LAPORAN TUGAS AKHIR - Studi Tentang Rele Proteksi Tenaga Listrik Di Jaringan Distribusi PT Unilever Oleochemical Indonesia (03-EL-TA-2018)

  

LAPORAN TUGAS AKHIR

STUDI TENTANG RELE PROTEKSI TENAGA LISTRIK DI

JARINGAN DISTRIBUSI

PT UNILEVER OLEOCHEMICAL INDONESIA

Diajukan Guna Melengkapi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Ahli

Madya (A.Md.)

  

Oleh.

  

Natan Siboro

NIM : 1505031016

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI MEDAN

MEDAN

  

2018

LEMBAR PENGASAHAN

KATA PENGANTAR

  Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan karunia Nya sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini tepat waktu. Tugas akhir ini berjudul “Studi Koordinasi Sistem Proteksi Rele Arus Lebih dan Rele Gangguan Ke Tanah Jaringan Distribusi Di PT Unilever Oleochemical Indonesia”.

  Penyusunan laporan tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan perkuliahan program Diploma Tiga Program Studi Teknik Elektro Jurusan Elektro Politeknik Negeri Medan.

  Dalam penulisan laporan ini, banyak diterima bimbingan, bantuan, dan dukungan yang berharga dari berbagai pihak baik secara materil, moril, maupun spiritual. Oleh karena itu, pada kesempatan ini mengucapkan terimakasih kepada: 1.

  Bapak M.Syahruddin, Direktur Politeknik Negeri Medan.

  2. Bapak Nobert Sitorus, Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan.

  3. Bapak Zumhari, Sekretaris Jurusan. Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan.

  4. Bapak Suparmono, Ketua Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan sekaligus sebagai dosen pembimbing dalam penyelesaian laporan tugas akhir ini.

  5. Seluruh dosen dan pegawai program study teknik listrik jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan.

  6. Ayahanda tercinta Sirjon Siboro dan Ibunda tersayang Erita Sinaga serta Kakak penulis Mona Sofia Siboro dan adik- adik yaitu Marlen, Daniel,Miranda, Guruh, Alvaro, atas semangat dan dukungannya dalam segala bidang kehidupan penulis selama ini.

  7. Teman-teman dekat penulis yaitu Maleaki,Reynold,Indra,Iwanko,Bang Richard,Bang Andrey,Bang Panca terimakasih untuk dukungan dan semangatnya.

  8. Teman-teman penulis di EL 6B.

  9. Bapak Dhio Naufal, karyawan PT.Unilever Oleochemical Indonesia yang memberikan banyak masukan dalam penulisan laporan tugas akhir ini.

  10. Serta banyak lagi pihak yang telah membantu penulis yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Penulisan laporan tugas akhir ini masih belum sempurna karena keterbatasan pengetahuan, maka dengan kerendahan hati dan dengan tangan terbuka menerima segala saran dan kritik yang membangun untuk kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pembaca khususnya mahasiswa Politeknik Negeri Medan.

  Medan,27 Agustus 2018 Penulis,

  

DAFTAR ISI

  LEMBAR PENGASAHAN .................................................................................... i KATA PENGANTAR ........................................................................................... ii DAFTAR ISI ......................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ................................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vii DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................ix ABSTRAK ............................................................................................................. x

  BAB 1 ..................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

  1.1. Latar Belakang Pemilihan Judul ..................................................................... 1

  1.2. Rumusan Masalah ........................................................................................... 2

  1.3. Batasan Masalah .............................................................................................. 3

  1.4. Tujuan Penelitian ............................................................................................ 3

  1.5. Manfaat Penelitian .......................................................................................... 4

  BAB 2 ..................................................................................................................... 5 TINJAUAN PUSTAKA.......................................................................................... 5

  2.1 Kajian Pustaka .................................................................................................. 5

  2.2 Dasar Teori ....................................................................................................... 6

  2.2.1. Sistem Tenaga Listrik .................................................................................. 6

  2.2.2. Sistim Distribusi Tenaga Listrik .................................................................. 7

  2.2.3. Gangguan Pada Sistem Distribusi Tenaga Listrik ....................................... 9

  2.2.4. Sistem Proteksi Pada Jaringan Distribusi Tenaga Listrik .......................... 16

  2.2.5. Rele Arus Lebih (Over Current Relay)....................................................... 26

  2.2.6. Rele Gangguan Tanah (Ground Voltage relay ) ........................................ 30

  2.2.7. Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu OCR dan GFR.................... 30

  2.2.8. Penerapan Program ETAP PowerStation dalam Analisa Hubung Singkat ....................................................................................................... 32

  BAB 3 ................................................................................................................... 37 METODE PENELITIAN ..................................................................................... 37

  3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian ........................................................................ 37

  3.1.1. Lokasi Penelitian ........................................................................................ 37

  3.1.2. Waktu Penelitian......................................................................................... 37

  3.2. Sumber Data. ................................................................................................. 39

  3.3. Teknik Pengumpulan Data ............................................................................ 39

  3.4. Teknik Pengolahan Data ............................................................................... 39

  3.5. SISTEMATIKA PENULISAN ..................................................................... 40

  BAB 4 ................................................................................................................... 41 HASIL PEMBAHASAN ..................................................................................... 41

  4.1. Profil Perusahaan .......................................................................................... 41

  4.1.1. Sejarah Singkat Berdirinya Unilever ......................................................... 41

  4.1.2. Letak Geografis .......................................................................................... 41

  4.1.3. Visi dan Misi .............................................................................................. 42

  4.1.4. Unilever Values .......................................................................................... 42

  4.1.5. Bagian

• – Bagian PT Unilever Oleochemical Indonesia ............................. 44

  4.2. Hasil Pengumpulan dan Pengolahan Data .................................................... 48

  4.2.1. Sistem Distribusi Tenaga Listrik di PT Unilever Oleochemical Indonesia ....................................................................................................................48

  4.2.2. Pengaturan Rele Over Current Relay dan Ground fault Relay Pada PT.Unilever Oleochemical Indonesia. ...................................................... 49

  4.2.3. Simulasi Pada Softwere ETAP 12.6 ........................................................... 53

  4.2.4. Analisis Setting Rele Menggunakan Perhitungan ...................................... 57

  4.3. Perbandingan Hasil Simulasi dan Hasil Perhitungan manual ....................... 73

  4.3.1. Perbandingan Arus gangguan .................................................................... 73

  4.3.2. Perbandingan Arus Setting Rele ................................................................ 73

  4.3.3. Perbandingan Waktu settingan Rele........................................................... 74

  BAB 5 .................................................................................................................. 75 KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 75

  5.1. Kesimpulan.................................................................................................... 75

  5.2. Saran .............................................................................................................. 75 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 76

  LAMPIRAN-LAMPIRAN ................................................................................. 77

  

DAFTAR TABEL

  Tabel 2. 1. Konstanta Perhitungan Waktu Tunda Reley Arus Lebih ................... 31 Tabel 3. 1. Waktu Penulisan Tugas Akhir ........................................................... 37 Tabel 4. 1. Setting OCR PT Unilever Oleochemical Indonesia ........................... 50 Tabel 4. 2. Setting GFR PT Unilever Oleochemical Indonesi ............................. 51 Tabel 4. 3. Penghantar yang digunakan PT.Unilever Oleochemical Indonesia ....52 Tabel 4. 4. Arus Pick Up pada beban maksimum ............................................... 53 Tabel 4. 5. Arus Hubung Singkat Pada Bus 1-4 Dari Simulasi ETAP 12.6 .........54 Tabel 4. 6. Penghantar yang digunakan PT Unilever Oleochemical Indonesia Pada Tabel 4. 8. impedansi kabel pada masing- masing titik ....................................... 60 Tabel 4. 9. Arus hubung Singkat berdasarkaan Perhitungan ............................... 68 Tabel 4. 10. Konstanta Perhitungan Waktu Tunda Reley Arus Lebih ................. 69 Tabel 4. 11. Perbandingan Arus gangguan melalui perhitungan dengan simulasi73 Tabel 4. 12. Perbandingan arus settingan rele melalui perhitungan dengan settingan arus rele perusahaan..........................................................73 Tabel 4. 13. Perbandingan waktu settingan rele melalui perhitungan dengan settingan waktu rele perusahaan ....................................................74

  

DAFTAR GAMBAR

  Gambar 2. 1. Lokasi gangguan terbakarnya VCB 2B2B ....................................... 5 Gambar 2. 2. Sistem penyaluran tenaga listrik. ..................................................... 6 Gambar 2. 3. Jaringan radial .................................................................................. 7 Gambar 2. 4. Jaringan Bentuk Tertutup ................................................................ 8 Gambar 2. 5. Gangguan hubung Singkat Tiga Phasa .......................................... 13 Gambar 2. 6. Gangguan Hubung Singkat Dua Phasa .......................................... 14 Gambar 2. 7. Gangguan Hubung Singkat Satu fasa ke tanah............................... 15 Gambar 2. 8. MCB ( Miniature Circuit Breaker) ................................................ 19 Gambar 2. 9. MCCB ( Mold Case Circuit Breaker ) ........................................... 19 Gambar 2. 10. ACB ( Air Circuit Breaker ) pada Incoming Trafo .......................20 Gambar 2. 12. Rele Proteksi MICOM 127........................................................... 21 Gambar 2. 13. Diagram Sistim Distribusi Radial ................................................ 23 Gambar 2. 14. Elemen elemen rele Statis ............................................................ 25 Gambar 2. 15. Rele Arus Lebih Seketika ............................................................. 27 Gambar 2. 16. Karakteristik Rele Arus Lebih Seketika ....................................... 28 Gambar 2. 17. Rele arus lebih waktu tertentu dan karakteristiknya. ................... 28 Gambar 2. 18. Rele arus lebih berbanding terbalik dan karakteristiknya. ............29 Gambar 2. 19. Tampilan awal program ETAP 12.6.0 ......................................... 33 Gambar 2. 20. Tampilan perintah untuk memulai program ETAP 12.6.0 ............34 Gambar 2. 21. Tampilan menu utama program ETAP 12.6.0.............................. 34 Gambar 2. 22. Contoh program ETAP 12.6.0 yang telah dirancang ( SLD PT

  Unilever oleochemical Indonesia ..................................................35 Gambar 2. 23. Memasukkan data pada program ETAP 12.6.0 ............................ 35 Gambar 4. 1. Letak geografis PT Unilever Oleochemical Indonesia ...................42 Gambar 4. 2. Plant Fatty Acid ............................................................................. 47 Gambar 4. 3. Plant Soap & Dove ......................................................................... 48 Gambar 4. 4. Rele Proteksi MICOM P 127 tampak depan .................................. 50 Gambar 4. 5. Load Flow Analisis ETAP 12.6 ..................................................... 53 Gambar 4. 6. Short circuit analisis menggunakan ETAP 12.6 ............................. 54

  Gambar 4. 7. Koordinasi Rele VCB 52 F1 dengan Rele VCB 52 R .................... 55 Gambar 4. 8. Koordinasi Rele VCB 52 F2 dengan Rele VCB 52 R .................... 56 Gambar 4. 9. Koordinasi Rele VCB 52 GB dan 52 GT dengan Rele VCB 52 R .57 Gambar 4. 10. Rangkaian Ekuivalen Sistem Distribusi PT.Unilever Oleochemical

  Indonesia ..................................................................................... 61 Gambar 4. 11. Rangkaian Thevenin pada arus gangguan bus 2 ...........................64 Gambar 4. 12. Rangkaian Thevenin pada arus gangguan bus 3 ...........................65 Gambar 4. 13. Rangkaian Thevenin pada arus gangguan bus 1 ...........................66 Gambar 4. 14. Rangkaian Thevenin pada arus gangguan bus 4 ...........................

  Gambar 4. 15 Batas Akurasi Rele Arus lebih IDMT Sesuai Standart IEC 60255- 4.................................................................................................... 72

DAFTAR LAMPIRAN

  Lampiran 1. Single Line Diagram jaringan distribusi PT. Unilever Oleochemical Indonesia. ........................................................................................ 78

  Lampiran 2. Tahanan, induktansi, dan kapasitansi kabel XLPE tegangan 20 KV (IEC.502). ....................................................................................... 79

  Lampiran 3. Diagram pemasangan Rele MICOM P127. ..................................... 80

  

ABSTRAK

  Gangguan yang sering terjadi dalam sistem distribusi ialah gangguan beban lebih dan adanya arus bocor kebumi yang disebabkan oleh kegagalan isolasi, untuk mengisolir gangguan tersebut dibutuhkan peralatan proteksi,yaitu rele arus lebih (Over Current Relay), dan juga rele gangguan tanah (Ground Fault Relay). Untuk memperoleh tingkat keamanan yang baik, maka diperlukan setting arus dan waktu yang saling berhubungan antara satu rele dengan rele yang lainnya, sehingga tercapailah suatu sistem proteksi yang saling terkoordinasi. PT Unilever Oleochemical Indonesia, menggunakan Rele proteksi digital, yaitu rele MICOM merk Schneider .Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah settingan arus dan waktu pada relay yang digunakan terkhusus rele arus lebih dan rele gangguan tanah telah sesuai sesuai dengan beban yang ada. Penelitian diawali pengumpulan data kelistrikan yang dibutuhkan, kemudian menggunakan aplikasi ETAP Power Station 12.6 untuk membuat single line diagram, tahap berikutnya mencari nilai arus hubung singkat pada bus terdekat dengan rele, yang mana letak rele telah ditentukan terlebih dahulu. Langkah selanjutnya melakukan setting rele arus lebih menggunakan seluruh data yang telah dikumpulkan. Langkah terakhir adalah penggambaran kurva koordinasi rele arus lebih dan melakukan analisa. Hasil penelitian menunjukkan perbandingan besarnya arus pick up,arus hubung singkat,setting arus yang digunakan pada rele proteksi,serta setting waktu yang digunakan.

  Kata kunci : Distribusi, Proteksi, Koordinasi Rele arus ebih.

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pemilihan Judul Industri merupakan suatu bagian yang sangat penting dalam pertumbuhan suatu

  negara.perkembangan industri memberikan banyak pengaruh baik dalam sektor ekonomi, pendidikan, sosial dan politik.Industri yang merupakan suatu bagian yang melakukan proses produksi membutuhkan energi untuk menjalankan produksinya.Sebagian besar energi yang dibutuhkan adalah energi listrik disamping kebutuhan akan energi lainnya.Karena, energi listrik merupakan energi yang paling fleksibel untuk di konversikan ke bentuk energi yang lain, selain itu sebagian besar peralatan yang digunakan dalam dunia industri juga menggunakan energi listrik untuk menjalankannya.

  Sebagian besar perusahaan menggunakan paling sedikitnya dua buah sumber daya listrik untuk menjaga kontinuitas produksinya. Sehingga, apabila terdapat masalah pada sumber daya listrik yang satu dapat di gantikan atau di bantu dengan sumber daya listrik yang lain. Apabila dibutuhkan penggabungan dua buah sumber daya listrik atau yang di sebut dengan sinkronisasi untuk memenuhi kebutuhan daya pada perusahaan, maka akan terdapat banyak parameter-parameter yang harus di samakan. Diantaranya: tegangan harus sama, frekuensi harus sama, dan fasa harus sama.

  Apabila persyaratan tersenbut tidak di penuhi, maka akan dapat menyebabkan kerusakan pada generator dan peralatan pada saat proses sinkronisasi berlangsung. Setelah terjadi sinkronisasi pada dua atau lebih sumber daya listrik, komponen listrik seperti tegangan dan frekuensi akan berjalan mengikuti daya terbesar diantara sumber daya yang digunakan. Maka harus ada perhatian lebih dalam mengamankan gangguan gangguan yang mungkin terjadi.Pengaman yang digunakan harus mampu mengisolir secara tepat sehingga apabila terdapat gangguan, bagian yang tidak mengalami gangguan tetap berjalan dengan baik, sehingga kerugian dapat di minimalisir.

  Salah satu gangguan yang sering terjadi adalah gangguan hubung singkat dan gangguan arus bocor ke bumi pada jaringan distribusi. Dan untuk mengatasi gangguan tersebut, jaringan akan diisolir oleh salah satu perangkat proteksi berupa relay arus lebih ( Over Current Relay dan Ground Fault Relay) . Pemilihan setting relay yang tepat sebagai proteksi arus lebih harus mempertimbangkan beberapa persyaratan mengenai sensitivitas, selektivitas, reliabilitas dan kecepatan. (Bedekar, 2009). Relay arus lebih adalah peralatan proteksi utama dalam sistem distribusi, dimana relay tersebut terpasang di banyak titik sesuai dengan sistem distribusi yang ada. Agar sistem memiliki kualitas tinggi dalam penyaluran tenaga listrik, semua relay yang terpasang harus terkoordinasi satu sama lain dimana terdapat relay utama dan relay back up yang harus disetting dan terkoordinasi dengan baik tanpa menyebabkan kesalahan pada sistem yang dapat menimbulkan kerugian. (Patel, 2015). Dalam prakteknya, sering di temukan penambahan peralatan listrik tanpa memperhatikan peralatan dan settingan pengaman yang digunakannya. Sehingga dapat ber akibat fatal terhadap kerugian baik dari segi barang dan manusia.

  Sebagai perusahaan Multinasional yang mempunyai kapasitas produksi yang cukup besar, tentu saja dalam hal ini PT Unilever Oleochemical Indonesia, menggunakan sumber daya yang besar juga. Untuk itu perusahaan menggunakan peralatan proteksi sebagai pengaman pada sumber daya listriknya, sehingga bahaya yang dapat diakibatkan seperti diatas dapat di amankan. Berdasarkan latar belakang diatas maka penulis tertarik untuk membahas tentang “Studi Tentang Rele Proteksi Tenaga Listrik di Jaringan Distribusi PT

  Unilever Oleochemical Indonesia ”.

1.2. Rumusan Masalah

  Berdasarkan pemaparan diatas, maka pokok permasalahan dari penelitian ini adalah Suatu industri dalam menggunakan energi listrik membutuhkan peralatan proteksi untuk mengurangi kerugian- kerugian yang mungkin terjadi akibat gangguan listrik khususnya gangguan arus lebih. Sebagai mahasiswa teknik elektro yang akan terjun ke dunia industri, seharusnya mengetahui settingan rele yang digunakan pada tempat kerja nantinya dan bagaimana kelayakannya. Maka penulis dalam kesempatan ini akan membahas tentang :

1. Bagaimana sistem koordinasi relay proteksi yang di gunakan pada PT

  Unilever Oleochemical Indonesia? 2. Apakan settingan pada rele proteksi yang digunakan, khususnya settingan relay proteksi arus lebih dan gangguan ketanah sudah tepat jika terjadi gangguan?”.

1.3. Batasan Masalah

  Adapun yang menjadi batas penelitian pada penulisan Laporan Tugas Akhir ini: 1.

  Pembahasan mencakup pengujian secara teori dan simulasi pada softwere ETAP terhadap parameter-parameter yang digunakan pada relay proteksi PT Unilever Oleochemical Indonesia.

  2. Analisa hanya dilakukan untuk settingan rele arus lebih berdasarkan data yang di peroleh dari perusahaan.

  3. Tidak membahas secara rinci tentang komponen-komponen yang digunakan dalam sistem proteksi perusahaan.

  4. Mencakup tujuan dari penelitian ini.

1.4. Tujuan Penelitian

  Adapun tujuan penelitian yang hendak dicapai berdasarkan rumusan masalah, adalah:

  1. Mengetahui settingan rele yang digunakan (Over Current Relay dan Ground Fault Relay) pada PT Unilever Oleochemical Indonesia.

  2. Memahami bagaimana penyetelan/pengaturan rele proteksi arus lebih dan gangguan tanah.

  3. Mengetahui Apakah settingan yang digunakan telah tepat apabila terdapat gangguan pada jaringan.

1.5. Manfaat Penelitian

  Manfaat dari penyusunan Tugas Akhir ini adalah: 1.

  Penelitian ini dapat memberi pengatahuan tentang sistem proteksi tenaga listrik khususnya di bidang rele arus lebih dan rele gangguan tanah pda PT Uniever oleochemical kepada pembaca.