Analisa Rele Proteksi pada Sistem Kelistrikan Industri...

Jurusan Teknik Elektro-ITS

Nama : Wahyu BarotoNRP : 2209 106 037

Analisa Rele Proteksi pada Sistem Kelistrikan IndustriPeleburan Nikel PT. Aneka Tambang Operasi Pomaala

( Sulawesi Tenggara )

Pembimbing :1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, PhD2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT

Presentasi Sidang Tugas Akhir Semester Genap 2011/20112Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS


DAFTAR ISI

PENDAHULUAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN PERHITUNGAN DAN ANALISA KESIMPULAN


Pendahuluan(1)

LATAR BELAKANG PT. Aneka Tambang merupakan adalah salah satu pabrik yang

produksi feronikel dengan kapasitas hasil produksinya mencapai26.000 ton per-tahun

Untuk memperoleh keandalan sistem kelistrikan PT.ANTAM denganperubahan dari sisi pembangkitan serta sisi beban maka diperlukansistem pengaman yang lebih sensitif dengan me-review kembali sistem pengamannya


Pabrik FeNi I, II dan III

PABRIK FENI IPABRIK FENI IIPABRIK FENI III


Pendahuluan (2)

TUJUAN Memperoleh koordinasi rele pengaman arus lebih yang tepat untuk

PT ANTAM terutama Pabrik FeNi III Memperoleh koordinasi rele pengaman gangguan ke Tanah yang

tepat untuk PT ANTAM terutama Pabrik FeNi III


Pendahuluan (3)

BATASAN MASALAHRele pengaman yang disetting dan dikoordinasi adalah rele arus lebih

(Over Current Relay).Pengambilan typical dikhususkan pada Pabrik FeNi III Tempat pengambilan data di PT ANTAM, Sulawesi Tenggara


DAFTAR ISI



Teori Penunjang

Rele Arus Lebih (Over Current Relay)Syarat Rele PengamanSetting Rele PengamanRele Gangguan ke Tanah (Ground Fault Relay)


Rele Arus LebihMerupakan jenis rele yang bekerjaberdasarkan besar arus masukan, danapabila besarnya arus masukanmelebihi dari setting (Ip) maka relearus lebih bekerja. Berdasarkankarakteristik waktuya rele arus lebihdibedakan atas 3 jenis yaitu:

Instantaneous ReleDefinite ReleInverse Rele Gambar Karakterisrik arus lebih

Teori Penunjang (1)


Karakteristik operasi rele invers berdasarkan IEC 60255-3 dan BS 142 standards adalah sebagai berikut: Standard Inverse Time (SIT)

Very Inverse Time (VIT)

Extremely Inverse Time (EIT)

Ultra Inverse Time (UIT)

Teori Penunjang (1)


Setting Rele PengamanAda dua hal utama yang perlu diperhatikan pada pengaturan rele yaitu: 1. 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. Aruspenyetelan pun harus memperhatikan kesalahan pick up sesuai dengan British Standard Pick Up = 1.05 s/d 1.3 Iset Dalam setting juga harus memperhatikan batasan maksimum, untuk alasan keamanandan back Up hingga sisi downstream ditetapkan :

Ipp ≤ 0.8 Isc minimumDengan pedoman diatas seting arus yang digunakan pada study adalah:

1,05 IFLA ≤ Iset ≤ 0,8 Isc minimum

Teori Penunjang (2)


Setting Rele Pengaman

2. Setting WaktuPenyetelan 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 yaitu:

Waktu terbuka Circuit beaker : 0,04 – 0,1 s (2-5 Cycle)Overtravel dari rele : 0,1 sFaktor Keamanan : 0,12 – 0,22 s Untuk rele static dan rele digital berbasis microprocessors overtraveltime dari rele dapat diabaikan. Sehingga total waktu = 0,2 -0,4 s

Teori Penunjang (2)


Rele Gangguan Tanah (Ground Fault Relay)Gangguan satu fasa ke tanah dan dua fasa ketanah dapat diamankan dengan rele gangguan tanah. Rele ini tidak lain adalah merupakan pengaman arus lebih yang dilengkapi zero sequence current filter

Gambar Rangkaian Zero Sequence Currrent Filter

Teori Penunjang (3)


Syarat-syarat Rele PengamanUntuk menjamin keandalan, rele pengaman harus memenuhi persyaratan yaitu:- Kecepatan Bereaksi

Kecepatan bereaksi rele adalah saat rele mulai merasakan adanya gangguan sampai dengan pelaksanaan pembukaan pemutus tenaga (circuit breaker).

- Kepekaan Operasi ( sensitivity )Pada prinsipnya rele harus cukup peka sehingga dapat mendeteksi gangguan di kawasan pengamanannya meskipun dalam kondisi yang memberikan rangsangan yang minimum

- Selektif ( selectivity )Pengaman harus dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil mungkin yaitu hanya seksi yang terganggu saja yang menjadi kawasan pengamanan utamanya

- Keandalan ( reliability Pengaman harus handal terhadap adanya gangguan, sehingga dapat melindungi peralatan.

- EkonomisPenggunaan rele selain memenuhi syarat diatas, juga harus disesuaikan dengan harga peralatan yang diamankan.

Teori Penunjang (4)


DAFTAR ISI



SISTEM KELISTRIKAN PT.Aneka Tambang Operasi Pomaala, Sulawesi Tenggara


Pabrik FeNi I, II dan III

PABRIK FENI IPABRIK FENI IIPABRIK FENI III


Pabrik FeNi III


DAFTAR ISI



Pemodelan Sistem


Pemilihan Setting koordinasi yang digunakan padaPT. ANTAM


Arus hubung singkat digunakan dua konfigurasi yang mewakilihubung singkat minimum dan maksimum, yaitu : Hubung singkat minimum : Pada saat semua generator

beroperasi DG 1-5 (on) dan generator DG 6 dalam keadaan tidak beroperasi (off).

Hubung singkat maksimum : pada saat semua generator beroperasi DG 1-6(on).


Tabel Arus Hubung SingkatARUS HUBUNG SINGKAT

Bus Isc max 4 Cycle Isc max 30 cycle Isc min 30 cycle

ID kV kA kA kA

CMB-32 6.6 9.57 7.5 6.59

COAL-10 0.4 13.71 12.93 11.21

FURN-21 30 3.37 3.23 2.89

FURN-22 6.6 12.59 12.17 10.83

FURN-31 30 5.2 4.9 4.45

FURN-32 6.6 14.04 13.56 12.07

Bus 1 11 28.27 25.24 23.88

Bus 2 30 5.16 4.87 4.41

Main bus -04 11 29.08 25.86 24.53

Bus8 6.6 9.5 7.46 6.56

SWR 6.6 9.57 7.5 6.59

Sub main bus 11 9.57 7.5 6.59

Bus 5 11 28.45 25.34 23.98

Bus 3 11 24.05 22.02 20.46

Bus 4 30 3.37 3.23 2.89


Setting rele dari bus furn-32 hingga furn-31(Typical 1)

0.1 s

0.34 s

0.54 s

setting lowset MGR-012 danMGR-011 berhimpit,dikarenakan FLA sekunder TR-31 (1251A) dan FLA primer TR-32 (1115A) selisihnya hanyaterpaut sedikit,maka lowsetantara MGR-012 dan MGR-011 berhimpit

0.1 s

0.1 s

= Rele utama trip

= Back-Up Rele utama


Contoh PerhitunganTypical 1

Rele MGR-010Jenis Rele = ABB microshield O/CKurva = Standard Inverse Isc max 4 cycle Bus Furn-32, 6.6 kV = 14045 AIsc min 30 cycle Bus Furn-32, 6.6 kV = 12071 A

CT = 5000/1FLA (sisi sekunder TR-32) = 5249 ACurrent setting IDMT ( I> )1,05 x FLA < Ipp < 0,8 x Isc min 30 cycle-Furn-32, 6.6 kV

1,05 x 5249 A < Ipp < 0,8 x 12071 A5511.45 A < Ipp < 9656.8 Adipilih Ipp = 5515 A Arus setting =5515/5000= 1.10Sehingga setting arus pickup = 1.10Dipilih Tap = 1.10 InNilai aktual Iset = 1 x 1.103 x = 5515 ATime Setting IDMT ( Time Dial )Waktu operasi yang diinginkan= t = 0.4t> = Time Dial= 0.05Current setting High Set (I>>)Dipilih I>> = 1.82 ASehingga pickup setting definite = = = 1.82Setting waktu (t>>) =0. 1 s


Tabel Setting rele Tipkal 1

ID ETAP Relay Brands CT Rasio Invers Current Definite CurrentI> t> I>> t>>

MGR-010 50/51 Microshields O/C 5000/1 1.1 0.05 1.82 0.1




Setting rele dari bus 1 hingga bus main 04 (Typical 2)

0.3 s

0.1 s

Pada hasil plot setting terlihatoverlap antara invers MGR-013dengan definite GEN-01,dikarenakan besarnya hubungsingkat di atas trafo TR-31 yangdigunakan untuk setting highsetpada MGR-013 lebih besardaripada setting highset padaGEN-01 saat hubung singkatpada Main bus-04,sehinggakoordinasi proteksinya jika terjadihubung singkat di atas trafo,makayang bekerja dahulu ialah MGR-013 bukan Gen-01

= Rele utama trip




ID ETAP Relay Brands CT Rasio Invers Current Definite Current

I> t> I>> t>>MGR-013 50/51 Microshields O/C 3000/1 1.2 0.05 4.9 0.1

GEN-01 50/51 Microshields O/C 1000/1 1.04 0.18 3.5 0.4


Setting rele dari bus Furn-22 hingga bus Furn-21(Typical 3)

0.1 s

0.38 s

0.54 sLowset antara SWJ-02 danSWJ-01 berhimpitdikarenakan arus kontribusipada SWJ-02 yangmempengaruhi nilai time dialyang disetting agarmemenuhi IEEE Std 242-1986 yaitu time differencediantara Rele utama dan Releback-up adalah 0.2-0.4 ssehingga berhimpit denganlowset SWJ-01

0.1 s

0.1 s

0.38 s

0.3 s

= Rele utama trip




ID ETAP Relay Brands CT Rasio Invers Current Definite CurrentI> t> I>> t>>

SWJ-01 50/51 MicroshieldsO/C

4000/1 1 0.05 2.16 0.1


800/1 1.06 0.07 3.2 0.1


800/1 1.06 0.07 3.2 0.1

SWJ-04 50/51 Microshields O/C

800/1 1.3 0.12 0.27 0.5


Setting rele dari bus 3 hingga bus main 04(Typical 4)

0.1 s

0.3 s

Pada hasil plot setting terlihatoverlap antara SWJ-05 dengandefinite GEN-01,dikarenakanbesarnya hubung singkat di atastrafo TR-33 yang digunakanuntuk setting highset pada SWJ-05 lebih besar daripada settinghighset pada GEN-01 saathubung singkat pada Main bus-04,sehingga koordinasiproteksinya jika terjadi hubungsingkat di atas trafo,maka yangbekerja dahulu ialah SWJ-05bukan Gen-01

= Rele utama trip




ID ETAP

Relay Brands CT Rasio

Invers Current Definite Current

I> t> I>> t>>


4000/1 1.07 0.05 2.16 0.1

GEN-01 50/51 MicroshieldsO/C

800/1 1.06 0.07 3.2 0.1


Setting rele dari bus Coal-10 hingga bus Sub main(Typical 5)

Single line diagram koordinasi typical 5

Keterangan:

= Rele utama trip




Eksisting

1. Pada kondisi eksisting untuk Tipikal 5didapatkan koordinasi rele proteksi yangkurang sempurna dan tidak terkoordinasidengan baik.yaitu berupa time differenceyang kurang dari 0.2 dan juga ada yanglebih dari 0,4, sehingga tidak sesuai denganIEEE Std 242-1986 yaitu time differencediantara Rele utama dan Rele back-upadalah 0.2-0.4 s.

2. Permasalahan lain yaitu Inrush pada trafoyang mengenai kurva ACB-10

3. Lowset antara WG-112 dan WG-113 menjadisatu,ditakutkan jika nanti ada hubung singkatmaka akan trip bersama



ID ETAP Relay Brands CT Rasio

InversCurrent

Definite Current

I> t> I>> t>>WG-112 50/51 Microshields

O/C50/1 1.1 0.75 20 0.1

WG-113 50/51 MicroshieldsO/C

100/1 1 0.5 12 0.4

WG-116 50/51 MicroshieldsO/C

300/1 1.03 0.81 4.2 0.7

SWGR-011 50/51 Microshields O/C

1000/1 1.2 0.95 1.36 1

RESETTING



RESETTING

1. Dilakukan resetting dengan mengatur time delaysebesar antara 0.2-0.4 sehingga sesuai denganIEEE Std 242-1986 yaitu time delay diantara Releutama dan Rele back-up adalah 0.2-0.4 s,sehinggajika ada hubung singkat di bus maka koordinasiantar rele dapat bekerja dengan baik.

2. Juga dilakukan resetting terhadap time delaypada fuse,sehingga tidak terkena Inrush trafo.

3. Dilakukan resetting terhadap lowset padaWG-113,supaya tidak menjadi satu denganlowset WG-112,sehingga dapat terhindardari trip secara bersama


Setting rele ground fault feeder 11 kV

0.3 s 0.3 s 0.3 s 0.3 s 0.3 s 0.3 s

0.1 s

= Rele utama trip



Setting rele ground fault feeder 11 kV

ID ETAP Relay Brands CT Ratio Curve Tap Time Dial

MGR-013 50N Microshields O/C 50/5 DEFINITE 0,3 0,1

SWGR-010 50N Microshields O/C 50/5 DEFINITE 0,3 0,1

SWJ-05 50N Microshields O/C 50/5 DEFINITE 0,3 0,1

DG-01 50N Microshields O/C 50/5 DEFINITE 0,3 0,3







DAFTAR ISI



Kesimpulan(1)Berdasarkan single line diagram PT.ANTAM maka didapat koordinasi setting pengaman relearus lebih dan rele hubung singkat ke tanah dengan menggunakan merk ABB tipe Microshieldo/c yang sesuai dengan standar IEEE Std 242-1986, yaitu time difference diantara Rele utamadan Rele back-up adalah 0.2 s sampai 0.4 s. Maka dapat diambil kesimpulan yangselanjutnya dapat dijadikan rekomendasi pada sistem kelistrikan PT ANTAM, yaitu:

1. Untuk Tipikal 1, di didapatkan setting pengaman Rele dengan merk ABB MicroshieldO/C pada rele MGR-011 yang digunakan sebagai rele back-up dan mempunyai timedifference dengan definite rele MGR-010 sebesar 0.345 s.

2. Untuk Tipikal 2, di didapatkan setting pengaman Rele merk ABB Microshield O/Cpada rele GEN-01 yang digunakan sebagai rele back-up dan mempunyai time differencedengan definite rele MGR-013 sebesar 0,3 s dikarenakan langsung berhubungan dengan busutama.

3. Untuk Tipikal 3, di didapatkan setting pengaman Rele merk ABB Microshield O/Cpada rele SWJ-02 dan SWJ-03 yang digunakan sebagai rele back-up dan mempunyai timedifference dengan definite rele SWJ-01 sebesar 0.38 s.

4. Untuk Tipikal 4, di didapatkan setting pengaman Rele merk ABB Microshield O/C karenarele GEN-01 yang digunakan sebagai rele back-up mempunyai time difference dengan definiterele SWJ-05 sebesar 0.3 s.dikarenakan langsung berhubungan dengan bus suplai


5. Untuk Tipikal 5.Karena koordinasi rele-rele eksisting yang ada kurang sempurna dantidak terkoordinasi dengan baik.yaitu berupa time difference antar rele utama dan rele back-up ada yang kurang dari 0.2 s dan ada yang lebih dari 0.4 s Maka perlu dilakukan pengaturan rele(resetting) sesuai dengan perhitungan dan dikoordinasikan agar sistem bekerja secaraoptimal tidak mengganggu kestabilan system.

6. Untuk Setting rele hubung singkat ke tanah di bus Main bus 4 hingga ke trafo TR-31, TR-33, TR-34 didapatkan perhitungan sebesar range Tap 0.3A yang dapat mengantisipasi jikaada gangguan arus lebih hubung singkat ke tanah.


TERIMA KASIH

Analisa Rele Proteksi pada Sistem Kelistrikan Industri...

Documents

Transcript of Analisa Rele Proteksi pada Sistem Kelistrikan Industri...