kata Kunci: Kontinuitas, Keandalan, Koordinasi, Short Circuit Current I. PENDAHULUAN alam upaya melayani kegiatan operasional di PT. Petrokimia Gresik mengoperasikan Gas Turbine Generator (GTG Plant-I) 1x33 MW, Steam Turbine Generator (STG Plant-III) 1x11.5 MW dan 1x8.5 MW serta Daya dari PLN dengan kontrak 20 MVA. Pada tahun 2010 Petrokimia akan meningkatkan keandalan dengan menambahkan satu unit pembangkit Steam Turbine Generator (STG KEBB Plant) sebesar 1x32 MW, dan pada tahun 2011 direncanakan ada penambahan STG AMONIAK-UREA 1x30MW, dan STG PA-JVC 1x17.5MW. Untuk meningkatkan keandalan dan spining reserve, Unit-unit pembangkit tersebut akan diintegrasikan langsung ke sistem tegangan 20 KV. Dengan adanya integrasi tersebut akan mengakibatkan perubahan level short circuit pada sistem semula. Hal ni akan mengakibatkan perubahan setting pengaman pada sistem eksisting Salah satu metoda yang dilakukan untuk memperoleh keandalan sistem adalah koordinasi rele pengaman dengan memfungsikan rele sebagai pengaman utama dan pengaman cadangan. Proteksi cadangan ini umumnya mempunyai perlambatan waktu (time delay), hal ini untuk memberikan kesempatan kepada poteksi utama beroperasi terlebih dahulu, dan jika proteksi utama gagal baru proteksi cadangan yang akan beroperasi[1]. Dengan koordinasi rele yang baik dan relevan, mengisolir gangguan, keandalan dan kontinuitas supplaí daya tetap terjaga optimal. II. TEORI PENUNJANGG A. Gangguan Hubung Singkat Pada sistem tenaga listrik tidak terlepas dari terjadinya berbagai macam ganguan. Pada sistem tenaga listrik, gangguan (fault) yang terjadi dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Gangguan listrik Jenis gangguan ini adalah gangguan listrik yang timbul dan terjadi pada bagian bagian listrik. 2. Gangguan mekanis Jenis gangguan ini terjadi dikarenakan adanya kerusakan secara fisik dari peralatan. 3. Gangguan sistem Jenis gangguan ini terjadi berhubungan dengan kondisi parameter pada sistem. Bila ditinjau dari segi lamanya gangguan, jenis gangguan dapat dikelompokkan menjadi dua macam yaitu[2]: a. Gangguan temporer. b. Gangguan permanen. B. Rele Arus Lebih (Overcurrent Relay) Rele arus lebih merupakan suatu jenis rele yang bekerja berdasarkan besarnya arus masukan, dan apabila besarnya arus masukan melebihi suatu harga tertentu yang dapat diatur (I p ) maka rele arus lebih bekerja. Dimana I p merupakan arus kerja yang dinyatakan menurut gulungan sekunder dari trafo arus (CT). Bila suatu gangguan terjadi di dalam daerah perlindungan rele, besarnya arus gangguan If yang juga dinyatakan terhadap gulungan sekunder CT juga. Rele akan bekerja apabila memenuhi keadaan sebagai berikut [2]: If > Ip rele bekerja (trip) If < Ip tidak bekerja (blok) C. Setting Rele Pengaman a. Setting Arus Pada dasarnya batas penyetelan rele arus lebih adalah rele tidak boleh bekerja pada saat beban maksimum. Arus settingnya harus lebih besar dari arus beban maksimumnya. Arus penyetelan pun harus memperhatikan kesalahan pick up sesuai dengan British Standard Pick Up = 1.05 s/d 1.3 Iset [3]. b. Setting Waktu Penyetelan waktu kerja rele terutama dipertimbangkan terhadap kecepatan dan selektivitas kerja dari rele, sehingga rele tidak salah operasi, yang dapat menyebabkan tujuan pengaman tidak berarti. Untuk setting waktu sesuai standard IEEE 242. D. Rele Gangguan ke Tanah (Ground Fault Relay) Gangguan satu fasa ke tanah dan dua fasa ke tanah dapat diamankan dengan rele gangguan tanah. Rele ini merupakan pengaman arus lebih yang dilengkapi zero sequence current filter. Prinsip kerja rele ini dapat dilihat pada gambar 1. Pengaman ini akan aktif jika arus sisa Ires = Ia+Ib+Ic yang mengalir naik melebihi setting threshold [4]. Gabungan metode untuk membedakan lokasi dan tipe gangguan pada aplikasi dilapangan sangat bermanfaat. Gambar 1. (a) Rele zero sequence, (b) Kombinasi rele arus lebih dan rele gangguan tanah. E. Koordinasi Pengaman 1. Metode Pentanahan Netral Pentanahan netral adalah mengetanahkan bagian dari sistem yang pada keadaan kerja normal dialiri arus listrik. Tujuan dari pentanahan netral ini adalah untuk menjaga keandalan dari sistem kelistrikan. 2. Sistem Pentanahan melalui Reaktansi Metode ini menggunakan reaktansi induktif antara netral generator dan tanah. D

Upload: trinhminh

Post on 11-Mar-2019

224 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Halaman 1 dari 7

Studi Koordinasi Proteksi pada PT. Petrokimia Gresik Akibat

Penambahan Pabrik Baru (Phosporit Acid dan Amonia Urea) serta Pembangkit Baru (20 dan 30 MW)

Hendra Rahman, Ontoseno Penangsang, Adi Soeprijanto

Jurusan Teknik Elektro - FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Kampus ITS, Keputih - Sukolilo Surabaya – 60111

Abstrak: Kontinuitas dan keandalan merupakan faktor yang sangat

dibutuhkan dalam sistem kelistrikan industri. Salah satu cara untuk

meningkatkan kontinuitas dan keandalan adalah sistem koordinasi proteksi. Sistem ini sangat berperan penting untuk menjamin kontinuitas dan

keandalan sistem penyaluran tenaga listrik. Dalam rangka meningkatkan

pelayanan ke masyarakat, PT. Petrokimia akan mengembangkan produksinya dengan penambahan pabrik Phosporit Acid (PA) dan Amonia

Urea yang masing-masing membutuhkan daya 15 MW dan 18 MW. Untuk

memenuhi kebutuhan tersebut akan dibangun pembangkit dengan daya

sebesar 20 dan 30 MW. Dengan penambahan pembangkit dan beban pada

PT. Petrokimia Gresik akan berpengaruh pada arus hubung singkat (Short

Circuit Current) pada setiap bus khususnya bus yang menjadi bus integrasi 20 kV. Untuk itu perlu dilakukan analisis ulang setting koordinasi rele

yang ada seperti rele pengaman arus lebih (Over Current Relay) dan rele

pengaman gangguan tanah (Ground Fault Relay) serta menggambarkan kurva karakteristiknya. Dengan menganalisis kurva proteksi dan koordinasi

peralatan pengaman (proteksi) sepanjang saluran diharapkan akan

mencegah atau membatasi kerusakan jaringan beserta peralatannya. Untuk membantu proses studi analisis koordinasi rele-rele pengaman pada sistem

tenaga listrik di PT. Petrokimia Gresik digunakan software pendukung

yaitu ETAP STAR 7.00.

Kata Kunci: Kontinuitas, Keandalan, Koordinasi, Short Circuit Current

I. PENDAHULUAN

alam upaya melayani kegiatan operasional di PT. Petrokimia

Gresik mengoperasikan Gas Turbine Generator (GTG Plant-I)

1x33 MW, Steam Turbine Generator (STG Plant-III) 1x11.5 MW

dan 1x8.5 MW serta Daya dari PLN dengan kontrak 20 MVA. Pada

tahun 2010 Petrokimia akan meningkatkan keandalan dengan

menambahkan satu unit pembangkit Steam Turbine Generator

(STG KEBB Plant) sebesar 1x32 MW, dan pada tahun 2011

direncanakan ada penambahan STG AMONIAK-UREA 1x30MW,

dan STG PA-JVC 1x17.5MW. Untuk meningkatkan keandalan dan

spining reserve, Unit-unit pembangkit tersebut akan diintegrasikan

langsung ke sistem tegangan 20 KV. Dengan adanya integrasi

tersebut akan mengakibatkan perubahan level short circuit pada

sistem semula. Hal ni akan mengakibatkan perubahan setting

pengaman pada sistem eksisting

Salah satu metoda yang dilakukan untuk memperoleh

keandalan sistem adalah koordinasi rele pengaman dengan

memfungsikan rele sebagai pengaman utama dan pengaman

cadangan. Proteksi cadangan ini umumnya mempunyai

perlambatan waktu (time delay), hal ini untuk memberikan

kesempatan kepada poteksi utama beroperasi terlebih dahulu, dan

jika proteksi utama gagal baru proteksi cadangan yang akan

beroperasi[1]. Dengan koordinasi rele yang baik dan relevan,

mengisolir gangguan, keandalan dan kontinuitas supplaí daya tetap

terjaga optimal.

II. TEORI PENUNJANGG

A. Gangguan Hubung Singkat

Pada sistem tenaga listrik tidak terlepas dari terjadinya

berbagai macam ganguan. Pada sistem tenaga listrik, gangguan

(fault) yang terjadi dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Gangguan listrik

Jenis gangguan ini adalah gangguan listrik yang timbul dan

terjadi pada bagian – bagian listrik.

2. Gangguan mekanis

Jenis gangguan ini terjadi dikarenakan adanya kerusakan

secara fisik dari peralatan.

3. Gangguan sistem

Jenis gangguan ini terjadi berhubungan dengan kondisi

parameter pada sistem.

Bila ditinjau dari segi lamanya gangguan, jenis gangguan dapat

dikelompokkan menjadi dua macam yaitu[2]:

a. Gangguan temporer.

b. Gangguan permanen.

B. Rele Arus Lebih (Overcurrent Relay)

Rele arus lebih merupakan suatu jenis rele yang bekerja

berdasarkan besarnya arus masukan, dan apabila besarnya arus

masukan melebihi suatu harga tertentu yang dapat diatur (Ip) maka

rele arus lebih bekerja. Dimana Ip merupakan arus kerja yang

dinyatakan menurut gulungan sekunder dari trafo arus (CT). Bila

suatu gangguan terjadi di dalam daerah perlindungan rele, besarnya

arus gangguan If yang juga dinyatakan terhadap gulungan sekunder

CT juga. Rele akan bekerja apabila memenuhi keadaan sebagai

berikut [2]:

If > Ip rele bekerja (trip)

If < Ip tidak bekerja (blok)

C. Setting Rele Pengaman

a. Setting Arus

Pada dasarnya batas penyetelan rele arus lebih adalah rele

tidak boleh bekerja pada saat beban maksimum. Arus

settingnya harus lebih besar dari arus beban

maksimumnya. Arus penyetelan pun harus

memperhatikan kesalahan pick up sesuai dengan British

Standard Pick Up = 1.05 s/d 1.3 Iset [3].

b. Setting Waktu

Penyetelan waktu kerja rele terutama dipertimbangkan

terhadap kecepatan dan selektivitas kerja dari rele,

sehingga rele tidak salah operasi, yang dapat

menyebabkan tujuan pengaman tidak berarti. Untuk

setting waktu sesuai standard IEEE 242.

D. Rele Gangguan ke Tanah (Ground Fault Relay)

Gangguan satu fasa ke tanah dan dua fasa ke tanah dapat

diamankan dengan rele gangguan tanah. Rele ini merupakan

pengaman arus lebih yang dilengkapi zero sequence current filter.

Prinsip kerja rele ini dapat dilihat pada gambar 1. Pengaman ini

akan aktif jika arus sisa Ires = Ia+Ib+Ic yang mengalir naik

melebihi setting threshold [4]. Gabungan metode untuk

membedakan lokasi dan tipe gangguan pada aplikasi dilapangan

sangat bermanfaat.

Gambar 1. (a) Rele zero sequence, (b) Kombinasi rele arus lebih dan rele gangguan tanah.

E. Koordinasi Pengaman

1. Metode Pentanahan Netral

Pentanahan netral adalah mengetanahkan bagian dari sistem

yang pada keadaan kerja normal dialiri arus listrik. Tujuan dari

pentanahan netral ini adalah untuk menjaga keandalan dari

sistem kelistrikan.

2. Sistem Pentanahan melalui Reaktansi

Metode ini menggunakan reaktansi induktif antara netral

generator dan tanah.

D

Halaman 2 dari 7

3

1

2

3. Sistem Pentanahan melalui Tahanan

a. Grounding Transformer

b. Low Impedance Grounding

c. High Impedance Grounding

4. Sistem Pentanahan tanpa Impedansi

Pada sistem-sistem yang diketanahkan tanpa impedansi, bila

terjadi gangguan ke tanah selalu mengakibatkan terganggunya

saluran (line outage), yaitu gangguan itu harus diisolir dengan

membuka pemutus daya.

III. SISTEM KELISTRIKAN PT. PETROKIMIA

GRESIK

Pada sistem kelistrikan PT. Petrokimia gresik terdapat lima

rating tegangan yang digunakan, yaitu :

1. Tegangan 150 KV

Tegangan 150 KV berada pada daerah bus PLN Utility.

Tegangan ini yang masuk pada Trafo PLN dan

menyulang bus HVS-00/GI150a.

2. Tegangan 20 KV

Tegangan ini berada di area composite network pabrik

dua. Tegangan ini menyulang composite network EP 02-

01 dan EP reformer.

3. Tegangan 11.5 KV

Tegangan ini berada didaerah outgoing dari GTG 100.

Rating tegangan ini hanya ada pada Pabrik I

4. Tegangan 6 KV

5. Tegangan 0.38 KV

Gambar 2. Single line diagram typical 1 dan typical 2

Gambar 3. Analisa Kurva Koordinasi Proteksi Pabrik Baru

IV. KOORDINASI RELE PENGAMAN PT. PETROKIMIA

GRESIK

A. Analisis Gangguan Arus Hubung Singkat

Untuk perhitungan analisa hubung singkat ini digunakan dua

konfigurasi yang mewakili hubung singkat minimum dan

maksimum yaitu:

Hubung singkat minimum : Pada saat semua generator

beroperasi (on) dan pembangkit baru dalam keadaan

tidak beroperasi (off).

Hubung singkat maksimum : pada saat semua generator

beroperasi (on) dan pembangkit baru sudah dalam

keadaan terintegrasi.

TABEL I

ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT

Bus Isc max 4

Cycle

Isc max 30

cycle

Isc min 30

cycle

ID kV KA KA KA

22HVS-29 20 21.186 14.778 10.260 B 400 20 22.353 15.46 10.613

B-GEN 01 6 38.877 28.814 27.500

HV AU-2 11.5 28.762 19.394 10.096 HV PA-JVC 6 29.777 19.343 8.756

HVS02A-1 2 22.845 15.694 10.700

HVS02A-2 2 22.845 15.694 10.700 HVS 65 6 33.669 19.484 18.925

HVS-00/GI150a 2 21.769 15.342 10.938

HVS-00/GI150b 2 21.769 15.342 10.938 HVS-01 2 22.822 15.68 10.694

HVS-1a/TSP-1 6 9.43 6.927 6.525

HVS-1b/TSP-1 6 8.345 5.913 5.618

Untuk menghitung arus hubung singkat digunakan software

ETAP 7.0.0. Hubung singkat minimum adalah hubung singkat 2

fasa pada 30 cycle. Sedangkan hubung singkat maksimum adalah

hubung singkat 3 fasa, pada 4 cycle dan 30 cycle.

B. Analisis Setting Rele

a. Setting Rele dari Bus HVS02A-1 ke bus HVS02A-2 dan

bus HVS/GI150a (Typical 1)

Gambar 4. Setting Rele dari Bus HVS02A-1 ke bus HVS02A-2 dan bus HVS/GI150a

Gambar 5. Kurva Koordinasi Line Proteksi Existing Rele dari Bus HVS02A-1 ke bus HVS02A-2 dan bus HVS/GI150a

Halaman 3 dari 7

1

2

3

4

Pada kondisi eksisting kondisi yang terjadi adalah:

1. Pengaturan arus beban penuh rele UT-09 dan GI-06

kurang dari arus beban penuh bus HVS02A-1.

Pengaturan arus beban penuh rele UT-10 kurang dari

arus beban penuh yang melewati rele tersebut.

Berdasarkan standard BS 142-1983 batas penyetelan

antara 1,05 – 1,3 Iset.

2. Pengaturan rele UT-09 dan GI-06 adalah back up dari

rele UT-10. Pada kondisi eksisting pengaturan definite

tidak ada koordinasi waktu antara rele utama dan rele

back up. Jika terjadi gangguan maka akan trip

bersamaan.

3. Pengaturan time delay untuk rele difinite (50) pada

semua rele kurang dari 0.2s sehingga pengaturannya

dapat dikatakan instan atau tidak berarti.

Perhitungan ulang pengaturan eksisting rele adalah

sebagai berikut:

Rele UT-10

Jenis Rele UT-10 = MG Sepam 1000

Kurva = Standard Inverse

Isc max 4 cycle Bus HVS02A-1, 20 kV = 22845 A

Isc min 30 cycle Bus HVS02A-1, 20 kV = 10700 A

CT = 1200/5

Arus beban penuh yang melewati Rele UT-10 adalah:

FLA = 650 A

Current setting IDMT ( I> )

1,05 x FLA Ipp 0,8 x Isc min 30 cycle-HVS02A-1; 20 kV

1,05 x 650 A Ipp 0,8 x 10700 A

672 A Ipp 8560 A

dipilih Ipp = 700 A

Arus setting = nCT

Ipp=

5/1200

700= 2.91 A

Sehingga setting arus pickup = In

Iset=

5

2.91= 0.582

Dipilih Tap = 0.6 In

Nilai aktual Iset = 5x 0.55 x 5

1200 = 720 A

Time Setting IDMT ( Time Dial ) Waktu operasi yang diinginkan = t = 0.3

t>= Time Dial

Iset

20kV 1;-HVS02A bus cycle 4max Isc = 720

22845 = 31.72

t = =

t> = 0.4

Current setting High Set (I>>)

Iset ≥ 0.8 x

nCT

20kV 1;-HVS02A bus cycle 30min Isc

Iset ≥ 0.8 x 1200/5

10700 ; didapatkan Iset ≥ 35.67

Dipilih I set = 35.67

Sehingga pickup setting definite = In

Iset =

5

67.35 = 7.13

Dipilih pickup setting definite (I>>) = 7.2 In

Setting waktu (t>>) = 0.1 s

Dengan cara perhitungan yang sama dengan perhitungan

rele UT-10 dilakukan perhitungan untuk rele-rele yang lain agar

diperoleh setting rele yang tepat sehingga rele-rele tersebut dapat

terkoordinasi dengan baik. Dari hasil perhitungan didapatkan

setting rele typical 1 sebagai berikut:

TABEL II

SETTING RELE TYPICAL 1

Relay ID UT-10 UT-09 GI-06

Jenis Rele MG Sepam

1000 MG Sepam

1000 MG Sepam

1000

Type Standard

Inverse

Standard

Inverse

Standard

Inverse

CT rasio 1200/5 600/5 600/5

Pick-up (I>) 0.6 In 1.4 In 1.4 In

Time Dial 0.4 0.6 0.6

Instant (I>>) 7.2 14.3 14.3

Time Delay 0.1 0.4 0.4

Gambar 6. Kurva Koordinasi Line Proteksi Resetting Rele dari Bus

HVS02A-1 ke bus HVS02A-2 dan bus HVS/GI150a

b. Setting Rele dari Bus HVS02A-2 ke bus HVS02A-1 bus

B400 (Typical 2)

Gambar 7. Setting Rele dari Bus HVS02A-2 ke bus HVS02A-2

Pada gambar 8, kondisi eksisting yang terjadi adalah:

1. Pengaturan arus beban penuh rele UT-11 dan rele CB405

kurang dari arus beban penuh bus HVS02A-2.

Pengaturan arus beban penuh rele UT-10 kurang dari

arus beban penuh yang melewati rele tersebut.

97.2

1

02.0

0.14

Iset

Iscmax

tX

97.2102.0

0.14 t

72.31

X

Halaman 4 dari 7

1

3

2

Berdasarkan standard BS 142-1983 batas penyetelan

antara 1,05 – 1,3 Iset.

2. Pengaturan rele UT-11 dan rele CB405 adalah back up

dari rele UT-10. Pada kondisi eksisting pengaturan

definite tidak ada koordinasi waktu antara rele utama dan

rele back up. Jika terjadi gangguan maka akan trip

bersamaan.

3. Pengaturan time delay untuk rele difinite (50) pada

semua rele kurang dari 0.2s sehingga pengaturannya

dapat dikatakan instan atau tidak berarti.

Gambar 8. Kurva Koordinasi Line Proteksi Existing Rele dari Bus

HVS02A-2 ke bus HVS02A-2 dan bus B400

Dari kesalahan eksisting rele yg tidak terkoordinasi, maka

diperlukan pengaturan ulang untuk mencapai koordinasi yang

handal. Berikut adalah setting rele-rele pada typical 2

menggunakan perhitungan yang sama seperti pada setting rele

typical 1 (setting rele UT-10):

TABEL III

SETTING RELE TYPICAL 2

Relay ID UT-10 UT-11 CB 405

Jenis Rele MG Sepam

1000 MG Sepam

1000 MG Sepam

1000

Type Standard

Inverse

Standard

Inverse

Standard

Inverse

CT rasio 1200/5 1200/5 1200/5

Pick-up (I>) 0.6 In 1.05 In 1.05 In

Time Dial 0.4 0.7 0.7

Instant (I>>) 7.2 7.2 7.2

Time Delay 0.1 0.4 0.4

Berdasarkan setting rele-rele pengaman pada tabel 3 didapatkan

kurva koordinasi sebagai berikut:

Gambar 9. Kurva Koordinasi Line Proteksi Existing Rele dari Bus HVS02A-2 ke bus HVS02A-1 dan bus B400

C. Analisa Kurva Koordinasi Proteksi Pabrik Baru

a. Setting Rele mulai Bus HV AU-2; 11.5 kV hingga Bus

HVS02A-2; 20 kV

Rele CB 3126

Jenis Rele CB 3126 = MG Sepam 1000

Kurva = Standard Inverse

Isc max 4 cycle Bus HV AU-2; 11.5 kV = 28762 A

Isc min 30 cycle Bus HV AU; 11.5 kV = 10096 A

CT = 2500/5

FLA Trafo Amo_Urea-2 sisi 20 kV

=kV*3

MVA=

5.11*3

35=1757.15A

Current setting IDMT ( I> )

1,05 x FLA Ipp 0,8 x Isc min 30 cycle-HV AU; 11.5 kV

1,05 x 1757.15 A Ipp 0,8 x 10096A

1845 A Ipp 8076.8 A

dipilih Ipp = 1845 A

Arus setting = nCT

Ipp=

5/2500

1845= 3.69 A

Sehingga setting arus pickup = In

Iset=

5

3.69= 0.738

Dipilih Tap = 0.75 In

Nilai aktual Iset = 5x 0.75 x 5

2500 = 1875 A

Time Setting IDMT ( Time Dial ) Rele CB 3126 berfungsi sebagai rele utama bus HV AU-2 untuk itu

dipilih waktu operasi yang diinginkan= t = 0.3

t> = Time Dial

Iset

kV 20 toconv kV 11.5 2;-AU HV bus cycle 4max Isc =

1875

16538.15 = 8.82

t = =

t> = 0.2

97.2

1

02.0

0.14

Iset

Iscmax

tX

97.2102.0

82.8

0.14

tX

1

2

3

4

Halaman 5 dari 7

Current setting High Set (I>>)

Iset ≥ 0.8 x

nCT

kV 20 conv 11.5kV, 2,-AU HV bus cycle 30min Isc

Iset ≥ 0.8 x 2500/5

5805.2

Iset ≥ 9.29

Dipilih I set = 13A

Sehingga pickup setting definite = In

Iset =

5

13 = 2.6

Dipilih pickup setting definite (I>>) = 2.6 In

Setting waktu (t>>) = 0.1 s

TABEL IV

SETTING RELE MULAI BUS HV AU-2; 11.5 KV HINGGA BUS HVS02A-2; 20 KV

Relay ID CB 3126 CB 3127 CB 3122

Jenis Rele MG Sepam

1000

MG Sepam

1000

MG Sepam

1000

Type Standard Inverse

Standard Inverse

Standard Inverse

CT rasio 2500/5 1200/5 1200/5

Pick-up (I>) 0.75 In 1.05 In 1.05 In

Time Dial 0.4 0.7 0.7

Instant (I>>) 7.2 7.2 7.2

Time Delay 0.1 0.4 0.4

Berdasarkan setting rele-rele pengaman pada tabel 4 didapatkan

kurva koordinasi sebagai berikut:

Gambar 10. Setting Rele mulai Bus HV AU-2; 11.5 kV hingga Bus

HVS02A-2; 20 kV

Dari analisa gambar terlihat bahwa:

1. Rele CB 3126 adalah pengaman utama trafo AMO_UREA-2

dengan arus beban penuh pada trafo AMO_UREA-2; 11.5

kV. Setting rele definite CB 3126 diatur 0.1s.

2. Rele CB 3122 adalah rele back up trafo AMO_UREA-2

dengan settingan low set arus beban penuh pada trafo

AMO_UREA-2; 20 kV. Selain bertindak sebagai back up

rele CB 3126, rele ini juga sebagai pengaman hubung

singkat bus HVS02A-2. Jadi kedua rele ini memiliki setting

definite di set 0.1s, namun dengan konsep pengamanan

terhadap arus hubung singkat berbeda

3. Setting rele CB 3127 adalah pengaman utama generator STG

AM_UR-2 dengan low set arus beban penuhnya pada

generator STG AM_UR-2. Setting rele definite CB 3127

adalah 0.4s sehingga saat terjadi gangguan pada bus HV

AU-2 rele CB 3127 akan mengamankan generator STG

AM_UR-2.

b. Setting Rele mulai Bus HV PA-JVC; 6 kV hingga Bus

B400; 20kV

Dengan cara perhitungan yang sama dengan perhitungan rele

pada typical sebelumnya dilakukan perhitungan untuk rele-rele

yang lain untuk mendapatkan setting yang tepat. Sehingga rele-rele

tersebut bisa terkoordinasi dengan baik. Dari hasil perhitungan

didapatkan setting rele sebagai berikut:

TABEL V

SETTING RELE MULAI BUS HV PA-JVC; 6 KV HINGGA BUS B400; 20KV

Relay ID CB 3128 CB 3129 CB Future

Jenis Rele MG Sepam

1000

MG Sepam

1000

MG Sepam

1000

Type Standard Inverse

Standard Inverse

Standard Inverse

CT rasio 2500/5 2500/5 1250/5

Pick-up (I>) 0.3 In 0.85 In 0.35 In

Time Dial 0.25 0.6 0.4

Instant (I>>) 2.6 7 8

Time Delay 0.1 0.4 0.1

Berdasarkan setting rele-rele pengaman pada tabel 5 didapatkan

kurva koordinasi sebagai berikut:

Gambar 11. Setting Rele mulai Bus HV PA-JVC; 6 kV hingga Bus B400;

20kV

1

3

1 2

2

1

3

Halaman 6 dari 7

2

3

1

Dari analisa gambar terlihat bahwa:

1. Rele CB 3128 adalah pengaman utama trafo PA-JVC dengan

arus beban penuh pada trafo PA-JVC; 6 kV. Setting rele

definite CB 3128 diatur 0.1s. Sebagai back up adalah rele CB

Future.

2. Rele CB Future adalah rele back up trafo PA-JVC dengan

settingan low set arus beban penuh nya pada trafo PA-JVC;

20 kV. Selain bertindak sebagai back up rele CB 3128, rele

ini juga sebagai pengaman hubung singkat bus B400. Jadi

kedua rele ini memiliki setting definite di set 0.1s, namun

dengan konsep pengamanan terhadap arus hubung singkat

berbeda.

3. Setting rele CB 3129 adalah pengaman utama generator STG

PA-JVC dengan low set arus beban penuhnya pada

generator STG PA-JVC. Setting rele definite CB 3129 adalah

0.4s sehingga saat terjadi gangguan pada bus HV PA-JVC

rele CB 3129 akan mengamankan generator STG PA-JVC.

D. Koordinasi Rele Gangguan ke Tanah (Ground Fault

Relay)

Gambar 12. Kurva Koordinasi Eksisting Ground Fault Relay feeder 20 kV sisi integrasi

Pada sistem kelistrikan eksisting PT. Petrokimia Gresik

konfigurasi sistem dibedakan pada beberapa level tegangan, hal ini

mengakibatkan koordinasi peralatan pengaman arus gangguan ke

tanah dipisahkan pada tiap level tegangan, jika tejadi gangguan

pada satu level tegangan tertentu , pengaman yang berada pada satu

feeder dengan tegangan yang berbeda tidak akan merasakan

gangguan. Hal ini tentu saja akan berbahaya jika sistem sudah

terintegrasi pada feeder 20 kV karena jika terjadi gangguan ke

tanah maka akan dikhawatirkan rele gangguan ke tanah tidak dapat

mengisolir terjadinya gangguan. Dari gambar kurva di atas dapat

dilihat bahwa:

1. Pada sisi low set ini perlu dikaji ulang, karena jika

terjadi gangguan satu fasa ke tanah pada feeder 20 kV ,

rele GI-02 sebagai incoming bus HVS-00/GII150a tidak

akan berfungsi mengamankan sistem.

2. Tejadi overlapping, hal ini terlihat pada kurva pengaman

dan harus di sempurnakan untuk menghindari kesalahan

terjadinya trip rele.

3. Setting definite perlu dikoordinasikan, supaya didapatkan

selektivitas yang baik antara rele utama dan rele back up.

Dari kesalahan eksisting rele yg tidak terkoordinasi, maka

diperlukan pengaturan ulang untuk mencapai koordinasi yang

handal. Untuk itu perlu dilakukan beberapa perbaikan dengan

rekomendasi sebagai berikut:

1. Perubahan sistem petanahan, dengan menambah sebuah

Zig-Zag transformator dengan NGR 200 Amp di bus

HVS02A-2; 20 kV.

2. Pengadaan DS/kontaktor untuk setiap NGR generator

dan trafo.

3. Pada saat Pabrik terinterkoneksi pada bus 20kV, operasi

DS/kontaktor NGR transformator terbuka (open),

kontaktor NGR transformator zig-zag tertutup.

4. Pada saat generator beroperasi sendiri (tidak

terinterkoneksi pada Bus 20 kV), DS/Kontaktor NGR

transformator tertutup (terhubung).

Sedangkan untuk mendapatkan setting ground fault relay

yang tepat maka dilakukan analisa perhitungan ulang (resetting)

terhadap kondisi eksisting rele yang sudah ada sebagai berikut:

Rele GI-02

Device Type = Merlin Gerin Sepam 1000

Kurva = Definite

CT = 600/5

5-10% x Iset fasa < IPP < 50% x Iset fasa

10% x 244 < IPP < 50% x 244

24.4 < IPP < 122

Tap = inCT

Ipp =

600

4.24 = 0,04

Karena pada option pengaturan Tap untuk settingan ground fault

rele Merlin Gerin Sepam 1000 terendah di 0,05. Maka Tap dipilih

0,05.

Td = 0,1 s

Dengan cara perhitungan yang sama dengan perhitungan rele

pada GI-02, dilakukan perhitungan untuk rele-rele gangguan ke

tanah yang lain untuk mendapatkan setting yang tepat. Sehingga

rele-rele tersebut bisa terkoordinasi dengan baik. Dari hasil

perhitungan didapatkan setting rele sebagai berikut:

TABEL VI

SETTING GROUND FAULT RELAY FEEDER 20 KV SISI INTEGRASI

Jenis Rele Kurva Type CT

Rasio Tap

Time Dial

Rele GI-02 MG Sepam

1000

Definite

Time 600/5 0.05 0.1

Rele GI-08 MG Sepam 1000

Definite Time

600/5 0.05 0.1

Rele GI-07 MG Sepam

1000

Definite

Time 1000/5 0.05 0.4

Rele UT-09 MG Sepam

1000

Definite

Time 600/5 0.05 0.7

Rele GI-06 MG Sepam 1000

Definite Time

600/6 0.05 0.7

Rele UT-08 MG Sepam

1000

Definite

Time 1200/5 0.05 0.4

Rele UT05 MG Sepam

1000

Definite

Time 1200/6 0.05 0.4

Rele UT-11 MG Sepam 1000

Definite Time

1200/5 0.05 0.4

Rele UT-10 MG Sepam 1000

Definite Time

1200/6 0.05 1

Berikut adalah kurva Setting Ground Fault Relay pada 20 kV sisi

integrasi:

Halaman 7 dari 7

Gambar 13. Kurva Koordinasi Resetting Ground Fault Relay feeder 20 kV

sisi integrasi dengan perubahan sistem

E. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan untuk

koordinasi setting pengaman rele pada pabrik baru Amonia Urea

dan pabrik Phosporit Acid dengan sisi integrasi bus 20 kV, maka

dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Pengintegrasian yang dilakukan antara pabrik baru

Amonia Urea dan pabrik Phosporit Acid dengan sisi

integrasi bus 20 kV PT. Petrokimia Gresik menyebabkan

terjadinya kenaikan arus hubung singkat di PT.

Petrokimia Gresik.

2. Setelah dilakukan analisis ulang koordinasi untuk rele

arus lebih, maka diperoleh didapatkan bahwa data

eksisting rele-rele pengaman yang digunakan pada sisi

integrasi tidak terkoordinasi dengan baik. Pengaturan low

set terlihat tidak mengikuti standard BS 142-1983.

Pengaturan waktu juga dibuat instan tidak sesuai dengan

standar IEEE 242. Maka perlu dilakukan analisa ulang

(resetting).

3. Untuk pengaturan rele-rele pengaman arus lebih pada

pabrik baru dengan sisi integrasi bus 20 kV perlu

dianalisa sebaik mungkin untuk mendapatkan koordinasi

yang benar.

4. Pengintegrasian yang dilakukan antara pabrik baru

Amonia Urea dan pabrik Phosporit Acid dengan sisi

integrasi bus 20 kV PT. Petrokimia Gresik juga

menyebabkan terjadinya kenaikan arus hubung singkat

ke tanah. Analisa yang dilakukan pada tugas akhir ini

yaitu pada sisi integrasi utama 20 kV.

5. Dari kesalahan eksisting rele Ground Fault yang tidak

terkoordinasi dengan baik. Maka perlu dilakukan

beberapa perbaikan dan rekomendasi untuk mendapatkan

analisa pengaturan rele yang benar dan terkoordinasi

dengan baik.

F. DAFTAR PUSTAKA

1. P.M Anderson , Power System Protection, McGraw-

Hill, 1998

2. Gonen, Turan, ”Modern Power System Analysis”, USA,

1988.

3. Hewitson, L.G., Brown, Mark, Balakrishnan, Ramesh,

“Practical Power System Protection”, IDC

Technologies, Netherland, 2004.

4. Preve, Cristophe, “Protection of Electrical Network”,

ISTE Ltd, Great Britain and the United States, 2006.

5. Penangsang, Ontoeseno, “Diktat Kuliah Analisa Sistem

Tenaga 2”, Teknik Elektro-ITS, Surabaya, 2006.

BIODATA PENULIS Hendra Rahman, lahir di Agam, Sumatera

Barat pada tanggal 18 Juli 1987. Lahir

dengan jenis kelamim laki-laki dan sehat.

Menempuh pendidikan pertama di Sekolah

Dasar Negeri 014 Batam di tahun 1997.

Kemudian melanjutkan ke Sekolah

Lanjutan Tingkat Pertama 009 Batam.

Setelah menempuh pendidikan selama 3

tahun, lulus dan langsung melanjutkan ke

Sekolah Menengah Atas Negeri 1 Batam .

Setelah lulus memuaskan dengan waktu 3 tahun kemudian penulis

melanjutkan jenjang pendidikan ke tingkat Perguruan Tinggi di

Politeknik Negeri Padang Sumatera Barat pada Jurusan Elektro

program Studi Elektronika. Penulis menempuh pendidikan ini

selama 3 tahun, setelah lulus penulis sempat bekerja di salah satu

perusahaan swasta di bidang Oil and Gas Service di Riau. Pada

tahun 2009 penulis melanjutkan pendidikannya di Teknik Elektro

ITS melalui program Lintas Jalur dengan program Studi Sistem

Tenaga Listrik hingga sekarang. Penulis dapat dihubungi di email

address: [email protected]