SISTEM PROTEKSI RELE FREKUENSI SEBAGAI PENGAMAN PADA GENERATOR DI PT. PUPUK SRIWIDJAJA - POLSRI REPOSITORY

(1)

i

SISTEM PROTEKSI RELE FREKUENSI SEBAGAI PENGAMAN PADA GENERATOR DI PT. PUPUK SRIWIDJAJA

LAPORAN AKHIR

Dibuat untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik

Politeknik Negeri Sriwijaya

Oleh: FITRI PEBRIANI

06133031892

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG

(2)

ii

SISTEM PROTEKSI RELE FREKUENSI SEBAGAI PENGAMAN PADA GENERATOR PT. PUPUK SRIWIDJAJA

LAPORAN AKHIR

Dibuat untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik

Politeknik Negeri Sriwijaya Oleh:

FITRI PEBRIANI 061330310892

Palembang, Agustus 2016

Pembimbing I Pembimbing II

Mutiar, S.T., M.T. Bersiap Ginting, S.T., M.T. NIP. 19641005 199003 1 004 NIP.19630323 198903 1 002

Mengetahui,

Ketua Jurusan Ketua Program Studi

(3)

iii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, Puji dan Syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberi rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini. Sholawat beserta salam tak lupa kita sampaikan kepada Junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW, beserta keluarganya, para sahabatnya, dan para pengikutnya hingga akhir zaman. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ayah dan Ibu serta Adik Ku yang tercinta dan tersayang yang selalu memberikan doa, dukungan, dan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini

yang berjudul “SISTEM PROTEKSI RELE FREKUENSI SEBAGAI

PENGAMAN PADA GENERATOR DI PT PUPUK SRIWIDJAJA”. Laporan akhir ini dibuat untuk memenuhi persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya.

Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Mutiar, S.T., M.T. Selaku Pembimbing I

2. Bapak Bersiap Ginting, S.T.,M.T. Selaku Pembimbing II

Yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, dan nasehatnya kepada penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini.

Penulis menyadari tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak mungkin laporan akhir ini tidak akan terselesaikan dengan baik. Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada yang terhormat :

1. Bapak Dr. Ing. Ahmad Taqwa, M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.

2. Bapak Yudi Wijanarko, S.T.,M.T. Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 3. Bapak Herman Yani, S.T.,M.Eng. Selaku Sekretaris Jurusan Teknik

Elektro.

(4)

iv Listrik.

5. Bapak Kartono Selaku Pembimbing lapangan.

6. Seluruh dosen Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya atas semua bantuan yang diberikan dalam kelancaran laporan akhir ini.

7. Teman - teman khususnya kelas 6 LD yang telah memberikan doa, dukungan, dan semangat dalam menyelesaikan laporan akhir ini.

Dalam penulisan laporan akhir ini penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun guna kebaikan kita bersama dimasa yang akan datang.

Akhirnya penulis berharap semoga laporan akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya bagi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya.

Palembang, Juli 2016

(5)

v ABSTRAK

SISTEM PROTEKSI RELE FREKUENSI SEBAGAI PENGAMAN PADA GENERATOR PT. PUPUK SRIWIDJAJA

Pada sistem tenaga listrik, frekuensi berfungsi sebagai indikator dari keseimbangan antara daya yang dibangkitkan dengan total beban. Maka dari itu dibutuhkan rele frekuensi untuk mendeteksi nominal frekuensi berada dalam batas yang diperbolehkan. Laporan akhir ini bertujuan mengetahui sistem kerja rele frekuensi, perhitungan penyetelan rele frekuensi, mengetahui besar perubahan frekuensi dan kapan rele frekuensi bekerja. Saat operasi normal, rele frekuensi dalam kondisi standby. Apabila saat dimonitor nilai frekuensi lebih besar atau lebih kecil dari nilai setting maka alarm rele akan aktif dan mengaktifkan lampu tanda pada switch gear dan syncbus. Dan nilai frekuensi gangguan akan di kirim ke breaker. Breaker akan melepaskan beban. Hasil perhitungan menunjukkan penyetelan rele frekuensi turun 47,5 Hz. Rele frekuensi naik 52,5 Hz dengan waktu tunda 0,5 detik. Perubahan frekuensi pada nilai tertinggi ialah -7,67 �� ⁄ dengan nilai frekuensi pelepasan beban sebesar 45,39 Hz dibawah nilai setting. Perubahan frekuensi dengan nilai terendah ialah -4,12 �� ⁄ dengan nilai frekuensi pelepasan beban sebesar 47,52 Hz. Rele Frekuensi akan bekerja mengamankan generator ketika selisih beban dan daya yang dibangkitkan minimal sebesar 21,6 MW.

(6)

vi ABSTRAK

PROTECTION SYSTEM RELE FREQUENCY AS GENERATOR SAFETY IN PT . PUPUK SRIWIDJAJA

(2016 : xiii + 56 page + List of Picture + List of Tables + Appendix) Fitri Pebriani

0613 3031 0892

Eletrical Engineering Department Eletrical Engineering Studi Program State Polytechnic Sriwijaya

In power systems,the frequency serves as an indicator of the balance between the total power generated with the power load. So, the frequency relay needed to detect frequencies value at the allowed frequency value. The final report was to understand working system the frequency relay, relay setting calculation frequency, knowing the great changes in the frequency and time when the working frequency relay. When normal operation , the frequency relay is in standby mode . If the monitored the frequency value is greater or less than the setting , the alarm relay will be activated and turn signal lights on the switch gear and sync bus. And the value of frequency interference will be sent to the breaker. Breaker will do load shedding. The calculations show setting rele frequency down is 47.5 Hz. Setting Rele frequency rises is 52.5 Hz. The frequency change at the highest value is -7.67 Hz/s with the frequency values when load shedding is 45.39 Hz of bellow value with setting. The frequency change at the lowest score is -4.12 Hz/s with the frequency values when load shedding is 47.52 Hz of equal value with setting. Frequency relay will work to secure the generator when the difference between the load and the power generated at a minimum of 21.6 MW.

(7)

vii

MOTTO :



Belajar dengan kesederhanaan



Hidup adalah sebuah pilihan, pilihan yang

dipenuh dengan resiko



Jangan biarkan keterbatasan membuatmu tidak

mampu berbuat lebih dari yang orang lain pikirkan

(Budi Waluyo)



Maka nikmat Tuhanmu yang manakah yang kamu

dustakan

_?

( QS Ar Rahman 55:16)

Ku persembahkan untuk :



Ayah dan ibuku yang selalu

mendoakan dan mengharapkan

keberhasilanku



Adikku tersayang Jenni Hilmasari ,

dan khoiria Afriana



Teman tak seberapaku yaitu

Rahmad Hidayat, Sella Marselia,

Verika Tamara dan Budi Pujo Santoso



Almamaterku



Teman-teman seperjuangan Teknik

(8)

viii DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

ABSTRAK ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

UCAPAN TERIMA KASIH ... v

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1Latar Belakang ... 1

1.2Perumusan Masalah ... 2

1.3Tujuan dan Manfaat ... 2

1.3.1 Tujuan ... 2

1.3.2 Manfaat ... 2

1.4Batasan Masalah ... 2

1.5Metodelogi Penelitian ... 3

1.6Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Generator ... 5

2.1.1 Prinsip Kerja Generator Sinkron ... 5

2.1.2 Konstruksi Generator ... 7

(9)

ix

2.1.2.2 Konstruksi Rotor ... 8

2.1.3 Gangguan Pada Generator ... 9

2.1.3.1 Gangguan Listrik ... 9

2.1.3.2 Gangguan Mekanik/ Panas ... 11

2.1.3.3 Gangguan Sistem ... 12

2.2. Cadangan Berputar dan Pelepasan Beban ... 12

2.3. Pelepasan Beban (LoadShedding) ... 14

2.4. Sistem Proteksi ... 16

2.4.1 Syarat-syarat Rele Pengaman ... 17

2.4.1.1 Cepat beraksi ... 17

2.4.1.2 Selektif ... 18

2.4.1.3 Peka/ Sensitif ... 19

2.4.1.4 Andal/reliability ... 19

2.4.1.5 Sederhana ... 19

2.4.2 Bagian Umum suatu Sistem Proteksi ... 20

2.5. Rele Frekuensi ... 20

2.5.1 Prinsip Kerja Rele Frekuensi ... 21

2.5.2 Rele Frekuensi dengan penyetelan frekuensi ... 23

2.5.2.1 Kelambatan waktu yang tetap ... 23

2.5.2.2 Keterlambatan waktu pada laju perubahan frekuensi .. 24

2.5.2.3 Rele frekuensi dengan penyetelan �� ... 25

2.5.3 Standar Frekuensi Kerja Generator Turbin Gas ... 26

2.6. Pengaturan Rele Frekuensi Menurun ... 27

2.6.1 Frekuensi Kerja Rele ... 28

2.6.1.1 Penentuan Frekuensi Tahap Pertama ... 28

2.6.1.2 Penentuan Frekuensi Tahap Kedua dan Seterusnya .... 30

2.6.2 Waktu Operasi Rele ... 31

(10)

x

BAB III METODELOGI PENELITIAN ... 33

3.1 Metode Yang Digunakan ... 33

3.5.1 Buku Manual Book 489 Generator Manaement Relay ... 38

3.5.1.1 Rangkaian Rele Frekuensi ... 38

3.5.1.2 Rekomendasi Penyetelan Rele Frekuensi ... 39

3.5.2 Kondisi di PT PUPUK SRIWIDJAJA ... 40

3.5.2.1 Rangkaian Rele Frekuensi ... 40

3.5.2.2 Rekomendasi Penyetelan Rele Frekuensi ... 40

3.5.2.3 Skema Pelepasan Beban ... 41

3.6 Teknik Pengolahan Data ... 42

3.6.1 Tahapan-tahapan dalam Pengolahan Data ... 42

3.6.2 Flow Chart ... 44

BAB IV PEMBAHASAN ... 45

4.1 Data Kondisi Rele Frekuensi di PT PUPUK SRWIDJAJA ... 45

4.2 Hasil Perhitungan ... 45

4.2.1 Sistem Kerja Rele Frekuensi di PT PUPUK SRIWIDJAJA .... 46

4.2.2 Penyetelan Rele Frekuensi ... 47

4.2.3 Nilai Frekuensi dan Penurunan Frekuensi saat Pelepasan Beban ... 50

(11)

xi

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 55

5.1 Kesimpulan ... 55

5.2 Saran ... 56

(12)

xii

Gambar 2.5 Perubahan frekuensi sebagai fungsi waktu dengan adanya pelepasan beban ... 15

Gambar 2.6 Suatu sistem tenaga listrik yang mengalami Gangguan di titik K ... 18

Gambar 2.7 Bagian umum dari suatu proteksi ... 20

Gambar 2.8 Blok Diagram Rele Frekuensi ... 22

Gambar 2.11 Karakteristik rele kelambatan waktu tetap ... 24

Gambar 2.12 Karakteristik rele perubahan frekuensi dengan waktu kerja ... 25

Gambar 2.13 Karakteristik kerja rele penyetelan �� ... 26

Gambar 3.1 Generator Protection Relay di Pusri IV ... 36

Gambar 3.2 Rangkaian Rele Frekuensi berdasarkan Manual Book 489 Generator Management Relay ... 38

Gambar 3.3 Setting Rele Frekuensi Kurang ... 39

Gambar 3.4 Setting Rele Frekuensi Lebih ... 39

Gambar 3.5 Diagram satu garis Pusri 4 ... 40

Gambar 3.6 Diagram Alir Tahapan Perhitungan ... 44

Gambar 4.1 Sistem Kerja Rele Frekuensi di PT PUPUK SRIWIDJAJA ... 46

Gambar 4.2 Karakteristik Rele Frekuensi Kurang kelambatan waktu tetap ... 48

(13)

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Batas Durasi Rele Frekuensi Lebih dan Rele Frekuensi Lebih

yang telah diubah dalam persen ... 27

Tabel 2.2 Rentang Tingkat Frekuensi Tertinggi Untuk Bekerja ... 39

Tabel 3.1 Spesifikasi Generator Protection Relay di Pusri IV ... 36

Tabel 3.2 Spesifikasi Transformator Tegangan ... 37

Tabel 3.3 Spesifikasi Generator di Pusri IV ... 37

Tabel 3.4 Rekomendasi Setting Rele Frekuensi di PT PUPUK SRWIDJAJA ... 40

Tabel 3.5 Sistem Pelepasan Beban di PT PUPUK SRIWIDJAJA ... 41

Tabel 4.2 Data Pembangkit di PT. Pusri ... 45

Tabel 4.3 Perhitungan setting rele frekuensi kurang ... 48

Tabel 4.3 Perhitungan setting rele frekuensi lebih ... 49

(14)

xiv