Studi Koordinasi Proteksi Pada Sistem Tegangan Menengah di PT. Ajinomoto Mojokerto dengan Mempertimbangkan Busur Api Menggunakan Metode Perhitungan yang Dimodifikasi
Bagus Wisnu Candra Listyawan 2213 105 077
Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Margo Pujiantara, M.T. Dr. Ardyono Priyadi, S.T., M.Eng.
Materi Presentasi Pendahuluan
Latar Belakang
Tujuan
Teori Penunjang Busur Api
Standard IEEE 1584-2002
Sistem Kelistrikan Sistem Kelistrikan PT. Ajinomoto Mojokerto
Hasil dan Analisa
Hasil Simulasi
Existing
Hasil Simulasi
Resetting
Metode Modifikasi
Protection Boundary
Tabel NFPA dan PPE
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi Setelah Penambahan Rele Diferensial Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi Perbandingan
Penutup
Kesimpulan
Pendahuluan Keandalan dan Keamanan Studi Koordinasi Proteksi
Latar Belakang
Pertimbangan Terhadap Energi Busur Api Jarak Aman Pekerja
Personal Protective Equipment (PPE)
Pendahuluan T U
J U
Memperoleh Setting Koordinasi Rele Pengaman
Level / Kategori Bahaya Busur Api
A N
Jarak Aman Pekerja
Teori Penunjang •
Busur Api
Standard IEEE 1584-2002
Metode Modifikasi
Protection Boundary
Tabel NFPA dan PPE
Definisi dari busur api (Arc Flash) adalah pelepasan energi panas yang sangat tinggi akibat adanya arc fault ataupun bolted fault. Arc fault sendiri merupakan arus gangguan yang mengalir melalui udara antara konduktor dengan konduktor atau konduktor dengan tanah. Sedangkan bolted fault menggunakan perantara konduktor sebagai jalur arus gangguannya.
Teori Penunjang
Busur Api
Standard IEEE 1584-2002
Metode Modifikasi
Protection Boundary
Tabel NFPA dan PPE
Berdasarkan standard IEEE 1584-2002, nilain insiden energi busur api dapat diperoleh melalui parsamaan berikut : t 610x E = 4.184 Cf En 0.2 Dx Dimana : E adalah insiden energi (J/cm2) En adalah insiden energi normalisasi (cal/cm2) Cf adalah faktor perhitungan. Bernilai 1.0 untuk tegangan diatas 1 kV, dan bernilai 1.5 untuk tegangan dibawah 1 kV t adalah waktu pemutusan CB (detik) D adalah jarak dari titik arc ke pekerja (mm) x adalah eksponen jarak
Teori Penunjang Metode Modifikasi Domain waktu : Domain Waktu
Fase Perlaihan
Komponen yang Menyumbang Arus Hubung Singkat
0 – 0.035
Subtransient
Utility, Mesin Sinkron, Motor Induksi > 1000 HP, Motor Induksi 50 – 1000 HP, Motor Induksi < 50 HP
0.035 – 0.08
Transient
Utility, Mesin Sinkron, Motor Induksi > 1000 HP, Motor Induksi 50 – 1000 HP
0.08 – 0.8
Transient
Utility, Mesin Sinkron, Motor Induksi > 1000 HP
0.8 – t (Arc Clearing Time)
Steady State
Utility, Generator Sinkron
Busur Api
Standard IEEE 1584-2002
Metode Modifikasi
Protection Boundary
Tabel NFPA dan PPE
Insiden Energinya : Etotal = E0.035sec + E0.08sec + E0.8sec + Et sec
Teori Penunjang Protection Boundary
Busur Api
Standard IEEE 1584-2002
Metode Modifikasi
Protection Boundary
Tabel NFPA dan PPE
Teori Penunjang Protection Boundary
Busur Api
Standard IEEE 1584-2002
Metode Modifikasi
Protection Boundary
Tabel NFPA dan PPE
Seorang pekerja yang berada pada batasan Flash Protection Boundary masih dapat terkena dampak luka bakar tingkat kedua jika dia tidak menggunakan alat perlindungan diri. Besar insiden energi pada batasan ini 5 J/cm2 (1.2 cal/cm2). Berdasarkan standard IEEE 1584-2002, perhitungan yang digunakan untuk menentukan jarak Flash Protection Boundary adalah : 1 x x t 610 DB = 4.184 Cf En 0.2 EB Dimana : DB adalah jarak batasan dari titik arcing (mm) t adalah waktu (detik) EB adalah insiden energi dalam J/cm2 pada jarak batasan. Dapat di set pada nilai 5.0 J/cm2
Teori Penunjang Tabel nfpa 70e dan ppe Kategori
Level Energi (Cal/cm2)
Busur Api
Standard IEEE 1584-2002
0
<2
PPE – PPC yang Digunakan
• Pakaian lengan panjang dan celana panjang dengan bahan yang tidak meleleh tidak mudah terbakar (Contoh : kain katun, wol, sutra, atau campuran bahan – bahan tersebut) • Kacamata Safety
Metode Modifikasi
Protection Boundary
1 Tabel NFPA dan PPE
2–4
• Pakaian lengan panjang dan celana panjang yang tahan api • Helm safety • Kacamata safety
Teori Penunjang Tabel nfpa 70e dan ppe Kategori
Level Energi (Cal/cm2) •
Busur Api
Standard IEEE 1584-2002
2
4–8
Metode Modifikasi
Protection Boundary
Tabel NFPA dan PPE
PPE – PPC yang Digunakan
• • • • • •
• • •
3
8 – 25
• • • • •
Pakaian lengan panjang dan celana panjang yang tahan api Helm safety Kacamata safety Sarung tangan kulit Sepatu safety khusus Pelindung telinga Pelindung wajah atau kepala sesuai kategori 2 (rating minimum 8 cal/cm2)
Pakaian lengan panjang tahan api Celana panjang tahan api Jaket dan celana untuk arc flash sesuai kategori 3 (rating minimum 25 cal/cm2) Pengaman kepala sesuai kategori 3 (rating minimum 25 cal/cm 2) Kacamata safety Pelindung telinga Sarung tangan kulit Sepatu safety khusus
Teori Penunjang Tabel nfpa 70e dan ppe Kategori
Level Energi (Cal/cm2)
Busur Api
Standard IEEE 1584-2002
Metode Modifikasi
Protection Boundary
Tabel NFPA dan PPE
4
25 – 40
PPE – PPC yang Digunakan
• Pakaian lengan panjang tahan api • Celana panjang tahan api • Jaket dan celana untuk arc flash sesuai kategori 4 (rating minimum 40 cal/cm2) • Pengaman kepala sesuai kategori 4 (rating minimum 40 cal/cm2) • Kacamata safety • Pelindung telinga • Sarung tangan kulit • Sepatu safety khusus
Sistem Kelistrikan Sistem Kelistrikan PT. Ajinomoto Mojokerto
Hasil dan Analisa Hasil Simulasi
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Hasil Simulasi
Existing
Resetting
Setelah Penambahan Rele Diferensial
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Perbandingan
• Hasil Simulasi Existing
3
1 2
Bus ID
Arus Bolted Fault (kA)
Arus Arcing (kA)
FCT (s)
Insiden Energi (cal/cm2)
Kategori
Bus 52S1
51,086
48,226
0,838
67,331
> Kategori 4
2F-B Bus2
46,762
44,210
0,140
10,236
Kategori 3
Hasil dan Analisa Hasil Simulasi
Existing
Hasil Simulasi
Resetting
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Setelah Penambahan Rele Diferensial
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Perbandingan
• Hasil Simulasi Resetting
Bus ID
Arus Bolted Fault (kA)
Arus Arcing (kA)
FCT (s)
Insiden Energi (cal/cm2)
Kategori
Bus 52S1
51,086
48,226
0,894
71,772
> Kategori 4
2F-B Bus2
46,762
44,210
0,667
48,756
> Kategori 4
Hasil dan Analisa Hasil Simulasi
Existing
Hasil Simulasi
Resetting
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Setelah Penambahan Rele Diferensial
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Perbandingan
• Hasil Perhitungan dengan Metode Modifikasi Setelah Resetting
Bus ID
Arus Bolted Fault (kA)
Arus Arcing (kA)
FCT (s)
Insiden Energi (cal/cm2)
Kategori
Bus 52S1
51,086
48,226
0,894
62,3471
> Kategori 4
2F-B Bus2
46,762
44,210
0,667
43,3889
> Kategori 4
Hasil dan Analisa Hasil Simulasi
Existing
Hasil Simulasi
Resetting
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Setelah Penambahan Rele Diferensial
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
• Hasil Simulasi Setelah Penambahan Rele Diferensial
Bus ID
Arus Bolted Fault (kA)
Arus Arcing (kA)
FCT (s)
Insiden Energi (cal/cm2)
Kategori
Bus 52S1
51,086
48,226
0,16
12,851
Kategori 3
2F-B Bus2
46,762
44,210
0,16
11,699
Kategori 3
Perbandingan
Hasil dan Analisa Hasil Simulasi
Existing
Hasil Simulasi
Resetting
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Setelah Penambahan Rele Diferensial
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Perbandingan
• Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi Setelah Penambahan Rele Diferensial
Bus ID
Arus Bolted Fault (kA)
Arus Arcing (kA)
FCT (s)
Insiden Energi (cal/cm2)
Kategori
Bus 52S1
51,086
48,226
0,16
11,7223
Kategori 3
2F-B Bus2
46,762
44,210
0,16
10,6623
Kategori 3
Hasil dan Analisa Hasil Simulasi
Existing
Hasil Simulasi
Resetting
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Setelah Penambahan Rele Diferensial
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Perbandingan
• Perbandingan Besar Insiden Energi Untuk Kondisi Existing dan Resetting
Bus ID
FCT Existing (s)
Insiden Energi Existing (cal/cm2)
Kategori
FCT Resetting (s)
Insiden Energi Resetting (cal/cm2)
Kategori
Bus 52S1
0,838
67,331
> Kategori 4
0,894
71,772
> Kategori 4
2F-B Bus2
0,140
10,236
Kategori 3
0,667
48,756
> Kategori 4
Hasil dan Analisa Hasil Simulasi
Existing
Hasil Simulasi
Resetting
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Setelah Penambahan Rele Diferensial
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Perbandingan
• Perbandingan Besar Insiden Energi Hasil Resetting (Sesuai IEEE 1584-2002 dan Metode Modifikasi)
Kategori
Insiden Energi Metode Modifikasi (cal/cm2)
Kategori
71,772
> Kategori 4
62,3471
> Kategori 4
48,756
> Kategori 4
43,3889
> Kategori 4
Bus ID
Insiden Energi IEEE 1584-2002 (cal/cm2)
Bus 52S1 2F-B Bus2
Hasil dan Analisa Hasil Simulasi
Existing
Hasil Simulasi
Resetting
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Setelah Penambahan Rele Diferensial
Hasil Perhitungan Dengan Metode Modifikasi
Perbandingan
• Perbandingan Besar Insiden Energi Untuk Kondisi Sebelum dan Sesudah Penambahan Rele Diferensial (Metode Modifikasi)
Insiden FCT Energi Resetting Dengan (s) Diferensial (cal/cm2)
Bus ID
FCT Resetting (s)
Insiden Energi Resetting (cal/cm2)
Kategori
Bus 52S1
0,894
62,3471
> Kategori 4
0,16
11,7223
Kategori 3
2F-B Bus2
0,667
43,3889
> Kategori 4
0,16
10,6623
Kategori 3
Kategori
Berdasarkan hasil studi koordinasi proteksi dan busur api pada sistem kelistrikan di PT. Ajinomoto, Mojokerto, maka didapat bahwa kondisi existing rele proteksi masih belum terkoordinasi dengan baik. Resetting yang dilakukan dengan menyesuaikan grading waktu rele pengaman berdasarkan koordinasi proteksi menyebabkan insiden energi yang ada semakin besar. Meningkatnya energi dikarenakan time delay menjadi besar setelah dilakukan resetting, sehingga waktu pemutusan pun juga meningkat. Perhitungan energi busur api dengan menggunakan metode modifikasi perhitungan, yang mana lebih akurat dalam merepresentasikan insiden energi yang sebenarnya, diperoleh nilai energi busur api yang lebih kecil dibanding perhitungan dengan standard IEEE 1584-2002. Hal ini karena metode modifikasi mempertimbangkan berkurangnya kontribusi arus hubung singkat berdasarkan periode waktu hubung singkat, dan mempertimbangkan waktu putusnya masing – masing circuit breaker untuk melokalisir gangguan. Setelah dilakukan studi penambahan rele diferensial kedalam sistem proteksi sebagai pengaman utama, sedangkan rele arus lebih sebagai back up, energi busur api menjadi lebih kecil. Hal ini dikarenakan rele diferensial mampu mengamankan gangguan dengan sangat cepat, sehingga waktu pemutusan menjadi pendek. Waktu pemutusan yang pendek berdampak pada insiden energi yang ikut menjadi kecil.
