Analisis dan Reduksi Bahaya Arc Flash Pada Sistem Kelistrikan Pabrik Semen Tuban 4

Transkripsi

1 Analisis dan Reduksi Bahaya Arc Flash Pada Sistem Kelistrikan Pabrik Semen Tuban 4 FIRMAN AJI PRASONGKO Dosen Pembimbing : Prof.Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc Ph.D Dr.Ir. Margo Pujiantara, MT

2 PENDAHULUAN

3 Latar Belakang Suatu sistem proteksi di industri harus mampu bekerja sesuai dengan tujuan dan persyaratan serta fungsinya yang ditentukan terhadap jenis gangguan yang terjadi. Untuk menyempurnakan koordinasi proteksi diperlukan setting proteksi dengan memperhitungkan bahaya busur api (arc flash). Besar energi arc flash Durasi arc flash Kategori energi Alat pelindung diri Label peringatan Permasalahan

4 Batasan Masalah Analisis pada Tugas Akhir ini hanya pada Electrical Room ( tegangan menengah) 6,3 Kv. Alat pelindung diri hanya untuk kategori arc flash sesuai standart NFPA 70 E. Analisis yang dilakukan di bandingkan dengan hitungan manual. Label bahaya dibuat melalui software bantu yang sama dengan analisa arc flash. Setting rele hanya OCR

5 Tujuan Memodelkan, mensimulasikan, dan menganalisis sistem kelistrikan Melaksanakan studi mengenai arc flash Melakukan perhitungan besarnya energi dan lama dari durasi arc flash

6 DASAR TEORI

7 GANGGUAN SISTEM TENAGA Hubung Singkat LISTRIK Hubung singkat merupakan gangguan yang paling sering terjadi dalam sistem tenaga listrik. Gangguan hubung singkat menyebabkan timbulnya aliran arus dengan nilai yang besar menuju ke titik gangguan. Akibatnnya tegangan di sekitar gangguan dapat menurun secara signifikan. Gangguan hubung singkat tiga phasa Gangguan hubung singkat phasa phasa

8 Syarat Syarat Relay Pengaman 1. Kecepatan Bereaksi 2. Kepekaan (sensitivitas) 3. Selektivitas (selectivity) 4. Keandalan (reliability) 5. Ekonomis Relay Arus Lebih (OCR) Relay arus lebih merupakan suatu jenis relay yang bekerja berdasarkan besarnya arus masukan, dan apabila besarnya arus masukan melebihi suatu harga tertentu yang dapat diatur (I p ) maka relay arus lebih bekerja.

9 Penyetelan Relay Arus Lebih Untuk Gangguan Fasa menurut Standart British BS batas penyetelan antara nominal Inominal. Jadi untuk settingnya dapat dilihat sebagai berikut: batas maksimum setting I set = 1,05 x I nominal

10 Teori Arc Flash Pemutus Tegangan terbuka beda potensial antar kontak menimbulkan medan elektrik antar kontak Arus mengalir pada kontak memanaskan kontak menghasilkan elektron bebas yang sangat banyak dan bergerak menuju kontak anoda (A) emisi thermis dan emisi medan tinggi pada kontak katoda (K) BUSUR API ( ARC FLASH )

11 Rumus Dasar Pencarian Energi Arc Flash Rumus Dasar Pencarian Durasi Waktu Terjadinya Arc Flash

12 SISTEM KELISTRIKAN PT. SEMEN GRESIK PABRIK TUBAN IV

13 SISTEM KELISTRIKAN PT SEMEN GRESIK PABRIK TUBAN IV Electrical Room 23A Electrical Room 23B Electrical Room 23C Electrical Room 24 Electrical Room 25 Electrical Room 26 Electrical Room 27 Electrical Room 28 Electrical Room 29 : Limestone Crushing & Transport : Clay Crushing : Limestone Transport & Storage : Raw Material : Kiln & Coal Mill : Cooler : Cement Mill : Cement Packer : Utility

14 PEMBAGIAN BEBAN ELECTRICAL ROOM

15

16 SIMULASI DAN ANALISA

17 ER 23A-834. MV23A2 TIPE ER

18 hasil simulasi adalah sebagai berikut : BUS FAULT CURRENT : ka BUS ARCHING CURRENT : ka FAULT CLEARING TIME : s INCIDENT ENERGY : cal/cm² PROTECTION BOUNDARY : 6.29 ft CATEGORY : 1 WORKING DISTANCE : 36 inch DURASI dan ENERGI ARC FLASH

19 energy arc flash yang terjadi pada ER 23A-834. MV23A2 adalah J/cm² Faktor pengali = 2.45 cal/cm² kategori kategori 1, yaitu besarnya energy yang kurang dari atau sama dengan 5 cal/cm²

20 PERALATAN PELINDUNG MATERIAL PAKAIAN MENURUT NFPA 70 E 1. berbahan katun tahan api 2. meta aramid 3. para-aramid 4. serat poli-benzimidazole (PBI)

21 LABEL

22 ER 23C-834. MV23C TIPE ER

23 hasil simulasi adalah sebagai berikut : BUS FAULT CURRENT : ka BUS ARCHING CURRENT : ka FAULT CLEARING TIME : 0.42 s INCIDENT ENERGY : cal/cm² PROTECTION BOUNDARY : ft CATEGORY : 1 WORKING DISTANCE : 36 inch DURASI dan ENERGI ARC FLASH

24 energi arc flash yang terjadi pada ER 23C-834. MV23C adalah J/cm² Faktor pengali = cal/cm² kategori kategori 1, yaitu besarnya energy yang kurang dari atau sama dengan 5 cal/cm²

25 PERALATAN PELINDUNG LABEL

26 ER MV241 TIPE ER

27 didapat hasil simulasi adalah sebagai berikut : BUS FAULT CURRENT : ka BUS ARCHING CURRENT : ka FAULT CLEARING TIME : 0.4 s INCIDENT ENERGY : cal/cm² PROTECTION BOUNDARY : ft CATEGORY : 3 WORKING DISTANCE : 36 inch DURASI dan ENERGI ARC FLASH

28 energi arc flash yang terjadi pada ER MV241 adalah J/cm² Faktor pengali = cal/cm² kategori kategori 3, yaitu besarnya energi yang lebih dari 8 cal/cm² atau sama dengan 25 cal/cm²

29 PERALATAN PELINDUNG MATERIAL PAKAIAN KATEGORI 3 MENURUT NFPA 70 E 1. Berbahan katun tahan api serta meta aramid 2. Para-aramid 3. Serat poli-benzimidazole (PBI) 1. Serat katun satin MATERIAL JAKET

30 PELINDUNG TELINGA dan WAJAH (flash suit hood ) PELINDUNG TANGAN 1. isolasi karet 2. pelindung kulit akan dilapiskan di atas sarung tangan karet PELINDUNG KAKI bahan kulit yang kuat melindungi kaki dari bahaya arc flash kategori 2 ke atas.

31 LABEL

32 ER MV251 TIPE ER

33 didapat hasil simulasi adalah sebagai berikut : BUS FAULT CURRENT : ka BUS ARCHING CURRENT : ka FAULT CLEARING TIME : s INCIDENT ENERGY : cal/cm² PROTECTION BOUNDARY : ft CATEGORY : 3 WORKING DISTANCE : 36 inch DURASI dan ENERGI ARC FLASH

34 energi arc flash yang terjadi pada ER MV251 adalah J/cm² Faktor pengali = cal/cm² kategori kategori 3, yaitu besarnya energi yang lebih dari 8 cal/cm² atau sama dengan 25 cal/cm²

35 PERALATAN PELINDUNG

36 LABEL

37 KESIMPULAN DAN SARAN

38 KESIMPULAN Semua Electrical Room (ER) pada PT. Semen Gresik Area Tuban IV yaitu ER 23A-834. MV23A2, ER 23B-834. MV23B, ER 23C-834. MV23C, ER MV241, ER MV251, ER MV252, ER MV261, ER MV272, ER MV281, ER MV291 telah memenuhi kategori arc flash yang ada dalam teori arc flash. Tidak ada satu Electrical Room (ER) yang melebihi batas toleransi yaitu melebihi dari kategori 4. Dalam penulisan yang didapat besarnya energi arc flash (E) dalam satuan J/cm², untuk membuktikan hasil analisis atau perhitungan manual dengan hasil simulasi maka harus dirubah dalam satuan cal/cm² dengan factor pengali 0,24.

39 Besar energi arc flash dan durasi terjadinya arc flash yang telah dianalisis adalah sebagai berikut

40 Besarnya energi arc flash yang telah di analisis pada tiap electrical room (ER) pada PT. Semen Gresik Area Tuban IV, digunakan untuk menentukan standart alat pelindung diri pekerja supaya terhindar atau mereduksi bahaya energi arc flash terhadap pekerja yang bekerja di daerah tersebut. SARAN Analisis dalam tugas akhir ini berguna untuk menentukan 1. Untuk perancangan sistem kelistrikan di pabrik ini perlu diperhatikan jarak antar konduktor dan x faktor yang disesuaikan dengan IEEE standart Untuk mereduksi bahaya energi arc flash terhadap pekerja harus ditetapkan alat pelindung diri yang disesuaikan dengan kategori besarnya energi arc flash serta mengacu pada standart NFPA 70 E. 3. Setiap electrical room (ER) pada PT. Semen Gresik Area Tuban IV perlu diberi label peringatan akan bahaya arc flash untuk menambah keamanan para pekerja di tempat tersebut. 4. Penulisan kali ini hanya ditujukan untuk medium voltage 6,3 kv belum termasuk pada level tegangan 0,4 kv yang disarankan untuk pengembangan selanjutnya.

41 SEKIAN DAN TERIMA KASIH

42 Hubungan relai pengaman dengan analisa arc flash ka substation Electrical room Energi Beban beban Kategori 3

43 Flash Over, Arc Flash, Arc Blast Untuk flash-over, dapat diambil contoh jika 2 konduktor beraliran listrik besar didekatkan, maka akan timbul lompatan listrik dari salah satu konduktor ke konduktor yang satunya. Petir juga contoh dari flash-over. Bahaya arc flash adalah adalah kondisi bahaya yang berhubungan dengan lepasnya energy akibat electric arc. ( IEEE )Bahaya yang dihasilkan oleh arc flash adalah kehilangan pendengaran, patah tulang, luka bakar, kematian, gagar otak, kebutaan sementara, luka bakar jaringan paru-paru.

44 Energi panas dan cahaya yang intens pada titik busur disebut ARC FLASH (Understanding and Reducing Arc Flash Hazards) Konduktor dan udara di sekeliling busur dipanaskan dan menguap menyebabkan tekanan gelombang disebut ARC BLAST sering menyebabkan peralatan, bahan isolasi, dan struktur pendukung meledak dengan kekuatan yang mengancam kehidupan (Understanding and Reducing Arc Flash Hazards)

45 Tujuan Dari Studi Arc Flash Untuk menentukan insiden energy ( E ) yang terjadi selama kejadian arc flash

46 Bus Fault Current Adalah arus hubung singkat 3 cycle pada bus phasa ½

47 Hubungan Energi, Durasi dengan Arus Gangguan Bus Lg Ia = lg Ibf Lg Ia = lg 31,22 Lg Ia = Ia = 29.5 ka

48 Semakin Besar Arus gangguan Semakin besar arus Arching Durasi Arc Flash Mengecil Energi mengecil

49 Tempat Terjadinya Arc Flash Arc flash terjadi pada switchgear dimana pada sistem kelistrikan semen tuban IV disebut Electrical Room, efek yang lebih parah dalam ruang tertutup kecil seperti ruang switchgear daripada di udara terbuka. (Understanding and Reducing Arc Flash Hazards)

50 SEKIAN DAN TERIMA KASIH