Presentasi Sidang Tugas Akhir Semester Genap … · Penyetelan waktu kerja rele terutama...
-
Upload
phamnguyet -
Category
Documents
-
view
225 -
download
0
Transcript of Presentasi Sidang Tugas Akhir Semester Genap … · Penyetelan waktu kerja rele terutama...
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 1
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
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 2
DAFTAR ISI
PENDAHULUAN
LANGKAH-LANGKAH STUDI KOORDINASI
TEORI PENUNJANG
PERHITUNGAN DAN ANALISA
KESIMPULAN
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 3
Pendahuluan (1)
LATAR BELAKANG
Menyebabkan terjadinya kenaikan arus hubung singkat di PT.
Petrokimia Gresik
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 4
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
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 5
Langkah- Langkah Studi Koordinasi
Flowchart Studi Koordinasi
START
PENGUMPULAN
DATA
PERENCANAAN
APAKAH AMAN
REKOMENDASI
KESIMPULAN
END
YA
TIDAK
SIMULASI
ANALISA DATA
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 6
Teori Penunjang
Rele Arus Lebih (Over Current Relay)
Setting Rele Pengaman
Rele Gangguan ke Tanah (Ground Fault Relay)
Syarat Rele Pengaman
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 7
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)
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 8
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)
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 9
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)
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 10
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)
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 11
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)
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 12
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)
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 13
SISTEM KELISTRIKAN PABRIK BARU
DENGAN SISI INTEGRASI PT. PETROKIMIA
GRESIK
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Pemilihan Setting koordinasi yang digunakan pada
PT. Petrokimia Gresik
Page 15
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 17
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.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 18
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
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Setting Rele dari Bus HVS02A-1 ke bus HVS02A-2 dan bus HVS/GI150a
(Typical 1)
Page 19
Single line diagram koordinasi typical 1
Keterangan:
Rele utama trip
Back-Up Rele utama
Jurusan Teknik Elektro-ITS
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
Page 20
nCT
Ipp
Jurusan Teknik Elektro-ITS
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
Page 21
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
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 22
Setting Rele dari Bus HVS02A-1 ke bus HVS02A-2 dan bus HVS/GI150a
(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.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 23
Setting Rele dari Bus HVS02A-1 ke bus HVS02A-2 dan bus HVS/GI150a
(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
penyetelan antara 1,05 – 1,3 Iset
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.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Setting Rele dari Bus HVS02A-2 ke bus HVS02A-2 dan bus HVS/GI150a
bus B 400 (Typical 2)
Page 24
Single line diagram koordinasi typical 2
Keterangan:
Rele utama trip
Back-Up Rele utama
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 25
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.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 26
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
penyetelan antara 1,05 – 1,3 Iset
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.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 27
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.
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Setting Rele mulai Bus HV AU-2; 11.5 kV hingga Bus HVS02A-2; 20 kV
Page 28
Single line bus HV AU-2 hingga bus HVS02A-2
Keterangan:
Rele utama trip
Back-Up Rele utama
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 29
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
Jurusan Teknik Elektro-ITS
Setting Rele mulai Bus HV PA-JVC; 6 kV hingga Bus B400; 20kV
Page 30
Single line bus HV PA-JVC hingga bus B400
Keterangan:
Rele utama trip
Back-Up Rele utama
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 31
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
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 32
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
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 34
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).
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 35
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.
Jurusan Teknik Elektro-ITSPage 36
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.