1'rosiailliJ 1'ertemllall lfilliali 'Talillllall 20/61'usat 'Tekllo(ogi Rad/oisotoy crall 'Rad/ofarmaiia (1''TRR), BA'TAN'Tallgerallg Se(atall, 3 November 20/6

ISS.N : 2087 : 9652

INTEGRASI SISTEM PROTEKSI TRANSFORMA TOR STEPDOWNDENGAN SISTEM PROTEKSI TEGANGAN MENENGAH GUNA

MENUNJANG LlTBANG RADIOISOTOP, RADIOFARMAKA DANSIKLOTRON

I Wayan Widiana, Jakaria, Suryo Priyono dan Hermanto

Pusat Teknologi Radioisotop dan Radiofarmaka (PTRR)-BATANKawasan PlIspiptek Se/pong, Tangerang Selafan, Banten, Indonesia I 53I 4

Email: Wayan_nane@batan.go.id

ABSTRAK

INTEGRASI SISTEM PROTEKSI TRANSFORMA TOR STEPDOWN DENGAN SISTEM

PROTEKSI TEGANGAN MENENGAH GUNA MENUNJANG L1TBANG RADIOISOTOP,RADIOFARMAKA DAN SIKLOTRON. Listrik merupakan fasilitas penting dalamkeberlangsungan penelitian dan pengembangan di PTRR BA TAN. Transformator stepdownmerupakan salah satu komponen utama yang berfungsi menurunkan tegangan menengahmenjadi tegangan rendah. Dalam transformator terdapat sistem proteksi yang bergunasebagai sistem pengaman terhadap transformator dan jaringan listrik saat terjadi anomalipada transformator. Selama ini fungsi sistem proteksi tidak memproteksi transformator,tetapi hanya memutus jaringan listrik setelah transformator sedangkan transformatornyatidak diproteksi. Modifikasi sistem proteksi bertujuan untuk memenuhi fungsi sistem proteksitersebut yaitu melindungi transformator dan jaringan listriknya. Metodologi yang digunakanadalah dengan cara mengintegrasikan sistem proteksi transformator dengan sistem proteksiyang terdapat pada Panel Tegangan Menengah. Hasil yang diperoleh adalah integrasisistem proteksi transformator berupa modul DGPT2 dengan sistem proteksi yang terdapatdalam Panel Tegangan Menengah. Sistem proteksi yang telah terintegrasi tersebutkemudian diuji dengan simulasi untuk memastikan kinerjanya. Dengan demikian pada saatterjadi anomali pada transformator maka sistem proteksi akan memutuskan jaringan listriksebelum transformator yaitu pada Panel Tegangan Menengah sehingga transformator akanaman dari bahaya lebih lanjut.

Kata kllnci : Illtegrasi, Sistem Proteksi, Trallsformator, Pallel Tegallgall Mellellgah

ABSTRACT

INTEGRA TION OF STEPDOWN TRANSFORMER PROTECTION SYSTEM WITH MEDIUMVOLTAGE PROTECTION SYSTEM TO SUPPORT RESEACH AND DEVELOPMENT OFRADIOISOTOPE, RADIOPHARMACEUTICAL AND CYCLOTRON. Electricity is animportant facility for the continuity of research and development in PTRR BA TAN. Stepdowntransformer is one of the main components of which serves to lower the medium voltage intolow voltage. In the transformers there is protection system, which is useful as a safetysystem to the transformer and electricity networks when there are anomalies on thetransformer. At present the function of the protection system does not protect thetransformer, but only cut off the electrical network after a transformer while the transformer isnot protected. Modifications protection system aims to fulfill the function of the protectionsystem that protects the transformer and electrical networks. The methodology used is byintegrating the transformer protection system with a protection system that is contained inthe Medium Voltage Panel. The result is the integration of the transformer protection systemin the form of DGPT2 modules with protection system contained in the Medium VoltagePanel. The protection system that has been integrated then tested with simulation to ensure

I Wayan Widiana, dkk. 45

i'rosidlllg l'ertemuan I(miafi TafiullaJl 2016

i'usat Tefuw(ogi iwtfioisotojJ tfall Radlofarmaka (TTRR), B:A.T..A:NTangerang Seratan, 3 November 2016

the performance of the system. Thus, if there are anomalies in the transformer, theprotection system in the Medium Voltage panel will disconnect the electricity network beforethe transformer so that the transformer would be safe from further danger.

Key words: Integration, Protection System, Transformer, Medium Voltage Panel

PENDAHULUAN

P usat Teknologi Radioisotop danRadiofarmaka (PTRR)-BA TANmempunyai tugas dan fungsi untuk

melaksanakan perumusan dan pengendaliankebijakan teknis, pelaksanaan, pembinaan danbimbingan di bidang teknologi produksiradioisotop dan radiofarmaka. Sistem listrikmerupakan fasilitas penting dalam mendukungtugas dan fungsi tersebut. Seperti peralatanproses radioisotop Mo-99 yang tidak bolehterhenti operasinya pada saat terjadi prosesproduksi. Selain itu fasilitas clean roommerupakan fasilitas proses radiofarmaka yangmemiliki sistem VAC yang beroperasi secaraterus menerus sekitar 30 hari mulai persiapansampai dengan proses produkasi untuk menjagasterilitas clean room. Dengan demikian sistemlistrik menjadi fasilitas penting agar prosesproduksi radioisotop dan radiofarmaka dapatberjalan lancar.

Sistem kelistrikan normal (yang dipasokoleh Perusahan Listrik Negara/PLN) pad asebuah gedung perkantoran terdiri dari GarduPLN, Panel Tegangan Menengah,Transformator stepdown, Panel TeganganRendah dan Panel Distribusi yang memasoklistrik ke beban [1]. Transformator stepdownmerupakan komponen utama sistem kelistrikanyang memiliki fungsi sangat penting yaitumenurunkan tegangan listrik dari teganganmenengah menjadi tegangan rendah [2].Tegangan rendah tersebut kemudiandiaplikasikan atau dimanfaatkan langsung olehkonsumen pada mesin atau peralatan yangmembutuhkan listrik sebagai sumber energinya.Transformator stepdown memiliki sistemproteksi yang melindungi transformator danjaringan listriknya dari anomali yang dapatterjadi di dalam transformator [3]. Permasalahanyang terjadi adalah bahwa sistem proteksi yangada tidak melindungi transformator. Pad a saatterjadi anomali, sistem proteksi hanyamemutuskan jaringan listrik setelahtransformator yaitu pad a Panel TeganganRendah sehingga transformator tetap beroperasi

I Wayan Widiana, dkk.

(mendapat pasokan listrik dari Panel TeganganMenengah) [4]. Tujuan modifikasi sistemproteksi adalah untuk memberikan perlindunganterhadap transformator dari kegagalan lebihlanjut akibat terjadinya anomali di dalamtransformator. Dalam kegiatan modifikasitersebut digunakan metodologi integrasi sistemproteksi yang terdapat dalam transformatordengan sistem proteksi yang terdapat dalamPanel Tegangan Menengah.

TEORI

Jaringan Listrik PTRR BATAN

Dilihat dari sumber pasokannya,jaringan listrik di PTRR BATAN terdiri dari 2 jalurutama yaitu jalur normal dan jalur emergensi.Jalur normal mendapat pasokan listrik dari PLNsedangkan jalur emergensi mendapatkanpasokan listrik dari pembangkit atau generator(genset) [5]. Jaringan listrik PTRR BATAN dapatdilihat pada gambar 1. Dalam jaringan listriknormal, PTRR mendapat pasokan listrik darigardu PLN. Kapasitas yang dilanggan olehPTRR sebesar 1250 KVA.

Gambar 1. Jaringan Listrik Gedung 11 (PTRR­BAT AN)

46

1'rosialng 1'ertenwan Ifmiafi 'iafiunan 2016l'usat 'ie6w{ogi Raaioisotoy aan 'Radiofarmaka (lJ'iRR), 'B.A.'i.JLN'iangerang Seratan, 3 Novemher 2016

ISSN : 2087: 9652

Dalam jalur normal terdapattrasformator . stepdown yang merupakankomponen utama dan kritis. Transformatormempunyai peran dalam penyaluran energilistrik karena dapat melakukan fungsi konversitegangan yaitu dari tegangan menengah 20.000Volt (20 KV) menuju tegangan rendah 3 phase400 Volt atau tegangan rendah 1 phase 220Volt. Setelah mengalami penurunan kemudiantegangan listrik dapat didistribusikan ke semuabeban yang terpasang. Dengan fungsi utamatersebut maka transformator perlu mendapatkanperhatian khusus terutama dalam perawatanrutin agar diperoleh performa yang stabil.Sedangkan jalur listrik emergensi dipasok olehgenerator (genset) dengan kapasitas 350 KVA.Antara jalur normal dan jalur emergensi terdapatinterlock yang berfungsi untuk pemilihan jalurnormal atau jalur emergensi.

Sistem Proteksi Transformator Stepdown

Transformer atau transformatormerupakan suatu peralatan yang dapatmerubah level tegangan listrik dari suatu leveltegangan tertentu ke level tegangan lainnya.Transformator biasanya terdiri atas dua bagianinti besi atau lebih yang dibungkus oleh lilitan­lilitan kawat tembaga [6][7].

Gambar 2. Unit DGPT2 pada Transformator di PTRR

I Wayan Widiana, dkk.

Dalam transformator stepdown yangterdapat di Pusat Teknologi Radioisotop danRadiofarmaka (PTRR) BATAN, terdapat sistemproteksi yang akan memutuskan jaringan listrikapabila terjadi anomali pada transformator.Anomali yang dapat terjadi pada transformatorstepdown berdasarkan beberapa parameterseperti parameter pelepasan gas, tekanantangki, suhu oli dan suhu sekitar transformator(ambient temperature). Unit proteksi yangterdapat pada transformator disebut denganDGPT2 yang merupakan kepanjangan dariparameter yang akan dipantau yaitu Dischargeof Gases, tank Pressure dan Temperature (T2 =2 Thresholds) [8].

Tabel1. Pengaturan Nilai Batas Pada DGPT2

NoParamet

NilaiAkurKeteranganer

SetingasiJikapelampungberada 3 - 5Oischarg

35

mmdiatas1.

of-

dasartabungeGases

mmakumulasi gas,

makakontak

akanberubah

Isinval aktif)Nilaiseting

dapat berubahsesuaipabrikan trafo.2.

Pressure0.2 bar0.01

Jikatekananbar

mencapai nilaiseting,

makakontak

akanberubah (sinval aktif)Jika suhu trafoberada

pad a

Temperat

90 DC -2.5ambang batas

3.padasetingure

100 DCDCmakakontak

akanberubah

(sinval aktif)

Gas yang timbul diakibatkan olehbeberapa anomali seperti hubung singkat antarlilitan pada/dalam phasa, hubung singkat antarphasa, hubung singkat antar phasa ke tanah,busur api listrik antar laminasi, kebocoran olidan thermocontrol. Perubahan gas di dalamtransformator akibat anomali tersebut dapatmempengaruhi tekanan dan suhu transformator

47

'1'roSI((;l1g '1'ertemllal1 Ifmiafi Tafillnal1 20161'1Isat TeRl1o(ogi Ramoisotoy dal1 RadiiifarmaRa (l)TRR), 13.JtT.A:NTal1gerang Se(atal1, 3 November 2016

ISSN : 2087 : 9652

sehingga mampu mengaktifkan sensor padaDGPT2.

Jika nilai dari deteksi parameter­parameter tersebut melebihi batas pengaturan(seting) yang ditetapkan maka sinyal akandikirim dari unit DGPT2 menuju sistem trip padapanel listrik untuk memutus jaringan listrik.Gambar 2 menunjukkan unit DGPT2 yangberfungsi sebagai proteksi pada transformator diPTRR. Berdasarkan Technical Instructions

"Standard DGPT2", maka pengaturan nilai bataspada DGPT2 dapat dinyatakan seperti padaTabel1.

Sistem Proteksi pada Panel TeganganMenengah (Cubicle)

Panel Tegangan Menengah adalah panellistrik yang menyalurkan tegangan antara 1 KVsampai dengan 35 KV. Di PTRR Cubiclemenyalurkan tegangan 20 KV. Panel Cubicleberfungsi sebagai penghubung dan pemutusarus listrik tegangan menengah yangdidistribusikan ke beban trafo distribusi. Selainitu, panel cubicle juga berfungsi sebagaimetering (pengukur tegangan, arus, maupundaya).

R

S

T

CT

ircuit Break~r

Trip)I1gcoil

Overload Current Relay

(OCR)

OCR

o

Gambar 3. Rangkaian Proteksi pada Panel Cubicle

I Wayan Widiana, dkk.

Di dalam cubicle terdapat sistemproteksi yang berfungsi untuk memutuskan aruslistrik pada saat terjadi anomali. Kondisi anomalidapat berupa hubung singkat, tegangan lebih,beban lebih, frekuensi sistem rendah, asinkrondan lain-lain [9]. Sistem proteksi pada panelcubicle dapat dilihat pada Gambar 3.

METODOLOGI

Bahan dan Peralatan

Bahan dan peralatan yang digunakandalam kegiatan ini adalah sistem proteksi padatransformator berupa unit Discharge of Gases,Tank Pressure and Temperature Thresholds(DGPT2), instalasi sistem proteksi pada PanelTegangan Menengah (TM) yang terdiri dariPemutus Tegangan (PMT / Circuit Breaker(CB)), Overload Current Relay (OCR), CurrentTransformator (CT), Potensial Transformator(PT) dan tripping coil pada Panel TM. Selain itudigunakan juga peralatan berupa Tripping Coilpada ACB Panel Tegangan Rendah (TR), toolset, kabel 3 x 2.5 mm dan multi meter.

Metodologi

Metodologi yang digunakan adalahdengan cara memodifikasi kerja dari unit DGPT2sebagai proteksi transformator yang kemudiandiintegrasikan dalam sistem proteksi PanelTegangan Menengah. Integrasi sistem proteksitersebut kemudian diuji fungsi untuk mengetahuikinerja sistem proteksi terintegrasi. Padaawalnya unit DGPT2 bekerja berdasarkaninputan dari sinyal anomali yang terjadi padatransformator untuk kemudian memutuskanaliran listrik dengan cara memerintahkan PanelTegangan Rendah (TR) berhenti bekerja (trippada ACB panel TR). Modifikasi yang dilakukanadalah pada saat unit DGPT2 mendapatkansinyal anomali dari transformator, makapemutusan aliran listrik dialihkan kepada Panel.Sehingga akibat anomali yang terjadi padatransformator tidak akan meningkatkan risikokerusakan pada transformator. Berdasarkanmetodologi tersebut maka dilakukan langkah­langkah sebagai berikut; melepaskan rangkaianproteksi terpasang (eksisting) pada Panel TRdengan aman dan tanpa merubah kinerja dariACB pada Panel TR, melakukan integrasi yangtepat sehingga sinyal anomali padatransformator dapat mematikan Panel TM.

48

1'rosi(:0llg l'ertemuan J{miafi Tafiullall 2016

l'usat Telillo(ogi Racfioisotoy cUm Ra(:Oofannalia (l'TRR), 'BY\T.J't:NTangerang Seratall, 3 November 2016

ISSN : 2087 : 9652

Kemudian dilakukan uji fungsi trip pada sistemproteksi Panel TM dengan memberikan sinyalsimulasi pad a DGPT2.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pemutusan Rangkain Trip pada Panel TR

Setelah dilakukan inspeksi terhadapinstalasi rangkaian proteksi transformator makadapat dilakukan pemutusan instalasi sistemproteksi transformator pada unit tripping PanelTR yaitu pada Air Circuit Breaker (ACB).Gambar 3 adalah rangkaian sistem proteksitransformator yang telah ada. Rangkaiantersebut menggunakan DGPT2 yang berujungpada coil tripping ACB pada Panel TR. Koneksikabel pada tripping coil tersebut kemudiandilepaskan dan selanjutnya sinyal anomali daritransformator tidak berpengaruh lagi terhadaptrip switch pada ACB panel TR.

". v. ~~ ~N~~N~N~ AN _ N~AN~N~._ N v. N_~

UNIT

DGPT2

Integrasi Sistem Proteksi Transformatorpad a Sistem Proteksi Panel TM

Setelah dilakukan diskoneksi instalasi

pada sistem trip di Panel TR maka selanjutnyadilakukan integrasi fungsi proteksi DGPT2 kedalam sistem proteksi Panel TM. Rangkaianintegrasi antara DGPT2 dengan sistem proteksipada Panel TM dapat dilihat pada Gambar 4.

Cara kerja sistem proteksi yangterintegrasi adalah memanfaatkan sinyalanomali yang berasal dari Overload CurrentRelay (OCR) atau sinyal anomali dari DGPT2pada Transformator Step Down. Jika salah satudari relay proteksi tersebut aktif maka sinyalnyadapat mentrigger tripping coil sehingga PMTakan memutuskan aliran listrik pada Panel TM.Jika anomali terjadi pad a Transformator StepDown maka terputusnya aliran listrik pada PanelTM akan mengisolasi transformator darikerusakan lebih lanjut.

Di\{har~e ofGases

o

Tank of

Pressure

Tripping coil on

ACB

Temperature

;,

ACB pada

Panel TR

Gambar 3. Rangkaian proteksi terpasang pad atransformator yang mengendalikan ACB pada Panel

TR

I Wayan Widiana, dkk.

Gambar 4. Integrasi DGPT2 pada sistem ProteksiPanel TM

49

l'rosirfillg l'ertemllall Iuniafi 'Tafillnall 20161'1Isat 'TeRno(ogi l{£jrfioisotoy rfan l{£jdlofarmaRa (1''TR1Z), 13.:A.'T.:A.N'Tangerang Sefatan. 3 Novemher 2016

ISSN : 2087 : 9652

Uji Fungsi Sistem Proteksi Terintegrasi

Uji fungsi dilakukan untuk memastikankinerja sistem proteksi setelah terintegrasi [10].Uji fungsi dilakukan dengan simulasi kegagalandari transformator. Simulasi kegagalandilakukan dengan mengatur (menurunkan)batasan temperatur pada thermostat T1 atau T2ke seting terendah (30 DC). Seting normal sesuaibuku panduan adalah 90 DC untuk T1 dan 100DC untuk T2. Pada seting 30 DC kontak switchakan berpindah dari NC (normally Close)menuju NO (Normally Open). Pada kondisitersebut unit DGPT2 akan memberikan sinyalanomali yang akan menggerakan relay proteksipada sistem proteksi Panel TeganganMenengah. Simulasi tersebut merupakanlangkah yang paling mudah dilakukan untukmembuktikan bahwa rangkaian integrasitersebut berfungsi. Simulasi dilakukan pada saataliran listrik 3 phase pad a Panel TMdipadamkan, tetapi aliran listrik 1 phasediberikan pada sistem proteksi. Tabel 2menunjukkan simulasi penurunan suhu mulaisuhu 90 DC sampai dengan 30 DC. Relay padaDGPT2 berubah status pada saat suhu simulasimencapai angka 30 DC. Hal ini menunjukkanbahwa sistem proteksi berfungsi pad a saat suhudi dalam transformator mencapai 30 DC. Denganseting suhu 90-100 DC maka pad a saat suhu didalam transformator mencapai 90 DC relayDGPT2 akan berubah status sehinggamengaktifkan sistem proteksi pada panel TM.

Setelah dilakukan simulasi diperolehhasil bahwa relay proteksi pada Panel TM aktif(memutuskan jalur) pad a saat seting temperaturberada padaangka 30 DC(sinyal anomali secarasimulasi). Namun pada saat operasi suhutransformator dapat melebihi angka 30 DC.Sehingga pada saat suhu transformatormencapai seting standar sesuai buku panduan(90-100 DC) maka sistem proteksi akanmemberikan sinyal trip ke sistem proteksi panelTM.

I Wayan Widiana, dkk.

Tabel2. Uji Fungsi DGPT2 dengan simulasi suhu

SettingSimulasiStatusKeterangaNo SuhuSuhuRelay

(DC)(DC)DGPT2

n

1.

90-1 00 90NC

2.

90-1 00 85NC

3.

90-100 80NC

4.

90-1 00 75NC

5.

90-100 70NC

6.

90-100 65NC

7.

90-1 00 60NC

8.

90-1 00 55NC

9.

90-100 50NC

10.

90-1 00 45NC

11.

90-100 40NC

12.

90-1 00 35NC

13.

90-100 30NORelayAktif

KESIMPULAN

Simulasi untuk memastikan kinerja sistemproteksi dapat meyakinkan bahwa integrasiproteksi pada transformator ke dalam sistemproteksi Panel Tegangan Menengah dapatberfungsi dengan baik. Dengan demikiankerusakan lebih lanjut akibat anomali yangterjadi pada transformator step down di PTRRdapat diatasi.

UCAPAN TERIMAKASIH

Ucapan terimakasih penulis sampaikankepada PTRR khusunya Bidang PengelolaanFasilitas Proses Radioisotop (BPFPR) yangtelah membiayai kegiatan perawatan danperbaikan jaringan listrik PTRR dimana penulisdapat melakukan kegiatan terkait dengan tulisanini. Selain itu penulis juga berterimakasihkepada semua pihak yang telah membantudalam menyelesaikan kegiatan ini.

50

1'rosiaing 1'ertenlllan I{jniafi Tafiunan 2016

Pusat TeRno{ogi naaioisotoy aan 1wcfiofarmalia (1'T1Z1Z),13ATANTa11gerang Se{ata11, 3 November 2016

ISSN : 2087 : 9652

DAFTAR PUSTAKA

1. N. K. DONNY NURMAYADY (2015),"Desain Konseptual Sistem Catu DayaListrik Reaktor Riset Indonesia (RRI-50)," inPro siding Pertemuan dan Presentasi IImiah- Penelitian Dasar IImu Pengetahuan danTeknologi Nuklir 2015 Pusat Sains danTeknologi Akselerator - BA TAN, 2015, pp.86-94.

2. BOB C. DEGENEFF (2005), "PowerTransformers," pp. 715-720, 2005.

3. M. T. KOES INDRAKOESOEMA, YAYANANDRYANTO (2012), "The Effect OfUnbalanced Load in Tranformer BHT02 InNeutral Current and Losses," in seminarPenelitian dan Pengelolaan PerangkatNuklir, 2012, no. September, pp. 542-547.

4. S. S. DAN I. W. W. BAGUSARIANAPRIJA, SUHANDAR (2012),"Karya Tulis Laporan Teknis OptimalisasiKinerja Sarana Penunjang dan PeningkatanKapasitas Kendali Mutu," PTRR BATAN,Jakarta, 2012.

5. MOSES L. SINGGIH AND ERLIN TRIANGGRAINI (2008), "Analisis EfisiensiTeknis dari Distribusi Listrik Menggunakan

I Wayan Widiana, dkk.

Data Envelopment Analysis (DEA)," Pros.Semin. Nas. Manaj. Teknol. VIII Progr.Stud. MMT-ITS, Surabaya 2 Agustus 2008,vol. VIII, 2008.

6. A. SUPANDI (2015), "Simulator SistemTenaga Listrik Jaringan Tunggal danGanda Single Feeder," Universitas NegeriSemarang, 2015.

7. M. HAMID (2009), "IEC STANDAR 60076Laboratorium Sebagai Standar Uji TrafoDaya Tegangan Menengah," Media Elektr.,vol. 4, no. 2, pp. 1-16, 2009.

8. ANONIM (2014), "TECHNICALINSTRUCTIONS DGPT2®," inAUTOMA nON 2000 Rev. 6, Rev. 6.,Coignieres-France: AUTOMATION 2000,2014, pp. 1-16.

9. SUWARNO (2013), "Menekan TripGangguan Penyulang 20 kV yangDiakibatkan Gangguan di Sisi PelangganKhusus TM," Jakarta, 2013.

10. A. PURWADI, N. HERYANA, F. ARWAN,AND A. AZIZ (2013), "Testing andDiagnostics of Neutral Earthing Current on500kV I 150 kV Inter Bus Transformer inTasikmalaya EHV Main Sub Station,"Procedia Techno/., vol. 11, no. Iceei, pp.980-988,2013.

51