Presentasi Sidang Tugas Akhir Semester Genap 2010/2011...

Jurusan Teknik Elektro-ITS

Nama : Hendra Rahman

NRP : 2209 105 003

Studi Koordinasi Proteksi pada PT. Petrokimia Gresik Akibat

Penambahan Pabrik Baru (Phosporit Acid dan Amonia Urea) serta

Pembangkit Baru (20 dan 30 MW)

Pembimbing :

1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, PhD

2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT

Presentasi Sidang Tugas Akhir Semester Genap 2010/2011

Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS


DAFTAR ISI

PENDAHULUAN

LANGKAH-LANGKAH STUDI KOORDINASI

TEORI PENUNJANG

PERHITUNGAN DAN ANALISA

KESIMPULAN


Pendahuluan (1)

LATAR BELAKANG

Menyebabkan terjadinya kenaikan arus hubung singkat di PT.

Petrokimia Gresik


Pendahuluan (2)

TUJUAN Memperoleh koordinasi rele pengaman arus lebih yang tepat untuk

Pabrik baru Amonia Urea dan Pabrik Phosporit Acid di PT. Petrokimia

Gresik

Memperoleh koordinasi rele pengaman gangguan ke Tanah yang

tepat untuk sisi integrasi PT. Petrokimia Gresik


Langkah- Langkah Studi Koordinasi

Flowchart Studi Koordinasi

START

PENGUMPULAN

DATA

PERENCANAAN

APAKAH AMAN

REKOMENDASI

KESIMPULAN

END

YA

TIDAK

SIMULASI

ANALISA DATA


Teori Penunjang

Rele Arus Lebih (Over Current Relay)

Setting Rele Pengaman

Rele Gangguan ke Tanah (Ground Fault Relay)

Syarat Rele Pengaman


Rele Arus Lebih

Merupakan jenis rele yang bekerja

berdasarkan besar arus masukan, dan

apabila besarnya arus masukan

melebihi dari setting (Ip) maka rele

arus lebih bekerja. Berdasarkan

karakteristik waktuya rele arus lebih

dibedakan atas 3 jenis yaitu:

Instantaneous Rele

Definite Rele

Inverse Rele Gambar Karakterisrik arus lebih

Teori Penunjang (1)


Karakteristik operasi rele invers berdasarkan IEC 60255-3 dan BS 142 standards adalah

sebagai berikut:

Standard Inverse Time (SIT)

Very Inverse Time (VIT)

Extremely Inverse Time (EIT)

Ultra Inverse Time (UIT)

Teori Penunjang (1)


Setting Rele PengamanAda dua hal utama yang perlu diperhatikan pada pengaturan rele yaitu:

1. Setting Arus

Pada dasarnya batas penyetelan rele arus lebih adalah rele tidak boleh bekerja pada saat

beban maksimum. Arus settingnya harus lebih besar dari arus beban maksimumnya. Arus

penyetelan pun harus memperhatikan kesalahan pick up sesuai dengan British Standard

Pick Up = 1.05 s/d 1.3 Iset

Dalam setting juga harus memperhatikan batasan maksimum, untuk alasan keamanan

dan back Up hingga sisi downstream ditetapkan :

Ipp ≤ 0.8 Isc minimum

Dengan pedoman diatas seting arus yang digunakan pada study adalah:

1,05 IFLA ≤ Iset ≤ 0,8 Isc minimum

Teori Penunjang (2)


Setting Rele Pengaman

2. Setting Waktu

Penyetelan waktu kerja rele terutama dipertimbangkan terhadap kecepatan dan

selektivitas kerja dari rele, sehingga rele tidak salah operasi, yang dapat menyebabkan

tujuan pengaman tidak berarti. Untuk setting waktu sesuai standard IEEE 242 yaitu:

Waktu terbuka Circuit beaker : 0,04 – 0,1 s (2-5 Cycle)

Overtravel dari rele : 0,1 s

Faktor Keamanan : 0,12 – 0,22 s

Untuk rele static dan rele digital berbasis microprocessors overtravel

time dari rele dapat diabaikan.

Sehingga total waktu = 0,2 -0,4 s

Teori Penunjang (2)


Rele Gangguan Tanah (Ground Fault Relay)

Gangguan satu fasa ke tanah dan dua fasa ketanah dapat diamankan dengan rele

gangguan tanah. Rele ini tidak lain adalah merupakan pengaman arus lebih yang

dilengkapi zero sequence current filter

Gambar Rangkaian Zero Sequence Currrent Filter

Teori Penunjang (3)


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

- Kecepatan Bereaksi

Kecepatan bereaksi rele adalah saat rele mulai merasakan adanya gangguan sampai dengan

pelaksanaan pembukaan pemutus tenaga (circuit breaker).

- Kepekaan Operasi ( sensitivity )

Pada prinsipnya rele harus cukup peka sehingga dapat mendeteksi gangguan di kawasan

pengamanannya meskipun dalam kondisi yang memberikan rangsangan yang minimum

- Selektif ( selectivity )

Pengaman harus dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil mungkin yaitu hanya

seksi yang terganggu saja yang menjadi kawasan pengamanan utamanya

- Keandalan ( reliability

Pengaman harus handal terhadap adanya gangguan, sehingga dapat melindungi peralatan.

- Ekonomis

Penggunaan rele selain memenuhi syarat diatas, juga harus disesuaikan dengan harga

peralatan yang diamankan.

Teori Penunjang (4)


SISTEM KELISTRIKAN PABRIK BARU

DENGAN SISI INTEGRASI PT. PETROKIMIA

GRESIK


Pemilihan Setting koordinasi yang digunakan pada

PT. Petrokimia Gresik


Arus hubung singkat digunakan dua konfigurasi yang mewakili

hubung singkat minimum dan maksimum, yaitu :

Hubung singkat minimum : Pada saat semua generator

beroperasi (on) dan pembangkit baru dalam keadaan tidak

beroperasi (off).

Hubung singkat maksimum : pada saat semua generator

beroperasi (on) dan pembangkit baru sudah dalam keadaan

terintegrasi.


Tabel Arus Hubung SingkatARUS HUBUNG SINGKAT

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

ID kV KA KA KA

22HVS-29 20 21.186 14.778 10.260

B 400 20 22.353 15.46 10.613

B-GEN 01 6 38.877 28.814 27.500

HV AU-2 11.5 28.762 19.394 10.096

HV PA-JVC 6 29.777 19.343 8.756

HVS02A-1 2 22.845 15.694 10.700

HVS02A-2 2 22.845 15.694 10.700

HVS 65 6 33.669 19.484 18.925

HVS-00/GI150a 2 21.769 15.342 10.938

HVS-00/GI150b 2 21.769 15.342 10.938

HVS-01 2 22.822 15.68 10.694

HVS-1a/TSP-1 6 9.43 6.927 6.525

HVS-1b/TSP-1 6 8.345 5.913 5.618

HVS-02B 20 22.797 15.668 10.688

HVS-21A 6 9.497 6.894 6.496


Setting Rele dari Bus HVS02A-1 ke bus HVS02A-2 dan bus HVS/GI150a

(Typical 1)

Single line diagram koordinasi typical 1

Keterangan:

Rele utama trip

Back-Up Rele utama


Contoh Perhitungan

Rele UT-10

Jenis Rele UT-10 = Merlin Gerin Sepam 1000

Kurva = Standard Inverse

Isc max 4 cycle Bus HVS02A-1, 20 kV = 22845 A

Isc min 30 cycle Bus HVS02A-1, 20 kV = 10700 A

CT = 1200/5

Arus beban penuh yang melewati Rele UT-10 adalah:

FLA = 650 A

Current setting IDMT ( I> )

1,05 x FLA Ipp 0,8 x Isc min 30 cycle-HVS02A-1; 20 kV

1,05 x 650 A Ipp 0,8 x 10700 A

672 A Ipp 8560 A

dipilih Ipp = 700 A

Arus setting = Ipp/nCT = 700/(1200/5) = 2.91 A

Sehingga setting arus pickup = Iset/In = 2.91/5 = 0.582

Dipilih Tap = 0.6 In

Nilai aktual Iset = 5x 0.55 x = 720 A

nCT

Ipp


Contoh Perhitungan (2)

Time Setting IDMT ( Time Dial )

Waktu operasi yang diinginkan= t = 0.3

t> = Time Dial

=22845/720 = 31.72

t =

0.3 =

t> = 0.4

Current setting High Set (I>>)

Iset ≥ 0.8 x

Iset ≥ 0.8 x 10700/(1200/5)

Iset ≥ 35.67

Dipilih I = 35.67

Sehingga pickup setting definite = Iset/In = 35.67/5 = 7.13

Dipilih pickup setting definite (I>>) = 7.2 In

Setting waktu (t>>) = 0.1 s

97.2

1

02.0

0.14

Iset

Iscmax

tX

97.2102.0

0.14 t

72.31

X

nCT

20kV 1;-HVS02A bus cycle 30min Isc

Iset

20kV 1;-HVS02A bus cycle 4max Isc



(Typical 1)

3

1

2

Eksisting

Setting arus beban penuh rele UT-09 dan GI-06 serta UT-

10 tidak sesuai Standard BS 142-1983 dengan batas

penyetelan antara 1,05 – 1,3 Iset

Setting rele UT-09 dan GI-06 adalah back up dari

rele UT-10. Pada kondisi eksisting, koordinasi waktu

antara rele utama dan rele back up untuk setting

definite tidak terkoordinasi dengan baik.

Setting time delay untuk rele difinite pada semua rele

kurang dari 0.2s sehingga pengaturannya dapat

dikatakan instan atau tidak berarti.



(Typical 1)

1

2

3

4

Resetting

Setting arus beban penuh rele UT-09 dan GI-06 serta

UT-10 telah sesuai Standard BS 142-1983 dengan batas


Setting rele UT-09 dan GI-06 dibuat sama karena

nilai arus beban penuh yang melewati kedua rele

adalah sama dan tidak terdapat percabangan pada

feeder ini.

Rele UT-09 dan GI-06 adalah rele back up dari rele

UT-10 untuk rele pengaman bus HVS02A-1. Rele-

rele ini harus dikoordinasikan agar tidak trip

bersamaan untuk menjaga suplai daya.

Setting time delay untuk rele difinite rele UT-09

dan GI-06 dengan UT-10 yaitu sebesar 0.3s. Hal

ini sudah memenuhi standard IEEE 242 yaitu

antara 0.2 -04s.



bus B 400 (Typical 2)

Single line diagram koordinasi typical 2

Keterangan:

Rele utama trip

Back-Up Rele utama


Setting Rele dari Bus HVS02A-2 ke bus HVS02A-1 dan bus B 400

(Typical 2)

Eksisting

1

3

2

Setting arus beban penuh rele UT-11 dan rele

CB405 serta UT-10 tidak sesuai Standard BS 142-

1983 dengan batas penyetelan antara 1,05 – 1,3

Iset

Setting rele UT-11 dan CB405 adalah back up dari

rele UT-10. Pada kondisi eksisting, koordinasi waktu

antara rele utama dan rele back up untuk setting

definite tidak terkoordinasi dengan baik.

Setting time delay untuk rele difinite pada semua rele

kurang dari 0.2s sehingga pengaturannya dapat

dikatakan instan atau tidak berarti.


Setting Rele dari Bus HVS02A-2 ke bus HVS02A-1 dan bus B 400

(Typical 2)

Resetting

1

2

3

4

Setting arus beban penuh rele UT-11 dan CB405 serta

UT-10 telah sesuai Standard BS 142-1983 dengan batas


Setting rele UT-11 dan CB405 dibuat sama karena

nilai arus beban penuh yang melewati kedua rele

adalah sama dan tidak terdapat percabangan pada

feeder ini.

Rele U-11 dan CB405 adalah rele back up dari rele

UT-10 untuk rele pengaman bus HVS02A-2. Rele-

rele ini harus dikoordinasikan agar tidak trip

bersamaan untuk menjaga suplai daya.

Setting time delay untuk rele difinite rele UT-11

dan CB405 dengan UT-10 yaitu sebesar 0.3s. Hal

ini sudah memenuhi standard IEEE 242 yaitu

antara 0.2 -04s.


Analisa Kurva Koordinasi Proteksi Pabrik Baru

Dalam rangka untuk meningkatkan pelayanan publik khususnya dalam

penyedian pupuk, maka PT. Petrokimia Gresik sebagai salah satu produsen

pupuk terbesar di Indonesia akan mengembangkan produksi pupuk Amonia Urea

dan Phosporit Acid. Demi kelangsungan proses produksi tersebut maka akan

dibangun dua pembangkit baru sebagai penyuplai daya yaitu STG AMONIAK-

UREA 1x30MW, dan STG PA-JVC 1x17.5MW yang akan terintegrasi dengan

jaringan yang sudah ada. Untuk itu diperlukan rekomendasi analisa koordinasi

proteksi pabrik yang baru ke bus integrasi untuk mencapai koordinasi yang

handal.


Setting Rele mulai Bus HV AU-2; 11.5 kV hingga Bus HVS02A-2; 20 kV

Single line bus HV AU-2 hingga bus HVS02A-2

Keterangan:

Rele utama trip

Back-Up Rele utama


Setting Rele mulai Bus HV AU-2; 11.5 kV hingga Bus HVS02A-2; 20 kV

Rekomendasi Setting

Rele CB 3122 adalah rele back up trafo AMO_UREA-2 dengan

settingan low set arus beban penuh nya pada trafo AMO_UREA-

2; 20 kV. Selain bertindak sebagai back up rele CB 3126, rele ini

juga sebagai pengaman hubung singkat bus HVS02A-2. Jadi

kedua rele ini memiliki settingan definite di set 0.1s, namun

dengan konsep pengamanan terhadap arus hubung singkat

berbeda

Setting rele CB 3127 adalah pengaman utama generator STG

AM_UR-2 dengan low set arus beban penuhnya pada generator

STG AM_UR-2. Setting rele definite CB 3127 adalah 0.4s sehingga

saat terjadi gangguan pada bus HV AU-2 rele CB 3127 akan

mengamankan generator STG AM_UR-2.

Rele CB 3126 adalah pengaman utama trafo AMO_UREA-2

dengan arus beban penuh pada trafo AMO_UREA-2; 11.5 kV.

Setting rele definite CB 3126 diatur 0.1s dan sebagai back up

adalah rele CB 3122.

2

1

3


Setting Rele mulai Bus HV PA-JVC; 6 kV hingga Bus B400; 20kV

Single line bus HV PA-JVC hingga bus B400

Keterangan:

Rele utama trip

Back-Up Rele utama


2

1

3

Setting rele CB 3129 adalah pengaman utama generator STG PA-

JVC dengan low set arus beban penuhnya pada generator STG

PA-JVC. Setting rele definite CB 3129 adalah 0.4s sehingga saat

terjadi gangguan pada bus HV PA-JVC rele CB 3129 akan

mengamankan generator STG PA-JVC.

Rele CB Future adalah rele back up trafo PA-JVC dengan

settingan low set arus beban penuh nya pada trafo PA-JVC; 20

kV. Selain bertindak sebagai back up rele CB 3128, rele ini juga

sebagai pengaman hubung singkat bus B400. Jadi kedua rele ini

memiliki settingan definite di set 0.1s, namun dengan konsep

pengamanan terhadap arus hubung singkat berbeda

Rele CB 3128 adalah pengaman utama trafo PA-JVC dengan

arus beban penuh pada trafo PA-JVC; 6 kV. Setting rele definite

CB 3128 diatur 0.1s.dan sebagai back up adalah rele CB Future.

Setting Rele mulai Bus HV PA-JVC; 6 kV hingga Bus B400; 20 kV

Rekomendasi Setting


Koordinasi Rele Gangguan ke Tanah (Ground Fault Relay)

2

3

1

Terjadi pada sisi low set, hal ini perlu dikaji ulang, karena

jika terjadi gangguan satu fasa ketanah pada feeder 20

kV , rele GI-02 sebagai incoming bus HVS-00/GII150a

tidak akan berfungsi mengamankan sistem.

Tejadi overlapping, hal ini terlihat pada kurva

pengaman dan harus di sempurnakan untuk

menghindari kesalahan tripping.

Setting definite perlu dikoordinasikan, supaya

didapatkan selektivitas yang baik antara rele

utama dan rele back up.

Eksisting


Koordinasi Rele Gangguan ke Tanah (Ground Fault Relay)

Perubahan sistem petanahan, dengan

menambah sebuah Zig-Zag transformator

dengan NGR 200 Amp di bus HVS02A-2, 20 kV

Pengadaan DS/kontaktor untuk setiap NGR

generator dan trafo.

Pada saat Pabrik terinterkoneksi pada bus

20kV, operasi DS/ kontaktor NGR

transformator terbuka (open), kontaktor NGR

transformator zig-zag tertutup

Pada saat generator beroperasi sendiri (tidak

terinterkoneksi pada Bus 20 kV) DS/Kontaktor

NGR transformator tertutup (terhubung).


Kesimpulan

1. Pengintegrasian yang dilakukan antara pabrik baru Amonia Urea dan pabrik Phosporit Acid dengan

sisi integrasi bus 20 kV PT. Petrokimia Gresik menyebabkan terjadinya kenaikan arus hubung

singkat di PT. Petrokimia Gresik.

2. Setelah dilakukan analisis ulang koordinasi untuk rele arus lebih, maka diperoleh didapatkan bahwa

data eksisting rele-rele pengaman yang digunakan pada sisi integrasi tidak terkoordinasi dengan

baik. Pengaturan low set terlihat tidak mengikuti standard BS 142-1983. Pengaturan waktu juga

dibuat instan tidak sesuai dengan standar IEEE 242. Maka perlu dilakukan analisa ulang (resetting).

3. Untuk pengaturan rele-rele pengaman arus lebih pada pabrik baru dengan sisi integrasi bus 20 kV

perlu dianalisa sebaik mungkin untuk mendapatkan koordinasi yang benar.

4. Pengintegrasian yang dilakukan antara pabrik baru Amonia Urea dan pabrik Phosporit Acid

dengan sisi integrasi bus 20 kV PT. Petrokimia Gresik juga menyebabkan terjadinya kenaikan

arus hubung singkat ke tanah. Analisa yang dilakukan pada tugas akhir ini yaitu pada sisi

integrasi utama 20 kV.

5. Dari kesalahan eksisting rele Ground Fault yang tidak terkoordinasi dengan baik. Maka perlu

dilakukan beberapa perbaikan dan rekomendasi untuk mendapatkan analisa pengaturan rele

yang benar dan terkoordinasi dengan baik.


Saran

Dikarenakan adanya kesalahan setting pada beberapa rele pengaman antara pabrik baru

Amonia Urea dan pabrik Phosporit Acid dengan sisi integrasi bus 20 kV PT. Petrokimia

Gresik, direkomendasikan untuk melakukan pergantian setting sesuai hasil analisa atau studi

kordinasi rele proteksi yang telah dilakukan, baik itu rele arus lebih atau rele Ground Fault.


TERIMA KASIH

Presentasi Sidang Tugas Akhir Semester Genap 2010/2011...

Documents

Transcript of Presentasi Sidang Tugas Akhir Semester Genap 2010/2011...