Koordinasi Rele Pengaman pada Sistem Kelistrikan PT. Pertamina Unit Pengolahan IV Cilacap akibat Pembangunan Proyek Langit Biru

Koordinasi Rele Pengaman pada Sistem Kelistrikan PT. Pertamina Unit Pengolahan IV Cilacap akibat Pembangunan Proyek Langit Biru Cheptandi Jurusan Teknik Elektro - FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih - Sukolilo Surabaya – 60111 Abstrak: Sistem kelistrikan yang terpasang pada suatu industri membutuhkan keandalan dan kontinuitas untuk menjamin terlaksananya proses produksi. Hal ini karena konsumsi energi listrik oleh beban-beban industri berlangsung secara terus menerus. Keandalan dari suatu sistem kelistrikan dapat dinilai dari kemampuan sistem untuk tetap menyuplai beban ketika terjadi gangguan pada sistem. Proyek langit biru adalah proyek pemerintah untuk mengurangi kadar polusi dari BBM, karena proyek ini maka konfigurasi dari sistem kelistrikan PT. Pertamina Unit Pengolahan IV Cilacap juga berubah. Untuk merencanakan keandalan sistem kelistrikan di PT. Pertamina Unit Pengolahan IV Cilacap perlu adanya evaluasi peralatan rele proteksi dengan menganalisa sistem kelistrikan di PT. Pertamina Unit Pengolahan IV Cilacap, termasuk koordinasi proteksinya dan setting rele pengaman dengan menggambarkan kurva karakteristik rele pengaman. Dari analisa dapat diketahui setting dan koordinasi rele yang tepat untuk mengamankan sistem kelisrikan di PT. Pertamina Unit Pengolahan IV Cilacap, sehingga keandalan sistem tetap terjaga dan optimal. Kata Kunci : kontinuitas, koordinasi, setting rele pengaman I.PENDAHULUAN Semakin meningkatnya pertumbuhan industri harus diimbangi pula dengan kontinuitas pelayanan listrik kepada pelanggan industri. Kontinuitas pelayanan listrik kepada pelanggan dapat terwujud salah satunya adalah dengan melakukan koordinasi sistem pengaman yang tepat. Salah satu metoda yang dilakukan untuk memperoleh keandalan sistem adalah koordinasi rele pengaman dengan memfungsikan rele sebagai pengaman utama dan pengaman cadangan. Proteksi cadangan ini umumnya mempunyai perlambatan waktu (time delay), hal ini untuk memberikan kesempatan kepada poteksi utama beroperasi terlebih dahulu, dan jika proteksi utama gagal baru proteksi cadangan yang akan beroperasi [6]. Untuk memenuhi fungsi tersebut maka waktu rele pengaman utama disetel lebih cepat daripada rele pengaman cadangan [1]. Rele pengaman dengan kemampuan selektif yang baik dibutuhkan untuk mencapai keandalan sistem yang tinggi karena tindakan pengaman yang cepat dan tepat akan dapat mengisolir gangguan dan seminimal mungkin [ 1]. Dengan koordinasi rele yang baik dan relevan, mengisolir gangguan, keandalan dan kontinuitas supplí daya tetap terjaga optimal. II. TEORI PENUNJANG A. Rele Arus Lebih Rele arus lebih merupakan suatu jenis rele yang bekerja berdasarkan besarnya arus masukan, dan apabila besarnya arus masukan melebihi suatu harga tertentu yang dapat diatur (Ip) maka rele arus lebih bekerja. Dimana Ip merupakan arus kerja yang dinyatakan menurut gulungan sekunder dari trafo arus (CT). Bila suatu gangguan terjadi didalam daerah perlindungan rele, besarnya

Procedings Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS

arus gangguan If yang juga dinyatakan terhadap gulungan sekunder CT juga. Rele akan bekerja apabila memenuhi keadaan sebagai berikut [11]: If > Ip rele bekerja (trip) If < Ip tidak bekerja (Blok) Berdasarkan karakteristik waktuya rele arus lebih dibedakan atas 4 jenis yaitu : Instantaneous Rele Prinsip kerja rele jenis ini adalah tanpa penundaan waktu, tapi masih bekerja dengan waktu cepat sebesar 0.1detik, pada umumnya kurang dari 0.08 detik [1] Definite Rele Didasarkan pada waktu kerjanya proteksi dengan tidak melihat besarnya arus gangguan. Inverse Rele Karakteristik grafiknya terbalik antara arus dan waktu, dimana semakin besar arus gangguan hubung singkat maka semakin kecil waktu yang dibutuhkan untuk membuka pemutus (CB) sehingga dalam settingnya rele perlu mengetahui besarnya arus hubung singkat untuk tiap seksi. B. Konsep daerah pengamanan. Pada konsep daerah pengamanan fungsi dari pada rele dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai rele pengaman utama dan rele pengaman cadangan (back up). Rele pengaman cadangan akan berfungsi jika rele pengaman utama tidak bekerja saat terjadi gangguan hubung singkat. 1

2

3

4

3

4

Gen TR-1

Gen TR-2

Bus 1

Bus 1

Gambar 1. Konsep daerah pengamanan Daerah 1 merupakan daerah pengamanan generator, untuk daerah 2 adalah pengamanan generator dan transformer, sedangkan pada daerah 3 dan daerah 4 berturut – turut merupakan pengamanan busbar dan pengaman saluran transmisi. Dengan mengacu pada konsep daerah pengamanan, penyetelan rele arus lebih memiliki peranan yang penting dalam koordinasi setting rele pengaman. Penyetelan rele arus lebih dapat dilakukan berdasarkan setelan waktu, setelan arus maupun kombinasi keduanya [4] Pada setelan waktu dikenal adanya setting kelambatan waktu (Δt). Perbedaan waktu kerja minimal antara rele utama dan rele cadangan adalah 0.2 – 0.4 sec [3]. tset = Δt + t ....................................................................... (4) dengan Δt adalah perbedaan waktu kerja 0,2 – 0,4 sec dan t adalah setting arus lebih pada feeder.

Halaman 1 dari 8

Bus 1 A Bus 2 Bus 4

Bus 3

B

D

C

I> 0.4 s

I> 0.7 s

I> 1.3 s I> 1s

Trafo

ts = t + Δt

ts = t + Δt

ts = t + Δt

Gambar 2. Setting koordinasi rele dengan kelambatan waktu Pemisalan pada gambar di atas adalah bila setelan t (waktu) di rele bus 4 = 0.4 detik, waktu tunda (Δt) dipilih 0.3 detik, maka diperoleh setelan waktu di rele pada bus 3 = 0.4 + 0.3 = 0.7 detik, setelan waktu di incoming bus 2 = 0.7 + 0.3 = 1 detik, dan setelan waktu di incoming bus 1 = 1 + 0.3 = 1.3 detik. Sedangkan untuk setelan arus dan kombinasi antara setelan waktu dan arus, kita kenal adanya Invers Definite Minimum Time (IDMT), Rele dengan karakteristik ini mempunyai beberapa bagian setelan invers dan definite [3]. Dengan karakteristik ini maka rele harus mampu bekerja untuk gangguan 2 fasa di ujung akhir seksi berikutnya pada kondisi pembangkitan minimal. Arus settingnya harus lebih besar dari arus beban maksimal. Penyetelannya pun harus memperhatikan kesalahan pick up sesuai dengan British Standard Pick Up = 1.05 s/d 1.3 Iset [6]. Dalam setting juga harus memperhatikan batasan maksimum, untuk alasan keamanan dan back Up hingga sisi downstream ditetapkan : Iset ≤ 0.8 Iscminimum [2].Dengan pedoman diatas setting arus yang digunakan pada PT. KPI adalah: 1,05 Imaks ≤ Is ≤ 0,8 Isc minimum. C. Koordinasi Pengaman Pengertian koordinasi pengaman yaitu terdapat 2 jenis atau lebih peralatan proteksi diantara titik kesalahan/ gangguan. Peralatan ini harus dikoordinasikan untuk memastikan bahwa peralatan yang berada di titik terdekat dengan gangguan harus dioperasikan terlebih dahulu. Kegagalan pada proteksi utama harus dapat diatasi, yaitu dengan proteksi cadangan (back up protection)[4]. Proteksi cadangan ini umumnya mempunyai perlambatan waktu (time delay), hal ini untuk memberikan kesempatan kepada poteksi utama beroperasi terlebih dahulu, dan jika proteksi utama gagal baru proteksi cadangan yang akan beroperasi. Dengan demikian hanya bagian yang mengalami gangguan saja yang dipisahkan atau diisolir dari sistem tersebut. Rele pengaman dengan kemampuan selektif yang baik dibutuhkan untuk mencapai keandalan sistem yang tinggi karena tindakan pengaman yang cepat dan tepat akan dapat memperkecil gangguan menjadi sekecil mungkin. III.SISTEM KELISTRIKAN DI PT PERTAMINA UP IV CILACAP Sistem kelistrikan di Unit Pengolahan IV Pertamina Cilacap merupakan system kelistrikan yang cukup besar dan kompleks. Sistem kelistrikan di UP IV PT.Pertamina ditunjang oleh 8 pembangkit besar dengan kapasitas yang juga sangat besar yaitu 4 ubit pembangkit dengan kapasitas 8 MW dan 4 unit pembangkit dengan 20MW. Sistem kelistrikan di UPIV Pertamina memiliki 32 substation, dimana masing-masing substation memikul beban statis dan motor. Dari data yang diperoleh melalui program ETAP diketahui bahwa total demand sistem sebesar 78.702, dengan total beban motor sebesar 64.378 an total bebean statis adalah 13.625 MW. Dengan total pembangkitan normal tersedia adalah 84 MW . Untuk memudahkan dalam pengoperasian, Unit pengolahan IV Pertamina dibagi menjadi 3 daerah utility. Tiap – tiap utility memiliki beberapa pembangkit yang terhubung dengan bus – bus


distribusi uang terbagi dalam beberapa feeder selanjutnya feederfeeder ini terhubung dengan substation dalam suatu jaringan radial. 3.1 Penambahan beban langit biru di PT Pertamina UP IV Cilacap Penambahan beban pada PT Pertamina UP IV Cilacap meliputi SRU, tanki crude dan boiler. Masing- masing mempunyai beban 2672 KVA, 2064 KVA dan 986 KVA. Total tambahan beban adalah 5722 KVA. Penambahan beban langit biru tentu akan berpengaruh terhadap level dari arus hubung singkat, berikut adalah perbandingan antara level arus hubung singkat eksisting dan setelah penambahan beban langit biru. Tabel 1 .Data level arus hubung singkat

IV. KOORDINASI RELE PENGAMAN PT. PERTAMINA UNIT PENGOLAHAN IV CILACAP 4.1 Analisis Gangguan Arus Hubung Singkat Untuk perhitungan ini digunakan dua konfigurasi yang mewakili hubung singkat minimum dan maksimum yaitu : 1. Hubung singkat minimum : pada saat 2 genertor 20 MW mati 2. Hubung singkat maksimum : semua generator on. Untuk menghitung arus hubung singkat digunakan software ETAP 4.0. Hubung singkat minimum adalah hubung singkat 2 fasa pada 30 cycle. Sedangkan hubung singkat maksimum adalah hubung singkat 3 fasa, pada 4 cycle dan 30 cycle. Hubung singkat maksimum 4 cycle digunakan untuk setting rele dengan setting kelambatan waktu 0.1s, karena jika dikonversi ke besaran waktu maka 4 cycle sama dengan 0.08s. Sedangkan hubung singkat maksimum 30 cycle digunakan untuk setting rele dengan setting kelambatan waktu 0.4s dan seterusnya, jika dikonversi ke besaran waktu maka 30 cycle sama dengan 0.6s. Berikut adalah hasil perhitungan hubung singkat maksimum dan minimum: 4.2 Analisis setting rele Analisa dan perhitungan terhadap setting rele pengaman arus lebih adalah sebagai berikut : 4.2.1 Setting Rele untuk Motor 014K102BM hingga bus 05EE0101C ( Tipikal- 1) 13,8 kV 52-C8

01EE1211A 01EE1202A (51) 3,45 kV 014K102B M (49/50/51)

014K102B M

Gambar 3 Single Line Diagram Motor 014K102BM hingga bus 05EE0101C

Halaman 2 dari 8

Rele 014K102BM Device Type Kurva Isc max 4 cycle Bus 108 , 3,45 kV Isc min 30 cycle Bus 108 , 3,45 kV FLA Motor LRA Motor CT

1,05 = GE Multilin IAC = 77 = 30400 = 17378 = 426,9 = 6 x FLA = 2561,4 A = 500/5

FLA

≤ Ips ≤ 0,8 Isc min Bus 108 3,45 kv

nCT

1,05

nCT

426,9

500/5

≤ Ips ≤ 13902

500/5

4,8 ≤ Ips ≤ 139 Dipilih tap current setting 5 A

500 = 500 A 5

I 0,1 =

1

x

Actual setting I set = 3 x

3000 = 1800 A 5

Isc max 4 cycle Bus 01EE1202A = 16,8 Iset

13.5 D x 16,8 1 10

D = 4,6 D set

4,6 dipilih D = 4,6

Current setting High Set (I>>)

D 10

Iset ≤ 0,8 x

Isc min 30 cycle Bus 01EE1202A nCT

13.5 D x 60,8 1 10

Iset ≤ 17378 3000 5

D = 4,4 D set

3000/5

2,96 ≤ Ips ≤ 23

0,4 =

Isc max 4 cycle Bus 108 3,45 kV = 60,8 Iset

ts = 13.5

≤ Ips ≤

ts = 13.5 x D I 1 10

Time Setting IDMT ( Time Dial ) Waktu operasi=td =0,1 D = time dial I

3000/5 13902

3000/5

I

500/5

Setelan aktual I set = 5 x

3000/5 1778

Time Setting IDMT ( Time Dial ) Waktu operasi=td = 0,1+ 0.3 = 0,4 D = time dial I Set = 1800

≤Ips ≤ 0,8 x 17378

500/5 448,25

≤ Ips ≤ 0,8 x 17378

Dipilih tap current setting 3A

Current setting IDMT ( I> ) 1,05

1694

I set ≤28,96

4,4, dipilih D = 5

Dipilih I set =28 Setting arus (I>>) I set

0,8 x

ISc

Setting waktu ( t>> ) : 0.4 min 30 cycleBus 108, 3,45kV

nCT

0,8 x 17378

I set

500 5

I set

Rele 52 C8 Device Type Kurva Isc max 30 cycle ) 01EE1202A Konversi ke HV

= GE Multilin IAC = 77 = 21001 = 3,45 x21001= 5250

Isc max 4 cycle 01EE1202A

= 30400

139

13,8

Dipilih I set = 30

Konversi ke HV

Setting waktu ( t>> ) : 0.1 Rele C8-0 Device Type

13,8

Isc max 4 cycle Bus 01EE1202A Isc max 30 cycle Bus 01EE1202A Isc min 30 cycle Bus 01EE1202A

= GE Multilin IAC = 77 = 30400 = 21481 = 17378

FLA

=

KVA

=

10000

= 12837

FLA

=

KVA

=

10000

420

3 * 13,8

nCT = 800/5 Current setting IDMT ( I> ) 1,05

1694

= 3000/5

Current setting IDMT ( I> ) 1,05 FLA ≤ Ips ≤ 0,8 0,8 Isc min Bus 01EE1202A nCT

Isc min 30 cycle 05EE0101B

3 * kV

3 * 3, 45

3 * kV

CT

= 3,45 x 30400= 7600A

FLA

≤ Ips ≤ 0,8 Isc min 30 cy 05EE0101C

nCT

1,05

420

800/5 441

nCT

≤ Ips ≤ 0,8 x 12837 800/5

≤ Ips ≤

800/5

10269 800/5

nCT

2,76 ≤ Ips ≤ 64


Halaman 3 dari 8

Dipilih tap current setting 3

Berdasarkan Standard IEEE 242 waktu yang dibutuhkan untuk kerja relay sampai circuit breaker membuka adalah 0.2-0.4 s. Dari Standard tersebut ditentukan koordinasi antara dua relay yang bekerja sebagai rele utama dan rele backup adalah 0.3s. Dari gambar plot eksisting diatas dapat dilihat bahwa selisih waktu pada saat arus hubung singkat maksimum adalah 0,154 detik, tentu saja hal ini tidak sesuai dengan standard IEEE diatas. Jika terjadi hubung singkat maksimum, maka rele 52 C8 dan 01EE1202A akan mati. Kemudian dapat dilihat bahwa jarak antara FLA peralatan dan pengaman terlalu jauh, batas yang diperbolehkan adalah 1,25 kali FLA. Kalau melebihi itu akan terjadi kerusakan pada peralatan. Berdasarkan perhitungan diatas, maka kurva diatas di resetting seperti pada gambar dibawah ini.

800 = 480 A Actual setting I set = 3 x 5 Time Setting IDMT ( Time Dial ) Waktu yang diinginkan, td = 0,4+0,3=0,7 D = time dial I set = 480 I = Isc max 4 cycle 01EE1202 - 0,38 kV = 15,8 Iset

ts = 13.5

I

0,7 =

x

1

D 10

CURRENT IN AMPS X 10 @ 3450 VO LTS

13.5 D x 15,8 1 10

1,000

1

3

5

10

30

50

100

300

500

1,000

5,000

52-C8 GE M ultilin IA C 53 CT 800/ 5 Tap = 3.00 (1.5 - 12) Time Dial = 8.000 3 x Tap = 4.74 sec Inst = 60.0 (20 - 80) Delay : 0.100 sec

500 300

D = 7,6 014K102B M (50/51/2) GE M ultilin IA C 77 CT 500/ 5 Tap = 5.00 (1.5 - 12) Time Dial = 10.990 3 x Tap = 6.12 sec Inst = 30.0 (10 - 80) Delay : 0.100 sec

100

D set

3,000

10,000 1,000

FLA

7,6 dipilih D = 8 50 30

01EE1202A (51) GE M ultilin IA C 77 CT 3000/ 5 Tap = 3.00 (1.5 - 12) Time Dial = 4.600 3 x Tap = 2.40 sec Inst = 20.0 (10 - 40) Delay : 0.400 sec

500 300

100

50 30

Current setting High Set (I>>) I set

0,8 Isc min 30 cy

05EE0101C

7600≤ Iset ≤ 0.8 x12837 Dipilih setting = 7600

10

TX01EE1211A 10000 KVA 5.50 %Z Delta-Wye Resisto r Grd A NSI Curve Shift - 1.0

5

3

014K102B M HP = 2500 FV Start

1

Isc minIsc max

52-C8

.3

.5 .3

01EE1211A

800 5

01EE1202A (51) 3,45 kV

.1

.1

Inrush

014K102B M (49/50/51)

I set = 47,5

.05

.05

014K102B M

.03

Dipilih I set = 50

.01

Setting waktu : 0,1 detik 1

3

5

10

30

50

100

300

500

1,000

FLA

300

014K102B M (50/51/2) GE M ultilin IA C 77 CT 500/ 5 Tap = 8.00 (1.5 - 12) Time Dial = 5.000 3 x Tap = 2.61sec Inst = 30.0 (10 - 80) Delay : 0.050 sec

50 30

3,000

5,000

52-C8 GE M ultilin IA C 53 CT 800/ 5 Tap = 7.00 (1.5 - 12) Time Dial = 3.000 3 x Tap = 1.58 sec Inst = 60.0 (20 - 80) Delay : 0.000 sec

500

100

01EE1202A (51) GE M ultilin IA C 77 CT 3000/ 5 Tap = 5.00 (1.5 - 12) Time Dial = 4.200 3 x Tap = 2.19 sec Inst = 20.0 (10 - 40) Delay : 0.400 sec

10

500 300

30

014K102B M HP = 2500 FV Start

SECONDS

3

50

100

300

500

1,000

3,000

5,000

.01 10,000

TIME-CURRENT CURVES

014K102BM

Circuit

01SS12 (A)

Fault

3 PHASA

Project

RELAY COORDINATION

Date

DEC 2007

Facility

PEMELIHARAAN II

Engineer

LPPM-ITS

4.4.2 Setting Rele Untuk Transformator 01EE1212B hingga Bus 05EE0101C( Tipikal 2) Single line diagram untuk Motor 014K102BM hingga bus 05EE0101C adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.4 berikut : 13,8 kV

1

52-B 9 .5

01EE1202A (51)

.3

30

Isc minIsc B usmax 01EE1 bus202 01EE1202

01EE1211A .5

10

50

13,8 kV

1

5

Gambar 5 Kurva koordinasi line proteksi Resetting dari motor 014K102BM hingga bus 05EE0101C

100

5

3

52-C8

3

PT.PERTAMINA UP-IV

10,000 1,000

10

TX01EE1211A 10000 KVA 5.50 %Z Delta-Wye Resisto r Grd A NSI Curve Shift - 1.0

5

1

.03



SECONDS

1

13,8 kV .5

Iset = 7600

1,000

5

3

SECONDS

Isc max 4 cycle 01EE1202A (konversi ke HV)

SECONDS

10

.3

3,45 kV 014K102B M (49/50/51)

.1

.1

Inrush

014K102B M

01EE1211B 01EE1202B (51) 3,45 kV

.05

.05

.03

.03

.01

1

3

5

10

30

50

100

300

500

1,000

3,000

5,000

.01 10,000

01EE1212B (51) 01EE1212B

CURRENT IN AMPS X 10 @ 3450 VO LTS PT.PERTAMINA UP-IV

TIME-CURRENT CURVES

014K102BM

Circuit

01SS12 (A)

Fault

3 PHASA

Project

RELAY COORDINATION

Date

DEC 2007

Facility

PEMELIHARAAN II

Engineer

LPPM-ITS

Gambar 4.4 Kurva koordinasi line proteksi Eksisting dari motor 014K102BM hingga bus 05EE0101C


Gambar 6. Single line Diagram transformator 01EE1212B hingga bus 05EE0101C Dengan cara yang sama seperti padaperhitungan tipikal 1, didapat setting rele sebagai berikut: Rele 01EE1212B Device Type = ITE (BBC) 51

Halaman 4 dari 8

Kurva =D Isc max 30 cycle ) 01EE1203B = 15616

CT

Konversi ke HV = 0,4

Current setting IDMT ( I> ) Dipilih tap current setting 3 A

x15616= 1810 A

3,45 Isc max 4 cycle

01EE1203B = 15974

800 = 480 A 5

Actual setting I set = 3 x

Konversi ke HV = 0,4

x 15974= 1852A

Time Setting IDMT ( Time Dial ) D = 8,8

3,45 Isc min 30 cycle 01EE1227B

= 17428

FLA

=

KVA

=

1000

169,4

3 * 3, 45

3 * kV

nCT

= 800/5

= 300/5

D set

8,8 dipilih D = 9

Current setting High Set (I>>) Dipilih I set = 40 Time setting : 0,1 detik

Current setting IDMT ( I> )

CURRENT IN AMPS X 10 @ 3450 VO LTS 1,000

Tap current setting dipilih 3 A Setelan aktual I set = 3 x

50

100

300

500

1,000

3,000

10,000 1,000

52-B 9 GE M ultilin IA C 53 CT 800/ 5 Tap = 7.00 (1.5 - 12) Time Dial = 6.000 3 x Tap = 3.46 sec Inst = 45.0 (20 - 80)

500 300

100

01EE1202B (51) GE M ultilin IA C 77 50 CT 3000/ 5 Tap = 5.00 (1.5 - 12) Time Dial = 7.200 30 3 x Tap = 3.99 sec Inst = 25.0 (10 - 40) Delay : 0.400 sec

SECONDS

=

10000

30

01EE1212B 1000 KVA 8.47 %Z Delta-Wye So lid Grd A NSI Curve Shift - 1.0

10

TX01EE1211B 12000 KVA 5.50 %Z Delta-Wye Resisto r Grd A NSI Curve Shift - 1.0

5 3

10

5 3

13,8 kV 52-B 9 Isc min Isc max

1

01EE1202B (51)

.5

3,45 kV

Isc min 01EE1203B

.3

01EE1212B

.1

Inrush

.05

.1

Inrush

.05

Isc max bus 1203

.03

3 * 3, 45

.01

.03

1

3

5

= 3000/5

10

30

50

100

300

500

1,000

3,000

5,000

.01 10,000


Current setting IDMT ( I> )

3000 = 1800 A Actual setting I set = 3 x 5

.3

01EE1212B (F) Westingho use CLE-1 2.75-5.5 kV 250E Shift Facto r = 1.00

01EE1212B (51)

Dipilih tap current setting 3 A

1

01EE1211B

.5

1694

SECONDS

KVA

5,000

FLA

50

3 * kV

nCT

30

100

= GE Multilin IAC = 77 = 25131 = 21548 = 17428 =

10

TX01EE1212B ITE 51D CT 300/ 5 Tap = 3.75 ( 2.5 - 10) Time Dial = 3.000 3 x Tap = 0.85 sec

300

2,7 dipilih D = 3

FLA

5

FLA

300 = 180 A 5

Rele 01EE1202B Device Type Kurva Isc max 4 cycle Bus 01EE1202B Isc max 30 cycle Bus 01EE1202B Isc min 30 cycle Bus 01EE1202B

3

500

Time Setting IDMT ( Time Dial ) D = 2,7 D set

1

TIME-CURRENT CURVES

01EE1212B

Circuit

01SS12 (B )

Fault

3 PHASA

Project

RELAY COORDINATION

Date

DEC 2007

Facility

PEMELIHARAAN II

Engineer

LPPM-ITS

Gambar 7 Kurva koordinasi line proteksi Eksisting dari bus Trafo 01EE1212B hingga 05EE0101C Kemudian berdasarkan perhitungan diatas didapat kurva resetting dari tipikal 2 yaitu seperti gambar dibawah ini. CURRENT IN AMPS X 10 @ 3450 VO LTS

Time Setting IDMT ( Time Dial ) D = 6,6

1,000

1

5

10

30

50

100

FLA

300

500

1,000

5,000

52-B 9 GE M ultilin IA C 53 CT 800/ 5 Tap = 4.00 (1.5 - 12) Time Dial = 8.000 3 x Tap = 4.74 sec Inst = 45.0 (20 - 80) Delay : 0.100 sec

TX01EE1212B ITE 51D CT 300/ 5 Tap = 3.00 ( 1.5 - 6) Time Dial = 3.000 3 x Tap = 0.85 sec

6,6 dipilih D = 7

3,000

100

Dipilih I set =29

Rele 52 B9 Device Type Kurva Isc max 30 cycle ) 01EE1202B

100

SECONDS

30

01EE1212B 1000 KVA 8.47 %Z Delta-Wye So lid Grd A NSI Curve Shift - 1.0

10

TX01EE1211B 12000 KVA 5.50 %Z Delta-Wye Resisto r Grd A NSI Curve Shift - 1.0

5 3

Konversi ke HV

= 3,45 x21548= 5387 A

13,8

10

5 3

13,8 kV 52-B 9 Isc minIsc busmax 01EE1203B

1

= GE Multilin IAC = 77 = 21548

300

Isc min Isc max

01EE1211B 01EE1202B (51)

.5

SECONDS

Setting waktu ( t>> ) : 0.4

500

01EE1202B (51) GE M ultilin IA C 77 50 CT 3000/ 5 Tap = 4.00 (1.5 - 12) Time Dial = 7.000 30 3 x Tap = 3.88 sec Inst = 25.0 (10 - 40) Delay : 0.400 sec

50


10,000 1,000

FLA

500 300

D set

3

1

.5

3,45 kV .3

01EE1212B

.1

.3

01EE1212B (F) Westingho use CLE-1 2.75-5.5 kV 250E Shift Facto r = 1.00

01EE1212B (51)

Inrush

.1

Inrush

.05

.05

.03

.03

Isc max 4 cycle 01EE1202B = 25131 Konversi ke HV = 3,45 x 25131= 6282A

13,8 Isc min 30 cycle 05EE0101C FLA =

KVA 3 * kV

=

= 13183 10000

420

3 * 13,8


.01

1

3

5

10

30

50

100

300

500

1,000

3,000

5,000

.01 10,000


TIME-CURRENT CURVES

01EE1212B

Circuit

01SS12 (B )

Fault

3 PHASA

Project

RELAY COORDINATION

Date

DEC 2007

Facility

PEMELIHARAAN II

Engineer

LPPM-ITS

Gambar 8 Kurva koordinasi line proteksi Resetting dari bus Trafo 01EE1212B hingga 05EE0101C

Halaman 5 dari 8

4.5.3 Setting Rele Bus 05EE0101B hingga Bus 500EE0002(Tipikal3). Single line diagram Bus 05EE0101B hingga bus 500EE0002 adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut :

I set ≤53 Dipilih I set =40 Setting waktu ( t>> ) : 0.4

05EE0101D 52-TB 4B

52-TB 2

52-TB4A

051G102 50EE0007 52-B 1

52-B 2 05EE0101B

Gambar.9 Single line diagram Bus 05EE0101B hingga bus 500EE0002

= General Electric Multlin IBCV = 51 = 19775 A = 12837 A = 1200/5

FLA

KVA

=

3 * kV

=

3 x13,8

nCT

1,05

1200/5 670

1200/5

=1045

3x13,8 x0,8 0,975

FLA

≤ Ips ≤ 0,8 Isc min 30 cy 05EE0101B

1,05

nCT

1045

≤Ips ≤ 0,8 x 12837

1500/5 1097

1500/5

≤ Ips ≤

1500/5

10269 1500/5

3,6 ≤ Ips ≤ 34 Tap setting = 3,7 Setelan aktual Iset = 3,7x(1500/5)= 1110

10269

Setting Waktu ( Time Dial ) Waktu yang diinginkan, td = 1+0,3=1,3 D = time dial I set = 1200

1200/5

I = Isc max 30 cycle 05EE0101B - 13,8 kV

≤Ips ≤ 0,8 x 12837 1200/5

≤ Ips ≤

= 1784

Iset

2,9 ≤ Ips ≤ 34

ts = 13.5

Tap setting = 3 Setelan aktual Iset = 3x(1200/5)= 720

I 1,3=

Setting Waktu ( Time Dial ) Waktu yang diinginkan, td = 0,7+0,3=1 D = time dial I set = 720 I = Isc max 30 cycle 05EE0101B - 13,8 kV Iset

1

13.5 xD 17,8 1

D = 1,6 D set

1,6 dipilih D = 5

= 17,8 Current setting High Set (I>>) Iset ≤ 0,8 x

ts = 13.5

1=

20000

=

nCT

670

I

kW 3xkV0,8xeff

=

nCT

=670


= GE multlin IJCV = 51V 100% = 19775 A = 12837 A =300

Setting arus ( I> )

16000

Setting arus ( I> ) FLA

FLA

1,05

Rele 52B2/52TB2 Jenis Rele Curve Isc max 30 cycle 05EE0101B Isc min 30 cycle 05EE0101B CT

1,05

Rele 52B1 Jenis Rele Curve Isc max 30 cycle 05EE0101B Isc min 30 cycle 05EE0101B nCT

Isc min 30 cycle Bus 05EE0101B nCT

1

Iset ≤ 12837 1500 5

13.5 D 27,4 1

I set ≤42

D = 1,2 D set

Dipilih I set =22

1,2 dipilih D = 2,2

Setting waktu ( t>> ) : 0.7

Current setting High Set (I>>) Iset ≤ 0,8 x

Isc min 30 cycle Bus 05EE0101B nCT

Iset ≤ 12837 1200 5


Rele 52TB4A Jenis Rele Curve Isc max 30 cycle 05EE0101B Isc min 30 cycle 05EE0101B CT

= GE Multlin IAC = 51 = 19775 A = 12837 A = 1200/5,

Halaman 6 dari 8

FLA Setting arus ( I> ) 1,05

FLA

KVA

=

= 16000

3 * kV

670

Tap setting = 3 Setelan aktual Iset = 3x(1200/5)= 720


nCT

1,05

= 670

3 x13,8 nCT

≤Ips ≤ 0,8 x 12837

1200/5 703

1200/5

10269

≤ Ips ≤

1200/5

Setting Waktu ( Time Dial ) Waktu yang diinginkan, td = 1,3+0,3=1,6 D = time dial I set = 720 I = Isc max 30 cycle 05EE0101B - 13,8 kV

1200/5 ts = 13.5 xD

2,9 ≤ Ips ≤ 42 Tap setting = 3 Setelan aktual Iset = 3x(1200/5)= 720

I 1,6 =

Setting Waktu ( Time Dial ) Waktu yang diinginkan, td = 1,3+0,3=1,6 D = time dial I set = 720

13.5 xD 27,4 1

D set = 27,4

3,1 dipilih D = 4,5


Iset

Iset ≤ 0,8 x Isc min 30 cycle Bus 05EE0101B

ts = 13.5 xD I 1

nCT

Iset ≤ 12837 1200 5

13.5 xD 27,4 1

I set ≤53

D = 3,1 D set

1

D = 3,1

I = Isc max 30 cycle 05EE0101B - 13,8 kV

1,6 =

= 27,4

Iset

Dipilih I set =40 3,1 dipilih D = 5,5

Setting waktu ( t>> ) : 1 CURRENT IN AMPS X 100 @ 3450 VO LTS


1,000

1

3

5

10

30

50 100 FLA generato r

300

500

1,000

3,000 5,000

10,000 1,000

FLA 500

Isc min 30 cycle Bus 05EE0101B Iset ≤ 0,8 x

500

52B 1 GE M ultilin IJCV 51V-100% CT 1500/ 5 Tap = 8.00 ( 4 - 16) Time Dial = 8.000 3 x Tap = 1.80 sec

300

nCT

100

Iset ≤ 12837 1200 5

100

52-TB 4B Siemens ISGS Slighty Inv CT 1200/ 5 Tap = 5.20 ( .5 - 20) Time Dial = 6.000 3 x Tap = 1.94 sec

50 30

I set ≤53

30

3

1

52 TB 4A GE M ultilin IA C 51 CT 1200/ 5 Tap = 8.00 (1.5 - 12) Time Dial = 7.000 3 x Tap = 3.67 sec

.5

52TB4B Jenis Rele Curve Isc max 30 cycle 05EE0101B Isc min 30 cycle 05EE0101B CT

= Siemens = slightly invers = 19775 A = 12837 A = 1200/5,

FLA

=

KVA 3 * kV

=

Isc max

52-B 2 GE M ultilin IB CV 51 CT 1200/ 5 Tap = 8.00 ( 2 - 16) Time Dial = 2.500 3 x Tap = 1.24 sec

.3

670

1200/5 703

.3

.1

Inrush

.05

.03

.03

FLA generato r

16000 3 x13,8

= 670

≤ Ips ≤ 0,8 Isc min 30 cy 05EE0101B nCT

≤Ips ≤

.5

Isc min

.1

Setting arus ( I> ) FLA

3

1

.05

.01

1

3

0,8 x 12837 1200/5

10269

≤ Ips ≤ 1200/5 1200/5 2,9 ≤ Ips ≤ 42


5

10

30

50

100

300

500

1,000

3,000 5,000

.01 10,000

CURRENT IN AMPS X 100 @ 3450 VO LTS Company

nCT

5

SECONDS

SECONDS

10

50EE0007 16000 KVA 13.30 %Z Delta-Delta A NSI Curve Shift - 0.87

5

Setting waktu ( t>> ) : 1

1,05

50

10

Dipilih I set =40

1,05

300

TIME-CURRENT CURVES

TCC - 1

Circuit

Fault

Project

Date

Facility

Engineer

Gambar 10 Kurva koordinasi line proteksi Eksisting dari Bus 05EE0101B hingga bus 500EE0002 Dari kurva TCC diatas dapat dilihat bahwa ketika terjadi arus gangguan di bus 05EE0101B maka yang pertama kali trip adalah rele 52-B2. Beberapa kurva rele ada yang berada di atas kurva damage trafo, rele 52TB4A dan B yang harusnya sebagai

Halaman 7 dari 8

backup dari 52-B2 tidak akan bisa mengamankan trafo jika rele 52B2 gagal bekerja. Setting rele 52TB4A dan 52TB4B pada keadaan eksisting diatas dibuat berbeda, seharusnya setting relenya dibuat sama mengingat terletak pada satu bus yang sama. Di bawah ini adalah kurva resetting rele berdasarlan perhitungan.

1. 2.

CURRENT IN AMPS X 100 @ 3450 VO LTS 1

1,000

3

5

10

30

50 100 FLA generato r

300

500

1,000

3,000

5,000

10,000 1,000

3.

FLA 52B 1 GE M ultilin IJCV 51V-100% CT 1500/ 5 Tap = 3.70 (.8 - 3.2) Time Dial = 5.000 3 x Tap = 1.16 sec Inst = 22.0 (10 - 40) Delay : 0.700 sec

500 300

500 300

100

100

50

10

5. 10

5

52-TB 4B Siemens ISGS Slighty Inv CT 1200/ 5 Tap = 3.00 ( .1- 4) Time Dial = 5.500 3 x Tap = 1.78 sec Inst = 40.0 ( 1- 120) Delay : 1.000 sec

3

1

30

Isc max

5 52 TB 4A GE M ultilin IA C 51 3 CT 1200/ 5 Tap = 3.00 (1.5 - 12) Time Dial = 5.000 3 x Tap = 2.52 sec Inst = 40.0 (10 - 80) Delay : 1.000 sec

SECONDS

SECONDS

4.

50

50EE0007 16000 KVA 13.30 %Z Delta-Delta A NSI Curve Shift - 0.87

52-B 2 GE M ultilin IB CV 51 CT 1200/ 5 Tap = 3.00 ( 2 - 16) Time Dial = 2.200 3 x Tap = 1.10 sec Inst = 40.0 (6 - 150) Delay : 0.400 sec

30

6.

1

.5

.5

Isc min .3

.3

.1

.1

Inrush

.05

[1]

.05

.03

.03

FLA generato r

.01

1

3

5

10

30

50

100

300

500

1,000

3,000

5,000

[2]

.01 10,000

CURRENT IN AMPS X 100 @ 3450 VO LTS Company

TIME-CURRENT CURVES

[3]

TCC - 1

Circuit

Fault

Project

Date

Facility

Engineer

Gambar 11 Kurva koordinasi line proteksi Eksisting dari Bus 05EE0101B hingga bus 500EE0007

[4]

Pada rele 52-TB4A dan 52-TB4B dipasang tambahan rele arah, 52-TB4A akan trip pada arah arus seperti pada gambar dibawah ini, sedangkan 52TB4A akan trip pada arah yang berlawanan, keduanya akan trip bersamaan apabila terjadi arus hubung singkat di antara bus 05EE0101D dan 05EE0101C. Sehingga urutan kerja rele pada saat terjadi gangguan di bus 05EE0101B adalah rele 52-B2, kemudian 52-B1 dan yang terakhir adalah 52-TB4B.

[5]

05EE0101D 52-TB 4B

52-TB 2

52-TB4A

051G102 50EE0007 52-B 1

52-B 2 05EE0101B

Gambar 12 Arah arus hubung singkat saat terjadi hubung singkat pada bus 05EE0101B dan trafo 50EE0007 Tabel 2 Data resetting rele Pengaman


[6]

V. KESIMPULAN Penambahan beban proyek langit biru hanya menmbah level arus hubung singkat dibawah 0,36 % Perlu dilakukan resetting terhadap beberapa setting rele yang salah, terutama pada rele 52-B2 dan 52-TB4A, karena kurva pengaman berada di atas kurva damage trafo. Perlu dilakukan resetting pada beberapa rele yang arus pada saat waktu tinggi terlalu jauh dengan FLA nya, ini berbahaya untuk perlatan yang diamankan ketika beroperasi pada saat melebihi beban penuh. Perlu dilakukan resetting pada rele yang selisih waktu antara rele utama dan backupnya kurang dari 0,3 detik. Perlu dilakukan resetting terhadap koordinasi setting eksisting yang salah urutan, akibatnya beberapa bus feeder bisa trip dan tidak memperoleh aliran daya. Terutama pada tipical 3. Perlu dipasang rele arah diantara rele 52-TB4A dan 52TB4B. DAFTAR PUSTAKA A.R. van C Warrington, Protective Relays volume 1, Chapman & Hall LTD, 1962 Cristophe Preve, Protecton of Electrical Network, ISTE Ltd, Great Britain and the United States, 2006 IEEE Recommended Practice for Protection andCoordination of Industrial and Commercial Power System, IEEE Standart 242- 1986 Titarenko M Ivonovsky,”Protecive Relaying in Electrical Power System. Turan Gonen, Modern Power System Analysis, USA, 1988. T. Davies, Protection of Industrial Power System second edition, Great Britain, 2006. DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Cheptandi, dilahirkan di Malang, 2 Oktober 1987. Merupakan anak kedua dari pasangan Bapak Sutjipto dan Ibu Susmiyati. Menempuh jenjang pendidikan di SDN Lesanpuro VI Malang tahun 19942000, SLTPN 5 Malang tahun 1997-2000, dan SMUN 3 Malang tahun 2003-2006. Setelah lulus SMU, penulis melanjutkan studinya di S1 Teknik Elektro, Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya melalui jalur penerimaan SPMB. Selama kuliah, penulis aktif dalam kegiatan organisasi di kampus, antara lain, BEM ITS dan ketua himpunan mahasiswa teknik elektro (HIMATEKTRO) ITS.

Halaman 8 dari 8

Koordinasi Rele Pengaman pada Sistem Kelistrikan PT. Pertamina Unit Pengolahan IV Cilacap akibat Pembangunan Proyek Langit Biru

Recommend Documents