ANALISIS SISTEM DISTRIBUSI DAN KOORDINASI PROTEKSI SISTEM 33KV AKIBAT TERJADINYA SHORT CIRCUIT PADA TRANSFORMATOR TH-TR-01 DI ISLAND TANJING HARAPAN PT PUPUK KALTIM MENGGUNAKAN METODE REVIEW BY EVIDENT - ITS Repository

(1)

Tugas Akhir – TE141599

ANALISIS SISTEM DISTRIBUSI DAN KOORDINASI

PROTEKSI SISTEM 33KV AKIBAT TERJADINYA SHORT

CIRCUIT PADA TRANSFORMATOR TH-TR-01 DI

ISLAND TANJING HARAPAN PT PUPUK KALTIM

MENGGUNAKAN METODE REVIEW BY EVIDENT

Dwi Iqbal Aripa NRP 2212100138 Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Margo Pujiantara, M.T. Ir. Arif Musthofa, M.T. JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri

(2)

FINAL PROJECT– TE141599

DISTRIBUTION SYSTEM ANALYSIS AND PROTECTION

COORDINATION 33KV SYSTEM CAUSED BY SHORT

CIRCUIT ON TRANSFORMATOR TH-TR-01 AT

TANJUNG HARAPAN ISLAND PT PUPUK KALTIM

USING REVIEW BY EVIDENT METHOD

Dwi Iqbal Aripa NRP 2212100138 Advisors

Dr. Ir. Margo Pujiantara, M.T. Ir. Arif Musthofa, M.T.

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING Faculty of Industrial Technology

(3)

(4)

(5)

ANALISIS SISTEM DISTRIBUSI DAN KOORDINASI PROTEKSI SISTEM 33KV AKIBAT TERJADINYA SHORT CIRCUIT PADA TRANSFORMATOR TH-TR-01 DIISLAND TANJUNG HARAPAN PT PUPUK KALTIM MENGGUNAKAN

METODEREVIEW BY EVIDENT

Nama Mahasiswa : Dwi Iqbal Aripa NRP : 2212 100 138

Pembimbing : 1. Dr. Ir. Margo Pujiantara, M.T. : 2. Ir. Arif Musthofa, M.T.

Abstrak

Dalam meningkatkan hasil produksi, dibutuhkan pengembangan dan pembaruan peralatan penunjang produksi, seperti generator, motor, transformator, dan peralatan lainnya. Saat ini PT Pupuk Kaltim telah melakukan pembaruan transformator yaitu TH-TR-01 sebesar 15 MVA pada bus 33 KV di Island Tanjung Harapan. Pembaruan transformator ini diiringi dengan penambahan beban baru namun, beban tersebut belum selesai dibangun, sehingga transformator yang sudah dihubungkan dengan box jointing terminal mengalami hubung singkat akibat proses kondensasi pada terminasi kontak kabel ke

bushing transformator. Hubung singkat tersebut mengakibatkan island

lain juga merasakan gangguan karna sistem yang saling terhubung. Sehubungan dengan hal tersebut perlu dilakukan analisis terhadap sistem distribusi dan koordinasi proteksi eksisting PT Pupuk Kaltim sehingga didapatkan koordinasi proteksi yang tepat dalam mendeteksi dan mengisolir gangguan. Pada tugas akhir ini dilakukan analisis sistem dan studi koordinasi dari sistem distribusi PT Pupuk Kaltim untuk mengetahui sistem distribusi serta setting rele yang tepat ketika terjadi

short circuitpada transformator TH-TR-01 diIslandTanjung Harapan.

Kata kunci : Analisis sistem distribusi, Koordinasi proteksi, Resetting

(6)

DISTRIBUTION SYSTEM ANALYSIS AND PROTECTION COORDINATION 33KV SYSTEM CAUSED BY SHORT CIRCUIT ON TRANSFORMATOR TH-TR-01 AT TANJUNG HARAPAN ISLAND PT PUPUK KALTIM USING REVIEW BY

EVIDENT METHOD

Name of Student : Dwi Iqbal Aripa

NRP : 2212 100 138

Advisor : 1. Dr. Ir. Margo Pujiantara, M.T. : 2. Ir. Arif Musthofa, M.T.

Abstrack

In improving the production, development and updates are required to support production equipment, such as generators, motors, transformers, and other equipment. Today, PT Pupuk Kaltim has done an update 15 MVA transformer namely TH-TR-01 at 33 KV bus in Island Tanjung Harapan. That updates is accompanied with the addition of new load, but has not yet been completed, so the transformer which is connected to the terminal box jointing became short due to condensation on contact termination cable bushing into the transformer. The short circuit resulted another island also felt short circuit because island is an interconnected system . Because of it analysis of the distribution system and protection of the existing coordination PT Pupuk Kaltim are needed to obtain appropriate protection in the coordination of detecting and isolating fault. In this final project, distribution system analysis and proteciton coordination studies of the distribution system PT Pupuk Kaltim is done to find the right distribution system and setting relay when a short circuit in the transformer TH-TR-01 in Island Tanjung Harapan happened.

Keywords : Distribution system analysis, Protection Coordination,

(7)

DAFTAR ISI

1.2 Perumusan Masalah ...2

1.3 Tujuan ...2

1.4 Metodologi...2

1.5 Sistematika Penulisan ...3

1.6 Manfaat ...5

BAB 2 KOORDINASI PROTEKSI SISTEM KELISTRIKAN 2.1 Gangguan Beban Lebih...7

2.2 Gangguan Hubung Singkat ...7

2.3 Perhitungan Arus Hubung Singkat...7

2.3.1 Hubung Singkat Tiga Fasa ...7

2.3.2 Hubung Singkat Antar Fasa ...9

2.3.3 Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah...9

2.4 Trafo Arus ...9

2.5 Trafo Isolasi ...10

2.6 Rele Proteksi ...10

2.7 Rele Arus Lebih ...11

2.7.1 Rele Arus Lebih Waktu Invers...11

2.7.2 Rele Arus Lebih Waktu Tertentu ...11

2.7.3 Rele Arus Lebih Waktu Instan ...12

(8)

2.8.2 Penyetelan Rele Arus Lebih Waktu Instan ... 15

2.9 Koordinasi Berdasarkan Arus dan Waktu... 15

2.10 Rele Gangguan Ke Tanah ... 16

BAB 3 SISTEM KELISTRIKAN ISLAND TANJUNG HARAPAN PT PUPUK KALTIM 3.1 Sistem Kelistrikan Island Tanjung Harapan ... 17

3.2 Kapasitas Pembangkitan ... 18

3.3 Sistem Distribusi Island Tanjung Harapan ... 18

3.4 Data Beban Island Tanjung Harapan ... 19

3.5 Sistem Proteksi Island Tanjung Harapan ... 20

BAB 4 SIMULASI DAN ANALISIS SISTEM SERTA KOORDINASI PROTEKSI PADA ISLAND TANJUNG HARAPAN PT PUPUK KALTIM 4.1 Pemodelan Sistem Kelistrikan Island Tanjung Harapan... 23

4.2 Simulasi dan Analisis Eksisting Sistem Distribusi Island Tanjung Harapan... 24

4.3 Simulasi dan Analisis Sistem Distribusi Island Tanjung Harapan dengan Transformator Isolasi ... 31

4.4 Pemodelan Tipikal Koordinasi Island Tanjung Harapan dengan Trafo Isolasi ... 33

4.5 Analisis Arus Hubung Singkat... 34

4.5.1 Analisis Hubung Singkat Minimum ... 35

4.5.2 Analisis Hubung Singkat Maksimum ... 35

4.6 Koordinasi Rele Arus Lebih Gangguan Fasa Tipikal ... 35

4.6.1 Koordnasi Rele Arus Lebih Gangguan Fasa Tipikal Utama 1 ... 36

4.6.2 Koordnasi Rele Arus Lebih Gangguan Fasa Tipikal Utama 2 ... 49

4.6.3 Koordnasi Rele Arus Lebih Gangguan Fasa Tipikal Lain .. 64

4.7 Koordinasi Rele Arus Lebih Gangguan Ke Tanah Tipikal ... 73

4.7.1 Koordnasi Rele Arus Lebih Gangguan Tanah Tipikal 1... 74

4.7.2 Koordnasi Rele Arus Lebih Gangguan Tanah Tipikal 2... 79

(9)

BAB 5 PENUTUP

5.1 Kesimpulan ...87

5.2 Saran ...87

DAFTAR PUSTAKA ...89

(10)

DAFTAR GAMBAR

HALAMAN

Gambar 1.1 Diagram metodologi pengerjaan tugas akhir ...4

Gambar 2.1 Model diagram listrik trafo arus...9

Gambar 2.2 Diagram blok urutan kerja rele proteksi...10

Gambar 2.3 Karakteristik rele arus lebih waktuinvers...12

Gambar 2.4 Karakteristik rele arus lebih waktuinstan...13

Gambar 2.5 Kombinasi rele arus lebih waktu instandan invers...14

Gambar 3.1 Single line diagrameksistingIslandTanjung Harapan ...17

Gambar 3.2 Single line diagramPT KDMUtility Center...18

Gambar 4.1 Pemodelan sistem kelistrikanIslandTanjung Harapan ...23

Gambar 4.2 Pemodelan daerah transformator TH-TR-01...24

Gambar 4.3 Simulasishort circuitpada transformator TH-TR-01 ...25

Gambar 4.4 Hasil simulasisequence of operation...25

Gambar 4.5 Plot kurva TCC eksisting rele ...26

Gambar 4.6 Posisi rele OCR_OUT81 dan OCR_INC81 ...27

Gambar 4.7 Posisi rele OCR_SP31 ...27

Gambar 4.8 Posisi rele Relay21 dan Relay30...28

Gambar 4.9 Islandrele Relay21 dan Relay30 ...29

Gambar 4.10 Posisi rele F1-2, F2-3, dan INC-TIE-P-1501-2...29

Gambar 4.11Islandrele F1-2, F2-3, dan INC-TIE-P-1501-2 ...30

Gambar 4.12Islandrele K3-BKR-11 dan rele Outgoing kaltim 2 ...30

Gambar 4.13 Pemodelan arah aliran arus kontribusi ...31

Gambar 4.14 Pemodelansingle line diagrambaru dengan trafo isolasi 32 Gambar 4.15 Hasil simulasi dengan trafo isolasi...32

Gambar 4.16 Pemodelan letak rele yang bekerja...33

Gambar 4.17 Tipikal-tipikalIslandTanjung Harapan ...34

Gambar 4.18 Tipikal utama 1IslandTanjung Harapan...37

Gambar 4.19Time-current curve existingtipikal utama 1a...38

Gambar 4.20Time-current curve resettingtipikal utama 1a ...42

Gambar 4.21Time-current curve existingtipikal utama 1b ...43

Gambar 4.22Time-current curve resettingtipikal utama 1b ...49

Gambar 4.23 Tipikal utama 2IslandTanjung Harapan...50

(11)

Gambar 4.25Time-current curve resettingtipikal utama 2a ... 55

Gambar 4.26Time-current curve existingtipikal utama 2b... 56

Gambar 4.27Time-current curve resettingtipikal utama 2b ... 63

Gambar 4.28 Tipikal lainIslandTanjung Harapan... 64

Gambar 4.29Time-current curve resettingtipikal lain 1 ... 68

Gambar 4.32Single line diagramtipikal 1 ... 74

Gambar 4.33Time-current curvetipikal 1dari rele OCR_OUT2TH .... 77

Gambar 4.34Time-current curvetipikal 1dari rele OCR_OUT1TH .... 78

Gambar 4.36Time-current curvetipikal 2 dari rele OCR_OUT81 ... 82

Gambar 4.37Time-current curvetipikal 2 dari rele OCR_OUT82 ... 83

(12)

DAFTAR TABEL

HALAMAN

Tabel 2.1 Tabel gangguan hubung singkat ...8

Tabel 2.2 Tabel koefisieninversMerlin Gerin ...14

Tabel 2.3 Tabel koefisieninversABB...15

Tabel 3.1 Data kapasitas pembangkit diIslandTanjung Harapan...18

Tabel 3.2 Data level tegangan bus diIslandTanjung Harapan ...19

Tabel 3.3 Data trafo sistem distribusiIslandTanjung Harapan...19

Tabel 3.4 Data beban sistem distribusi diIslandTanjung Harapan...21

Tabel 4.1 Data arus hubung singkat minimum ...35

(13)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Kontinuitas pasokan daya pada suatu industri sangat diperlukan untuk memastikan proses produksi tetap terlaksana maka diperlukan koordinasi proteksi yang baik. Diharapkan ketika terjadi gangguan maka pemutus atau circuit breaker (CB) yang terletak paling dekat dengan titik gangguan dapat bekerja terlebih dahulu. Ketika CB yang paling dekat dengan titik gangguan mengalami kegagalan maka CB backup

akan segera bekerja sesuai dengan waktu yang telah ditentukan.

PT Pupuk Kaltim merupakan perusahaan pupuk dan juga anak perusahaan PT Pupuk Indonesia Holding Company yang terletak di Bontang, Kalimantan Timur. Dalam proses produksi, selain menggunakan generator milik sendiri, PT Pupuk Kaltim juga disuplai oleh sebuah perusahaan utility center yaitu PT Kaltim Daya Mandiri. Untuk meningkatkan hasil produksi maka PT Pupuk Kaltim melakukan pembaruan pada Transformator yaitu TH-TR-01 sebesar 15 MVA dan penambahan beban baru pada bus 33 KV di IslandTanjung Harapan, namun beban baru tersebut mengalami keterlambatan pemabngunan, sehingga transformator TH-TR-01 yang sudah terhubung dengan sistem mengalami short circuit pada box jointing terminal. Short circuit ini terjadi akibat proses kondensasi pada terminasi kontak kabel kebushing

transformator. Proses kondensasi ini terjadi karena adanya humidity

yang terjebak di dalamboxdan transformator tidak berbeban. Terjadinya

short circuit tersebut mengakibatkanisland lain pada sistem PT KDM juga merasakan gangguan karena sistem island saling terhubung sehingga arus dari seluruh island mengalir pada titik gangguan. Oleh karena itu diperlukanreview dan studi koordinasi proteksi ulang untuk memperoleh sistem koordinasi yang baik sehingga ketika terjadi gangguan, sistem lain tidak merasakan pengaruh.

Tugas akhir ini membahas review sistem distribusi dan koordinasi proteksi pada PT Pupuk Kaltim akibat terjadinyashort circuit

(14)

serta tidak mengganggu sistem yang beroperasi dan mencegah kerusakan pada peralatan listrik di industri.

1.2 Permasalahan

Permasalahan utama yang dibahas dalam tugas akhir ini adalah bagaimana sistem distribusi dan koordinasi proteksi untuk HVCB (High Voltage CB) yang tepat padaIslandTanjung Harapan PT Pupuk Kaltim ketika terjadishort circuitpada transformator TH-TR-01.

1.3 Tujuan

Tujuan dari tugas akhir ini diharapkan sebagai berikut:

1. Memodelkan, mensimulasikan serta menganalisis sistem kelistrikan padaIslandTanjung Harapan PT Pupuk Kaltim. 2. Mendapatkan sistem distribusi yang tepat pada IslandTanjung

Harapan PT Pupuk Kaltim.

3. Mendapatkan setting dari koordinasi rele arus lebih dan rele gangguan ke tanah tegangan menengah yang tepat padaIsland

Tanjung Harapan PT Pupuk Kaltim.

4. Dapat digunakan sebagai masukan bagi PT Pupuk Kaltim dalam melakukan koordinasi proteksi yang tepat.

5. Dapat menjadi referensi mengenai studi koordinasi rele arus lebih dan rele gangguan ke tanah bagi mahasiswa yang akan mengerjakan tugas akhir dengan permasalahan yang serupa.

1.4 Metodologi

Metodologi yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah: 1. Studi Literatur

Mengumpulkan dan mempelajari buku serta referensi yang berhubungan dengan koordinasi proteksi. Hal ini dilakukan untuk menambah pemahaman mengenai permasalahan yang dihadapi dan mengetahui langkah-langkah dalam menyelesaikan permasalahan tersebut.

2. Pengumpulan Data

Mengumpulkan data-data mengenai sistem kelistrikan diIsland

Tanjung Harapan PT Pupuk Kaltim meliputi single line diagramdan data-data peralatan lainnya.

3. Pemodelan Sistem

(15)

dilakukan agar dapat melakukan simulasi untuk mengetahui aliran daya dan besarnya arus gangguan hubung singkat. 4. Simulasi dan Review

Simulasi dilakukan untuk mengetahui aliran daya, tegangan setiap bus dan gangguan hubung singkat. Nilai arus hubung singkat yang dibutuhkan adalah arus gangguan hubung singkat minimum dan maksimum pada setiap bus. Nilai arus gangguan hubung singkat maksimum adalah gangguan hubung singkat 3 fasa sedangkan nilai arus hubung singkat minimum adalah gangguan hubung singkat antar fasa. Nilai arus tersebut nantinya akan digunakan untuk menentukan setting rele proteksi. Lalu juga melakukanreviewterhadap sistem distribusi eksisting.

5. Analisis Simulasi

Dari simulasin yang dilakukan akan didapatkan hasil yang akan digunakan sebagai komponen untuk melakukan perhitungan

setting proteksi yang tepat. Lalu hasil dari review akan digunakan untuk memperbarui sistem distribusiisland.

6. Pembuatan Laporan Tugas Akhir

Laporan tugas akhir berisi hasil analisis koordinasi proteksi. Dengan nilai yang telah didapatkan diharapkan sistem proteksi dapat bekerja dengan cepat dan tepat..

Diagram metodologi pengerjaan dapat dilihat pada gambar 1.1.

1.5 Sistematika Penulisan

Pada tugas akhir ini akan terbagi atas 5 bab dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

Bab 1 : PENDAHULUAN

Bab ini meliputi latar belakang permasalahan, tujuan, serta manfaat dari tugas akhir ini, penjabaran mengenai metodologi pengerjaan dan sistematika penulisan.

Bab 2 : KOORDINASI PROTEKSI SISTEM KELISTRIKAN

Bab ini menjabarkan mengenai teori-teori dan kajian pustaka yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini.

Bab 3 : SISTEM KELISTRIKAN ISLANDTANJUNG HARAPAN PT PUPUK KALTIM

Bab ini menjelaskan mengenai sistem kelistrikan eksisting pada

(16)

(17)

Bab 4 : SIMULASI DAN ANALISIS SISTEM SERTA KOORDINASI PROTEKSI PADA ISLAND TANJUNG HARAPAN PT PUPUK KALTIM

Perhitungan dan hasil simulasi yang telah dilakukan dibahas pada bab ini dengan rekomendasi setting rele untuk koordinasi proteksi dan hasil pengembangan sistem distribusiIslandTanjung Harapan .

Bab 5 : PENUTUP

Bab ini berisi saran dan kesimpulan dari hasil analisis yang telah dilakukan.

1.6 Manfaat

Dengan tugas akhir ini diharapkan dapat memberikan manfaat yaitu sebagai rekomendasi bagi PT Pupuk Kaltim untuk pengemnbangan

(18)

(19)

BAB 2

KOORDINASI PROTEKSI SISTEM KELISTRIKAN

Koordinasi proteksi dalam sistem tenaga listrik berperan penting untuk mengamankan peralatan dari kerusakan akibat terjadinya gangguan. Ketika terjadi gangguan dalam sistem tenaga listrik, sistem proteksi harus mampu mengisolir arus gangguan agar tidak terjadi kerusakan pada peralatan dan kontinuitas pelayanan tetap terjaga [1].

2.1 Gangguan Beban Lebih

Gangguan beban lebih adalah gangguan yang terjadi ketika arus yang mengalir dalam sistem melebihi arus nominal yang diizinkan (I>In) dan terjadi secara kontinu yang melebihi kapasitas dari peralatan listrik dan kapasitas proteksi sehingga mengakibatkan rusaknya peralatan listrik.

2.2 Gangguan Hubung Singkat

Gangguan lain pada sistem kelistrikan adalah gangguan hubung singkat. Gangguan ini digolongkan dalam dua kelompok yang pertama adalah gangguan hubung singkat tidak simetri atau asimetri. Gangguan ini adalah yang sering terjadi pada sistem kelistrikan dan contoh gangguan ini adalah gangguan hubung singkat antar fasa, satu fasa ke tanah, dan dua fasa ke tanah. Kelompok kedua adalah gangguan simetri dan contoh gangguan ini adalah gangguan hubung singkat tiga fasa. Tabel gangguan hubung singkat dapat dilihat pada tabel 2.1.

2.3 Perhitungan Arus Hubung Singkat

Dalam menghitung nilai arus hubung singkat dalam sistem kelistrikan secara umum dapat dilakukan dengan rumus berikut[2]:

2.3.1 Hubung Singkat Tiga Fasa (Asimetri)

Hubung singkat tiga fasa terjadi ketika ketiga fasa terlibat. Besar arus gangguan tiga fasa ini ( ) dapat dihitung dengan persamaan berikut:

(20)

Dimana adalah nilai teganganline to netraldan adalah reaktansi urutan positif.

Tabel 2.1Tabel gangguan hubung singkat Gangguan

Hubung Singkat

RangkaianHubung

Singkat Persamaan

3 fasa ke tanah

(simetri)

_X1

2 fasa ke tanah

(21)

2.3.2 Hubung Singkat Antar Fasa

Hubung singkat ini terjadi ketika terlibatnya dua fasa tanpa terhubung ke tanah. Besar arus gangguan antar fasa ini ( ) dapat dihitung dengan persamaan berikut:

= =√ =√ ≈ 0.866 (2.2)

Dimana adalah nilai teganganline to line dan adalah reaktansi urutan negatif.

2.3.3 Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah

Hubung singkat ini terjadi ketika terlibatnya impedansi urutan nol. Besar arus gangguan satu fasa ke tanah dapat dihitung dengan persamaan berikut:

= (2.3)

Jika sistem menggunakan pentanahansolidmakan = 0

2.4 Trafo Arus (

Current Transformer

)

(22)

Jika terminal sisi sekunder tertutup dan CT merupakan transformator ideal maka berlaku persamaan berikut:

= (2.4)

Dimana dan adalah arus kumparan primer dan sekunder sedangkan dan adalah jumlah belitan primer dan sekunder.

2.5 Trafo Isolasi

Trafo jenis ini umumnya dirancang dengan memisahkan antara gulungan primer dengan gulungan sekunder dengan begitu terjadinya hubungan singkat antara primer dan sekunder akan dapat dihindari. Kelebihan trafo ini dapat membatasi arus lebih karena sisi sekunder dan primer tidak terhubung secara langsung. Pada sistem distribusi, arus hubung singkat dapat diperkecil oleh trafo isolasi dengan memamfaatkan impedansi yang terdapat di dalam trafo untuk menahan arus gangguan. Pada prinsipnya, cara penahanan arus gangguan sangat mirip dengan cara kerja reactor dalam menahan arus gangguan, tetapi kelebihan trafo isolasi adalah tidak adanyadrop voltagesehingga sangat bagus digunakan pada sistem distribusi. Dalam skala kecil transformator jenis ini digunakan untuk merancang peralatan listrik yang lebih aman sehingga tidak menyebatkan sengatan listrik.

2.6 Rele Proteksi

Rele proteksi adalah sebuah peralatan listrik yang dirancang untuk memenuhi pemisahan bagian sistem tenaga listrik untuk mengoperasikan sinyal alarm bila terjadi gangguan atau kondisi sistem tenaga listrik tidak normal. Diagram blok urutan kerja rele proteksi dapat dilihat pada gambar 2.2.

(23)

Secara umum fungsi rele proteksi adalah sebagai berikut:

a. Membunyikan alarm, menutup rangkaian trip dari pemutus rangkaian untuk membebaskan peralatan dari gangguan b. Membebaskan bagian yang bekerja tidak normal c. Membebaskan dengan segera bagian yang terganggu d. Melokalisir akibat gangguan

e. Memberikan petunjuk atas lokasi serta jenis gangguan

2.7 Rele Arus Lebih

Merupakan salah satu jenis rele pengaman yang sering digunakan dalam proteksi sistem kelistrikan. Rele ini beroperasi ketika arus yang mengalir melebihi nilai yang ditentukan dengan memberikan sinyal kepada pemutus untuk bekerja[3].

Berdasarkan standar IEEE 242 mengenai koordinasi proteksi waktu kerja rele berkisar antara 0.3–0.4 detik untuk rele analog dan 0.2

– 0.4 detik untuk rele digital. Hal ini bertujuan untuk memastikan zona

backup dapat bekerja ketika zona primer gagal dan menghindari terjadinyatripsecara bersamaan.

Rele ini melindungi hampi semua bagian dalam sistem kelistrikan seperti jaringan distribusi dan peralatan listrik seperti transformator, generator, dan motor.

2.7.1 Rele Arus Lebih Waktu Invers

Rele ini memiliki waktu operasi yang berbanding terbalik dengan besarnya arus gangguan[4]. Jadi semakin besar arus gangguan yang terjadi maka rele akan beroperasi semakin cepat dan begitupula sebaliknya. Prinsip kerja ini juga dijelaskan dalam kurva TCC ( Time-Current Curve) yang mana berskalatime dial.

Standar IEC 60255-3 dan IEEE std 242-2001 menjelaskan bahwa jenis perlindungan waktu invers yang dibedakan oleh gradient kurvanya adalah standard inverse, very invers, ultra inverse, dan extremely inverse. Ketika arus semakin besar akan menyebabkan waktu operasi berjalan lambat seakan mendekati waktu minimumnya. Karakteristik kurva rele arus lebih waktuinversdapat dilihat pada gambar 2.3.

2.7.2 Rele Arus Lebih Waktu Tertentu

(24)

delay setting yang ditentukan. Ketika arus yang melebihi pickup set pointakan diputus dalam waktu yang bersamaan.

Gambar 2.3Karakteristik rele arus lebih waktuinvers

2.7.3 Rele Arus Lebih Waktu Instan

Untuk rele jenis ini bekerja tanpa adanya penundaan waktu. Waktu tercepat bekerjanya rele ini adalah 0.1 detik atau pada umumnya kurang dari 0.08 detik. Ketika arus gangguan hubung singkat yang ditentukan terjadi, rele akan bekerja berdasarkan arus tersebut dan membuka pemutus dalam waktu yang cepat yaitu 0.08 detik. Karakteristik rele arus lebih waktuinstan dapat dilihat pada gambar 2.4. Saat ini penggunaan rele memiliki kurva invers dan instan, sehingga kurva karakteristiknya merupakan gabungan dari kurvainstan

dan invers. Kombinasi rele arus waktu instandan invers dapat dilihar pada gambar 2.5.

2.8 Penyetelan Rele Arus Lebih

(25)

perencanaan, pengoperasian, penjadwalan yang ekonomis, dan perpindahan daya antara peralatan dalam sistem kelistrikan[5]. Setelah melakukan studi aliran daya, langkah berikutnya adalah melakukan studi hubung singkat pada suatu titik sehingga didapatkan nilai arus yang nantinya akan mengisi salah satu nilai dari parameter rele.

Gambar 2.4Karakteristik rele arus lebih waktuinstan

2.8.1 Penyetelan Rele Arus Lebih Waktu Invers

Untuk penyetelan waktuinversini membutuhkan nilai parameter

overcurrentdantime dial settingdalam menentukan waktu operasi rele. Sesuai standar British BS-142 batas nilai yang ditentukan adalah 1.05-1.3 FLA peralatan sesuai dengan persamaan berikut:

1,05 < < 1,3 (2.5)

(26)

( ) = ∝ (2.6)

Gambar 2.5Kombinasi rele arus lebih waktu instandan invers

Diaman tdadalah waktu operasi,kadalah koefisien invers 1,T adalah

time dial, adalah koefisien invers 3, I adalah nilai arus, Iset adalah arus pickup, dan adalah koefisien invers 2. Seluruh nilai koefisien untuk Rele Merlin Gerin Sepam 1000 dan ABB SPAJ140C dapat dilihat dalam tabel 2.2 dan tabel 2.3.

Tabel 2.2Tabel koefisieninversMerlin Gerin

Tipe Kurva Nilai Koefisien

k  β

Standard Inverse 0.14 0.02 2.97

Very Inverse 13.5 1 1.5

(27)

Tabel 2.3Tabel koefisieninversABB

Tipe Kurva Nilai Koefisien

k  β

Normal Inverse 0.14 0.02 1

Very Inverse 13.5 1 1

Extremely Inverse 80 2 1

Long Time Inverse 120 1 1

2.8.2 Penyetelan Rele Arus Lebih Waktu Instan

Untuk penyetelan waktu instan membutuhkan nilai pamareter dari studi hubung singkat untuk menentukan arus dan tegangan maksimum serta minimum pada titik tertentu dari sistem kelistrikan untuk mengatasi gangguan yang terjadi[6]. Nilai dari studi hubung singkat tersebut akan digunakan untuk mengisi nilaipickup point. Studi hubung singkat ini menggunakan nilai Isc min dimana nilai Isc min adalah nilai hubung singkat 3 fasa pada 30cycle. Sehingga nilaipickup pointdidapat dari persamaan berikut:

1,6 ≤ ≤ 0.8 (2.7)

Nilai 0.8 adalah factor keamanan dari sistem proteksi untuk estimasi apabila terjadi gangguan yang lebih kecil dari arus hubung singkat minimum.

2.9 Koordinasi Berdasarkan Arus dan Waktu

Suatu koordinasi sistem kelistrikan yang baik adalah bekerja secara berurutan sehingga tidak terjadi tumpeng tindih antar rele. Untuk itu dibutuhkan adanyatime delayantara rele primer dengan relebackup.

Time delayini sering dikenal dengangrading time. Berdasarkan standar IEEE 242 dapat dilihat nilaitime delaysebagai berikut:

Waktu buka pemuturs : 0.06-0.1 detik (3-5cycle)

Overtravelrele : 0.1 detik Faktor keamanan :0.12-0.22 detik

(28)

2.10 Rele Gangguan Ke Tanah

Rele gangguan ke tanah merupakan rele arus lebih yang dilengkapi denganzero sequence current filter. Rele ini bekerja untuk mengamankan gangguan satu fasa dan dua fasa ke tanah. Rele ini digunakan pada sistem yang membatasi arus gangguan ke tanah seperti pentanahan netral dengan pentanahan resistansi dimana impedansi yang rendah mampu mengurangi arus gangguan ke tanah. Untuk penyetelan rele ini adalah sebagai berikut:

5 − 10% ≤ ≤ 50% (2.8)

(29)

BAB 3

SISTEM KELISTRIKAN ISLAND TANJUNG

HARAPAN PT PUPUK KALTIM

3.1 Sistem Kelistrikan Island Tanjung Harapan

Dalam memenuhi kebutuhkan suplai daya ke beban-bebannya,

IslandTanjung Harapan PT Pupuk Kaltim menggunakan dua generator dengan kapasitas masing-masing sebesar 1x30 MW dan 1x34 MW. Sistem distribusi yang digunakan adalah sistem distribusiradialdengan tegangan distribusi 33KV, 11KV, dan 6.9KV untuk tegangan menengah, dan 0.5KV untuk tegangan rendah seperti gambar single line diagram

pada gambar 3.1.

Gambar 3.1Single line diagrameksistingIslandTanjung Harapan

Island Tanjung Harapan adalah salah satu island dari beberapa island

(30)

Gambar 3.2Single line diagramPT KDMUtility Center

3.2 Kapasitas Pembangkitan

IslandTanjung Harapan memiliki 2 generator yang memberikan suplai energi ke beban-bebannya. Generator PKT-STG-2 sebesar 30MW merupakan generator milik PT Pupuk Kaltim dan GTG-KDM sebesar 34MW merupakan milik PT Kaltim Daya Mandiri yang sudah terintegrasi dengan synchronous bus sistem distribusi Island Tanjung Harapan PT Pupuk Kaltim sehingga energi dapat disuplai dengan maksimal. Kapasitas daya generator tersebut dapat dilihat pada tabel 3.1.

Tabel 3.1 Data kapasitas pembangkit diIslandTanjung Harapan No ID Tegangan (KV) Kapasitas (MW)

1 PKT-STG-2 11 30

2 GTG-KDM 11 34

3.3 Sistem Distribusi Island Tanjung Harapan

(31)

Tabel 3.2 Data level tegangan bus diIslandTanjung Harapan

No ID Tegangan (KV)

1 TH-SG-11 11

Sistem distribusi ini ditunjang oleh 4 transformator untuk menurunkan dan menaikkan tegangan sebelum dilalirkan ke beban. Data transformator yang ada di Island Tanjung Harapan dapat dilihat pada tabel 3.3.

Tabel 3.3Data tran sistem distribusi diIslandTanjung Harapan

No ID Kapasitas (MVA)

Tegangan

(KV) %Z Hubungan

1

TH-TR-01 15 33/11 10 Delta-Wye

2

TRAFO COAL BOILER

PLANT

16 33/6.9 10 Delta-Wye

3 T191 37.7 33/11 13.75 Delta-Wye

4 T190 0.5 11/0.525 5 Delta-Wye

3.4 Data Beban Island Tanjung Harapan

(32)

memiliki kapasitas kecil pada level tegangan rendah atau 0.525 KV. Data dari beban-beban tersebut dapat dilihat pada tabel 3.4.

3.5 Sistem Proteksi Island Tanjung Harapan

Dalam jaringan kelistrikan selalu dibuthkan sistem proteksi yang andal, sehingga ketika terjadi gangguan, sistem proteksi langsung bekerja untuk mengamankan daerah gangguan. Sistem proteksi diIsland

(33)

Tabel 3.4Data beban sistem distribusi diIslandTanjung Harapan

4 Mtr590 2.798 3.425 11 179.8 1500

5 Load106 0.002 0.002 0.525 2.32

-6 Load105 0.012 0.013 0.525 13.89

-7 Load104 0.1 0.118 0.525 129.4

-8 Load103 0.035 0.048 0.525 52.73

-9 Mtr591 0.055 0.077 0.525 85.21 1500

10 Mtr592 0.055 0.077 0.525 85.21 1500

11 Load111 0.005 0.006 0.525 6.47

-12 Load110 0.012 0.013 0.525 13.89

-13 Load109 0.012 0.013 0.525 13.89

-14 Load108 0.002 0.002 0.525 2.32

(34)

(35)

BAB 4

SIMULASI DAN ANALISIS SISTEM SERTA

KOORDINASI PROTEKSI PADA ISLAND TANJUNG

HARAPAN PT PUPUK KALTIM

4.1 Pemodelan Sistem Kelistrikan Island Tanjung Harapan

Dalam memodelkan sistem kelistrikan Island Tanjung Harapan dilakukan dengan menggambarkan single line diagram menggunakan

software ETAP. Data-data yang digunakan untuk membuatsingle line diagram adalah data-data yang terdapat pada bab sebelumnya seperti pada gambar 4.1.

Langkah berikutnya adalah melakukan analisis sistem distribusi sehingga dapat dilakukan evaluasi. Setelah didapatkan sistem distribusi yang baru akan dilakukan studi hubung singkat untuk mengetahui nilai arus sehingga dapat dilakukan koordinasi proteksi.

(36)

4.2 Simulasi dan Analisis Eksisting Sistem Distribusi Island

Tanjung Harapan

Dalam menganalisis sistem distribusi Island Tanjung Harapan menggunakan metode Review by Evident atau berdasarkan kejadian sebenarnya yaitu ketika terjadi gangguan hubung singkat 3 fasa pada transformator TH-TR-01 seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.2.

Gambar 4.2Pemodelan daerah transformator TH-TR-01

(37)

(38)

Gambar 4.5Plot kurva TCC eksisting rele

(39)

Gambar 4.6Posisi rele OCR_OUT81 dan OCR_INC81

(40)

Rele OCR_SP31 juga tidak bekerja pada waktu yang tepat. Rele OCR_SP31 seharusnya bekerja 0,5 detik karena merupakanbackupdari rele OCR_INC81 dengangrading time0,2 detik.

Gambar 4.8Posisi rele Relay21 dan Relay30

Rele Relay21 dan Relay30 bekerja pada waktu 0,1 detik. Seharusnya rele-rele tersebut tidak bekerja pada waktu 0,1 detik karena terletak pada

(41)

Gambar 4.9Islandrele Relay21 dan Relay30

(42)

Gambar 4.11Islandrele F1-2, F2-3, dan INC-TIE-P-1501-2

Rele K3-BKR-11 dan rele Outgoing kaltim 2 juga bekerja 0,3 detik ketika terjadi gangguan di transformator TH-TR-01. Seharusnya dengan posisi rele yang jauh dari titik gangguan, CT tidak merasakan arus gangguan tersebut sehingga rele tidak akan bekerja sesuai dengan gambar 4.12.

(43)

Kondisi-kondisi tersebut terjadi karena sistem yang terpasang pada island adalah sistem ring sehingga ketika terjadi gangguan pada suatu titik di dalam island maka island lain akan memberikan arus kontribusi ke titik gangguan seperti pada gambar 4.13.

Gambar 4.13Pemodelan arah aliran arus kontribusi

4.3 Simulasi dan Analisis Sistem Distribusi Island Tanjung

Harapan dengan Transformator Isolasi

Dalam mengatasi permasalahan arus kontribusi tersebut, dibutuhkan impedansi pada island untuk membatasi arus gangguan. Dalam tugas akhir ini menggunakan transformator isolasi. Cara lainnya adalah dengan menggunakan reaktor, tetapi jika menggunakan reaktor akan terjadi drop voltage sehingga transformator isolasi adalah pilihan yang paling tepat.

(44)

di transformator TH-TR-01 seperti yang terlihat pada gambar 4.15 dan 4.16.

Gambar 4.14Pemodelansingle line diagrambaru dengan trafo isolasi

(45)

Gambar 4.16Pemodelan letak rele yang bekerja

Setelah melakukan simulasi dan analisis selasai didapatkan sistem proteksi masih belum bekerja dengan waktu yang tepat sehingga akan dilakukan resetting pada seluruh rele yang terdapat di Island

Tanjung Harapan sehingga nantinya akan didapatkansettingyang tepat pada rele.

4.4 Pemodelan Tipikal Koordinasi Island Tanjung Harapan

dengan Trafo Isolasi

Pemodelan tipikal dalam sistem koordinasi proteksi bertujuan untuk mempermudah dalam melakukan setting proteksi. Dalam melakukansettingproteksi tegangan menengahIslandTanjung Harapan, dilakukan pembagian dalam beberapa tipikal yaitu tipikal-tipikal utama yang berdasarkan Evident dan tipikal-tipikal lainnya yang berada pada

IslandTanjung Harapan. Tipikal-tipikal tersebut nantinya akan menjadi acuran untuksettingproteksi antara lain:

1. Koordinasi dari beban UBS6-PKT hingga bus 00-SG-03 33KV sebagai tipikal utama 1.

(46)

3. Koordinasi dari beban COAL BOILER PLANT PKT hingga bus TH-SG-01 33KV untuk tipikal lain 1

4. Koordinasi dari beban Mtr590 dan transformator T190 0.5MVA hingga bus 03 SG-101 11KV untuk tipikal lain 1 dan 2

Seluruh tipikal dapat dilihat pada gambar 4.17.

Gambar 4.17Tipikal-tipikalIslandTanjung Harapan

4.5 Analisis Arus Hubung Singkat

Analisis arus hubung singkat bertujuan untuk mengetahui besar arus yang mengalir ketika hubung singkat terjadi pada titik-titik gangguan yang akan disimulasikan. Arus hubung singkat tersebut digunakan untuk perhitungansettingrele proteksi arus lebih. Parameter yang digunakan adalah nilai maksimum dan nilai minimum. Nilai maksimum adalah nilai ketika terjadi hubung singkat 3 fasa pada 4cycle

(47)

Analisis Hubung Singkat Minimum

Arus hubung singkat minimum adalah arus gangguan ketika terjadi hubung singkat antara fasa atau 2 fasa pada 30 cycle atau pada saat steady state. Dalam perhitungan, arus hubung singkat minimum digunakan untuk menentukan nilai pickup kurva waktu instan. Hasil simulasi nilai arus hubung singkat minimum dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1Data arus hubung singkat minimum

No ID Tegangan (KV)

Arus Hubung Singkat Minimum 2 Fasa 30 Cycle (KA)

1

TH-Analisis Hubung Singkat Maksimum

Arus hubung singkat maksimum adalah arus gangguan ketika terjadi hubung singkat 3 fasa pada 4cycle. Arus ini digunakan karna rele arus lebih bekerja pada 3-5cycle. Arus ini digunakan sebagai salah satu parameter dalam penentukan nilai pickup kurva instan pada kasus tertentu. Hasil simulasi nilai arus hubung singkat maksimum dapat dilihat pada tabel 4.2.

4.6 Koordinasi Rele Arus Lebih Gangguan Fasa Tipikal

(48)

dan tidak saling tumpang tindih antara rele satu dengan rele lainnya. Sehingga seluruh sistem dapat dijamin keamanannya.

Dalam melakukan setting untuk rele arus lebih ini dibutuhkan beberapa parameter seperti pick up lowset, time dial, pick up highset, dantime delay. Berdasarkan standar IEEE 242,grading timeuntuk rele digital adalah 0,2 sampai 0,3 sekon dan pada tugas akhir ini digunakan

grading timesebesar 0,2 sekon. Langkah berikutnya adalah melakukan plottime-current curvemenggunakan aplikasi ETAP.

Tabel 4.2Data arus hubung singkat maksimum

No ID Tegangan (KV)

Arus Hubung Singkat Maximum 3 Fasa 4 Cycle (KA)

6 Bus466 0,525 9,7

Koordinasi Rele Arus Lebih Gangguan Fasa Tipikal Utama 1 Untuk mempermudah melakukan koordinasi proteksi, Island

(49)

yaitu daerah di atas transformator TH-TR-01. Gambar single line diagramtipikal utama 1 dapat dilihat pada gambar 4.18.

Gambar 4.18Tipikal utama 1IslandTanjung Harapan

(50)

kondisi eksistingtime-current curvedengan kondisi terjadishort circuit

pada beban seperti pada gambar 4.19.

Gambar 4.19Time-current curve existingtipikal utama 1a

(51)

karena itu diperlukanresettingdengan perhitungan parameter-parameter dari masing-masing rele pada tipikal utama 1a ini.

Rele OCR_OUT2TH

Manufacturer : Merlin Gerin

Model : Sepam 1000

Curve Type : ANSIStandard Invers

FLA Beban : 314,9 A

CT Ratio : 1250 / 5

Isc min TH-SG-11 : 4,62 kA Isc max TH-SG-11 : 7,43kA

Time Overcurrent Pickup

1,05 FLA Beban < Iset < 1,4 FLA Beban 1,05 314,9 < Iset < 1,4 314,9

330,645 < Iset < 440,86 330,645

1250 < Tap < 440,86

1250 0,264 < Tap < 0,352

memiliki tap dengan range : 0,2–2,4 x CT sekunder dengan step 0,05In

dipilih tap = 0,3In

dengan Iset = 375 A

Time dial

Waktu operasi (t) = 0,2s

(52)

=0,2 2,97

memiliki tap dengan range : 0,1 - 12,5 dengan step 0,1 dipilihtime dial= 0,3

Instantaneous Pickup

memiliki tap dengan range : 1 - 24 x CT sekunder dengan step 0,1In

dipilih tap = 2In

dengan Iset = 2500 A

Time delay

dipilihtime delay= 0,1 detik

Rele INC_THTR01_OCR

FLA Beban : 787,3 A

CT Ratio : 2000 / 5

Isc min TH-SG-11 : 4,62 kA Isc max TH-SG-11 : 7,43 kA

826,665 < Iset < 1102,2 826,665

2000 < Tap < 1102,2

(53)

0,413 < Tap < 0,551

dipilih tap = 0,45In

dengan Iset = 900 A

Time dial

( ) = ∝

dipilih tap = 1,7In

Time delay

(54)

Dari perhitungan rele-rele tersebut didapatkan time-current curve

dimana rele OCR_OUT2TH bekerja terlebih dahulu dan rele INC_THTR01_OCR bekerja sebagai backup dengan grading time 0,2 detik seperti pada gambar 4.20.

Gambar 4.20Time-current curve resettingtipikal utama 1a

(55)

Gambar 4.21Time-current curve existingtipikal utama 1b

(56)

Oleh karena itu diperlukan resetting dengan perhitungan parameter-parameter dari masing-masing rele pada tipikal utama 1b ini.

Rele OCR_OUT81

FLA Beban : 262,4 A

275,520 < Iset < 367,36 275,520

400 < Tap < 367,36

400 0,688 < Tap < 0,918

dipilih tap = 0,7In

dengan Iset = 280 A

Time dial

(57)

=0,6 2,97

dipilih tap = 7 In

Time delay

Rele OCR_INC81

FLA Beban : 699,8 A

CT Ratio : 800 / 5

Isc min TH-SG-01 : 4,8 kA Isc max TH-SG-01 : 7.42 kA

(58)

734,79

800 < Tap < 979,72

800 0,918 < Tap < 1,22

dengan Iset = 840 A

Time dial

( ) = ∝

dipilih tap = 3,5In

(59)

Time delay

Rele OCR_SP31

FLA Beban : 699,8 A

CT Ratio : 800 / 5

Isc min 00-SG-03 : 13,16 kA Isc max 00-SG-03 : 19,9 kA Isc max TH-SG-01 : 7.42 kA

734,79 < Iset < 979,72 734,79

800 < Tap < 979,72

800 0,918 < Tap < 1,22

dipilih tap = 1,2In

dengan Iset = 960 A

Time dial

Waktu operasi (t) = 1s

(60)

=1 2,97

dipilih tap = 10 In

Time delay

Dari perhitungan rele-rele tersebut didapatkantime-current curveseperti pada gambar 4.22.

Berdasarkan gambar 4.22 dapat dilihat untuk grading time

(61)

Gambar 4.22Time-current curve resettingtipikal utama 1b

(62)

daerah di atas transformator TH-TR-01. Gambar single line diagram

tipikal utama 1 dapat dilihat pada gambar 4.23.

(63)

Sebelum melakukan koordinasi pada tipikal utama 2a, dilakukan analisa terhadap kondisi eksisting time-current curve dengan kondisi terjadishort circuitpada beban seperti pada gambar 4.24.

Gambar 4.24Time-current curve existingtipikal utama 2a

Berdasarkan gambar 4.24 dapat dilihat sama seperti sebelumnya bahwa

(64)

0,2 sekon. Oleh karena itu diperlukan resetting dengan perhitungan parameter-parameter dari masing-masing rele pada tipikal utama 2a ini.

Rele OCR_OUT1TH

FLA Beban : 185,3 A

CT Ratio : 600 / 5

194,56 < Iset < 259,42 194,56

600 < Tap < 259,42

600 0,324 < Tap < 0432

dengan Iset = 210 A

Time dial

(65)

=0,2 2,97

dipilih tap = 5In

Time delay

Rele INC_THTR01_OCR

FLA Beban : 787,3 A

CT Ratio : 2000 / 5

826,665 < Iset < 1102,2 826,665

2000 < Tap < 1102,2

(66)

0,413 < Tap < 0,551

dengan Iset = 900 A

Time dial

( ) = ∝

dipilih tap = 1,7In

Time delay

(67)

dimana rele OCR_OUT1TH bekerja terlebih dahulu dan rele INC_THTR01 bekerja sebagaibackupseperti pada gambar 4.25.

Gambar 4.25Time-current curve resettingtipikal utama 2a

(68)

Gambar 4.26Time-current curve existingtipikal utama 2b

Berdasarkan gambar 4.26 dapat dilihat bahwa arus gangguan mengenai kurvainversrele OCR_INC82 yang seharusnya mengenai kurva instan

karna rele tersebut berfungsi sebagai backup instan. Rele OCR_INCTI03SG101 dan OCR_INCG03SG101 nilai pickup kurva

(69)

Rele OCR_OUT81

FLA Beban : 262,4 A

275,520 < Iset < 367,36 275,520

400 < Tap < 367,36

400 0,688 < Tap < 0,918

dipilih tap = 0,7In

dengan Iset = 280 A

Time dial

(70)

dipilih tap = 7 In

Time delay

Rele OCR_INC82

FLA Beban : 659,6 A

CT Ratio : 800 / 5

692,58 < Iset < 929,44 692,58

800 < Tap < 929,44

800 0,865 < Tap < 1,15

(71)

dengan Iset = 840 A

Time dial

( ) = ∝

dipilih tap = 1,4In

Time delay

(72)

Rele OCR_INCTI03SG101

Manufacturer : ABB

Model : SPAJ 140C

Curve Type : IECNormal Invers

FLA Beban : 1979 A

CT Ratio : 2000 / 5

Isc min 03-SG-101 : 12,19 kA Isc max 03-SG-101 : 18,52 kA Isc max TH-SG-01 : 7,42 kA

1,05 FLA Beban < Iset < 1,4 FLA Beban 1,05 1979 < Iset < 1,4 1979

2077,95 < Iset < 2770,6 2077,95

2000 < Tap <

2077,95 2000 1,03 < Tap < 1,38

dipilih tap = 1,1In

Time dial

(73)

memiliki tap dengan range : 0,5 - 40 x CT sekunder dengan step 0,1In

dipilih tap = 2,8In

Time delay

Rele OCR_INCG03SG101

FLA Generator : 1968 A

CT Ratio : 2500 / 5

Isc min PKT-STG-2 : 6,72 kA Isc max 03-SG-101 : 18,52 kA

1,05 FLA Generator < Iset < 1,4 FLA Generator 1,05 1968 < Iset < 1,4 1968

2066,4 < Iset < 2755,2 2066,4

2500 < Tap < 2755,2

(74)

Time dial

( ) = ∝

dipilih tap = 2,1In

Time delay

(75)

dimana rele OCR_OUT81 bekerja terlebih dahulu dan rele OCR_INC82 bekerja sebagai backup instan, lalu rele OCR_INCTI03SG101 dan OCR_INCG03SG101 bekerja sebagaibackup inverskarna kurvainstan

rele-rele tersebut berfungsi mengamankan ketika terjadi gangguan pada trafo T191 seperti pada gambar 4.27.

(76)

Koordinasi Rele Arus Lebih Gangguan Fasa Tipikal Lain Tipikal lain ini adalah seluruh tipikal yang ada diIslandTanjung Harapan yang tidak terdapat transformator TH-TR-01 di dalamnya. Tipikal ini memiliki 4 rele yaitu rele OCR_INCCBP, OCR_OUT82, RELAY 42, dan RELAY 43. Tipikal ini di bagi menjadi 3 bagian karena memang masing-masing bagian tipikal memiliki jalur yang berbeda seperi pada gambar 4.28.

Gambar 4.28Tipikal lainIslandTanjung Harapan

Berikut ini perhitungan parameter-parameter dari masing-masing rele tipikal lain 1.

Rele OCR_INCCBP

FLA Beban : 1422 A

CT Ratio : 2000 / 5

Isc min SG-CBP : 7,68 kA Isc max SG-CBP : 14,3 kA

(77)

1493,1 < Iset < 1990,8 1493,1

2000 < Tap < 1990,8

2000 0,746 < Tap < 0,995

Time dial

( ) = ∝

dipilih tap = 2In

(78)

Time delay

Rele OCR_OUT82

FLA Beban : 279,9 A

293,89 < Iset < 391,86 293,89

400 < Tap < 391,86

400 0,734 < Tap < 0,979

dipilih tap = 0,9In

dengan Iset = 360 A

Time dial

(79)

=0,4 2,97

dipilih tap = 8In

Time delay

(80)

Gambar 4.29Time-current curve resettingtipikal lain 1

Rele Relay42

Model : SPAJ 140C

Curve Type : IECLong Time Invers

(81)

CT Ratio : 200 / 5 Isc min 03-SG-101 : 12,19 kA Isc max 03-SG-101 : 18,52 kA

188,79 < Iset < 251,72 188,79

200 < Tap < 251,72

200 0,94 < Tap < 1,25

dipilih tap = 1,2In

dengan Iset = 240 A

Time dial

Waktu operasi (t) = 0.2s

( ) = ∝

(82)

287,68 < I≫< 9752

dipilih tap = 15In

Time delay

Dari perhitungan rele-rele tersebut didapatkantime-current curveseperti dimana rele Relay42 bekerja terlebih dahulu dan tidak menyentuh kurva motor Mtr590 sehingga tidak akan bekerja ketika motorstartingterjadi lalu rele OCR_INCG03SG101 bekerja sebagai backup pada gambar 4.30.

Rele Relay43

Model : SPAJ 140C

Curve Type : IECNormal Invers

FLA Beban : 26,24 A

CT Ratio : 50 / 5

Isc min 03-SG-101 : 12,19 kA Isc max 03-SG-101 : 18,52 kA Isc max Bus466 : 9,7 kA

27,55 < Iset < 36,73 27,55

50 < Tap < 36,73

(83)

dipilih tap = 0,6In

dengan Iset = 30 A

(84)

Time dial

Waktu operasi (t) = 0.2s

( ) = ∝

Isc max Bus466 kV sekunder_{kV primer < I}≫< 0,8 Isc min

9700 0,525 9,25 < Tap < 195,04

dipilih tap = 12In

dengan Iset = 600 A

Time delay

(85)

dimana rele Relay43 bekerja terlebih dahulu dan rele OCR_INCG03SG101 bekerja sebagaibackupseperti pada gambar 4.31.

Gambar 4.31Time-current curve resettingtipikal lain 3

4.7 Koordinasi Rele Arus Lebih Gangguan Ke Tanah

Tipikal

(86)

dipengaruhi oleh instalasi neutral grounding resistor (NGR) pada peralatan karena nilai arus gangguan maksimal bernilai sama dengan nilai NGR. Parameter yang digunakan hanya Instantaneous pickupdan

time delaysaja.

Dalam koordinasi rele arus lebih gangguan ke tanah dapat dilakukan dengan cara pemisahan pada tiap level tegangan. Hal tersebut terjadi karena saat gangguan pada satu level tegangan, pengaman pada level tegangan yang berbeda tidak akan merasakan gangguan tersebut.

Koordinasi Rele Arus Lebih Gangguan Tanah Tipikal 1 Di dalam tipikal ini dilakukan koordinasi rele arus lebih gangguan fasa ke tanah dari beban menuju transformator TH-TR-01.

Terdapat 3 rele dalam tipikal ini yaitu rele OCR_OUT2TH, OCR_OUT1TH, dan INC_THTR01_OCR seperti pada gambar 4.32.

(87)

Berikut ini perhitungan parameter-parameter dari masing-masing rele tipikal 2.

OCR_OUT2TH

CT Ratio : 50/5

memiliki tap range : 0,05 - 10 x CT sekunder dengan step 0,05In

dengan Iset = 2,5 A

Time delay

OCR_OUT1TH

(88)

dengan Iset = 2,5 A

Time delay

INC_THTR01_OCR

CT Ratio : 50/5

dengan Iset = 2,5 A

Time delay

(89)

(90)

(91)

Koordinasi Rele Arus Lebih Gangguan Tanah Tipikal 2 Di dalam tipikal ini dilakukan koordinasi rele arus lebih gangguan fasa ke tanah dari transformator TH-TR-01 menuju Insulated Transformer dan dari transformator TRAFO COAL BOILER PLANT menuju Insulated Trasnformer seperti gambar 4.35.

(92)

OCR_OUT81

CT Ratio : 50/5

NGR Insulated Transformer : 10 A

dengan Iset = 2,5 A

Time delay

OCR_OUT82

CT Ratio : 50/5

(93)

dengan Iset = 2,5 A

Time delay

OCR_INC81

CT Ratio : 50/5

dengan Iset = 2,5 A

Time delay

(94)

(95)

(96)

Koordinasi Rele Arus Lebih Gangguan Tanah Tipikal 3 Di dalam tipikal ini dilakukan koordinasi rele arus lebih gangguan fasa ke tanah pada bus 03-SG-101. Terdapat sebuah generator yaitu PKT-STG-2 dan 2 rele seperti pada gambar 4.38.

Gambar 4.38Single line diagramtipikal 2

Rele OCR_INCTI03SG101

Model : SPAJ 140C

CT Ratio : 50/5

(97)

dipilih tap = 0,1In

dengan Iset = 5 A

Time delay

OCR_INCG03SG101

CT Ratio : 50/5

dengan Iset = 2,5 A

Time delay

(98)

dimana rele OCR_INCG03SG101 bekerja terlebih dahulu dan rele OCR_INCTI03SG101 bekerja sebagaibackupseperti pada gambar 4.39.

(99)

BAB 5

PENUTUP

1.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis sistem distribusi dan koordinasi proteksi Island Tanjung Harapan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

1. Pada kondisi existing sistem distribusi Island Tanjung Harapan ketika terjadi short circuit pada transformator TH-TR-01, rele-rele yang tidak berada disekitar gangguan atau rele-rele yang berada di island lain, juga merasakan gangguan tersebut sehingga mengakibatkan bekerjanya pemutus daya atau CB dan penyaluran daya ke beban juga terhenti.

2. Padasetting rele eksisting diIslandTanjung Harapan, tidak terdapat grading time atau rele-rele bekerja pada saat yang bersamaan seperti pada rele OCR_INC81 dan OCR_OUT81. Menurut standar IEEE 242,grading timeuntuk rele berbasis mikroprosesor adalah 0,2 detik s/d 0,4 detik.

3. Setelah menambahkan transformator isolasi pada Island

Tanjung Harapan, ketika terjadi gangguan pada transformator TH-TR-01, rele-rele pada island lain tidak merasakan gangguan lagi dan setelah melakukan resetting rele pada

Island Tanjung Harapan, rele-rele dapat bekerja dengan semestinya yang dapat mengamankan jika terjadi gangguan.

1.2 Saran

Setelah melakukan analisis dan simulasi perbaikan sistem distribusi dan koordinasi proteksi Island Tanjung Harapan, penulis menyarankan bahwa ;

(100)

2. Memasang Current Transformer ground atau CT ground

(101)

2 DAFTAR PUSTAKA

[1] Wahyudi, “Diktat Kuliah Pengaman Sistem Tenaga Listrik”,Teknik Elektro ITS, Surbaya, Bab 2, 2004.

[2] Cahier Technique No. 158,“Calculation of Short-circuit Currents”, Schneider Electric, 2005.

[3] Charles J. Mozina, Life Fellow IEEE, Why Upgrade the Protection and Grounding of Generators at Petroleum and Chemical Plants?, Februari 2012

[4] Anderson, P.M, “Power System Protection”, John Wiley & Sons, Inc., Canada, Ch. 3, 1998

[5] Saadat, H.,“Power System Analysis”,McGraw-Hill, Inc, 1999 [6] Penangsang, Ontoseno. “Diktat Kuliah Analisis Sistem Tenaga Listrik 2”, Teknik Elektro ITS, Surabaya.

(102)