KOORDINASI PROTEKSI TEGANGAN KEDIP DAN ARUS LEBIH...

KOORDINASI PROTEKSI TEGANGAN KEDIP DAN ARUS LEBIH PADA SISTEM

KELISTRIKAN PT. WILMAR NABATI, GRESIK – JAWA TIMUR

Nanda Dicky Wijayanto2210 105 071

Dosen Pembimbing

Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D.

Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT.

DAFTAR ISI

PENDAHULUAN

TEORI PENUNJANG

SISTEM KELISTRIKAN PT. WILMAR NABATI

ANALISA DAN SIMULASI

PENUTUP

PENDAHULUAN

PT. Wilmar Nabati merupakan perusahaan yang

bergerak di bidang industri minyak nabati, oleo chemical

& bio energy yang berlokasi di Gresik – Jawa Timur

Dalam sistem kelistrikan industri dibutuhkan sistem

pengaman yang handal untuk mencegah atau

membatasi kerusakan jaringan beserta peralatannya

ketika terjadi ganguan dan juga mencegah putusnya

suplai daya listrik pada daerah yang tidak ada

gangguan.

Latar Belakang

TUJUAN

• Memodelkan, menyimulasikan, dan

menganalisis sistem kelistrikan PT. Wilmar

Nabati Gresik.

• Mengevaluasi unjuk kerja sistem

berdasarkan permasalahan yang dihadapi

BATASAN MASALAH

• Koordinasi dilakukan pada rele pengaman

arus lebih dan rele Under voltage.

• Studi kasus dilaksanakan di PT. Wilmar

Nabati Gresik.

METODOLOGISTART

Pengumpulan Data dan Literatur

Pemodelan Single Line Diagram Sistem pada Software ETAP

Analisis Loadflow

Simulasi dan Analisis Hubung Singkat

Simulasi Setting Koordinasi Sistem Proteksi

Arus Lebih

Setting Koordinasi Aman?

Resetting Rele

Pembuatan Laporan

STOP

Tidak

Ya

Setting Koordinasi Tegangan Kedip

Setting Arus Lebih Sudah Aman?Tidak

Ya

Resetting Rele

TEORI PENUNJANG

Tegangan Kedip (Voltage Sag)

IEEE Standard 1159-1995 mendefinisikan voltage sag sebagai variasi tegangan

rms dengan besar antara 10% sampai 90% dari tegangan nominal dan berlangsung

selama 0,5 siklus sampai satu menit.

Rele Arus Lebih

Jika If > Ip rele bekerja (trip)

Jika If < Ip tidak bekerja (block)

Dimana : If = arus gangguan

Ip= arus pickup

Setting Rele Arus Lebih

Seting Lowset (Inverse)

Mengacu pada Standart British BS 142- 1983

batas penyetelan antara nominal 1,05 – 1,3

Inominal. Pada tugas akhir ini digunakan

konstanta1,05 arus nominal.

Iset ≥ 1,05 x Inominal

Adapun karakteristik inverse rele berdasarkan Standart British BS

142- 1983 , adalah sebagai berikut

Di mana :T = WaktuOperasi (Detik)TDM = Time DialMultiplierI = NilaiArusGangguan (Ampere)Iset = aruspickup (Ampere)K = Konstanta Invers 1 (Tabel 1)E = Konstanta Invers 2 (Tabel 1)

Konstanta invers time dial berdasarkan

standart IEC 255-4 dan British standard

BS142

Kurva IEC (BS)Konstanta

K E

IEC Curve A 0,14 0,02

IEC Curve B 13,50 1,00

IEC Curve C 80,00 2,00

IEC Short inverse 0,05 0,04

Setting Rele Arus LebihSetting Kelembaman Waktu

Berdasarkan Standard IEEE 242 waktu yang dibutuhkan untuk kerja

rele sampai CB membuka adalah 0,2-0,4s.

Setting Rele Under Voltage

Ketika menggunakan proteksi rele under voltage , seting

waktu penundaan atau delay disesuaikan dengan rele

pengaman arus lebih sehingga saat terjadi hubung singkat

rele under voltage tidak bekerja terlebih dahulu sebelum

rele arus lebih mendeteksi gangguan namun jika rele arus

lebih gagal bekerja maka rele under voltage akan bekerja

SISTEM KELISTRIKAN PT. WILMAR NABATI

Sistem Pembangkitan• Sumber dari penyulang PLN melalui gardu induk (GI) Segara Madu 150

kV.

• Sumber dari steam turbine generator (STG) 2 x 15 MW dengan tegangan

nominal 10,5 kV.

• Sumber dari diesel engine generator (DEG) 2 x 1,6 MW dengan tegangan

nominal 0,4 kV.

Sistem Pembebanan• Total beban maksimum yang terpasang besarnya sekitar 33 MW, dengan

demand factor sebesar 60%, maka total daya yang dikonsumsi beban

sekitar 18 MW.

Pemilihan Tipikal Koordinasi

ANALISA DAN SIMULASI

Nilai Arus Hubung Singkat

Hubung Singkat Minimum 30 Cycle

No Bus TeganganArus Hubung

Singkat Minimum

1 SP-BUS-11000 10,5 kV 10,343kA

2 SP-BUS-41000 10,5 kV 10,047kA

3 SP-BUS-52002 10,5 kV 9,207kA

4 SP-BUS-52001 10,5 kV 9,380kA

5 BD-01 0,4 kV 31,191kA

6 ME-FRACT 0,4kV 31,118kA

No Bus TeganganArus Hubung

Singkat Minimum

1 SP-BUS-11000 10,5 kV 10,925 kA

2 SP-BUS-41000 10,5 kV 10,621 kA

3 SP-BUS-52002 10,5 kV 9,684 kA

4 SP-BUS-52001 10,5 kV 9,876 kA

5 BD-01 0,4 kV 31,391 kA

6 ME-FRACT 0,4kV 31,318 kA

• Kondisi Sebelum Ditambah

Emergency Generator

• Kondisi Setelah Ditambah

Emergency Generator

Nilai Arus Hubung SingkatHubung Singkat Maksimum ½ Cycle

No Bus TeganganArus Hubung Singkat

Minimum

1 SP-BUS-11000 10,5 kV 20,183 kA

2 SP-BUS-41000 10,5 kV 19,427 kA

3 SP-BUS-52002 10,5 kV 16,854 kA

4 SP-BUS-52001 10,5 kV 17,387 kA

5 BD-01 0,4 kV 43,893 kA


No Bus TeganganArus Hubung Singkat

Minimum

1 SP-BUS-11000 10,5 kV 20,989 kA

2 SP-BUS-41000 10,5 kV 20,165 kA

3 SP-BUS-52002 10,5 kV 17,398 kA

4 SP-BUS-52001 10,5 kV 17,968 kA

5 BD-01 0,4 kV 43,996 kA


• Kondisi Sebelum Ditambah

Emergency Generator

• Kondisi Setelah Ditambah

Emergency Generator

Koordinasi Tipikal 1Tipikal koordinasi 1 yang terdiri dari 2 rele arus lebih yang memiliki rating teganganberbeda yaitu, rele SP-SWG-41005 memiliki tegangan 10,5 KV, dan rele SP-SWG-52007 memiliki tegangan rendah 0,4 KV.

Relay ID&

Model

CT Ratio Setting

Rele 55

0,4 kV

Model :

Merlin Gerin

Sepam 20

600/5

Curve Type EIT

Pickup Range × CT Sec. 0,1 - 2,4

Pickup 0,1

Time Dial 0,01

Instantaneous Pickup 0,1

Delay 0,05

Rele 35 10,5kV

Model :

Merlin Gerin

Sepam 20

600/5

Curve Type EIT

Pickup Range × CT Sec. 0,1 - 2,4

Pickup 0,1

Time Dial 0,01

Instantaneous Pickup 0,1

Delay 0,05

Data setelan rele existing pada Tipikal Koordinasi 1

Hasil plot setelan existing rele 35 dan rele 55

Pickup rele yang masih

menyentuh kurva start motor

dan masih di bawah full load

ampere (FLA) trafo

koordinasi waktu yang belum

tepat

Koordinasi dan Penyetelan Ulang Rele Pengaman Pada Tipikal 1

Hasil Plot Setelan Rele 55, dan Rele 35 SetelahDilakukan Perhitungan Ulang.

Setelan pickup rele yang tidak

lagi menyentuh kurva start motor

dan sudah berada disebelah

kanan full load ampere (FLA)

trafo

koordinasi waktu yang sudah

tepat

Hasil plot setelan rele 55, dan rele 35 setelah dilakukan

perhitungan ulang dengan menambahkan emergency generator.

Koordinasi Tipikal 2

Relay ID&

Model

CT

Rati

o

Setting

Rele 95

0,4 kV

Model :

Merlin Gerin

Sepam 20

600/

5

Curve Type EIT

Pickup Range ×CT Sec.

0,1 -2,4

Pickup 0,1

Time Dial 0,1

Instantaneous Pickup

0,1

Delay 0,05

Rele 35

10,5kV

Model :

Merlin Gerin

Sepam 20

600/

5

Curve Type EIT

Pickup Range ×CT Sec.

0,1 -2,4

Pickup 0,1

Time Dial 0,1


0,1

Delay 0,05

Relay ID

&

Model

CT

Rati

o

Setting

Rele 32

10,5kV

Model :

Merlin Gerin

Sepam 40

600/

5

Curve Type EIT

Pickup Range × CT Sec.

0,1 -2,4

Pickup 0,5416

Time Dial 2,00


4,5

Delay 0,22

R.AP3.01

Model :

Merlin Gerin

Sepam 1000+

1500

/5

Curve Type EI

Pickup Range × CT Sec.

0,3 -2,4

Pickup 0,65

Time Dial 2,00


7,00

Delay 0,46

Data setelan rele existing pada Tipikal Koordinasi 2

• Hasil plot setelan existing rele

R.AP3.01-1 sebagai pelindung

generator STG 01.

• Hasil plot setelan existing rele

95, rele 35, dan rele 32

12

4

3

Hasil plot rele R.AP3.01 Setelah

dilakukan perhitungan

Hasil plot rele 95, rele 35 dan rele 32

setelah Dilakukan perhitungan

1

3 4

1

0.7s

0.4s

0.1s

1s

Hasil plot setelan rele R.AP3.01

setelah dilakukan perhitungan ulang

dengan menambahkan emergency

generator

Hasil plot setelan rele 95, dan rele 35,

dan rele 32 setelah dilakukan

perhitungan ulang dengan

menambahkan emergency generator.

Koordinai Rele Pengaman TerhadapTegangan Kedip

• Seting Rele Pengaman Terhadap Tegangan Kedip Saat Terjadi Starting Motor

Pada Tipikal 1

Hasil plot tegangan saat terjadi starting motor pada bus ME-FRACT

Seting Rele Pengaman Terhadap Tegangan Kedip Saat

Terjadi Hubung Singkat Pada Tipikal 1

Menunjukkan hasil plot tegangan pada SP-BUS-52002 saat terjadi hubung

singkat pada bus ME-FRACT

BUS

Besar Voltage

Sag/ Kedip

Tegangan (%)

Relay undervoltage

Seting

Tegangan (%)

Seting Waktu

(s)

bus 52001 12.81 10 0,3

bus 52002 12.6 10 0,3

bus 41000 11.5 10 0,6

BUS

Besar Voltage

Sag/ Kedip

Tegangan (%)

Relay undervoltage

Seting

Tegangan (%)

Seting Waktu

(s)

bus 52001 12.5 10 0,3

bus 52002 12.2 10 0,3

bus 41000 11.1 10 0,6

Besar Voltage Sag dan Seting Relay

Undervoltage untuk Koordinasi Tipikal

1 sesudah ditambahkan emergency

generator


Undervoltage untuk Koordinasi Tipikal 1

sebelum ditambahkan emergency

generator

Seting Rele Pengaman Terhadap Tegangan KedipSaat Terjadi Starting Motor Pada Tipikal 2

Hasil plot tegangan saat terjadi starting motor pada bus BD 01

Seting Rele Pengaman Terhadap Tegangan Kedip Saat

Terjadi Hubung Singkat Pada Tipikal 2

Hasil plot tegangan pada SP-BUS-52001 saat terjadi hubung singkat

pada bus BD-01

BUS

Besar Voltage

Sag/ Kedip

Tegangan (%)

Relay undervoltage

Seting

Tegangan (%)

Seting Waktu

(s)

bus 52001 12.5 10 0,3

bus 41000 11.6 10 0,6

bus 11000 11.1 10 0,9



sebelum ditambahkan emergency generator

BUS

Besar Voltage

Sag/ Kedip

Tegangan (%)

Relay undervoltage

Seting

Tegangan (%)

Seting Waktu

(s)

bus 52001 12.1 10 0,3

bus 41000 11.3 10 0,6

bus 11000 10.9 10 0,9



sesudah ditambahkan emergency generator

PENUTUP Terdapat beberapa setelan rele yang belum tepat dan koordinasi yang kurang baik,

terutama pada setelan pickup dan grading time antar rele pengaman.

Perhitungan antara tipe koordinasi rele pengaman arus lebih sebelum dan sesudah

ditambahkan dengan emergency generator tidak mengalami perubahan yang

signifikan hal ini dikarenakan kapasitas dari kedua emergency generator tidak

terlalu besar.

Kesimpulan

Karena terdapat beberapa setelan rele arus lebih yang kurang tepat serta

koordinasi yang kurang baik pada beberapa rele tersebut, maka

direkomendasikan untuk melakukan setelan ulang sesuai dari hasil analisis

yang telah dilakukan.

Dalam sistem kelistrikan di PT. Wilmar Nabati Gresik rele pengaman

untuk under voltage belum ada maka disarankan untuk menambahkan.

Karena hal ini bertujuan untuk mengamankan sistem saat terjadi tegangan

kedip.

SARAN

TERIMA KASIH

Setting rele 55 dan 35 saat kondisi exsisting dan sesudah dilakukan

perhitungan ulang

0.1s

0.3s

Pada saat starting motor, terjadi penurunan tegangan di bus BD 01 sebeser 9%

selama 0,08 sec. Hal ini dapat dipastikan bahwa kedua rele baik rele arus

lebih ataupun rele under voltage tidak bekerja karena setelah dilakukan setting

ulang pada rele arus lebih kenaikan arus pada saat terjadi starting ini tidak

melebihi dari setting arus pada rele. Untuk rele under voltage penurunan

tegangan sebesar 9% tidak akan dilihat sebagai ganggguan karena setting

penurunan tegangan pada rele adalah 10% dalam wacktu 0,3 s.

KOORDINASI PROTEKSI TEGANGAN KEDIP DAN ARUS LEBIH...

Documents

Transcript of KOORDINASI PROTEKSI TEGANGAN KEDIP DAN ARUS LEBIH...