studi koordinasi rele pengaman pada sistem … · perusahaan ini berlokasi di cilegon, jawa barat....

6
Procedings Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 1 dari 6 STUDI KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM KELISTRIKAN DI PT. CHANDRA ASRI, CILEGON, JAWA BARAT Aris Widodo 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. Disini peran koordinasi sistem proteksi sangat penting untuk menjamin kontinuitas dan keandalan sistem penyaluran tenaga listrik. Untuk meningkatkan keandalan sistem kelistrikan di PT. Chandra Asri, Cilegon, Jawa Barat, maka sensitifitas peralatan pengamannya perlu ditingkatkan. Hal ini dilakukan dengan menganalisa ulang setting dan koordinasi rele pengaman arus lebih serta rele gangguan tanah dan menggambarkan kurva karakteristik koordinasinya. Dalam melakukan analisa setting rele pengaman perlu diperhatikan besar arus gangguan hubung singkat, kapasitas daya beban, arus beban penuhnya serta pentanahan sistem tersebut. Selain itu juga harus memperhatikan karakteristik serta pemasangan peralatan pengaman terpasang. Dari analisa setting eksisting diketahui terdapat beberapa kesalahan pada setting rele arus lebih dan rele gangguan tanah sehingga perlu dilakukan resetting rele. Berdasar analisa resetting rele ini dapat dipastikan bahwa koordinasi rele pengaman arus lebih dan rele gangguan ketanah pada sistem kelistrikan di PT. Chandra Asri, Cilegon telah sesuai dengan standard pengamanan. Sehingga sensitifitas peralatan pengamannya meningkat dan keandalan sistem tetap terjaga. I. PENDAHULUAN PT. Chandra Asri merupakan perusahaan yang bergerak dalam bidang produksi bahan-bahan kimia, perusahaan ini berlokasi di Cilegon, Jawa Barat. Hasil produksi perusahaan ini antara lain ethylene, propylene dan pyrolisis gasoline (Pygas). Karena memproduksi bahan- bahan kimia, dimana tidak boleh terjadi black out selama proses produksi berlangsung maka dibutuhkan sistem kelistrikan yang handal. Beberapa hal perlu dilakukan untuk memperoleh sistem kelistrikan yang handal antara lain, pertimbangan jangkauan pengindera peralatan pengaman dan pembahasan koordinasi peralatan pengaman. Peralatan pengaman pada sisi beban harus dapat menghilangkan gangguan yang terjadi pada saluran sebelum pengaman disisi sumber beroperasi memutuskan saluran sesaat atau membuka secara terus menerus. Pemadaman yang terjadi akibat adanya gangguan harus dibatasi sampai pada seksi sekecil mungkin. Tujuan penyusunan makalah ini adalah untuk menyajikan analisa sistem pengaman tenaga listrik di PT. Chandra Asri, simulasi koordinasi dan mengevaluasi unjuk kerja sistem pengaman tersebut. Dengan koordinasi sistem pengaman yang tepat diharapkan keandalan dan kontinuitas sistem tenaga listriknya meningkat sehingga dapat bekerja optimal bila ada gangguan. II. TEORI PENUNJANG 2.1 Gangguan Hubung Singkat Gangguan hubung singkat merupakan gangguan yang sangat berbahaya bagi peralatan karena arus yang mengalir menjadi sangat besar disekitar titik gangguan. Gangguan hubung singkat dalam sistem tenaga dibagi menjadi dua macam yaitu: gangguan hubung singkat simetri dan asimetri. Gangguan hubung singkat simetri terdiri dari gangguan hubung singkat tiga fasa (L-L-L) dan tiga fasa ke tanah (L-L- L-G). Gangguan hubung singkat tidak simetri terdiri dari gangguan hubung singkat satu fase ke tanah (L-G), dua fase ketanah (L-L-G) dan antar fase (L-L). 2.2 Rele Arus Lebih (Overcurrent Relay) Rele arus lebih bekerja berdasarkan besarnya arus masukan, bila arus masukan melebihi suatu harga tertentu yang dapat diatur (Ip) maka rele bekerja. a. Setting Arus Batas penyetelan setting rele arus lebih sebagai berikut: (1,05-1.3) I maks < Is < 0,8 Isc min ............................... (3) Dengan pedoman diatas setting arus yang digunakan pada PT. Chandra Asri adalah: 1,05 I maks < Is < 0,8 Isc min ...................................... (7) Selain rele arus lebih juga terdapat rele beban lebih, setting arus rele ini biasanya antara (110-120)% x In. b. Setting Kelambatan Waktu Pada setelan waktu dikenal setting kelambatan waktu (Δt). Perbedaan waktu kerja minimal antara rele utama dan cadangan adalah 0.3 – 0.4 detik. Untuk rele statik dan digital berbasis mikroprosesor waktu yang diperlukan adalah 0,2 - 0,4 detik. 2.3 Rele Gangguan Tanah (Ground Fault Relay) Gangguan satu fasa ketanah dan dua fasa ketanah dapat diamankan dengan rele gangguan tanah. Rele ini merupakan pengaman arus lebih yang dilengkapi zero sequence current filter. Range setting rele ini antara 20% - 80% dari rating arusnya atau 10% - 40%, referensi lain menggunakan 10% - 50%. Dengan pedoman diatas setting arus yang digunakan di PT. Chandra Asri yaitu 10% Imax- 50% Imax: Gambar 1. (a) Rele zero sequence, (b) Kombinasi rele arus lebih dan rele gangguan tanah.

Upload: trinhhanh

Post on 07-Mar-2019

229 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: STUDI KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM … · perusahaan ini berlokasi di Cilegon, Jawa Barat. Hasil produksi perusahaan ini antara lain ethylene, propylene dan ... simulasi koordinasi

Procedings Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 1 dari 6

STUDI KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM KELISTRIKAN

DI PT. CHANDRA ASRI, CILEGON, JAWA BARAT

Aris Widodo

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.

Disini peran koordinasi sistem proteksi sangat penting untuk

menjamin kontinuitas dan keandalan sistem penyaluran tenaga

listrik. Untuk meningkatkan keandalan sistem kelistrikan di

PT. Chandra Asri, Cilegon, Jawa Barat, maka sensitifitas

peralatan pengamannya perlu ditingkatkan. Hal ini dilakukan

dengan menganalisa ulang setting dan koordinasi rele

pengaman arus lebih serta rele gangguan tanah dan

menggambarkan kurva karakteristik koordinasinya.

Dalam melakukan analisa setting rele pengaman perlu

diperhatikan besar arus gangguan hubung singkat, kapasitas

daya beban, arus beban penuhnya serta pentanahan sistem

tersebut. Selain itu juga harus memperhatikan karakteristik

serta pemasangan peralatan pengaman terpasang.

Dari analisa setting eksisting diketahui terdapat beberapa

kesalahan pada setting rele arus lebih dan rele gangguan tanah

sehingga perlu dilakukan resetting rele. Berdasar analisa

resetting rele ini dapat dipastikan bahwa koordinasi rele

pengaman arus lebih dan rele gangguan ketanah pada sistem

kelistrikan di PT. Chandra Asri, Cilegon telah sesuai dengan

standard pengamanan. Sehingga sensitifitas peralatan

pengamannya meningkat dan keandalan sistem tetap terjaga.

I. PENDAHULUAN

PT. Chandra Asri merupakan perusahaan yang

bergerak dalam bidang produksi bahan-bahan kimia,

perusahaan ini berlokasi di Cilegon, Jawa Barat. Hasil

produksi perusahaan ini antara lain ethylene, propylene dan

pyrolisis gasoline (Pygas). Karena memproduksi bahan-

bahan kimia, dimana tidak boleh terjadi black out selama

proses produksi berlangsung maka dibutuhkan sistem

kelistrikan yang handal.

Beberapa hal perlu dilakukan untuk memperoleh

sistem kelistrikan yang handal antara lain, pertimbangan

jangkauan pengindera peralatan pengaman dan pembahasan

koordinasi peralatan pengaman. Peralatan pengaman pada

sisi beban harus dapat menghilangkan gangguan yang terjadi

pada saluran sebelum pengaman disisi sumber beroperasi

memutuskan saluran sesaat atau membuka secara terus

menerus. Pemadaman yang terjadi akibat adanya gangguan

harus dibatasi sampai pada seksi sekecil mungkin.

Tujuan penyusunan makalah ini adalah untuk

menyajikan analisa sistem pengaman tenaga listrik di PT.

Chandra Asri, simulasi koordinasi dan mengevaluasi unjuk

kerja sistem pengaman tersebut. Dengan koordinasi sistem

pengaman yang tepat diharapkan keandalan dan kontinuitas

sistem tenaga listriknya meningkat sehingga dapat bekerja

optimal bila ada gangguan.

II. TEORI PENUNJANG

2.1 Gangguan Hubung Singkat

Gangguan hubung singkat merupakan gangguan yang

sangat berbahaya bagi peralatan karena arus yang mengalir

menjadi sangat besar disekitar titik gangguan. Gangguan

hubung singkat dalam sistem tenaga dibagi menjadi dua

macam yaitu: gangguan hubung singkat simetri dan asimetri.

Gangguan hubung singkat simetri terdiri dari gangguan

hubung singkat tiga fasa (L-L-L) dan tiga fasa ke tanah (L-L-

L-G). Gangguan hubung singkat tidak simetri terdiri dari

gangguan hubung singkat satu fase ke tanah (L-G), dua fase

ketanah (L-L-G) dan antar fase (L-L).

2.2 Rele Arus Lebih (Overcurrent Relay)

Rele arus lebih bekerja berdasarkan besarnya arus

masukan, bila arus masukan melebihi suatu harga tertentu

yang dapat diatur (Ip) maka rele bekerja.

a. Setting Arus

Batas penyetelan setting rele arus lebih sebagai berikut:

(1,05-1.3) Imaks < Is < 0,8 Isc min ............................... (3)

Dengan pedoman diatas setting arus yang digunakan pada

PT. Chandra Asri adalah:

1,05 Imaks < Is < 0,8 Isc min ...................................... (7)

Selain rele arus lebih juga terdapat rele beban lebih, setting

arus rele ini biasanya antara (110-120)% x In.

b. Setting Kelambatan Waktu

Pada setelan waktu dikenal setting kelambatan waktu

(∆t). Perbedaan waktu kerja minimal antara rele utama dan

cadangan adalah 0.3 – 0.4 detik. Untuk rele statik dan digital berbasis mikroprosesor waktu yang diperlukan adalah 0,2 -

0,4 detik.

2.3 Rele Gangguan Tanah (Ground Fault Relay)

Gangguan satu fasa ketanah dan dua fasa ketanah dapat

diamankan dengan rele gangguan tanah. Rele ini merupakan

pengaman arus lebih yang dilengkapi zero sequence current

filter. Range setting rele ini antara 20% - 80% dari rating

arusnya atau 10% - 40%, referensi lain menggunakan 10% -

50%. Dengan pedoman diatas setting arus yang digunakan di

PT. Chandra Asri yaitu 10% Imax- 50% Imax:

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

dan rele gangguan tanah.

Page 2: STUDI KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM … · perusahaan ini berlokasi di Cilegon, Jawa Barat. Hasil produksi perusahaan ini antara lain ethylene, propylene dan ... simulasi koordinasi

Procedings Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 2 dari 6

III. SISTEM KELISTRIKAN DI PT CHANDRA

ASRI, CILEGON, JAWA BARAT

Sistem distribusi tenaga listrik diperusahaan ini

menggunakan sistem radial. Sistem kelistrikan ini mendapat

pasokan daya dari PLN dan dua buah pembangkit sendiri.

Tegangan yang digunakan adalah 11 kV, 20 kV, 6 kV dan

0,4 kV. Beban berada dalam composite network Main

Utility-1 S/S, Main Utility-2 S/S, Ethylene S/S dan dan

Polyethylene S/S. Pasokan daya pada sistem kelistrikan di

PT Chandra Asri adalah sebagai berikut:

a. Steam Turbine Generator dengan kapasitas 20 MW.

b. Gas Turbine Generator dengan kapasitas 33 MW.

c. Sumber dari PLN Gardu Induk Asahimas 150 kV.

Gambar 2 Diagram sederhana kelistrikan di PT. Chandra Asri

Gambar 3 Single line diagram composite network MAIN_UTY-1

IV. ANALISA HUBUNG SINGKAT

DAN KOORDINASI RELE

Studi koordinasi rele arus lebih dan rele gangguan

ketanah pada PT. Chandra Asri, Cilegon, mengacu pada

flowchart seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4 Flowchart langkah penelitian

4.1 Analisis Gangguan Arus Hubung Singkat

Arus hubung singkat maksimum yang dipakai dalam

analisis adalah arus hubung singkat 3 fasa 4 cycle pada

pembangkitan maksimum (kondisi PLN-STG-GTG = ON).

Sedangkan arus hubung singkat minimumnya adalah arus

hubung singkat 2 fasa 30 cycle pada pembangkitan minimum

(kondisi STG = ON, PLN dan GTG = OFF). Arus gangguan

hubung singkat ditunjukkan pada tabel 1 berikut:

Tabel 1 Tabel arus hubung singkat maksimum dan minimum

Bus Isc Max 4

cyle

Isc Min 30

cycle

ID kV A A

3500-SWM-2010,2020 20,00 34.928 1.967

3510-SWM-6001A,B 6,00 20.254 4.347

3510-SWM-6002A,B 6,00 18.857 4.496

3530-SWM-6001A,B 6,00 23.161 4.410

3514-SWM-6001 6,00 15.289 4.100

3515-SWM-6001 6,00 18.852 4.281

3510-SWL-3801A 0,4 30.614 17.961

3510-SWL-3801B 0,4 30.614 17.959

3511-SWL-3801A,B 0,4 25.520 16.027

3512-SWL-3801A 0,4 15.214 10.309

3512-SWL-3801B 0,4 17.595 11.860

3513-SWL-3801 0,4 17.676 11.909

3514-SWL-3801 0,4 24.985 15.737

3515-SWL-3801 0,4 31.074 18.682

3530-SWL-3801A 0,4 31.563 18.830

3530-SWL-3801B 0,4 31.610 18.853

3530-SWL-3802A,B 0,4 31.610 18.853

4.2 Analisis Setting Rele Pengaman Arus Lebih

Rele yang digunakan yaitu IC03F-AT1/AT2H,

TC023B-DU2K, rele motor SE-K1N dan S2E20.

4.2.1 Setting Rele Bus 3515-SWL-3801 hingga Main Bus

3500-SWM-2010.

Gambar 5 Single line diagram bus 3515-SWL-3801 hingga main

bus 3500-SWM-2010.

a. Rele 51.F.1.1

Jenis Rele = Toshiba IC03F-AT1

Dipilih kurva = Very Inverse

Isc max 4 cycle 3515-SWL-3801, 0,4 kV : 31.074 A

Isc min 30 cycle 3515-SWL-3801, 0,4 kV : 18.682 A

FLA : .kV3

kVA =

)4,0(3

1250= 1804,2 A

CT : 2000/5 A

Tipikal setting

Page 3: STUDI KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM … · perusahaan ini berlokasi di Cilegon, Jawa Barat. Hasil produksi perusahaan ini antara lain ethylene, propylene dan ... simulasi koordinasi

Procedings Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 3 dari 6

Setting Arus ( I> )

1,05 x FLA ≤ Ipp ≤ 0,8 x Isc min 30 cycle 3515-SWL-3801, 0,4 kV

1894,41 ≤ Ipp ≤ 14945,6 A

Dengan nCT : 2000/5 maka tap setting arus:

2000/5

1894,41≤ Ips ≤

2000/5

14945,6; 4,74 ≤ Ips ≤ 37,36

Dipilih tap arus: 5 A, setelan aktual Ipp = 5 x5

2000= 2000 A

Setting Waktu ( Time Dial )

Waktu operasi td = 0,1 + t∆ = 0,1 + 0,3 = 0,4 detik

Multiple of Tap Current Seting (MOTCS):

Ipp

I kV 0,4 3801,-SWL-3515 Cycle 4Max sc =

2000

31074= 15,5

Berdasarkan kurva karakteristik rele Toshiba IC03F

seperti ditunjukkan pada Gambar 6, dengan waktu operasi

0,4 detik dan MOTCS 15,5 maka dipilih TDS = 3.

Gambar 6 Kurva karakteristik rele Toshiba IC03F.

b. Rele 51.F.1

Jenis Rele = Toshiba IC03F-AT1 - very Inverse

Isc max 4Cl 3515-SWL-3801 kon 6 kV = (0,4/6) x 31.074 = 2071,6

Isc min 30 cycle 3515-SWM-6001, 6 kV : 4.281A

FLA : .kV3

kVA =

)6(3

1250= 120,3 A

CT : 200/5 A

Setting arus dan setting waktu ( time dial )

Perhitungan setting arus dan waktu sama seperti rele

51.F.1.1, didapat tap setting arus = 4 A. Dengan td = 0,4

+ t∆ = 0,4 + 0,3 = 0,7detik, maka dipilih time dial = 5 s.

c. Rele 51.AF.5

Jenis Rele = Toshiba IC03F-AT2H

Dipilih kurva = Very Inverse

Isc max 4 cycle 3515-SWL-3801, 0,4 kV Konversi ke 6 kV : 2071,6

Isc min 30 cycle 3515-SWM-6001, 6 kV : 4.281A

FLA : .kV3

kVA =

)6(3

1684= 162 A

CT : 300/5 A

Setting arus dan setting waktu ( time dial )

Perhitungan setting arus dan waktu sama seperti rele

51.F.1.1, didapat tap setting arus = 3. Dengan td = 0,7 + t∆ =

0,7 + 0,3 = 1detik maka dipilih time dial = 7 s.

Current Setting High Set (I>>)

Isc max3515-SWL-3801 kon 6kV ≤ Iset≤ 0,8xIscmin 3515-SWM-6001

Dengan nCT 300/5 maka current setting high set =

5300

2071,6 ≤ Iset≤

5300

3424,8 ; 34,5≤ I

set≤ 57,08

Dipilih Iset = 37, Delay Time Setting ( t>> ) : 0,4 detik

Gambar 7 Kurva koordinasi resetting rele bus 3515-SWL-3801

hingga main bus 3500-SWM-2010.

Koordinasi rele resetting bus 3515-SWL-3801 hingga

bus 3500-SWM-2010 ditunjukkan pada Gambar 7. Pada

setting rele eksisting koordinasi 51.F.1.1 dengan pengaman

dibawahnya kurang tepat karena selisih waktu trip < 0,3

detik. Pada kondisi resetting, rele 51.F.1.1 disetting 0,4 detik

sehingga selisih waktu tripnya sesuai standard pengamanan.

Fuse digunakan sebagai pengaman cadangan.

4.2.2 Setting Rele 51AF2, 5IAI1 dan 5IAI2

Single line diagram rele 5IAI1 dan 5IAI2 ditunjukkan

pada Gambar 8 dibawah ini.

Gambar 8 Single line diagram rele 51AF2, 5IAI1 dan 5IAI2.

a. Rele 51AF2

Jenis Rele = Toshiba TC023B-DU2K

Dipilih kurva = Very Inverse

Isc max 4 cycle 3510-SWM-6001 konv ke 20 kV= 6076,2 A

Isc min 30 cycle 3500-SWM-2010, 20 kV : 1.967 A

FLA : .kV3

kVA =

)20(3

15000= 433 A

CT : 600/5

Current setting IDMT ( I> )

1,05 x FLA≤ Ipp ≤ 0,8 x Isc min 30 cycle 3500-SWM-2010, 20 kV

454,6 ≤ Ipp ≤ 1573,6 A

Dengan nCT = 600/5 maka tap setting arus :

6006,454x In ≤ Ip ≤

6006,1573x In ; 0,76 In ≤ Ip ≤ 2,62 In

Dipilih tap current setting In

Setelan aktual Iset = 1 x 600 = 600 A

Time Setting IDMT ( Time Dial )

Waktu operasi td = 0,7 + t∆ = 0,7 + 0,3 = 1 detik

td =

−1)/(

5,13

IebI

xk, I/Ieb = 10,12

didapat k ≥ 0,68, dipilih setting time multiplier (k) = 0,7s

Setting eksisting :

0,22 detik

Resetting : 0,4

detik

Page 4: STUDI KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM … · perusahaan ini berlokasi di Cilegon, Jawa Barat. Hasil produksi perusahaan ini antara lain ethylene, propylene dan ... simulasi koordinasi

Procedings Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 4 dari 6

Current Setting High Set (I>>)

Isc max 4Cl 3510-SWM-6001 konv20 kV >Isc min 30Cl 3500-SWM-2010

Iset ≥600

I kV 20 ke dikonv 6001-SWM-3510 cycle 4Max sc In

Iset ≥ 600

6076,27 In , I

set ≥ 10,12 In

Dipilih Iset = 11In dan Setting waktu ( t>> ) : 0,1 detik .

b. Rele 5IAI1

Setting arus dan setting waktu ( time dial )

Perhitungan setting arus dan waktu sama seperti rele

51AF2 (nCT : 1500/5 serta daya trafo 33000 kVA), didapat

tap current setting = In. Dengan waktu operasi td = 1 + t∆ =

1 + 0,3 = 1,3 detik serta persamaan untuk menghitung waktu

operasi td seperti dibawah ini maka dipilih k = 0,29.

td =

−1)/(

80

2EBII

xk

Current Setting High Set (I>>)

Penghitungan current setting high set sama seperti

rele 51AF2 dengan nCT = 1500/5 maka dipilih Iset = 7 In.

Setting waktu ( t>> ) : 0,4 detik

c. Rele 5IAI2

Perhitungan setting arus dan waktu sama seperti rele

5IAI1 (nCT : 1000/5 dan daya trafo 21000 kVA) didapat tap

current setting = In, k = 0,65, current setting high set (I>>)

= 9In dan waktu tunda (t>>) = 0,4 detik.

Pada setting eksisting, setelan rele diatas damage

curve trafo, ini menunjukkan bahwa rele tidak akan mampu

mengamankan trafo jika terjadi gangguan hubung singkat.

Koordinasi resetting kurva arus waktu rele 51AF2, 5IAI1 dan

51AI2 ditunjukkan pada Gambar 9. Rele disetting dibawah

damage curve trafo, diatas beban penuh dan inrush current.

Gambar 9 Kurva koordinasi resetting rele 5IAI1 dan 5IAI2.

4.2.3 Setting Rele Motor GA-1803A-M pada Bus 3515-

SWM-6001

Untuk melindungi motor dengan kapasitas ≤ 355 kW

dari beban lebih digunakan rele ABB SE-K1N. Sedangkan

untuk melindungi motor dari gangguan hubung singkat, rele

dikombinasikan dengan fuse.

Jenis Rele = ABB SE-K1N – Inverse

Daya = 185 kW

Data spesifikasi motor :

In = 21 A, Istarting = 676 % dan Tstarting = 3 detik

Setting arus dan setting waktu ( time dial )

Perhitungan setting rele hampir sama seperti

sebelumnya, dengan persamaan untuk setting Ipp = 110 % x

In didapat tap = 0,3 A dan time dial 1 x 4 s (sesuai

karakteristik rele SE-K1N). Fuse yang digunakan 30 A.

Gambar 10 Kurva koordinasi resetting rele motor GA-1803A-M

pada bus 3515-SWM-6001

4.2.4 Setting Rele Motor GB-5101C-M hingga Bus 3500-

SWM-2010

Untuk melindungi motor dengan kapasitas daya diatas

355 kW digunakan rele Toshiba S2E20. Perhitungan setting

rele hampir sama seperti sebelumnya. Setting rele pengaman

motor : Istarting < Ipp < 0,8 Isc min 3510-SWM-6001.

Gambar 11 Kurva koordinasi resetting rele motor GB-5101C-M

hingga main bus 3500-SWM-2010.

4.3 Analisis Setting Rele Gangguan Tanah

Pentanahan sistem pada PT. Chandra Asri

menggunakan neutral grounding resistor (NGR) 100 A dan

solid grounded. NGR dipasang antara titik netral dengan

tanah pada sisi sekunder tranformator 11/20 kV dan 20/6 kV,

sedangkan solid grounded dipasang pada sisi sekunder trafo

6/0,4 kV. Rele gangguan tanah yang digunakan : ICG2D-

AT1, TCG16B-FSI dan rele motor S2E20.

4.3.1 Setting Rele Gangguan Tanah pada Bus 3515-

SWL-3801 hingga Main Bus 3500-SWM-2010 . a. Rele 50G.F.1/51G.F.1

Jenis Rele : Toshiba ICG2D-AT1

Curve : Inverse time

CT : 200/5 A

Setting Arus ( I> ) : 10 % Imax ≤ Ipp ≤ 50 % Imax

nCT : 200/5, Imax 100 A

Fuse untuk

gangguan

hubung

singkat

Rele

Setting dibawah

damage curve

trafo sehingga

mampu

mengamankan

trafo

Setting eksisiting :

0,15 detik.

Resetting : 0,1

detik.

Page 5: STUDI KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM … · perusahaan ini berlokasi di Cilegon, Jawa Barat. Hasil produksi perusahaan ini antara lain ethylene, propylene dan ... simulasi koordinasi

Procedings Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 5 dari 6

Gambar 12 Single line diagram rele gangguan ketanah pada bus

3515-SWL-3801 hingga main bus 3500-SWM-2010

Tap setting arus : 5/200

10 ≤ Ipp ≤

5/200

50

0,25 ≤ Ipp ≤ 1,25

dipilih tap : 0,3

Setelan aktual Ipp = 0,3 x5

200= 12 A

Setting Waktu ( Time Dial )

Dipilih time dial (TDS) = 1

MOTCS =Ipp

Imax =

12

100 = 8,5

Dari pembacaan kurva karakteristik rele Toshiba

ICG2D-AT1 seperti ditunjukkan pada Gambar 13, dengan

time dial = 1 dan MOTCS 8,5 didapat waktu operasi = 0,4 s.

Gambar 13 Kurva karakteristik rele Toshiba ICG2D-AT1.

b. Rele 50G.AF.5/51G.AF.5

Dengan perhitungan yang sama (nCT 300/5 A ) dan

syarat : Ipp rele 50G.AF.5/ 51G.AF.5 > Ipp 50G.F.1/51G.F.1

serta setting kelambatan waktu ∆t = 0,3-0,4 detik terpenuhi,

didapat tap 0,5, time dial 1 s dan waktu operasi 0,8 detik.

c. Rele 51N.A1.1

Dengan perhitungan yang sama (nCT 100/1 A ) dan

syarat : Ipp rele 51N.A1.1 > Ipp rele 50G.F.1/51G.F.1 serta

setting kelambatan waktu ∆t = 0,3-0,4 detik terpenuhi,

didapat tap 0,4, time dial 1 s dan waktu operasi 1,1 detik.

Gambar 14 Kurva koordinasi resetting rele gangguan ketanah bus

3515-SWL-3801 hingga main bus 3500-SWM-2010.

4.3.2 Setting Rele 51GAF2, 5IGAI1 dan 5IGAI2

Single line diagram rele gangguan ketanah 51GAF2,

5IGAI1 dan 5IGAI2 ditunjukkan pada Gambar 15.

Gambar 15 Single line diagram rele gangguan ketanah pada

51GAF2, 5IGAI1 dan 5IGAI2.

a. Rele 51GAF2

Jenis Rele : Toshiba TCG16B-FS1- definite

CT : 100/5 A

Dengan perhitungan sama seperti rele 50G.F.1/

51G.F.1 didapat tap 0,7 A, setting waktu dipilih 0,1 detik.

b. Rele 51GAI1 dan 51GAI2

Dengan perhitungan yang sama didapat tap 0,25, dan

waktu operasi 0,4 detik.

Koordinasi resetting rele gangguan ketanah 51GAF2,

5IGAI1 dan 5IGAI2 ditunjukkan pada Gambar 16. Pada

kondisi resetting setting arus diturunkan, sehingga lebih

sensitif bila ada gangguan sedangkan setting waktu dirubah

dari 0,4 dan 0,7 detik menjadi 0,1 dan 0,4 detik.

Gambar 16 Kurva koordinasi resetting rele gangguan ketanah pada

transformator 5IGAI1 dan 5IGAI.

4.3.3 Setting Rele Gangguan Tanah pada Motor GA-

1803A-M di Bus 3515-SWM-6001

Gambar 17 koordinasi resetting rele gangguan ketanah pada motor

GA-1803A-M di Bus 3515-SWM-6001

Resetting: setting

waktu 51AF2 0,1

detik, 51GAI1 dan

51GAI1 0,4 detik.

Setting tap

dirubah

sehingga

lebih sensitif

Setting eksisting :

selisih waktu trip < 0,2

detik.

Resetting selisih waktu

trip 0,4 detik

Setting eksisting :

selisih waktu trip < 0,2

detik.

Resetting : selisih

waktu trip 0,4 detik

Page 6: STUDI KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM … · perusahaan ini berlokasi di Cilegon, Jawa Barat. Hasil produksi perusahaan ini antara lain ethylene, propylene dan ... simulasi koordinasi

Procedings Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 6 dari 6

Relay Setting Resetting

Symbol Service Phase Type

Form

CT/PT

Ratio Tap Time

Dial Inst Tap

Time

Dial Inst

50.A1.1/

51.A1.1

L1,L2,

L3

IC03F-

AT2H

2000 :

5A 5A 3 20A 4A 5 37

51N.A1.1

Incoming

A N

ICG2D-

AT1

100 :

1A 0.3A 1 - 0,4 1 -

51.AF.1 L1,L2,

L3

IC03F-

AT1

300 :

5A 5A 5 - 3A 5 -

50G.AF.1

51G.AF.1

3510-TR-

3801A

(1600

kVA TR) N

ICG2D-

AT1

300 :

5A 0.2A 1 - 0.2A 1 -

51.AF.2 L1,L2,

L3

IC03F-

AT1

150 :

5A 6A 5 - 4A 5 -

50G.AF.2

51G.AF.2

3511-TR-

3801A

(1000

kVA TR) N

ICG2D-

AT1

150 :

5A 0.4A 1 - 0.4A 1 -

51.AF.3 L1,L2,

L3

IC03F-

AT1

100 :

5A 8A 5 - 4A 5 -

50G.AF.3

51G.AF.3

3512-TR-

3801A

(630 kVA

TR) N

ICG2D-

AT1

100 :

5A 0.5A 1 - 0.5A 1 -

51.AF.4 L1,L2,

L3

IC03F-

AT1

100 :

5A 8A 5 - 4A 5 -

50G.AF.4

51G.AF.4

3513-TR-

3801

(630 kVA

TR) N

ICG2D-

AT1

100 :

5A 0.5A 1 - 0.5A 1 -

51.AF.5 L1,l2,

L3

IC03F-

AT2H

300 :

5A 5A 7 - 3A 7 37

51G.AF.5

Tank

Yard 2

S/S

N

ICG2D-

AT1

300 :

5A 0.3A 1 - 0.5A 1 -

51.AF.6 L1,L2,

L3

IC03F-

AT1

400 :

5A 2A 5 - 1,5A 5 -

50G.AF.6

51G.AF.6

Admin

S/S

N ICG2D-

AT1

100 :

5A 0.2A 1 - 0,5A 1 -

51.F.1 L1,L2,

L3

IC03F-

AT1

200 :

5A

5A 5 - 4A 5 -

50G.F.1

51G.F.1

3515-TR-

3801

(1000

kVA TR) N ICG2D-

AT1

200 :

5A

0,3A 1 - 0,3 1 -

3E.F.2 L1,L2,

L3

SE-KIN 40 :

5A

7x0.5

3,5A 1x4 6x0.5

3A 1x4 -

50G.F.2

51G.F.2

GA-

1803A-M

(185 kW) N ICG2D-

AT1

40 :

5A

0,4 1 1,5 1 -

Tabel 2 Relay setting record dibus 3500-SWM-2010

Tabel 3 Relay setting record di bus 3510-SWM-6001A

V. KESIMPULAN

Berdasarkan analisis yang telah dilakukan maka dapat

diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

a. Setting eksisting rele arus lebih pengaman trafo 3510-

TR-6001, TR-2011 dan TR-2012 tidak tepat karena

setelan berada diatas damage curve trafo. Pada kondisi

resetting, kurva setelan berada dibawah damage curve

sehingga mampu mengamankan trafo bila terjadi

gangguan hubung singkat dibus bawahnya.

b. Koordinasi setting rele pengaman arus lebih mengacu

pada kapasitas daya beban, arus hubung singkat

minimum dan arus hubung singkat maksimum.

Sedangkan koordinasi setting rele gangguan ketanah di

PT Chandra Asri mengacu pada arus maksimum yang

dapat mengalir melalui neutral grounding resistor.

c. Koordinasi setting waktu pada resetting rele pengaman

arus lebih dan rele gangguan ketanah sudah tepat karena

perbedaan waktu minimum satu langkah antara sisi hulu

dan hilir 0,3-0,4 detik. Selain itu juga dalam

koordinasinya sesuai dengan urutan grading waktu.

d. Koordinasi resetting rele arus lebih dan rele gangguan

ketanah pada sistem kelistrikan di PT. Chandra Asri,

Cilegon, telah sesuai dengan standard pengamanan.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Anderson, P.M., “Power System Protection”,

McGraw-Hill, USA, 1998.

[2] Bergen, Arthur R., Vittal, Vijay, “Power System

Analysis 2nd

Edition”, Prentice Hall, USA, 2000.

[3] Gonen, Turan, ”Modern Power System Analysis”,

USA, 1988.

[4] Gross , Charles A., “Modern Power System Analysis”,

John Wiley & Sons, Inc., USA, 1986.

[5] Hewitson, L.G., Brown, Mark, Balakrishnan, Ramesh,

“Practical Power System Protection”, IDC, 2004.

[6] Horowitz, S.H. dan Phadke, AG.,“Power System

Relaying”, John Wiley & Sons Ltd, England, 2008.

[7] Lazar, Irwin, “Electrical Systems Analysis and Design

for Industrial Plants”, The Heyward-Robinson, 1980.

[8] Manuals Rele Toshiba dan ABB

[9] Marsudi, Djiteng, ”Operasi Sistem Tenaga Listrik”,

Graha Ilmu, Yogyakarta, 2006.

[10] Penangsang, O, “Diktat Kuliah Analisa Sistem

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

[11] Preve, Cristophe, “Protection of Electrical Network”,

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

[12] Ravindranath, B., Chander, M., “Power System

Protection and Switchgear”,

[13] Reimert, Donald, “Protective Relaying For Power

Generation Systems”, CRC Press,USA, 2006

[14] Short, T.A., “Electric Power Distribution

Handbook”, CRC Press, USA, 2004.

[15] Stevenson, Jr., William D., “Analisis Sistem Tenaga

Listrik”, alih bahasa: Ir. Kamal Idris, Erlangga, 1990.

[16] Sulasno, “Analisa Sistem Tenaga Listrik”, Satya

Wacana, Semarang, 1993.

[17] T., Davies, “Protection of Industrial Power System

second edition”, Elsevier Ltd., UK, 1996.

[18] Vijayaghravan G., Brown, Mark and Barnes,

Malcolm, “Grounding, Bonding, Shielding and Surge

Protection”, Newnes, 2004

[19] Wahyudi R, ”Diktat Kuliah Sistem Pengaman Tenaga

Listrik”, Teknik Elektro-ITS,Surabaya, 2008.

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Aris Widodo dilahirkan di Kebumen,

10 Mei 1984. Menempuh pendidikan

di SD N 1 Mulyosri pada tahun

(1990-1996), SLTPN 1 Prembun

tahun (1996-1999) dan SMUN 1

Prembun tahun (1999-2002). Setelah

lulus SMU, penulis melanjutkan ke

Universitas Gadjah Mada (UGM)

Program Studi D3 TE tahun (2002-

2006). Tahun 2008 penulis

melanjutkan studinya di program Lintas Jalur Institut

Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jurusan Teknik Elektro

bidang studi Teknik Sistem Tenaga.

Relay CT/PT

Ratio Setting Resetting

Symbol Service Phase Type

Form Tap

Time

Dial Inst Tap

Time

Dial Inst

51AI1 GTG

GI101 R,S,T

TC023B-

DU2K

1500:5

A 5A

0.4/

EI - 1

0,3/

EI 7

51GAI1 GTG

GI101 N

TCG16B-

FSI

100:1

A 1.0 s

0.35

A 0,4 0,25

51AI2 STG

GI3101 R,S,T

TC023B-

DU2K

1000:5

A 4A

0.5/

EI - 1

0,6/

EI 9

51GAI2 GTG

SI3101 N

TCG16B-

FSI

100:1

A 1.0 s

0.35

A 0,4 0,25

51AF1 Ethylene

S/S-6001 R,S,T

TC023B-

DU2K

750:5

A

4.5

A

0.4/

EI 40A 1

0,75/

EI 11

51GAF1 Ethylene

S/S-6001 N

TCG16B-

FSI

100:5

A 0.5 s 1.4A 0,1 0,7

51AF2 Main/uty

S/S-6001 R,S,T

TC023B-

DU2K

600:5

A 5A

0.4/

EI 50A 1

0,7/

VI 11

51GAF2 Main/uty

S/S-6001 N

TCG16B-

FSI

100:5

A 0.5 s 1.4A 0,1 0,7

51AF3 Main/uty

S/S-6002 R,S,T

TC023B-

DU2K

600:5

A 5A

0.4/

EI 50A 1

0,83/

EI 12

51GAF3 Main/uty

S/S-6002 N

TCG16B-

FSI

100:5

A 0.5 s 1.4A 0,1 0,7