Analisa Rele Proteksi pada Sistem Kelistrikan Industri Peleburan Nikel PT. Aneka Tambang Operasi Pomaala ( Sulawesi Tenggara )

Presentasi Sidang Tugas Akhir Semester Genap 2011/20112Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS

Analisa Rele Proteksi pada Sistem Kelistrikan Industri Peleburan Nikel PT. Aneka Tambang Operasi Pomaala ( Sulawesi Tenggara )

Nama : Wahyu Baroto NRP : 2209 106 037 Pembimbing : 1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, PhD 2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT

Jurusan Teknik Elektro-ITS

Page 1

DAFTAR ISI     

PENDAHULUAN TEORI PENUNJANG SISTEM KELISTRIKAN PERHITUNGAN DAN ANALISA KESIMPULAN


Page 2

Pendahuluan(1) LATAR BELAKANG  PT. Aneka Tambang merupakan adalah salah satu pabrik yang produksi feronikel dengan kapasitas hasil produksinya mencapai 26.000 ton per-tahun Untuk memperoleh keandalan sistem kelistrikan PT.ANTAM dengan perubahan dari sisi pembangkitan serta sisi beban maka diperlukan sistem pengaman yang lebih sensitif dengan me-review kembali sistem pengamannya


Page 3

Pabrik FeNi I, II dan III

PABRIK FENI III


PABRIK FENI II

PABRIK FENI I

Page 4

Pendahuluan (2) TUJUAN  Memperoleh koordinasi rele pengaman arus lebih yang tepat untuk PT ANTAM terutama Pabrik FeNi III  Memperoleh koordinasi rele pengaman gangguan ke Tanah yang tepat untuk PT ANTAM terutama Pabrik FeNi III


Page 5

Pendahuluan (3) BATASAN MASALAH Rele pengaman yang disetting dan dikoordinasi adalah rele arus lebih (Over Current Relay). Pengambilan typical dikhususkan pada Pabrik FeNi III Tempat pengambilan data di PT ANTAM, Sulawesi Tenggara


Page 6




Page 7

Teori Penunjang Rele Arus Lebih (Over Current Relay) Syarat Rele Pengaman Setting Rele Pengaman Rele Gangguan ke Tanah (Ground Fault Relay)


Page 8

Teori Penunjang (1) Rele Arus Lebih Merupakan jenis rele yang bekerja berdasarkan besar arus masukan, dan apabila besarnya arus masukan melebihi dari setting (Ip) maka rele arus lebih bekerja. Berdasarkan karakteristik waktuya rele arus lebih dibedakan atas 3 jenis yaitu: Instantaneous Rele Definite Rele Inverse Rele


Gambar Karakterisrik arus lebih

Page 9

Teori Penunjang (1) Karakteristik operasi rele invers berdasarkan IEC 60255-3 dan BS 142 standards adalah sebagai berikut:  Standard Inverse Time (SIT)

 Very Inverse Time (VIT)

 Extremely Inverse Time (EIT)

 Ultra Inverse Time (UIT)


Page 10

Teori Penunjang (2) Setting Rele Pengaman Ada dua hal utama yang perlu diperhatikan pada pengaturan rele yaitu: 1. Setting Arus Pada dasarnya batas penyetelan rele arus lebih adalah rele tidak boleh bekerja pada saat beban maksimum. Arus settingnya harus lebih besar dari arus beban maksimumnya. Arus penyetelan pun harus memperhatikan kesalahan pick up sesuai dengan British Standard Pick Up = 1.05 s/d 1.3 Iset Dalam setting juga harus memperhatikan batasan maksimum, untuk alasan keamanan dan back Up hingga sisi downstream ditetapkan : Ipp ≤ 0.8 Isc minimum Dengan pedoman diatas seting arus yang digunakan pada study adalah: 1,05 IFLA ≤ Iset ≤ 0,8 Isc minimum


Page 11

Teori Penunjang (2) Setting Rele Pengaman 2.

Setting Waktu Penyetelan waktu kerja rele terutama dipertimbangkan terhadap kecepatan dan selektivitas kerja dari rele, sehingga rele tidak salah operasi, yang dapat menyebabkan tujuan pengaman tidak berarti. Untuk setting waktu sesuai standard IEEE 242 yaitu: Waktu terbuka Circuit beaker : 0,04 – 0,1 s (2-5 Cycle) Overtravel dari rele : 0,1 s Faktor Keamanan : 0,12 – 0,22 s Untuk rele static dan rele digital berbasis microprocessors overtravel time dari rele dapat diabaikan. Sehingga total waktu = 0,2 -0,4 s


Page 12

Teori Penunjang (3) Rele Gangguan Tanah (Ground Fault Relay) Gangguan satu fasa ke tanah dan dua fasa ketanah dapat diamankan dengan rele gangguan tanah. Rele ini tidak lain adalah merupakan pengaman arus lebih yang dilengkapi zero sequence current filter

Gambar Rangkaian Zero Sequence Currrent Filter


Page 13

Teori Penunjang (4) Syarat-syarat Rele Pengaman Untuk menjamin keandalan, rele pengaman harus memenuhi persyaratan yaitu: - Kecepatan Bereaksi Kecepatan bereaksi rele adalah saat rele mulai merasakan adanya gangguan sampai dengan pelaksanaan pembukaan pemutus tenaga (circuit breaker). - Kepekaan Operasi ( sensitivity ) Pada prinsipnya rele harus cukup peka sehingga dapat mendeteksi gangguan di kawasan pengamanannya meskipun dalam kondisi yang memberikan rangsangan yang minimum - Selektif ( selectivity ) Pengaman harus dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil mungkin yaitu hanya seksi yang terganggu saja yang menjadi kawasan pengamanan utamanya - Keandalan ( reliability Pengaman harus handal terhadap adanya gangguan, sehingga dapat melindungi peralatan. - Ekonomis Penggunaan rele selain memenuhi syarat diatas, juga harus disesuaikan dengan harga peralatan yang diamankan. Jurusan Teknik Elektro-ITS

Page 14




Page 15

SISTEM KELISTRIKAN PT.Aneka Tambang Operasi Pomaala, Sulawesi Tenggara


Page 16


PABRIK FENI III


PABRIK FENI II

PABRIK FENI I

Page 17


PABRIK FENI III


PABRIK FENI II

PABRIK FENI I

Page 18

Pabrik FeNi III


Page 19




Page 20

Pemodelan Sistem


Page 21

Pemilihan Setting koordinasi yang digunakan pada PT. ANTAM


Page 22

Arus hubung singkat digunakan dua konfigurasi yang mewakili hubung singkat minimum dan maksimum, yaitu :  Hubung singkat minimum : Pada saat semua generator beroperasi DG 1-5 (on) dan generator DG 6 dalam keadaan tidak beroperasi (off).  Hubung singkat maksimum : pada saat semua generator beroperasi DG 1-6(on).


Page 23

Tabel Arus Hubung Singkat ARUS HUBUNG SINGKAT Bus

Isc max 4 Cycle

Isc max 30 cycle

Isc min 30 cycle

ID

kV

kA

kA

kA

CMB-32

6.6

9.57

7.5

6.59

COAL-10

0.4

13.71

12.93

11.21

FURN-21

30

3.37

3.23

2.89

FURN-22

6.6

12.59

12.17

10.83

FURN-31

30

5.2

4.9

4.45

FURN-32

6.6

14.04

13.56

12.07

Bus 1

11

28.27

25.24

23.88

Bus 2

30

5.16

4.87

4.41

Main bus -04

11

29.08

25.86

24.53

Bus8

6.6

9.5

7.46

6.56

SWR

6.6

9.57

7.5

6.59

Sub main bus

11

9.57

7.5

6.59

Bus 5

11

28.45

25.34

23.98

Bus 3

11

24.05

22.02

20.46

Bus 4

30

3.37

3.23

2.89


Page 24

Setting rele dari bus furn-32 hingga furn-31 (Typical 1)

0.1 s

0.54 s

0.34 s 0.1 s

0.1 s

setting lowset MGR-012 dan MGR-011 berhimpit,dikarenakan FLA sekunder TR-31 (1251A) dan FLA primer TR-32 (1115A) selisihnya hanya terpaut sedikit,maka lowset antara MGR-012 dan MGR011 berhimpit

= Rele utama trip = Back-Up Rele utama


Page 25

Contoh Perhitungan Typical 1  Rele MGR-010 Jenis Rele = ABB microshield O/C Kurva = Standard Inverse Isc max 4 cycle Bus Furn-32, 6.6 kV = 14045 A Isc min 30 cycle Bus Furn-32, 6.6 kV = 12071 A CT = 5000/1 FLA (sisi sekunder TR-32) = 5249 A Current setting IDMT ( I> ) 1,05 x FLA < Ipp < 0,8 x Isc min 30 cycle-Furn-32, 6.6 kV 1,05 x 5249 A < Ipp < 0,8 x 12071 A 5511.45 A < Ipp < 9656.8 A dipilih Ipp = 5515 A Arus setting =5515/5000= 1.10 Sehingga setting arus pickup = 1.10 Dipilih Tap = 1.10 In Nilai aktual Iset = 1 x 1.103 x = 5515 A Time Setting IDMT ( Time Dial ) Waktu operasi yang diinginkan= t = 0.4 t> = Time Dial= 0.05 Current setting High Set (I>>) Dipilih I>> = 1.82 A Sehingga pickup setting definite = = = 1.82 Setting waktu (t>>) =0. 1 s


Page 26

Tabel Setting rele Tipkal 1

ID ETAP

Relay

Brands

CT Rasio

Invers Current

Definite Current

t> 0.05

I>> 1.82

t>> 0.1

MGR-010 50/51

Microshields O/C 5000/1

I> 1.1

MGR-011 50/51


1.01

0.056

2.94

0.1

MGR-012 50/51


1.1

0.19

2.98

0.1


Page 27

Setting rele dari bus 1 hingga bus main 04 (Typical 2)

0.3 s

0.1 s

Pada hasil plot setting terlihat overlap antara invers MGR-013 dengan definite GEN01,dikarenakan besarnya hubung singkat di atas trafo TR-31 yang digunakan untuk setting highset pada MGR-013 lebih besar daripada setting highset pada GEN-01 saat hubung singkat pada Main bus-04,sehingga koordinasi proteksinya jika terjadi hubung singkat di atas trafo,maka yang bekerja dahulu ialah MGR013 bukan Gen-01



Page 28


ID ETAP

Relay

Brands

CT Rasio Invers Current I> 1.2

t> 0.05

I>> 4.9

t>> 0.1

0.18

3.5

0.4

MGR-013

50/51 Microshields O/C

3000/1

GEN-01

50/51 Microshields O/C

1000/1 1.04


Definite Current

Page 29

Setting rele dari bus Furn-22 hingga bus Furn-21 (Typical 3) 0.3 s

0.54 s

0.38 s

0.1 s

0.1 s

0.38 s

0.1 s

Lowset antara SWJ-02 dan SWJ-01 berhimpit dikarenakan arus kontribusi pada SWJ-02 yang mempengaruhi nilai time dial yang disetting agar memenuhi IEEE Std 2421986 yaitu time difference diantara Rele utama dan Rele back-up adalah 0.2-0.4 s sehingga berhimpit dengan lowset SWJ-01



Page 30


ID ETAP

Relay

Brands

SWJ-01

50/51

SWJ-02

50/51

SWJ-03

50/51

SWJ-04

50/51

Microshields O/C Microshields O/C Microshields O/C Microshields O/C


CT Rasio Invers Current Definite Current I> t> I>> t>> 4000/1 1 0.05 2.16 0.1 800/1

1.06

0.07

3.2

0.1

800/1

1.06

0.07

3.2

0.1

800/1

1.3

0.12

0.27

0.5

Page 31

Setting rele dari bus 3 hingga bus main 04 (Typical 4)

0.3 s

Pada hasil plot setting terlihat overlap antara SWJ-05 dengan definite GEN-01,dikarenakan besarnya hubung singkat di atas trafo TR-33 yang digunakan untuk setting highset pada SWJ05 lebih besar daripada setting highset pada GEN-01 saat hubung singkat pada Main bus04,sehingga koordinasi proteksinya jika terjadi hubung singkat di atas trafo,maka yang bekerja dahulu ialah SWJ05bukan Gen-01

0.1 s



Page 32


ID ETAP

Relay Brands

CT Rasio

Invers Current

Definite Current

I>

t>

I>>

t>>

SWJ-05 50/51 Microshields O/C

4000/1

1.07

0.05

2.16

0.1

GEN-01 50/51 Microshields O/C

800/1

1.06

0.07

3.2

0.1


Page 33

Setting rele dari bus Coal-10 hingga bus Sub main (Typical 5) Keterangan: = Rele utama trip = Back-Up Rele utama

Single line diagram koordinasi typical 5


Page 34

Setting rele dari bus Coal-10 hingga bus Sub main (Typical 5)

3. Lowset antara WG-112 dan WG-113 menjadi satu,ditakutkan jika nanti ada hubung singkat maka akan trip bersama

2. Permasalahan lain yaitu Inrush pada trafo yang mengenai kurva ACB-10

1.


Pada kondisi eksisting untuk Tipikal 5 didapatkan koordinasi rele proteksi yang kurang sempurna dan tidak terkoordinasi dengan baik.yaitu berupa time difference yang kurang dari 0.2 dan juga ada yang lebih dari 0,4, sehingga tidak sesuai dengan IEEE Std 242-1986 yaitu time difference diantara Rele utama dan Rele back-up adalah 0.2-0.4 s.

Eksisting

Page 35

Tabel Setting rele Tipkal 5 ID ETAP

Relay

Brands

CT Rasio

Invers Current

Definite Current

WG-112

50/51

Microshields O/C

50/1

I> 1.1

WG-113

50/51

Microshields O/C

100/1

1

0.5

12

0.4

WG-116

50/51

Microshields O/C

300/1

1.03

0.81 4.2

0.7

SWGR-011

50/51

Microshields O/C

1000/1

1.2

0.95 1.36

1


RESETTING

t> I>> 0.75 20

t>> 0.1

Page 36

Setting rele dari bus Coal-10 hingga bus Sub main (Typical 5)

3. Dilakukan resetting terhadap lowset pada WG-113,supaya tidak menjadi satu dengan lowset WG-112,sehingga dapat terhindar dari trip secara bersama

2. Juga dilakukan resetting terhadap time delay pada fuse,sehingga tidak terkena Inrush trafo.

1. Dilakukan resetting dengan mengatur time delay sebesar antara 0.2-0.4 sehingga sesuai dengan IEEE Std 242-1986 yaitu time delay diantara Rele utama dan Rele back-up adalah 0.2-0.4 s,sehingga jika ada hubung singkat di bus maka koordinasi antar rele dapat bekerja dengan baik.


RESETTING

Page 37

Setting rele ground fault feeder 11 kV

0.3

s

0.3

s

0.3

s

0.1

0.3

s

0.3

s

0.3

s

s

= Rele utama trip = Back-Up Rele utama Jurusan Teknik Elektro-ITS

Page 38

Setting rele ground fault feeder 11 kV

ID ETAP

Relay

MGR-013

50N

SWGR-010

CT Ratio

Curve

Tap

Time Dial

Microshields O/C

50/5

DEFINITE

0,3

0,1

50N

Microshields O/C

50/5

DEFINITE

0,3

0,1

SWJ-05

50N

Microshields O/C

50/5

DEFINITE

0,3

0,1

DG-01

50N

Microshields O/C

50/5

DEFINITE

0,3

0,3

DG-02

50N

Microshields O/C

50/5

DEFINITE

0,3

0,3

DG-03

50N

Microshields O/C

50/5

DEFINITE

0,3

0,3

DG-04

50N

Microshields O/C

50/5

DEFINITE

0,3

0,3

DG-05

50N

Microshields O/C

50/5

DEFINITE

0,3

0,3

DG-06

50N

Microshields O/C

50/5

DEFINITE

0,3

0,3


Brands

Page 39




Page 40

Kesimpulan(1)

1.

2.

3.

4.

Berdasarkan single line diagram PT.ANTAM maka didapat koordinasi setting pengaman rele arus lebih dan rele hubung singkat ke tanah dengan menggunakan merk ABB tipe Microshield o/c yang sesuai dengan standar IEEE Std 242-1986, yaitu time difference diantara Rele utama dan Rele back-up adalah 0.2 s sampai 0.4 s. Maka dapat diambil kesimpulan yang selanjutnya dapat dijadikan rekomendasi pada sistem kelistrikan PT ANTAM, yaitu: Untuk Tipikal 1, di didapatkan setting pengaman Rele dengan merk ABB Microshield O/C pada rele MGR-011 yang digunakan sebagai rele back-up dan mempunyai time difference dengan definite rele MGR-010 sebesar 0.345 s. Untuk Tipikal 2, di didapatkan setting pengaman Rele merk ABB Microshield O/C pada rele GEN-01 yang digunakan sebagai rele back-up dan mempunyai time difference dengan definite rele MGR-013 sebesar 0,3 s dikarenakan langsung berhubungan dengan bus utama. Untuk Tipikal 3, di didapatkan setting pengaman Rele merk ABB Microshield O/C pada rele SWJ-02 dan SWJ-03 yang digunakan sebagai rele back-up dan mempunyai time difference dengan definite rele SWJ-01 sebesar 0.38 s. Untuk Tipikal 4, di didapatkan setting pengaman Rele merk ABB Microshield O/C karena rele GEN-01 yang digunakan sebagai rele back-up mempunyai time difference dengan definite rele SWJ-05 sebesar 0.3 s.dikarenakan langsung berhubungan dengan bus suplai


Page 41

5.

Untuk Tipikal 5.Karena koordinasi rele-rele eksisting yang ada kurang sempurna dan tidak terkoordinasi dengan baik.yaitu berupa time difference antar rele utama dan rele back-up ada yang kurang dari 0.2 s dan ada yang lebih dari 0.4 s Maka perlu dilakukan pengaturan rele (resetting) sesuai dengan perhitungan dan dikoordinasikan agar sistem bekerja secara optimal tidak mengganggu kestabilan system. 6. Untuk Setting rele hubung singkat ke tanah di bus Main bus 4 hingga ke trafo TR-31, TR-33, TR-34 didapatkan perhitungan sebesar range Tap 0.3A yang dapat mengantisipasi jika ada gangguan arus lebih hubung singkat ke tanah.


Page 42

TERIMA KASIH


Page 43

Analisa Rele Proteksi pada Sistem Kelistrikan Industri Peleburan Nikel PT. Aneka Tambang Operasi Pomaala ( Sulawesi Tenggara )

Recommend Documents