Studi koordinasi Proteksi pada Joint Operating Pertamina-Petrochina di Tuban akibat Integrasi Sukowati Plant

Transkripsi

1 Studi koordinasi Proteksi pada Joint Operating Pertamina-Petrochina di Tuban akibat Integrasi Sukowati Plant uhammad Nashrudin, argo Pujiantara dan Dedet Candra Riawan Jurusan Teknik Elektro, FTI - ITS Abstrak - Joint Operating Pertamina-Petrochina saat ini akan melakukan penambahan sebuah plant yang terdiri dari beban dan sumber yang berasal dari utility PLN dan sebuah generator cadangan. Sebagai perusahaan yang mengeksplorasi minyak yang akan mengalami penambahan sistem, tentu memerlukan koordinasi proteksi yang handal supaya menjaga kelangsungan plant itu sehingga dapat terus beroperasi tanpa terkendala gangguan pada sistem kelistrikan, terutama gangguan hubung singkat. Analisa ini dapat dilakukan dengan menggambarkan kurva karakteristik rele arus lebih (overcurrent relay). Untuk setting arus beban penuh, arus hubung singkat, setting waktu dari rele tersebut adalah dengan menggunakan perhitungan manual terlebih dahulu. Hasilnya ditampilkan dalam gambar grafis berbentuk kurva arus-waktu. Pada Tugas Akhir ini merekomendasikan pengaturan koordinasi rele arus lebih yang ada di Joint Operating Pertamina-Petrochina tersebut sehingga didapat koordinasi rele arus lebih yang handal dan sesuai dengan standar. 1. PENDAHULUAN Sistem kelistrikan Join Operating Body Pertamina- Petrochina East Java di Tuban merupakan perusahaan yang bergerak dibidang eksplorasi minyak bumi. Untuk mengekspolrasi minyak dan mengolahnya maka diperlukan sistem kelistrikan yang baik sehingga tidak menyebabkan terjadinya black out selama berlangsungnya eksplorasi karena akan menyebabkan terhentinya kerja dari motor-motor yang menggerakan mesin pompa untuk menyedot minyak yang berada dalam bumi. Untuk meningkatkan kapasitas dalam proses eksplorasi maka dilakukan integrasi dengan Sukowati plant. Beberapa hal yang perlu dilakukan untuk memperoleh sistem kelistrikan yang handal antara lain, mempertimbangkan jangkauan pengindera peralatan pengaman dan pembahasan koordinasi peralatan pengaman. Tujuan dalam penyusunan makalah ini adalah untuk menyajikan analisa sistem pengaman tenaga listrik di Joint Operating Pertamina-Petrochina di Tuban yang telah terintegrasi Sukowati Plant. Simulasi koordinasi dan mengevaluasi kerja sistem pengaman. Dengan koordinasi sistem pengaman yang tepat diharapkan keandalan dan kontinuitas sistem tenaga listrik bekerja tanpad mengalami gangguan. II. SISTE PROTEKSI KELISTRIKAN INDUSTRI 2.1 Gangguan Hubung Singkat Gangguan hubung singkat merupakan gangguan yang sangat berbahaya bagi peralatan karena arus yang mengalir menjadi sangat besar disekitar titik gangguan. Gangguan hubung singkat dalam sistem tenaga dibagi menjadi dua macam yaitu: gangguan hubung singkat simetri dan asimetri. Gangguan hubung singkat simetri terdiri dari gangguan hubung singkat tiga fasa (L-L-L) dan tiga fasa ke tanah (L-L-L-G). Gangguan hubung singkat tidak simetri terdiri dari gangguan hubung singkat satu fase ke tanah (L-G), dua fase ketanah (L- L-G) dan antar fase (L-L). 2.2 Rele Arus Lebih (Overcurrent Relay) Rele arus lebih bekerja berdasarkan besarnya arus masukan, bila arus masukan melebihi suatu harga tertentu yang dapat diatur (Ip) maka rele bekerja. a. Setting Arus Batas penyetelan setting rele arus lebih sebagai berikut: (1,05-1.3) I maks < Is < 0,8 Isc min (1) Dengan pedoman diatas setting arus yang digunakan pada Joint operating Pertamina-Petrochina adalah: 1,2 I maks < Is < 0,8 Isc min (2) Selain rele arus lebih juga terdapat rele beban lebih, setting arus rele ini biasanya antara ( )% x In. Proceding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 1 dari 6

2 b. Setting Kelambatan Waktu Pada setelan waktu dikenal setting kelambatan waktu (Δt). Perbedaan waktu kerja minimal antara rele utama dan cadangan adalah 0.4 detik. Untuk rele statik dan digital berbasis mikroprosesor waktu yang diperlukan adalah 0,2-0,4 detik. Rele arus lebih memiliki setelan pickup dan setelan time dial. Pickup didefinisikan sebagai nilai arus minimum yang menyebabkan rele bekerja (Iset). Pada rele arus lebih, besarnya arus pickup ini ditentukan dengan pemilihan tap. Adapun untuk menentukan besarnya tap yang digunakan dapat melalui persamaan (2). Tap = (3) Setelan time dial menentukan waktu operasi rele. Untuk menentukan time dial dari masing-masing kurva karakteristik rele dapat menggunakan persamaan (3). Dimana t d adalah waktu operasi, Isc min kontribusi merupakan arus kontribusi yang melewati rele tersebut, sedangkan Ipp adalah arus pickup. Terdapat k dan α yang merupakan koefisien invers. Untuk kurva tipe standard invers nilai k adalah 0.14 dan α dengan besar td =, (4) :, III. SITE KELISTRIKAN JOINT OPERATING PERTAINA-PETROCHINA DI TUBAN DAN PLANT SUKOWATI Sistem kelistrikan Join Operating Body Pertamina- Petrochina East Java Tuban merupakan sistem besar seperti yang digambarkan pada Lampiran. Saat ini plant Joint Operating Pertamina-Petrochina di Tuban memiliki total beban terpasang sebesar 5,8 W dan memiliki total suplai energi sebesar 10,5 W. Sesuai rencana pengembangan akan diintegrasikan dengan plant Sukowati dengan Joint Operating Pertamina-Petrochina di Tuban. Plant Sukowati akan memberikan suplai dari Grid PLN dan generator cadangan 380 kw dan estimasi beban sebesar 40 kw 3.1 Tabel generator pada sistem tenaga listrik no ID rating daya (W) rating tegangan (kva) 1 CENT.TRBN (RENTAL) DIESEL.ENG KBT (RENTAL) G.ENG GEN.G102-A G.ENG GEN.G102-B G.ENG GEN.G102-C G.ENG GEN.G102-D GEN TG101-A GEN TG101-B GEN TG101-C GEN TG101-D integrasi Proceding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 2 dari 6

3 IV. HASIL SIULASI DAN ANALISIS A. Analisa Tipikal 1 dan Tipikal 2 V-SWGR-03-B V-SWGR-03-A CB-F.7.1 CB-F.1.1 TR-02-C CB-COUPLER TR-D-B TR-D-C V-SWGR-04 V-SWGR-05 CB-F.1.2 TR-D-C TR-D-B1 TR-D-C1 CB-F.1.3 CC-PAD-B CC-PAD-C CB-20 CB-F.7.2 TR-20 CENT TRBIN 2.5 W Gambar 4.1 Single line diagram Tipikal 1 dan Tipikal 2 Dari single line diagram pada Gambar 4.1 kemudian dihitung sesuai settingan setiap rele, maka hasil perhitungan dari setting masing-masing rele sudah dapat diterapkan pada kurva di Gambar 4.2 dan Gambar 4.3 dan pada Tabel 4,1 merupakan data dari hasil setiap settingan rele pada tipikal 1 dan tipikal 2 Gambar 4.3 Kurva Tipikal 2 Tabel 4.1 Setting rele pada Tipikal 1 dan Tipikal 2 R-F /5 62,76 2,4 R-F /5 832,68 2,14 R-COUPLER 600/5 666,12 0,5 0,5 R-F /5 666,12 0,3 0,5 R-F /5 489, B. Analisa Tipikal 3 G.ENG GEN D CB-TE-B LV-SWGR-01 G.ENG GEN B CB-GE-D LV-SWGR-02 B GEN TG101-B R-GE-B LV-SWGR-02-A CB-5 CB-COUPLER CB-22 TR-02-B CB-F.3 V-SWGR-03B Gambar 4.4 Single line diagram Tipikal 3 Gambar 4.2 Kurva Tipikal 1 Proceding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 3 dari 6

4 C. Analisa Tipikal 4 a GEN TG101-B R-TE-B LV-SWGR A CB-R-80 TR-D-E CB-7 V-SWGR-02B Gambar 4.6 Single Line Diagram Tipikal 4a Dari single line diagram pada Gambar 4.6 kemudian dihitung sesuai settingan setiap rele, maka hasil perhitungan dari setting masing-masing rele sudah dapat diterapkan pada kurva di Gambar 4.7. dan pada Tabel 4,2 merupakan data dari hasil setiap settingan rele pada tipikal 3 Gambar 4.5 Kurva Tipikal 3 Dari single line diagram pada Gambar 4.4 kemudian dihitung sesuai settingan setiap rele, maka hasil perhitungan dari setting masing-masing rele sudah dapat diterapkan pada kurva di Gambar 4.5. pada Gambar 4.5 merupakan tipikal resetting yang telah disempurnakan dari tipikal existing sebelumnya karena beberapa settingan yang tidak sempurna. dan pada Tabel 4,2 merupakan data dari hasil setiap settingan rele pada tipikal 3 Tabel 4.2 Setting rele pada Tipikal 3 R-F /5 62,76 2,4 R-F /5 832,68 2,14 R-COUPLER 600/5 666,12 0,5 0,5 R-F /5 666,12 0,3 0,5 R-F /5 489, Gambar 4.7 Kurva Tipikal 4a Proceding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 4 dari 6

5 Tabel 4.3 Hasil perhitungan setting rele Tipikal 4a R-7 800/5 831,96 0,35 R / ,4 R-TE-B 1500/ D. Analisa Tipikal 4 b CC-PAD A CB-8 TR-D-A Dari single line diagram pada Gambar 4.8 kemudian dihitung sesuai settingan setiap rele, maka hasil perhitungan dari setting masing-masing rele sudah dapat diterapkan pada kurva di Gambar 4.9. dan Tabel 4,3 merupakan data dari hasil setiap settingan rele pada tipikal 4a Table 4.4 Hasil perhitungan setting rele Tipikal 4b Delay (s) R-8 800/5 831,96 0,28 E. Analisis Tipikal 5 Pada Tipikal 5 terdiri dari 4 rele arus lebih, yaitu rele R-6 dan rele R-273, selain rele pada Tipikal 5 ini ada CB-327, CB-330, trafo T32, trafo T42 dan grid PLN. PLN BUS 78 CB-9 V-SWGR-02B CB R6 CB-T1 T32 TR 1 CB 79 Gambar 4.8 Single Line diagram Tipikal 4b BUS 76 CB 330 T42 CB 273 V-SWGR-03B Gambar 4.10 Single Line Diagram Tipikal 5 Tabel 4.5 Hasil perhitungan setting rele tipikal 5 R /5 499,8 0,89 R-6 20/5 24,38 1,3 R /5 5469,6 2,6 0,3 R / Gambar 4.9 kurva Tipikal 4b Dari single line diagram pada Gambar 4.10 kemudian dihitung sesuai settingan setiap rele, maka hasil perhitungan dari setting masing-masing rele sudah dapat diterapkan pada kurva di Gambar dan Tabel 4.5 merupakan data dari hasil setiap settingan rele pada tipikal 5 Proceding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 5 dari 6

6 Gambar 4.11 Kurva Tipikal5 berikut ini pada Gambar 4.12 adalah penjelasan tentang time grading dikeseluruhan plant di Joint Operating Pertamina-Petrochina yang telah terintegrasi dengan Sukowati plant 0.7 = HVCB = LVCB G.GEN ENG G.102 GEN 101 A V-SWGR-03-BB-A-2500 V-SWGR-03-BB-B-2500 LV-SWGR-02-BB-B-5000 LV-SWGR-01-BB-3500 R-F.7.1 V-SWGR R-F.7.2 CENT. TURBINE R-COUPLER V-SWGR-05 CC PAD C TR-20 R-F.1.1 TR-D-C R-F.1.2 CB-F.1.3 CB-20 TR-D-C1 0.1 R-F.1.3 CB-18 TR-02-C CC 4-2 TR CB CB-CC CB-5 TR-D-A BUS 11.1 CC 3 R-7 V-SWGR-02B Gambar 4.12 grading Joint Operating Pertaminapetrochina yang terintegrasi sukowati plant TR-1 TR-D-E R-8 CB-9 CB-T1 0.7 PAD-A 0.1 CB 330 R-273 T 42 BUS 76 PLN BUS 78 CB 232 T 32 CB-327 KESIPULAN 1. Terdapat beberapa setelan yang kurang tepat dan koordinasi kurang baik, terutama pada setelan pickup antar pengaman. Pada beberapa rele, Setelan pickup kurva inversnya masih overlap dengan rele lain sehingga terjadi miss-coordination antar rele pengaman. 2. Pada grading time disetting ulang menjadi 0,2 detik dari ketentuannya 0,3 detik, untuk mempercepat kerja CB saat memutuskan apabila terjadi hubung singkat. 3. Integrasi pada Sukowati plant terhubung pada tengangan 0,38 kv tegangan rendah ke tegangan menengah 4,16 kv maka diperlukan pemasangan rele overcurrent untuk mengamankan trafo step-down dari sisi primer dan sekundernya 4. Penambahan plant dan pembangit di sistem kelistrikan Joint Operating Pertamina-Petrochina di Tuban telah mengakibatkan naiknya arus hubung singkat pada sistem. Simulasi dan analisa hubung singkat tiga fasa yang telah dilakukan untuk memperhitungkan dan menganalisa besar arus hubung singkat maksimum yang mungkin terjadi. Hasil dari perhitungan dan analisis yang dilakukan digunakan sebagai evaluasi kemampuan sesaat switchgear dalam menahan arus gangguan. DAFTAR PUSTAKA [1] Anderson, P., Power System Protection, John Wiley & Sons, Inc., Canada 1998, Ch.3 [2] Preve, Christopher, Protection of Electrical Networks,ISTE Ltd.,2006.Ch.9 [3] IEEE std , IEEE Recommended Practice for Protection And Coordination of Industrial and Comersial Powes Systems, The Institute of Electrical and Electronics Engineers,Inc, New ork,2001 [4] Lazar, Irwin, Electrical System Analysis and Design for Industrial Plant, cgraw-hill inc., USA, Ch.1,1980 DAFTAR RIWAAT HIDUP Penulis memiliki nama lengkap uhammad nashrudin. Lahir di ogyakarta pada tanggal 12 Februari Penulis mengawali pendidikannya di SDN Lempuyangan III ogyakarta, SPN 4 Sewon, AN 2 ogyakarta, pada tahun 2007 penulis melanjutkan pendidikan dibangku kuliah di Universitas Gadjah ada, ogyakarta, Program Studi Diploma 3 Teknik Elektro. Penulis menyelesaikan program diploma pada tahun Setelah lulus penulis langsung melanjutkan studi sarjana ke Lintas Jalur di Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Jurusan Teknik Elektro (FTI-ITS) dan mengambil bidang studi Teknik Sistem Tenaga. penulis nashrudin22@yahoo.com Proceding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Halaman 6 dari 6