1. Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP 1. Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP 2. Dosen Jurusan Teknik Elektro UNDIP 2. Dosen Jurusan Teknik Elektro UNDIP
MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTEK MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTEK
SISTEM PROTEKSI DAN FUNGSI SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR SISTEM PROTEKSI DAN FUNGSI SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR
DISTRIBUSI PADA FURNACES DISTRIBUSI PADA FURNACES Dinas Perawatan Listrik Pabrik Baja Lembar Panas
Dinas Perawatan Listrik Pabrik Baja Lembar Panas ( Hot Strip Mill )( Hot Strip Mill ) PT. Krakatau Steel (PERSERO) Tbk.
PT. Krakatau Steel (PERSERO) Tbk.
Andrew Medea
Andrew Medea11, Agung Nugroho, Agung Nugroho22
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
ABSTRAK ABSTRAK PT.
PT. Krakatau Krakatau Steel Steel (Persero) (Persero) Tbk. Tbk. merupakan merupakan perusahaan perusahaan manufakturing manufakturing yang yang bergerak bergerak pada pada bidangbidang pengolahan baja.
pengolahan baja. Salah satu Salah satu divisinya adalah divisinya adalah PabrikPabrik Hot Strip MillHot Strip Mill yang mengolah yang mengolah slabslab menjadi lembaran lebih tipis menjadi lembaran lebih tipis atau
atau coilcoil sesuai sesuai permintaan permintaan konsumen. konsumen. Masing-masing Masing-masing proses proses pada pada divisi divisi ini ini ditunjang ditunjang atau atau memiliki memiliki transformatortransformator sendiri.
sendiri. Hal Hal ini ini dilakukan dilakukan agar agar setiap setiap proses proses tidak tidak mengganggu mengganggu proses proses lain lain bila bila suatu suatu saat saat terjadi terjadi gangguan gangguan padapada salah
salah satu satu prosesnya. prosesnya. Setiap Setiap proses proses tidak tidak hanya hanya memiliki memiliki 1 1 buahbuah transformator,transformator, tapi ada beberapatapi ada beberapa transformatortransformator penunjang. Contohnya pada
penunjang. Contohnya pada FurnacesFurnaces memiliki 5 transformator, 4 diantaranya merupakan transformator distribusi danmemiliki 5 transformator, 4 diantaranya merupakan transformator distribusi dan 1 transformator elekrtrik.
1 transformator elekrtrik.
Transformator memiliki keandalan yang tinggi sehingga membutuhkan sistem proteksi. Fungsi proteksi adalah Transformator memiliki keandalan yang tinggi sehingga membutuhkan sistem proteksi. Fungsi proteksi adalah untuk melokalisir gangguan jadi hanya daerah yang terganggu saja yang dibebaskan dari rangkaian tenaga listrik dan untuk melokalisir gangguan jadi hanya daerah yang terganggu saja yang dibebaskan dari rangkaian tenaga listrik dan juga
juga harus harus mempertimbangkan mempertimbangkan tingkat tingkat keamanan keamanan terhadap terhadap peralatan, peralatan, stabilitas stabilitas tenaga tenaga listrik listrik dan dan juga juga keamanankeamanan terhadap manusia. Sistem pengamanan elektris atau relai adalah suatu susunan piranti, baik elektronik maupun terhadap manusia. Sistem pengamanan elektris atau relai adalah suatu susunan piranti, baik elektronik maupun magnetik yang direncanakan untuk mendeteksi suatu kondisi ketidak normalan pada peralatan listrik yang magnetik yang direncanakan untuk mendeteksi suatu kondisi ketidak normalan pada peralatan listrik yang membahayakan atau tidak diinginkan. Jika bahaya itu muncul maka relai pengaman akan secara otomatis memberikan membahayakan atau tidak diinginkan. Jika bahaya itu muncul maka relai pengaman akan secara otomatis memberikan sinyal
sinyal atau atau perintah perintah untuk untuk membuka membuka pemutus pemutus tenaga tenaga ( ( circuit breaker circuit breaker ) ) agar agar bagian bagian yang yang terganggu terganggu dapat dapat dipisahkandipisahkan dari sistem yang normal.
dari sistem yang normal. Kata Kunci
Kata Kunci : Furnaces : Furnaces, transformator, relai elektris, relai mekanis, transformator, relai elektris, relai mekanis
1. PENDAHULUAN 1. PENDAHULUAN 1.1
1.1 Latar Latar BelakangBelakang
Semakin berkembangnya peradaban Semakin berkembangnya peradaban manusia semakin tinggi pula keinginan dan manusia semakin tinggi pula keinginan dan kebutuhan dari manusia. Dengan didorong oleh kebutuhan dari manusia. Dengan didorong oleh perkemb
perkembangan angan ilmu ilmu dan dan teknologi teknologi yang yang cukupcukup pesat
pesat saat saat ini ini memmemberikan berikan pengaruh pengaruh dengandengan berkemb
berkembangnya angnya dunia dunia industri industri di di Indonesia Indonesia yangyang bergerak
bergerak di di bidang bidang perindustrian. perindustrian. PT. PT. KrakatauKrakatau Steel merupakan perusahaan yang bergerak dalam Steel merupakan perusahaan yang bergerak dalam bidang industri manufaktur. Perusaan ini
bidang industri manufaktur. Perusaan ini bergerakbergerak dalam bidang pengecoran baja. PT. Krakatau Steel dalam bidang pengecoran baja. PT. Krakatau Steel sudah banyak menghasilkan produk seperti:
sudah banyak menghasilkan produk seperti: kawatkawat baja, baja prof
baja, baja profil, plat baja mil, plat baja maupun beja beton.aupun beja beton. Furnaces
Furnaces merupakmerupakan salah satu an salah satu proses yangproses yang terdapat di Divisi Hot Strip Mill. Bahan baku terdapat di Divisi Hot Strip Mill. Bahan baku slab slab mengalami pemanasan dengan temperature tinggi mengalami pemanasan dengan temperature tinggi antara 1200-13000c hingga 2,5 menit dalam antara 1200-13000c hingga 2,5 menit dalam proses ini. Untuk
proses ini. Untuk menjalankamenjalankan tugasnya,n tugasnya, Furnaces
Furnaces didukung oleh 4 transformatordidukung oleh 4 transformator distribusi
distribusi step-down step-down dan 1 transformator elektrik.dan 1 transformator elektrik. Dan untuk menjaga kelangsungan kerja Dan untuk menjaga kelangsungan kerja transformator, diperlukan sistem proteksi. Ini transformator, diperlukan sistem proteksi. Ini bertujuan
bertujuan apabila apabila terjadi terjadi kerusakakerusakan n padapada
transformator dapat diminimalisir sehingga tidak transformator dapat diminimalisir sehingga tidak memakan biaya yang tinggi dan waktu yang lama memakan biaya yang tinggi dan waktu yang lama untuk perbaikan.
untuk perbaikan.
1.2 Tujuan 1.2 Tujuan
Pembuatan laporan kerja praktek ini Pembuatan laporan kerja praktek ini bertujuan untuk mencari informasi yang
bertujuan untuk mencari informasi yang berkaitanberkaitan dengan sistem proteksi transformator distribusi. dengan sistem proteksi transformator distribusi.
1.3
1.3 Pembatasan Pembatasan MasalahMasalah
Dalam penulisan laporan kerja praktek ini, Dalam penulisan laporan kerja praktek ini, penulis
penulis membahamembahas s mengenai mengenai sistem sistem proteksiproteksi transformator distribusi pada dapur
transformator distribusi pada dapur Furnace Furnacess divisi HSM PT. Krakatau Steel. Juga tidak divisi HSM PT. Krakatau Steel. Juga tidak dibahas mengenai penyettingan relai.
dibahas mengenai penyettingan relai.
2.
2. DASAR TEORIDASAR TEORI 2.1.
2.1. Unit Produksi PT Krakatau SteelUnit Produksi PT Krakatau Steel
PT Krakatau Steel, Cilegon sebagai pabrik PT Krakatau Steel, Cilegon sebagai pabrik baja
baja terpadu terpadu memiliki memiliki unit-unit unit-unit produksi produksi yangyang saling mendukung dan terintegrasi. proses saling mendukung dan terintegrasi. proses produksi
produksi baja baja pada pada unit-unit unit-unit tersebut tersebut salingsaling berkaitan
yang lainnya. Pembagian divisi / pabrik pada PT Krakatau Steel, meliputi :
1. Pabrik Besi Spons (Direct Reduction Plant / DRP)
2. Pabrik Billet Baja (Billet Steel Plant / BSP) 3. Pabrik Baja Slab (Slab Steel Plant / SSP) 4. Pabrik Baja Lembaran Panas (Hot Strip Mill
/ HSM)
5. Pabrik Baja Batang Kawat ( Wire Rod Mill / WRM )
6. Pabrik Baja Lembaran Dingin (Cold Rolling Mill / CRM)
Gambar 1. Diagram Proses Produksi PT Krakatau Steel
2.2 H ot Strip Mil l (H SM )
Pada Divisi HSM, untuk menghasilkan produk-produknya digunakan bahan baku berupa baja slab dengan ukuran sebagai berikut :
1. tebal : 180-230 mm (continous casting slab
2. lebar : 600-2080 mm 3. panjang : max. 12.000 mm 4. berat : max. 30 ton
Proses utama produksi slab menjadi lembaran baja adalah sebagai berikut :
1) Reheating Furnace
Pada tahap ini, slab dipanaskan ulang dalam furnace dengan suhu mencapai 1200o C – 1300o C.
2) Sizing Press
Setelah dipanaskan, slab dikurangi ukuran lebarnya dengan melakukan pressing (pukulan) pada kedua sisi slab. Ukuran lebar slab disesuaikan dengan spesifikasi baja yang diinginkan.
3) Roughing Mill
Pada Roughing Mill, slab akan dikurangi ketebalannya dengan proses pengerolan. Bagian ini menggunakan stand dengan tipe 4 Hi atau quatro dengan metode pengerolan bolak-balik. Slab akan mengalami proses roll beberapa kali ( pass), tergantung dari ketebalan yang diinginkan.
4) Finishing Mill
Pada Finishing Mill, slab akan mengalami proses roll untuk memperoleh ketebalan strip yang sesuai dengan pesanan.
5) Down Coiler
Sebelum strip (hasil dari Finishing Mill ) masuk ke down coiler , slab melewati laminar cooling yang berfungsi untuk mendinginkan strip. Setelah strip mencapai temperatur yang sesuai maka proses yang selanjutnya adalah menggulung strip menjadi coil di down coiler .
2.3 Transformator Distribusi
Transformator distribusi adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Dalam operasi penyaluran tenaga listrik transformator dapat dikatakan sebagai jantung dari transmisi dan distribusi. Dalam kondisi ini suatu transformator diharapkan dapat beroperasi secara maksimal (kalau bisa terus menerus tanpa berhenti).
Untuk mendukung kinerja dari transformator dibutuhkan sistem pengamanan yang dapat menjamin keandalan 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. Pendingin 2. Tap changer 3. Alat Pernapasan 4. Indikator-indikator c. Peralatan Proteksi 1. Relai bucholtz 2. Relai thermis 3. Relai differensial 4. Relai over current 5. Relai hubung tanah d. Peralatan Tambahan
1. Pemadam kebakaran 2. Arrester
Laporan ini membahas beberapa relai proteksi yang digunakan pada transformator distribusi dengan merek Trafo-Union dari pabrikan Siemens AG dan AEG-TELEFUNKEN. Transformator ini merupakan pabrikan dari Jerman. Dengan frekuensi kerja 50Hz untuk sistem 3 fasa.
Gambar 2. Transformator Distribusi
3. ANALISA DAN PEMBAHASAN 3.1. Sistem Proteksi Secara Umum
Relai pengaman atau sistem proteksi adalah susunan piranti, baik elektronik, magnetik maupun mekanik yang direncanakan untuk mendeteksi suatu kondisi ketidaknormalan pada peralatan listrik yang membahayakan atau tidak diinginkan. Jika bahaya itu muncul maka relai pengaman akan secara otomatis memberikan sinyal atau perintah untuk 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 akibat terjadinya gangguan (kondisi yang tidak normal)
2. Untuk melokalisir atau memisahkan bagian sistem tenaga listrik yang terganggu ke dalam wilayah yang sekecil mungkin.
3. Memberikan pelayanan tenaga listrik dengan keandalan yang tinggi dan mutu listrik yang baik.
4. Mengamankan manusia dari bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.
Syarat terpenting dari sistem proteksi adalah : a. Sensitivity b. Realibility c. Selektif d. Cepat e. Ekonomis
3.2. Sistem Proteksi Transformator Distribusi
Transformator distribusi adalah alat untuk mengkonversi nilai tegangan dan arus listrik ke nilai tegangan dan arus listik yang berbeda secara magnetik. Seperti halnya peralatan listrik yang lain, pada transformator diperlukan peralatan pengaman yang dapat membebaskan tegangan pada trafo dari gangguan internal maupun
ekstrenal.
Tujuan pengamanan trafo adalah :
1. Menghindari kerusakan pada trafo bila terjadi kegagalan alat pengaman jaringan beban trafo saat terjadi
gangguan hubung singkat.
2. Menghindari atau menekan sekecil mungkin kerusakan trafo akibat gangguan.
3. Menjaga stabilitas atau kontinuitas penyaluran tenaga listrik.
Pada transformator sendiri terdapat 2 jenis relai, yakni relai mekanik dan juga relai elektris. Setiap relai tersebut memiliki fungsinya masing-masing.
3.2. Relai Mekanik 1. Relai Bucholtz
Relai bucholtz merupakan sistem proteksi yang khas untuk transformator, khususnya transformator minyak. Relai bucholtz adalah alat untuk mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan di dalam transformator yang menimbulkan gas. Gas yang timbul diakibatkan oleh :
a. Hubung singkat antar lilitan pada/ dalam fasa
b. Hubung singkat antar fasa
c. Hubung singkat antar fasa ke tanah d. Busur api listrik antar laminasi
e. Busur api listrik karena kontak yang kurang baik
Pada dasarnya relai bucholtz terdiri atas dua saklar yang berada dalam suatu ruang yang dipasang antara bejana transformator dan bejana ekspansi. Kedua saklar akan bekerja jika digerakkan dan berada dalam posisi datar.
Jika terjadi gangguan kecil di dalam transformator, mengakibatkan terbentuknya sejumlah gas di dalam minyak. Pembentukan gas ini terjadi secara perlahan – lahan dan gas tersebut akan keluar pada titik C memasuki ruang bucholz. Gas tersebut akan terperangkap dan terkumpul disebelah atas. Jika gas yang terkumpul cukup banyak maka akan mengakibatkan bekerjanya saklar E yang kemudian membunyikan alarm. Jika gangguan yang terjadi besar, pembentukan gas akan terjadi sangat cepat, bahkan secara eksplosif. Oleh sebab itu, gas-gas tersebut akan mengalir sangat cepat melalui ruang bucholtz yang mengakibatkan bekerjanya saklar G dan kemudian member perintah trip ke PMT.
Gambar 4. Relai Bucholtz
2. Relai Thermis
Relai Thermis atau Temperatur adalah alat pengindikasi temperatur kumparan dan minyak
yang digunakan untuk mendeteksi dan mengindikasi temperatur maksimum minyak dalam transformator. Selain mendeteksi dan mengindikasi alat ini juga melakukan operasi pengamanan seperti alarming dan shut-off seperti yang dilakukan oleh kontrol otomatis pada pendingin transformator.
Gambar 5. Prinsip Kerja Relai Thermis
Elemen pemanas temperaturnya dipasang pada bagian utama transformator dan indikatornya
(termasuk kontak) dipasang di tempat yang mudah
dilihat. Salah satu keistimewaan yang dimiliki relai ini adalah bahwa relai ini dilengkapi dengan mekanisme kontrol yang memungkinkan melakukan penyetelan temperature untuk alarm, shut-off , dan kontrol otomatis pada alat pendingin
dengan mudah.
Besaran panas yang diterima sensor temperatur diubah menjadi gerakan mekanis untuk menggerakkan suatu poros yang mempunyai jarum penunjuk suhu dan beberapa anak kontak. Anak-anak kontak ini bekerja bertahap sesuai kenaikan suhu. Tahap pertama akan menjalankan sistem pendingin, tahap kedua akan memberikan alarm dan tahap terakhir memberikan perintah trip ke pemutus tenaga.
Gambar 5. Relai Thermis
3.3. Relai Elektris 1. Relai Diferensial
Relai ini berfungsi mengamankan transformator dari gangguan di dalam transformator antara lain flash over antara kumparan dengan kumparan atau kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun beda kumparan. Relai differensial memiliki sifat antara lain :
a. Sangat selektif dan cepat. b. Sebagai pengaman utama.
c. Tidak dapat sebagai pengaman cadangan untuk daerah berikutnya
d. Daerah pengamanannya dibatasi oleh pasangan transformator arus dimana relai
differensial dipasang.
Adapun prinsip kerja dari sistem pengaman differensial ditunjukkan pada gambar berikut :
Pada keadaan bekerja relai differensial (d) membandingkan vektor arus I1 dan I2 atau i1 dan i2. Dalam hal ini untuk menjaga agar sistem pengamanan ini bekerja secara efektif, yang perlu diperhatikan adalah rasio perbandingan CT1 dan CT2 harus sama, sehingga i1= i2, serta sambungan dan polaritas CT1 dan CT2 harus benar.
Jika daerah yang diamankan dalam keadaan normal maka besar I1 = I2 dan i1 = i2, sehingga arus yang mengalir lewat relai adalah : id = i1 -i2= 0
Namun jika terjadi gangguan makaid = i1
-i2≠ 0 sehingga ada arus yang mengalir melalui relai ini. Dengan cepat relai akan memberikan perintah untuk membuka PMT sehingga trafo bisa terbebas dari gangguan. Relai differensial merupakan pengaman utama dan tidak memberikan pengaman cadangan pada sesi yang berdekatan.
Gambar 7. Box Relai Differensial
2. Relai Arus Lebih
Berfungsi mengamankan trafo jika arus yang mengalir melebihi dari nilai yang diperkenankan lewat pada transformator tersebut dan arus lebih ini dapat terjadi oleh karena beban lebih atau gangguan hubung singkat. Arus lebih ini dideteksi oleh transformator arus atau current transformator (CT).
Gambar 8. Rangkaian Relai Arus Lebih
3.3. Peta Distribusi Transformator
Setelah tadi dibahas mengenai jenis – jenis relai proteksi untuk transformator distribusi, kali ini akan ditambahkan peta pendistribusian listrik dari transformator distribusi ke Furnaces.
Gambar 9. Single Line Diagram Transformator Furnaces
Gambar di atas merupakan single line diagram dari sistem kelistrikan Furnaces. Terlihat transformator mendapat input sebesar 6kV yang kemudian diturunkan menjadi 400V untuk disalurkan ke motor-motor pada dapur Furnaces dan Lighting (pencahayaan dan peralatan elektrik lainnya).
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 dari gangguan, baik yang ditimbulkan dari luar transformator maupun dari dalam transformator itu sendiri.
2. Selain menggunakan beberapa relai proteksi, untuk pengaman transformator juga digunakan indikator udara ( silica gel), serta fire protection system.
3. Relai proteksi utama yang digunakan pada Transfomator Distribusi untuk Furnaces pada divisi HSM PT. Krakatau
Steel, Cilegon, antara lain : 1. Relai Mekanik
a) Relai Bucholtz c) Relai Termis 2. Relai Elektrik
a) Relai Differensial b) Relai Arus Lebih
4.2. Saran
1. Perawatan terhadap alat-alat proses produksi tenaga listrik sudah baik, harus
dipertahankan dan ditingkatkan.
2. Penguasaan teknik perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak ( software) mutlak diperlukan dan tidak bisa dipisahkan satu sama lain.
DAFTAR PUSTAKA
[1] L.Tobing, Bonggas. 2003. Peralatan Tegangan Tinggi. Erlangga. Jakarta.
[2] Theraja B.L. A Text-Book Of Electrical Technology.
[3] Electrical Equipment, Volume 3-Furnace Area. PT. Krakatau Steel HSM 88”. Cilegon. [4] Electrical Equipment, Volume 1-General
Plant Data, Book 2-Section 2 to 6. PT. Krakatau Steel HSM 88”. Cilegon.
[5] Electrical Equipment, Volume 1-General Plant Data, Book 2-Section 2 to 6. PT. Krakatau Steel HSM 88”. Cilegon.
[6] Electrical Equipment, Volume 2-Power Distribution, Book 2-Section 5. PT. Krakatau Steel HSM 88”. Cilegon. BIODATA Andrew Medea (21060110141056). Lahir di Jember, 7 Februari 1993. Telah menempuh pendidikan di SD Tunas Jaka Sampurna Bekasi, SMP Muhammadiyah 5
Surabaya dan SMAN 9 Semarang. Dan saat ini tercatat sebagai mahasiswa S1 Teknik Elektro Universitas Diponegoro, angkatan 2010, konsentrasi Teknik Ketenagaan.
Menyetujui Dosen Pembimbing
Ir. Agung Nugroho, M.Kom NIP195901051987031002
