Laporan Pkl (Nica Astrianda)
77
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR 13,8KV/2,4KV (TR-121) MENGGUNAKAN SEPAM 1000+T20 DI UNIT AMONIA PADA PT. PUPUK ISKANDAR MUDA II Oleh Nica Astrianda,S.ST 1201201765 PROGRAM AKADEMI KOMUNITAS JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE 2013
Transcript of Laporan Pkl (Nica Astrianda)
LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR 13,8KV/2,4KV (TR-121)
MENGGUNAKAN SEPAM 1000+T20 DI UNIT AMONIA PADA
PT. PUPUK ISKANDAR MUDA II
Oleh
Nica Astrianda,S.ST
1201201765
PROGRAM AKADEMI KOMUNITAS
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE
2013
ABSTRAK
SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR 13,8KV/2,4KV (TR-121)
MENGGUNAKAN SEPAM 1000+T20 DI UNIT AMONIA PADA
PT. PUPUK ISKANDAR MUDA II
Oleh
Nica Astrianda, S.ST
NIM: 1201201765
Transformator berperan penting dalam menyalurkan arus dari generator ke peralatan –
peralatan listrik yang lain demi kelancaran produksi PT. Pupuk Iskandar Muda, sehingga
apabila terjadi gangguan pada alat ini maka proses produksi akan sedikit terhambat dan akan
mengakibatkan tidak tercapainya target produksi dari industri tersebut. Maka dari itu suatu
sistem perlindungan atau proteksi diperlukan oleh trafo untuk meminisilir kerusakan apabila
terjadi gangguan. Salah satu alat proteksi transformator yang digunakan pada PT. Pupuk
Iskandar Muda adalah Sepam 1000+ Serial 20 Type T20. Alat ini merupakan alat proteksi
digital yang dapat memproteksi gangguan overcurrent yang disebabkan oleh overload,
transien arus awal, hubung singkat dua dan tiga fasa, hubung singkat fasa ke ground,
unbalanced negative sequence dan thermal overload. Secara umum prinsip kerja Sepam
ialah data yang diperoleh dari trafo di bandingkan dengan seting parameter, kemudian
Sepam akan mengambil tindakan (ditripkan atau tidak) dan hasilnya ditampilkan pada
display Sepam.
Kata kunci: gangguan, transformator tiga fasa, proteksi, Sepam 1000
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN KAMPUS ...............................................................
ABSTRAK ........................................................................................................... i
PRAKATA .......................................................................................................... ii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1
I.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
I.2 Batasan Masalah ....................................................................................... 2
I.3 Perumusan Masalah .................................................................................. 2
I.4 Tujuan Penulisan ....................................................................................... 2
I.5 Manfaat Masalah ....................................................................................... 3
I.6 Tempat Pelaksanaan .................................................................................. 3
I.7 Metode Penulisan ....................................................................................... 3
I.8 Sistematika Penulisan ............................................................................... 4
BAB II GAMBARAN UMUM PT. PUPUK ISKANDAR MUDA ................... 6
II.1 Sejarah ringkas PT.Pupuk Iskandar Muda .............................................. 6
II.2 Pabrik dan Sarana pendukung .................................................................. 7
II.2.1 Unit Utility ......................................................................................... 7
II.2.1.1 Area water intake facility ............................................................ 8
II.2.1.2 Unit Pengolahan Air .................................................................... 8
II.2.1.3 Unit Pembangkit Steam ............................................................... 8
II.2.1.4 Unit Pembangkit Listrik .............................................................. 8
II.2.1.5 Unit Udara Instrumen/Udara Pabrik ............................................ 10 II.2.1.6
Unit Gas Matering Station ....................................................................... 10 II.2.1.7
Unit Pengolahan Air Buangan ................................................................. 10
II.2.2 Unit Amonia ..................................................................................... 10
II.2.2.1 Unit Persiapan Gas Umpan Baku ................................................ 11
II.2.2.2 Unit Pembuatan Gas Sintesa ........................................................ 12
II.2.2.3 Unit Pemurnian Gas Sintesa ........................................................ 12
II.2.2.4 Unit sintesa Amonia ..................................................................... 12
II.2.2.5 Unit Pendingin Amonia ............................................................... 12
II.2.2.6 Unit Daur Ulang Amonia ............................................................. 13
II.2.2.7 Unit Daur Ulang Hidrogen........................................................... 13
II.2.2.8 Unit Pembangkit Steam ............................................................... 13
II.2.3 Unit Urea........................................................................................... 14
II.2.3.1 Keuntungan proses Granulasi ...................................................... 16
II.2.3.1 Filosofi Proses Granul ................................................................. 17
II.3 Unit Penunjang Produksi .......................................................................... 20
II.3.1 Produksi ............................................................................................ 21
II.3.2 Pemasaran ......................................................................................... 22
II.3.2.1 Dalam Negeri .............................................................................. 22
II.3.2.1 Luar Negeri ................................................................................. 22
II.4 Pencegahan Pencemaran .......................................................................... 22
II.5 Struktur organisasi PT.Pupuk Iskandar Muda .......................................... 23
II.6 Lokasi dan Area Pabrik PT. Pupuk Iskadar Muda ................................... 24
II.7 Kepudulian Lingkungan ........................................................................... 25
II.8 Pembinaan Wilayah ................................................................................. 26
II.9 Prestasi dan Penghargaan ......................................................................... 27
BAB III SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR 13.8KV/2.4KV (TR-121)
MENGGUNAKAN SEPAM 1000+ T20 DI UNIT AMONIA PADA PT. PUPUK
ISKANDAR MUDA II .......................................................................... 28
III.1 Pengertian Transformator ........................................................................ 28
III.2 Bagian-bagian Transformator ................................................................. 29
III.2.1 Inti Besi ........................................................................................... 29
III.2.2 Kumparan Transformator ................................................................ 30
III.2.3 Bushing ........................................................................................... 31
III.2.4 Pendingin ......................................................................................... 31
III.2.5 Tap Changer (Perubah Tap) ............................................................ 33
III.2.6 Tangki dan Konservator .................................................................. 33
III.3.7 Minyak Trafo .................................................................................. 35
III.3 Minyak Trafo Sebagai Media Pendingin ................................................ 37
III.4 Prinsip Kerja Transformator ................................................................... 38
III.5 Transformator tiga fasa ........................................................................... 40
III.5.1 Arus berlebih pada fasa ................................................................... 40
III.5.2 Hubungan transformator tiga phasa ................................................ 42
III.6 Spesifikasi Transformator 13.8KV/2.4 KV(TR-121) ............................ 45
III.7 Gangguan pada Transformator ............................................................... 46
III.8 Komponen-komponen Simetris .............................................................. 47
III.8.1 Sintesis fasor tak simetris dari komponen-komponen simetrisnya 47
III.8.2 Operator - Operator ......................................................................... 50
III.8.3 Simetris fasor tak simetris ............................................................... 51
III.9 Sistem proteksi ........................................................................................ 54
III.9.1 Relay ............................................................................................... 54
III.9.2 Syarat Relay dan Proteksi ............................................................... 55
III.9.3 Karakteristik Waktu Kerja Relay .................................................... 57
III.9.3.1 Relay Arus Lebih Waktu Seketika .......................................... 57
III.9.3.1 Relay Arus Lebih Waktu Tertentu .......................................... 58
III.9.3.1 Relay Arus Lebih Waktu Terbalik ........................................... 59
III.9.3.1 Relay Arus Lebih Waktu IDMT ............................................. 60
III.9.4 Proteksi terhadap gangguan pada transformator ............................. 61
III.10. Sepam 1000+ ........................................................................................ 62
III.10.1 Fungsi-fungsi yang tersedia pada sepam1000+ T20 ..................... 63
III.10.2 Seting range pada sepam ............................................................... 65
III.10.3 Parameter seting sepam pada MCC 121 out going ammonia 2.4 KV
.................................................................................66
III.11 Prinsip kerja Sepam .............................................................................. 67
III.11.1 Prinsip kerja Sepam pada proteksi gangguan overcurrent .......... 67
III.11.2 Prinsip kerja Sepam pada proteksi gangguan tanah ...................... 70
III.11.3 Prinsip kerja Sepam pada proteksi gangguan ketidakseimbangan 73
III.11.4 Prinsip kerja Sepam pada proteksi gangguan thermal overload ...... 75
III.11.4 Prinsip kerja Buchholz ..................................................................... 75
BAB IV PENUTUP ............................................................................................ 77
IV.1 Kesimpulan ............................................................................................. 77
IV.2 Saran ............................................................................................. 88
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 89
LAMPIRAN .............................................................................................
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar II.1 Blok Diagram Proses Plant Ammonia ........................................... 11
Gambar II.2 Blok Diagram Proses Plant Urea ................................................... 14
Gambar II.3 TEC Urea Granulation Proses ....................................................... 19
Gambar II.4 Letak geografis PT. Pupuk Iskandar Muda .................................... 25
Gambar III.1 Bagian dan Lambang Transformator ............................................. 29
Gambar III.2 Inti besi dan laminasi yang diikat fiber glass ................................ 29
Gambar III.3 Kumparan trafo phasa RST ........................................................... 30
Gambar III.4 Bentuk Fisik Bushing .....................................................................31
Gambar III.5 Perubah tap tegangan tinggi (ON Load) pada transformator tenaga
3 phasa 50 Hz ................................................................................
33
Gambar III.6 Konservator ................................................................................... 34
Gambar III.7 Silicagel .......................................................................................... 34
Gambar III.8 Suatu arus listrik yang mengelilingi inti besi maka besi itu menjadi
magnet ...........................................................................................
39
Gambar III.9 Suatu lilitan ................................................................................... 39
Gambar III.10 Prinsip Kerja dari Transformator ................................................ 39
Gambar III.11 Skema transformator kumparan primer dan kumparan sekunder
terhadap medan magnet ............................................................... 40
Gambar III.12 Kontruksi Transformator Tiga Fasa Tipe Inti .............................. 41
Gambar III.13 Transformator Tiga Fasa Tipe Cangkang .................................... 41
Gambar III.14 Transformator Tiga Fasa hubungan bintang ................................ 42
Gambar III.15 Transformator Tiga Fasa hubungan segitiga/delta ....................... 43
Gambar III.16 Transformator Tiga Fasa hubungan zig-zag ................................ 44
Gambar III.19 Diagram fasor berbagai pangkat dari operator a ......................... 52
Gambar III.17 Transformator 13.8KV/2.4KV(TR-121) ...................................... 46
Gambar III.18 Tiga himpunan fasor seimbang yang merupakan komponen
simetris dari tiga fasor tak seimbang ............................................ 49
Gambar III.19 Penjumlahan secara grafis komponen-komponen untuke
mendapatkan tiga fasor seimbang ................................................ 49
Gambar III.20 Diagram fasor berbagai pangkat dari operator a ......................... 51
Gambar III.21 Karakteristik waktu seketika ........................................................ 58
Gambar III.22 Karakteristik Waktu Tertentu....................................................... 58
Gambar III.23 Karakteristik Waktu Terbalik....................................................... 60
Gambar III.24 Karakteristik IDMT...................................................................... 60
Gambar III.25 Sepam 1000+................................................................................ 62
Gambar III.26 Blok diagram proteksi terhadap phase overcurrent ..................... 68
Gambar III.27 Karakteristik phase invers time overcurrent relay pada sepam ... 69
Gambar III.28 Karakteristik High Stage Overcurrent Protection Relay pada
sepam ........................................................................................... 70
Gambar III.29 Diagram blok proteksi terhadap earth fault ................................. 71
Gambar III.30 Karakteristik Low Earth Fault Protection Relay pada Sepam ..... 72
Gambar III.31 Karakteristik Earth Fault High Set Relay .................................... 73
Gambar III.32 Diagram blok proteksi terhadap unbalanced ............................... 73
Gambar III.33 Karakteristik Unbalanced Protection Relay pada Sepam ............ 74
Gambar III.34 Relay Buchholz ............................................................................ 75
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel II.1 Industri Pupuk Dunia ......................................................................... 15
Tabel II.2 Perbandingan Urea Prill dan Granule ................................................ 15
Tabel II.3 Prestasidan penghargaan yang diraih PT. Pupuk Iskandar Muda ...... 27
Tabel III.1 Tipe Pendingin Transformator Menurut Standar IEC ...................... 32
Tabel III.1 Data setting dan hasil pengujian Overcurrent Low set (50/51) ......... 68
Tabel III.2 Data setting dan hasil pengujian Overcurrent High set (50/51) ........ 69
Tabel III.3 Data setting dan hasil pengujian Earth fault Low set (50N/51N) ...... 71
Tabel III.4 Data setting dan hasil pengujian Earth fault High set (50N/51N) ..... 72
Tabel III.5 Data setting dan hasil pengujian Unbalanced (45) ............................ 74
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
PT. Pupuk Iskandar Muda dikenal sebagai perusahan Badan Usaha Milik Negara
(BUMN) yang bergerak dalam industri pupuk yang memproduksi pupuk urea. Seperti yang
kita ketahui bahwa Indonesia adalah negara agraris yang sebagian besar pencahariannya
adalah pertanian. Untuk mencukupi bahan pangan bagi seluruh rakyat Indonesia, pemerintah
menitikberatkan pada sektor pertanian, sehingga pemerintah perlu mencari cara lain untuk
meningkatkan kebutuhan akan lahan-lahan pertanian, maka pemerintah kita harus berusaha
untuk mendirikan industri pupuk.
Dalam kegiatan perindustrian, energi listrik sangat berperan dalam operasional produksi
pupuk seperti motor, generator, transforator dan lain-lain. Peralatan - peralatan tersebut
sangat penting dalam mendukung kelancaran produksinya. Untuk menyesuaikan tegangan
dan daya beban dalam pemakaian digunakan peralatan listrik seperti transformator.
Transformator yang digunakan di PT. Pupuk Iskandar Muda ada beberapa macam
antara lain Transformator step up yaitu 11,5 KV / 13,5 KV , Transformator step down 13,8
KV / 2,4 KV , Transformator step down 13,8 KV / 480V, Transformator step down 13,8KV
/ 380V.
Semua peralatan untuk pabrik menggunakan energi listrik dan tegangan kerja yang
berbeda-beda maka sistem pengamanan juga harus diperhatikan untuk meminimalisir
kerusakan apabila terjadi gangguan. Salah satu peralatan proteksi transformator distribusi
tiga fasa yang digunakan pada PT. Pupuk Iskandar Muda II adalah Sepam 1000+ T20.
Karena pentingnya sistem proteksi dalam sebuah perusahaan atau pabrik sebagai
penunjang keberhasilan produksi, maka penulis mengambil suatu rumusan masalah dan
menyusun sebuah laporan praktek kerja lapangan dengan judul “Sistem Proteksi
Transformator 13,8KV/2,4KV (TR-121) Menggunakan Sepam 1000+T20 di Unit Amonia
Pada PT. Pupuk Iskandar Muda II”.
I.2 Batasan Masalah
Pada PT.Pupuk Iskandar Muda banyak terdapat trafo dengan berbagai sistem
proteksi. Oleh karena itu, untuk membatasi masalah yang akan dibahas dalam laporan ini ,
penulis hanya akan membahas mengenai sistem proteksi transformator 13,8KV/2.4KV (TR-
121) menggunakan sepam 1000+ T20 pada PT. Pupuk Iskandar Muda II.
I.3 Perumusan Masalah
Objek yang ditijau dari praktek kerja lapangan ini adalah Sistem Proteksi
Transformator 13,8KV/2,4KV (TR-121) Menggunakan Sepam 1000+T20 di Unit Amonia
Pada PT. Pupuk Iskandar Muda II. Adapun rumusan masalah dari laporan ini adalah:
1. Gangguan apa saja yang dapat diproteksi oleh sepam 1000+ T20 ?
2. Bagaimana prinsip kerja sepam 1000+ T20 ?
3. Bagaimana proses terjadinya trip apabila adanya gangguan pada transformator
13.8KV/2.4KV (TR-121) ?
I.4 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dalam penulisan laporan praktek kerja lapangan ini yang dilakukan
pada PT.Pupuk Iskandar Muda II yaitu :
1. Untuk mengetahui gangguan-ganguan yang dapat diproteksi oleh sepam 1000+ T20.
2. Untuk mengetahui prinsip kerja sepam 1000+T20.
3. Untuk mengetahui bagaimana proses terjadinya pengetripan apabila adanya
gangguan pada transformator (TR-121)13.8KV/2.4KV.
I.5 Manfaat Penulisan
Adapun manfaat dalam penulisan laporan praktek kerja lapangan ini yang dilakukan
pada PT.Pupuk Iskandar Muda II yaitu :
1. Untuk menambah wawasan dan ilmu pengetahuan dalam penerapan sistem proteksi
pada dunia industri.
2. Dapat mengetahui cara kerja sistem proteksi pada trafo 13.8KV/2.4KV (TR-121)
menggunakan sepam 1000+ T20.
I.6 Tempat Pelaksanaan
Praktek Kerja Lapangan (PKL) ini dilaksanakan di PT. Pupuk Iskandar Muda II
Krueng Geukueh Aceh Utara mulai tanggal 15 Juli 2013 sampai dengan 16 Agustus 2013.
I.7 Metode Penulisan
Dalam Penulisan laporan praktek kerja lapangan ini penulis melakukan penelitian
sebagai berikut :
1. Melakukan Observasi
Kegiatan ini dilakukan dilapangan dengan mengamati secara langsung trafo 13,8 KV
/ 2.4 KV (TR-121) dan sepam 1000+T20.
2. Metode Studi Literatur
Kegiatan ini dilakukan dengan membaca dan mengambil teori dari buku-buku
manual dan referensi lainnya yang berhubungan dengan penulisan laporan praktek
kerja lapangan ini.
3. Metode wawancara
Kegiatan ini dilakukan dengan mengadakan Tanya jawab kepada pembimbing serta
staf lainnya mengenai Gangguan Transformator 13,8KV/2,4KV (TR-121) dan sistem
proteksi Sepam 1000+T20.
I.8 Sistematika Penulisan
Untuk menyelesaikan permasalahan dalam laporan Praktek Kerja Lapangan agar
penulisan lebih terarah, maka laporan ini disusun kedalam 5 bab dan masing-masing bab
dirinci kedalam sub bab sehingga sistematika pembahasan dapat dijelaskan sebagai berikut :
BAB 1 : PENDAHULUAN
Berisikan latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan
penulisan, tempat pelaksanaan, metode penulisan, dan sistematika
penulisan dari laporan Praktek Kerja Lapangan ini.
BAB II : TINJAUAN UMUM PT.PUPUK ISKANDAR MUDA
Pada bab ini berisikan tentang sejarah ringkas PT.Pupuk Iskandar Muda,
Pabrik dansarana pendukung,Unit penunjang produksi, Pencegahan
pencemaran, Struktur organisasi PT.Pupuk Iskandar Muda, Lokasi dan area
pabrik pupuk iskandar muda,Kepedulian lingkungan, pembinaan wilayah,
sserta prestasi dan penghargan.
BAB III : SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR 13,8KV/2,4KV (TR- 121)
MENGGUNAKAN SEPAM 1000+T20 DI UNIT AMONIA PADA PT.
PUPUK ISKANDAR II
Pada bab ini berisikan penjelasan mengenai pengertian transformator,
bagian-bagian transformator, minyak trafo sebagai media pendingin, prinsip
kerja transformator, transformator tiga fasa, gangguan-gangguan pada
transformator, komponen-komponen simetris,dan sistem proteksi yang
membahas mengenai sepam dan prinsip cara kerjanya dalam mengamankan
terhadap gangguan pada trafo.
BAB IV : PENUTUP
Bagian ini berisikan tentang kesimpulan dan saran dari keseluruhan
pembahasan laporan Praktek Kerja Lapangan (PKL) ini.
BAB II
TINJAUAN UMUM PT. PUPUK ISKANDAR MUDA
II.1 Sejarah Ringkas PT. Pupuk Iskandar Muda
PT. Pupuk Iskandar Muda (PT. PIM) bergerak dalam bidang industri pupuk serta
industri kimia lainnya. PT. Pupuk Iskandar Muda di dirikan pada tanggal 24 Februari 1982
dihadapan Notaris Soelaiman Ardjasasmita, SH sesuai akte No. 54 dengan nama PT. Pupuk
Iskandar Muda, yang merupakan suatu Badan Usaha Milik Negara (BUMN) di bawah
naungan Meneg. Pendayagunaan BUMN.
Pembangunan proyek pabrik PIM ini awalnya dirintis oleh PT. PUSRI Pelembang
sejak 1981, didukung dekat dengan sumber alam dan air yang merupakan bahan baku utama
pembuatan pupuk urea, loksi pembangunan pabrik ditetapkan di Krueng Geukueh,
Kabupaten Aceh Utara. Penandatanganan kontrak pembangunan pabrik dilakukan 2 Oktober
1981 antara Pemerintah RI yang dilaksanakan oleh Departemen Perindustrian c/q Dirjen
Industri Kimia Dasar dengan kontraktor utama PT. Rekayasa Industri dari Indonesia dan
Toyo Engineering Coorporation dari Jepang.
Pembangunan pabrik dimulai 13 Maret 1982 dan selesai tiga bulan lebih awal dari
rencana, pada akhir tahun 1984 pabrik mulai berproduksi, pengapalan perdana dilakukan 07
Februari 1985. Pada tanggal 20 Maret 1985 pabrik diresmikan oleh Presiden RI dan
beroperasi secara komersial dimulai 1 April 1985 dengan kapasitas produksi yakni :
a. Unit Urea, menggunakan teknologi Mitsui Toatsu, Jepang dengan kapasitas desain
sebesar 1.725 ton urea/ hari.
b. Unit Ammoniak, menggunakan teknologi Kellog, Amerika, dengan kapasitas desain
1.000 ton ammonia/hari yang teroptimalkan menjadi 1.170 ton ammoniak/ hari.
Pada saat peresmian pabrik PIM-1, Presiden RI menyatakan akan mendirikan pabrik
PIM-2 di tempat yang sama. Sejak saat itu, proyek pengembangan pabrik pupuk PIM-2
mulai dijajaki. Proyek ini tercatat dalam Blue Book Bappenas 1994 dan Pemerintah
menyetujui pembangunan Proyek PIM-2 pada 20 November 1996.
Pemancangan tiang pertama Proyek PIM-2 dilakukan pada tanggal 25 Februari 1999,
namun karena situasi kemanan tidak kondusif, proyek dihentikan pembangunannya sejak 18
Desember 1999 dan baru dimulai pembangunan kembali pada tanggal 3 Juli 2002. Produksi
ammoniak (first drop) tercatat pada 18 Februari 2004 dan Proyek PIM-2 dinyatakan selesai
pada tanggal 15 Agustus 2005 dengan kapasitas sebagai berikut :
a. Unit Urea, menggunakn teknologi ACES-TEC, Jepang, dengan kapasitas desain
sebesar 1.7225 metrik ton urea/ hari.
b. Uniat Ammoniak, menggunakan teknologi Kellog Brown & Root, AS, dengan
kapasitas 396.000 ton ammoniak/ tahun.
Tertundanya pembangunan Proyek PIM-2 yang dibangun oleh konsorsium Toyo
Engineering Corporation Japan, PT. Rekayasa Industri, dan PT. Krakatau Engineering
Corporation ini telah berdampak pada peningkatan biaya, yaitu dari USD 310,2 juta menjadi
USD 344,8 juta.
II.2 Pabrik dan Sarana Pendukung
Pabrik dan sarana produksi terdiri dari beberapa unit, yaitu Unit Utilitas, Unit
Ammonia dan Unit Urea.
II.2.1 Unit Utility
Unit Utility merupakan unit penunjang bagi unit-unit yang lain dalam suatu pabrik
atau sarana penunjang untuk menjalankan suatu pabrik dari tahap awal sampai produk akhir.
Pada PT. Pupuk Iskandar Muda , Unit Utility meliputi:
a. Area Water Intake Facility
b. Unit Pengolahan Air
c. Unit Pembangkit Steam
d. Unit Pembangkit Listrik
e. Unit Udara Instrument / Udara Pabrik
f. Unit Gas Matering Station
g. Unit Pengolahan Air Buangan
II.2.1.1 Area Water Intake Facility
Pada saat pabrik beroperasi, untuk melayani kebutuhan air diseluruh pabrik,
perkantoran dan perumahan PT. Pupuk Iskandar Muda diambil dari sungai Peusangan yang
jaraknya sekitar 25 km dari lokasi pabrik. Luas Daerah Aliran Sungai Peusangan adalah
2.260 km2.
Air ini dipompa dengan laju air normalnya sekitar 700-800 ton/jam pada tekanan
minimum 2 kg/cm2G. Pada fasilitas water intake terdapat 3 buah pompa, dimana setiap
pompa memiliki kapasitas 1250 ton/jam.
II.2.1.2 Unit Pengolahan Air
Kebutuhan air di dalam pabrik diperlukan untuk bahan baku proses yaitu dalam
bentuk filter water dan demin water atau polish water, disamping itu diproduksi pula
potable water sebagai air minum.
II.2.1.3 Unit Pembangkit Steam
Pada Unit Utility terdapat satu sumber pembangkit steam yang digunakan untuk
kebutuhan operasi, yaitu package boiler. Air dari polish water tank dimasukkan ke dalam
deaerator untuk menghilangkan gas CO2 dan O2 yang menyebabkan korosi pada pipa-pipa.
Di deaerator juga diinjeksikan hydrazine (N2H4) untuk mengikat gas O2 yang terdapat
dalam air. Pada outlet deaerator diinjeksikan ammonia yang befungsi untuk menaikkan pH
dari boiler feed water.
II.2.1.4 Unit Pembangkit Listrik
Untuk memenuhi kebutuhan listrik, pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda mensupply
listrik dari beberapa generator sebagai sumber tenaga pembangkit listrik yang dapat
diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Main Generator ; dengan Daya : 20 MW dan Tegangan : 13.8 KV
2. Emergency Generator ; dengan Daya : 750 KW dan Tegangan : 480V
3. Uninterupted Power supply ( UPS ) dengan Daya : 80 KVA dan tegangan : 110V
Pada PIM-1 generator utama adalah pembangkit energi listrik utama yang
digerakkan oleh turbin gas, generator ini berkapasitas 15 MW dengan tegangan yang
dihasilkan 13,8 kV, tiga phasa di dalam switch room di utility, dari bus ini didistribusikan
ke switch room lain dengan tegangannya diturunkan melalui trafo step down (13,8 kV - 2,4
kV) dan diturunkan lagi oleh trafo step down ke bus 480 V, kemudian diturunkan lagi
dengan trafo step down ke 220 V.
Pada PIM-2 generator utama adalah pembangkit energi listrik utama yang
digerakkan oleh turbin gas, generator ini berkapasitas 20 MW dengan tegangan yang
dihasilkan 11 kV lalu dinaikkan tegangannya dengan menggunakan transformator step up
menjadi 13.8 kV, tiga phasa di dalam Motor Control Center (MCC) di utility, dari bus ini
didistribusikan ke switch room lain dengan tegangannya diturunkan melalui trafo step down
(13,8 kV - 2,4 kV) dan diturunkan lagi oleh trafo step down ke bus 480 V, kemudian
diturunkan lagi dengan trafo step down ke 380/220 V.
Apabila Generator utama bermasalah, maka tenaga listrik akan dibebankan kepada
Diesel Generator Emergency (DEG), pada PIM-1 generator ini memiliki dua fungsi bahan
bakar yaitu minyak solar dan bisa juga bahan bakar gas alam, DEG berkapasitas 1.5 MW
dengan tegangan yang dihasilkan 2.4 kV, tiga phasa. Untuk PIM-2 DEG menggunakan
bahan bakar solar dengan kapasitas 760 kW dan menggunakan tegangan kerja 480 V, tiga
phasa.
Selain tiga pembangkit di atas juga terdapat suatu sistem beterai yaitu UPS
(Uninterrupted Power Supply) yang berfungsi untuk mensuplai tenaga listrik keperalatan
instrumentasi, paging dan alarm, yang mana peralatan tersebut tidak boleh terputus supply
tenaga listriknya.
II.2.1.5 Unit Udara Instrument/Udara Pabrik
Kebutuhan pabrik saat awal pabrik dioperasikan dengan kompresor udara, setelah
pabrik normal beroperasi udara diambil dari kompresor udara ammonia dengan tekanan 35
kg/cm2G. Udara ini masih belum kering atau murni maka dikeringkan pada dryer untuk
menghilangkan H2O nya dengan menggunakan silica Alumina Gel (silicagel).
Fungsi udara instrument adalah menggerakkan pneumatic control valve, purging di
boiler, Flushing di turbin. Fungsi udara pabrik, antara lain Flushing jaringan pipa, Mixing
tangki kimia, pengantongan urea, pembakaran di burning pit.
II.2.1.6 Unit Gas Matering Station
Gas alam yang berasal dari ladang Arun dengan flow 0 – 75.000 Nm3/hr dengan
tekanan 28,1 kg/cm3G dan suhu ± 26 0C masuk ke dalam knock out drum untuk dipisahkan
hidrokarbon berat dengan gas ringan. Hidrokarbon berat keluar dari bagian bawah dan gas
ringan keluar dari bagian atas dan selanjutnya dialirkan ke pabrik Ammonia dan utility
(untuk gas turbin atau boiler).
II.2.1.7 Unit Pengolahan Air Buangan
Untuk menghindari pencemaran terhadap lingkungan, maka buangan dari proses
produksi diolah terlebih dahulu sebelum dibuang. Unit penampungan air limbah ini terdiri
dari Waste Water Pond (WWP) dan Kolam Penampung dan Pengendalian Limbah (KPPL)
II.2.2 Unit ammonia
Unit ini berkemampuan memproduksi ammonia 1.170 ton/ hari atau 386.000 ton/
tahun, menggunakan proses Kellog dari Amerika dengan bahan baku gas alam, uap air
(steam), dan udara. Gas alam di bebaskan dari senyawa impurities (senyawa-senyawa
ikutan) kemudian diubah menjadi gas sintesa H2, CO2 dn N2.
Gas sintesa kemudian di konversikan menjadi ammonia, setelah beberapa reaksi dan
pemurnian, ammonia ini siap dikirim untuk proses pabrik urea atau sebagai produk lansung
ammonia.
Gambar II.1. Blok Diagram Proses Plant Ammonia.
Proses pembuatan ammonia terdiri dari beberapa unit, yaitu :
1. Unit persiapan gas umpan baku.
2. Unit pembuatan gas sintesa.
3. Unit pemurnian gas sintesa.
4. Unit sintesa ammonia.
5. Unit pendinginan ammonia.
6. Unit daur ulang ammonia.
7. Unit daur ulang hidrogen.
8. Unit pembangkit steam.
II.2.2.1 Unit Persiapan Gas Umpan Baku
Gas alam dari PT. Exon Mobil dialirkan ke dalam Fuel and Feed Gas Knock Out
Drum (61-200-F) untuk memisahkan senyawa hidrokarbon berat. Dari KO Drum sebagian
gas alam digunakan sebagai bahan bakar dan sebagian lagi sebagai bahan baku proses.
Sistem persiapan gas umpan baku terdiri dari beberapa tahapan proses, yaitu penghilangan
sulfur, penghilangan mercury, dan penghilangan
II.2.2.2 Unit Pembuatan Gas Sintesa
Sistem ini bertujuan untuk mengubah gas yang berasal dari sistem persiapan gas
umpan baku menjadi gas CO, dan .
II.2.2.3 Unit Pemurnian Gas Sintesa
Pada unit ini CO dan dipisahkan dari gas sintesa, karena CO dan CO2 dapat
meracuni katalis ammonia converter (61-105-D).
II.2.2.4 Unit Sintesa Ammonia
Gas sintesa murni dengan perbandingan volume dan sebesar 3 : 1, dan
konsentrasi N sekitar 1,67%. Gas sintesa tersebut dikompres sampai 172 kg/ dan
dipanaskan sampai 232 dialirkan ke ammonia konverter (61-105-D).
Ammonia konverter dikondisikan pada temperatur 350 sampai 500 dan tekanan
130 kg/ Reaksi pembentukan ammonia adalah eksotermis dimanfaatkan sebagai
pembangkit steam di 123-C1/C2.
II.2.2.5 Unit Pendinginan Ammonia
Untuk memberikan pendinginan pada ammonia diperlukan suatu sistem pendinginan
untuk mengkondensasikan ammonia yang ada dalam gas sintesa, gas buang, serta gas pada
interstage kompresor gas sintesa. Sistem pendinginan dilakukan dalam tiga tahap, yaitu :
1. Memberi pendinginan untuk mengkondensasikan ammonia yang ada dalam sintesa loop.
2. Memberi pendinginan untuk mengkondensasikan ammonia yang ada dalam gas buang.
3. Mendinginkan gas pada interstage kompresor gas sintesa.
II.2.2.6 Unit Daur Ulang Ammonia (Ammonia Recovery Unit/ARU)
Unit ini berfungsi untuk menyerap N yang terkandung didalam gas buang
sehingga diperoleh efisiensi produk ammonia yang lebih tinggi. Sebagai bahan yang masuk
ke ammonia recovery adalah gas buang bertekanan rendah yang berasal dari ammonia let
down tank (51-107-F) dan flush drum gas chiller (51-126-C) yang dicampurkan dan
dipisahkan kandungan ammonianya pada tekanan 15 kg/ dan suhu -26°C.
II.2.2.7 Unit Daur Ulang Hidrogen (Hidrogen Recovery Unit/HRU)
Unit daur ulang hidrogen merupakan unit tambahan di pabrik ammonia sehingga
dengan adanya unit ini diharapkan akan dapat menaikkan nilai tambah dari gas buang di
pabrik ammonia yang selama ini hanya dimanfaatkan untuk gas bakar. Prinsip kerja HRU
adalah pemisahan gas proses ( ) dari campuran gas buang didalam membrane Fibre Prism
Separator, untuk selanjutnya digunakan kembali pada proses pembuatan ammonia.
II.2.2.8 Unit Pembangkit Steam
Energi panas yang dihasilkan oleh panas reaksi proses, dimamfaatkan pada beberapa
penukar panas untuk memanaskan air umpan boiler yang akan dijadikan steam. Penukar
panas yang dilalui air umpan boiler adalah :
a. Reformer Waste Heat Boiler (61-101-C).
b. High Pressure Steam Superheater (61-102-C).
c. HTS Effluent Steam Generator (61-103-C1/C2).
d. Ammonia Converter Steam Generator (61-123-C1/C2).
e. BFW Preheat Coil (61-1010BCB).
II.2.3 Unit Urea
Dengan menggunakan proses Mitsui Toatsu Total recycle C Improved. Unit ini
mampu memproduksi pupuk urea butiran dengan kapasitas terpasang 1.725 ton/ hari atau
570.000 ton/ tahun. Urea yang dihasilkan di simpan dalam Bulk storage ataupun dikirm ke
unit pengantongan. Urea dibuat dengan mereaksikan ammonia dengan karbondioksida,
larutan urea murni dikristalkan secara vakum, kemudian dilelehkan kembali dalam Melter
dengan menggunakan Steam sebagai pemanas. Dari atas Prilling Tower lelehan urea di
teteskan yang kemudian akan memadat setelah didinginkan dengan udara.
Gambar II.2. Blok Diagram Proses Plant Urea
Adapun proses yang terjadi di pabrik urea adalah sebagai berikut :
a. Seksi Sintesa
b. Seksi Penguraian / Pemurnian
c. Seksi Daur Ulang
d. Seksi Pengkristalan dan Pembutiran
Pupuk urea yang berbasis komponen Nitrogen (N2) merupakan pendukung utama
dalam industri Abgrobisnis. Namun Proses granulasi saat ini merupakan alternatif lain dari
industri pupuk selain urea prill (seperti pabrik PIM-1). Pabrik PIM-2 yang saat ini sedang
dalam tahap persiapan Start Up merupakan salah satu pabrik pupuk yang ada di dunia yang
menghasilkan urea granul. Granulasi merupakan suatu proses pembentukan/pembesaran
urea granul dengan diameter sekitar 2-4 mm. Ada beberapa industri pupuk di dunia yang
memproduksi urea granul (berdasarkan TEC Urea Granulation Process), sebagaimana
ditunjukkan pada Tabel dibawah ini
Tabel II.1 Industri Pupuk Dunia
Pabrik Lokasi Kapasitas
(MTPD)
Tahun
Produksi Mitsui Toatsu Chemicals, Inc Chiba, Japan 200 1975
Petrochem Ltd. Kapuni, New
Zealand 470 1983
Mitsui Toatsu Chemicals, Inc Osaka, Japan 100 1983
SKW Piesteritz GmbH Piesteritz,
Germany 1200 1995
Petrochem Ltd. Kapuni, New
Zealand 750 1997
SKW Piesteritz GmbH Piesteritz,
Germany 500 1998
Ningxia Chemical Works of CNPC Ningxia China 1740 1999
PT.Pupuk Iskandar Muda (PIM-2) Aceh,
Indonesia 1725 2003
Lutianhua Group Inc. (CNTIC) Sichuan, China 2000 2000
Zhanyi Fertilizer Plant Yunnan, China 600 2002
Sumber : Toyo Engineering Corporation
Perbandingan antara Urea Prill dan Urea Granul dapat dilihat pada Tabel dibawah
ini:
Tabel II.2 Perbandingan Urea Prill dan Granule
Klasifikasi Granulasi Prilling
Crushing Strength Produk 3.0 kg per 2,8 mm 1.0 kg per 2,4 mm
Ukuran 2 ~ 4 mm > 90 % 1 ~ 2.4 mm > 95%
Formaldehide 4.5 kg/ton produk Tidak ada
Moisture 0.50 % wt maks 0.50 % wt maks
Biuret 1.0% maks 1.0% maks
Bulk Density 740 ~ 760 kg/m3 740 ~ 760 kg/m3
Proses Granulasi yang ada di PIM-2 menggunakan lisensi dari Toyo Engineering
Corporation (TEC), dengan nama TEC Urea Granulation Process. Proses granulasi secara
umum terdiri dari 3 (tiga) bagian:
1. Seksi Granulasi
2. Seksi Recycle dan Pendinginan Produk
3. Seksi Removal dan Recovery Debu
Larutan Urea dengan konsentrasi ± 98.5% diumpankan ke granulator untuk
pembesaran Recycle partikel (inti urea) di dalam Granulator. Selanjutnya urea granul
dikeringkan dan didinginkan. Granulator dioperasikan pada temperatur 110-115oC dan
tekanan vakum (negative pressure). Urea granul yang keluar dari Granulator dipisahkan
dalam 4 (empat) ukuran dengan menggunakan Urea Screen yaitu ukuran kecil (under size),
ukuran produk (product size), ukuran besar (over size) dan gumpalan (lump). Produk granul
(product size) didinginkan kurang dari 60oC pada product cooler untuk kemudian dikirim ke
storage.
Sementara itu untuk ukuran yang produk besar dihancurkan di crusher. Hasil dari
crusher dan produk yang kecil (under size) dikirim kembali ke granulator sebagai urea inti.
Sedangkan urea gumpalan (lump) langsung dikirim ke dissolving pit untuk dilarutkan
kembali yang selanjutnya dikirim kembali ke proses.
Debu urea yang terkandung didalam udara buangan dari granulator, screen, cooler
dan crusher diserap di dust scrubber yang menggunakan larutan urea secara berlawanan
arah (counter current) untuk mengurangi polusi oleh debu urea dan ammonia. Debu urea
yang keluar dari dust scrubber adalah kurang dari 30 mg/Nm3.
II.2.3.1 Keuntungan Proses Granulasi
Keuntungan dari proses granulasi adalah:
1. Effisiensi Energi
a. Tidak perlu memampatkan udara, untuk udara spouting di granulator dan akan
mengurangi konsumsi power, udara spouting disupply dengan menggunakan blower
dan kondisi vakum di Granulator
b. Sirkulasi seed pada temperatur tinggi (~90oC) dapat meminimalisasi kebutuhan
udara pendingin dan perpindahan panas dalam proses
c. Tinggi Unggun yang optimal dapat meminimalisasi kehilangan tekanan (pressure
drop) di Granulator
d. Design dust scrubber yang unik akan mengurangi konsumsi power Induce Fan
Kebutuhan Steam dan Power pada proses Granulasi adalah sebagai berikut :
Steam = 0 ~ 0.03 MT/MT urea produk
Power = 23 ~ 25 kWh/MT urea produk
2. Kualitas Produk yang Baik
a. Pendinginan urea granul yang cepat di granulator dengan minimum residence time
akan mengurangi pembentukan biuret
b. Efisiensi pengeringan di granulator mengurangi kandungan air (moisture) dan
menaikkan hardness (kekerasan) produk
c. Kombinasi dari Unggun Spouting dan Fluidisasi menghasilkan urea granul yang
bulat dan seragam
3. Ramah Lingkungan
a. Kecepatan udara unggun spouting yang optimal dapat meminimalisasi pembentukan
debu di Granulator
b. Design Dust Scrubber yang unik menghasilkan debu urea kurang dari 30 mg/Nm3
2.2.3.2 Filosofi Proses Granul
Pada Gambar 2 ditunjukkan sketch Granulator yang terdiri dari unggun spouting dan
fluidisasi pada perforated plate, spray nozzle dan manifold duct untuk udara pendingin,
spouting dan fluidisasi.
Tiap unggun spouting mempunyai 1 (satu) spray nozzle. Urea granul recycle
diperbesar melalui unggun spouting dan unggun fluidisasi. Larutan urea dengan konsentrasi
>95% disemprotkan ke unggun spouting melalui spray nozzle.
Laju pertumbuhan partikel di Granulator menurut Kunii dan Levenspiel merupakan
fungsi dari laju umpan larutan urea, besar padatan, diameter partikel dan distribusi ukuran
recycle partikel. Hubungan tersebut secara empiris dinyatakan dengan persamaan sebagai
berikut:
R = f F,w,dp,Po……………………………………………..………….(II.1)
Dimana:
R = Laju Pertumbuhan Partikel
F = Laju Umpan Larutan Urea
w = Berat Padatan Pada Unggun Spouting
dp = Diameter partikel
Po = Distribusi ukuran dari recycle partikel
Guna membentuk pertumbuhan partikel urea di dalam Granulator, terdapat 3 (tiga)
mode pembesaran ukuran partikel yang antara lain:
1. Penumpukan (aglomerisasi), yaitu penempelan beberapa partikel dengan partikel
lainnya oleh larutan urea sebagai pengikat. Penumpukan sehingga menimbulkan produk
yang homogen.
2. Pelapisan (layering), yaitu pertumbuhan oleh penambahan lapisan secara berturut-turut
di sekitar inti partikel. Pelapisan cara ini biasa disebut dengan Onion Skin. Dalam proses
pelapisan tersebut, terjadi lapisan yang agak tebal dari larutan urea dengan jarak waktu
yang tetap sehingga terjadi pembekuan antara masing-masing lapisan
3. Pertumbuhan (accreation), yaitu pertumbuhan partikel dengan penguapan air yang
terkandung didalam larutan urea secara terus menerus dan pada saat yang sama terjadi
pembekuan dari sejumlah larutan urea ke partikel inti urea (seed)
Unggun Fluidisasi Granulator adalah suatu cara yang mengandalkan pertumbuhan
untuk pembentukan partikel urea yang lebih besar. Hal ini berarti selama berada di daerah
granulasi, setiap inti urea secara berulang-ulang tersemprot oleh partikel larutan urea.
Oleh karena itu partikel tumbuh secara bertahap dan membentuk ukuran yang sama,
bersamaan dengan terjadinya penguapan air dari larutan.
Proses Kondensat
Granul Outlet
Demister Atas
Demister Bawah
Packed Bed
(Type TP Ring)
Spray Nozzle
Spray Nozzle
Spray Nozzle
Induce Fan
Udara + Debu Urea
Pompa Sirkulasi
Larutan Urea
ke Dissolving Pit
(62-FA-601)
2.0 m
SS 304, 100 mm
SS 304, 200 mm
1
2
4
5
3
2 22
4
1
2
3
4
5
Unggun Spouting
Perforated Plate
Spray Nozzle
Air Header
Unggun Fluidisasi
Recycle Granule
Inlet
Larutan Urea
98.5%
Udara Fluidisasi
Udara Spouting
Gambar II.3 TEC Urea Granulation Proses
Unggun spouting membuat urea granul yang bulat dan seragam. Udara spouting dan
fluidisasi bukan hanya menghilangkan panas solidifikasi tapi juga mengurangi kadar air
(evaporasi) yang terkandung dari larutan urea dan urea granul. Urea granul keluar
granulator mempunyai kadar air (moisture) sekitar 0.30% berat. Penguapan air (evaporasi)
di Granulator merupakan fungsi dari kandungan air urea granul, ketebalan lapisan urea
granul, total luas permukaan granul dan relative humudity dan dinyatakan dengan
persamaan :
M = f Ct,S,H………..…………………………..……………………..(II.2)
Dimana:
M = Kandungan air urea granul
Ct = Ketebalan lapisan (coated) urea granul
S = Total luas permukaan granul
H = Relative Humidity
Polusi udara yang diakibatkan oleh debu urea dan ammonia dapat dikurangi dengan
adanya Dust Scrubber pada bagian atas dari Granulator. Secara teknis dan ekonomis Dust
Scrubber diterapkan dengan pertimbangan:
1. Debu urea mengandung partikel-partikel halus dapat diserap dengan baik
2. Rendahnya kehilangan tekanan di Dust Scrubber akan menghemat biaya
3. Biaya pemasangan dan perancangan lebih sederhana dan fleksibel
TEC telah mengembangkan desain Dust Scrubber dengan tujuan mendapatkan
Efesiensi Penangkapan Debu (Dust Collection Efficiency) dan biaya pemasangan yang
murah. Dengan penerapan Packed Bed type dust scrubber (TP Ring) akan didapat efisiensi
penangkapan debu dan biaya pemasangan yang murah. Secara umum Efisiensi Penangkapan
Debu (E) di Dust Scrubber dapat dinyatakan sebagai fungi dari:
E = f k,,h,L…………..,……………………………………………(II.3)
Dimana:
k = Packing efisiensi
= Dust Collection Effisiensi dari Sprayed Water
h = Tinggi Packing efektif
L = Liquid Load
Persamaan diatas mencerminkan hubugan antara E dan variable lainnya serta
parameter yang dikembangkan oleh TEC untuk merancang Dust Scrubber yang fleksibel.
II.3 Unit penunjang produksi
Pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda di lengkapi dengan unit penunjang produksi,
diantaranya :
1. Unit Pelabuhan PT. Pupuk Iskandar Muda mampu disandari kapal-kapal curah
berbobot mati sampai 25.000 DWT. Kedalaman rata-rata 10.5 meter pada saat air
surut dan dilengkapi dengan sarana untuk membuat pupuk curah kedalam kapal
(Ship Loader). Serta sarana air minum dan sarana navigasi.
2. Gudang urea curah lengkap dengan Portal Scrapper dan ban berjalan.
3. Laboratorium pengendalian produksi yang berada di unit utiliti, unit ammonia dan
unit urea.
4. Laboratoprium utama yang selalu memeriksa mutu hasil produksi dan memonitor
limbah.
5. Perbengkelan yang menunjang pemeliharaan pabrik dan bengkel perbaikan alat-alat
dan kendaraan.
II.3.1 Produksi
Pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda dilengkapi dengan unit penunjang produksi,
diantaranya :
1. Unit Pelabuhan PT. Pupuk Iskandar Muda mampu disandari kapal-kapal curah
berbobot mati sampai 25.000 DWT. Kedalaman rata-rata 10,5 meter pada saat air
surut dan dilengkapi dengan sarana untuk membuat pupuk curah kedalama kapal
(Ship Loader). Serta sarana air minum dan sarana navigasi.
2. Gudang urea curah lengkap dengan Portal Scrapper dan ban berjalan.
3. Laboratorium pengendalian produksi yang berada di unit utility, unit ammonia dan
unit urea.
4. Laboratorium utama yang selalu memeriksa mutu hasil produksi dan memonitor
limbah.
5. Perbengkelan yang menunjang pemeliharaan pabrik dan bengkel perbaikan alat-alat
dan kendaraan.
Adapun produksi dari PT. PIM adalah sebagai berikut :
1. Produksi utama dari PT. PIM adalah Urea.
2. Produksi samping yang dihasilkan oleh PT. PIM terdiri dari Oksigen. Nitrogen,
CO2 cair, dan Dry ice (Solid Carbon Dioxide).
II.3.2 Pemasaran
II.3.2.1 Dalam Negeri
Sesuai kebijakan Pemerintah dalam rangka ketahanan pangan, PT. Pupuk Iskandar
Muda sebagai salah satu anggota Holding Pupuk, memprioritaskan pemasaran pupuk urea
untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri.
Berdasarkan Keputusan Menteri Perdagangan RI Nomor 03/M-DAG/PER/2/2006
tanggal 14 Juli 2006 dan Keputusan Menteri Pertanian RI Nomor
505/Kepts/SR.130/12/2005 tanggal 26 Desember 2005, wilayah pemasaran pupuk urea
bersubsidi yang diproduksi oleh PT. Pupuk Iskandar Muda mencakup seluruh Kabupaten/
Kotamadya di Provinsi Aceh.
Wilayah pemasaran untuk sektor pangan adalah sebagai berikut :
1. Daerah pemasaran di Provinsi Aceh mencakup seluruh Kabupaten.
2. Daerah pemasaran di Provinsi Sumatera Utara.
Setelah kebutuhan pupuk urea bersubsidi terpenuhi, sisanya dipasarkan ke sektor
perkebunan dan industri yang tersebar di Provinsi Sumatera Utara, Sumatera Barat,
Sumatera Selatan, Riau, Jambi, Lampung, Bangka-Belitung, dan Provinsi Kalimantan
Tengah.
II.3.2.2 Luar Negeri
Dalam kondisi tertentu, apabila kebutuhan pupuk urea dalam negeri sudah terpenuhi
kelebihan produk urea tersebut dapat diekspor atas izin khusus dari Pemerintah. Negara
tujuan penjualan ekspor adalah Vietnam, Taiwan, Myanmar, Thailand, Malaysia dan
Singapura.
II.4 Pencegahan Pencemaran
PT. Pupuk Iskandar Muda sejak semula telah memasukkan ke dalam konsep
rancangannya masalah pengolahan lingkungan hidup. Menjaga kelestarian lingkungan dan
keseimbangan ekosistem adalah komitmen dasar PT. Pupuk Iskandar Muda menjadikan
dalam dirinya sebagai perusahaan yang berwawasan lingkungan. Upaya ini antara lain
dengan cara mencegah sekecil mungkin terjadinya pencemaran lingkungan. Bahan buangan
pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda tidak berbahaya, karena seluruh peralatan telah dirancang
sedemikian rupa dengan dilengkapi proses daur ulang bahan buangan.
a. Buangan berupa gas dari pabrik tidak mengundang gas berbahaya dan sebagian besar
berupa uap air.
b. Air buangan diproses di kolam pembuangan yang berfungsi untuk pengendapan
padatan yang terlarut, pengontrolan pH serta penambahan kandungan oksigen.
c. Debu urea yang terjadi pada saat pembutiran diserap dan diamankan dengan
urea filter dengan sistem Wet Scrubbler (penangkapan debu dengan air).
d. Kebisingan dari mesin dikurangi dengan memasang cerobong.
II.5 Struktur organisasi PT. Pupuk Iskandar Muda
Organisasi dapat diartikan sebagai suatu sistem dari aktivitas yang dilakukan dua
orang atau lebih untuk mencapai suatu tujuan bersama, didalam organisasi pembagian tugas
adalah suatu keharusan, pembagian tugas akhirnya menghasilkan departemen-departemen
dan job description dari masing-masing departemen sampai unit-unit terkecil dalam
organisasi. Struktur organisasi dalam suatu perusahaan sangat diperlukan untuk
merumuskan suatu organisasi harus dapat menunjang keberhasilan perusahaan, perusahaan
yang berhasil dalam mencapai tujuan tidak hanya tergantung pada modal dan proses
industrinya tetapi tergantung pada sistem menajemen yang baik, yang mana untuk ini
diperlukan struktur organisasi yang fleksibel dan berkembeng sesuai dengan kondisi yang
dihadapi perusahaan. Semua unsur organisasi perusahaan dalam pelaksanaan kegiatan
wajib menerapkan prinsip koordinasi, integrasi dan sinkronisasi baik interen maupun
eksteren untuk mencapai kesatuan gerak secara sinergi yang disesuaikan dengan tugas
pokok masing-masing.
Dewan Direksi (Board of Director) berfungsi mengelola perusahaan secara koorperat
sesuai dengan yang telah ditetapkan pemegang saham melalui kebijakan strategi fungsional
seperti : pemasaran, keuangan, pengembangan dan pemeberdayaan seluruh aset dan potensi
yang dimiliki. Secara struktural unit kerja di bawah direksi adalah setingkat Kompartemen
yang dipimpin oleh General Manager (Eselon-1) dan unit kerja di bawah Kompartemen
disebut Departemen dipimpin oleh Manajer (Eselon-2). Unsur-unsur organisasi PT. Pupuk
Iskandar Muda, terdiri dari :
1. Unsur pimpinan adalah Direksi yang terdiri dari : Direktur Utama, Direktur
Produksi, Teknik & Pengembangan, Direktur Komersil dan Direktur SDM &
Umum.
2. Unsur pembantu pimpinan adalah terdiri dari : Sekretaris Perusahaan, Satuan
Pengawaan Interen (SPI) Kompartemen Produksi, Kompartemen Pemeliharaan
Kompartemen Keuangan, Kompartemen Pemasaran dan Kompartemen Sumber
Daya Manusia serta Kompartemen Umum.
3. Unsur pelaksanaan adalah yang langsung melaksanakan proses produksi,
pemeliharaan pabrik serta yang melaksanakan pemasaran produk, yaitu :
Kompartemen Produksi, Kompartemen Pemeliharaan dan Kompartemen Pemasaran.
4. Unsur penunjang terdiri dari Departemen lainnya sebagaimana yang tertera pada
struktur organisasi (terlampir).
5. Unsur pengawasan merupakan Unit Kerja yang melakukan pengawasan dan
inspeksi seluruh kegiatan perusahaan meliputi operasional dan keuangan yang
terdiri dari : Satuan Pengawasan Intern (SPI), Kompartemen Pemeliharaan
(Departemen Inspeksi) dan Kompartemen Produksi (Departemen Rendal Produksi).
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran.
II.6 Lokasi dan Area Pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda
PT. Pupuk Iskandar Muda terletak di wilayah zona industri Lhokseumawe, di Desa
Krueng Geukueh, Kecamatan Dewantara Kabupaten Aceh Utara, Provinsi Aceh.
Gambar II.4. Letak geografis PT. Pupuk Iskandar Muda
Lokasi pabrik di Aceh Utara dipilih dengan beberapa pertimbangan pemilihan lokasi
PT. PIM, yaitu :
1. Berdekatan dengan sumber bahan baku gas bumi di PT. Arun
2. Sinergi sarana pelabuhan dengan PT. Asean Aceh Fertilizer dan pelabuhan umum.
3. Sinergi pia gas alam dengan PT. Asean Aceh Fertilizer.
4. Di Jalur lalu lintas kapal Internasional, selat malaka, sehingga sangat strategis
terhadap negara sasaran ekspor.
Untuk pengembangan usaha, PT. Pupuk Iskandar Muda telah menyediakan lahan,
lenkap dengan fasilitas pendukung seluas 323 Ha, yang terdiri dari :
1. Areal pabrik dan pelabuhan : 162 Ha
2. Perumahan dan fasilitas seluas : 161 Ha
II.7 Kepedulian Lingkungan
PT. Pupuk Iskandar Muda memiliki komitmen yang sangat kuat bahwa pengendalian
limbah pabrik, baik limbah cair, padat, gas maupun debu merupakan aspek penting yang
harus diprioritaskan pengelolaannya.
Upaya pengendalian lingkungan yang dilakukan dengan cara mencegah terjadinya
pencemaran lingkungan seminimal mungkin.
1. Pengendalian limbah dilakukan dengan proses stripping, scrubber, recovery, aerasi
dan netralisasi.
2. Pemanfaatan gas buang (purge gas), sehingga dihasilkan H2 murni dengan sistem
Hydrogen Recovery Unit.
3. Pemanfaatan condensate, sehingga dihasilkan condensate yang tidak mengandung
ammonia dengan sistem stripping.
4. Penyerapan gas ammonia, sehingga dapat mencegah terjadinya pencemaran udara
dengan sistem scrubber.
5. Pengelolaan limbah cair dengan sistem aerasi dan netralisasi, sehingga limbah cair
yang dibuang ke media lingkungan, memenuhi baku mutu dan tidak mencemari
lingkungan.
6. Pemasangan silencer (peredam) pada alat mesin, sehingga kebisingan yang
ditimbulkan dapat dikurangi.
7. Penyerapan debu urea dengan dust recovery sistem,
sehingga dapat mengurangi pencemaran debu urea.
II.8 Pembinaan Wilayah
PT. Pupuk Iskandar Muda selalu berperan aktif dalam pembangunan daerah dan
masyarakat di Provinsi Aceh, khususnya di Kabupaten Aceh Utara. Program pembinaan
wilayah yang dilaksanakan secara berkesinambungan oleh PT. Pupuk Iskandar Muda telah
membawa dampak yang cukup signifikan dalam menjaga kelangsungan usaha serta
pengamanan asset perusahaan.
Pembinaan wilayah yang dilakukan, antara lain : bantuan penyediaan fasilitas
pendidikan, sosial-budaya, kesehatan, olah raga, dan keagamaan. Pembinaan dilaksanakan
melalui kerjasama dengan beberapa instansi terkait, seperti : Pemerintah Daerah, Perguruan
Tinggi, Pemuka Masyarakat, Ulama, Tokoh Pemuda dan Pengurus Badan Dakwah
Islamiyah Al Muntaha PT. Pupuk Iskandar Muda.
Disamping pembinaan wilayah yang langsung ditangani oleh perusahaan sejak tahun
1994, lembaga lain yang juga ikut melakukan kegiatan kemasyarakatan adalah Yayasan
Amil Zakat (YAZ) Al Muntaha PT. Pupuk Iskandar Muda. Yayasan ini mengelola zakat,
infaq dan sedekah dari karyawan PT. Pupuk Iskandar Muda.
II.9 Prestasi dan Penghargaan
Sejak beroperasi secara komersil tahun 1985, PT. Pupuk Iskandar Muda telah
beberapa kali menerima penghargaan dan sertifikat dari Pemerintah dan lembaga tertentu
atas keberhasilan dalam pengelolaan perusahaan secara keseluruhan, antara lain sebagai
berikut :
Tabel II.3 Prestasi dan penghargaan yang diraih PT. Pupuk Iskandar Muda
PRESTASI DAN PENGHARGAAN TAHUN
"Upakarti" dari Presiden RI “PT. PIM sebagai
Pembina Industri Kecil"
1986
Juara I Perusahaan Teladan Bidang KKK se NAD 1987
"Sword of Honour", Pedang Kehormatan Keselamatan
Kerja dari British Safety Council.
1989,1993,1996, 1997
"Sahwali Award", Pengusaha Berwawasan
Lingkungan dari PIPLI
1991, 1994
"Nihil Kecelakaan Kerja" dari Menteri terkait yang
diserahkan oleh Presiden R.I.
1992, 1994, 1995,1996, 1998,
2002, 2003, 2007
"Primaniyarta" dari Presiden R.I dalam prestasi bidang
ekspor non Migas.
1992, 2001, 2002
"Proper - Prokasi", Peringkat Biru 1994, 1996, 1997
"Five Star Grading" bidang KKK 1995/1996, 1996/1997,
1997/1998, 2000/2001
"Bakti Koperasi" bidang Pembinaan Koperasi 1996
"Adi Manggala Krida" dari Presiden R.I. 1996
ISO – 9002 : 1994, bidang Sistem Manajemen Mutu 1997, 2000
ISO – 14001 : 1996, bidang Sistem Manajemen
Lingkungan
1998, 2002
“Bendera Emas” dari Presiden R.I. 2002
ISO – 9001 : 2000, bidang Sistem Manajemen Mutu 2003
BAB III
SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR 13,8KV/2,4KV (TR-121)
MENGGUNAKAN SEPAM 1000+T20 DI UNIT AMONIA
PADA PT. PUPUK ISKANDAR MUDA II
III.1 Pengertian Transformator
Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun
elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya
tegangan yang sesuai , dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya kebutuhan akan
tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah
energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui
suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator
merupakan komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk mengubah
(menaikkan/menurunkan) tegangangan listrik bolak-balik (AC).
Transformator terdiri dari dua buah kumparan yang dililitkan pada satu inti besi.
Kumparan pertama disebut primer ialah kumparan yang menerima input, sedangkan
kumparan kedua disebut sekunder yaitu kumparan yang menghasilkan output. Untuk trafo
yang digunakan pada tegangan AC frekuensi rendah biasanya inti trafo terbuat dari
lempengan besi yang disusun menjadi satu membentuk teras besi. Sedangkan untuk trafo
frekuensi tinggi menggunakan inti ferit (serbuk besi yang dipadatkan).
Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer)
yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output,
dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.
Gambar III.1 Bagian dan Lambang Transformator
Sumber : www.scribd.com
III.2 Bagian – Bagian Transformator
Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian yang mempunyai fungsi masing-
masing:
III.2.1 Inti besi
Inti besi digunakan sebagai media jalannya flux yang timbul akibat induksi arus
bolak balik pada kumparan yang mengelilingi inti besi sehingga dapat menginduksi kembali
ke kumparan yang lain. Inti besi dibentuk dari lempengan – lempengan besi tipis berisolasi
yang di susun sedemikian rupa.
Gambar III.2 Inti besi dan laminasi yang diikat fiber glass Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
III.2.2 Kumparan trafo
Kumparan trafo terdiri dari batang tembaga berisolasi yang mengelilingi inti besi,
dimana saat arus bolak balik mengalir pada belitan tembaga tersebut, inti besi akan
terinduksi dan menimbulkan flux magnetik. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti
besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-
lain.
Gambar III.3 Kumparan Trafo phasa RST
Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer
dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluksi
yang menginduksikan tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban)
maka akan mengalir arus pada kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat transformasi
tegangan dan arus.
Kumparan tertier diperlukan untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk
kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan
delta. Kumparan tertier sering dipergunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu
seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak
semua trafo daya mempunyai kumparan tertier.
III.2.3 Bushing
Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu
sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat
antara konduktor tersebut denga tangki trafo.
Gambar III.4 Bentuk Fisik Bushing Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
III.2.4 Pendingin
Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan
rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan
merusak isolasi transformator, maka untuk mengurangi adanya kenaikan suhu yang
berlebihan tersebut pada transformator perlu juga dilengkapi dengan sistem pendingin yang
bergungsi untuk menyalurkan panas keluar transformator.
Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa udara, gas, minyak dan
air. Sistem pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara alamiah (natural) dan
tekanan/paksaan (forced).
Pada cara alamiah (natural), pengaliran media sebagai akibat adanya perbedaan suhu
media dan untuk mempercepat perpindahan panas dari media tersebut ke udara luar
diperlukan bidang perpindahan panas yang lebih luas antara media (minyak – udara / gas),
dengan cara melengkapi transformator dengan sirip – sirip (radiator)
Bila diinginkan penyaluran panas yang lebih cepat lagi, cara natural / alamiah
tersebut dapat dilengkapi dengan peralatan untuk mempercepat sirkulasi media pendingin
dengan pompa – pompa sirkulasi minyak, udara dan air. Cara ini disebut pendingin paksa
(forced).
Minyak isolasi transformator selain merupakan media isolasi juga berfungsi sebagai
pendingin. Pada saat minyak bersirkulasi, panas yang berasal dari belitan akan dibawa oleh
minyak sesuai jalur sirkulasinya dan akan didinginkan pada sirip – sirip radiator. Adapun
proses pendinginan ini dapat dibantu oleh adanya kipas dan pompa sirkulasi guna
meningkatkan efisiensi pendinginan.
Macam-macam sistem pendingin transformator berdasarkan media dan cara
pengalirannya dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
Tabel III.1. Tipe Pendinginan Transformator Menurut standard IEC
Sumber : IEEE Guide for the Reclamation of Insulating Oil and Criteria for Its
Use , The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.
Keterangan: A = air (udara), O = Oil (minyak), N = Natural (alamiah), F = Forced (Paksaan
/ tekanan)
III.2.5 Tap Changer (perubah tap)
Tap Changer adalah perubah perbandingan transformator untuk mendapatkan
tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang
berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau
dalam keadaan tak berbeban (off load).
Gambar III.5 Perubah tap tegangan tinggi (ON Load) pada
transformator tenaga 3 phasa 50 Hz
Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
III.2.6 Tangki dan Konservator
Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam minyak
transformator berada atau (ditempatkan) di dalam tangki. Untuk menampung pemuaian pada
minyak transformator, pada tangki dilengkapi dengan sebuah konservator.
Saat terjadi kenaikan suhu operasi pada transformator, minyak isolasi akan memuai
sehingga volumenya bertambah. Sebaliknya saat terjadi penurunan suhu operasi, maka
minyak akan menyusut dan volume minyak akan turun. Konservator digunakan untuk
menampung minyak pada saat transformator mengalamui kenaikan suhu.
Gambar III.6 Konservator Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
Seiring dengan naik turunnya volume minyak di konservator akibat pemuaian dan
penyusutan minyak, volume udara didalam konservator pun akan bertambah dan berkurang.
Penambahan atau pembuangan udara didalam konservator akan berhubungan dengan udara
luar. Agar minyak isolasi transformator tidak terkontaminasi oleh kelembaban dan oksigen
dari luar, maka udara yang akan masuk kedalam konservator akan difilter melalui silicagel.
Gambar III.7 Silica gel Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
III.2.7 Minyak Trafo
Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam
minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo
mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula sebagai
isolasi (daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan
isolasi.
Salah satu isolasi yang umum digunakan pada peralatan tegangan tinggi adalah
minyak trafo. Selain untuk mengisolasi, minyak juga berfungsi sebagai pendingin inti dan
penghantar trafo.
Minyak transformator adalah hasil pemurnian minyak bumi yang diperlukan untuk
pendingin. Namun penggunaan minyak trafo dalam jangka waktu yang lama, akan
menurunkan kualitas minyak dalam mengisolasi, sehingga mengakibatkan kinerja trafo
menjadi turun.
Fungsi utama dari minyak trafo adalah :
a. Sebagai cairan isolasi
b. Sebagai pendingin
Adapun beberapa persyaratan yang harus dipenuhi sebagai minyak transformator,
antara lain :
1. Minyak harus cair dan jernih, tidak berwrna (transparan)
2. Bebas dari komponen air, asam, alkali, aspal, ter, dan sebagainya
3. Campuran abu (arang) pada minyak baru tidak lebih dari 0,005 %
4. Minyak baru tidak boleh mengandung asam 0,05 mg KOH/g
5. Minyak yang pernah dipakai mengandung asam 0,4 mg KOH/g
6. Pengantar panas + 0,0015 W/cm pada suhu + 200C, atau pengantar panas tidak lebih
dari 0,02 W/cm pada suhu + 800C.
Selain itu, hal – hal yang perlu diperhatikan dalam minyak trafo adalah sebagai berikut :
a). Kejernihan (appearance)
Minyak isolasi tidak boleh mengandung suspensi atau endapan (sedimen).
b). Masa Jenis (density)
Masa jenis dibatasi agar air dapat terpisah dari minyak isolasi dan tidak melayang.
c). Viskositas Kinematik ( kinematic viscosity)
Viskositas memegang peranan dalam pendinginan, dipergunakan dalam menentukan
kelas minyak dan kurang dipengaruhi oleh kontaminasi atau kerusakan minyak.
d) Titik Nyala (flash point)
Titik nyala yang rendah menunjukan adanya kontaminasi zat gabar yang mudah
terbakar.
e). Titik Tuang (pour point)
Titik tuang dipakai untuk mengidentifikasi dan menentukan jenis peralatan yang
akan menggunakan minyak isolasi.
f). Angka Kenetralan (neutralization number)
Angka kenetralan merupakan angka yang menunjukan penyusunan asam minyak
isolasi dan dapat mendeteksi kontaminasi minyak, menunjukkan kecenderungan
perubahan kimia atau cacat atau indikasi perubahan kimia dalam bahan tambahan
(additive). Angka kenetralan dapat dipakai sebagai petunjuk umum untuk
menetukan apakah minyak sudah harus diganti atau diolah lagi.
g). Korosi Belerang (corrosive sulphur)
Pengujian ini menunjukkan kemungkinan korosi yang dihasilkan dari adanya
belerang bebas atau senyawa belerang yang tidak stabil dalam minyak isolasi.
h). Tegangan Tembus (breakdown voltage)
Tegangan tembus yang terlalu rendah menunjukkan adanya kontaminasi seperti air,
kotoran atau partikel konduktif dalam minyak.
i). Faktor Kebocoran Dielektrik (dielectric dissipation factor)
Harga yang tinggi dari faktor ini menunjukkan adanya kontaminasi atau hasil
kerusakan (deterioration product) misalnya air, hasil oksidasi, logam alkali koloid
bermuatan dan sebagainya.
k). Kandungan air ( water content)
Adanya air dalam minyak menyebabkan turunnya tegangan tembus minyak dan
tahanan jenis minyak isolasi dan juga adanya air akan mempercepat kerusakan
kertas pengisolasi (isolasi paper).
l). Tahanan jenis (resistivity)
Tahanan jenis yang rendah menunjukkan adanya kontaminasi yang bersifat
konduktif (conductive contaminants).
m). Tegangan permukaan (interfacial tension)
Adanya kontaminasi dengan zat yang terlarut (soluble contamination) atau hasil
hasil kerusakan minyak, umumnya menurunkan nilai tegangan permukaan.
Penurunan tegangan permukaan juga menurunkan indicator yang peka bagi awal
kerusakan minyak.
n). Kandungan gas (gas content)
Adanya gas terlarut dan gas bebas dalam minyak isolasi dapat digunakan untuk
mengetahui kondisi transformator dalam operasi. Adanya gas H2, CH4, C2H6, C2H4,
C2H2 menunjukkan terjadinya dekomposisi minyak isolasi pada kondisi operasi,
sedangkan adanya CO2 dan CO menunjukkan adanya kerusakan pada bahan isolasi.
III.3 Minyak Trafo Sebagai Media Pendingin
Kegunaan minyak trafo adalah selain untuk bahan isolasi juga sebagai media
pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan sirip pendingin. Trafo dalam
keadaan berbeban akan timbul panas antara 60°C - 80°C pada kumparan-kumparan yang
disalurkan pada minyaknya dengan cara konveksi dan radiasi ke udara melalui sistem
pendinginannya. Kualitas minyak transformator akan berpengaruh pada kinerja isolasi dan
properti pendinginan. Dalam kondisi operasi normal, gangguan minimal kualitas minyak
akan terjadi dari oksidasi dan kontaminasi.
Menurut Myers, Kelly, dan Parrish (1981), minyak trafo umumnya berbahan dasar
yang diperoleh dari hasil pengolahan minyak bumi, yaitu antara fraksi minyak diesel dengan
turbin dan mempunyai struktur kimia yang sangat kompleks. Senyawa hidrokarbon utama
minyak trafo adalah parafinik, naftenik, dan aromatik. Sedangkan senyawa lainnya adalah
senyawa hetero yaitu suatu senyawa yang mempunyai kerangka serupa dengan hidrokarbon
yang mana atom – atom karbonnya digantikan oleh satu, dua, tiga atau lebih atom – atom
belerang, oksigen atau nitrogen. Yang termasuk senyawa hetero adalah asam naftena, ester,
alkohol dan juga belerang serta nitrogen yang berikatan dengan senyawa organik.
Hindrokarbon parafinik adalah hidrokarbon jenuh, karena semua martabat karbon
adalah jenuh oleh hidrogen. Bagian utamanya adalah alkana yang berantai lurus atau
bercabang.
Hidrokarbon naftenik dikualifikasikan sebagai hidrokarbon rantai tertutup atau
senyawa cincin seperti alisiklik (non aromatik). Naftenik dapat berupa sebuah cincin atau
lebih tergantung dari banyaknya jumlah karbon.
Hidrokarbon aromatik memiliki satu atau banyak cincin aromatik (ikatan rangkap),
yang mana dapat digabung dengan cincin dari asiklik , benzena, naftalena, dan toluene
termasuk dalam bentuk senyawa aromatic. Senyawa hidrokarbon aromatik dalam jumlah
banyak pada minyak trafo akan menambah sifat daya pelarut dan menurunkan sifat
dielektrik (tegangan tembus).
III.4 Prinsip Kerja Trasformator
Apabila ada arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka
inti besi itu akan berubah menjadi magnet (seperti gambar 2) dan apabila magnet tersebut
dikelilingi oleh suatu belitan (lihat gambar 3) maka pada kedua ujung belitan tersebut akan
terjadi beda tegangan mengelilingi magnet, maka akan timbul Gaya Gerak Listrik (GGL).
Dari prinsip tersebut di atas dibuat suatu transformator seperti gambar 3.8 di bawah ini.
Gambar III.8 Suatu arus listrik mengelilingi inti besi maka besi
itu menjadi magnet.
Gambar III.9 Suatu lilitan
Gambar III.10 Prinsip Kerja dari Transformator Sumber : draft booklet module-3 Ver 2 (170706)_for_O&TC-Chevron
Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik,
perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah.
Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke
kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl
induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).
Gambar III.11 Skema transformator kumparan primer dan kumparan
sekunder terhadap medan magnet Sumber : www.scribd.com
III.5 Transformator Tiga Phasa
III.5.1 Konstruksi Transformator Tiga Phasa
Transformator tiga phasa sebenarnya adalah tiga buah transformator yang
dihubungkan secara khusus satu sama lain. Untuk mengurangi kerugian yang disebabkan
oleh arus pusar di dalam inti, rangkaian magnetik itu biasanya terdiri dari setumpuk laminasi
tipis. Untuk konstruksi tipe inti dapat dilihat pada Gambar III.12.
Gamba
r III.12 Konstruksi Transformator Tiga Fasa Tipe Inti
Salah satu jenis konstruksi yang biasa dipergunakan yaitu tipe cangkang diperlihatkan pada
Gambar 3.13 :
Gambar
III.13 Transformator Tiga Fasa Tipe Cangkang
Dalam jenis inti (core type) kumparan dililitkan disekitar dua kaki inti magnetik persegi.
Dalam jenis cangkang (shell type) kumparan dililitkan sekitar kaki tengah
dari inti berkaki tiga dengan laminasi silikon-steel. Umumnya digunakan untuk
transformator yang bekerja pada frekuensi dibawah beberapa ratus Hz. Silikon-steel
memiliki sifat-sifat yang dikehendaki yaitu murah, rugi inti rendah dan permeabilitas tinggi
pada rapat fluks tinggi. Inti transformator yang dipergunakan dalam rangkaian komunikasi
pada frekuensi tinggi dan tingkat energi rendah, kadang-kadang dibuat dari campuran
tepung ferromagnetik yang dimanfaatkan sebagai permalloy
III.5.2 Hubungan Transformator Tiga Phasa Secara umum ada 3 macam jenis hubungan pada transformator tiga phasa yaitu :
1. Hubungan Bintang (Y)
Hubungan bintang ialah hubungan transformator tiga fasa, dimana ujung-ujung awal atau
akhir lilitan disatukan. Titik dimana tempat penyatuan dari ujung-ujung lilitan merupakan
titik netral. Arus transformator tiga phasa dengan kumparan yang dihubungkan bintang
yaitu; IA, IB, IC masing-masing berbeda 120°.
Gambar III.14 Transformator tiga phasa hubungan bintang.
Dari gambar III.11 diperoleh bahwa :
IA = IB = IC = IL………………………………………………………….... (III.1) IL = Iph……………………………………………………………………....(III.2) VAB = VBC = VCA = VL-L………………………………………............ (III.3) VL-L = Vph………………………………………………………….... … (III.4) Dimana :
VL-L = tegangan line to line (Volt)
Vph = tegangan phasa (Volt )
IL = arus line (Ampere)
Iph = arus phasa (Ampere) 2. Hubungan Segitiga/ Delta (Δ)
Hubungan segitiga adalah suatu hubungan transformator tiga fasa, dimana cara
penyambungannya ialah ujung akhir lilitan fasa pertama disambung dengan ujung mula
lilitan fasa kedua, akhir fasa kedua dengan ujung mula fasa ketiga dan akhir fasa ketiga
dengan ujung mula fasa pertama. Tegangan transformator tiga phasa dengan kumparan
yang dihubungkan segitiga yaitu; VA, VB, VC masing-masing berbeda 120°.
Gambar III.15 Transformator tiga phasa hubungan segitiga/delta.
Dari gambar III.17 diperoleh bahwa : IA = IB = IC = IL……………………………………….................................(III.5) IL = Iph……………………………………….................................................III.6) VAB = VBC = VCA = VL-L………………………………………............ ..(III.7) VL-L = Vph………………………………………............ ………………….(III.8)
Dimana :
VL-L = tegangan line to line (Volt)
Vph = tegangan phasa (Volt )
IL = arus line (Ampere)
Iph = arus phasa (Ampere)
3. Hubungan Zigzag
Transformator zig–zag merupakan transformator dengan tujuan khusus. Salah satu
aplikasinya adalah menyediakan titik netral untuk sistem listrik yang tidak memiliki titik
netral. Pada transformator zig–zag masing–masing lilitan tiga fasa dibagi menjadi dua
bagian dan masing–masing dihubungkan pada kaki yang berlainan.
Gambar III.16 Transformator tiga phasa hubungan zig-zag.
Perbandingan Rugi-rugi untuk tiap kumparan yang terhubung Y, Δ, Zig-zag adalah: Dimana :
iY = arus pada kumparan yang terhubung Y
AZZ = Luas penampang kumparan yang terhubung Zig-zag
ρ = hambatan jenis tembaga
LY = panjang kumparan yang terhubung Y
AY = Luas penampang kumparan yang terhubung Y
AΔ = Luas penampang kumparan yang terhubung Δ
III.6 Spesifikasi Transformator 13.8 KV/2.4 KV (TR-121)
Transformator 13.8 KV/2.4 KV (TR-121) merupakan transformator step down yang
berfungsi sebagai penurun tegangan listrik dari 13.8 KV ke 2.4 KV dan didistribusikan
untuk plant Amonia yang bertujuan untuk menghidupkan motor dan mesin-mesin yang akan
beroperasi.
Adapun spesifikasi Transformator 13.8 KV/2.4 KV (TR-121) adalah sebagai berikut
:
Type : Oil Filled with N2 Gas Cushion
Tag no : TR 121
Nominal Voltage
- Primary : 13800 Volt
- Sekunder : 2400 Volt
Nominal Current
- Primary : 209,2 Ampere
- Sekunder : 1202,8 Ampere
Impedance Voltage : 6.5 %
Vector Group
- Primary : D
- Sekunder : Yn1
Transformator TR-121 Unit Amonia 2 dilengkapi oleh suatu alat proteksi berbasis
digital produksi Merlin Gerin dengan kode produk SEPAM 1000+ T-20.
Gambar III.17 Transformator 13.8KV/2.4KV (TR-121)
III.7 Gangguan-gangguan pada Transformator
Ganguan adalah suatu ketidaknormalan dalam system tenaga listrik yang
mengakibatkan mengalirnya arus yang tidak seimbang dalam system tiga fasa. Gangguan
dapat didefinisikan juga sebagai suatu kecacatan yang mengganggu aliran normal arus ke
beban.
Pada prinsipnya, setiap peralatan baik peralatan mekanis maupun peralatan elektris
dan lain sebagainya tidak akan luput dari gangguan. Khususnya pada peralatan elektris
seperti generator ,transformator, motor-motor listrik. Manusia selalu berusaha
mengamankan peralatan tersebut dari gangguan. Ini disebabkan karena peralatan tersebut
mempunyai harga yang mahal.
Makin mahal suatu peralatan, maka pengaman yang dilakukan juga semakin banyak,
demi menjaga peralatan tersebut dari kerusakan terutama pada peralatan-peralatan fital
penggunanya. Oleh karena itu selalu dibutuhkan suatu peralatan pengaman yang jauh lebih
baik dari yang telah ada.
III.8 Komponen-komponen simetris
Pada tahun 1918 salah satu cara yang paling ampuh untuk menangani rangkaian
fasa-majemuk( poly phase =berfasa banyak) tak seimbang telah dibahas C.L. Fortescue
dihadapan suatu siding America institute of electrical Engineers. Sejak saat itu, metode
komponen simetris menjadi sangat penting dan merupakan pokok pembahasan bebagai
artikel dan penyelidikan uji coba. Gangguan tak simetris yang dapat terjadi karena hubung
singkat, impedansi antar saluran ke tanah, atau penghantar yang terbuka dipelajari dengan
komponen-komponen simetris ini, dengan mempelajari komponen-komponen simetris ini
analisis terhadap gangguan akan menjadi lebih mudah.
III.8.1 Sintesis Fasor Tak Simetris dari Komponen-Komponen Simetrisnya
Karya Fortescue membuktikan bahwa suatu system tak seimbang yang terdiri dari n
fasor yang berhubungan (related) dapat diuraikan menjadi n buah system dengan fasor
seimbang yang dinamakan komponen-komponen simetris (symmetrical components) dari
fasor aslinya. n buah fasor pada setiap himpunan komponennya adalah sama panjang dan
sudut diantara fasor yang bersebelahan didalam himpunan itu sama besarnya. Meskipun
system ini berlaku untuk setiap system fasa majemuk tak seimbang dsini dibatasi
pembahasan untuk system tiga fasa saja.
Menurut teorema Fortescue, tiga fasor tak seimbang dari system tiga fasa dapat
diuraikan menjadi tiga system fasor yang seimbang . Dengan menguraikan system-sistem
tiga fasor yang tidak seimbang menjadi tiga system fasor yang seimbang analisis terhadap
gangguan akan menjadi lebih mudah.
Himpunan seimbang komponen itu adalah :
1. Kompenen urutan positif (positive sequence components) yang terdiri dari tiga fasor
yang sama besarnya, terpisah satu dengan yang lain dalam fasa sebesar 120°, dan
mempunyai urutan fasa yang sama seperti fasor aslinya.
2. Komponen urutan negative yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya terpisah
satu dengan lainnya dalam fasa sebesar 120°, dan mempunyai urutan fasa yang
berlawanan dengan fasor aslinya.
3. Komponen urutan nol yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan dengan
penggeseran fasa nol antara fasor yang satu dengan yang lain.
Telah menjadi kebiasaan umum, ketika memecahkan permasalahan dengan
menggunakan komponen simetris bahwa ketiga fasa dari system dinyatakan sebagai a,b, dan
c dengan cara yang demikian sehingga urutan tegangan fasa dan arus dalam system adalah
abc. Jadi, urutan fasa komponen urutan positif dari fasor tak seimbang itu adalah abc,
sedangkan urutan fasa dari komponen urutan negative adalah acb. Jika fasor aslinya adalah
tegangan, maka tegangan tersebut dapat dinyatakan dengan Va, Vb, dan Vc. Ketiga
himpunan komponen simetris dinyatakan dengan subskrip tambahan 1 untuk komponen
urutan-positif, 2 untuk, komponen urutan-negatif, dan 0 untuk komponen urutan nol.
Komponen urutan positif dari Va, Vb dan Vc adalah Va1, Vb1, dan Vc1. Demikian pula,
komponen urutan negat if adalah Va2, Vb2, dan Vc2, sedangkan komponen urutan nol
adalah Va0, Vb0, dan Vc0.
Gambar1. menunjukkan tiga himpunan komponen simetris semacam itu. Fasor arus akan
dinyatakan dengan subskrip seperti untuk tegangan tersebut. Karena setiap fasor tak
seimbang, yang asli adalah jumlah komponen, fasor asli yang dinyatakan dalam suku-suku
komponennya adalah
= + + ………………………………………………………..(III.9)
= + + ………………………………………………………(III.10)
= + + ………………………………………………………..(III.11)
Untuk lebih jelas mengenai tiga himpunan fasor seimbang yang merupakan komponen
simetris dari tiga fasor tak seimbang dapat dilihat pada gambar 3.16
Gambar III.18. Tiga himpunan fasor seimbang yang merupakan komponen simetris dari tiga fasor
tak-seimbang.
Gambar III.19. Penjumlahan secara grafis komponen-komponen pada Gambar Untuk mendapatkan
tiga fasor tak seimbang.
Bermacam-macam keuntungan dari analisis sistem daya dengan metoda komponen
simetris akan berangsur-angsur menjadi jelas bila kita menerapkan metoda ini untuk
menelaah gangguan tak simetris pada sistem yang lepas dari gangguan tersebut adalah
simetris. Cukup untuk kita sebutkan di sini bahwa metoda itu terdiri dari mendapatkan
komponen simetris arus pada gangguan. Kemudian nilai arus dan tegangan pada berbagai
titik dalam sistem dapat diperoleh. Metoda yang cukup sederhana ini dapat memberikan
ramalan yang seksama tentang perilaku sistem itu.
III.8.2 Operator-operator
Karena adanya pergeseran fasa pada komponen simetris tegangan dan arus dalam
sistem tiga-fasa, akan sangat memudahkan bila kita mempunyai metoda penulisan cepat
untuk menunjukkan perputaran fasor dengan 120°. Hasil-kali dua buah bilangan kompleks
adalah hasil-kali besarannya dan jumlah sudut fasanya. Jika bilangan kompleks yang
menyatakan fasor dikalikan dengan bilangan kompleks yang besarnya satu dan sudutnya ϴ.
bilangan kompleks yang dihasilkan adalah fasor yang sama besar dengan fasor aslinya tetapi
fasanya tergeser dengan sudut ϴ. Bilangan kompleks dengan besar satu dan sudut ϴ
merupakan operator yang memutar fasor yang dikenakannya melalui sudut ϴ.
Kita sudah kenal dengan operator j, yang menyebabkan perputaran sebesar 90°, dan
operator -1, yang menyebabkan perputaran sebesar 180°. Penggunaan operator j sebanyak
dua kali berturut-turut akan menyebabkan perputaran melalui 90° + 90°, yang membawa
kita pada kesimpulan bahwa j x j menyebabkan perputaran sebesar 180°, dan karena itu kita
ingat kembali bahwa adalah sama dengan -1. Pangkat-pangkat yang lain dari operator j
dapat diperoleh dengan analisis yang serupa. Huruf a biasanya digunakan untuk
menunjukkan operator yang menyebabkan perputaran sebesar 120° dalam arah yang
berlawanan dengan arah jarum jam. Operator semacam ini adalah bilangan kompleks yang
besarnya satu dan sudutnya 120° dan didefinisikan sebagai :
a = 1 ∟120º = -0,5 + j0,866
Jika operator a dikenakan pada fasor dua kali berturut-turut, maka fasor itu akan
diputar dengan sudut sebesar 240°. Untuk pengenaan tiga kali berturut-turut fasor akan
diputar dengan 360°. Jadi,
= 1 ∟120º = -0,5 + j0,866
= 1 ∟360º = 1 ∟0º = 1
Gambar.3.18 memperlihatkan fasor yang melukiskan berbagai pangkat dari a.
Gambar III.20. Diagram fasor berbagai pangkat dari operator a.
III.8.3 Simetris Fasor Tak Simetris
Telah kita lihat pada gambar 3.17 sintesis tiga fasor tak simetris dari himpunan fasor
simetris .sintesis itu telah dilakukan sesuai dengan persamaan (3.9) sampai dengan (3.11).
Sekarang marilah kita periksa persamaan tersebut untuk menetukan bagaimana menguraikan
ketiga fasor tak simetris menjadi komponen simetrisnya.
Mula-mula kita perhatikan bahwa banyaknya kuantitas yang diketahui dapat
dikuangi dengan menyatakan masing-masing komponen Vb dan Vc sebagai hasil kali fungsi
operator a dan komponen Va. Dengan berpedoman pada gambar 3.16, hubungan berikut
dapat diperiksa kebenarannya :
= a² = a
= a = a² (III.12)
= =
Dengan mengulangi persamaan (III.9) dan memasukkan persamaan (III.12 ) ke dalam
persamaan (III.10 ) dan ( III.11) dihasilkan :
= + + ………………………………………………………(III.13)
= a² + + ……………………………………………………..(III.14)
= a +a² + …………………………………………………….(III.15)
Atau dalam matrik
2
1
0
2
2
1
1
111
a
a
a
c
b
a
V
V
V
aa
aa
V
V
V
…………………………………………………(III.16)
Untuk memudahkan kita misalkan :
Bila
2
2
1
1
111
aa
aaA ,
………………………………………………………………………………..(III.17)
maka
aa
aa2
2
1
1
111
3
11
A
………………………………………………………………………..(III.18)
sehingga:
c
b
a
a
a
a
V
V
V
aa
aa
V
V
V
2
2
2
1
0
1
1
111
3
1……………………………………………… (III.19)
atau:
cbaa VVVV
3
10
, ..................................................................................(III.20)
cbaa VaaVVV
2
13
1 ,............................................................................. (III.21)
cbaa aVVaVV
2
23
1, ………………………………………………… (III.22)
dan komponen lainnya dihitung sebagai berikut:
00 ab VV , 00 ac VV ,
1
2
1 ab VaV , 11 ac aVV ,
22 ab aVV , 2
2
2 ac VaV .
Begitupula persamaan arus dapat dihitung sebagai berikut:
021 aaaa IIII .........................................................................................(III.23)
021
2
aaab IaIIaI ,..................................................................................(III.24)
02
2
1 aaac IIaaII ................................................................................... (III.25)
cbaa IIII
3
10
, .................................................................................... (III.26)
cbaa IaaIII
2
13
1 ................................................................................. (III.27)
cbaa aIIaII
2
23
1.............................................................................. (III.28)
cban IIII ............................................................................................(III.29)
atau 03 an II ...............................................................................................(III.30)
dimana operator a sama dengan operator j dalam bilangan kompleks j=-1=1900, yang
berbeda antara j dan a adalah bahwa j bersudut 900 sedangkan a bersudut 1200. Nilai-nilai
yang diperoleh pada komponen simetris dapat dicek baik secara numerik atau secara grafik.
III.9 Sistem Proteksi
Sistem proteksi adalah suatu sistem pengamanan terhadap peralatan listrik, yang
diakibatkan adanya gangguan teknis, gangguan alam, kesalahan operasi dan penyebab
lainnya. Sistem Pengamanan bertujuan untuk mencegah atau membatasi kerusakan pada
peralatan dan keselamatan umum yang disebabkan karena gangguan dan meningkatkan
kontinuitas tanpa adanya gangguan baik secara teknis maupun non teknis.
Adapun fungsi dari sistem proteksi adalah:
1. untuk menghindari atau mengurangi kerusakan peralatan Iistrik 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 melokaliser luas/zone daerah yang terganggu, sehingga
daerah yang terganggu menjadi sekeciI mungkin.
3. Untuk dapat memberikan pelayanan Iistrik dengan keandalan yang tinggi kepada
setiap unit, dan juga mutu listriknya baik.
4. Untuk mengamankan manusia (terutama) terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh
Iistrik.
III.9.1 Relay
Salah satu alat yang umum digunakan pada system proteksi adalah relay. Relay
merupakan suatu alat proteksi yang dapat mengamankan beberapa jenis gangguan, termasuk
gangguan yang terjadi pada transformator distribusi. Secara garis besar bagian dari relay
proteksi terdiri dari tiga bagian utama, masing-masing elemen mempunya fungsi sebagai
berikut :
1. Elemen pengindera
Elemen ini berfungsi untuk merasakan besaran besaran listrik, seperti tegangan,
frekuensi dan sebagainya tergantung relay yang dipergunakan, Pada bagian ini
besaran yang masuk akan dirasakan keaadaanya, apakah keadaan yang diproteksi
adalah elemen pengukur/penentu mendapatkan gangguan atau dalam keadaan
normal, untuk selanjutnya besaran tersebut dikirimkan ke elemen pembanding.
2. Elemen Pembanding
Elemen ini berfungsi menerima besaran setelah terlebih dahulu besaran itu diterima
oleh elemen pengindera untuk dibandingkan besaran listrik pada saat keadaan
normal dengan besaran arus kerja relay.
3. Elemen Pengukur/penentu
Elemen ini berfungsi untuk mengadakan perubahan secara cepat pada besaran
ukurnya dan akan segera memberikan isyarat untuk memberikan sinyal.
Transformator arus (CT) berfungsi sebagai alat pengindera yang merasakan apakah
keadaan yang diproteksi dalam keadaan normal atau mendapat gangguan. Sebagai alat
pembanding sekaligus pengukur adalah relay, yang bekerja setelah mendapatkan besaran
dari alat pengindera dan membandingkan dengan besaran arus penyetelan dari kerja relay.
Apabila besaran tersebut tidak seimbang atau melibihi besar arus penyetelannya,
maka kumparan relay akan bekerja menarik kontak dengan cepat atau dengan waktu tunda
dan memberikan perintah pada kumparan penjatuh (trip coil) untuk bekerja melepas PMT.
Sebagai sumber energi penggerak adalah sumber arus searah atau batere.
III.9.2 Syarat Relay Proteksi
Syarat-syarat agar peralatan relay pengaman dapat dikatakan bekerja dengan
baik dan benar adalah :
1. Cepat bereaksi
Relay harus cepat bereaksi / bekerja bila sistem mengalami gangguan atau kerja
abnormal. Kecepatan bereaksi dari relay adalah saat relay muIai merasakan
adanya gangguan sampai dengan pelaksanaan pelepasan circuit breaker (C.B)
karena komando dari relay tersebut. Waktu bereaksi ini harus diusahakan secepat
mungkin sehingga dapat menghindari kerusakan pada alat serta membatasi
daerah yang mengalami gangguan / kerja abnormal. Mengingat suatu sistem tenaga
mempunyai batas-batas stabiIitas serta kadang-kadang gangguan sistem bersifat
sementara, maka relay yang semestinya bereaksi dengan cepat kerjanya perlu
diperlambat (time delay)
2. Selektif
Yang dimaksud dengan selektif disini adalah kecermatan pemilihan dalam
mengadakan pengamanan, dimana haI ini menyangkut koordinasi pengamanan dari
sistem secara keseluruhan. Untuk rnendapatkan keandalan yang tinggi, maka relay
pengaman harus mempunyai kemampuan selektif yang baik. Dengan demikian,
segala tindakannya akan tepat dan akibatnya gangguan dapat dieliminir menjadi
sekecil mungkin.
3. Sensitif
Relay harus dapat bekerja dengan kepekaan yang tinggi, artinya harus cukup
sensitif terhadap gangguan didaerahnya meskipun gangguan tersebut minimum,
selanjutnya memberikan jawaban
response .
4. Handal
Dalam keadaan normal atau system yang tidak pernah terganggu relay proteksi
selama berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi relay proteksi bila diperlukan
harus dan pasti bekerja, sebab apabila relay gagal bekerja dapat mengakibatkan
kerusakan yang lebih parah pada peralatan yang diamankan atau mengakibatkan
bekerjanya relay lain sehingga daerah itu mengalami pemadaman yang lebih luas.
Untuk tetap menjaga keandalannya maka relay proteksi harus dilakukan pengujian
secara periodik.
5. Sederhana
Makin sederhana sistem relay semakin baik, mengingat setiap
peraIatan/komponen relay memungkinkan mengalami kerusakan. Jadi sederhana
maksudnya kemungkinan terjadinya kerusakan kecil (tidak sering mengalami
kerusakan).
6. Murah
Relay sebaiknya yang murah, tanpa meninggaIkan persyaratan-persyaratan yang
telah tersebut di atas.
III.9.3 Karakteristik Waktu Kerja Relay Proteksi
Koordinasi pada relay arus lebih untuk mendapatkan selektifitas terutama
dilakukan dengan seting waktu kerja relai, disamping juga karena ada perbedaan arus ada
sisi hilir dan sisi hulunya. Pada relai arus lebih terdapat beberapa karakteristik waktu,
yang dapat dikelompokan menjadi 4 jenis yaitu waktu seketika, waktu terbalik, IDMT dan
kombinasi antar waktu seketika dengan karakteristik lainnya. Adapun masing –
masing karakteristik diuraikan dibawah.
III.9.3.1Relay Arus Lebih Waktu Seketika (Instantaneous Time)
Relay yang bekerja seketika (tanpa waktu tunda) ini akan memberikan perintah pada
PMT (Pemutus tenaga/circuit breaker) pada saat terjadi gangguan bila besar arus
gangguannya melebihi nilai penyetelannya (Im : Im merupakan arus moment), dan jangka
waktu kerja relai sangat singkat yaitu (10-20 ms).
Karakteristik relay arus ini biasanya digunakan untuk memproteksi gangguan
hubung singkat antar fasa atau tiga fasa yaitu High Stage Overcurrent Relay dan juga untuk
memproteksi gangguan fasa ke ground menggunakan Instantenous Ground Overcurrent
Relay.
Adapun gambaran dari karakteristik ini bisa dilihat pada gambar III.21 berikut :
Gambar III.21 Karakteristik Waktu Seketika
III.9.3.2 Relay Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time)
Relai ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan bila besar
arus gangguannya melampaui penyetelannya Is (arus set), dan jangka waktu kerja relay
mulai pik up sampai kerja relai diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung
besarnya arus lihat gamabar III.22
Gambar III.22 Karakteristik Waktu Tertentu
III.9.3.3 Relay Lebih Waktu Terbalik (Invers Time)
Relai ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan bila besar
arus gangguannya melampaui penyetelannya ( Is ), dan jangka waktu kerja relai mulai pik
up sampai kerja relai waktunya diperpanjang berbanding terbalik dengan besarnya arus
lihat gambar III.23.
Pada jenis ini karakteristik waktu arus dapat beragam dan berdasarkan standar BS
142 th dikelompokan menjadi :
• Normal inverse
• Very inverse
• Long inverse
• Extreme inverse
Dimana : tms : setting waktu reley untuk beroperasi
I : Setting arus untuk reley beroperasi
t : Waktu sebenarnya
Adapun relay arus lebih jenis ini, harus diketahui data-data sebagai berikut :
- Besarnya arus hubung singkat pada setiap bus
- Penyetelan / setting arusnya (IS)
- Kurve karakteristik relay yang dipakai
Berikut gambaran untuk karakteristik arus lebih waktu terbalik :
Gambar III.23 Karakteristik Waktu Terbalik
III.9.3.4 Relay Arus Lebih IDMT
Relai arus lebih dengan karakteristik IDMT ( Inverse Definite Minimum Time )
mempunyai karakteristik kombinasi antara relai arus lebih waktu terbalik dan waktu
tertentu. Didaerah awal seperti relai arus lebih waktu terbalik dan kemudian menjadi
waktu tertentu lihat gambar 3.23
Gambar III.24 Karakteristik IDMT
III.9.4 Proteksi Terhadap Gangguan pada Transformator
1. Proteksi Terhadap Arus Lebih (Over Current)
Relai arus lebih atau yang lebih dikenal dengan over current relay adalah peralatan
proteksi (pengamanan) yang banyak dipakai di instalasi listrik, termasuk pada instalasi
tegangan tinggi. Relai arus lebih pada instalasi tegangan tinggi digunakan untuk
mengamankan / melokalisir sirkuit yang mengalami gangguan phase to phase (antar fasa)
atau phase to ground (fasa ke tanah).
Prinsip kerja OCR :
Ketika terjadi gangguan fasa ke tanah misalnya (garis zig-zag warna orange) maka
besarnya arus gangguan (If) akan termonitor melalui CT (current transformer) yang
kemudian akan diteruskan melalui rangkaian sekunder CT menuju relai proteksi (OCR).
Relai proteksi akan membaca besarnya arus gangguan. Jika arus gangguan melebihi setting
relai, maka relai akan bekerja memberi perintah / order trip (Garis merah) pada CB sehingga
daerah terganggu terputus (terlokalisir) dari sirkuit yang sehat.
2. Proteksi Unbalance
Keadaan seimbang pada system kelistrikan tiga fasa adalah keadaan dimana:
Ketiga vector arus/tegangan sama besar
Ketiga fasor saling membentuk sudut 120º satu sama lain
Keadaan tidak seimbang adalah keadaan dimana salah satu atau kedua syarat dari
keadaan seimbang tidak terpenuhi. Kemungkinan keadaan tidak seimbang ada
tiga, yaitu:
Ketiga vector sama besar tetapi tidak membentuk 120º satu sama lain
Ketiga vekto tidak sama besar tetapi membentuk sudut 120º
Ketiga vector tidak sama besar dan tidak membentuk sudut 120º satu sama lain.
III.10 SEPAM 1000.
Sepam 1000 + Digital Relay diproduksi oleh Merlin Gerin di Perancis. Merlin Gerin
adalah anak perusahaan dari Schneider Electric, seperti yang Square D. merupakan alat yang
mampu memproteksi gangguan baik pada peralatan maupun jaringan listrik, sistem
proteksinya berbasis Digital MicroController Multifunction Protection. Jenis / type Sepam
yang dipakai untuk trafo ialah sepam type T20.
Gambar III.25 Sepam 1000+
III.10.1 Fungsi-fungsi yang tersedia pada sepam 1000+ tipe T20.
fungsi-fungsi yang tersedia pada sepam 1000+ tipe T20 adalah sebagai berikut
III.10.2 Setting range pada sepam
Berikut merupakan seting range yg terdapat pada sepam untuk trafo
Phase Overcurrent ANSI 50/51
Waktu Tripping Timer Hold
Kurva Tripping Definite Time
SIT, LTI, VIT, EIT, UIT
RI
CEI:SIT/A,LTI/B,VIT/B,EIT/C
IEEE: MI (D), VI(E), EI(F)
IAC: I, VI, EI
DT
DT
DT
DT atau IDMT
DT atau IDMT
DT atau IDMT
Set Point 0.1 – 24 In
0.1 – 2.4 in
DT
IDMT
Timer Hold Definite Time (DT; Timer Hold)
Inverse Definite Minimum Time
(IDMT;Reset Time)
Negative Sequence/Current Unbalance
Definite Time (DT) 0.1-5
Inverse Definite Minimum Time (IDMT) 0.1–0.5
Thermal Overload ANSI 49RMS
Rate 1 Rate 2
Accounting for Negative
Sequence Component
0 - 2.25 - 4.5 – 9
Time Konstan Heating T1: 1–120 min T1: 1–120 min
Cooling T2: 5–600 min T2: 5–600 min
Alarm and Tripping Set
Points
50–300% of Rated Thermal
Capacity
Cold Curve Modification
Factor
0–100%
Switching of Thermal
Settings Conditions
By Logic Input I26
(Transformer)
Maximum Equipment
Temperature
140–392°F (60–200°C)
Earth Fault ANSI 50N/51N or 50G/51G
Setting Waktu Tunda
Waktu Tripping Timer
Hold
Kurva
Tripping
Definite Time
SIT, LTI, VIT, EIT,
UIT
RI
CEI:SIT/A,LTI/B,VIT/B,
EIT/C
IEEE: MI (D), VI(E),
EI(F)
IAC: I, VI, EI
DT
DT
DT
DT /
IDMT
DT /
IDMT
DT /
IDMT
Isr Set
Point
0.1–15 INr DT Inst; 0.05–300 s
0.1–1 INr IDMT 00.1–12.5 s at 10
Isr
Timer
Hold
Definite Time (DT; Timer
Hold)
Inst; 0.05–300 s
Inverse Definite Minimum
Time (IDMT;Reset Time)
0.5–20 s
III.10.3 Parameter Setting Sepam pada MCC 121 out going Amonia 2.4 KV
1. Sepam S/N : 0051088
2. Device
I nominal : 200 A
I base : 200 A
Low SET Curve (A/B) : EIT /EIT
Is : 150 A/150 A
t > : 2s /2.3 s
High Set Curve (A/B) : DEF./DEF.
I >> : 1500 A / 1500 A
t >> : 100 ms /130 ms
Thermal Overload
T1 : 5 Mn Es1 : 80%
T2 : 5 Mn Es2 : 100%
Io nominal : 3I Sum
F nominal : 50 Hz
Low Set Curve(A/B) : EIT / EIT
Iso : 20A / 20A
To > : 500ms / 800ms
HIGH Set Curve : DEF. / DEF.
Iso >> : 60A / 60A
to >> : 100ms / 130ms
CARTRIDGE : -
Aux. Power Supply : 110 VDC
III.11 Prinsip Kerja Sepam
III.11.1 Prinsip kerja sepam pada proteksi gangguan overcurrent
Overcurrent pada umumnya disebabkan oleh overload, transient dan hubu ng singkat
. Pengamanan tiga fasa terhadap arus lebih dan hubung singkat antar fasa ke fasa pada
proteksi sepam dapat dilakukan dengan Define Time (DT), IDMT(Invers Definite Minimum
Time), invers time dan time delayed. Sepam 1000+ menawarkan sejumlah kurva tripping
dengan waktu tunda (Definite Time) dan IDMT (Invers Definite Minimum Time). Kurva
IDMT (Invers Definite Minimum Time) juga mencakup waktu ulang (reset time) yang
digunakan untuk mendeteksi kesalahan restriking.
Fungsi arus fase terdiri dari empat elemen independen yang masing-masing dibagi
menjadi dua kelompok dari dua item yang disebut Grup A dan Grup B, masing-masing.
Penggunaan kedua kelompok dapat dipilih oleh pengaturan parameter :
Gambar III.26 Block diagram proteksi terhadap phase overcurrent.
Adapun data setting relay dan hasil tes uji proteksi bias dilihat pada table 4.1 berikut.
Tabel III.2 Data setting dan hasil pengujian Over Current Low set (50/51)
No Phase Setting Value Injection Time Record Time Curve
1 L1-L2 150 A 316.80 A 24.75 s 23.12 s
2 L1-L3 150 A 317.60 A 23.92 s 22.97 s
3 L2-L3 150 A 316.00 A 24.46 s 23.27 s
Dari tabel diatas dan data parameter setting, prinsip kerja dari sepam dalam memproteksi
overcurrent atau arus lebih dapat dijelaskan sebagai berikut :
Pada umumnya Overcurrent Low Set ialah proteksi terhadap Overload dan transient
sedangkan untuk Overcurrent High Set ialah bila terjadi gangguan yang sangat fatal
seperti hubung singkat.
Fitur blok untuk Ip (Setting Value) bisa digunakan untuk memblok indikasi trip
sehingga trafo bisa tetap running walaupun kondisi sebenarnya overcurrent.
Dari tabel (4.1) arus pick up yang disetting ialah 150 A dan arus yang terbaca ialah 316.80
A dimana kenaikan arus tersebut sudah terjadi selama 23.12 s maka rele akan mengetripkan
system. Adapun karakteristik Phase invers time Oveercurrent relay dapat dilihat pada
gambar berikut :
Gambar III.27 Karakteristik phase inverse time overcurrent relay pada sepam.
Berikut merupakan data setting dan hasil pengujian High Overcurrent Protection relay.
Tabel III.3 Data setting dan hasil pengujian Over Current High set (50/51)
No Phase Setting Value Injection Time Record Time Curve
1 L1-L2 1500 A 1564.40 A 0.11 s 23.12 s
2 L1-L3 1500 A 1526.40 A 0.12 s 22.97 s
3 L2-L3 1500 A 1539.20 A 0.11 s 23.27 s
Dan untuk tabel III.3 fitur block I>> bisa digunakan untuk memblok indikasi trip
sehingga trafo tetap bias running walaupun kondisi sebenarnya overcurrent, pada tabel
terlihat arus gangguan I>> disetting 1500A sedangkan delay waktu ialah TI>> = 0.10 s.
Dari hasil pengujian waktu trip sedikit lebih lama jika dibandingkan dengan nilai setting.
Adapun karakteristik dari High Overcurrent Protection Relay dapat dilihat pada
gambar berikut :
Gambar III.28 Karakteristik High Stage Overcurrent Protection Relay
pada sepam
III.11.2 Prinsip kerja sepam pada proteksi gangguan tanah (earth fault)
Earth fault bisa disebabkan oleh hubung singkat satu fasa ke ground, dua fasa
ataupun tiga fasa. Pada saat terjadi gangguan arus ground akan sangat besar terlebih pada
saat gangguan tiga fasa ke ground. Tentunya ini sangat membahayakan peralatan sehingga
perlu adanya proteksi.
Koneksi dan peralatan pengamanan gangguan tanah dapat dideteksi oleh :
arus tiga fasa (3I sum),
keseimbangan khusus inti CT, CSH120 atau CSH200 menurut diameter yang
diperlukan ,metode ini memberikan sensitivitas tertinggi. Seleksi antara dua rating (2
A dan 20 A) menyediakan berbagai pengaturan yang sangat luas.
Gambar III.29 diagram blok proteksi terhadap earth fault
Adapun data setting relay dan hasil tes uji proteksi bias dilihat pada table III.4 berikut.
Tabel III.4 Data setting dan hasil pengujian Earth Fault Low Set (50N/51N)
No Phase Setting Value Injection Time Record Time Curve 1 L1-N 20 A 42.80 A 14.22 s 22.35 s
2 L1-N 20 A 42.80 A 13.73 s 22.35 s
3 L2-N 20 A 42.80 A 13.70 s 22.35 s
Dari data setting dan hasil pengujian , prinsip kerja sepam dalam memproteksi earth fault
adalah sebagai berikut :
Fitur blok Iso>> digunakan untuk memblok indikasi trip pada trafo.
Jika arus sudah melebihi indikasi dari nilai set Iso>> pada waktu tertentu maka relay
akan memerintahkan sistem untuk trip.
Ketika arus gangguan yang terjadi sudah mencapai 20 A dan sudah berlangsung
selama 22.35 s maka sepam akan memerintahkan system untuk trip. Hal ini sesuai
dengan karakteristik Earth Faulth Invers Time Overcurrent Relay.
Adapun karakteristik dari High Earth Fault Protection Relay dapat dilihat pada gambar
berikut :
Gambar III.30 Karakteristik Low Earth Fault Protection Relay pada sepam
Adapun data seting dan hasil pengujian untuk Earth Fault High Set ialah sebagai berikut
yang terlihat pada tabel III.5.
Tabel III.5 Data setting dan hasil pengujian Earth Fault High Set (50N/51N)
No Phase Setting Value Injection Time Record Time Curve 1 L1-N 60 A 45.60 A 0.12 s 0.10 s
2 L1-N 60 A 45.60 A 0.11 s 0.10 s
3 L2-N 60 A 45.60 A 0.12 s 0.10 s
Dari hasil pengujian terlihat bahwa ketika arus gangguan yang terjadi sudah
mencapai 60 A dan sudah berlangsung selama 0.10 s maka sepam akan memerintahkan
sistem untuk trip. Hal ini sesuai dengan karakteristik Earth Fault High Set Relay.
Gambar III.31 Karakteristik Earth Fault High Set Relay
III.11.3Prinsip kerja sepam pada proteksi gangguan ketidakseimbangan (unbalanced)
Perlindungan terhadap fase ketidakseimbangan.
1. Perlindungan sensitif terhadap kesalahan 2-fasa pada pengumpan panjang.
2. Perlindungan peralatan terhadap temperatur build-up yang disebabkan oleh pasokan
yang tidak seimbang atau rotasi fase salah atau hilangnya fase dan perlindungan
terhadap rendahnya tingkat fase-ke-fase arus.
Prinsip kerja sepam dalam memproteksi unbalance dapat silihat pada diagram blok
berikut
Gambar III.32 Diagram blok proteksi terhadap unbalanced.
Adapun data seting dan hasil pengujian untuk Unbalanced ialah sebagai berikut yang
terlihat pada tabel III.6.
Tabel III.6 Data setting dan hasil pengujian Unbalanced (46)
I/Ib Curve Injection Time Record Time Curve 30 % DEFINITE 62.4 A 2.03 s 86.31 s
Dari data setting dan hasil pengujian , prinsip kerja sepam dalam memproteksi Unbalanced
adalah sebagai berikut :
Fitur blok >> digunakan sebgai load protection untuk memblok indikasi trip pada
trafo walaupun kondisi beban tidak seimbang.
Jika fitur blok tidak diaktifkan dan arus urutan negative sudah melebihi nilai seting
30 % dari total arus 3 fasa yaitu 62.4 A dan sudah berlangsung selama 86.31 s maka
Sepam akan memerintahkan system untuk trip.
Adapun karakteristik dari Unbalanced Protection Relay dapat dilihat pada gambar
berikut :
Gambar III.33 Karakteristik Unbalanced Protection Relay pada Sepam
III.11.4 Prinsip kerja sepam pada proteksi gangguan thermal overload
Perlindungan peralatan terhadap kerusakan termal yang disebabkan oleh overload.
Disini kapasitas termal yang digunakan dihitung berdasarkan model matematis yang
memperhitungkan:
Nilai RMS saat ini, dan
suhu lingkungan.
Fungsi ini terdiri dari:
set point untuk alarm, dan
set point untuk tripping
pada pengaplikasian perlindungan sepam Model T20 memperhitungkan kenaikan panas
transformator dan konstanta waktu pendinginan menurut apakah ventilasi alami atau dipaksa
(ONAN, ONAF) oleh masukan logika.
III.11.5 Prinsip kerja bucholz
Bila terjadi gangguan yang kecil di dalam tangki transformator, misalnya hubung
singkat dalam kumparan, maka akan menimbulkan gas. Gas yang terbentuk akan berkumpul
dalam relay pada saat perjalanan menuju tangki konservator, sehingga level minyak dalam
rele turun dan akan mengerjakan kontak alarm (kontak pelampung atas).
Gambar III.34 Relay Buchholz
Bila level minyak transformator turun secara perlahan-lahan akibat dari suatu
kebocoran, maka pelampung atas akan memberikan sinyal alarm dan bila penurunan minyak
tersebut terus berlanjut, maka pelampung bawah akan memberikan sinyal trip. Bila terjadi
busur api yang besar, kerusakan minyak akan terjadi dengan cepat dan timbul surya tekanan
pada minyak yang bergerak melalui pipa menuju ke relay Bochholz.
BAB IV
PENUTUP
IV.1 Kesimpulan
Setelah melaksanakan Praktek Kerja Lapangan dan melihat serta mempelajari
Sistem Proteksi Transformator 13,8KV/2,4KV (TR-121) Menggunakan Sepam 1000+T20 di
Unit Amonia Pada PT. Pupuk Iskandar Muda II, maka penulis dapat menyimpulkan:
1. Sepam 1000+ T20 merupakan alat proteksi pada transformator berbasis digital yang
dapat memproteksi gangguan phasa overcurrent (ANSI 50/51), earth faulth or
neutral (ANSI 50N/51N), unbalance/negative sequence (ANSI 46), dan proteksi
terhadap thermal overload (ANSI 49 RMS)
2. Proses terjadinya trip ketika ada gangguan pada transformator yaitu sepam akan
mendeteksi gangguan, jika syarat-syarat untuk mentripkan sudah terpenuhi maka
sepam akan bekerja untuk menghentikan sistem.
3. Waktu untuk pengetripan yang dilakukan oleh sepam tergantung jenis gangguan
yang terjadi, karakteristik relay yang bekerja dan seting parameter.
4. Secara umum, prinsip kerja dari Sepam yaitu mengolah data arus yang diperoleh
pada trafo dan dibandingkan dengan setingan yang ada pada sepam.kemudian sepam
mengambil tindakan (apakah sistem ditripkan atau tidak), hasil tindakan tersebut
akan di tampilkan pada layar sepam
IV.2 Saran
Setelah melaksanakan kegiatan Praktek Kerja Lapangan dan melihat Sistem Proteksi
Transformator 13,8KV/2,4KV (TR-121) Menggunakan Sepam 1000+T20 di Unit Amonia
Pada PT. Pupuk Iskandar Muda II, maka penulis dapat menyarankan agar:
1. Beberapa fitur dalam sepam belum dimanfaatkan,alangkah bagusnya jika fitur yang
ada didalam sepam dioptimalkan sehingga bias memberikan proteksi yang lebih baik
2. Dari terkahir kali pengujian terhadap sepam (maret 2011),belum dilakukan
pengujian lagi, alangkah baiknya jika diadakan pengujian secara berkala terhadap
sepam untuk memastikan performanya
DAFTAR PUSTAKA
[1] Bestari, Ibnu Chalid. (2005). Modul Matakuliah Analisa System Tenga Listrik
(Komponen –komponen Simetris).
[2] Instructional Manual Sepam 1000+ serial 20,40,80. Merlin Gerin:Perancis
[3] http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/20976/3/Chapter%20II.pdf (14
Agustus 20013)
