ANALISIS KOORDINASI SISTEM PROTEKSI RELAI ARUS LEBIH PADA JARINGAN DISTRIBUSI DI PABRIK KALTIM-1A PT. PUPUK KALIMANTAN TIMUR

PT. PUPUK KALIMANTAN TIMUR

TUGAS AKHIR

Disusun Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Yogyarakta

Disusun Oleh :

DHORIZQY FRIENDLY SRICAHYA DINATA 20120120085

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2017

TUGAS AKHIR

Disusun Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Srata-1 Pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh :

DHORIZQY FRIENDLY SRICAHYA DINATA 20120120085

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

YOGYAKARTA 2017

Nama : Dhorizqy Friendly Sricahya Dinata

NIM : 20120120085

Program Studi : Teknik Elektro

Fakultas : Teknik

Universitas : Universitas Muhammdiyah Yogyakarta

Menyatakan dengan sesugguhnya bahwa naskah Tugas Akhir “ Analisis Koordinasi

Sistem Proteksi Pada Jaringan Distribusi Di Pabrik Kaltim-1A PT. Pupuk

Kalimantan Timur” ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan unutk memperoleh gelar sarjana di Perguruan Tinggu dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan daftar pustaka dengan mengikuti tata cara dan etika penulisan karya tulis,

Yogyakarta, 25 Januari 2017 Penulis

”Jadikanlah Dirimu Oleh Diri Sendiri” -AA Boxer-

“Jangan menuntut apapun dalam hidup ini, Tuhan sudah menyediakan segala sesuatu sesuai kapasitasmu. Perbanyaklah bersyukur jika

ingin menikmati rasanya hidup bahagia.” -ayumdaigo-

dan do’a dari orang-orang tercinta, akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktunya. Oleh karena itu, dengan rasa bangga dan bahagia, kupersembahkan karya Tugas Akhir ini kepada orang yang sangat kusayangi dan kukasihi :

1. Ibundaku, Nanik Sringatiningsih seorang wanita yang paling kusayangi dan kucintai, karena berkat doa dan perjuangan ibundaku tersayang ku bisa menyelesaikan studi S-1 ku. Dan karena Ibundaku tersayang, ku mampu untuk selalu bangkit dan selalu semangat dalam mengejar cita-citaku. Kaulah penyemangat dan pelita hidupku Ibu ku saying.

2. Bapakku, Haryono seorang lelaki yang tegas dan kuat dalam keluarga. Yang mampu mengajarkan segala hal untuk anakmu dari semua pengalaman yang telah engkau dapat. Karena beliau ku mampu berdiri hingga saat sampai dengan memperoleh gelar pertamaku.

3. Keluarga Bapak Khairir Siregar dan Arina Mana Sikana, keluarga dan sosok wanita yang kucintai yang selalu memberikan doa dan support dalam menyelesaikan studi S-1 teknik elektro.

Assalammu’alaikum Wr. Wb.

Pertama-tama penulis panjatkan puji dan syukurnya terhapat kehadirat Allah STW atas segala rahmat dan karunia-Nya serta shalawat dan salam kepada junjungan Nabi besar Muhammad SWA sebagai motivasi dan inspirasi untuk terus melangkah kedepan dengan penuth optimis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul

“Analisis Koordinasi Sistem Proteksi Relai Arus Lebih Pada Jaringan Distribusi Di Pabrik Kaltim-1A PT. Pupuk Kalimantan Timur”. Tugas Akhir ini disususn untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan studi strata satu (1) di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Terwujudnya laporan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini, penulis menyampaikan ucapat Terima Kasih kepada :

1. Allah SWT yang telah memberikan karunia, rahmat, dan hidayah-Nya.

2. Ibu saya, Nanik Sringatiningsih dan Bapak saya, Haryono yang selalu mendoakan, mendukung, dan tak pernah lelah memberikan dorongan untuk menyelesaikan studi dan tugas akhir ini.

3. Keluarga Bapak Haji Khairir Siregar dan Arina Mana Sikana yang selalu mendoakan dan memberikan dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir. Agus Jamal, M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

6. Bapak Rahmat Adiprasetya Al Hasibi, S.T., M.Eng. sebagai Dosen Pembimbing II yang dengan sabar membimbing, membagi ilmunya, dan mengarahkan selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir hingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.

7. Bapak Rama Okta Wiyagi S.T., M.Eng sebagai peguji pada saat pendadaran dan memberikan masukan dalam penyempurnaan penyusunan Tugas Akhir ini. 8. Segenap Dosen pengajar di Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah

Yogyakarta, terima kasih atas segala ilmu dan pegarahan yang selama ini telah di berikan.

9. Staf Laboratorium Bapak Indri, Bapak Wastik, dan Bapak Nur yang selalu membimbing dan memberikan ilmu-ilmunya selama melakukan praktikum di Laboratorium Universitas Muhammdiyah Yogyakarta.

10.Staf Tata Usaha Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. 11.Para Senior Teknik Elektro angkatan 2009, 2010, dan 2011.

12.Teman-teman Jurusan Teknik Elektro Angkatan 2012. 13.Kawan-kawan Elektro B 2012 Terima kasih

14.Andre Hari Murti, Andi M. Akmal, Galuh, Ardhi, Karjos, Dany, Novangga, Irfan, Nuriza, dan kawan kawan yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu,

saya ucapkan terimas kasih buat kalian semua atas pertemanan, kekeluargaan, dan persahabatan ini.

17.Mas Iqbal yang selalu memberikan ilmu-ilmu agamanya, memberikan semangat, motivasi, dan selalu ada buat menghibur saat kesepian (main PES). 18.Keluarga Tarung Deraja Yogyakarta dan Satlat Tarung Derajat UMY 19.Kang Dedi selaku ketua Tarung Derajat Yogyakarta

20.Kang Udan selaku pelatih Satlat Tarung Derajat Yogyakarta

21.Kawan-kawan kost Q-Nas, Mas Lutfi, Mas Dean, Garin, Koko, Tio, Aa

Adri, Mas Aan, Apri, Mas Taufik, dan Ibu Laundryan.

Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ni masih jauh dari sempurna, hal ini mengingat kemampuan dan pengalaman dalam penyusunan Tugas Akhir ini yang sangat terbatas dan dimohon masukan serta saran agar penulis dan pembaca memperoleh banyak pengetahuan.

Wasalammu’alaikum Wr. Wb

Yogyakarta, 25 Januari 2017 Penulis

HALAMAN PENGESAHAN UJIAN ... iii

HALAMAN PERNYATAAN ... iv

MOTTO ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 3

1.3. Batasan Masalah ... 3

1.4. Tujuan Penelitian ... 3

1.5. Manfaat Penelitian ... 4

1.6. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI ... 6

2.1. Tinjauan Pustaka ... 6

2.2. Landasan Teori ... 8

2.2.1. Sistematika Proteksi Tenaga Listrik ... 8

2.2.2. Gangguan Sistem Tenaga Listrik ... 9

2.2.3. Penyebab Gangguan Sistem Tenaga Listrik ... 12

2.2.4. Zona Proteksi ... 14

2.2.5. Prinsip Kerja Sistem Proteksi ... 16

2.2.6. Persyaratan Sistem Proteksi... 17

2.2.7. Peralatan Sistem Proteksi ... 18

2.2.8. Relay Proteksi ... 21

2.2.9. Relay Arus Lebih ... 23

2.2.10.Penyetelan Relay Arus Lebih ... 26

4.1. Kelistrikan PT. Pupuk Kalimantan Timur ... 32

4.2. Pemodelan Sistem Kelistrikan Pabrik Kaltim-1A ... 37

4.3. Analisis Arus Hubung Singkat (Short Circuit) ... 40

4.4.1. Analisis Hubung Singkat Pada Bus Bar 21-MC-401 ... 40

4.4.2. Analisis Hubung Singkat Pada Bus Bar 02-MC-201 ... 42

4.4.3. Analisis Hubung Singkat Pada Bus Bar 16-SG-101 ... 43

4.4. Analisis Koordinasi Proteksi Kondisi Eksisting ... 45

4.4.1. Analisis Koordinasi Proteksi Kondisi Eksisting 1 ... 46

4.4.2. Analisis Koordinasi Proteksi Kondisi Eksisting 2 ... 50

4.5. Analisis Perhitungan Setting Relay Arus Lebih ... 54

4.6. Analisis Koordinasi Kondisi Resetting ... 59

4.6.1. Analisis Koordinasi Proteksi Kondisi Resetting 1 ... 59

4.6.2. Analisis Koordinasi Proteksi Kondisi Resetting 2 ... 62

BAB V PENUTUP ... 67

5.1. Kesimpulan ... 67

5.2. Saran ... 68

DAFTAR PUSTAKA ... 69

Gambar 2. Zona Proteksi Sistem Tenaga Listrik... 14

Gambar 3. Skema Overlapping Zona Proteksi ... 15

Gambar 4. Prinsip Kerja Relay Proteksi... 22

Gambar 5. Skema Kerja Relay Arus Lebih ... 24

Gambar 6. Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Invers ... 25

Gambar 7. Sistem Integrasi Distribusi Ring PT. Pupuk Kaliamantan Timur ... 33

Gambar 8. Singel Line Diagram Sistem Integrasi PT. Pupuk Kalimantan Timur ... 34

Gambar 9. Pemodelan Singel Line Diagram Pabrik Kaltim-1A ... 39

Gambar 10. Simulasi Hubung Singkat Maksimum Pada Bus Bar 21-MC-401 ... 41

Gambar 11. Simulasi Hubung Singkat Minimum Pada Bus Bar 21-MC-401 ... 42

Gambar 12. Simulasi Hubung Singkat Maksimum Pada Bus Bar 02-MC-201 ... 42

Gambar 13. Simulasi Hubung Singkat Minimum Pada Bus Bar 02-MC-201 ... 43

Gambar 14. Simulasi Hubung Singkat Maksimum Pada Bus Bar 16-SG-101 ... 44

Gambar 15. Simulasi Hubung Singkat Minimum Pada Bus Bar 16-SG-101... 45

Gambar 16. Daerah Koordinasi Proteksi ... 46

Gambar 17. Daerah Koordinasi Proteksi Relay R3-11 dan Relay R3-9 ... 46

Gambar 18. Simulasi Koordinasi Eksisting Pada Relay R3-11 dan Relay R3-9 ... 48

Gambar 19. Kurva Koordinasi Eksisting Relay R3-11 dan Relay R3-9 ... 49

Gambar 20. Daerah Koordinasi Proteksi Relay F3-1 dan Relay F-3 ... 50

Gambar 21. Simulasi Koordinasi Eksisting Pada Relay F3-1 dan Relay F-3 ... 52

Gambar 22. Kurva Koordinasi Eksisting Relay F3-1 dan Relay F-3 ... 53

Gambar 23. Simulasi Proteksi Resetting Relay R3-11 dan Relay R3-9... 60

Gambar 24. Kurva Koordinasi Proteksi Relay R3-11 dan Relay R3-9 Resetting ... 61

Gambar 25. Simulasi Koordinasi Proteksi Resetting Relay F3-1 dan Relay F-3 ... 64

Tabel 1.2. Pola Operasi Pembangkit PT. Pupuk Kalimantan Timur ... 35

Tabel 1.3. Ratting Pembangkit Tenaga Listrik PT. Pupuk Kalimantan Timur ... 36

Tabel 1.4. Ratting Switchgear ... 37

Tabel 1.5. Data Arus Hubung Singkat ... 45

Tabel 1.6. Data Setting Relay R3-11 dan Relay R3-9 ... 47

Tabel 1.7. Data Setting Relay F3-1 dan Relay F-3 ... 51

Tabel 1.8. Hasil Perhitungan Data Setting Relay Arus Lebih ... 56

Tabel 1.9. Perbandingan Data Setting Relay Arus Lebih ... 58

Tabel 1.10. Data Resetting Dari Relay R3-11 dan Relay R3-9 ... 59

kerja yang maksimal dari pengaman relai arus lebih tersebut, maka perlu dilakukan analisis terhadap setting dari relai arus lebih. Hal ini, berguna untuk mengetahui mekanisme kerja dari relai pengaman tersebut dan untuk menciptakan koordinasi antara relai arus lebih satu dengan relai arus lebih yang lain.

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Energi listrik memiliki peran penting dalam kehidupan sehari-hari. Peran penting ini terlihat dimana penggunaan energi listrik dibutuhkan dimana-mana seperti di rumah tangga ataupun di industri. Dengan begitu energi listrik dapat dikatakan telah menjadi sumber energi utama dalam setiap kegiatan baik di rumah tangga maupun di industri.

Dalam kebutuhan energi listrik saat ini, apabila dari suatu sistem tenaga listrik tidak memiliki keandalan dan keberlangsungan suatu sistem tenaga listik yang baik, energi listrik di suatu daerah atau pada bidang industri khususnya pabrik, tidak akan dapat disalurkan. Dengan sistem tenaga listrik yang memiliki keandalan dan keberlangsungan suatu sistem tenaga listrik maka dalam menyalurkan kebutuhan energi listrik ke suatu daerah (PLN) atau dalam bidang industri akan dapat terpenuhi dan dapat menunjang suatu proses produksi pada bidang industri.

Suatu perancangan sistem tenaga dalam bidang industri, haruslah mempertimbangkan beberapa aspek seperti kehandalan, kualitas, dan ekonomis dari sistem tenaga listrik tersebut. Apabila dari segi aspek semua terpenuhi maka suatu industri akan dapat terpenuhi kebutuhan akan energi listrik dan menujang produktivitas industri tersebut.

Disamping kebutuhan akan kehandalan, kualitas, dan ekonomis suatu sistem kelistrikan dibutuhkan pada bidang indsutri perusahaan besar dalam pensuplaian daya listrik untuk mendukung proses produksinya. Salah satu faktor yang mempengaruhi juga terdapat pada perfoma sistem proteksi dengan koordinasi rele-rele pengamannya. Untuk meningkatkan perfoma sistem proteksi perlu dilakukan analisis terhadap setelan dan koordinasi rele yang ada terutama pada koordinasi rele pengaman arus lebih. Analisis ini dapat dilakukan dengan menjabarkan sistem koordinasi relay dan aliran daya pada sistem tenaga listrik di industri tersebut.

Dengan begitu dapat dikatakan bahwa suatu sistem proteksi tenaga listrik memiliki peran penting dalam menunjang proses produksi di bidang industri. Selain itu, sistem proteksi tenaga listrik pun berperan dalam mengamankan dan menetralisir gangguan-gangguan abnormal pada sistem operasi listrik.

PT. Pupuk Kalimantan Timur merupakan salah satu perusahan Badan Usaha Milik Negara (BUMN) yang bergerak di bidang industry pengolahan pupuk. PT. Pupuk Kalimantan Timur memiliki sistem tenaga listrik yang terintegrasi antara pabrik satu dengan yang lain. Dengan sistem integrasi atau saling terinterkoneksi maka untuk menghindari ganggau atau terjadinya masalah pada sistem integrasi maka dibutuhkannya sistem proteksi yang handal.

Untuk memperoleh sistem proteksi yang handal, pemanfaatan penggunaan peralatan proteksi seperti Relay (Overcurrent Relay (OCR), Ground Fault Relay

(GFR), Differensial Relay), dibutuhkan agar adanya koordinasi antara alat proteksi satu dengan yang lain untuk mengamannkan daerah – daerah yang penting dan juga mengamnkan alat-alat kelistrikan.

PT. Pupuk Kalimantan Timur sendiri menggunakan berbagai jenis pengaman seperti relay (OCR,GFR,Diferensial Relay), Cricuit Breaker (CB), dan Fuse. Setiap proteksi yang terpasang terletak pada setiap daerah seperti pada jaringan sistem integrasi 33 kv, 11 kv, 6.9 kv, 525 kv dan 400 kv.

Selain pada jaringan sistem kelistrikan yang dilakukan pengamanan, pada peralatan kelistrikan seperti trafo, generator, dan motor-motor beban juga dilakukan pengamanan terhadap gangguan-gangguan kelistrikan. Sistem proteksi yang terpasang pada PT. Pupuk Kalimantan Timur memiliki kehandalan yang cukup baik. Karena setiap PT. Pupuk Kalimantan Timur setiap periodenya melakukan pengujian atau pun pengecekkan terhadap sistem proteksi yang terpasang pada jaringan sistem kelistrikannya.

Pengujian yang dilakukan untuk menetukan suatu settingan pada relay ialah dengan cara pengecekkan secondary injection pada relay dengan sisi sekunder pada trafo CT. Pegecekkan ini dilakukan untuk menentukan Is (arus setting) terhadap relay.

Dengan memiliki kehandalan yang baik pada sistem proteksi yang terpasang pada jaringan distribusi. Selain itu, selalu adanya pengujian terhadap relay proteksi. Akan tetapi, PT. Pupuk Kalimantan Timur memiliki kendala terhadap koordinasi relay yang terpasang. Kendala ini ditunjukkan dengan tidak bekerjanya koordinasi antara relay pengeman yang satu dengan relay pengaman yang lain.

1.2. Rumusan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah bagaimana sistem koordinasi proteksi untuk relai arus lebih yang tepat pada jaringan distribusi pabrik Kaltim-1A ketika terjadi short circuit pada bus bar 21-MC-401 dan bus bar 02-MC-201.

1.3. Batasan Masalah

Untuk menunjang penelitian ini, penulis membatasi masalah yang akan dibahasa hanya pada koordinasi proteksi untuk relai arus lebih yang terpasang pada 1 tipycal jaringan distribusi milik pabrik Kaltim-1A yang berjumlah 4 buah relai arus lebih. Yaitu pada jaringan bus bar 16-SG-101 11 kv sampai dengan bus bar 21-MC-401 0.4 kv.

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penlitian ini adalah :

1. Untuk melakukan evaluasi terhadap sistem koordinasi proteksi relai arus lebih yang terpasang pada jalur distribusi listrik pabrik kaltim-1A.

2. Melakukan perhitungan ulang (Ressetting) terhadap relai arus lebih yang mengalami koordinasi proteksi yang kurang baik dari data yang telah diperoleh dari lapangan (pabrik Kaltim-1A).

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini ialah :

1. Dapat digunakan sebagai acuan dalam pemasangan dan pen-setting-an suatu relay proteksi khususnya proteksi relay arus lebih (Over Current Relay) yang apabila terjadi penambahan proteksi relay atau pun perancangan sistem proteksi yang baru di PT. Pupuk Kalimantan Timur. 2. Bagi penulis mampu menganalisis dan mengevalusi sistem proteksi yang

diterapkan pada bidang industri menggunkan software ETAP Power Station.

3. Bagi pembaca dapat memberikan tambahan wawasan ilmu tentang sistem proteksi yang ada pada suatu industri pabrik.

4. Penelitian (Tugas Akhir) ini dapat menjadi acuan refrensi bagi mahasiswa yang akan menyusun skripsi/tugas akhir khususnya pada sistem proteksi.

1.6. Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan pemahaman isi dari laporan tugas ini, maka laporan ini dibagi dalam 5 (lima) bab. Adapun kelima bab tersebut adalah :

1. Bab I Pendahuluan

Bab ini berisikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan.

2. Bab II Landasan Teori

Bab ini berisikan tentang daftar pustaka dan dasar teori yang digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir (TA).

3. Bab III Metodelogi Penelitian

Bab ini berisikan tentang penjelasan detail cara penelitian/perancangan yang mencakup bahan, alat, dan metode yang digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir (TA).

4. Bab IV Hasil Penelitian Dan Pembahasan

Bab ini berisikan tentang hasil dan analisa pembahasan yang sifatnya terpadu dan tidak terpecahkan menjadi subab tersendiri.

Bab ini berisikan tentang kesimpulan terhadap hasil penelitian yang telah dilakukan serta saran untuk perbaikan atau pengembangan terhadap penelitian yang telah dilakukan.

6

Berdasarkan penelitian (Adhi Warsito, 2013) yang menganalisis tentang efek pemasangan PT (Potential Transformer) terhadap perubahan besarnya nilai arus gangguan yang mungkin terjadi dan imbasnya pada koordinasi setting proteksi dari reli arus lebih (Overccurrent Relay) pada sebuah jaringan distribusi 20 kV. Studi kasus pertama dan kedua menganalisi efek adanya penemapatan PT terhadap arus gangguan dan koordinasi setting proteksi, sedangan studi kasus ketiga menganalisis efek perbedaan lokasi penempatan PT terhadap arus gangguan dan koordinasi setting proteksi.

Dalam penempatan PT (Potential Transformer) pada jaringan distribusi akan mengakibatkan perubahan aliran arus beban dan arus gangguan yang mengharuskan adanya evaluasi setting koordinasi proteksi jaringan dengan peralatan proteksi dan PT (Potential Transformer) tersebut.

(Kasmir, 2011) salah satu penyebab terjadinya kenaikan arus adalah gangguan hubung singkat yang membuat arus melebihi nilai maksimum dari penghantar atau peralatan-perlatan listrik lainnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana cara perhitungan setting arus dan waktu pada relay arus lebih dan akan membuat simulasi koordinasi relay arus lebih dengan sebuah program simulator. Adapun simulator tersebut adalah software ETAP versi 6.0. Dari penelitian yang dilakukan oleh penulis (Kasmir), menyimpulkan berdasarkan prinsip kerja relay arus lebih akan berkerja apabila relay tersebut merasakan besar arus yang melebihi setting arus dari relay tersebut, maka relay akan bekerja dengan memerintahkan CB untuk trip. Dan dari hasil pengoperasian simulasi saat tidak terjadi gangguan, besar arus pada masing-masing penyulang yang keluar tidak melebihi batas arus maksimum dan tidak melebihi batas setting relay arus lebih baik itu dari PLN dan settingan manual.

(Alfian Rachmatu T, 2011) kontiunitas dan keandalan merupakan faktor yang sangat dibutuhkan dalam sistem kelistrikan industri. Koordinasi sistem proteksi berperan sangat penting untuk menjamin kontiunitas dan keandalan sistem penyaluran tenaga listrik. Untuk k meningkatkan keandalan sistem kelistrikan di industry, maka sensitifitas peratalan pengaman perlu di tingkatkan. Hal ini dilakukan dengan evaluasi setting dan koordinasi rele pengaman arus lebih dengan menggambarkan kurva karakteristiknya.

Dari hasil analisis, diketahui bahwa terdapat beberapa kesalahan pada setting

existing rele arus lebih sehingga perlu dilakukan resetting relai. Berdasarkan analisis resetting relai ini dapat diketahui bahwa koordinasi relai pengaman arus lebih pada sistem kelistrikan di PT. Asahimas Flat Glass Tbk, telah sesuai dengan standard pengaman yang ada, sehingga sensitifitas peralatan pengaman dapat ditingkatkan dan kontinuitas suplai daya tetap terjaga.

(Rudianto Putra P, 2011) dalam perancangan sistem kelistrikan PT. Semen Gresik Pabrik Tuban IV di perlukan sebuah koordinasi pengaman untuk melindungi sistem tersebut dari bahaya listrik yang mungkin timbul sehingga dapat menganggu kontuinitas kerja dari peralatan-peralatan listrik. Analisa dilakukan denga menggunakan software ERAP 7.0.0 untuk mengetahui settingan relay pengaman yang tepat dengan menggambarkan kurva karakteristik relay pengaman dan pemilihan peralatan proteksi sesuai dengan kebutuhan dan budget yang telah di anggarkan sehingga keandalan sistem saat proses produksi semen tetap terjaga dan optimal.

Dari hasil penelitian yang dilakukan, ada beberapa kesimpulan yang dihasilkan berdasarkan penelitiannya, seperti rekomendasi akan pemilihan penggunaan pengaman relay overcurrent dan relay ground fault yang terpasang pada PT. Semen Gresik Pabrik Tuban IV.

2.2. Landasan Teori

2.2.1. Sistem Proteksi Tenaga Listrik

Sistem proteksi merupakan sistem pengaman yang berguna untuk menghindari peralatan dari kerusakan yang ditimbulkan oleh gangguan-gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik. Sehingga apabila terjadi gangguan terhadap peralatan listrik tersebut dapat diamankan dengan baik agar tidak terjadi kerusakan ataupun memperngaruhi sistem kelistrikan yang lainnya.

Pada sistem proteksi, untuk mengamankan atau menghindari peralatan dari kerusakan sistem proteksi harus memilliki peralatan proteksi yang handal dan dipercaya dapat mengamankan peralatan listrik yang digunakan sehingga pelayanan tenaga listrik berjalan kontinyu serta aman. Keadaan ini melindungi konsumen agar proses produksi atau kegiatan yang berlangsung tidak terhambat dan merugikan baik sisi ekonomi maupun peralatan.

Pada industri dan gedung-gendung biasaya mengambil pemakaian dari tegangan menengah. Pada jaringan tegangan menengah sering banyak terjadi gangguan yang cukup beresiko terhadap peralatan listrik yang digunakan.

Dengan pemasangan sistem proteksi pada sistem tenaga listrik diharapkan gangguan yang terjadi di setiap sistem tenaga listrik dapat diatasi dan mengihindari kerusakan pada peralatan listrik.

Sistem proteksi berfungsi sebagai pemisah bagian sistem yang terganggu sehingga sistem yang lainnua terus beroperasi atau dapat diamankan. Cara kerja dari proteksi ialah :

a. Mendeteksi adanya gangguan atau kadaan abnormal lainnya pada sistem yang dimankan.

b. Melepaskan bagian sistem yang terganggua.

c. Memberikan sinyal kepada operator adanya gangguan dan lokasi gangguan.

Untuk pengaman bagian peralatan utama yang penting digunakan sistem proteksi yang terdiri dari beberapa peralatan proteksi yang komponen-komponen terpentingnya adalah :

a. Reley Proteksi, sebagai elemen perasa yang mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya.

b. Pemutus Beban (PMS), sebagai pemutus arus beban.

c. Pemutus Tenaga (PMT), sebagai pemutus arus gangguan di dalam sirkuit tenaga untuk melepaskan bagian sistem yang terganggu. d. Trafo Arus dan Trafo Tenaga, sebagai penerus arus dan tegangan pada

sirkuit tenaga sekunder.

e. Batterai (Aki), sebagai sumber tenaga untuk relay proteksi dan control PMT.

2.2.2. Gangguan Sistem Tenaga Listrik

Gangguan yang terjadi pada sistem distribusi biasanya merupakan gangguan-gangguan yang terkait dengan saluran penghantar dan peralatan-peralatan gardu induk distribusi seperti trafo distribusi, kawat pentanahan dan sebagainya. Seperti pada sistem tenaga umumya, maka gangguan yang terjadi pada sistem distribusi dapat dikategorikan sebagai berikut :

A. Gangguan Hubung Singkat (Short Circuit)

Gangguan hubung singkat atau short cirtcuit merupakan gangguan yang terjadi akibat fasa dengan fasa atau pun fasa dengan netral saling berhubungan tanpa adanya hambatan. Sehingga arus yang terjadi pada saat gangguan hubung singkat mengalami arus yang bernilai besar dan tegangan pada saat gangguan sebesar 0 volt. Dalam gangguan hubung singkat dikenal istilah arus hubung singkat maksimum dan minimum. Yang mana arus hubung singkat maksimum dan minimum ini berguna untuk menentukan setting dari pengaman saat terjadi hubung singkat.

Arus hubung singkat maksimum merupakan penentuan nilai hubung singkat yang terkait dengan hubung singkat yang terjadi pada bagian input terminak (sumber) peralatan switching. Ini di definisikan dalam kA untuk 1 atau 3 detik dan digunakan untu menentukan karakteristik

ketahanan peralatan terhadap kenaikan temperature akibat hubung singkat tersebut.

Sedangkan arus hubung singkat minimum, merupakan penentukan nilai hubung singkat dengan kejadian hubung singkat di ujung suatu jaringan (kearah beban ). Dengan mengetahui nilai hubung singkat ketahanan alat dan pengaturan besarnya nilai proteksi untuk kejadian hubung singkat.

Gangguan hubung singkat ini sendiri dapat digolongkan menjadi dua kelompok yaitu :

1) Gangguan Asimetris, merupakan gangguan yang mengakibatkan tegangan dan arus yang mengalir pada beberapa fasa menjadi tidak seimbang, gangguan ini terdiri dari :

 Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah.

 Gangguan hubung singkat dua fasa.

 Gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah.

2) Gangguan Simetris, merupakan gangguan yang terjadi pada semua fasanya sehingga arus maupun tegangan setiap fasanya tetap seimbang setelah gangguan terjadi. Gangguan ini terdiri dari :

 Gangguan hubung singkat tiga fasa.

 Gangguan hubung sigkat tiga fasa ke tanah.

Kedua kelompok gangguan ini akan mengakibatkan arus lebih pada fasa yang terganggu dan juga akan mengakibatkan kenaikan tegangan pada fasa yang tidak terganggu.

Hampir semua gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik adalah gangguan asimetri. Gangguan asimetri ini terjadi sebagai akibat gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, gangguan hubung singkat dua fasa, atau gangguan hubung singkat dua fasa ke tanah.

Gambar 1. Hubung Singkat Pada Sistem Tenaga Listrik

( https://ezkhelenergy.blogspot.co.id/2011/11/gangguan-pada-sistem-tenaga-listrik.html)

Keterangan :

1. Hubung singkat 1 fasa ke tanah (fasa T dengan tanah)

2. Hubung singkat 2 fasa atau fasa ke fasa (fasa R dengan fasa S) 3. Hubung singkat 3 fasa ke tanah ( fasa S dengan tanah)

4. Hubung singkat 4 fasa ke fasa ( fasa R dengan fasa T) 5. Hubung singkat 5 fasa ke tanah (fasa R dengan tanah)

B. Gangguan Beban Lebih (Overload)

Beban lebih mungkin tidak tepat disebut sebagai gangguan. Namun karena beban lebih adalah suatu keadaan abnormal yang apabila dibiarkan terus berlangsung dapat membahayakan peralatan.

Beban lebih dapat terjadi pada trafo atau pada saluran karena beban yang dipasoknya terus meningkat, atau karena adanya maneuver atau perubahan aliran beban di jaringan setelah adanya gangguan. Beban lebih dapat mengakibatkan pemanasan yang berlebihan yang selanjutnya panas yang berlebihan itu dapat mempercepat proses penuaan atau memperpendak umur peralatan listrk.

C. Gangguan Tegangan Lebih

Dalam keadaan operasi, suatu sistem tenaga sering mengalami gangguan yang dapat mengakibatkan terputusnya pelayanan daya ke pelanggan. Gangguan tersebut lebih sering terjadi pada jaringan distribusi. Terjadinya gangguan disebabkan oleh peningkatan tegangan pada hantaran distribusi, yang dikenal dengan tegangan lebih, yang besar tegangan iru melampaui tingkat ketahanan isolasi dari hantaran distribusi. Dengan demikian terjadi hubung singkat. Tegangan lebih ini antara lain disebabkan oleh :

 Sambaran petir pada hantaran distribusi, baik merupakan sambaran langsung ataupun tidak langsung.

 Surja hubung.

2.2.3. Penyebab Gangguan Sistem Tenaga Listrik

Gangguan adalah suatu ketidaknormalan (interferes) dalam sistem tenaga listrik yang mengakibatkan mengalirnya arus yang tidak seimbang dalam sistem tiga fasa. Gangguan dapat juga didefinisikan sebagai semua kecacatan yang mengganggu aliran normal arus ke beban.

Sumber gangguan pada sistem tenaga listrik disebebkan oleh dua faktor yaitu dari dalam sistem dan dari luar sistem. Penyebab gangguan yang berasal dari dalam antara lain :

 Tegangan dan arus normal.

 Pemasangan yang kurang baik.

- Pemasangan sambungan/terminasi tidak baik

- Selama proses pemasangan kabel tidak sempurna ujung kabel tidak ditutup sehingga air dapat masuk ke kabel.

- Penggelaran kabel tidak mengikuti cara yang benar sehingga umur kabel tidak lama ataupun tidak seperti yang diharapkan. - Pemasangan kabel tidak mengikuti aturan, misalnya peletakkan

kabel berdekatan, sehingga timbul panas.

 Beban lebih.

 Kerusakan material seperti isolator pecah, kawat putus, atau kabel cacat isolasinya.

Sedangkan untuk gangguan yang berasal dari luar sistm antara lain :

 Gangguan-gangguan mekanis karena pekerjaan galian saluran lain. Gangguan ini terjadi untuk sistem kelistrikan bawah tanah.

 Pengaruh cuaca. Pada gangguan surja petir dapat mengakibatkan gangguan tegangan lebih dan dapat menyebabkan gangguan hubung singkat karena tembus isolasi peralatan (breakdown).

 Pengaruh lingkungan seperti pohon, binatang dan benda-benda asing serta akibat kecerobohan manusia.

Bisa dilihat dari lamanya waktu gangguan, maka dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu :

a. Gangguan Transient (temporer), merupakan gangguan yang dapat dihilangkan dengan sendirinya atau dengan memutuskan sesaat bagian yang terganggu dari sumber tegangannya. Gangguan ini apabila tidak dapat hilang dengan segera juga akan berubah menjadi gangguan permanen.

b. Gangguan permanen, merupakan gangguan yang tidak hilang atau tetap ada apbila pemutus tenaga terbuka untuk waktu yang singkat dan setelah itu dihubungkan kembali dimana untuk membebaskannya diperlukan tindakan pernaikan atau menyingkirkan penyebab gangguan tersebut.

Untuk gangguan yang bersifat sementara arus gangguannya terputus misalnya karena terbukanya circuit breaker oleh relay pengamannya, peralatan atau saluran yang terganggu tersebut siap dioperasikan kembali. Sedangakan pada gangguan permanen terjadi kerusakan yang bersifat permanen sehingga baru bisa dioperasikan kembali setelah bagian yang rusak diperbaiki atau diganti.

Pada saat terjadi gangguan akan mengalir arus yang sangat besar pada fasa yang terganggu menuju titik gangguan, dimana arus gangguan tersebut

mempunyai harga yang jauh lebih besar dari rating arus maksimum yang diijinkan, sehingga terjadi kenaikan temperature yang dapat mengakibatkan kerusakan pada peralatan listrik yang digunakan.

2.2.4. Zona Proteksi

Zona proteksi merupakan wilayah dalam menentukan tiap bagian-bagian sistem tenaga listrik mana yang harus dilakukan pengamanan dari gangguan hubung singkat atau short circuit bisa terjadi. Zona proteksi tersebut dibentuk untuk memperoleh tingkat selektifitas yang tinggi, dimana hanya bagian sistem yang terganggu saja yang diisolasi (mengalami pemutusan). Zona proteksi ini biasanya dibatasi dengan PMT (CB) yang dapat memutuskan dan menghubungkan antara zona proteksi yang mengalami gangguan jika menerima instruksi dari relay.

Gambar 2. Zona Proteksi Sistem Tenaga Listrik

Pada umumnya terdapat 6 zona proteksi yang harus di amankan pada sistem tenaga listrik yaitu :

a. Generator

b. Transformator daya c. Busbar

d. Transmisi

e. Sub-transmisi dan dsitribusi f. Beban

Dari keenam daerah zona proteksi yang harus diamankan, untuk memperoleh pengaman yang handal dan selektif makan diterapkan pengamanan secara overlaping. Yang dimaksud dengan overlaping ialah bahwa pada suatu daerah sistem pengaman saling tumpang tindih atau saling terkoordinasi satu dengan yang lain. Jadi apa bila terjadi suatu kesalahan pada proteksi atau tidak bekerjanya proteksi dalam mengamankan daerahnya maka peralatan proteksi yang terkoordinasi dengannya akan bekerja untuk mengamankan daerah tersebut. Hal ini perlukan untuk menghindari kemungkinan adanya daerah yang tidak teramankan atau pun adanya pengaman yang tidak bekerja dengan baik.

Gambar 3. Skema Overlapping Zona Proteksi

Dalam penerapan overlapping pada zona proteksi listrik terdapat 2 isitilah zona yang digunakan dalam proteksi. Istilah itu ialah zona proteksi utama (Main Protection) dan Zona proteksi pendukung (Backup Protection). Zona proteksi utama atau Main Protection ialah zona utama yang terdiri atas peralatan pengaman utama yang harus beroperasi untuk zona yang diproteksinya. Sedangkan zona proteksi pendukung atau Backup Protection

ialah zona yang diperlukan untuk mengantisipasi kegagalan peralatan pada zona proteksi utama. Diadakannya backup protection ini berguna untuk meningkatkan kehandalan sistem proteksi. Zona proteksi ini terdiri atas lokal backup dan remote backup.

2.2.5. Prinsip Kerja Sistem Proteksi

Sistem proteksi tenaga listrik merupakan suatu jaringan sistem yang berfungsi sebagai pengaman mesin-mesin listrik dan pengaman jaringan sistem tenaga listrik itu sendiri apabila terjadi gangguan atau kondisi abnormal pada sistem tenaga listrik. Secara umum sistem proteksi sangat diperlukan karena fungsinya yang berguna untuk mengamankan dan menetralisir gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik (jaringan transmisi, jaringan distribusi, atau pun pada pembangkit).

Sistem proteksi bekerja dengan cara mengkoordinasikan setiap komponen-komponen proteksi yang terdapat pada zona proteksi, seperti mengkoordinasikan dengan tegangan sistem tegangan tinggi (GI, transmisi, dan pembakit). Selain itu, sistem proteksi ini bekerja untuk mengamankan peralatan dari kerusakan dan gangguan yang diakibatkan kondisi abnormal pada sistem tenaga listrik. Pengemanan yang dilakukan ialah dengan cara mengaktifkan komponen-kompone proteksi seperti relay proteksi untuk memberikan sebuah sinyal atau tanda terjadinya suatu gangguan pada bagian sistem tenaga listrik atau pada peralatan listrik dan yang kemudian akan memberikan perintah ke pada Circuit Breaker (CB) atau Fuse untuk memtuskan aliran arus yang mengalir.

Dalam prinsip kerja sistem proteksi, dikenal juga dengan istilah

overlapping. Yaitu dimana dalam satu daerah proteksi terdapat komponen proteksi yang terpasang secara bersamaan atau tumbang tindih. Adanya

overlapping ini berguna untuk menunjang berkejanya sistem proteksi dalam mengamankan dan menetralisir gangguan yang terjadi apabila salah satu dari komponen proteksi tidak bekerja maka ada komponen proteksi yang lain yang dapat meng back-up untuk mengamankan mesin-mesin listrik tersebut.

2.2.6. Persyaratan Sistem Proteksi

Dalam menentukan penerapan sistem proteksi yang baik dan agar dapat melindungi peralatan listrik dari gangguan-gangguan listrik, maka terdapat persyaratan sistem proteksi sebagai berikut ;

a. Kepekaan (Sensitivity)

Pada prinsipnya relay harus cukup sensitif atau peka sehingga dapat mendeteksi gangguan dikawasan pengaman meskipun dalam kondisi sensor atau ransangan yang minimum.

b. Keandalan (Reability)

Pada prinsipnya pengaman harus dapat diandalkan bekerjanya (dapat mendeteksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak boleh gagal bekerja atau tidak berfungsi dengan baik. Keandalan terdiri dari 3 aspek yaitu :

 Dependability

Yaitu tingkat kepastian bekerjanya (keandalan kemampuan bekerjannya).

 Security

Yaitu tingkat kepastian untuk tidak salah kerja.

 Availability

Yaitu perbandingan antara waktu dimana pengaman dalam keadaan siap kerja dan waktu total operasinya.

Pengaman harus dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecil mungkin yaitu hanya seksi atau peralatan yang terganggu yang menjadi kawasan pengamanan utamanya.

d. Kecepatan (Speed)

Untuk memperkecil kerugian atau kerusakan akibat gagguan, maka bagian yang terganggu harus dipisahkan secepat mungkin dari bagian sistem yang lain atau secepat mungkin untuk menetralisir gangguan yang ada agar tidak meluas.

2.2.7. Peralatan Sistem Proteksi

Sistem proteksi pada jaringan distribusi didukung oleh beberapa peralatan utama. Peralatan utama inilah yang berfungsi mengatasi gangguan dan mengisolasi bagian jaringan yang terganggu dari bagian yang masih dapat beroperasi dengan baik. Peralatan utama sistem proteksi ini terdiri atas :

2.2.7.1. Instrumen Pengukuran

Instrumen pengukuran adalah peralatan proteksi yang berfungsi melakukan pembacaan besaran arus dan tegangan kemudian meneruskan informasi ini ke relay proteksi. Jika besaran arus dan tegangan pada jaringan melewati setelan yang telah dipasang pada relai dimana menandakan terjadinya gangguan, maka relay atau circuit breaker akan segera memutus dan mengisolasi jaringan yang mengalami gangguan tersebut. Adapun intrumen pengukuran ini terdiri atas :

a. Transformator Current (CT)

Transformator Current (CT) merupakan trafo yang dipergunakan untuk mentransformasikan arus atau menurunkan arus besar pada tegangan tinggi menjadi arus kecil pada tegangan rendah untuk keperluan pengukuran dan pengamanan. Kumparan primernya dihubungkan secara seri dengan beban yang akan diukur atau dikendalikan. Beban inilah yang menentukan besarnya arus yang

mengalir ke trafo tersebut. Keumparan sekunder dibebani impedansi konstran dengan syarat tertentu. Fluks inti dan arus yang mengalir pada rangkaian sekunder akan tergantung pada arus primer. Trafo tersebut juga dengan trafo seri.

Transformator Current (CT) memilki beberapa fungsi seperti :

 Memberikan sinyal ke relay yang proposional dengan besar arus yang mengalir pada peralatan yang dilindungi.

 Mengurangi besar arus terukur ke level yang dapat ditangani peralatan proteksi.

 Mengisolasi sisi tegangan rendah peralatan proteksi dari sisi tegangan tinggi.

b. Transformator Tegangan (VT)

Trato tegangan (VT) adalah peralatan yang mentransformasikan tegangan sistem yang lebih tinggi ke suatu tegangan sistem yang lebih rendah untuk peralatan indicator, alat ukur/meter dan untuk relai proteksi sistem tenaga listrik.

Trafo tegangan didesain unutk pemakian pada beban resistansi tinggi karena itu tidak pernah dihubung singkat pada sisi sekundernya. Tidak seperti pada trafo arus, sisi sekunder trafo tegangan dapat diproteksi dengan fuse.

Fungsi dari trafo tegangan (VT) adalah sebagai berikut :

 Mentransformasikan tegangan tinggi ke rendah yang sesuai kebutuhan relay.

 Mengisolasi peralatan proteksi dari sistem tegangan tinggi.

 Menentukan rating tegangan untuk relay.

2.2.7.2. Peralatan Pemutus Rangkaian

Peralatan pemutus rangkaian adalah peralatan proteksi yang berfungsi mengisolasi jaringan yang mengalami gangguan. Peralatan pemutus rangkaian ini pun terdiri atas :

a. Relay

Relay adalah alat yang memproteksi sistem tenaga listrik dengan cara mendeteksi gangguan yang terjadi pada saluran tenaga listrik, jika terjadi gangguan maka relay akan memberikan signal kepada rangkaian proteksi seperti Cricuit Breaker (CB) dan Fuse untuk memutusaan arus yang menyebabkan gangguan tersebut.

b. Circuit Breaker (CB)

Circuit Breaker (CB) merupakan pengaman arus lebih yang bekerja membuka dan memutus rangkaian secara non-otomatis dan memutus rangkaian secara otomatis ketika arus yang mengalir di rangkaian melebihi rating arus yang telah ditentukan tanpa menimbulkan kerusakan pada peralatan (CB dan rangkaian) pada saat terjadi gangguan.

Fungsi circuit breaker (CB) :

 Memutus rangkaian jika terjadi gangguan pada saluran yang diproteksi.

 Mencegah terjadinya busur api atau flashover pada saat pemutus rangkaian.

 Dapat berfungsi sebagai sakelar sekaligus pengaman arus lebih dan

overload.

c. Fuse

Fuse adalah alat yang memproteksi sistem tenaga listrik dengan cara mendeteksi gangguan yang terjadi pada saluran berdasarkan seting nilai tertentu, jika terjadi gangguan yang melewati batas seting yang ditentukan maka fuse akan secara langsung memutusakan arus yang menyebabkan gangguan tersebut dengan mekanisme meleburnya elemen fuse yang menghubungkan sistem tersebut.

 Memutus rangkaian jika terjadi gangguan hubung singkat pada saluran yang diproteksi.

 Mengisolasi saluran yang mengalami gangguan dari saluran yang beroperasi normal.

 Tidak dapat berfungsi sebagai sakelar maupun pengeman overload

kecuali didesain khusus (tipe dual element).

2.2.8. Relay Proteksi

Relay proteksi adalah suatu alat yang berfungsi mendeteksi gangguan, yang kemudian memberi perintah kepara trip coil, yaitu kumparan yang apabila akan menggerakkan pembuka pemutus tenaga (PMT) atau mengetripkan, PMT akan membebaskan tegangan dari bagian instalasi yang terganggu, dimana berarti gangguan hubung singkat yang terjadi yang dapat merusak peralatan telah menghilang.

Relay proteksi merupakan komponen utama sistem proteksi tenaga listrik dalam melaksanakan tugasnya yaitu untuk mengidentifikasi gangguan, untuk itu relay proteksi harus memenuhi beberapa peryaratan keandalan (reability) dalam memproteksi bagian yang mengalami gangguan. Berikut adalah beberapa syarat keandalan pada relay proteksi :

a. Sensitivitas b. Selektivitas c. Keamanan d. Kecepatan

Bagian relay pengeman terdiri atas beberapa bagian atau elemen seperti : a. Bagian perasa (Senseing Element)

Pada bagian ini besaran ukur yang dirasakan akan diteruskan kebagian pembanding.

b. Bagian pembanding (Comparing Element)

Pada bagian ini akan menentukan apakah besaran ukur yang dirasakan pada keadaan normal atau sudah pada keadaan tidak normal. Bila

keadaan tidak normal, maka relay akan mengetripkan pemutus tenaga atau signal kebagian control.

c. Bagian pengendali

Bagian ini pembuka pemutus tenaga atau signal akan diatus dan dilakukan.

Relay dalam bekerjanya menggunakan besaran listrik yang dihubungkan dengan sistem tenaga listrik yaitu trafo arus atau trafo tegangan.

2.2.8.1. Prinsip Kerja Relay

Pada nilai tertentu sesuai penyetelan dari relay, kontak C menutup, lalu arus mangalir ke kumparan imbas A sehingga keeping imbas berputas menggerakkan pal D dan mengontak kontak E, sehingga trip coil (TC) mendapat arus dan mengetripkan PMT. Untuk waktu tunda dari relay dilakukan dengan menyetal jarak antara pal D ke kontak E. Pada nilai arus terntentu yang relative besar sesuai penyetelan dari relay, kumparan instantaneous trip (IT) mentup kontaknya sehingga trip coil (TC) langsung bekerja mengetripkan PMT. Peristiwa ini disebut relay secara instantaneous. Kontak manual trip digunakan untuk mengetripkan PMT secara manual.

Keterangan :

A : Kumparan Imbas TA : Transformator Arus

C : Elektromaget untuk menutup Kontak C

D : Pal penutup kontak yang terlangkap pada keping imbas dan berputar bersama keping imbas

2.2.9. Relay Arus Lebih

Relay arus lebih (Overcurrent Relay) merupakan salah satu relay proteksi yang digunakan untuk mengamankan jaringan distribusi dan sub-transmisi. Selain itu, berguna untuk mengamankan alat-alat listrik seperti trafo dan generator.

Pada jaringan distribusi dan sub-transmisi relay arus lebih ini merupakan pengaman utama dalam melindungi jaringan distribusi dan sub-transmisi sistem radial apabila terjadi gangguan seperti antar fasa atau lebih dikenal dengan short circuit. Sedangkan pada alat-alat listrik seperti trafo daya, generator, dan sub transmisi relay arus lebih di fungsikan sebagai proteksi utama maupun back up.

Relay arus lebih ini berkerja dengan cara membaca besaran arus yang kemudian akan membandingan arus tersebut dengan nilai settingan arus, apabila nilai arua yang diterbaca oleh relay melebihi nilai setting, maka relai akan mengirim perintah tri (lepas) kepada Pemutus Tenaga (PMT) atau

Circuit Breaker (CB) setelah tunda waktu yang diterapkan pada setting. Berdasarakan standar IEEE 242 mengenai koordinasi proteksi waktu kerja relay berkisar antara 0.3 – 0.4 detik untuk relay analog dan 0.2 – 0.4 detik untuk relay digital. Hal ini bertujuan untuk memastikan zona back-up dapat bekerja ketika zona primer gagal dan menghindari terjadinya trip secara bersamaan.

Relay arus lebih bekerja berdasarkan besaran arus masukan, dan apabila besarannya arus melebihi suatu nilai setting tertentu yang telah diatur (Is)

(PMT) atau circuit breaker (CB). Untuk lebih memahami prinsip kerja relay arus lebih dapat dilihat gambar skema kerja relay arus lebih berikut.

Gambar 5. Skema Kerja Relay Arus Lebih

( http://anak-elektro-ustj.blogspot.co.id/2013/04/relay-proteksi-generator.html)

Keterangan :

CB : Circuir Breaker TC : Trip Coil CB

I : Arus yang mengalir pada saluran yang diamankan CT : Transformator Arus

Ir : Arus yang mengalir pada relay C : Relay arus lebih

Ip : Arus pick-up dari relay

2.2.9.1. Relay Arus Lebih Waktu Invers

Relay ini memiliki waktu operasi yang berbanding terbalik dengan besarnya arus gangguan. Jadi semakin besar arus gangguan yang terjadi maka relay akan beroperasi semakin cepat dan begitu pula sebaliknya. Prinsip kerja ini juga dijelaskan dalam kurva TCC (Time Current Curve) yang mana berskala time dial.

Standar IEC 60255-3 dan IEEE Standar 242-2001 menjelaskan bahwa jenis perlindingan waktu invers yang dibedakan oleh gradient kurvabya adalah strandard inverse, very inverse, ultra inverse, dan extremely inverse. Ketika arus semakin besar akan menyebabkan waktu operasi berjalan lambar seakan mendekati waktu minimumnya.karakteristik kurva relay arus lebih invers dapat dilihat pada gambar.

Gambar 6. Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Invers

(http://slideplayer.info/slide/3637080/)

2.2.9.2. Relay Arus Lebih Waktu Tertentu

Relay arus lebih jenis ini diatur berdasarkan level arus yang mengalir. Dengan relay ini gangguan terdekat akan langsung diputus sesuai dengan time delay setting yang ditentukan. Ketika arus yang melebihi pick up set point akan diputus dalam waktu yang bersamaan.

2.2.9.3. Relay Arus Lebih Waktu Instan

Untuk relay jenis ini bekerja tanpa adanya penundaan waktu. Waktu tercepat bekerjanya relay ini adalah 0.1 detik atau pada umumnya kurang dari 0.08 detik. Ketika arus gangguan hubung singkat yang ditentukan terjadi, relay akan bekerja berdasarkan arus tersebut dan membuka

pemutus dalam waktu yang cepat yaitu 0.08 detik. Karakteristik relay arus lebih waktu instan dapat dilihat pada gambar.

Saat ini penggunaan relay memiliki kurva invers dan kurva instan, sehingga kurva karakteristiknya merupakan gabungan dari kurva instan dan invers. Kombinasi relay arus waktu instan dan invers dapat dilihat pada gambar.

2.2.10. Penyetelan Relay Arus Lebih

Dalam penyetelan (setting) relay arus lebih ini dibutuhkam studi aliran daya terlebih dahulu, untuk studi ini dasar pilar dalam melakukan perencanaan, pengoperasian, penjadwalan yan ekonomis, dan perpindahan daya antara peralatan sistem kelistrikan. Setelah melakukan studi aliran daya, langkah berikutnya adalah melakukan studi hubung singkat pada suati titik sehingga didapatkan nilai arus yang nantinya akan mengisi salah satu nilai dari parameter relay.

2.2.10.1. Penyetelan Relay Arus Lebih Waktu Invers

Untuk penyetelan waktu invers ini membutuhkan nilai parameter overcurrent dan time dial setting dalam menentukan waktu operasi relay. Sesuai standar Britich BS-142 batas nilai yang ditentukan adalah 1.05 – 1.3 FLA peralatan sesuai dengan persamaan berikut.

. × ��� < ��� < .3 × ���

Dimana FLA adalah arus beban penuh pada peralatan. Untuk time dial setting dari masing-masing kurva invers relay didapatkan dari persamaan berikut.

�� = _� �

��� �

− ×

� �

Dimana td adalah wakru operasi, k adalah koefisien invers 1, T

adalah time dial, β adalah koefisien invers 3, I adalah nilai arus, Iset

adalah arus pickup, dan α adalah koefisien invers 2. Seluruh nilai

koefisien untuk relay dapat dilihat pada tabel.

Tabel 1.1. Koefisien Relay Invers

Karakteristik K α β

Standard Inverse 0.14 0.02 2.97

Very Inverse 13.5 1.0 1.5

Extremely Inverse 80.0 2.0 0.808

Long Time Inverse 120.0 1.0 1

2.2.10.2. Penyetelan Relay Arus Lebih Waktu Instan

Untuk penyetelan waktu instan membutuhkan nilai parameter dari studi hubung singkat untuk menentukan arus dan tegangan maksimum serta minimum pada titik tertentu arus dan tegangan maksimum serta minimum pada titik tertentu dari sistem kelistrikan untuk mengatasi gangguan yang terjadi. Nilai dari studi hubung singkat ini menggunakan Isc min dimana nilai Isc min adalah nilai hubung singkat

3 fasa 30 cycle. Sehingga nilai pick up point didpt dari persamaan berikut.

. × ��� < ��� < .8 × ��� ��

Nilai 0.8 adalah factor keamanan dari sistem proteksi untuk estimasi apabila terjadi gangguan yang lebih kecil dari arus hubung singkat minimum.

2.2.11. Koordinasi Berdasarkan Arus dan Waktu

Suatu koordinasi sistem kelistrikan yang baik adalah koordinasi yang bekerja secara berurutan sehingga tidak terjadi tumpang tindih antar relay. untuk itu dibutuhkan adanya time delay antara relay pengaman utama dengan

relay pengaman cadangan. Time delay ini sering dikenal dengan granding time. Berdasarkan standar IEEE 242 dapat dilihat time delay sebagai berikut.

Waktu buka pemutus : 0.006 – 0.1 sekon (3-5 cycle)

Overtravel relay : 0.1 sekon

Faktor keamanan : 0.12 – 0.22 sekon

29

Dalam penelitian ini, metode yang dilakukan ialah dengan cara : a. Pengumpulan Data.

Dalam penelitian ini, hal pertama yang perlu dilakukan ialah mengumpulkan data yang diperlukan dalam penelitian ini. Pengumpulan data ini dilakukan pada perusahaan PT. Pupuk Kalimantan Timur. Adapun data yang diperlukan ialah seperti ;

 Singel Line Diagram (SLD) pabrik Kaltim-1A PT. Pupuk

Kalimantan Timur.

 Data Power Grid PT. Kaltim Data Mandiri atau pembangkit generator yang mensuplay pabrik Kaltim-1A.

 Data transformator distribusi yang dimiliki Pabrik Kaltim-1A.

 Data Setting atau pengaturan pengaman relay arus lebih yang terpasang pada sistem kelistrikan Pabrik Kaltim-1A.

 Data Transformator Current (CT) yang terpasang pada setiap Pabrik Kaltim-1A.

 Data Kabel.

 Data Circuit Breaker (CB) atau Fuse yang terpasang pada setiap Pabrik Kaltim-1A.

 Data beban atau motor-motor pada Pabrik Kaltim-1A.

b. Pemodelan Singel Line Diagram (SLD) Menggunakan Software ETAP. Melakukan pemodelan dengan cara mendesain singel line diagram (SLD) yang telah diperoleh menggunakan software ETAP Power Station Ver. 12.6.0. sesuai dengan keadaan dilapangan dan singel line diagram pabrik Kaltim-1A.

Pemodelan dengan menggunakan software ETAP Power Station ini berguna untuk mempermudah menentukan titik-titik relay arus lebih yang akan diteliti dan di analisis.

c. Analisis Hubung Singkat (Short Circuit).

Analisis hubung singkat dilakukan setelah merancang pemodelan singel line diagram kelistrikan Pabrik Kaltim-1A. Hal ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar arus hubung singkat yang terjadi pada daerah yang telah ditentukan atau pun tertentu. Akan tetapi, dalam penelitian ini hubung singkat yang akan dilakukan ialah pada bus bar 16-SG-101 dengan tegangan 11 kv, 02-MC-201 dengan tegangan 6.9 kv, dan 21-MC-201 dengan tegangan 0.4 kv. Analisis hubung singkat (short circuit) ini pun dilakukan dengan menggunakan software Etap Power StationVer. 12.6.0.

d. Analisis Koordinasi Proteksi Kondisi Eksisting.

Untuk mempermudah analisis koordinasi terhadap relay arus lebih pada Pabrik Kaltim-1A penulis menggunakan software Etap untuk mengetahui sejauh mana koordinasi relay bekerja. Dan untuk menyesuaikan dengan kondisi lapangan yang ada maka data setting relay arus lebih yang digunakan ialah data setting lapangan yang telah diperoleh saat pengumpulan data. Kemudian dilakukanlah simulasi menggunakan

software ETAP terhadap relay pengaman arus lebih yang terpasang pada pabrik Kaltim-1A (relay F-3, relay F3-1, relay R3-9 dan R3-11).

e. Analisis Perhitungan Setting Relay Arus Lebih.

Analisis perhitungan setting relay arus lebih dilakukan setelah mengetahui kinerja koordinasi relay arus lebih yang telah ditentukan. Analisis perhitungan ini dilakukan secara manual menggunakan rumus-rumus persamaan relay arus lebih. Hal ini dilakukan untuk memperbaiki koordinasi proteksi relay yang tidak berjalan dengan baik.

f. Analisis Koordinasi Relay Arus Lebih Kondisi Resetting.

Setelah melakukan perhitungan terhadap setting relay arus lebih, data perhitungan yang diperoleh di input ke dalam software ETAP Power Station

untuk mengetahui apakah telah benar atau belum. Analisi ini hampir sama dengan analisis sebelumnya yaitu pada analisis koordinasi relay kondisi eksisting yang menggunakan data lapangan. Hanya saja yang membedakan ialah data yang digunakan untuk analisis koordinasi relay yang ini ialah menggunakan data perhitungan.

g. Kesimpulan dan Saran

Setelah semua dilakukan secara bertahap dan mendapatkan hasil analisis pada penelitian maka keseluruhan setiap tahapan akan disimpulkan menjadi satu.

32

PT. Pupuk Kalimantan Timur atau Pupuk Kaltim atau PKT merupakan salah satu perusahaan Badan Usaha Milik Negara (BUMN) yang telah berdiri sejak tahun 1977. PT Pupuk Kalimantan Timur juga merupakan salah satu anak perusahaan dari PT Pupuk Indonesia. Perusahaan ini berada di wilayah kota Bontang provinsi Kalimantan Timur.

Sejak tahun 1977 berdiri, PT. Pupuk Kalimantan Timur telah mengalami perkembangan yang sangat pesat hingga sekarang. Perkembangan yang pesat ini dapat dilihat dengan telah berdirinya 6 pabrik dan 1 boiler batu bara yang dimiliki oleh PT. Pupuk Kalimantan Timur dalam satu area industri yang dimiliki oleh PT. Pupuk Kalimantan Timur. 6 pabrik yang di miliki PT. Pupuk Kaltim itu sendiri terdiri atas Pabrik 1, Pabrik 1A, Pabrik Kaltim-2, Pabrik Kaltim-3, Pabrik Kaltim-4, dan Pabrik Kaltim-5.

Dengan perkembangan yang pesat hingga memiliki 6 unit pabrik dalam 1 area. PT. Pupuk Kaltim menggunakan sistem tenaga listrik secara integrasi dengan sistem distribusi tipe ring (loop) tertutup. Sistem ini menghubungkan daya listrik dari sistem tenaga listrik masing-masing pabrik yaitu, Pabrik Kaltim-1, Pabrik Kaltim-2, Pabrik Kaltim-3, Pabrik Kaltim-4, Pabrik Kaltim-5 serta PT. KDM (Kaltim Daya Mandiri) yang mensuplai listrik untuk Pabrik Kaltim-1A.

Dengan sistem integrasi tenaga listrik yang digunakan oleh PT. Pupuk Kaltim, keandalan sistem tenaga listrik yang dihasilkan sangat baik serta kontuinitas pelayanan daya jadi tidak terganggu.

Dikarenakan, apabila salah satu generator dari salah satu pabrik mengalami

trip maka suplai listrik dapat dibagi antar generator-generator masing-masing pabrik yang terhubung ke sistem integrasi yang lain dengan disertai pelepasan beban-beban

besar. Kondisi ini dikenal dengan Load Shedding. Sistem integrasi digunakan pada operasi tegangan 33 kv. Besar tegangan ini berdasarkan perhitungan berikut :

 Asumsi dalam range 33 kv mengalir beban sebesar 65 MVA

 Kemampuan Busbar 1200 A

 Tegangan sistem dapat ditentukan dengan :

�� = √3 × ��−�× �

�� = √3 × ��−�× �

��−� = 3 ,3 �� ≈ 33 ��

Pada sistem integari yang digunakan PT. Pupuk Kalimantan timur, seluruh tegangan masing-masing dioperasikan dengan cara mensingkronkan tegangan menjadi 33 kv atau dinaikan menggunakan transformator step-up. Sistem 33 kv ini selanjutnya masuk ke GIS (Gas Insulated Switchgear) dan diturunkan kembali menjadi 11 kv dan 6.6 kv menggunakan transfromator step-down

kemudian di distribusikan ke beban-beban konfigurasi sistem integrasi, berikut merupakan gambar sistem integrasi dengan distribusi ring.

Gambar 8. Singel Line Diagram Sistem Integrasi PT. Pupuk Kalimantan Timur Keseluruhan aliran daya listrik pada sistem integrasi mengacu pada data berikut:

 Daya terpasang : 132,5 MW

 Daya mampu : 111,11 MW

 Load mampu : 85,5 MW

 Spinning Reserve : 28,5 MW

Sistem integrasi yang digunakan oleh PT. Pupuk Kaltim yang dapat menujang suplai energi listrik ke semua pabrik yang dimiliki oleh PT. Pupuk Kalimantan Timur, memiliki beberapa kenuntungan seperti ;

1. Spinning Reserve (sisa daya) yang besar. 2. Keandalan lebih baik.

3. Mampu berbagi / transfer daya antar unit. 4. Kontiunitas dan kualitas pelayanan lebih baik. 5. Kemudahan dalam operasi dan pemeliharaan.

Dalam sistem integrasi yang digunakan pada sistem tenaga PT. Pupuk Kalimantan Timur, diperlukan pula pengaturan pola pembangkitan untuk memberikan suplai listrik ke beban dan untuk kehandalan perlu dipertimbangkan

spinning reserve. Dengan adanya spinning reserve diharapkan dapat memberikan kontinuitas suplai listrik untuk melaynai beban ketika terjadi gangguan atau pemeliharaan yang mewajibkan dalah satu pembangkit trip.

Tabel 1.2. Pola Operasi Pembangkit PT. Pupuk Kalimantan Timur

Unit Pembangkit Max Beban (MW) Persentasi Pembangkit (%) Spinning Reserve (%) Tegangan (kV) Daya Max (MW) Daya Operasi (MW) Pabrik

Kaltim-1 6,9 14 12 20,7 85,7 14,3

Pabrik

Kalrim-2 11 28 23 14,6 82,1 17,9

Pabrik

Kaltim-3 11 26 23 14,5 88,5 11,5

Pabrik

Kaltim-4 11 20 18,5 14,2 92,5 7,5

KDM 11 26 25 44,6 96,1 3,9

Total 114 101,5 108,6

PT. Pupuk Kalimantan Timur memiliki lima unit pembangkit listrik utama dan empat unit pembangkit listrik emergency. Pada setiap unit pembangkit terdapat generator sebagai pengkonversi energi kinetik menjadi energi listrik. Energi kinetik yang dihasilkan dari putaran turbin yang digerakkan

menggunakan tenaga dari steam maupun pembakaran gas yang bertekanan tinggi. Steam Turbin Generator (STG) sebagai unit yang menggunakan tenaga uap dan Gas Turbin Generator (GTG) sebagai unit yang menggunakan tenaga gas alam. Untuk Emergency Generator Diesel (EGD) menggunakan bahan bakar minyak (BBM) sebagai bahan bakar utama.

Tabel 1.3. Ratting Pembangkit Tenaga Listrik PT. Pupuk Kalimantan Timur

Pabrik Unit Kapasitas (MVA) Rating Cos φ Kecepatan Putar (rpm) Keterangan Tegangan (kV) Arus (A) Pabrik Kaltim-1

BBC 20 6,6 1750 0,8 1500 STG

(running)

Borsig 14 6,6 1200 0,8 1500 STG

(running) Caterpillar 2 x 1,85 0,5 1150 0,8 1500 EGD

(standby)

Pabrik Kaltim-2

GE 45 11 2380 0,8 1500 GTG

(running)

Yaman 1 0,525 1100 0,8 1500 EGD

(standby)

Pabrik Kaltim-3

Alshtom 40 11 2200 0,8 1500 GTG

(running)

Taiyo 1 0,525 1100 0,8 1500 EGD

(standby)

Pabrik Kaltim-4

GENP 27 11 1400 0,8 1500 GTG

(running)

Taiyo 1 0,525 1100 0,8 1500 EGD

(stanby)

Untuk mendistribusikan listrik kesetiap pabrik dan ke setiap beban-beban motor, PT. Pupuk Kalimantan Timur membutuhkan switchgear sebagai panel

hubung bagi. Dari switchgear ini listrik di distribusikan ke beberapa Motor Control Center (MCC). MCC berfungsi sebagai pembagi dan control operasi motor-motor listrik yang menjadi beban pada setiap pabrik. Di dalam switchgear

dan MCC terdapat peralatan pendukung seperti sistem proteksi, sistem kontrol, dan metering. Switchgear dan MCC ini juga dapat mempermudah aktivitas pemeliharaan komponen-komponen peralatan listrik. Selaian, switchgear dan MCC, terdapat Emergency Motor Control Center (EMCC) yang berfungsi sebagai cadangan MCC apabila MCC mengalami kerusakan. EMCC ini terhubung pada beberapa MCC dan langsung disuplai juga dari EGD (Emergency Generator Diesel). Presentive maintenance yang dilakukan oleh PT. Pupuk Kalimantan Timur terhadap switchgear dan MCC dengan melakukan

megger test pada isolasi konduktor. Pengecekan wiring control pada panel dan melakukan kalibrasi rele-rele proteksi yang ada. Dan berikut adalah tebal ratting switchgear :

Tabel 1.4. Ratting Switchgear

Pabrik

Rating

kA – Is

Circuit Breaker

Tegangan (kV)

Arus (A)

Tegangan

(kV) kA – Is

Kaltim-1A 6,6 1600 21,5 7,2 24

Kaltim-1B 6,6 1600 21,5 7,2 24

Kaltim-2 11 2000 26 11 26,3

Kaltim-3 11 2000 40 11 40

Kaltim-4 11 2000 40 11 40

4.2. Pemodelan Sistem Kelistrikan Pabrik Kaltim-1A

Untuk memudahkan penelitian, dilakukan terlebih dahulu pemodelan sistem kelistrikan dari pabrik Kaltim-1A ke dalam bentuk singel line diagram (SLD) dengan menggunakan software Etap Power Station. Dalam pemodelan ini pun bertujuan untuk menentukan pengaman relay arus lebih (Overcurrent Relay)

mana yang akan dilakukan analisa terhadap koordinasi relay satu dengan relay yang lain.

Untuk pemodelan perancangan sistem kelistrikan pabrik Kaltim-1A diperlukan beberapa data agar sesuai dengan kondisi yang ada pada lapangan. Data-data tersebut seperti :

a. Singel Line Diagram (SLD) dari pabrik Kaltim-1A.

b. Power Grid atau pun generator pembangkit yang mensuplay pabrik Kaltim-1A.

c. Data transformator. d. Data kabel.

e. Data Current Transformator (CT). f. Data Circuit Breaker (CB) atau Fuse g. Data Setting relay arus lebih

h. Data beban Motor pada pabrik Kaltim-1A.

Pemodelan yang dilakukan terhadap kelistrikan pabrik kaltim-1A miliki PT. Pupuk Kalimantan Timur dapat dilihat pada Gambar 9. Pemodelan sistem kelistrikan pabrik Kaltim-1A dilakukan dengan menggunakan software Etap Power Station.

4.3. Analisis Arus Hubung Singkat (Short Circuit)

Hubung singkat atau short circuit merupakan gangguan sistem kelistrikan yang terjadi karena penghantar listrik (kabel) atau fasa yang bertegangan tersambung langsung dengan pengahantar listrik lain (kabel) atau fasa maupun dengan penghantar netral. Hal ini disebabkan karena tidak melalui tahanan berupa alat listrik atau lampu, sehingga arus listrik hubung singkat yang mengalir menjadi besar dan tegangan yang ada menjadi 0 volt.. Apabila hubung singkat tersebut terjadi pada jaringan kelistrikan maka akan menyebabkan gangguan dalam jaringan kelistrikan. Oleh karena itu, perlu adanya sistem pengaman untuk melindungi sistem kelistrikan tersebut apabila terjadi gangguan seperti hubung singkat.

Salah satu pengaan proteksi yang dapat melindungi atau menetralisir gangguan adalah relay arus lebih. Relay ini bekerja dengan cara membaca nilai arus hubung singkat yang terjadi pada sistem kelistrikan dan akan bekerja dengan cara mengetripkan atau memutuskan aliran arus dengan pemutus tenaga listrik. Untuk itu dilakukan analisis arus hubung singkat (short circuit). Tujuan untuk menganalisis hubung singkat ialah mengetahui besar arus yang mengalir ketika hubung singkat terjadi pada titik-titik tertentu pada gagguan. Hubung singkat ini akan disimulasikan menggunakan software Etap Power Station.

Arus hubung singkat tersebut digunakan untuk perhitungan setting relay proteksi arus lebih (Overcurrent Relay). Parameter yang digunakan pada analisis arus hubung singkat ini adalah nilai maksimum dan nilai minimum arus hubung singkat tersebut. Nilai arus hubung singkat maksimum adalah nilai ketika terjadi hubung singkat 3 fasa pada 4 cycle sedangakan nilai arus hubung singkat minimum adalah nilai ketika terjadi hubung singkat 3 fasa pada 30 cycle.

4.3.1. Analisis Hubung Singkat Pada Bus Bar 21-MC-401

Analisis hubung singkat ini dilakukan pada bus bar 21-MC-401 yang bertegangan 0.4 kv atau 400 volt. Untuk mempermudah menganalisis hubung singkat pada bus bar 21-MC-401, dilakukan dengan menggunakan

Gambar 10. Simulasi Hubung Singkat Maksimum Pada Bus Bar 21-MC-401

Seperti pada gambar 10. Simulasi hubung singkat maksimum pada bus bar 21-MC-401 merupakan simulasi hubung sungkat yang dilakukan dengan menggunakan software Etap Power Station. Dari hasil simulasi hubung singkat yang dilakukan terhadap bus bar 21-MC-401 besar arus hubung singkat maksimum yang terjadi pada bus bar tersebut dalah sebesar 6.33 kA atau sebesar 6330 Amper. Sedangan untuk tegangan yang ada pada bus bar 21-MC-401 ialah sebesar 0 Volt. Besar tegangan 0 volt tersebut disebabkan karena tidak adanya hambatan (R) yang terjadi saat hubung singkat.

Sedangkan untuk nilai arus hubung singkat minimum pada bus bar 21-MC-401 yang terjadi adalah sebesar 5.6 kA atau setara dengan 5600 Amper. Dan untuk tegangannya sebesar 0 Volt. Gambar simulasi dari hubung singkat minimum pada bus bar 21-MC-401 dapat dilihat pada gambar 11. Simulasi hubung singkat minimum pada bus bar 21-MC-401.

Gambar 11. Simulasi Hubung Singkat Minimum Pada Bus Bar 21-MC-401

4.3.2. Analisis Hubung Singkat Pada Bus Bar 02-MC-201

Analisis hubung singkat yang selanjutnya akan dilakukan pada bus bar 02-MC-201 yang memiliki tegangan sebesar 6.9 kv. Untuk mempermudah analisis hubung singkat pada bus bar 02-MC-201, dilakukan simulasi hubung singkat juga dilakukan dengan menggunakan software Etap Power Station.

Gambar 12. Simulasi Hubung Singkat Maksimum Pada Bus Bar 02-MC-201

Gambar 12. yang merupakan gambar dari simulasi hubung singkat pada bus bar 02-MC-201 yang dilakukan dengan menggunakan software Etap Power Station. Pada bus bar 02-MC-201 yang memiliki tegangan 6.9 kv, arus hubung singkat maksimum yang terjadi ialah sebesar 9.86 kA atau sebesar 9860 Amper. Untuk tegangan yang terjadi pada bus bar 02-MC-201

ialah sebesar 0 volt. Faktor yang mempengaruhi tegangan pada bus bar 02-MC-201 menjadi 0 volt ialah karena tidaknya hambatan atau nilai R pada saat terjadi hubung singkat bernilai 0.

Sedangakan hubung singkat minimum yang terjadi pada bus bar 02-MC-201 ialah sebesar 7.83 kA atau sebesar 7.830 Amper. Dan untuk tegangan yang ada pada bus bar 02-MC-201 adalah sebesar 0 volt. Gambar hubung singkat minimum pada bus bar 02-MC-201 dapat dilihat pada gambar dibawah.

Gambar 13. Simulasi Hubung Singkat Minimum Pada Bus Bar 02-MC-201

4.3.3. Analisis Hubung Singkat Pada Bus Bar 16-SG-101

Seperti halnya dengan bus bar 21-MC-401 dan bus bar 02-MC-201, analisi hubung singkat pada bus bar 16-SG-101 juga dilakukan dengan menggunakan software Etap Power Station untuk mempermudah anlisis hubung singkat pada bus bar 16-SG-101. Pada bus bar 16-SG-101 arus hubung singkat maksimum yang terjadi adalah sebesar 27.57 kA atau sebesar 27.570 Amper. Sedangkan pada tegangan bus bar 16-SG-101 saat terjadi hubung singkat ialah sebesar 0 volt. Tegangan tersebut berubah menjadi 0 volt disebabkan oleh tidak adanya hambatan atau nilai R yang bernilai 0.

Gambar 14. Simulasi Hubung Singkat Maksimum Pada Bus Bar 16-SG-101

Setelah melakukan hubung singkat maksimum untu mengetahui besar arus maksimum hubung singkat yang terjadi pada bus bar 16-SG-101, maka selanjutnya dilakukan hubung singkat minimum pada bus bar 16-SG-101. Gambar 13. Merupakan gambar simulasi hubung singkat minimum yang dilakukan pada bus bar 16-SG-101. Tampak pada gambar hubung singkat minimum yang terjadi pada bus bar 16-SG-101 adalah sebesar 25.84 kA atau 25.840 Amper. Sedangkan tegangan pada bus bar 16-SG-101 saat terjadi hubung singkat menjadi 0 Volt. Hal ini, disebabkan oleh tidak adanya hambatan pada saat hubung singkat terjadi atau bisa dikatakan bahwa R bernilai 0.

Gambar 15. Simulasi Hubung Singkat Minimum Pada Bus Bar 16-SG-101

Tabel 1.5. Data Arus Hubung Singkat No. ID Bus Bar Tegangan

(kV)

Arus Hubung Singkat Isc Maksimum (kA) Isc Minimum (kA)

1. 21-MC-401 0,4 6,33 5,6

2. 02-MC-201 6,9 9,86 7,83

3. 16-SG-101 11 27,57 25,84

4.4. Analisis Koordinasi Proteksi Kondisi Eksisting

Untuk mempermudah melakukan analisis terhadap koordinasi proteksi, daerah koordinasi proteksi pada pabrik Kaltim-1A dibagi dalam 2 daerah kondisi eksisting. Pada kondisi eksisting 1 yaitu daerah diatas bus bar 21-MC-401 dengan tegangan bas bur sebesar 0.4 kv sampai dengan bus bar 02-MC-201 dengan tegangan bus bar sebesar 6.9 kv. Pada kondisi eksisting 1 terdapat 2 buah relay arus lebih yang terpasang pada kondisi ini. Relay tersebut ialah relay R3-11 dan relay R3-9. Sedangkan untuk kondisi eksisting 2 yaitu daerah diatas bus bar 02-MC-201 dengan tegangan bus bar sebesar 6.9 kv sampai dengan bus bar 16-SG-101 dengan tegangan sebesar 11 kv. Dan pada kondisi eksisting 2 terdapat 2 buah relay arus lebih. Relay tersebut adalah reay F3-1 dan relay F-3.

Sehinga pada daerah koordinasi proteksi pabrik Kaltim-1A yang akan di analisis sebanyak 4 buah relay arus lebih antara lain relay F-3, relay F3-1, relay R3-9, dan relay R3-11 terhadap kondisi eksisting relay arus lebih tersebut.

Gambar 16. Daerah Koordinasi Proteksi 4.4.1. Analisis Koordinasi Proteksi Kondisi Eksisting 1

Analisis koordinasi proteksi kondisi eksisting 1 merupakan analisis yang dilakukan terlebih dahulu pada jaringan distribusi bus 21-MC-401 0,4 kv sampai dengan bus 02-MC-201 6,9 kv. Yang mana jaringan tersebut merupakan jaringan yang terdekat dengan jaringan beban-beban listrik seperti motor-motor listrik milik pabrik Kaltim-1A.

Pada jaringan distribusi bus 21-MC-401 0,4 kv sampai dengan bus 02-MC-201 6,9 kv terdapat 2 buah pengaman relay arus lebih yang berguna untuk melindungi daerah jaringan distribusi tersebut. Kedua relay arus lebih tersebut ialah relay R3-11 dan relay R3-9. R3-11 merupakan relay arus lebih utama atau dapat dikatakan sebagai pengaman utama yang berfungsi terlebih dahulu apabila terjadi hubung singkat yang dekat dengan relay R3-11. Relay ini pun terhubung dengan pemutus tegangan yaitu CB16 yang akan beroperasi sesuai dengan perintah dari relay R3-11.

Tabel 1.6. Data Setting Relay R3-11 Dan Relay R3-9

ID Merk Tipe CT Rasio

Data Eksisting Curve Tap

(Pick Up)

Time Dial R3-11 Siemens ISGS 1000/5 Short

Inverse

9 5

R3-9 Siemens ISGS 100/5 Short Inverse

6 4

Sedangkan untuk relay R3-9 merupakan relay pengaman back-up atau relay pengaman cadangan. Relay ini akan berkerja apabila relay pengaman utama yaitu R3-11 tidak berfungsi dengan baik dalam mengamankan atau menetralisir gangguan yang terjadi. Relay R3-9 ini pun terhubung dengan pemutus tegangan yaitu CB79 yang akan beroperasi sesuai dengan perintah dari relay R3-9.

Pada tabel 1.6. Data Setting Relay R3-11 Dan Relay R3-9 merupakan tabel dari setting relay arus lebih R3-11 dan R3-9 yang diperoleh dari lokasi pabrik Kaltim-1A yang hingga saat ini relay arus lebih tersebut menggunakan data setting seperti pada tabel 1.6.

Dari data tabel 1.6. Data Setting Relay R3-11 Dan Relay R3-9 kemudian dilakukan simulasi dengan menggunakan software Etap Power Station

untuk mengetahui sejauh mana koordinasi relay berkeja. Gambar dibawah ini merupakan gambar dari hasil simulasi yang dilakukan dengan menggunakan software Etap Power Station.

Gambar 18.

Simulasi Koordinasi Eksisting Pada Relay R3-11 Dan Relay R3-9

Gambar merupakan simulasi koordinasi proteksi yang dilakukan pada relay R3-11 dan R3-9 terhadap bus 21-MC-401 0,4 kv yang sedang mengalami gangguan hubung singkat. Simulasi tersebut dilakukan dengan menggunakan software Etap Power Station. Dari hasil simulasi yang telah dilakukan terhadap pengaman relay arus lebih milik pabrik Kaltim-1A yaitu

relay R3-11 dan relay R3-9. Tampak terlihat pada gambar bahwa terjadi kesalahan terhadap settingan yang dimiliki oleh kedua relay arus lebih tersebut. Hal ini ditunjukkan pada gambar dengan pengaman R3-9 yang merupakan pengaman back-up atau cadangan yang terlebih dahulu bekerja dan kemudian relay R3-11 baru bekerja. Selain dari itu, pada gambar yang merupakan hasil simulasi dari bentuk kurva relay R3-11 dan relay R3-9 juga menunjukkan bahwa terjadi kesalahan pada setting relay dengan adanya perpotongan terhadap kurva relay R3-11 dan kurva relay R3-9 yang menyebabkan tidak adanya koordinasi yang baik antara relay R3-11 dan relay R3-9.

Gambar 19.

Dengan simulasi yang telah dilakukan terhadap pengaman relay arus lebih, yaitu relay R3-11 dan relay R3-9 perlu dilakukan evalusi kembali dengan cara menentukan ulang settingan yang cocok dari kedua relay agar terbentuk koordinasi yang baik.

4.4.2. Analisis Koordinasi Proteksi Kondisi Eksisting 2

Analisis koordinasi proteksi kondisi eksistng 2 merupakan analisis yang dilakuan terhadap jaringan distribusi pada bus 02-MC-201 6,9 kv sampai dengan bus 16-SG-101 11 kv milik pabrik Kaltim-1A. Jaringan distribusi tersebut merupakan jaringan yang terdekat dengan daerah sumber yang mensuplay listrik ke pabrik Kaltim-1A sehingga diperlukannya pengaman proteksi yang handal. Pada jaringan distribusi tersebut terdapat 2 buah pengaman relay arus lebih. Relay pengaman arus lebih terebut ialah relay F3-1 dan F-3.

Gambar 20.

References

Accessories

TBA 100

Power supply Output Reference

Self-supplied 0-20 mA / 0-10 VDC 192Y 0045

230 VAC 0-20 mA / 0-10 VDC 192Y 0245

24 VDC 0-20 mA / 0-10 VDC 192Y 0145

TBA 100

Power supply Output Reference

230 VAC 4-20 mA / 0-10 VDC 192Y 0285

24 VDC 4-20 mA / 0-10 VDC 192Y 0185

Bar-through CT

TBA 60 TBA 80 TBA 100 T2BA 100

Primary Secondary

Class 0.5

Class

1 Reference

Class

0.5 Reference

Class

0.5 Reference

Class

0.2s Reference

200 A 5 A 2.5 VA 192T 7020

250 A 5 A 2.5 VA 192T 7025

300 A 5 A 2.5 VA 192T 7030 2.5 VA 192T 7530

400 A 5 A 5 VA 192T 7040 5 VA 192T 7540

500 A 5 A 5 VA 192T 7050 5 VA 192T 7550

600 A 5 A 10 VA 192T 7060 5 VA 192T 7560 5 VA 192T 8060

750 A 5 A 10 VA 192T 7075 5 VA 192T 7575 5 VA 192T 8075

800 A 5 A 10 VA 192T 7080 10 VA 192T 7580 5 VA 192T 8080

1000 A 5 A 15 VA 192T 7090 15 VA 192T 7590 5 VA 192T 8090

1200 A 5 A 15 VA 192T 7092 15 VA 192T 7592 10 VA 192T 8092 5 VA 192U 8092

1250 A 5 A 15 VA 192T 7093 15 VA 192T 7593 10 VA 192T 8093 5 VA 192U 8093

1500 A 5 A 15 VA 192T 7095 15 VA 192T 7595 15 VA 192T 8095 5 VA 192U 8095

1600 A 5 A 15 VA 192T 7094 15 VA 192T 7594 15 VA 192T 8094

2000 A 5 A 15 VA 192T 7596 15 VA 192T 8096 5 VA 192U 8096

2500 A 5 A 30 VA 192T 8097 10 VA 192U 8097

3000 A 5 A 30 VA 192T 8098 (1) _{10 VA} 192U 8098

4000 A 5 A 30 VA 192T 8099 (1)

TBA 103 T2BA 103 TBA 127 T2BA 127

Primary Secondary

Class

0.5 Reference

Class

0.2s Reference

Class

0.5 Reference

Class

0.2s Reference

400 A 5 A 2.5 VA 192T 9340 2.5 VA 192T 9740

500 A 5 A 2.5 VA 192T 9350 2.5 VA 192T 9750

600 A 5 A 2.5 VA 192T 9360 2.5 VA 192T 9760

750 A 5 A 2.5 VA 192T 9375 2.5 VA 192T 9775

800 A 5 A 5 VA 192T 9380 5 VA 192T 9780

1000 A 5 A 10 VA 192T 9390 5 VA 192U 9390 10 VA 192T 9790

1200 A 5 A 10 VA 192T 9392 5 VA 192U 9392 10 VA 192T 9792 5 VA 192U 9792

1250 A 5 A 10 VA 192T 9393 5 VA 192U 9393 10 VA 192T 9793 5 VA 192U 9793

1500 A 5 A 15 VA 192T 9395 5 VA 192U 9395 15 VA 192T 9795 5 VA 192U 9795

1600 A 5 A 10 VA 192T 9394 15 VA 192T 9794

2000 A 5 A 15 VA 192T 9396 15 VA 192T 9796 5 VA 192U 9796

2500 A 5 A 15 VA 192T 9797

3000 A 5 A 25 VA 182T 9798 (1)

4000 A 5 A 30 VA 182T 9799 (1)

(1) Replacement model TRA 127 for this rating.

(1) Dimensions are different for TBA 100 with 3000 and 4000 A primary.

TBA 60 TBA 80 TBA 100 T2BA 100 TBA 103 T2BA 103 TBA 127 T2BA 127

Description of accessories Reference Reference Reference Reference Reference Reference Reference Reference

Sealable cover 192T 0102 192T 0102 192T 0102 192T 0102 192T 0102

0-20 mA / 0-10 VDC 0-20 mA / 0-10 VDC 0-20 mA / 0-10 VDC

4-20 mA / 0-10 VDC 4-20 mA / 0-10 VDC

Bar-through CT TBA 60 TBA 80 TBA 100 T2BA 100 TBA 103 T2BA 103 TBA 127 T2BA 127

Bar (mm) 60 x 30 84 x 34 100 x 55 100 x 55 103 x 41 103 x 41 128 x 38 128 x 38

H x W x D (mm) 129 x 88 x 78 117 x 96 x 68 167 x 129 x 78 (1) _{167 x 129 x 78 150 x 99 x 58 150 x 99 x 58 175 x 100 x 55 175 x 100 x 55}

(1) TBA 100, 3000 and 4000 A: 214 x 129 x 78 mm.

300 to 2000 A

trafo_059_a_1_x_cat

TBA 100

600 to 2500 A

(1)

T2BA 100

1200 to 3000 A

☎ ✆

129

60

50

✻✝✞✟

88

31

86

k-P1

trafo_050_a_1_x_cat

TBA 60

1✵✵✠✡

129

✺

✺

☛

✺

k-P1

k I

96

95

167

✼

✼

☞

✌

trafo_082_a_1_x_cat

Dimensions

S1

L–P2

99 41

17.5

103

150

S2

69

trafo_054_a_1_x_cat

TBA 103 and T2BA 103

38

128

✹✍✎✏

100

✶✑✎✑

17

175

✶✑✎✑ trafo_052_a_1_x_cat

TBA 127 and T2BA 127

TBA 80

S2 S2 S1

S1 S1

S2

59

84

117

34 69 96

(1) TBA 100, 3000 and 4000 A: 214 x 129 x 78 mm.

107

Catalogue 2015 - 2016

Three-phase bar or cable-through CT

References

TCB3 18-20 TCB3 22-30

Primary Secondary(1)

Class

1 Reference

Class

1 Reference

3 x 100 A 3 x 5 A 1 VA 192T 3310

3 x 150 A 3 x 5 A 1.25 VA 192T 3315

3 x 200 A 3 x 5 A 1.5 VA 192T 3320

3 x 250 A 3 x 5 A 2.5 VA 192T 3325 2.5 VA 192T 3425

3 x 300 A 3 x 5 A 3.75 VA 192T 3430

3 x 400 A 3 x 5 A 5 VA 192T 3440

3 x 500 A 3 x 5 A 5 VA 192T 3450

3 x 600 A 3 x 5 A 5 VA 192T 3460

(1) Secondary 1 A: on request.

Three-phase bar or cable-through CT TCB3 18-20 TCB3 22-30

Ø cable (mm) 18 22

Bar-through 20 x 5 30 x 10

H x W x D (mm) 115 x 65 x 37 150 x 75 x 37

DIN-rail mounting no no

k I

K–P1 L2

k I

L1

k I

L3

45

30

45

150

75

10

Ø✒✒

trafo_112_a_1_x_cat

k I

K–P1 L2

k I

L1

k I

L3

35

20

35

115

65

5

Ø 18

trafo_111_a_1_x_cat

TCB3 18-20

TCB3 22-30

References

TCA 13 — 3P

Primary Secondary(1)

Class

1 Reference

3 x 50 A 5 A 1 VA 192T 1905

3 x 60 A 5 A 1.25 VA 192T 1906

3 x 75 A 5 A 1.5 VA 192T 1907

3 x 80 A 5 A 1.5 VA 192T 1908

3 x 100 A 5 A 2.5 VA 192T 1910

3 x 125 A 5 A 2.5 VA 192T 1912

3 x 150 A 5 A 2.5 VA 192T 1915

3 x 160 A 5 A 2.5 VA 192T 1916

(1) Secondary 1 A: on request.

K/P1 K/P1 K/P1

K/P2 K/P2 K/P2

K IK I K I

L 7

44 54

✔✕✖✗

45 64 90

1

trafo_009_a_1_x_cat

Number of modules Front degree of protection Terminal degree of protection L (mm) Mounting

6 IP65 IP20 105 35 mm DIN-rail

TCA 13 — 3P

Dimensions

(1) Cable-through aperture Ø 13.5 mm.

109

Catalogue 2015 - 2016

References

Split-core CT TO 23 TO 58 TO 812 TO 816

H x W x D (mm) 106 x 93 x 58 158 x 125 x 58 198 x 155 x 58 243 x 195 x 75

Split-core CT

A

B C

D

E

trafo_078_e_1_x_cat

Fixed by M5 screw

Dimensions (mm)

Type A (mm) B (mm) C (mm) D (mm) E (mm)

TO 23 106 93 58 23 33

TO 58 158 125 58 55 85

TO 812 198 155 58 85 125

TO 816 243 195 79 85 165

Dimensions

TO 23 TO 58 TO 812 TO 816

Primary Secondary Class 1 Class 3 Reference

Class

0.5 Class 1 Reference Class

0.5 Class 1 Reference Class 0.5 Reference

100 A 5 A 1.25 VA 192T 4601

150 A 5 A 1.5 VA 192T 4602

200 A 5 A 2.5 VA 192T 4603

250 A 5 A 1.5 VA 192T 4604 1.5 VA 192T 4625 1.5 VA 192T 4725

300 A 5 A 3.75 VA 192T 4605 2.5 VA 192T 4630 2.5 VA 192T 4730

400 A 5 A 5 VA 192T 4606 1 VA 192T 4640 2.5 VA 192T 4740

500 A 5 A 2.5 VA 192T 4650 2.5 VA 192T 4750

600 A 5 A 2.5 VA 192T 4660 2.5 VA 192T 4760

750 A 5 A 2.5 VA 192T 4675 2.5 VA 192T 4775

800 A 5 A 2.5 VA 192T 4680 2.5 VA 192T 4780

1000 A 5 A 5 VA 192T 4610 5 VA 192T 4710 10 VA 192T 4810

1250 A 5 A 7.5 VA 192T 4712 10 VA 192T 4812

1500 A 5 A 7.5 VA 192T 4715 10 VA 192T 4815

1600 A 5 A 10 VA 192T 4814

2000 A 5 A 10 VA 192T 4820

2500 A 5 A 10 VA 192T 4825

3000 A 5 A 15 VA 192T 4830

4000 A 5 A 15 VA 192T 4840

5000 A 5 A 15 VA 192T 4850

5 + 5/5 A 5A + 5+ 5/5 5 + 5 + 5 + 5/5 A

Summation CT

Reference

BSA 02 BSA 03 BSA 04

Primary Secondary Reference Reference Reference

5 + 5/5 A 5 A 192T 0802

5A + 5+ 5/5 5 A 192T 0803

5 + 5 + 5 + 5/5 A 5 A 192T 0904

50 80 127

90

✷

✘

✙

✛

55 57

trafo_073_b_1_x_cat

BSA 02 and BSA 03

95 122 156

✜

✢

✣

✥

✦

54

60 65

trafo_069_b_1_x_cat

BSA 04

Dimensions

Summation CT BSA 02 BSA 03 BSA 04

H x W x D (mm) 90 x 127 x 57 90 x 127 x 57 136.5 x 156 x 65

DIN-rail mounting no no no

111

Catalogue 2015 - 2016