OVERCURRENT RELAY PADA MOTOR GA-4101C-M COOLING WATER PUMPDI PT. CHANDRA ASRI PETROCHEMICAL, Tbk

Suwanda1 Teguh Firmansyah2

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

Jl. Jendral Sudirman KM 4, Cilegon, BantenE-mail : suwanda10 @ gm ail.com 1

Abstrak

Motor induksi 3 phasa merupakan jenis motor yang paling sering digunakan pada proses produksi di industri. Hal ini dikarenakan motor induksi memiliki beberapa keuntungan yang tidak dimiliki oleh motor DC, tetapi sering juga terjadi gangguan antara lain adalah hubung singkat (short circuit) dan Overload pada motor induksi 3 phasa. Gangguan tersebut mempunyai dampak yang sangat berbahaya bila dibiarkan berlarut-larut dikarenakan arus yang mengalir sangat besar sehingga meningkatkan suhu dan dapat mengakibatkan motor induksi 3 phasa terbakar. Untuk mengatasi gangguan, maka diperlukan suatu sistem yang dapat mengamankan dari hubung singkat dan beban lebih. Motor listrik yang rusak harus diperbaiki dan membutuhkan biaya, semakin sering rusak semakin sering mengeluarkan biaya, ini sangat merugikan. Selama perbaikan akan mengalami kerugian waktu akibat tidak bisa bekerja dengan motor listrik. Secara langsung kerusakan peralatan motor listrik akan mengganggu proses prodiksi. Untuk mengatasi masalah ini dibutuhkan proteksi yang mampu memberikan keamanan pada motor listrik. Pengaman motor GA-4101C-M yang digunakan pada cooling water pump di PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk. menggunakan motor protection relay Thosiba S2E20. Proteksi yang digunakan adalah rele arus lebih karakteristik extremely inverse. Setting arus gangguan pada over current relay S2E20 adalah 11 x arus nominal (In), dan setting waktunya sebesar 0,15 detik.

Kata kunci: motor, proteksi, arus lebih, rele

I .PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang

PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk merupakan perusahaan yang bergerak dalam bidang produksi bahan-bahan kimia. Hasil produksi perusahaan ini antara lain ethylene, propylene dan pyrolisis gasoline (Pygas), baik untuk pasar dalam negeri maupun regional. Karena memproduksi bahan-bahan kimia, dimana tidak boleh terjadi black out selama proses produksi berlangsung maka dibutuhkan sistem kelistrikan yang handal. Sistem kelistrikan yang handal ini berguna untuk

menjamin bahwa proses produksi dapat berlangsung 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 dari pelaksanaan kerja praktek ini adalah:

1. Untuk mengetahui cara kerja dari rele arus lebih pada motor GA-4101C-M.

2. Untuk mengetahui kurva karakteristik rele

arus lebih pada motor cooling water pumpGA-4101C-M.

I.3 BATASAN MASALAHAdapun batasan masalah

pembahasan kerja praktek ini adalah :1. Sistem proteksi yang dibahas adalah

sistem proteksi arus lebih (overcurrent relay).

2. Karakteristik overcurrent relay motor induksi GA-4101C-M, 1900 kW di Ethylene Plant PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk.

3. Prinsip kerja proteksi arus lebih motor induksi GA-4101C-M, 1900 kW.

II. DASAR TEORI2.1 Pengertian Motor

Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dan lain-lain. Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang paling luas digunakan dan salah satu jenis dari motor- motor listrik yang bekerja berdasarkan induksi elektromagnet.

2.2 Prinsip Kerja Motor InduksiMotor induksi bekerja

berdasarkan

induksi elektromagnetik dari kumparan

stator kepada kumparan rotornya. Bila

kumparan stator motor induksi 3

phasa

dihubungkan dengan sumber tegangan

3

phasa, maka kumparan stator akan

menghasilkan medan magnet yang berputar.

Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan

dari

kumparan stator akan memotong kumparan

rotornya sehingga timbul emf (ggl) atau

tegangan induksi. Karena penghantar

(kumparan) rotor merupakan rangkaian yang

tertutup, maka akan mengalir arus pada

kumparan rotor. Penghantar (kumparan) rotor

yang dialiri arus ini berada dalam garis

gaya

fluks yang berasal dari kumparan stator

sehingga kumparan rotor akan mengalami

gaya Lorentz yang menimbulkan torsi

yang

cenderung menggerakkan rotor sesuai

dengan

arah pergerakan medan induksi stator.

2.3 Kontruksi Motor InduksiMotor induksi pada dasarnya

mempunyai tiga bagian sebagai berikut.

1. Stator : Merupakan bagian yang diam

dan mempunyai kumparan yang dapat

menginduksikan medan

elektromagnetik kepada kumparan

rotornya.

2. Celah : Tempat berpindahnya energi

dari startor ke rotor.

3. Rotor : Merupakan bagian yang

bergerak akibat adanya induksi

magnet

dari kumparan stator yang

diinduksikan kepada kumparan

rotor.

Gambar 2.1 Bentuk konstruksi

dari motor induksi

2.4 Proteksi Sistem TenagaYang dimaksud dengan proteksi sistem

tenaga listrik adalah sistem proteksi yang dilakukan kepada peralatan-peralatan listrik yang terpasang pada suatu sistem tenaga misalnya generator, motor, transformator jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri.Yang dimaksud dengan kondisi abnormal tersebut antara lain dapat berupa :

1. hubung singkat

2. tegangan lebih/kurang

3. beban lebih

4. frekuensi sistem turun/naik

2.5 Fungsi Sistem Proteksi

Adapun fungsi dari sistem proteksi

adalah:1. untuk menghindari atau mengurangi

kerusakan peralatan listrik akibat adanya gangguan (kondisi abnormal). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan, maka akan

semakin sedikitlah pengaruh

gangguan terhadap kemungkinan

kerusakan alat.2. untuk mempercepat melokalisir

luas/zone daerah yang terganggu, sehingga daerah yang terganggu menjadi sekecil mungkin.

3. Untuk dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen, dan juga mutu listriknya baik.

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

2.6 Fungsi Rele PengamanFungsi dari rele pengaman adalah

untuk menentukan dengan segera pemutusan / penutupan pelayanan penyaluran setiap elemen sistem tenaga listrik bila mendapatkan gangguan atau kondisi kerja yang abnormal, yang dapat mengakibatkan kerusakan alat atau akan mempengaruhi sistem / sebagian sistem yang masih beroperasi normal. Pemutusan beban (CB) merupakan satu rangkaian dengan rele pengaman.

2.7 Over Current Relay (OCR)Rele arus lebih (over current relay)

adalah rele yang bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengaman tertentu dan jangka waktu tertentu. Fungsi utama dari rele arus lebih ini adalah

untuk merasakan adanya arus lebih

kemudian

memberikan perintah kepada pemutus

beban

(PMT) untuk membuka. Rele jenis ini

digunakan untuk mengamankan motor

dari

gangguan hubung singkat dan

dapat

digunakan sebagai pengaman beban lebih.

III. OVERCURRENT RELAY PADA MOTOR GA-4101C-M COOLING WATER PUMP

3.1 Prinsip kerja Over Current RelayPrinsip kerja over current relay

(OCR)

yang bekerjanya berdasarkan besaran

arus

lebih akibat adanya gangguan hubung

singkat

dan memberikan perintah trip ke PMT

sesuai

dengan karakteristik waktunya

sehingga

kerusakan alat akibat gangguan

dapat

dihindari.

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 dimana

jangka waktu kerja rele yaitu mulai saat rele

mengalami pick-up sampai selesainya kerja

rele sangat singkat yakni sekitar 20 - 100 mili

detik tanpa adanya penundaan waktu.

Gambar 3.2. Rangkaian

rele arus lebih seketika

(instantaneous)

K

eterangan

gambar:

BB =

Bus-bar

PMT = Pemutus

(Circuit Breaker) TC

= Kumparan pemutus

A = Tanda bahaya (Alarm)

R = Relay arus lebih seketika

CT = Transformator arus

Ir = Arus relay

I = Arus beban

Gambar 3.3 Karakteristik Rele Arus Lebih

Seketika

3.2.2 Rele Arus Lebih Karakteristik Waktu

Tertentu (Definite Ttime Relay)

Rele arus lebih waktu tertentu adalah

jenis rele arus lebih dimana jangka waktu rele

mulai pick-up sampai selesainya kerja

rele

dapat diperpanjang dengan nilai tertentu

dan

tidak tergantung dari besarnya arus

yang

mengerjakannya (tergantung dari

besarnya

arus setting, melebihi arus setting maka

waktu

kerja rele ditentukan oleh waktu settingnya)

Gambar 3.4. Rangkaian Rele Arus Lebih

Waktu Tertentu (Definite)

Dengan pemasangan rele kelambatan waktu, maka pengaman akan bekerja bila dipenuhi kondisi sebagai berikut:

ttr = tmg+tpr+tpp (3.1)

dimana:

ttr = waktu total rele mulai terjadinya

gangguan sampai dengan pemutus bekerja

tmg = waktu mulai terjadinya

gangguan

sampai dengan rele pick-up

tpr = waktu penundaan kerja rele

tpp = waktu yang dibutuhkan pemutus

bekerja

Gambar 3.5 Karakteristik Rele Arus

Lebih

Waktu Teretentu (DefiniteTtime

Relay)

3.2.3 Rele Arus Lebih Karakteristik Waktu

Terbalik (Invers Time Relay)

Rele arus lebih waktu terbalik

memberikan perintah kepada pemutus beban

(PMT) pada saat terjadi gangguan bila besar

arus gangguannya melampaui arus

penyetelannya (Isetting) dan jangka waktu

kerja rele dari ☜pick up☝ waktunya berbanding

terbalik dengan besar arusnya.

Rele arus lebih waktu terbalik ini

dibagi menjadi empat, yaitu:

1. Standard inverse,

2. very inverse,

3. Extremely invers,

4. Longtime inverse,

Gambar 3.6 Karakteristik Rele Arus Lebih

Waktu Terbalik ( Invers )

3.3 Rele Arus Lebih Pada Motor GA-

4101C-M Cooling Water Pump Ethylene

Plant

Overcurrent reley yang digunakan

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

Asri

Petrochemical Tbk adalah jenis rele arus

lebih

waktu terbalik (invers time relay)

jenis

Extremly Inverse. Rele ini bekerja pada

saat

terjadi gangguan bila besar arus

gangguannya

melampaui arus penyetelannya (Isetting)

dan

jangka waktu kerja rele dari ☜pick up☝

waktunya berbanding terbalik dengan

besar

arusnya.

Stting overcurrent relay pada

Motor

GA-4101C-M :

Jenis Rele = Thosiba S2E20

Karakteristik = Extremely Inverse

Data Motor :

Daya motor = 1900kW

Tegangan input = 6 kV

Cos = 0,85Arus start motor = 546 % waktu start motor = 1,5 detik Besar 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 A

Nilai 222 A merupakan besar arus

nominal

pada motor atau pada sisi primer dari

transformator arus (CT), untuk nilai arus

pada sisi sekunder transformator arus

adalah

nilai arus pada sisi primer dibagi dengan

nilai

rasio CT. Dimana ketetapan rasio CT

adalah

300 : 5. Jadi besar arus pada sisi

sekunder

adalah :

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

Untuk setting arus nominal pada rele S2E20

adalah, In = 0.38 s/d 1.00 x 5A.

Maka didapatkan besarnya arus setting pada

rele S2E20 adalah 3,7 : 5 = 0,74 A.

Setting arus gangguan (If) pada over

current relay S2E20 adalah 11 x arus

nominal (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 primer

CT mencapai 2442 A. maka rele arus lebih

akan bekerja menghubungkan rangkaian

pemutus/trip pada sumber tenaganya.

Sehingga rangkaian pemutus akan bekerja

dan memerinitahkan pemutus tenaga (CB)

untuk membuka. Maka suplai daya ke motor

terputus dan motor aman dari kerusakan

Berdasarkan kurva koordinasi rele

proteksi arus lebih pada motor GA-4101C-M,

setting waktu yang diberikan pada rele

S2E20 sebesar 0.15 detik. Ini artinya jika

terjadi gangguan arus lebih pada motor yang

melampaui arus setting sebesar 2442 A dan

dalam waktu lebih dari 0,15 detik maka rele

akan mengirim sinyal pada CB

untuk

membuka.

3.4 Motor Protection Relay Thosiba S2E20Overcurrent relay type S2E20

merupakan jenis rele proteksi Static Time. Rele ini adalah sebuah rele arus lebih nondirectional ac untuk sistem proteksi tenaga. Gangguan tiga phasa dengan instantaneous element. Rele ini memiliki empat karakteristik dasar operasi waktu (basic operating time characteristic) standart inverse, very inverse, extremely-inverse, and long time inverse. Rele ini juga memproses tiga karakteristik waktu tertentu (definite- time characteristics).

Gambar 3.7 Motor Protection Relay Thosiba

S2E20

IV. PENUTUP4.1 Kesimpulan

Dari hasil kerja praktik yang

telah

dilakukan di PT. Chandra Asri

Petrochemical

Tbk mengenai ☜OVERCURRENT

RELAY

PADA MOTOR GA-4101C-M☝ diperoleh

kesimpulan sebagai berikut :

1. PT. Chandra Asri Petrochemical

Tbk merupakan perusahaan yang

bergerak dibidang industri bahan

kimia yang membutuhkan pasokan

daya listrik yang stabil dan sistem

proteksi yang handal pada

peralatan

produksi.

2. Penggunaan sistem proteksi di PT.

Chandra Asri Petrochemical

Tbk

untuk motor-motor dengan

kapasitas daya yang besar

menggunakan motor protection

relay type Thosiba S2E20.

3. Proteksi arus lebih pada motor GA-

4101C-M yang digunakan pada

cooling water pump menggunakan

rele arus lebih karakteristik waktu

terbalik (invers time relay)

jenis

extremely inverse, dengan setting

arus gangguan sebesar 11xIn dan

setting waktunya sebesar 0,15 detik.

4. Syarat-syarat agar peralatan relay

pengaman dapat dikatakan bekerja

dengan baik dan benar adalah :

a. Cepat bereaksi,

b. Selektif,

c. Peka/sensitif,

d. Andal,

e. Sederhana,dan

f. Murah.

4.2 Saran1. Diharapkan melakukan

pemeriksaan

secara berkala terhadap kinerja

dari

rele arus lebih agar saat terjadi

gangguan dapat bekerja

dengan

baik.

2. Diharapkan melakukan

pemeriksaan

secara berkala terhadap motor

GA-

4101C-M untuk meminimalisir

terjadinya gangguan.

3. Dilakukan koordinasi ulang

pada

rele dan CB jika ada

penambahan

daya listrik.

4. Untuk motor-motor yang

mempunyai peranan yang

sangat

penting perlu ditingkatkan

spesifikasi peralatan

proteksinya

agar tidak terjadi gangguan

sehingga

proses produksi semakin

meningkat.

DAFTAR PUSTAKA[1] Zuhal,☝Dasar Teknik Tenaga Listrik

dan Elekronika Daya☝,PT Gramedia

Pustaka Utama, Jakarta:1992

[2] Hidayatulloh, Rachmad. Analisa

Gangguan Hubung Singkat

Pada

Jaringan Sutt 150 kV Jalur Kebasen ♠

Balapulang ♠ Bumiayu

Menggunakan

Program ETAP. Tugas akhir,

Universitas Diponogoro,

Semarang,

2012.

[3] Widodo, Aris. Studi Koordinasi Rele

Pengaman Pada Sistem Kelistrikan Di

PT. CHANDRA ASRI, Cilegon,

Banten. Tugas Akhir, Institut

Teknologi Sepuluh Nopember,

Surabaya, 2011.

[4] Tiyono. Perancangan Setting Rele

Proteksi Arus Lebih Pada Motor

Listrik 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 -ove r- current - rela y-

ocr/