STUDI PENGARUH HARMONISA TERHADAP RELE ARUS LEBIH UNTUK PENGAMANAN SISTEM DISTRIBUSI DI PT. ISPAT INDO HARSYA RAMADHAN

(1)

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI

STUDI PENGARUH HARMONISA TERHADAP RELE ARUS LEBIH UNTUK PENGAMANAN SISTEM DISTRIBUSI DI PT. ISPAT INDO

HARSYA Jurusan Teknik Elektro

Kampus ITS, Keputih

Tugas akhir ini memaparkan tentang pengaruh harmonisa yang dapat mempengaruhi setting rele arus lebih pada PT. Ispat Indo. Pada simulasi terdeteksi bahwa harmonisa terbesar terdapat pada beban furnace, tepatnya pada tranformator arc furnace. Pada beban arc furnace terdapat dua bentuk gangguan harmonisa yaitu gangguan harmonisa normal dan gangguan harmonisa terburuk. Harmonisa normal menghasilkan THD arus sebesar 22,23% yang terjadi pada wak

harmonisa terburuk menghasilkan THD arus sebesar 61,07% yang terjadi pada waktu yang singkat. Gangguan- gangguan harmonisa diatas menjadi salah satu parameter dalam setting rele arus lebih sehingga suplai daya tetap aman walaupun gangguan

Kata Kunci: Harmonisa, rele arus lebih

1. PENDAHULUAN

Suatu sistem tenaga listrik arus bolak dikatakan ideal jika energi listrik disalurkan dalam frekuensi tunggal dan berapa pada level tegangan yang konstan. Tetapi akhir–akhir ini,

perkembangan beban listrik yang semakin besar dan kompleks, terutama pada penggunaan beban non linier akan menimbulkan perubahan pada bentuk gelombangnya.

Efek harmonisa yang berupa arus

jaringan listrik arus bolak-balik akibat penggunaan beban tak linier atau beban sumber harmonisa merupakan permasalahan yang sangat serius bagi industri–industri besar, salah satunya PT. Ispat Indo Pada PT. Ispat Indo terdapat beban arc funace sebagai komponen penting dalam produksinya sekaligus penyumbang gangguan harmonisa terbesar dalam sistem distribusi tenaga

pengukuran di PT. Ispat Indo menunjukkan nilai distorsi di bus sumber harmonisa cukup tinggi. Dalam upaya mengamankan sistem distribusi tenaga listrik PT. Ispat Indo maka pengaruh harmonisa harus diperhitungkan. Dengan demikian

penelitian tentang pengaruh harmonisa dalam pengamanan sistem distribusi tenaga litrik disana. Adapun salah satu perangkat yang berperan penting dalam pengamanan sistem distribusi tenaga listrik adalah rele. Sehingga dirasa perlu adanya penelitian tentang pengaruh harmonisa terhadap rele untuk pengamanan sistem distribusi PT. Ispat Indo.

2. DASAR TEORI 2.1. Rele Pengaman

Rele pengaman adalah peralatan listrik yang dirancang untuk mengkoordinasikan beroperasinya pemutus daya untuk meningkatkan

penyaluran tenaga listrik dengan dasar pemisahan bagian yang mengalami gangguan agar tidak berpengaruh pada bagian yang bekerja normal.

Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 2011

STUDI PENGARUH HARMONISA TERHADAP RELE ARUS LEBIH UNTUK PENGAMANAN SISTEM DISTRIBUSI DI PT. ISPAT INDO

HARSYA RAMADHAN – 2208100624

Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya-60111

Abstrak

Tugas akhir ini memaparkan tentang pengaruh harmonisa yang dapat mempengaruhi setting rele arus lebih pada PT. Ispat Indo. Pada simulasi terdeteksi bahwa harmonisa terbesar terdapat pada beban furnace, tepatnya pada tranformator arc furnace. Pada beban arc furnace terdapat dua bentuk gangguan harmonisa yaitu gangguan harmonisa normal dan gangguan harmonisa terburuk. Harmonisa normal menghasilkan THD arus sebesar 22,23% yang terjadi pada waktu yang cukup lama. Sedangkan gangguan harmonisa terburuk menghasilkan THD arus sebesar 61,07% yang terjadi pada waktu yang singkat. gangguan harmonisa diatas menjadi salah satu parameter dalam setting rele arus lebih sehingga

man walaupun gangguan-gangguan tersebut terjadi. : Harmonisa, rele arus lebih, arc furnace.

istem tenaga listrik arus bolak-balik energi listrik disalurkan dalam pada level tegangan akhir ini, dengan adanya perkembangan beban listrik yang semakin besar dan penggunaan beban–beban linier akan menimbulkan perubahan pada bentuk Efek harmonisa yang berupa arus harmonisa pada balik akibat penggunaan beban tak linier atau beban sumber harmonisa asalahan yang sangat serius bagi , salah satunya PT. Ispat Indo. Pada PT. Ispat Indo terdapat beban arc funace sebagai komponen penting dalam produksinya sekaligus penyumbang gangguan harmonisa terbesar listriknya. Hasil menunjukkan nilai distorsi di bus sumber harmonisa cukup tinggi. ngamankan sistem distribusi tenaga pengaruh harmonisa harus diperhitungkan. Dengan demikian perlu adanya penelitian tentang pengaruh harmonisa dalam pengamanan sistem distribusi tenaga litrik disana. Adapun salah satu perangkat yang berperan penting dalam pengamanan sistem distribusi tenaga listrik adalah rele. Sehingga dirasa perlu adanya penelitian ang pengaruh harmonisa terhadap rele untuk pengamanan sistem distribusi PT. Ispat Indo.

Rele pengaman adalah peralatan listrik yang kan beroperasinya untuk meningkatkan keandalan sistem ga listrik dengan dasar pemisahan bagian yang mengalami gangguan agar tidak berpengaruh pada bagian yang bekerja normal.

S T R

Rele Arus Lebih

CT Io

Ir

Gambar 1. Prinsip Kerja Rele Arus Lebih Gambar 1 adalah prinsip kerja

Pada kondisi normal arus beban (Io) mengalir pada SUTM dan oleh trafo arus besaran ini ditransformasikan ke besaran sekunder (Ir), arus Ir mengalir pada kumparan rele tetapi karena arus ini masih kecil dari suatu harga yang ditetapkan (set maka rele tidak bekerja. Bila terjadi gangguan hubung singkat, arus Io akan naik dan menyebabkan arus Ir naik pula. Jika arus Ir ini melebihi suatu harga yang telah ditetapkan diatas (setting), maka rele akan bekerja dan memberikan perintah ke trip c

untuk membuka PMT, sehingga SUTM yang terganggu dipisahkan dari jaringan.

Penyetelan arus untuk rele arus lebih mempunyai batasan besarnya arus. Pada dasarnya batas penyetelan rele arus lebih adalah rele tidak boleh bekerja pada saat beban maksimum

harus lebih besar dari arus beban maksimum.

Gambar 2. Batas ketelitian setting arus berdasarkan BS 142-1983

STUDI PENGARUH HARMONISA TERHADAP RELE ARUS LEBIH UNTUK

Tugas akhir ini memaparkan tentang pengaruh harmonisa yang dapat mempengaruhi setting rele arus lebih pada PT. Ispat Indo. Pada simulasi terdeteksi bahwa harmonisa terbesar terdapat pada beban arc furnace, tepatnya pada tranformator arc furnace. Pada beban arc furnace terdapat dua bentuk gangguan harmonisa yaitu gangguan harmonisa normal dan gangguan harmonisa terburuk. Harmonisa normal tu yang cukup lama. Sedangkan gangguan harmonisa terburuk menghasilkan THD arus sebesar 61,07% yang terjadi pada waktu yang singkat. gangguan harmonisa diatas menjadi salah satu parameter dalam setting rele arus lebih sehingga

PMT

Trip Coil PMT

. Prinsip Kerja Rele Arus Lebih

kerja rele arus lebih. ada kondisi normal arus beban (Io) mengalir pada SUTM dan oleh trafo arus besaran ini ditransformasikan ke besaran sekunder (Ir), arus Ir mengalir pada kumparan rele tetapi karena arus ini masih kecil dari suatu harga yang ditetapkan (setting) maka rele tidak bekerja. Bila terjadi gangguan hubung singkat, arus Io akan naik dan menyebabkan arus Ir naik pula. Jika arus Ir ini melebihi suatu harga yang telah ditetapkan diatas (setting), maka rele akan bekerja dan memberikan perintah ke trip coil PMT untuk membuka PMT, sehingga SUTM yang terganggu dipisahkan dari jaringan.

Penyetelan arus untuk rele arus lebih mempunyai Pada dasarnya batas penyetelan rele arus lebih adalah rele tidak boleh bekerja pada saat beban maksimum. Arus settingnya harus lebih besar dari arus beban maksimum.

(2)

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 2011 Berdasarkan gambar 2 diatas, batas penyetelan

harus memperhatikan kesalahan pick up, menurut Standart British BS 142- 1983 batas penyetelan antara nominal 1.05 – 1.3 Iset [1]. Mengacu pada standart tersebut, pada tugas akhir ini lebih amannya menggunakan konstanta 1.05 Isett.

Jadi untuk settingnya dapat dilihat sebagai berikut: Iset = 1,05 x Inominal ……….. (1) Is = rasio_ct set I ……… (2) dimana : Is = arus setting

Pemilihan tap yang digunakan = Is / In Setting arus actual Iset = tap x In x CT Dicari nilai dibawahnya yang terdekat.

Pada penyetelan rele arus lebih juga harus memperhatikan batas maksimum setting , untuk alasan keamanan dan back up hingga ke sisi muara (downstream) estimasi setting ditetapkan:

I_set

≤

0.8I_sc₂_,_min ……….. (3) I_sc₂_,_minadalah arus hubung singkat 2 phasa dengan pembangkitan minimum yang terjadi diujung saluran seksi berikutnya. Besar arus ini diperoleh dari arus hubung singkat 3 phasa pada pembangkitan minimum dikalikan 0,866. Mengacu pada konsep diatas persyaratan setelan arus dapat dirumuskan sebagai berikut :

1,05 Imaks < Is < 0,8 Isc min ... (4) Untuk operasi yang selektif, apabila terdapat beberapa rele arus lebih pada suatu jaringan radial. Maka rele pada ujung yang terjauh dari sumber harus disetel untuk dapat bekerja pada waktu yang sesingkat mungkin. Untuk jenis rele arus yang lebih karakteristik inverse, setelan waktunya ditentukan pada saat arus gangguan maksimum.

Setelan proteksi dengan menggunakan karakteristik inverse time rele, karakteristik grafiknya terbalik antara arus dan waktu, dimana semakin besar arus gangguan hubung singkat maka semakin kecil waktu yang dibutuhkan untuk membuka pemutus (PMT) sehingga dalam settingnya nanti rele jenis ini perlu mengetahui besarnya arus hubung singkat untuk tiap seksi di samping arus nominalnya serta kurva karakteristik rele. Adapun karakteristik operasi rele invers berdasarkan British Standar (BS 142) atau (IEC 60255-3) adalah sebagai berikut :

a. Standart inverse: t = ………. (5) b. Very inverse: t = ……….. (6) c. Extremely Inverse: t = ………. (7) d. Long Inverse: t = ………. (8) Dimana:

t = waktu tripnya rele

I = arus pengali untuk setting arus input =

Iset

If _(ampere)

If = arus gangguan

Iset = arus setting actual pada rele D = time setting = time dial

2.2. Harmonisa

Harmonisa merupakan suatu fenomena yang timbul akibat pengoperasian beban listrik non linier. Berdasarkan Standart IEC (International Electrotechnical Commission) gangguan harmonisa tergolong kedalam distorsi bentuk gelombang. Pada fenomena ini terjadi perubahan bentuk gelombang dari gelombang dasarnya. Bentuk gelombang akibat munculnya harmonisa dapat dilihat pada Gambar 3

Gambar 3. Bentuk Gelombang Yang Terdistorsi Harmonisa.

Setiap bentuk gelombang periodik yang tidak berbentuk sinusoida dapat dinyatakan dengan analisis persamaan Fourier sebagai berikut.

= T o f t dt T a 0 ) ( 1 _{………. (9)} = T n f t n tdt T a 0 cos ) ( 2 _ω _{……….... (10)} = T n f t n tdt T b 0 sin ) ( 2 ω ………. (11) T = Periode n = indeks harmonisa

Dalam upaya mengatasi permasalahan yang ditimbulkan oleh harmonisa, diperlukan sebuah ukuran distorsi harmonisa. THD (Total Harmonics Distortion) adalah standard yang umum dipakai selama ini. Secara matematis, dihitung dengan rumus berikut ini: THD Arus

100 ... 4 . 3 , 2 2 1 2 × = ∞ = n n THD I I I % ………. (12) Keterangan :

ITHD = Nilai THD arus (dalam persen) I1 = Arus Fundamental

In = Arus pada frekuensi ke n

3. SISTEM KELISTRIKAN EKSISTING 3.1. Sistem Kelistrikan PT. Ispat Indo

Sistem kelistrikan eksisting disuplai oleh dua feeder dari PLN Waru yaitu Waru 1 dan Waru 2 dan masing-masing dengan tegangan 150 KV dan daya

( )

0,02 1 D x 0,14 − I

( )

1 D x 13.5 − I

( )

2 1 D x 80 − I

( )

1 D x 120 − I

(3)

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 2011 3 495 MVAsc. Tegangan 150 kV tersebut diturunkan dengan dua buah transformator daya dengan kapasitas 80 MVA dan 60 MVA. Untuk transformator 80 MVA dari 150/33 kV, sedangkan transformator 60 MVA dari 150/70 kV baru didistribusikan ke masing-masing beban dengan trafo stepdown. Beban utama pabrik adalah tanur busur listrik (arc furnace) yang dipakai untuk peleburan baja. Beban-beban yang lainnya adalah rolling mill dan LRF.

3.2. Harmonisa Pada Beban Arc Furnace

Tabel 1. Gangguan harmonisa pada tegangan untuk beban arc furnace

Orde ke- Gangguan Normal (% magnt.) Gangguan Terburuk (% magnt.) 2 5 17 3 20 29 4 3 7.5 5 10 10 6 1.5 3.5 7 6 8 8 1 2.5 9 3 5

Gangguan harmonisa yang terdapat pada beban arc furnace merupakan gangguan harmonisa pada tegangan yang kemudian akan menyebabkan gangguan pada arus yang mengalir dari bus ke beban arc furnace. Dari tabel 1 diatas terdapat dua keadaan gangguan harmonisa yang muncul yaitu keadaan normal dan keadaan terburuk.

4. SIMULASI DAN ANALISA 4.1. Single Line Diagram

Single line diagram yang dianalisa adalah single line PT. Ispat Indo untuk suplai beban arc furnace. Seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 4. Single Line Diagram Dari Sumber Sampai Beban Arc furnace

4.2 Simulasi Aliran Daya

Simulasi aliran daya untuk mengetahui dan mengevaluasi performasi sistem. Dari tabel 2 dibawah kita dapat melihat beberapa bus. Bus – bus tersebut adalah bus yang berada diatas beban arc

furnace guna mensuplai daya dari sumber PLN sampai beban tersebut.

Tabel 2 Simulasi aliran daya pada kondisi eksisting untuk mensuplai beban arc furnace

Bus To Bus Load Flow

ID ID MW Mvar Amp % PF ABB Panel (Subs.) Near Furnace 68.497 24.819 1276.4 94.0 Bus88 -74.793 -16.201 1340.7 97.7 Main Bus(PLN) - - - -

Bus14 Near Furnace -68.308 -42.334 67090.8 85.0

Bus88

Bus147 6.848 4.621 433.9 82.9 Main Bus(PLN) -6.848 2.570 384.1 -93.6

ABB Panel (Subs.) - - - -

Bus147 Bus88 -6.827 -4.231 17140.1 85.0

Main Bus(PLN)

Yard 34.602 10.569 139.3 95.6 ABB Panel (Subs.) 81.750 13.632 319.0 98.6 Near

Furnace

Bus14 68.497 48.754 1472.9 81.5 ABB Panel (Subs.) -68.497 -24.819 1276.4 94.0

4.3 Analisa Gangguan Harmonisa

Untuk gangguan harmonisa terdapat pada tabel 3. Gangguan tersebut akan dimasukkan kedalam data harmonisa beban arc funace dan kemudian simulasi dijalankan sehingga akan diketahui hasil running saat beban berharmonisa.

Pada tabel 3 terdapat dua gangguan harmonisa, yaitu:

1. Gangguan Harmonisa Normal

Gangguan harmonisa normal adalah gangguan harmonisa yang terjadi untuk waktu yang cukup lama yang terjadi pada beban arc furnace.

Tabel 3. Hasil load flow harmonisa pada gangguan harmonisa normal beban arc furnace

Bus To Bus Current Distortion

ID ID Fund. RMS ASUM THD

Amp Amp Amp %

ABB Panel (Subs.)

Near Furnace 1274.17 1274.17 1274.17 0 Main

Bus(PLN) 1338.30 1338.30 1338.30 0 Bus14 Near Furnace 67013.74 68815.78 95844.17 23.35

Bus88 Bus147 433.86 433.90 443.89 1.41 Main Bus(PLN) 384.08 384.08 384.08 0 Bus147 Bus88 17140.03 17141.84 17548.88 1.45 Main Bus(PLN) Yard 139.26 140.51 174.57 13.45 ABB Panel (Subs.) 318.44 318.44 318.44 0 Near Furnace Bus14 1471.26 1510.1 2074.07 22.23 ABB Panel (Subs.) 1274.17 1345.27 2112.78 33.87 2. Gangguan Harmonisa Terburuk

Gangguan harmonisa terburuk adalah gangguan harmonisa yang terjadi untuk waktu yang relatif singkat.

(4)

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 2011 Tabel 4. Hasil load flow harmonisa pada gangguan

harmonisa terburuk beban arc furnace

Bus to Bus Current Distortion

ID ID

Fund. RMS ASUM THD

Amp Amp Amp %

ABB Panel (Subs.)

Near Furnace 1276.40 1276.40 1276.40 0 Main

Bus(PLN) 1340.74 1340.74 1340.74 0 Bus14 Near Furnace 67090.91 79701.12 133205.40 611 Bus88 Bus147 433.86 433.90 443.89 1.41 Main Bus(PLN) 384.06 384.06 384.06 0 Bus147 Bus88 17140.01 17141.82 17548.86 1.45 Main Bus(PL N) Yard 139.26 142.18 198.65 20.58 ABB Panel (Subs.) 318.99 318.99 318.99 0 Near Furnace Bus14 1472.95 1725.94 2855.34 61.07 ABB Panel (Subs.) 1276.40 1629.97 3019.66 79.42

4.4 Analisa Gangguan Hubung Singkat

Untuk perhitungan ini digunakan dua konfigurasi yang mewakili hubung singkat minimum dan maksimum yaitu :

1. Hubung singkat minimum : Sistem disuplai oleh salah satu feeder PLN 150 kVdari Waru I 2. Hubung singkat maksimum : Sistem disuplai oleh

dua feeder PLN 150 kV yaitu daru Waru I dan Waru II

Tabel 5. Arus gangguan hubung singkat

Bus ID Teg.

(kV)

Isc max (kA) Isc min

(kA) 30 cycle 4 cycle 30 cycle

Main Bus 150 4.04 3.95 1.91 ABB Panel 33 18.13 17.75 8.61 Near Furnace 33 18.13 17.75 8.61 14 0.69 478.6 474.5 303.2 88 11 54.74 53.59 25.9 147 0.27 330.1 329.6 291.1

4.5 Pemilihan Tipical Setting Koordinasi Rele

Berikut ini tipical setting rele pengaman dari suplai PLN hingga beban arc furnace dan beban LRF: Tipical 1: Koordinasi mulai bus beban Arc furnace 80 MVA 0.69 kV hingga Main Bus 150 kV , yaitu : rele OCR 56, OCR 54, OCR, OCR 66, OCR 65, OCR 207 dan OCR 208.

Tipical 2: Koordinasi mulai bus LRF 8 MVA 0.27 kV hingga Main Bus 150 kV, yaitu: rele OCR 205, OCR 203, OCR, OCR 65, OCR 207 dan OCR 208.

4.6 Setting Rele Tanpa Memperhatikan

Gangguan Harmonisa

Setting rele tanpa memperhatikan harmonisa ini bertujuan untuk mendapatkan nilai – nilai yang diperlukan dalam setting kurva rele pengaman sebelum adanya harmonisa. Dengan memakai rumus (1), (2), (3), dan (4) yang telah ada pada dasar teori diatas. Dan kurva yang dipakai adalah kurva very inverse (5). Dan untuk relenya memakai ABB REF 543

1. Setting rele dari beban arc furnace 80MVA ke sumber PLN 150 kV (tipical 1)

Gambar 5. Single line diagram dari beban arc furnace sampai main bus PLN

OCR 56 CT : 1500/5 Isc30-Maks Bus 14 : 478600 A Konversi ke 33 kV : 10007 A Isc4-Maks Bus 14 : 474500 A Konversi ke 33 kV : 9921.4 A

Isc30-Min Bus Near Furnace : 8610 A

FLA : 1400 A

Setting Arus (I>): Dipilih Tap = 0.98

Setting waktu (t >): Dipilih k =0.17s

Setting arus highset (I>>): Dipilih 33.07; I >> = Iset/In = 6.614

Setting waktu highset (t >>): t >>=0.1s

OCR 54 CT : 1500/5 Isc30-Maks Bus 14 : 478600 A Konversi ke 33 kV : 10007 A Isc4-Maks Bus 14 : 474500 A Konversi ke 33 kV : 9921.4 A

Isc30-Min bus ABB Panel : 8610 A

FLA : 1400 A

•Setting Arus (I>): Dipilih Tap = 0.98

•Setting waktu (t>): Dipilih k =0.3s

•Setting arus highset (I>>): Dipilih 39; I >> = Iset/In =39/5= 7.8

Setting waktu highset (t>>): t >>= 0.4s

OCR 66

CT : 3000/5

Isc30-Maks Bus ABB Panel : 18130 A Isc30-Min Bus ABB Panel : 8610 A

FLA : 2624 A

Setting Arus (I>): Dipilih Tap = 1.2

Setting waktu (t>): Dipilih k = 0.2s

Setting arus highset (I>>): Dipilih 30.2 I>> = Iset/In = 6.04

Setting waktu highset ( t >> ): t>> = 0.7s

OCR 65

CT : 600/5

Isc30-Maks Bus ABB Panel : 18130 A Konversi ke 150 kV : 3988.6 A Isc4-Maks Bus ABB Panel : 17750 A Konversi ke 150 kV : 3905 A Isc30-Min Main Bus : 3810 A

FLA = : 577.35 A

Setting Arus (I>): Dipilih Tap = 1.6 150

3 150000

(5)

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 2011

Setting waktu ( t > ): Dipilih k = 0.3s

Setting arus highset ( I >> ): Dipilih 37.5; I>> = Iset/In = 37.5/5 = 7.5

Setting waktu highset ( t >> ): t >> = 0.1s

OCR 207

CT : 600/5

Isc30-Maks Main Bus : 4040 A Isc30-Min Main Bus : 3810 A

FLA = : 577.35 A

Setting waktu ( t > ): Dipilih k = 0.2

Setting arus highset ( I >> ): Dipilih 42.5; I>> = Iset/In = 8.5

Setting waktu highset ( t >> ): t >> = 0.4 sekon

OCR 208

CT : 600/5

FLA = : 577.35 A

Setting Arus (I>): Dipilih Tap = 4

Setting arus highset ( I >> ): Dipilih 46. 5; I>> = Iset/In = 9.3

Setting waktu highset ( t >> ): t >>= 0.7 s

Gambar 6. Kondisi koordinasi rele dari beban arc furnace ke main bus PLN (tipical 1) tanpa

memperhatikan harmonisa

Dari perhitungan diatas didapatkan kurva koordinasi rele pengaman tipical 1 yang terlihat pada gambar 6. OCR 56 dan OCR 54 adalah rele untuk mengamankan transformator beban arc furnace TR5. Untuk OCR 66 dan OCR 65 adalah rele pengaman untuk mengamankan berurutan dari sisi sekunder dan sisi primer transformator tiga belitan T65. Dan OCR

207 dan OCR 208 untuk pengamanan suplai daya dari PLN agar tetap aman

Pada setting tersebut arus fundamental yang mengalir pada OCR 56 sebesar 1472.9 A dan pada OCR 54 mengalir sebesar 1276.4 A. FLA transformator TR5 sebesar 1400A sehingga setting CT untuk OCR 56 dan OCR 54 yaitu 1500/5. Dan keduanya berada pada nilai lowset yang sama karena keduanya mempunyai fungsi yang sama yaitu sebagai pengaman transformator TR5 dalam mensuplai beban yang sama pula yaitu arc furnace. Tetapi karena berada pada bus yang berbeda maka diperlukan griding time sehingga setting highset OCR 56 berada pada 0.1 s dan OCR 54 pada 0.4 s. Untuk OCR 66 setting CT yang dipakai yaitu 3000/5 karena FLA sisi sekunder T65 yaitu sebesar 2624A. Dan setting highset-nya adalah 0.7 s karena berada pada bus tepat diatas bus OCR 54. Untuk OCR 65, 207 dan 208 masing masing memiliki setting CT 600/5 dan highset-nya di-gridding berurutan dari 0.1 s, 0.4 s hingga 0.7 s.

2. Setting rele dari beban LRF ke sumber PLN 150kV (tipical 2)

Gambar 7. Single line diagram dari beban LRF sampai main bus PLN

OCR 205 CT : 1000/5 Isc30-Maks Bus 147 : 330100 A Konversi ke 11 kV : 8102.4 A Isc4-Maks Bus 147 : 329600 A Konversi ke 11 kV : 8090.2 A Isc30-Min Bus 88 : 25820 A FLA = : 724.8 A

Setting Arus (I>): Dipilih Tap =0.78

Setting waktu (t >): Dipilih k = 0.27

Setting arus highset (I >>): Dipilih 41; I>> = Iset/In = 8.2

Setting waktu highset(t>>): t>>=0.1s

OCR 203 CT : 1000/5 Isc30-Maks Bus 88 : 54740 A Isc4-Maks Bus 88 : 53590 A Isc30-Min Bus 88 : 51640 A FLA = : 724.8 A

Setting Arus (I>): Dipilih Tap = 4.8

Setting waktu ( t > ): Dipilih k = 0.05

Setting arus highset (I >>): Dipilih 75; I >> = Iset/In = 75 /5 = 15 150 3 150000 x 150 3 150000 x 11 3 14000 x 11 3 14000 x

(6)

Setting waktu highset (t >>): t >> =0.4 s

OCR 65

CT : 600/5

Isc30-Maks Bus ABB Panel : 18130 A Konversi ke 150 kV : 3988.6 A Isc4-Maks Bus ABB Panel : 17750 A Konversi ke 150 kV : 3905 A Isc30-Min Main Bus : 3810 A

FLA = : 577.35 A

Setting arus highset (I >>): Dipilih 37.5; I >> = Iset/In = 37.5/5 = 7.5

Setting waktu highset ( t >> ): t >> =0.1s

OCR 207

CT : 600/5

FLA = : 577.35 A

Setting arus highset (I >>): Dipilih 42.5 ; I >> = Iset/In = 8.5

Setting waktu highset (t >>): t >> =0.4 s

OCR 208

CT : 600/5

FLA : 577.35 A

Setting arus highset (I >>): Dipilih 46.5; I >>= Iset/In= 46.5 /5 = 9.3

Setting waktu highset (t >>): t >> =0.7s Untuk tipical kedua yaitu setting rele dari beban LRF ke sumber PLN, OCR 205 sebagai pengaman transformator TR6 yaitu transformator beban LRF, OCR 203 sebagai pengaman sisi tersier transformator tiga belitan T65, kemudian OCR 65, OCR 207 dan OCR 208 memiliki fungsi seperti pada tipical 1, yaitu OCR 65 untuk mengamankan sisi primer transformator tiga belitan T65, OCR 207 dan OCR 208 untuk pengamanan suplai daya dari PLN agar tetap aman.

Pada gambar 8, CT dari OCR 205 adalah 1000/5. Hal tersebut juga terjadi pada CT dari OCR 203. Seperti pada tipical 1, untuk OCR 66 setting CT yang dipakai yaitu 3000/5 karena FLA sisi sekunder T65 yaitu sebesar 2624A. Dan setting highset-nya adalah 0.7 s karena berada pada bus tepat diatas bus OCR 54. Untuk OCR 65, 207 dan 208 masing masing memiliki setting CT 600/5 dan highset-nya di-gridding berurutan dari 0.1 s, 0.4 s hingga 0.7 s.

Gambar 8. Kurva koordinasi setting rele dari beban LRF 80MVA ke sumber PLN 150 kV(tipical 2)

4.7 Setting Rele Dengan Memperhatikan

Gangguan Harmonisa Normal

1. Analisa Efek Gangguan Harmonisa Normal Terhadap Setting Rele Tanpa Memperhatikan Harmonisa

Arus gangguan harmonisa terdapat pada gambar 9 bagian yang dilingkari.

Gambar 9. Kesalahan pengamanan saat terjadi arus gangguan harmonisa normal

2. Setting rele untuk beban arc furnace sampai ke sumber PLN 150 kV (typical 1) OCR 56 CT : 1500/5 Isc30-Maks Bus 14 : 478600 A Konversi ke 33 kV : 10007 A Isc4-Maks Bus 14 : 474500 A Konversi ke 33 kV : 9921.4 A Isc30-Min Bus Near Furnace : 8610 A

FLA : 1400 A Efek Harmonisa Normal 150 3 150000 x 150 3 150000 x

(7)

Setting waktu (t >): Dipilih k =0.3s

Setting arus highset (I >>): Dipilih 33.07; I >> =Iset/In = 33.07 /5 = 6.6

Setting waktu highset (t >>): t >>= 0.1 s

OCR 54 CT : 1500/5 Isc30-Maks Bus 14 : 478600 A Konversi ke 33 kV : 10007 A Isc4-Maks Bus 14 : 474500 A Konversi ke 33 kV : 9921.4 A Isc30-Min bus ABB Panel : 8610 A

FLA : 1400 A

Setting waktu (t >): Dipilih k =0.3

Setting arus highset (I >>): Dipilih 39; I >> = Iset/In = 39/5 = 7.8

Setting waktu highset (t >>): t >>= 0.4s Untuk setting OCR 66, 65, 207 dan 208 sama seperti setting tanpa memperhatikan harmonisa karena gangguan harmonisa pada bus-busnya tidak terlalu besar dan masih dapat diamankan.

Gambar 10. Kondisi koordinasi rele dari beban arc furnace ke main bus PLN (tipical 1) dengan

memperhatikan harmonisa normal

Pada gambar 10, OCR 56 telah mengalami penyempurnaan, yaitu dengan memperbesar setting lowset-nya dari 0.98 menjadi 1.1 sehingga arus gangguan harmonisa sebesar 1510A dapat dihindari. Hal ini disebabkan arus akibat gangguan harmonisa terburuk yang mengalir pada CT tersebut adalah 1724 A. Perubahan CT tersebut menyebabkan perubahan pada setting rele OCR 56 pada lowset dan highset-nya. Untuk OCR 54, juga mengalami perubahan pada setting lowset dan menyamakan setting lowset-nya karena memiliki fungsi yang sama dengan OCR 56 yaitu mengamankan TR 5 sebagai tansformator beban arc furnace.

3. Setting rele untuk beban LRF sampai ke rele pengaman generator (typical 2)

Koordinasi pengaman tipical 2 dengan memperhatikan gangguan harmonisa normal sama persis dengan setting tipical 2 tanpa memperhatikan gangguan harmonisa. Hal ini dikarenakan arus yang timbulkan akibat gangguan harmonisa di bus 88 dan antara bus 88 dengan primer transformator TR6 tidak terlalu besar. Bahkan arus gangguan harmonisa pada primer TR6 lebih kecil dari FLA TR6. Sehingga setting tanpa memperhatikan gangguan harmonisa masih aman

4.8 Setting Rele Dengan Memperhatikan

Gangguan Harmonisa Terburuk

1. Efek Adanya Gangguan Harmonisa Terburuk Terhadap Setting Rele Tanpa Memperhatikan Harmonisa

Arus gangguan harmonisa terdapat pada gambar 11 bagian yang dilingkari.

Gambar 11. Kesalahan pengamanan saat terjadi arus gangguan harmonisa terburuk

2. Setting rele untuk beban arc furnace sampai ke sumber PLN 150 kV (typical 1) OCR 56 CT : 2000/5 Isc30-Maks Bus 14 : 478600 A Konversi ke 33 kV : 10007 A Isc4-Maks Bus 14 : 474500 A Konversi ke 33 kV : 9921.4 A Isc30-Min Bus Near Furnace : 8610 A

FLA : 1400 A

Setting waktu (t >): Dipilih k =0.17

Setting arus highset (I >>): Dipilih 25; I >> = Iset/In = 25 /5 = 5

Setting waktu highset (t >>): t >>= 0.1 s

Efek Harmonisa Terburuk

(8)

Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI OCR 54 CT : 2000/5 Isc30-Maks Bus 14 : 478600 A Konversi ke 33 kV : 10007 A Isc4-Maks Bus 14 : 474500 A Konversi ke 33 kV : 9921.4 A Isc30-Min bus ABB Panel : 8610

FLA : 1400 A

Setting Arus (I>): Dipilih Tap =1

Setting waktu ( t > ): Dipilih k = 0.3

Setting arus highset (I >> ):

I >> = Iset/In = 30 /5 = 6

Setting waktu highset (t >>):

Untuk setting OCR 66, 65, 207 dan 208 sama seperti setting tanpa memperhatikan harmonisa karena gangguan harmonisa pada bus

terlalu besar dan masih dapat diamankan

Gambar 12. Kondisi koordinasi rele dari beban furnace ke main bus PLN (tipical 1) dengan

memperhatikan harmonisa terburuk

Pada gambar 12, OCR 56 telah mengalami penyempurnaan pada CT-nya dari 1500/5 A menjadi 2000/5 A. Hal ini disebabkan arus akibat gangguan harmonisa terburuk yang mengalir pada CT tersebut adalah 1724 A. Perubahan CT tersebut menyebabkan perubahan pada setting rele OCR 56

highset-nya.Untuk OCR 54, juga mengalami perubahan pada setting CT-nya dan menyamankan setting lowset-nya karena memiliki fungsi yang sama dengan OCR 56 yaitu mengamankan suplai daya ke beban arc furnace.

3.Setting rele untuk beban LRF sampai ke sumber PLN 150 kV (typical 2)

Pada koordinasi pengaman tipical 2 dengan memperhatikan gangguan harmonisa terburuk sama dengan setting tipical 2 tanpa memperh gangguan harmonisa karenakan arus yang timbulkan akibat gangguan harmonisa di bus 88 dan antara bus 88 dengan primer transformator TR6 tidak terlalu besar. Bahkan arus gangguan harmonisa pada primer TR6 lebih kecil dari FLA TR6. Sehingga setting

Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS 2011 : 2000/5 : 478600 A 10007 A : 474500 A 9921.4 A 610 A : 1400 A Dipilih Tap =1 Dipilih k = 0.3s Dipilih 30 t >>= 0.4s 207 dan 208 sama setting tanpa memperhatikan harmonisa pada bus-busnya tidak dan masih dapat diamankan.

Kondisi koordinasi rele dari beban arc ke main bus PLN (tipical 1) dengan memperhatikan harmonisa terburuk

, OCR 56 telah mengalami ri 1500/5 A menjadi 2000/5 A. Hal ini disebabkan arus akibat gangguan harmonisa terburuk yang mengalir pada CT tersebut adalah 1724 A. Perubahan CT tersebut menyebabkan CR 56 pada lowset dan Untuk OCR 54, juga mengalami nya dan menyamankan nya karena memiliki fungsi yang sama dengan OCR 56 yaitu mengamankan suplai daya ke

untuk beban LRF sampai ke sumber Pada koordinasi pengaman tipical 2 dengan memperhatikan gangguan harmonisa terburuk sama dengan setting tipical 2 tanpa memperhatikan karenakan arus yang timbulkan harmonisa di bus 88 dan antara bus 88 dengan primer transformator TR6 tidak terlalu besar. Bahkan arus gangguan harmonisa pada primer TR6 lebih kecil dari FLA TR6. Sehingga setting

tanpa memperhatikan gangguan harmonisa masih aman.

5. KESIMPULAN

Kesimpulan dari paper ini adalah adanya arus gangguan harmonisa yang diakibatkan beban arc furnace mengakibatkan kesalahan dalam setting rele pengamannya maka pada setting pengaman suatu beban arc furnace perlu diperhatikan juga adanya arus gangguan harmonisa. Sehingga

gangguan tersebut terjadi beban tersuplai.

Daftar Pustaka

[1] A.R. van C Warrington,

volume 1, Chapman & Hall LTD, 1962

[2] “IEEE Recommended Practice for

Protection and Coordination of and Commercial Power System

Standart 242- 1986

[3] “IEEE Recommended Practices and

Requirements for Harmonic Control in Electrical Power System”,

1992, 12 April,1993.

[4] R.Wahyudi, “Diktat Kuliah Sistem Pengaman Tenaga Listrik”, Teknik Elektro, Surabaya, 2009

[5] M. Ashari, ”Diktat Kuliah Daya”, Teknik Elektro, ITS, Surabaya

[6] “Harmonic and Transient Overvoltage

Analysis in Arc Furnace Power System”

IEEE Trans. on Industry Applications April 1992, pp. 336.

[7] “Effect of Harmonic Loads on Over Current Relay to Distribution Sistem Protection”

Proceeding of International Conference on Electrical Engineering and Informatics, ITB, Indonesia, June 2007

BIOGRAFI PENULIS

Harsya Ramadhan Surabaya - Jawa Timur 1987, merupakan anak ke bersaudara. Penulis me sekolah di SD

Surabaya, kemudian melanjutkan studi di SLTPN

tahun 2001 melanjutkan studi ke SMA IPIEMS Surabaya. dan lulus pada tahun 200 Pada tahun yang sama praktikan melanjutkan studinya di Jurusan Diploma 3

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya lulus pada tahun 2008. Kemudian bekerja selama tahun (2008-2009). Pada tahun 200

melanjutkan studinya di ITS dengan Nrp 2207 100 624 sampai dengan saat ini. Peneli

sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di bidang studi Teknik Sistem Tenaga jurusan Teknik Elektro Bidang studi Sistem Ten

Teknologi Sepuluh Nopember.

tanpa memperhatikan gangguan harmonisa masih

Kesimpulan dari paper ini adalah adanya arus gangguan harmonisa yang diakibatkan beban arc furnace mengakibatkan kesalahan dalam setting rele pengamannya maka pada setting pengaman suatu beban arc furnace perlu diperhatikan juga adanya isa. Sehingga meskipun arus gangguan tersebut terjadi beban beban masih

A.R. van C Warrington, Protective Relays & Hall LTD, 1962

IEEE Recommended Practice for

Coordination of Industrial

Commercial Power System”, IEEE

IEEE Recommended Practices and

Requirements for Harmonic Control in

IEEE standart.

519-Diktat Kuliah Sistem Pengaman

Teknik Elektro, ITS,

uliah Elektronika

, Surabaya, 2009.

“Harmonic and Transient Overvoltage

Analysis in Arc Furnace Power System”, IEEE Trans. on Industry Applications, March /

“Effect of Harmonic Loads on Over Current Relay to Distribution Sistem Protection”, Proceeding of International Conference on Electrical Engineering and Informatics, ITB,

Harsya Ramadhan dilahirkan di Jawa Timur 16 Mei kan anak ke-1 dari 3 saudara. Penulis memulai SDI Raden Paku , kemudian melanjutkan studi di SLTPN 30 Surabaya. Pada melanjutkan studi ke . dan lulus pada tahun 2005. ada tahun yang sama praktikan melanjutkan Diploma 3 Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya dan Kemudian bekerja selama 1 ). Pada tahun 2009 penulis melanjutkan studinya di ITS dengan Nrp 2207 100 sampai dengan saat ini. Penelitian ini diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di bidang studi Teknik Sistem Tenaga jurusan Teknik Elektro Bidang studi Sistem Tenaga Institut