SISTEM PROTEKSI MOTOR 063P101AM DENGAN GE MULTILIN 369 MOTOR MANAGEMENT RELAY PADA AREA UTILITIES PT. PERTAMINA (PERSERO) RU IV CILACAP

Transkripsi

1 Makalah Seminar Kerja Praktek SISTEM PROTEKSI MOTOR 063P101AM DENGAN GE MULTILIN 369 MOTOR MANAGEMENT RELAY PADA AREA UTILITIES PT. PERTAMINA (PERSERO) RU IV CILACAP Adam Kusuma Wardana ( ), Dr.Ir. Djoko Windarto, MT ( ) Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedharto, Tembalang, Semarang foe18@yahoo.co.id Abstrak Indonesia merupakan negara kepulauan yang terkenal akan keanekaragaman sumber daya alamnya yang melimpah ruah. Salah satu sumber daya alam yang potensial bagi Indonesia adalah minyak bumi dan gas alam. Bagi Indonesia, minyak bumi merupakan sumber daya alam yang sangat penting. Hal ini disebabkan karena disamping untuk keperluan dalam negeri, juga diperuntukkan sebagai sumber devisa melalui ekspor Migas. Seiring dengan perkembangan industri dan pembangunan di Indonesia, maka kebutuhan energi akan meningkat dari tahun ke tahun. PT. PERTAMINA (PERSERO) merupakan suatu perusahaan yang bertugas mengelola minyak bumi di Indonesia, baik dalam hal eksplorasi minyak mentah maupun pengolahan minyak dan gas. PT. PERTAMINA (PERSERO) sebagai perusahaan minyak nasional yang berwenang untuk mengelola semua bentuk kegiatan perminyakan Indonesia mempunyai tugas untuk menyediakan dan menjamin pemenuhan BBM. Dalam mengemban tugas tersebut, PT. PERTAMINA (PERSERO) mengoperasikan beberapa Kilang minyak dalam negeri di antaranya adalah RU IV Cilacap. Motor induksi merupakan salah satu komponen penting dalam proses produksi PT.PERTAMINA (PERSERO) RU IV Cilacap. Motor 063P101AM merupakan motor penggerak water intake pump di area Utilities. Adanya gangguan pada motor 063P101AM dapat menghambat proses produksi di area Utilities. Perangkat proteksi untuk motor 063P101AM adalah GE MULTILIN 369 Motor Management Relay. Kata Kunci : Sistem Proteksi, Motor 063P101AM, GE MULTILIN PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang PT. PERTAMINA (PERSERO) merupakan suatu perusahaan yang bertugas mengelola minyak bumi di Indonesia, baik dalam hal eksplorasi minyak mentah maupun pengolahan minyak dan gas. Dalam mengemban tugas tersebut, PT. PERTAMINA (PERSERO) mengoperasikan beberapa Kilang minyak dalam negeri, antara lain RU I Pangkalan Brandan, RU II Dumai, RU III Plaju, RU IV Cilacap, RU V Balikpapan, RU VI Balongan, dan RU VII Kasim. Sasaran utama pengadaan dan penyaluran BBM dalam menunjang pembangunan nasional adalah tersedianya BBM dalam jumlah yang cukup dengan kualitas yang memenuhi spesifikasi, suplai yang berkesinambungan, terjamin, dan ekonomis. Pemenuhan kebutuhan BBM merupakan tugas yang berat karena peningkatan kapasitas pengolahan minyak yang dimiliki PT. PERTAMINA (PERSERO) tidak sejalan dengan lonjakan konsumsi BBM yang dibutuhkan masyarakat. Kendala yang biasanya dihadapi adalah masalah sistem terhadap gangguan. Oleh karena itu diperlukan suatu proteksi agar sistem aman terhadap gangguan sehingga alat-alat listrik tetap bekerja dengan baik serta hasil pengolahan minyak dan gas di PT. PERTAMINA dapat maksimal. Pada makalah kerja praktek ini 1

2 akan dibahas mengenai sistem proteksi pada motor 063P101AM dengan menggunakan sistem proteksi GE MULTILIN 369 Motor Management Relay pada area Utilities PT.PERTAMINA (PERSERO) RU IV Cilacap. 1.2 Tujuan Tujuan kerja praktek di PT PERTAMINA (PERSERO) adalah: 1. Untuk memperdalam ilmu pengetahuan di luar perkuliahan khusunya mengenai sistem proteksi. 2. Menerapkan teori yang telah didapat diperkuliahan dengan kondisi dilapangan. 3. Memenuhi prasyarat sks wajib sesuai kurikulum yang berlaku di Universitas Diponegoro. 1.3 Batasan Masalah Dalam makalah kerja praktek ini, pembahasan masalah akan dibatasi pada sistem proteksi dengan menggunakan GE Multilin 369 Motor Management Relay pada motor 063P101AM. 2. DASAR TEORI 2.1 Motor Induksi 3 Fasa Motor induksi tiga fasa merupakan motor listrik arus bolak balik yang penggunaannya paling banyak dalam dunia industri. Dinamakan sebagai motor induksi karena pada kenyataannya arus motor ini bukan diperoleh dari sumber listrik, tetapi dari arus yang teriduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar. Motor induksi 3 fasa berputar pada kecepatan yang konstan, mulai dari tidak berbeban sampai mencapai keadaan beban penuh. Kecepatan putaran motor ini dipengaruhi oleh frekuensi, dengan demikian pengaruh kecepatam putaran motor tidak mudah kita atur. Kosntruksi dari motor induksi 3 fasa sama dengan motor induksi secara umum, yakni komponen utamanya adalah stator dan rotor. Stator adalah bagian mesin yang terletak pada bagian luar dan merupakan tempat mengalirkan arus beban. Sedangkan rotor adalah bagian dari mesin yang berputar dan letaknya pada bagian dalam. Rotor tersebut terbuat dari besi bundar berlaminasi yang mempunyai alur alur sebagai tempat terletaknya kumparan. Gambar 1. Rotor dan Stator pada Motor Induksi Kecepatan putaran rotor motor induksi harus lebih lambat dari kecepatan sinkronnya. Hal ini agar konduktor pada rotor selalu dipotong oleh medan putar, sehingga pada rotor timbul tegangan induksi yang akan menghasilkan arus induksi pada rotor. Arus induksi ini kemudian berinteraksi dengan fluks yang dihasilkan stator sehingga menghasilkan torsi. Selisih antara kecepatan putaran rotor dengan kecepatan sinkronnya disebut slip (s). Pada umumnya slip dinyatakan dalam persen dari kecepatan sinkron. Slip (s) = x 100% Dimana : Ns = kecepatan sinkron Nr = kecepatan putaran rotor 2

3 Gambar 2. Efek Slip pada GGL Induksi Sekitar Celah Udara dan Konduktor 2.2 Sistem Proteksi Tenaga Listrik Sistem proteksi tenaga listrik adalah sistem pengaman pada peralatan peralatan yang terpasang pada sistem tenaga listrik, seperti motor, generator, transformator,saluran udara tegangan tinggi, saluran kabel bawah tanah, dan lain sebagainya terhadap kondisi abnormal operasi sistem tenaga listrik tersebut. Sistem proteksi yang baik dapat mencegah / mengurangi timbulnya gangguan. Jika bagian yang terganggu diisolasi dengan cepat maka kerusakan dapat diminimalisir. Selain itu, bagian yang terganggu dapat diperbaiki secepat mungkin sehingga fungsi pelayanannya dapat dilanjutkan tanpa penundaann waktu yang lebih lama. 2.3 Tujuan Proteksi Motor Tujuan dari sistem proteksi motor adalah : a. Untuk menghindari atau mengurangi kerusakan motor akibat adanya gangguan abnormal baik dari dalam maupun dari luar b. Untuk melokalisir daerah yang mengalami gangguan menjadi sekecil mungkin c. Untuk mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh gangguan yang terjadi pada motor 3. SISTEM PROTEKSI MOTOR 063P101AM PADA PT. PERTAMINA (PERSERO) RU IV CILACAP 3.1 Motor 063P101AM Motor 063P101AM terletak di Utilities, yang merupakan unit yang menyediakan semua kebutuhan utilities unit-unit proses seperti uap, listrik, angin instrumen, air bersih, air pendingin serta bahan bakar. Motor ini bertugas sebagai penggerak pompa (water intake pump). Pompa mengambil air laut kemudian mengalirkannya ke tangki penampungan. Penamaan 063P101AM memiliki arti tersendiri : 063 berarti unit pengadaan air baku. P berarti motor ini digunakan untuk penggerak pompa. 102 merupakan nomor identitas dari pompa tersebut. A merupakan satu dari tiga pompa yang ada yaitu A, B, dan C. M berarti motor Tabel 1. Name Plate Motor 063P101AM Model 5K3656XJ2A HP 1500 Rpm 735 V 3300 Amp 234 Type K Frame 6356P55 Servis Factor 1.0 Temperature 40 o C Insulation Class B Time Rating Cont. F 50 Hz Phase 3 Code Letter G 3

4 Pada pengaplikasiannya, motor dipasang secara vertikal dan dikopel dengan pompa. Pompa yang digunakan adalah jenis pompa sentrifugal. Pompa sentrifugal secara prinsip terdiri dari casing pompa dan impeller yang terpasang pada poros putar. Casing pompa berfungsi sebagai pelindung, batas tekan, dan juga terdiri dari saluran-saluran untuk masukan (suction) dan keluaran (discharge). Casing ini memiliki vent dan drain yang berguna untuk melepas udara atau gas yang terjebak dalam casing selain juga untuk memudahkan perawatan. Gambar 3. Pompa Sentrifugal 3.2 GE MULTILIN 369 Motor Management Relay Gambar 4. Tampilan GE MULTILIN 369 GE MULTILIN 369 termasuk salah satu Microprocessor Based Motor Protection yaitu suatu rele yang merupakan paket antara software dan hardware, bekerja sama memproteksi, mengendalikan dan mengawasi (protection, control and monitoring). Gambar 5. Diagram Skematik Instalasi GE MULTILIN 369 pada Motor 063P101AM Proteksi GE MULTILIN 369 untuk motor 063P101AM Untuk motor 063P101AM tidak semua elemen proteksi GE MULTILIN 369 digunakan, yang digunakan hanyalah proteksi overload, phase unbalance, acceleration time, mechanical jam, dan ground fault Overload Sebuah motor listrik harus diberikan beban sesuai dengan kemampuannya. Apabila secara sengaja maupun tidak sengaja motor listrik tersebut dibebani melebihi kapasitasnya, maka akan timbul arus yang lebih besar yang mengalir pada motor. Arus yang besar akan menyebabkan motor menjadi panas. Panas merupakan salah satu musuh utama dari motor listrik karena dapat merusak isolasinya. Maka dari itu dibutuhkan sistem proteksi untuk mencegah motor menjadi terlalu panas. Di sinilah rele overload ini dibutuhkan. 3.3 Aplikasi GE MULTILIN 369 pada Motor 063P101AM Instalasi 4

5 Contoh : IA = 4; IB = 4; IC = 4,8 I rata-rata = 4,27, I rata-rata I FLA Maka Gambar 5. Kurva Standar Overload Kurva di atas dibuat dari rumus : T T : waktu operasi rele ( sekon ) Phase Unbalance Gangguan ini terjadi saat arus di ketiga fasa IA, IB, dan IC pada motor tidaklah seimbang. Arus yang mengalir pun menjadi tidak seimbang. Hal ini dapat menyebabkan motor menjadi panas, putarannya terbalik dan bahkan motor mati. Parameter yang dibutuhkan untuk mengatur rele ini adalah nilai persen ketidakseimbangan arus dan waktu delay beroperasi. Jika I rata-rata I FLA, Jika I rata-rata < I FLA, Semakin besar nilai persen keidakseimbangan sebuah motor berarti gangguannya semakin membahayakan Acceleration Time Saat dalam proses starting motor, motor akan menarik arus yang tinggi hingga motor tersebut sudah berjalan dalam kondisi normal. Apabila starting berlangsung terlalu lama atau berulang dan motor belum mau start juga, akan menyebabkan motor menjadi panas. Untuk itu dibutuhkan proteksi yang dapat memutus hubungan saat proses starting dianggap terlalu lama. Itulah fungsi dari rele acceleration time ini. Dalam pengoperasiannya, yang perlu untuk diatur adalah batas waktu maksimal yang diizinkan untuk motor berada dalam proses starting. Untuk batas waktunya sendiri melihat hot stall dari motor. Diatur sebelum mendekati titik hot stall motor. Bila sudah melebihi batas waktu pengaturan tersebut, rele akan langsung memutus hubungan. 5

6 Mechanical Jam Saat sedang berjalan normal, motor bisa saja tiba-tiba terhambat secara mekanis. Hal yang dapat menyebabkan mechanical jam adalah : Pelumasan pada motor tidak sempurna. Pemeliharaan motor listrik kurang baik. Pemasangan instalasi tidak teliti dan kurang cermat. Pemakaian bagian perlengkapan motor tidak sesuai. Pembebanan mekanis yang digerakkan lebih besar dari kemampuan motor. Bila hal tersebut terjadi, motor akan menarik arus yang sangat besar saat berusaha berputar secara normal kembali. Arus yang besar menyebabkan motor akan menjadi panas Ground Fault Pada suatu kondisi, salah satu kawat fasa motor bisa saja terhubung langsung dengan ground. Hal ini umumnya terjadi karena tembusnya isolasi antara kawat fasa dan ground. Untuk mencegah ground fault GE MULTILIN 369 akan mendeteksi arus yang mengalir antara kawat fasa dan ground dengan menggunakan CT. Untuk mengoperasikannya kita perlu mengatur arus maksimum yang mengalir ke ground dan waktu delay operasi rele. Waktu delay operasi rele ground fault biasanya diatur menjadi nol detik agar rele langsung memutus hubungan seketika, dan mencegah gangguan ini merusak sistem di atasnya Nilai Setpoints GE MULTILIN 369 pada Motor 063P101AM Berikut adalah nilai-nilai setpoints yang digunakan untuk motor 063P101AM Overload Tabel 2. Setpoints Overload Curve Style Standard Curve Number 5 Overload Pickup 2.00 x FLA Level Operating Time s Phase Unbalance Tabel 3. Setpoints Phase Unbalance Unbalance Alarm ON Events Current Unbalance Latched Trip Unbalance Trip 10% Level Unbalance Trip 5 s Delay Acceleration Time Tabel 4. Setpoints Acceleration Time Acceleration Trip Latched Assign Trip Reles Trip Acceleration Time 10.0 s From Start Mechanical Jam Tabel 5. Setpoints Mechanical Jam Mechanical Jam Latched Trip Assign Trip Reles Trip Mechanical Jam 1.50 x FLA Trip Level Mechanical Jam 1.0 s Trip Delay 6

7 Ground Fault Tabel 6. Setpoints Ground Fault Ground Fault Trip Latched Assign Ground Trip Fault Reles Ground Fault Trip 1.00 x CT Level Ground Fault Trip 0.00 s Delay Pengujian GE MULTILIN 369 pada Motor 063P101AM Pengujian kalibrasi GE MULTILIN 369 dilakukan dengan alat Relay Test System FREJA 300. Alat ini akan menginjeksi arus sebesar nilai tertentu ke GE MULTILIN 369 dan diukur waktunya hingga GE MULTILIN 369 berhasil memutuskan hubungan. Data-data yang didapatkan lalu dicocokkan dengan nilai-nilai setpoints. Bila masih sesuai maka GE MULTILIN 369 dianggap masih terkalibrasikan dengan baik. Bila tidak sesuai, perlu dilakukan pengaturan setpoints lagi, selanjutnya diuji kembali Pengujian Rele Overload Untuk menguji rele overload dapat mengikuti tahapan berikut: 1. Hubungkan GE MULTILIN 369 dengan FREJA Injeksikan arus tiga fasa sebesar 200% arus full load ke GE MULTILIN Catat waktu yang dibutuhkan GE MULTILIN 369 untuk trip. CT yang digunakan memiliki ratio 300/5, sementara arus full load motor adalah 239 A 240 A. Karena itu, arus full load yang dirasakan GE MULTILIN 369 adalah sekitar 4 A. Hasil pengujian ini dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 7. Hasil Pengujian Rele Overload Test Current 200% FLA Setting Current A : 8 ; B : 8 ; C : 8 Injection (A) Operating Time Std : Act : Indication TRIP Gambar 6. Pengujian GE MULTILIN 369 Menggunakan FREJA 300 Pada pengujian rele overload ini, diinjeksikan arus tiga fasa sebesar 2 x FLA yaitu 8A untuk masing-masing fasa. Dibutuhkan waktu selama 150,21 sekon untuk trip. Tabel di atas menunjukkan perbedaan antara hasil pengujian dengan nilai setpoints di bagian waktu operasi rele. Perbedaan yang terjadi adalah sekitar 4,42 sekon. Gambar 7. Pengujian Ground GE MULTILIN 369 Menggunakan FREJA Pengujian Rele Phase Unbalance Untuk menguji rele phase unbalance dapat mengikuti tahapan berikut: 7

8 1. Hubungkan GE MULTILIN 369 dengan FREJA Injeksikan arus tiga fasa sebesar 100% arus full load ke GE MULTILIN Turunkan nilai arus salah satu fasa, sehingga persen ketidakseimbangannya menjadi melebihi 10% 4. Catat waktu yang dibutuhkan GE MULTILIN 369 untuk trip Hasil pengujian ini dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 8. Hasil Pengujian Rele Phase Unbalance Test Current 10% Unbalance Setting Current Injection (A) A : 3.2 ; B : 4 ; C : 4 Operating Time Std : 5 Act : 5.03 Indication TRIP Pada pengujian rele phase unbalance dengan menginjeksikan arus sebesar 1 x FLA dan menurunkan nilai arus salah satu fasa sehingga persen keseimbangannya menjadi 10% maka dibutuhkan waktu 5,03 sekon untuk rele trip. Tabel di atas menunjukkan sedikit sekali perbedaan antara hasil pengujian dengan nilai setpoints pada bagian waktu operasi rele. Perbedaan yang terjadi hanya sekitar 0,03 sekon Pengujian Rele Acceleration Time Untuk menguji rele acceleration time dapat mengikuti tahapan berikut: 1. Hubungkan GE MULTILIN 369 dengan FREJA Injeksikan arus tiga fasa sebesar 120% ke GE MULTILIN Catat waktu yang dibutuhkan GE MULTILIN 369 untuk trip Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 9. Hasil Pengujian Rele Acceleration Time Test Current 120% FLA Setting Current Injection A : 5 ; B : 5 ; C : 5 (A) Operating Time Std : 10 Act : Indication TRIP Pada pengujian rele acceleration time dengan menginjeksikan arus sebesar 1,2 x FLA maka dibutuhkan waktu 10,01 sekon untuk rele trip. Berdasarkan tabel di atas perbedaan antara hasil pengujian dengan nilai setpoints di bagian waktu operasi rele hanya 0,01 sekon dari waktu setpoint 10 sekon Pengujian Rele Mechaniacal Jam Untuk menguji rele mechanical jam dapat mengikuti tahapan berikut: 1. Hubungkan GE MULTILIN 369 dengan FREJA Injeksikan arus tiga fasa sebesar 100% FLA lalu dinaikkan hingga 150% FLA 3. Catat waktu yang dibutuhkan GE MULTILIN 369 untuk trip. Hasil pengujian tersebut dapat dilihat pada tabel berikut. 8

9 Tabel 10. Hasil Pengujian Rele Mechanical Jam Test Current 150% FLA Setting Current Injection 4-7 (A) Operating Time Std : 1 Act : 1.03 Indication TRIP Pada pengujian rele mechanical jam ini diinjeksikan arus sebesar 1 x FLA kemudian dinaikkan hingga 1,5 x FLA, maka waktu rele untuk trip adalah 1,03 sekon atau hanya berbeda 0,03 sekon dari waktu settingnya yaitu 1 sekon Pengujian Rele Ground Fault Untuk menguji rele ground fault dapat mengikuti tahapan berikut: 1. Hubungkan GE MULTILIN 369 dengan FREJA Injeksikan arus di salah satu fasa sebesar 100% setting CT 3. Catat waktu yang dibutuhkan GE MULTILIN 369 untuk trip Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 11. Hasil Pengujian Rele Ground Fault Test Current 1.0 x CT (8) Setting (A) Current 5 Injection (A) Operating Time Std : Instant Act : Instant Indication TRIP Pada pengujian rele ground fault ini diinjeksikan arus 1 x CT (8) dan rele langsung trip. Jadi rele ground fault ini berfungsi dengan sangat baik dan berhasil trip tepat saat gangguan terjadi, sama seperti setpoint-nya. 4. PENUTUP 4.1 Kesimpulan 1. Sama seperti dunia industri lainnya, PT. PERTAMINA (PERSERO) RU IV Cilacap juga menggunakan banyak motor listrik untuk berbagai keperluan. 2. Motor 063P101AM merupakan motor penggerak pompa (water intake pump). 3. GE MULTILIN 369 termasuk salah satu Microprocessor Based Motor Protection atau termasuk rele digital. 4. Microprocessor Based Motor Protection adalah suatu rele yang merupakan paket antara software dan hardware, bekerja sama memproteksi, mengendalikan dan mengawasi. 5. GE MULTILIN 369 Motor Management Relay menggunakan pendeteksian berdasarkan arus fasa motor. 6. Motor 063P101AM menggunakan GE MULTILIN 369 untuk sistem proteksinya. 7. Rele proteksi yang digunakan GE MULTILIN 369 untuk proteksi motor 063P101AM adalah rele overload, phase unbalance, acceleration time, mechanical jam, dan ground fault. 4.2 Saran Untuk menghindari masalah-masalah kerusakan sistem proteksi dan menjaga keandalan dari fungsi sistem proteksi maka seharusnya pemeliharaan dan pengujian secara berkala terhadap semua komponen sistem proteksi dilakukan lebih sering. 9

10 DAFTAR PUSTAKA 1. Anonim Motor Management Relay Instruction Manual.Ontario: General Electric 2. D. Stevenson William.1983.Analisa Sistem Tenaga Listrik. Bandung : PT.Gelora Aksara Pramata 3. Mason C Russel. The Art and Science of Protective Relaying : General Electric 4. tal_protective_relay arigustian/2013/04/25/mesi n-alternating-current-ac/ /04/makalah-relay-proteksi.html 7. m/2009/01/04/prinsip-kerja-pompasentrifugal/ Mengetahui, Dosen Pembimbing Dr.Ir. Djoko Windarto, MT NIP BIODATA Adam Kusuma Wardana Riwayat pendidikan SD Negeri 5 Wonosobo, SMP Negeri 1 Wonosobo, SMA Negeri 5 Semarang. Pada tahun 2010, penulis melanjutkan studi di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. 10