OVERCURRENT RELAY PADA MOTOR GA-4101C-M COOLING WATER PUMPDI PT. CHANDRA ASRI PETROCHEMICAL, TbkSuwanda1Teguh Firmansyah2Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng TirtayasaJl. Jendral Sudirman KM 4, Cilegon, BantenE-mail : suwanda10@gmail.com1Abstrak

Motor induksi 3 phasa merupakan jenis motor yang paling sering digunakan padaproses produksi di industri. Hal ini dikarenakan motor induksi memiliki beberapa keuntunganyang tidak dimiliki oleh motor DC, tetapi sering juga terjadi gangguan antara lain adalahhubung singkat (short circuit) dan Overload pada motor induksi 3 phasa. Gangguan tersebutmempunyai dampak yang sangat berbahaya bila dibiarkan berlarut-larut dikarenakan arusyang mengalir sangat besar sehingga meningkatkan suhu dan dapat mengakibatkan motorinduksi 3 phasa terbakar. Untuk mengatasi gangguan, maka diperlukan suatu sistem yangdapat mengamankan dari hubung singkat dan beban lebih. Motor listrik yang rusak harusdiperbaiki dan membutuhkan biaya, semakin sering rusak semakin sering mengeluarkanbiaya, ini sangat merugikan. Selama perbaikan akan mengalami kerugian waktu akibat tidakbisa bekerja dengan motor listrik. Secara langsung kerusakan peralatan motor listrik akanmengganggu proses prodiksi. Untuk mengatasi masalah ini dibutuhkan proteksi yang mampumemberikan keamanan pada motor listrik. Pengaman motor GA-4101C-M yang digunakanpada cooling water pump di PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk. menggunakan motorprotection relay Thosiba S2E20. Proteksi yang digunakan adalah rele arus lebih karakteristikextremely inverse. Setting arus gangguan pada over current relay S2E20 adalah 11 x arusnominal (In), dan setting waktunya sebesar 0,15 detik.Kata kunci: motor, proteksi, arus lebih, rele

I .PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangPT. Chandra Asri Petrochemical Tbkmerupakan perusahaan yang bergerak dalambidang produksi bahan-bahan kimia. Hasilproduksi perusahaan ini antara lain ethylene,propylene dan pyrolisis gasoline (Pygas), baikuntuk pasar dalam negeri maupun regional.Karena memproduksi bahan-bahan kimia,dimana tidak boleh terjadi black out selamaproses produksi berlangsung maka dibutuhkansistem kelistrikan yang handal. Sistemkelistrikan yang handal ini berguna untuk

menjamin bahwa proses produksi dapatberlangsung dengan lancar.Pada proses produksi motor listrikmempunyai peranan yang sangat pentingterutama untuk menggerakan alat-alat yangdigunakan. Agar dapat bekerja dengan baikdan terhindar dari kerusakan maka motor-motor listrik ini perlu proteksi yang handal.Salah satu proteksi motor yang digunakan diPT. Chandra Asri Petrochemical Tbk adalahproteksi arus lebih (overcurrent rele).I.2 TUJUANAdapun tujuan yang ingin di capai daripelaksanaan kerja praktek ini adalah:

1. Untuk mengetahui cara kerja dari rele aruslebih pada motor GA-4101C-M.2. Untuk mengetahui kurva karakteristik relearus lebih pada motor cooling water pumpGA-4101C-M.I.3 BATASAN MASALAHAdapun batasan masalah pembahasankerja praktek ini adalah :1. Sistem proteksi yang dibahas adalahsistem proteksi arus lebih (overcurrentrelay).2. Karakteristik overcurrent relay motorinduksi GA-4101C-M, 1900 kW diEthylene Plant PT. Chandra AsriPetrochemical Tbk.3. Prinsip kerja proteksi arus lebih motorinduksi GA-4101C-M, 1900 kW.

II. DASAR TEORI2.1 Pengertian MotorMotor listrik merupakan sebuahperangkat elektromagnetis yang mengubahenergi listrik menjadi energi mekanik. Energimekanik ini digunakan untuk, misalnya,memutar impeller pompa, fan atau blower,menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dan lain-lain. Motor induksi merupakan motorlistrik arus bolak balik (ac) yang paling luasdigunakan dan salah satu jenis dari motor-motor listrik yang bekerja berdasarkaninduksi elektromagnet.2.2 Prinsip Kerja Motor InduksiMotor induksi bekerja berdasarkaninduksi elektromagnetik dari kumparanstator kepada kumparan rotornya. Bilakumparan stator motor induksi 3 phasadihubungkan dengan sumber tegangan 3

phasa, maka kumparan stator akanmenghasilkan medan magnet yang berputar.Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan darikumparan stator akan memotong kumparanrotornya sehingga timbul emf (ggl) atautegangan induksi. Karena penghantar(kumparan) rotor merupakan rangkaian yangtertutup, maka akan mengalir arus padakumparan rotor. Penghantar (kumparan) rotoryang dialiri arus ini berada dalam garis gayafluks yang berasal dari kumparan statorsehingga kumparan rotor akan mengalamigaya Lorentz yang menimbulkan torsi yangcenderung menggerakkan rotor sesuai denganarah pergerakan medan induksi stator.2.3 Kontruksi Motor InduksiMotor induksi pada dasarnyamempunyai tiga bagian sebagai berikut.

1. Stator : Merupakan bagian yang diamdan mempunyai kumparan yang dapatmenginduksikan medanelektromagnetik kepada kumparanrotornya.

2. Celah : Tempat berpindahnya energidari startor ke rotor.

3. Rotor : Merupakan bagian yangbergerak akibat adanya induksi magnetdari kumparan stator yangdiinduksikan kepada kumparan rotor.

Gambar 2.1 Bentuk konstruksi darimotor induksi

2.4 Proteksi Sistem TenagaYang dimaksud dengan proteksi sistem

tenaga listrik adalah sistem proteksi yangdilakukan kepada peralatan-peralatan listrikyang terpasang pada suatu sistem tenagamisalnya generator, motor, transformatorjaringan dan lain-lain, terhadap kondisiabnormal operasi sistem itu sendiri.Yang dimaksud dengan kondisi abnormaltersebut antara lain dapat berupa :

1. hubung singkat2. tegangan lebih/kurang3. beban lebih4. frekuensi sistem turun/naik

2.5 Fungsi Sistem ProteksiAdapun fungsi dari sistem proteksi

adalah:1. untuk menghindari atau mengurangi

kerusakan peralatan listrik akibatadanya gangguan (kondisi abnormal).Semakin cepat reaksi perangkatproteksi yang digunakan, maka akan

semakin sedikitlah pengaruh gangguanterhadap kemungkinan kerusakan alat.

2. untuk mempercepat melokalisirluas/zone daerah yang terganggu,sehingga daerah yang terganggumenjadi sekecil mungkin.

3. Untuk dapat memberikan pelayananlistrik dengan keandalan yang tinggikepada konsumen, dan juga mutulistriknya baik.

4. Untuk mengamankan manusia(terutama) terhadap bahaya yangditimbulkan oleh listrik.

2.6 Fungsi Rele PengamanFungsi dari rele pengaman adalah

untuk menentukan dengan segera pemutusan /penutupan pelayanan penyaluran setiapelemen sistem tenaga listrik bila mendapatkangangguan atau kondisi kerja yang abnormal,yang dapat mengakibatkan kerusakan alat atauakan mempengaruhi sistem / sebagian sistemyang masih beroperasi normal. Pemutusanbeban (CB) merupakan satu rangkaian denganrele pengaman.2.7 Over Current Relay (OCR)

Rele arus lebih (over current relay)adalah rele yang bekerja berdasarkan adanyakenaikan arus yang melebihi suatu nilaipengaman tertentu dan jangka waktu tertentu.Fungsi utama dari rele arus lebih ini adalah

untuk merasakan adanya arus lebih kemudianmemberikan perintah kepada pemutus beban(PMT) untuk membuka. Rele jenis inidigunakan untuk mengamankan motor darigangguan hubung singkat dan dapatdigunakan sebagai pengaman beban lebih.III. OVERCURRENT RELAY PADAMOTOR GA-4101C-M COOLINGWATER PUMP3.1 Prinsip kerja Over Current RelayPrinsip kerja over current relay (OCR)yang bekerjanya berdasarkan besaran aruslebih akibat adanya gangguan hubung singkatdan memberikan perintah trip ke PMT sesuaidengan karakteristik waktunya sehinggakerusakan alat akibat gangguan dapatdihindari.

Gambar3.1 Prinsip kerja over current relay ( OCR )3.2 Karakteristik Rele Arus Lebih (Over

Current Relay)3.2.1 Rele Arus Lebih Karakteristik Seketika

(instantaneous)Rele arus lebih seketika adalah jenis

rele arus lebih yang paling sederhana dimanajangka waktu kerja rele yaitu mulai saat relemengalami pick-up sampai selesainya kerja

rele sangat singkat yakni sekitar 20 - 100 milidetik tanpa adanya penundaan waktu.

Gambar 3.2. Rangkaian rele arus lebihseketika (instantaneous)

Keterangan gambar:BB = Bus-barPMT = Pemutus (Circuit Breaker)TC = Kumparan pemutusA = Tanda bahaya (Alarm)R = Relay arus lebih seketikaCT = Transformator arusIr = Arus relayI = Arus beban

Gambar 3.3 Karakteristik Rele Arus LebihSeketika

3.2.2 Rele Arus Lebih Karakteristik WaktuTertentu (Definite Ttime Relay)

Rele arus lebih waktu tertentu adalahjenis rele arus lebih dimana jangka waktu rele

mulai pick-up sampai selesainya kerja reledapat diperpanjang dengan nilai tertentu dantidak tergantung dari besarnya arus yangmengerjakannya (tergantung dari besarnyaarus setting, melebihi arus setting maka waktukerja rele ditentukan oleh waktu settingnya)

Gambar 3.4. Rangkaian Rele Arus LebihWaktu Tertentu (Definite)

Dengan pemasangan rele kelambatanwaktu, maka pengaman akan bekerja biladipenuhi kondisi sebagai berikut:

ttr = tmg+tpr+tpp (3.1)dimana:ttr = waktu total rele mulai terjadinyagangguan sampai dengan pemutus bekerjatmg = waktu mulai terjadinya gangguansampai dengan rele pick-uptpr = waktu penundaan kerja reletpp = waktu yang dibutuhkan pemutus bekerja

Gambar 3.5 Karakteristik Rele Arus LebihWaktu Teretentu (DefiniteTtime Relay)

3.2.3 Rele Arus Lebih Karakteristik WaktuTerbalik (Invers Time Relay)

Rele arus lebih waktu terbalikmemberikan perintah kepada pemutus beban(PMT) pada saat terjadi gangguan bila besararus gangguannya melampaui aruspenyetelannya (Isetting) dan jangka waktukerja rele dari pick up waktunya berbandingterbalik dengan besar arusnya.

Rele arus lebih waktu terbalik inidibagi menjadi empat, yaitu:1. Standard inverse,2. very inverse,3. Extremely invers,4. Longtime inverse,

Gambar 3.6 Karakteristik Rele Arus LebihWaktu Terbalik ( Invers )

3.3 Rele Arus Lebih Pada Motor GA-4101C-M Cooling Water Pump EthylenePlantOvercurrent reley yang digunakan pada

motor GA-4101C-M di PT. Chandra Asri

Petrochemical Tbk adalah jenis rele arus lebihwaktu terbalik (invers time relay) jenisExtremly Inverse. Rele ini bekerja pada saatterjadi gangguan bila besar arus gangguannyamelampaui arus penyetelannya (Isetting) danjangka waktu kerja rele dari pick upwaktunya berbanding terbalik dengan besararusnya.

Stting overcurrent relay pada MotorGA-4101C-M :Jenis Rele = Thosiba S2E20Karakteristik = Extremely InverseData Motor :Daya motor = 1900kWTegangan input = 6 kVCos = 0,85Arus start motor = 546 %waktu start motor = 1,5 detikBesar arus start motor (Ist):Ist = 5,46 x In

= 5,46 x 222= 1212,12 A

Setting rele pengaman pada motor :Arus nominal (In) = 222 ANilai 222 A merupakan besar arus nominalpada motor atau pada sisi primer daritransformator arus (CT), untuk nilai aruspada sisi sekunder transformator arus adalahnilai arus pada sisi primer dibagi dengan nilairasio CT. Dimana ketetapan rasio CT adalah300 : 5. Jadi besar arus pada sisi sekunderadalah :

Arus nominal (In) = 222 := 3,7 A

Untuk setting arus nominal pada rele S2E20adalah, In = 0.38 s/d 1.00 x 5A.Maka didapatkan besarnya arus setting padarele S2E20 adalah 3,7 : 5 = 0,74 A.

Setting arus gangguan (If) pada overcurrent relay S2E20 adalah 11 x arusnominal (In) :If = 11 x In

= 11 x 3,7= 40,7 A

Pada sisi sekunder CT besar arus gangguan(If) adalah 40,7 A, maka besar arus gangguan(If) pada sisi primer CT adalah 40,7 x 60 =2442 A. Jika arus yang melewati sisi primerCT mencapai 2442 A. maka rele arus lebihakan bekerja menghubungkan rangkaianpemutus/trip pada sumber tenaganya.Sehingga rangkaian pemutus akan bekerjadan memerinitahkan pemutus tenaga (CB)untuk membuka. Maka suplai daya ke motorterputus dan motor aman dari kerusakan

Berdasarkan kurva koordinasi releproteksi arus lebih pada motor GA-4101C-M,setting waktu yang diberikan pada releS2E20 sebesar 0.15 detik. Ini artinya jikaterjadi gangguan arus lebih pada motor yangmelampaui arus setting sebesar 2442 A dandalam waktu lebih dari 0,15 detik maka rele

akan mengirim sinyal pada CB untukmembuka.3.4Motor Protection Relay Thosiba S2E20

Overcurrent relay type S2E20merupakan jenis rele proteksi Static Time.Rele ini adalah sebuah rele arus lebihnondirectional ac untuk sistem proteksitenaga. Gangguan tiga phasa denganinstantaneous element. Rele ini memilikiempat karakteristik dasar operasi waktu(basic operating time characteristic) standartinverse, very inverse, extremely-inverse, andlong time inverse. Rele ini juga memprosestiga karakteristik waktu tertentu (definite-time characteristics).

Gambar 3.7 Motor Protection Relay ThosibaS2E20

IV. PENUTUP4.1 KesimpulanDari hasil kerja praktik yang telahdilakukan di PT. Chandra Asri PetrochemicalTbk mengenai OVERCURRENT RELAY

PADA MOTOR GA-4101C-M diperolehkesimpulan sebagai berikut :

1. PT. Chandra Asri PetrochemicalTbk merupakan perusahaan yangbergerak dibidang industri bahankimia yang membutuhkan pasokandaya listrik yang stabil dan sistemproteksi yang handal pada peralatanproduksi.

2. Penggunaan sistem proteksi di PT.Chandra Asri Petrochemical Tbkuntuk motor-motor dengankapasitas daya yang besarmenggunakan motor protectionrelay type Thosiba S2E20.

3. Proteksi arus lebih pada motor GA-4101C-M yang digunakan padacooling water pump menggunakanrele arus lebih karakteristik waktuterbalik (invers time relay) jenisextremely inverse, dengan settingarus gangguan sebesar 11xIn dansetting waktunya sebesar 0,15 detik.

4. Syarat-syarat agar peralatan relaypengaman dapat dikatakan bekerjadengan baik dan benar adalah :a. Cepat bereaksi,b. Selektif,c. Peka/sensitif,d. Andal,e. Sederhana,danf. Murah.

4.2 Saran1. Diharapkan melakukan pemeriksaansecara berkala terhadap kinerja darirele arus lebih agar saat terjadigangguan dapat bekerja denganbaik.

2. Diharapkan melakukan pemeriksaansecara berkala terhadap motor GA-4101C-M untuk meminimalisirterjadinya gangguan.

3. Dilakukan koordinasi ulang padarele dan CB jika ada penambahandaya listrik.

4. Untuk motor-motor yangmempunyai peranan yang sangatpenting perlu ditingkatkanspesifikasi peralatan proteksinyaagar tidak terjadi gangguan sehinggaproses produksi semakin meningkat.

DAFTAR PUSTAKA[1] Zuhal,Dasar Teknik Tenaga Listrikdan Elekronika Daya,PT GramediaPustaka Utama, Jakarta:1992

[2] Hidayatulloh, Rachmad. AnalisaGangguan Hubung Singkat PadaJaringan Sutt 150 kV Jalur Kebasen Balapulang Bumiayu MenggunakanProgram ETAP. Tugas akhir,Universitas Diponogoro, Semarang,2012.

[3] Widodo, Aris. Studi Koordinasi RelePengaman Pada Sistem Kelistrikan DiPT. CHANDRA ASRI, Cilegon,Banten. Tugas Akhir, InstitutTeknologi Sepuluh Nopember,Surabaya, 2011.

[4] Tiyono. Perancangan Setting ReleProteksi Arus Lebih Pada MotorListrik Industri. Tugas Akhir,Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta,2013.

[5] itekwenky.blogspot.com/2011/10/relay-arus-lebih.html

[6] http://dunia-listrik.blogspot.com[7] http://budi54n.wordpress.com/2009/07

/07/rele-arus-lebih-over-current-relay-ocr/