Studi Sistem Pengaman Motor Induksi Tiga Phasa 6 Kv 1250 Kw yang Digunakan Sebagai Mesin Penggerak Pada Circulating Water Pump di PLTU PT. Kowepo Sumsel
TUGAS AKHIR
STUDI SISTEM PENGAMAN MOTOR INDUKSI TIGA PHASA 6 KV /
1250 KW YANG DIGUNAKAN SEBAGAI MOTOR PENGGERAK
POMPA PADA CIRCULATING WATER PUMP DI PLTU PT. KOWEPO
SUMSEL
Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1)
pada Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh :
RIOBONIEK SITUMORANG
NIM : 110422066
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas
rahmat dan karunia yang dilimpahkan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Adapun tugas akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen
Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Judul Tugas Akhir
ini adalah :
“Studi Sistem Pengaman Motor Induksi Tiga Phasa 6 Kv / 1250 Kw Yang
Digunakan Sebagai Mesin Penggerak Pada Circulating Water Pump Di
PLTU PT. Kowepo Sumsel“
Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
keluarga tercinta: Ayahanda Alimin Situmorang
Sibagariang, Amd serta saudara saudariku
dan Ibunda Reminta
Ida Rolina Situmorang, Tio Dora
Situmorang, Eryanto Situmorang dan Nenci Situmorang yang selalu senantiasa
mendukung dan mendoakan penulis dari awal perkuliahan hingga penyelesaian
tugas akhir.
Selama masa perkuliahan sampai pada penyelesaian tugas akhir ini, penulis
banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu,
penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada :
1. Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim,M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
FT-USU,dan juga selaku Dosen Wali penulis, atas bimbingan dan arahannya
dalam menyelesaikan perkuliahan;
2. Bapak Ir.Raja Harahap,M.T selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas
bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini;
i
Universitas Sumatera Utara
3. PT. Kowepo Sumsel atas bantuannya dalam memberikan bimbingan serta
pengambilan data;
4. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh
Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU;
5. Teman-teman seangkatan Jurusan Teknik Elektro Ekstensi 2011 para Senior
serta Junior untuk semua dukungannya.
6. Semua pihak yang memberi dukungan yang tidak dapat penulis sebutkan satu
persatu.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna
sehingga penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca.
Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi
pengembangan selanjutnya bagi pembaca.
Medan, 20 Juli 2016
Penulis,
Rioboniek Situmorang
NIM: 110422066
ii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan
Kata Pengantar ...........................................................................................................i
Daftar Isi.....................................................................................................................iii
Daftar Gambar ............................................................................................................v
Abstrak .......................................................................................................................vi
BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................................1
1.1 Latar Belakang Masalah ...................................................................................1
1.2 Tujuan Penulisan ..............................................................................................2
1.3 Batasan Masalah ...............................................................................................2
1.4 Metode Penulisan..............................................................................................2
1.5 Sistematika Penulisan .......................................................................................3
BAB II LANDASAN TEORI ....................................................................................4
2.1 Umum .................................................................................................................4
2.2 Rele Pengaman....................................................................................................5
2.2.1 Syarat Rele Pengaman .............................................................................7
2.2.2 Fungsi Rele..............................................................................................9
2.2.3 Klasifikasi Rele Pengaman.....................................................................9
2.2.4 Jenis-jenis Rele Pengaman ......................................................................10
2.2.4.1 Rele Elektromagnetis ..............................................................10
2.2.4.2 Rele Waktu .............................................................................11
2.2.4.3 Rele Panas (Relay Thermal) ...................................................12
2.2.4.4 Rele Arus Lebih ......................................................................13
2.2.5 Prinsip Kerja Rele Arus Lebih Elektromagnetik tipe induksi ................15
2.3 Pemutus Rangkaian .............................................................................................16
2.3.1 Mini Circuit Breaker ...............................................................................16
2.3.2 Moulded Case Circuit Breaker ................................................................18
2.3.3 Vacuum Circuit Breaker..........................................................................18
2.3.4 Fuse .........................................................................................................19
2.3.5 Thermal Overload Relay .........................................................................20
2.4 Motor Induksi 3 Fasa ..........................................................................................20
2.4.1 Konstruksi Motor Induksi 3 Fasa ............................................................21
2.4.2 Prinsip Kerja Motor Induksi 3 Fasa ........................................................22
2.4.3 Jenis-jenis Motor Induksi 3 Fasa .............................................................23
2.4.4 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi 3 Fasa .............................................23
2.4.5 Slip ..........................................................................................................24
2.5 Current Transformator ........................................................................................24
2.5.1 Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Kumparan Primer .............................25
2.5.2 Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Rasio .................................................26
2.5.3 Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Inti ....................................................26
2.5.4 Jenis Trafo Arus Menurut Konstruksi Isolasi .........................................26
iii
Universitas Sumatera Utara
2.6 Gangguan-gangguan Pada Motor Induksi 3 Fasa ...............................................27
2.6.1 Gangguan Beban Lebih ...........................................................................27
2.6.2 Gangguan Salah satu Fasa terputus .........................................................28
2.6.3 Gangguan Hubung Singkat .....................................................................28
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...................................................................30
3.1 Metodologi Penelitian .........................................................................................30
3.1.1 Gangguan-Gangguan Dan Sistem Pengaman Pada Motor Induksi 3
Fasa..........................................................................................................30
3.1.1.1 Gangguan Beban Lebih .............................................................31
3.1.1.2 Pengaman Beban Lebih ............................................................31
3.1.1.3 Gangguan Salah Satu Fasanya Terputus ...................................32
3.1.1.4 Pengaman Gangguan Salah Satu Fasanya Terputus .................32
3.1.1.5 Gangguan Hubung Singkat .......................................................33
3.1.1.6 Pengaman Hubung Singkat .......................................................33
3.2 Objek Penelitian ..................................................................................................34
3.3 Sistem pengaman Motor Induksi Tiga Phasa pada Circulating Water Pump di
PT. Kowepo Sumsel............................................................................................36
3.4 Waktu Dan Tempat Penelitian ............................................................................37
3.5 Profil Perusahaan ................................................................................................37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................38
4.1 Umum .................................................................................................................38
4.2 Hasil Penelitian ...................................................................................................38
4.2.1 Spesifikasi Peralatan ...............................................................................39
4.2.2 Pompa Air ...............................................................................................42
4.3 Peralatan Pengaman ............................................................................................43
4.4 Menghititung Jumlah Kutub dan Besarnya Slip Nominal ..................................44
4.5 Setting Rele Pengaman Beban Lebih ..................................................................46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.....................................................................48
5.1 Kesimpulan .........................................................................................................48
5.2 Saran ...................................................................................................................48
Daftar Pustaka
Lampiran
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Prinsip Kerja PLTU ................................................................................5
Gambar 2.2 Relay Elektromagnetik ...........................................................................11
Gambar 2.3 Bentuk Konstruksi Relay Thermal .........................................................12
Gambar 2.4 Rele Tipe Induksi Piringan.....................................................................13
Gambar 2.5 Kurva dari Karakteristik Inverse Time Over Current Relay ..................14
Gambar 2.6 Perangkat Proteksi ..................................................................................15
Gambar 2.7 MCB Satu Fasa dan Tiga Fasa ..............................................................18
Gambar 2.8 MCCB ...................................................................................................18
Gambar 2.9 Vacuum Circuit Breaker........................................................................19
Gambar 2.10 Fuse .....................................................................................................19
Gambar 2.11 Prinsip Kerja Thermal Overload ..........................................................20
Gambar 2.12 Konstruksi Motor 3 Fasa ......................................................................22
Gambar 2.13 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi......................................................24
Gambar 3.1 Circulating Water Pump .........................................................................34
Gambar 3.2 Diagram Sistem Kelistrikan Pada PLTU PT. Kowepo Sumsel .............37
Gambar 4.1 Peralatan Circulating Water Pump .........................................................38
Gambar 4.2 Kontrol Panle CWP ................................................................................39
Gambar 4.3 Name Plate Motor Induksi Tiga Fasa.....................................................40
Gambar 4.4 Transformator CT...................................................................................41
Gambar 4.5 Spesifikasi Pompa Air ............................................................................43
Gambar 4.6 Vacuum Circuit Breaker.........................................................................44
v
Universitas Sumatera Utara
STUDI SISTEM PENGAMAN MOTOR INDUKSI TIGA PHASA 6 KV /
1250 KW YANG DIGUNAKAN SEBAGAI MOTOR PENGGERAK
POMPA PADA CIRCULATING WATER PUMP DI PLTU PT. KOWEPO
SUMSEL
Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1)
pada Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh :
RIOBONIEK SITUMORANG
NIM : 110422066
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas
rahmat dan karunia yang dilimpahkan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Adapun tugas akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen
Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Judul Tugas Akhir
ini adalah :
“Studi Sistem Pengaman Motor Induksi Tiga Phasa 6 Kv / 1250 Kw Yang
Digunakan Sebagai Mesin Penggerak Pada Circulating Water Pump Di
PLTU PT. Kowepo Sumsel“
Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
keluarga tercinta: Ayahanda Alimin Situmorang
Sibagariang, Amd serta saudara saudariku
dan Ibunda Reminta
Ida Rolina Situmorang, Tio Dora
Situmorang, Eryanto Situmorang dan Nenci Situmorang yang selalu senantiasa
mendukung dan mendoakan penulis dari awal perkuliahan hingga penyelesaian
tugas akhir.
Selama masa perkuliahan sampai pada penyelesaian tugas akhir ini, penulis
banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu,
penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada :
1. Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim,M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
FT-USU,dan juga selaku Dosen Wali penulis, atas bimbingan dan arahannya
dalam menyelesaikan perkuliahan;
2. Bapak Ir.Raja Harahap,M.T selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas
bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini;
i
Universitas Sumatera Utara
3. PT. Kowepo Sumsel atas bantuannya dalam memberikan bimbingan serta
pengambilan data;
4. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh
Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU;
5. Teman-teman seangkatan Jurusan Teknik Elektro Ekstensi 2011 para Senior
serta Junior untuk semua dukungannya.
6. Semua pihak yang memberi dukungan yang tidak dapat penulis sebutkan satu
persatu.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna
sehingga penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca.
Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi
pengembangan selanjutnya bagi pembaca.
Medan, 20 Juli 2016
Penulis,
Rioboniek Situmorang
NIM: 110422066
ii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan
Kata Pengantar ...........................................................................................................i
Daftar Isi.....................................................................................................................iii
Daftar Gambar ............................................................................................................v
Abstrak .......................................................................................................................vi
BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................................1
1.1 Latar Belakang Masalah ...................................................................................1
1.2 Tujuan Penulisan ..............................................................................................2
1.3 Batasan Masalah ...............................................................................................2
1.4 Metode Penulisan..............................................................................................2
1.5 Sistematika Penulisan .......................................................................................3
BAB II LANDASAN TEORI ....................................................................................4
2.1 Umum .................................................................................................................4
2.2 Rele Pengaman....................................................................................................5
2.2.1 Syarat Rele Pengaman .............................................................................7
2.2.2 Fungsi Rele..............................................................................................9
2.2.3 Klasifikasi Rele Pengaman.....................................................................9
2.2.4 Jenis-jenis Rele Pengaman ......................................................................10
2.2.4.1 Rele Elektromagnetis ..............................................................10
2.2.4.2 Rele Waktu .............................................................................11
2.2.4.3 Rele Panas (Relay Thermal) ...................................................12
2.2.4.4 Rele Arus Lebih ......................................................................13
2.2.5 Prinsip Kerja Rele Arus Lebih Elektromagnetik tipe induksi ................15
2.3 Pemutus Rangkaian .............................................................................................16
2.3.1 Mini Circuit Breaker ...............................................................................16
2.3.2 Moulded Case Circuit Breaker ................................................................18
2.3.3 Vacuum Circuit Breaker..........................................................................18
2.3.4 Fuse .........................................................................................................19
2.3.5 Thermal Overload Relay .........................................................................20
2.4 Motor Induksi 3 Fasa ..........................................................................................20
2.4.1 Konstruksi Motor Induksi 3 Fasa ............................................................21
2.4.2 Prinsip Kerja Motor Induksi 3 Fasa ........................................................22
2.4.3 Jenis-jenis Motor Induksi 3 Fasa .............................................................23
2.4.4 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi 3 Fasa .............................................23
2.4.5 Slip ..........................................................................................................24
2.5 Current Transformator ........................................................................................24
2.5.1 Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Kumparan Primer .............................25
2.5.2 Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Rasio .................................................26
2.5.3 Jenis Trafo Arus Menurut Jumlah Inti ....................................................26
2.5.4 Jenis Trafo Arus Menurut Konstruksi Isolasi .........................................26
iii
Universitas Sumatera Utara
2.6 Gangguan-gangguan Pada Motor Induksi 3 Fasa ...............................................27
2.6.1 Gangguan Beban Lebih ...........................................................................27
2.6.2 Gangguan Salah satu Fasa terputus .........................................................28
2.6.3 Gangguan Hubung Singkat .....................................................................28
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...................................................................30
3.1 Metodologi Penelitian .........................................................................................30
3.1.1 Gangguan-Gangguan Dan Sistem Pengaman Pada Motor Induksi 3
Fasa..........................................................................................................30
3.1.1.1 Gangguan Beban Lebih .............................................................31
3.1.1.2 Pengaman Beban Lebih ............................................................31
3.1.1.3 Gangguan Salah Satu Fasanya Terputus ...................................32
3.1.1.4 Pengaman Gangguan Salah Satu Fasanya Terputus .................32
3.1.1.5 Gangguan Hubung Singkat .......................................................33
3.1.1.6 Pengaman Hubung Singkat .......................................................33
3.2 Objek Penelitian ..................................................................................................34
3.3 Sistem pengaman Motor Induksi Tiga Phasa pada Circulating Water Pump di
PT. Kowepo Sumsel............................................................................................36
3.4 Waktu Dan Tempat Penelitian ............................................................................37
3.5 Profil Perusahaan ................................................................................................37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................38
4.1 Umum .................................................................................................................38
4.2 Hasil Penelitian ...................................................................................................38
4.2.1 Spesifikasi Peralatan ...............................................................................39
4.2.2 Pompa Air ...............................................................................................42
4.3 Peralatan Pengaman ............................................................................................43
4.4 Menghititung Jumlah Kutub dan Besarnya Slip Nominal ..................................44
4.5 Setting Rele Pengaman Beban Lebih ..................................................................46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.....................................................................48
5.1 Kesimpulan .........................................................................................................48
5.2 Saran ...................................................................................................................48
Daftar Pustaka
Lampiran
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Prinsip Kerja PLTU ................................................................................5
Gambar 2.2 Relay Elektromagnetik ...........................................................................11
Gambar 2.3 Bentuk Konstruksi Relay Thermal .........................................................12
Gambar 2.4 Rele Tipe Induksi Piringan.....................................................................13
Gambar 2.5 Kurva dari Karakteristik Inverse Time Over Current Relay ..................14
Gambar 2.6 Perangkat Proteksi ..................................................................................15
Gambar 2.7 MCB Satu Fasa dan Tiga Fasa ..............................................................18
Gambar 2.8 MCCB ...................................................................................................18
Gambar 2.9 Vacuum Circuit Breaker........................................................................19
Gambar 2.10 Fuse .....................................................................................................19
Gambar 2.11 Prinsip Kerja Thermal Overload ..........................................................20
Gambar 2.12 Konstruksi Motor 3 Fasa ......................................................................22
Gambar 2.13 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi......................................................24
Gambar 3.1 Circulating Water Pump .........................................................................34
Gambar 3.2 Diagram Sistem Kelistrikan Pada PLTU PT. Kowepo Sumsel .............37
Gambar 4.1 Peralatan Circulating Water Pump .........................................................38
Gambar 4.2 Kontrol Panle CWP ................................................................................39
Gambar 4.3 Name Plate Motor Induksi Tiga Fasa.....................................................40
Gambar 4.4 Transformator CT...................................................................................41
Gambar 4.5 Spesifikasi Pompa Air ............................................................................43
Gambar 4.6 Vacuum Circuit Breaker.........................................................................44
v
Universitas Sumatera Utara