Sistem Proteksi Pada Generator PLTGU

8/17/2019 Sistem Proteksi Pada Generator PLTGU

1/8

1

Makalah Seminar Kerja Praktek

SISTEM PROTEKSI PADA TRANSFORMATOR TENAGA

GAS TURBINE GENERATOR 1.1 PLTGU TAMBAK LOROK

Dionisius Vidi N. , Karnoto, ST, MT.

Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro

Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang

Email : [email protected]

ABSTRAK Tenaga listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok saat ini, oleh karenanya tenaga listrik

harus tersedia secara ekonomis dengan memperhatikan mutu baik tegangan maupun frekwensi dan

keandalan Untuk menjaga kelangsungan tenaga listrik diperlukan sistem proteksi yang sesuai dengan

kebutuhan, Fungsi proteksi adalah untuk melokalisir gangguan jadi hanya daerah yang terganggu

saja yang dibebaskan dari rangkaian tenaga listrik dan juga harus mempertimbangkan tingkat

keamanan terhadap peralatan, stabilitas tenaga listrik dan juga keamanan terhadap manusia

Sistem pengamanan elektris atau rele adalah suatu susunan piranti, baik elektronik maupun

magnetik yang direncanakan untuk mendeteksi suatu kondisi ketidaknormalan pada peralatan listrik

yang membahayakan atau tidak diinginkan.. Jika bahaya itu muncul maka rele pengaman akan secara

otomatis memberikan sinyal atau perintah untuk membuka pemutus tenaga (circuit breaker) agar

bagian yang terganggu dapat dipisahkan dari sistem yang normal.

Transformator tenaga merupakan salah satu peralatan tenaga listrik yang wajib memiliki sistem proteksi. Mengingat begitu pentingnya tugas dari peralatan itu sendiri juga karena trafo

merupakan salah satu peralatan tenaga listrik yang sangat mahal. Pada transformator tenaga

terdapat rele mekanik dan juga rele elektris sebagai pengamannya. Diharapkan dengan adanya sistem

proteksi ini gangguan yang terjadi disekitar transformator tenaga dapat diminimalisir.

Kata kunci : Sistem Pengamanan Elektris, Transformator Tenaga, Rele Elektris, Rele Mekanis

1. Pendahuluan

1.1 Latar belakang

Dalam era modern sekarang ini,kebutuhan akan tersedianya energi listrik yang kontinyu sangat diharapkan. Demikelangsungan tersedianya energi listrik

yang cukup diperlukan suatu sistem

pengaman yang baik . PT. Indonesia Power UBP Semarang adalah salah satu

perusahaan yang bergerak dalam bidang pembangkitan energi listrik. Terdapat 3

Unit PLTU dan 2 blok PLTGU di

Semarang. Dalam perkembangannya PT.Indonesia Power UBP Semarang terusmelakukan upaya untuk membangunlingkungan kerja yang sehat dan aman

demi kelancaran proses produksi yangsecara tidak langsung dapat menjaga

kontinuitas pembangkitan energi listrik.


2/8

2

Komponen utama dari sebuah pembangkit adalah turbin, generator, dantrafo. Untuk menjaga komponen-

komponen tersebut serta menjagakontinuitas pelayanan suplai tenaga listrik

wajib digunakan sistem pengaman yang

tepat, cepat dan efektif. Karena a pabilaterjadi gangguan pada salah satukomponen pembangkit tersebut dan

menyebabkan kerusakan, maka akanmemakan biaya yang tinggi dan waktu

yang lama untuk memperbaikinya.

1.2 Tujuan

Pembuatan laporan kerja praktek ini

bertujuan untuk mencari informasi yang berkaitan dengan sistem proteksitransformator tenaga.

1.3 Batasan masalah

Dalam penulisan laporan kerja

praktek ini, penulis membahas mengenaisistem proteksi transformator tenaga padaunit GTG 1.1 PLTGU Tambak Lorok Semarang. Juga tidak dibahas mengenai

penyettingan rele.

2. Dasar Teori2.1 Teori Trafo

Transformator tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsiuntuk menyalurkan tenaga/daya listrik

dari tegangan tinggi ke tegangan rendahatau sebaliknya. Dalam operasi

penyaluran tenaga listrik transformator dapat dikatakan sebagai jantung daritransmisi dan distribusi. Dalam kondisi ini

suatu transformator diharapkan dapat

beroperasi secara maksimal (kalau bisaterus menerus tanpa berhenti).

Untuk mendukung kinerja dariTransformator dibutuhkan sistem

pengamanan yang dapat menjaminkeandalan dari fungsi transformator ini

Bagian-bagian dari transformator adalah sebagai berikut :

a. Bagian utama :1. Inti Besi

2. Kumparan Transformator 3. Minyak transformator 4. Bushing

5. Tangki konservator b. Peralatan Bantu :

1. Pendingin2. Tap changer 3. Alat Pernapasan4. Indikator-indikator

c. Peralatan Proteksi

1. Rele bucholtz2. Rele sudden pressure3. Rele thermis4. Rele differensial5. Rele over current

6. Rele hubung tanahd. Peralatan Tambahan

1. Pemadam kebakaran2. Arrester Laporan ini membahas beberapa relai

proteksi yang digunakan padaTransformator Tenaga dengan merek

Meiden, dari pabrikan MeidenshaCorporation. Transformator inimerupakan pabrikan dari Jepang. Dengan

frekuensi kerja 50Hz untuk sistem 3 fasa.

Gambar 1 Transformator Tenaga

3. Sistem Proteksi

3.1 Sistem Proteksi secara umum

Rele pengaman atau sistem

proteksi adalah susunan piranti, baik

elektronik, magnetic maupun mekanik yang direncanakan untuk mendeteksi

suatu kondisi ketidaknormalan pada peralatan listrik yang membahayakan atau

tidak diinginkan. Jika bahaya itu munculmaka rele pengaman akan secara otomatismemberikan sinyal atau perintah untuk


3/8

3

membuka pemutus tenaga (circuit breaker ) agar bagian yang terganggu

dapat dipisahkan dari sistem yang normal.Tujuan daripada proteksi atau

pengaman pada sistem tenaga listrik

adalah :1. Menghindari atau mengurangi

kerusakan peralatan listrik akibatterjadinya gangguan (kondisi yangtidak normal)

2. Untuk melokalisir ataumemisahkan bagian sistem tenaga

listrik yang terganggu ke dalamwilayah yang sekecil mungkin.

3. Memberikan pelayanan tenagalistrik dengan keandalan yangtinggi dan mutu listrik yang baik.

4. Mengamankan manusia dari bahaya yang ditimbulkan olehlistrik.Syarat terpenting dari sistem

proteksi adalah :

a. Sensitivity b. Realibility

c. Selektif d. Cepat e. Ekonomis

3.2 Sistem Proteksi Transformator

TenagaTransformator tenaga adalah alat

untuk mengkonversi nilai tegangan dan

arus listrik ke nilai tegangan dan aruslistik yang berbeda secara magnetik.Seperti halnya perlatan listrik yang lain

pada transformator diperlukan peralatan pengaman yang dapat membebaskan

tegangan pada trafo dari gangguan internalmaupun ekstrenal.

Tujuan pengamanan trafo adalah :1. Menghindari kerusakan pada trafo

bila terjadi kegagalan alat pengaman jaringan beban trafosaat terjadi gangguan hubungsingkat.

2. Menghindari atau menekansekecil mungkin kerusakan trafo

akibat gangguan.

3. Menjaga stabilitas ataukontinuitas penyaluran tenaga

listrik.Pada transformator sendiri terdapat 2

jenis rele, yakni rele mekanik dan juga

rele elektris. Setiap rele tersebut memilikifungsinya masing-masing.

3.2.1 Rele Mekanik

1. Rele Bucholtz

Relai bucholtz merupakan sistem proteksi yang khas untuk transformator,

khususnya transformator minyak. Relai bucholtz adalah alat untuk mendeteksi danmengamankan terhadap gangguan didalam transformator yang menimbulkangas. Gas yang timbul diakibatkan oleh :

a. Hubung singkat antar lilitan pada/dalam fasa

b. Hubung singkat antar fasac. Hubung singkat antar fasa ke tanahd. Busur api listrik antar laminasi

e. Busur api listrik karena kontak yangkurang baik

Pada dasarnya relai bucholtz terdiriatas dua saklar yang berada dalam suauruang yang dipasang antara bejana

transformator dan bejana ekspansi. Keduasaklar akan bekerja jika digerakkan dan

berada dalam posisi datar.

Gambar 2 Prinsip Kerja Relai Bucholtz

Jika terjadi gangguan kecil didalam transformator, mengakibatkan

terbentuknya sejumlah gas di dalamminyak. Pembentukan gas ini terjadisecara perlahan – lahan dan gas tersebutakan keluar pada titik C memasuki ruang

bucholz. Gas tersebut akan terperangkap

dan terkumpul disebelah atas. Jika gas


4/8

4

yang terkumpul cukup banyak maka akanmengakibatkan bekerjanya saklar E yang

kemudian membunyikan alarm. Jikagangguan yang terjadi besar, pembentukangas akan terjadi sangat cepat, bahkan

secara eksplosif. Oleh sebab itu, gas-gastersebut akan mengalir sangat cepat

melalui ruang bucholtz yangmengakibatkan bekerjanya saklar G dankemudian member perintah trip ke PMT.

Gambar 3 Relai Bucholtz

2. Relai Tekanan Lebih (Sudden

Pressure Relay)

Suatu flash over atau hubung singkatyang timbul pada suatu transformator terendam minyak, umumnya akan

berkaitan dengan suatu tekanan lebihdidalam tangki, karena gas yang dibentuk oleh penguapan minyak.

Dengan melengkapi sebuah pelepasan

tekanan pada trafo maka tekanan lebihyang membahayakan tangki trafo dapatdibatasi besarnya. Apabila tekanan lebihini tidak dapat dieliminasi dalam waktu

beberapa milidetik, tangki trafo akanmeledak dan terjadi panas lebih pada

cairan.Ketika terjadi kenaikan tekanan

udara akibat terjadinya gangguan di dalam

trafo maka katup relai ini akan tertekanoleh pegas yang terpasang didalamnya dan

akan membuka serta membuang tekanan

keluar bersama-sama dengan sebagianminyak.

Gambar 4 Sudden Pressure Relay

Keterangan :1. Relay body2. Equalizer

3. Metal bellows4. Manual relief valve5. Microswitch6. Connection terminals7. Terminal box

Alat pengaman tekanan lebih ini berupa membran yang terbuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup berpegas yangakan pecah pada tekanan tertentu dan

kekuatannya lebih rendah dari kekuatantangki transformator.

Membran ini hanya sekali pakaisehingga bila pecah harus diganti. Pada

Katup relief disediakan saklar alarm yang berfungsi sebagai signal untuk lokal atauindikasi jarak jauh apabila katup tersebut

bekerja.

Gambar 5 Bentuk fisik Sudden Pressure

Relay

3. Relai Thermis

Relai temperature adalah alat pengindikasi temperature kumparan dan

minyak yang digunakan untuk mendeteksidan mengindikasi temperature maksimum


5/8

minyak dalam transfomendeteksi dan mengindi

melakukan operasi pengalarming dan shut-off dilakukan oleh kontrol

pendingin transformator.Elemen pemanas

dipasang pada bagian utadan indikatornya (terdipasang di tempat yangSalah satu keistimewaarelai ini adalah bahwa rel

dengan mekanismememungkinkan melakutemperature untuk alarkontrol otomatis padadengan mudah.

Gambar 6 prinsip ke

Besaran panas yang

temperatur diubah m

mekanis untuk menggera

yang mempunyai jarum

dan beberapa anak kon

kontak ini bekerja b

kenaikan suhu. Tahap

menjalankan sistem pe

kedua akan memberikan

terakhir memberikan p

pemutus tenaga.

3.2.2 Rele Elektris

1. Rele Diferensial

Relai ini berfungstransformator dari gang

transformator antara lain

kumparan dengan k

kumparan dengan tang

dengan belitan di da

5

rmator. Selain asi alat ini juga

amanan sepertiseperti yang

otomatis pada

temperaturnya

a transformator asuk kontak)

mudah dilihat. yang dimiliki

ai ini dilengkapi

kontrol yang an penyetelan

, shut-off , dan alat pendingin

ja relai thermis

diterima sensor

njadi gerakan

kan suatu poros

penunjuk suhu

tak. Anak-anak

ertahap sesuai

pertama akan

ndingin, tahap

larm dan tahap

rintah trip ke

i mengamankan uan di dalam

lash over antara

mparan atau

i atau belitan

lam kumparan

ataupun beda kumparan. R

memiliki sifat antara lain :

a. Sangat selektif dan c

b. Sebagai pengaman u

c. Tidak dapat sebacadangan untuk daer

d. Daerah pengaman

oleh pasangan tran

dimana relai differen

Adapun prinsip k

pengaman differensial dit

gambar berikut :

Gambar 7 Rangka

differe

Pada keadaan

differensial (d) memban

arus I1 dan I2 atau i1 dan i2

untuk menjaga agar siste

ini bekerja secara efekti

diperhatikan adalah rasio

CT1 dan CT2 harus sama,serta sambungan dan pol

CT2 harus benar.

Jika daerah ya

dalam keadaan normal m

dan i1 = i2, sehingga arus

lewat relai adalah : id = i1 -

Namun jika ter

maka id = i1 – i2 ≠ 0 seh

yang mengalir melalui re

cepat relai akan membe

untuk membuka PMT sehi

terbebas dari gangguan.

merupakan pengaman ut

memberikan pengaman

sesi yang berdekatan.

elai differensial

pat.

ama.

ai pengaman h berikutnya.

nnya dibatasi

sformator arus

sial dipasang.

rja dari sistem

unjukkan pada

ian sistem relai

sial

bekerja relai

ingkan vektor

. Dalam hal ini

pengamanan

f, yang perlu

perbandingan

sehingga i1= i2, aritas CT1 dan

g diamankan

ka besa I1 = I2

yang mengalir

i2 = 0

adi gangguan

ingga ada arus

le ini. Dengan

rikan perintah

ngga trafo bisa

ele differensial

ma dan tidak

adangan pada


6/8

6

Pada transformator tenaga di GTG

1.1 PLTGU Tambak Lorok digunakan rele

differensial bertipe STD16C. Differential

relay dengan type STD ini bekerja dengan

rating arus 5 ampere dan frekuensi 50 Hz. Rele ini memiliki rating supply

48/125/250 VDC. Target coil bekerja pada

saat 0.6 / 2.0 ampere. Target coil

berfungsi sebagai indikator status sistem

rele. Tolerensi perbedaan arus pada rele

ini bisa diseting dari 15%-25%-40%.

Gambar 8 Bentuk fisik rele differensial

2. Rele Arus LebihBerfungsi mengamankan trafo

jika arus yang mengalir melebihi dari nilai

yang diperkenankan lewat padatransformator tersebut dan arus lebih ini

dapat terjadi oleh karena beban lebih atau

gangguan hubung singkat. Arus lebih inidideteksi oleh transformator arus atau

current transformator (CT).

Relai arus lebih yang digunakan adalah

Time Overcurrent Relay type IFC53B

Aplikasi

Relay ini akan bekerja denganwaktu tunda yang tergantung dari

besarnya arus secara terbalik (inversetime), makin besar arus makin kecil waktu

tundanya. Relay tipe IFC53B merupakan jenis

Very Inverse Time. Rele ini bekerja bedasarkan besarnya sisa fault current yang relatif sesuai dengan kapasitas

transformator. Besarnya fault current yangmelalui rele ini bergantung pada lokasi

fault yang mengenai rele tersebut.Rele dengan tipe IFC ini dapat

bekerja pada frekuensi 50 maupun 60 Hz.

Rele ini dilengkapi dengan 13 tap yang bisa diatur sesuai dengan spesifikasitransformator. apabila seting tap switchkurang dari 6 ampere maka rele ini

bersifat very invers. Dengan time delay

1,29-1,33ms.

Gambar 9 bentuk fisik rele arus lebih

3.2.3 Koordinasi Sistem Proteksi

Setelah tadi dibahas mengenai jenis – jenis relai proteksi untuk

transformator tenaga, kali ini akanditambahkan dengan koordinasi sistem

proteksi untuk transformator tenaga.sehingga didapat sebuah sistem proteksiyang handal untuk menghindarkan

transformator dari kerusakan saat terjadigangguan, baik gangguan dari luar

ataupun dari dalam transformator itusendiri.


7/8

7

Gambar 10 Single Line Diagram

Gambar diatas merupakan single linediagram dari sistem kelistrikan mulai dari

generator hingga pada unit auxillary

transformator. Terlihat keluaran darigenerator menjadi input untuk transformator tenaga. Pada transformator tenaga ini, tegangan 11kV dinaikkan

menjadi 150kV untuk disalurkan ke jaringan transmisi. Diantara input danoutput transformator terdapat CurrentTransfomers (Trafo arus) yang berfungsimengukur dan membandingkan arus input

dan output. Apabila rasio atau perbandingan arus input dan output tidak sesuai maka aka ada arus yang melalui

relai 87T dan sistem proteksi akan bekerja.

Relai 87T akan bekerja danmengaktifkan relai 86T. 87T adalahtransfomator differential relays dan 86Tadalah transfomator differential lockout

relays. Selain mengaktifkan 86T, relai 87T juga akan mengaktifkan 86G yaknigenerator differential lockout relays.Ketika relai 86T aktif maka PMT 52Aatau PMT 52AB pada Bus Bar 150kV

akan terbuka dan suplai listrik akanterputus sementara.

Selain itu dengan aktifnya relai 86GTmaka sistem eksitasi pada generator akan

berhenti bekerja sehingga generator juga

akan berhenti bekerja. Tujuan dari sistem proteksi disini adalah membebaskantransformator dari tegangan. Sehingga

kerusakan yang terjadi dapatdiminimalisir.

4. Penutup

4.1 Kesimpulan

1. Sistem proteksi transformator merupakan suatu sistem yang

terdiri atas beberapa relai proteksi , lockout relays yang

saling berkoordinasi untuk

melindungi transformator darigangguan, baik yang

ditimbulkan dari luar

transformator maupun daridalam transformator itu sendiri.

2. Selain menggunakan beberapa

relai proteksi, untuk pengamantransformator juga digunakan penangkal surya ( Lightning

Arrester ), serta fire protection

system3. Rele proteksi utama yang

digunakan pada Transfomator

Tenaga unit GTG 1.1 PLTGUTambak Lorok, Semarang,

Jawa Tengah antara lain :

1. Relai Mekanik

a) Relai Bucholtz b) Relai Tekanan

Lebih

c) Relai Termis2. Relai Elektrik

a) Relai Differensial

b) Relai Arus Lebih4.2 Saran

1. Perawatan terhadap alat-alat proses produksi tenaga listrik

sudah baik, harus dipertahankandan ditingkatkan.

2. Diadakan penyuluhan-penyuluhan

tentang tenaga listrik dan pemakaian energi listrik yang

bijak kepada seluruh masyarakatKota Semarang dan sekitarnya.


8/8

8

DAFTAR PUSTAKA

[1] L.Tobing, Bonggas.2003.

Peralatan Tegangan Tinggi.

Erlangga. Jakarta.[2] Tim Penyusunan Materi

Pelatihan O&M Trafo Tenaga.

2003. Panduan PemeliharaanTrafo Tenaga. PT PLN persero.Jakarta.

[4] Perusahaan Umum Listrik NegaraSE.032/PST/1984; HimpunanBuku Petunjuk Operasi dan

Pemeliharaan PeralatanPenyaluran Tegangan Listrik

[5] Kadir Abdul. 1979.

Transformator . PT PradyaParamita. Jakarta

[6] http://www.pln-jawa-bali.co.id [7] http://www.ptpjb.com

[8] http://www.pjbservis.com

[9] http://www.gedigitalenergy.com

BIOGRAFI

Dionisius Vidi N.

Lahir di Semarang 15September 1991,menempuh pendidikan

dasar di SD. Antonius02 Semarang,

kemudian dilanjutkandi SMP MariaMediatrix Semarang.

Lalu dilanjutkan di SMA Don BoskoSemarang. Dan saat ini sedang menempuh

pendidikan Strata-1 Teknik Elektro diUniversitas Diponegoro KonsentrasiKetenagaan.

Semarang, November 2012

Mengetahui dan Mengesahkan,Dosen Pembimbing

Karnoto, ST, MT NIP. 132 162 547

Sistem Proteksi Pada Generator PLTGU

Documents

Transcript of Sistem Proteksi Pada Generator PLTGU