1
Makalah Seminar Kerja Praktek
SISTEM PROTEKSI MOTOR 063P101AM DENGAN GE MULTILIN 369 MOTOR
MANAGEMENT RELAY PADA AREA UTILITIES PT. PERTAMINA (PERSERO) RU IV CILACAP
Adam Kusuma Wardana (21060110120031) , Dr.Ir. Djoko Windarto, MT (196405261989031002)
Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro , Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedharto, Tembalang, Semarang
Email : foe18@yahoo.co.id Abstrak
Indonesia merupakan negara kepulauan yang terkenal akan keanekaragaman sumber daya alamnya yang melimpah ruah. Salah satu sumber daya alam yang potensial bagi Indonesia adalah minyak bumi dan gas alam. Bagi Indonesia, minyak bumi merupakan sumber daya alam yang sangat penting. Hal ini disebabkan karena disamping untuk keperluan dalam negeri, juga diperuntukkan sebagai sumber devisa melalui ekspor Migas. Seiring dengan perkembangan industri dan pembangunan di Indonesia, maka kebutuhan energi akan meningkat dari tahun ke tahun.
PT. PERTAMINA (PERSERO) merupakan suatu perusahaan yang bertugas mengelola minyak bumi di Indonesia, baik dalam hal eksplorasi minyak mentah maupun pengolahan minyak dan gas. PT. PERTAMINA (PERSERO) sebagai perusahaan minyak nasional yang berwenang untuk mengelola semua bentuk kegiatan perminyakan Indonesia mempunyai tugas untuk menyediakan dan menjamin pemenuhan BBM. Dalam mengemban tugas tersebut, PT. PERTAMINA (PERSERO) mengoperasikan beberapa Kilang minyak dalam negeri di antaranya adalah RU IV Cilacap.
Motor induksi merupakan salah satu komponen penting dalam proses produksi PT.PERTAMINA (PERSERO) RU IV Cilacap. Motor 063P101AM merupakan motor penggerak water intake pump di area Utilities. Adanya gangguan pada motor 063P101AM dapat menghambat proses produksi di area Utilities. Perangkat proteksi untuk motor 063P101AM adalah GE MULTILIN 369 Motor Management Relay.
Kata Kunci : Sistem Proteksi, Motor 063P101AM, GE MULTILIN 369
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang
PT. PERTAMINA (PERSERO) merupakan suatu perusahaan yang bertugas mengelola minyak bumi di Indonesia, baik dalam hal eksplorasi minyak mentah maupun pengolahan minyak dan gas.
Dalam mengemban tugas tersebut,
PT. PERTAMINA (PERSERO)
mengoperasikan beberapa Kilang minyak dalam negeri, antara lain RU I Pangkalan Brandan, RU II Dumai, RU III Plaju, RU IV Cilacap, RU V Balikpapan, RU VI Balongan, dan RU VII Kasim.
Sasaran utama pengadaan dan penyaluran BBM dalam menunjang pembangunan nasional adalah tersedianya
BBM dalam jumlah yang cukup dengan kualitas yang memenuhi spesifikasi, suplai yang berkesinambungan, terjamin, dan ekonomis. Pemenuhan kebutuhan BBM merupakan tugas yang berat karena peningkatan kapasitas pengolahan minyak
yang dimiliki PT. PERTAMINA
(PERSERO) tidak sejalan dengan lonjakan konsumsi BBM yang dibutuhkan masyarakat.
Kendala yang biasanya dihadapi adalah masalah sistem terhadap gangguan. Oleh karena itu diperlukan suatu proteksi agar sistem aman terhadap gangguan sehingga alat-alat listrik tetap bekerja dengan baik serta hasil pengolahan minyak dan gas di PT. PERTAMINA dapat maksimal. Pada makalah kerja praktek ini
2
akan dibahas mengenai sistem proteksi
pada motor 063P101AM dengan
menggunakan sistem proteksi GE MULTILIN 369 Motor Management
Relay pada area Utilities
PT.PERTAMINA (PERSERO) RU IV Cilacap.
1.2 Tujuan
Tujuan kerja praktek di PT PERTAMINA (PERSERO) adalah:
1. Untuk memperdalam ilmu pengetahuan di luar perkuliahan khusunya mengenai sistem proteksi.
2. Menerapkan teori yang telah didapat diperkuliahan dengan kondisi dilapangan.
3. Memenuhi prasyarat sks wajib sesuai kurikulum yang berlaku di Universitas Diponegoro.
1.3 Batasan Masalah
Dalam makalah kerja praktek ini, pembahasan masalah akan dibatasi pada sistem proteksi dengan menggunakan GE Multilin 369 Motor Management Relay pada motor 063P101AM.
2. DASAR TEORI
2.1 Motor Induksi 3 Fasa
Motor induksi tiga fasa merupakan motor listrik arus bolak – balik yang penggunaannya paling banyak dalam dunia industri. Dinamakan sebagai motor induksi karena pada kenyataannya arus motor ini bukan diperoleh dari sumber listrik, tetapi dari arus yang teriduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar. Motor induksi 3 fasa berputar pada kecepatan yang konstan, mulai dari tidak berbeban sampai mencapai keadaan beban
penuh. Kecepatan putaran motor ini dipengaruhi oleh frekuensi, dengan demikian pengaruh kecepatam putaran motor tidak mudah kita atur.
Kosntruksi dari motor induksi 3 fasa sama dengan motor induksi secara umum, yakni komponen utamanya adalah stator dan rotor. Stator adalah bagian mesin yang terletak pada bagian luar dan merupakan tempat mengalirkan arus beban. Sedangkan rotor adalah bagian dari mesin yang berputar dan letaknya pada bagian dalam. Rotor tersebut terbuat dari besi bundar berlaminasi yang mempunyai alur – alur sebagai tempat terletaknya kumparan.
Gambar 1. Rotor dan Stator pada Motor Induksi Kecepatan putaran rotor motor induksi harus lebih lambat dari kecepatan sinkronnya. Hal ini agar konduktor pada rotor selalu dipotong oleh medan putar, sehingga pada rotor timbul tegangan induksi yang akan menghasilkan arus induksi pada rotor. Arus induksi ini kemudian berinteraksi dengan fluks yang dihasilkan stator sehingga menghasilkan torsi. Selisih antara kecepatan putaran rotor dengan kecepatan sinkronnya disebut slip (s). Pada umumnya slip dinyatakan dalam persen dari kecepatan sinkron.
Slip (s) =
x 100% Dimana :
Ns = kecepatan sinkron Nr = kecepatan putaran rotor
3
Gambar 2. Efek Slip pada GGL Induksi Sekitar Celah Udara dan Konduktor
2.2 Sistem Proteksi Tenaga Listrik
Sistem proteksi tenaga listrik adalah sistem pengaman pada peralatan – peralatan yang terpasang pada sistem tenaga listrik, seperti motor, generator, transformator,saluran udara tegangan tinggi, saluran kabel bawah tanah, dan lain sebagainya terhadap kondisi abnormal operasi sistem tenaga listrik tersebut.
Sistem proteksi yang baik dapat mencegah / mengurangi timbulnya gangguan. Jika bagian yang terganggu diisolasi dengan cepat maka kerusakan dapat diminimalisir. Selain itu, bagian yang terganggu dapat diperbaiki secepat mungkin sehingga fungsi pelayanannya dapat dilanjutkan tanpa penundaann waktu yang lebih lama.
2.3 Tujuan Proteksi Motor
Tujuan dari sistem proteksi motor adalah :
a. Untuk menghindari atau
mengurangi kerusakan motor akibat adanya gangguan abnormal baik dari dalam maupun dari luar b. Untuk melokalisir daerah yang
mengalami gangguan menjadi sekecil mungkin
c. Untuk mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh gangguan yang terjadi pada motor
3. SISTEM PROTEKSI MOTOR
063P101AM PADA PT.
PERTAMINA (PERSERO) RU IV CILACAP
3.1 Motor 063P101AM
Motor 063P101AM terletak di
Utilities, yang merupakan unit yang
menyediakan semua kebutuhan utilities unit-unit proses seperti uap, listrik, angin instrumen, air bersih, air pendingin serta bahan bakar. Motor ini bertugas sebagai penggerak pompa (water intake pump). Pompa mengambil air laut kemudian mengalirkannya ke tangki penampungan.
Penamaan 063P101AM memiliki arti tersendiri :
063 berarti unit pengadaan air baku.
P berarti motor ini digunakan untuk penggerak pompa.
102 merupakan nomor identitas dari pompa tersebut.
A merupakan satu dari tiga pompa yang ada yaitu A, B, dan C.
M berarti motor
Tabel 1. Name Plate Motor 063P101AM
Model 5K3656XJ2A HP 1500 Rpm 735 V 3300 Amp 234 Type K Frame 6356P55 Servis Factor 1.0 Temperature 40o C Insulation Class B
Time Rating Cont.
F 50 Hz
Phase 3
4
Pada pengaplikasiannya, motor dipasang secara vertikal dan dikopel dengan pompa. Pompa yang digunakan adalah jenis pompa sentrifugal. Pompa sentrifugal secara prinsip terdiri dari
casing pompa dan impeller yang terpasang
pada poros putar. Casing pompa berfungsi sebagai pelindung, batas tekan, dan juga terdiri dari saluran-saluran untuk masukan (suction) dan keluaran (discharge). Casing ini memiliki vent dan drain yang berguna untuk melepas udara atau gas yang terjebak dalam casing selain juga untuk memudahkan perawatan.
Gambar 3. Pompa Sentrifugal
3.2 GE MULTILIN 369 Motor Management Relay
Gambar 4. Tampilan GE MULTILIN 369 GE MULTILIN 369 termasuk salah satu Microprocessor Based Motor
Protection yaitu suatu rele yang merupakan paket antara software dan hardware, bekerja sama memproteksi,
mengendalikan dan mengawasi
(protection, control and monitoring).
3.3 Aplikasi GE MULTILIN 369 pada Motor 063P101AM
3.3.1 Instalasi
Gambar 5. Diagram Skematik Instalasi GE MULTILIN 369 pada Motor 063P101AM
3.3.2 Proteksi GE MULTILIN 369 untuk motor 063P101AM
Untuk motor 063P101AM tidak semua elemen proteksi GE MULTILIN 369 digunakan, yang digunakan hanyalah proteksi overload, phase unbalance, acceleration time, mechanical jam, dan ground fault.
3.3.2.1 Overload
Sebuah motor listrik harus diberikan beban sesuai dengan kemampuannya. Apabila secara sengaja maupun tidak sengaja motor listrik tersebut dibebani melebihi kapasitasnya, maka akan timbul arus yang lebih besar yang mengalir pada motor.
Arus yang besar akan
menyebabkan motor menjadi panas. Panas merupakan salah satu musuh utama dari motor listrik karena dapat merusak isolasinya. Maka dari itu dibutuhkan sistem proteksi untuk mencegah motor menjadi terlalu panas. Di sinilah rele
5
Gambar 5. Kurva Standar Overload Kurva di atas dibuat dari rumus : T
T : waktu operasi rele ( sekon )
3.3.2.2 Phase Unbalance
Gangguan ini terjadi saat arus di ketiga fasa IA, IB, dan IC pada motor tidaklah seimbang. Arus yang mengalir pun menjadi tidak seimbang. Hal ini dapat menyebabkan motor menjadi panas, putarannya terbalik dan bahkan motor mati.
Parameter yang dibutuhkan untuk mengatur rele ini adalah nilai persen ketidakseimbangan arus dan waktu delay beroperasi.
Jika
I
rata-rata ≥ IFLA ,
Jika Irata-rata < IFLA ,
Contoh : IA = 4; IB = 4; IC = 4,8 Irata-rata = 4,27, Irata-rata ≥ IFLA
Maka
Semakin besar nilai persen keidakseimbangan sebuah motor berarti gangguannya semakin membahayakan.
3.3.2.3 Acceleration Time
Saat dalam proses starting motor, motor akan menarik arus yang tinggi hingga motor tersebut sudah berjalan dalam kondisi normal. Apabila starting berlangsung terlalu lama atau berulang dan motor belum mau start juga, akan menyebabkan motor menjadi panas. Untuk itu dibutuhkan proteksi yang dapat memutus hubungan saat proses starting dianggap terlalu lama. Itulah fungsi dari rele acceleration time ini.
Dalam pengoperasiannya, yang perlu untuk diatur adalah batas waktu maksimal yang diizinkan untuk motor berada dalam proses starting. Untuk batas waktunya sendiri melihat hot stall dari motor. Diatur sebelum mendekati titik hot
stall motor. Bila sudah melebihi batas
waktu pengaturan tersebut, rele akan langsung memutus hubungan.
6 3.3.2.4 Mechanical Jam
Saat sedang berjalan normal, motor bisa saja tiba-tiba terhambat secara mekanis. Hal yang dapat menyebabkan
mechanical jam adalah :
Pelumasan pada motor tidak sempurna.
Pemeliharaan motor listrik kurang baik.
Pemasangan instalasi tidak teliti dan kurang cermat.
Pemakaian bagian perlengkapan motor tidak sesuai.
Pembebanan mekanis yang digerakkan lebih besar dari kemampuan motor.
Bila hal tersebut terjadi, motor akan menarik arus yang sangat besar saat berusaha berputar secara normal kembali. Arus yang besar menyebabkan motor akan menjadi panas.
3.3.2.5 Ground Fault
Pada suatu kondisi, salah satu kawat fasa motor bisa saja terhubung langsung dengan ground. Hal ini umumnya terjadi karena tembusnya isolasi antara kawat fasa dan ground.
Untuk mencegah ground fault GE MULTILIN 369 akan mendeteksi arus yang mengalir antara kawat fasa dan
ground dengan menggunakan CT. Untuk
mengoperasikannya kita perlu mengatur arus maksimum yang mengalir ke ground dan waktu delay operasi rele. Waktu delay operasi rele ground fault biasanya diatur menjadi nol detik agar rele langsung memutus hubungan seketika, dan mencegah gangguan ini merusak sistem di atasnya.
3.3.3 Nilai Setpoints GE MULTILIN 369 pada Motor 063P101AM
Berikut adalah nilai-nilai setpoints yang digunakan untuk motor 063P101AM.
3.3.3.1 Overload
Tabel 2. Setpoints Overload
Curve Style Standard
Curve Number 5 Overload Pickup Level 2.00 x FLA Operating Time 145.79 s 3.3.3.2 Phase Unbalance
Tabel 3. Setpoints Phase Unbalance
Unbalance Alarm Events ON Current Unbalance Trip Latched Unbalance Trip Level 10% Unbalance Trip Delay 5 s 3.3.3.3 Acceleration Time
Tabel 4. Setpoints Acceleration Time
Acceleration Trip Latched
Assign Trip Reles Trip
Acceleration Time From Start
10.0 s
3.3.3.4 Mechanical Jam
Tabel 5. Setpoints Mechanical Jam
Mechanical Jam Trip
Latched
Assign Trip Reles Trip
Mechanical Jam Trip Level 1.50 x FLA Mechanical Jam Trip Delay 1.0 s
7 3.3.3.5 Ground Fault
Tabel 6. Setpoints Ground Fault
Ground Fault Trip Latched
Assign Ground Fault Reles
Trip
Ground Fault Trip Level
1.00 x CT
Ground Fault Trip Delay
0.00 s
3.3.4 Pengujian GE MULTILIN 369 pada Motor 063P101AM
Pengujian kalibrasi GE
MULTILIN 369 dilakukan dengan alat
Relay Test System FREJA 300. Alat ini
akan menginjeksi arus sebesar nilai tertentu ke GE MULTILIN 369 dan diukur waktunya hingga GE MULTILIN 369 berhasil memutuskan hubungan. Data-data yang didapatkan lalu dicocokkan dengan nilai-nilai setpoints. Bila masih sesuai maka GE MULTILIN 369 dianggap masih terkalibrasikan dengan baik. Bila tidak sesuai, perlu dilakukan pengaturan
setpoints lagi, selanjutnya diuji kembali.
Gambar 6. Pengujian GE MULTILIN 369 Menggunakan FREJA 300
Gambar 7. Pengujian Ground GE MULTILIN 369 Menggunakan FREJA 300
3.3.4.1 Pengujian Rele Overload
Untuk menguji rele overload dapat mengikuti tahapan berikut:
1. Hubungkan GE MULTILIN 369 dengan FREJA 300.
2. Injeksikan arus tiga fasa sebesar 200% arus full load ke GE MULTILIN 369.
3. Catat waktu yang dibutuhkan GE MULTILIN 369 untuk trip. CT yang digunakan memiliki ratio 300/5, sementara arus full load motor adalah 239 A ≈ 240 A. Karena itu, arus full
load yang dirasakan GE MULTILIN 369
adalah sekitar 4 A.
Hasil pengujian ini dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 7. Hasil Pengujian Rele Overload
Test Current Setting 200% FLA Current Injection (A) A : 8 ; B : 8 ; C : 8 Operating Time Std : 145.79 Act : 150.21 Indication TRIP
Pada pengujian rele overload ini, diinjeksikan arus tiga fasa sebesar 2 x FLA yaitu 8A untuk masing-masing fasa. Dibutuhkan waktu selama 150,21 sekon untuk trip. Tabel di atas menunjukkan perbedaan antara hasil pengujian dengan nilai setpoints di bagian waktu operasi rele. Perbedaan yang terjadi adalah sekitar 4,42 sekon.
3.3.4.2 Pengujian Rele Phase Unbalance
Untuk menguji rele phase unbalance dapat mengikuti tahapan berikut:
8
1. Hubungkan GE MULTILIN 369 dengan FREJA 300
2. Injeksikan arus tiga fasa sebesar 100% arus full load ke GE MULTILIN 369
3. Turunkan nilai arus salah satu fasa,
sehingga persen
ketidakseimbangannya menjadi melebihi 10%
4. Catat waktu yang dibutuhkan GE MULTILIN 369 untuk trip
Hasil pengujian ini dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 8. Hasil Pengujian Rele Phase
Unbalance Test Current Setting 10% Unbalance Current Injection (A) A : 3.2 ; B : 4 ; C : 4
Operating Time Std : 5 Act : 5.03
Indication TRIP
Pada pengujian rele phase unbalance dengan menginjeksikan arus
sebesar 1 x FLA dan menurunkan nilai arus salah satu fasa sehingga persen keseimbangannya menjadi 10% maka dibutuhkan waktu 5,03 sekon untuk rele trip. Tabel di atas menunjukkan sedikit sekali perbedaan antara hasil pengujian dengan nilai setpoints pada bagian waktu operasi rele. Perbedaan yang terjadi hanya sekitar 0,03 sekon.
3.3.4.3 Pengujian Rele Acceleration Time
Untuk menguji rele acceleration
time dapat mengikuti tahapan berikut:
1. Hubungkan GE MULTILIN 369 dengan FREJA 300
2. Injeksikan arus tiga fasa sebesar 120% ke GE MULTILIN 369 3. Catat waktu yang dibutuhkan GE
MULTILIN 369 untuk trip
Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 9. Hasil Pengujian Rele
Acceleration Time Test Current Setting 120% FLA Current Injection (A) A : 5 ; B : 5 ; C : 5
Operating Time Std : 10 Act : 10.01
Indication TRIP
Pada pengujian rele acceleration
time dengan menginjeksikan arus sebesar
1,2 x FLA maka dibutuhkan waktu 10,01 sekon untuk rele trip. Berdasarkan tabel di atas perbedaan antara hasil pengujian dengan nilai setpoints di bagian waktu operasi rele hanya 0,01 sekon dari waktu setpoint 10 sekon.
3.3.4.4 Pengujian Rele Mechaniacal Jam
Untuk menguji rele mechanical
jam dapat mengikuti tahapan berikut:
1. Hubungkan GE MULTILIN 369 dengan FREJA 300
2. Injeksikan arus tiga fasa sebesar 100% FLA lalu dinaikkan hingga 150% FLA
3. Catat waktu yang dibutuhkan GE MULTILIN 369 untuk trip.
Hasil pengujian tersebut dapat dilihat pada tabel berikut.
9
Tabel 10. Hasil Pengujian Rele
Mechanical Jam Test Current Setting 150% FLA Current Injection (A) 4-7
Operating Time Std : 1 Act : 1.03
Indication TRIP
Pada pengujian rele mechanical
jam ini diinjeksikan arus sebesar 1 x FLA
kemudian dinaikkan hingga 1,5 x FLA, maka waktu rele untuk trip adalah 1,03 sekon atau hanya berbeda 0,03 sekon dari waktu settingnya yaitu 1 sekon.
3.3.4.5 Pengujian Rele Ground Fault
Untuk menguji rele ground fault dapat mengikuti tahapan berikut:
1. Hubungkan GE MULTILIN 369 dengan FREJA 300
2. Injeksikan arus di salah satu fasa sebesar 100% setting CT
3. Catat waktu yang dibutuhkan GE MULTILIN 369 untuk trip
Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 11. Hasil Pengujian Rele Ground
Fault Test Current Setting (A) 1.0 x CT (8) Current Injection (A) 5 Operating Time Std : Instant Act : Instant Indication TRIP
Pada pengujian rele ground fault ini diinjeksikan arus 1 x CT (8) dan rele langsung trip. Jadi rele ground fault ini
berfungsi dengan sangat baik dan berhasil trip tepat saat gangguan terjadi, sama seperti setpoint-nya.
4. PENUTUP 4.1 Kesimpulan
1. Sama seperti dunia industri lainnya, PT. PERTAMINA (PERSERO) RU IV Cilacap juga menggunakan banyak motor listrik untuk berbagai keperluan.
2. Motor 063P101AM merupakan motor penggerak pompa (water
intake pump).
3. GE MULTILIN 369 termasuk salah satu Microprocessor Based Motor
Protection atau termasuk rele digital.
4. Microprocessor Based Motor Protection adalah suatu rele yang
merupakan paket antara software dan
hardware, bekerja sama
memproteksi, mengendalikan dan mengawasi.
5. GE MULTILIN 369 Motor
Management Relay menggunakan
pendeteksian berdasarkan arus fasa motor.
6. Motor 063P101AM menggunakan GE MULTILIN 369 untuk sistem proteksinya.
7. Rele proteksi yang digunakan GE MULTILIN 369 untuk proteksi motor 063P101AM adalah rele
overload, phase unbalance, acceleration time, mechanical jam,
dan ground fault.
4.2 Saran
Untuk menghindari masalah-masalah kerusakan sistem proteksi dan menjaga keandalan dari fungsi sistem proteksi maka seharusnya pemeliharaan dan pengujian secara berkala terhadap semua komponen sistem proteksi dilakukan lebih sering.
10 DAFTAR PUSTAKA
1. Anonim.2009.369 Motor Management
Relay Instruction Manual.Ontario:
General Electric
2. D. Stevenson William.1983.Analisa
Sistem Tenaga Listrik. Bandung :
PT.Gelora Aksara Pramata
3. Mason C Russel. The Art and Science
of Protective Relaying : General
Electric 4. http://www.en.wikipedia.org/wiki/digi tal_protective_relay 5. http://www.blogs.itb.ac.id/elw2244k0 112211041arigustian/2013/04/25/mesi n-alternating-current-ac/ 6. http://www.bankindonk.blogspot.com/ 2013/04/makalah-relay-proteksi.html 7. http://www.baiuanggara.wordpress.co m/2009/01/04/prinsip-kerja-pompa-sentrifugal/ BIODATA Adam Kusuma Wardana 21060110120031 Riwayat pendidikan SD Negeri 5 Wonosobo, SMP Negeri 1 Wonosobo, SMA Negeri 5 Semarang. Pada tahun 2010, penulis melanjutkan studi di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.
Mengetahui, Dosen Pembimbing
Dr.Ir. Djoko Windarto, MT NIP. 196405261989031002
