SISTEM PROTEKSI PADA GENERATOR PLTU UNIT 1 DAN 2 TAMBAK LOROK

Transkripsi

1 Makalah Seminar Kerja Praktek SISTEM PROTEKSI PADA GENERATOR PLTU UNIT 1 DAN 2 TAMBAK LOROK, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang nugrahaluis@gmail.com ABSTRAK Dalam usaha untuk meningkatkan keandalan penyediaan energi listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai tidak dapat dihindarkan. Sistem proteksi terdiri dari peralatan CT, PT, PMT, Catu daya dc/ac, relai proteksi, teleproteksi yang diintegrasikan dalam suatu rangkaian wiring. Untuk memenuhi keandalan dan penyediaan energi listrik, kebutuhan sistem proteksi yang memadai sangat mutlak diperlukan. Fungsi peralatan sistem proteksi adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih dalam keadaan normal serta sekaligus mengamankan bagian ini dari kerusakan yang dapat menyebabkan kerugian yang lebih besar. Jadi, sistem pengaman yang dipasang pada peralatan-peralatan listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya : generator, transformator, jaringan dan lain-lain, terhadap kondisi abnormal memerlukan penyediaan proteksi yang memadai untuk mendeteksi dan memutuskan elemen gangguan dari sistem tenaga merupakan syarat yang harus dipenuhi dalam mendesain suatu sistem tenaga listrik. Kata kunci : Sistem tenaga listrik, Sistem proteksi, Pengaman generator 1. Pendahuluan 1.1 Latar belakang Dalam era modern sekarang ini, kebutuhan akan tersedianya energi listrik yang kontinyu sangat diharapkan. Demi kelangsungan tersedianya energi listrik yang cukup diperlukan sebuah manajemen pemeliharaan energi listrik yang baik. PT. Indonesia Power UBP Semarang adalah salah satu perusahaan yang bergerak dalam bidang pembangkitan energi listrik yaitu Unit PLTU dan PLTGU Tambak Lorok. Dalam perkembangannya PT. Indonesia Power UBP Semarang terus melakukan upaya untuk membangun lingkungan kerja yang sehat dan aman demi kelancaran proses produksi yang secara tidak langsung dapat menjaga kontinuitas pembangkitan energi listrik. Pada PLTU Tambak Lorok terdapat tiga komponen utama dalam pembangkitan energi listrik, yaitu turbin, generator, dan transformator atau trafo. Pada dasarnya, sistem tanaga listrik harus beroperasi dalam kondisi yang aman setiap saat.sebaik apapun suatu sistem tenaga listrik dirancang, pasti akan selalu terjadi kesalahan pada sistem dan mungkin kesalahan tersebut bisa membahayakan hidup atau peralatan. Tujuan dari sistem tenaga listrik adalah untuk menghasilkan dan memasok energi listrik ke konsumen.sistem harus dirancang dan dikelola untuk dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen juga mutu listrik yang baik.gangguan listrik pada rutinitas sehari-hari 1

2 masyarakat modern seperti pemadaman listrik yang sering atau berkepanjangan menyebabkan protes pelayanan sehingga menekankan produsen untuk mengadakan peningkatan keandalan dan proteksi pasokan. 1.2 Tujuan Pembuatan laporan kerja praktek ini bertujuan untuk mencari informasi yang berkaitan dengan sistem proteksi generator. 1.3 Batasan masalah Pada laporan kerja praktek ini, dibatasi pada pembahasan jenis jenis sistem proteksi pada generator PLTU unit 1 dan 2 tambak lorok. 2. Dasar Teori 2.1 Teori Trafo Rele pengaman adalah susunan piranti, baik elektronik maupun magnetik yang direncanakan untuk mendeteksi suatu kondisi ketidaknormalan pada peralatan listrik yang membahayakan atau tidak diinginkan. Jika bahaya itu muncul maka rele pengaman akan secara otomatis memberikan sinyal atau perintah untuk membuka pemutus tenaga (circuit breaker) agar bagian yang terganggu dapat dipisahkan dari sistem yang normal. Rele pengaman dapat diketahui adanya gangguan pada peralatan yang perlu diamankan dengan mengukur atau membandingkan besaran-besaran yang diterimanya, misalnya arus, tegangan, daya, sudut fasa, frekuensi, impedansi dan sesuai dengan besaran yang telah ditentukan. Alat tersebut kemudian akan mengambil keputusan seketika dengan perlambatan waktu membuka pemutus tenaga atau hanya memberikan tanda tanpa membuka pemutus tenaga. 2.2 Prinsip Kerja Proteksi yang digunakan pada generator PLTU Tambak Lorok adalah rele analog yang menerapkan prinsip kerja rele elektro mekanik. Rele elektro mekanik terdiri dari rangkaian listrik yang menggerakkan suatu mekasnisme yang pada akhirnya harus men-trip PMT dengan jalan menutup kontak pemberi arus trip coil (kumparan) trip dari PMT. 3. Peralatan Pengaman Elektris Utama Generator Pada unit PLTU Tambak Lorok terdapat sistem pengaman elektris dengan spesifikasi teknis yang sama untuk tiap generator. Rating pada tiap rele disesuaikan dengan rating generator. Peralatan pengaman yang digunakan merupakan peralatan pengaman analog elektro mekanik yang diproduksi oleh pabrikan General Electric. Setting dari masing-masing sistem pengaman elektris dapat diubah secara manual pada masingmasing modul sistem pengaman elektris. Pada peralatan pengaman yang dibahas di bagian selanjutnya, seluruh aplikasi rele merupakan aplikasi yang terdapat pada sistem pengaman elektris generator pada unit PLTU Tambak Lorok. 3.1 Generator Differential (High Speed Differential Relay - Type CFD22A) Rele ini berfungsi untuk mendeteksi gangguan dalam kumparan stator generator dan harus bekerja lebih cepat daripada rele arus lebih agar terdapat selektifitas. Prinsip kerja rele ini adalah membandingkan arus yang masuk dan keluar dari kumparan stator generator. Apabila terdapat selisih, berarti terdapat gangguan dalam kumparan stator generator. CT pertama dipasang pada bagian dekat pentanahan stator, sedangkan CT kedua dipasang pada bagian output 2

3 stator. Selisih arus yang terdeteksi diantara kedua zona inilah yang mengoperasikan rele differensial Dari nameplate rele CFD22A dapat dilihat bahwa rating trafo arus pada rele adalah 5 ampere dan bekerja pada frekuensi 50 Hz. Target coil dan holding coil bekerja pada saat 1.0 ampere. Target coil berfungsi sebagai indikator status sistem rele. Sedangkan holding coil berfungsi untuk mengaktifkan trip circuit pada rele. Beda arus yang dibutuhkan untuk menyatakan adanya suatu gangguan adalah 0.2 ampere. Rele CFD22A ini diaplikasikan pada salah satu fasa untuk melindungi dari gangguan fasa ke fasa dan fasa ke tanah. Gambar 5.1 Nameplate rele CFD22A 3.2 Voltage Balance Relay Type CFVB11B Rele Tipe CFVB11B adalah rele yang digunakan untuk memblock rele atau perangkat lain yang akan dioperasikan secara tidak tepat ketika fuse di potential-transformer meleleh. Rele ini disuplai dengan tegangan 3 fasa dari 2 set potential-transformer. Jika tegangan 3 fasa yang berasal dari potential-transformer telah seimbang, kontak dengan rele voltage-balance adalah tetap pada posisi mengapung (dimana kontak dari kedua rele dalam keadaan terbuka) tanpa memperhatikan besarnya tegangan. Jika fuse meleleh dalam fasa manapun di potential-transformer yang lain, ini akan menyebabkan rele menutup kontak di sebelah kiri. Kontak ini kemudian akan mengikut-sertakan auxiliary relay yang mempunyai kontak satu normally open dan dua normally closed. Begitu juga ketika fuse meleleh di fase manapun dari potential-transformer yang lain, ini akan menyebabkan rele menutup kontak di sebelah kanan. Kontak ini kemudian akan mengikut-sertakan auxiliary relay yang mempunyai kontak satu normally open dan dua normally closed. Kontak normally open dari auxiliary relays biasanya digunakan untuk membunyikan alarm, dan kontak normally closed digunakan untuk memberikan perintah pada rele untuk trip. Beberapa rele dan perangkat yang mungkin di blocked untuk mencegah dari pengoperasian yang tidak tepat ketika fuse potential-transformer meleleh adalah voltage restraint overcurrent relays, synchronizing relays, dan voltage regulators. Rele voltagae balanced type CFVB11B memiliki tegangan kerja 125/250 Volts DC. Rele ini memiliki rating tegangan sebesar 120 Volts dan dengan frekuensi 50 Hz. Gambar 5.4 Nameplate rele CFVB11B 3.3 Loss of Excitation (Loss of Excitation Relay - Type CEH51A) Ketika medan penguat pada rotor hilang, generator akan kehilangan sinkronisasi dan berputar di luar kecepatan sinkronnya sehingga generator beroperasi sebagai generator asinkron. Daya reaktif yang diambil dari sistem ini akan dapat melebihi rating generator sehingga 3

4 menimbulkan overload pada belitan stator, hal tersebut menimbulkan arus lebih yang mengakibatkan overheat yang dapat menurunkan tegangan output generator. Pada nameplate rele CEH51A dapat dilihat bahwa rele bekerja pada frekuensi 50Hz dengan tegangan trafo 115 volt dan rating trafo arus rele adalah 5 ampere. Rele ini merupakan rele jarak type mho dengan 5 jarak interval tap setting offset mho, yaitu 0, 0.5, 1.0, 2.5, 4.0 ohm untuk memberikan sifat selektivitas dalam mendeteksi daerah gangguan kehilangan medan penguat akibat kondisi abnormal yang mungkin muncul dalam sistem. Gambar 5.7 Nameplate rele CEH51A 3.4 Negative Sequence Overcurrent Type INC77B Negative Sequence Overcurrent Type INC77B digunakan untuk proteksi generator dan mendeteksi beban tidak seimbang pada generator 3 fasa. Gangguan ini terjadi ketika terjadi hubung singkat antar fasa, pentanahan dengan tahanan rendah, dan gangguan fasa ke tanah. Tujuan dari pemakaian pengaman ini adalah untuk mengukur kenaikan temperatur yang diakibatkan oleh arus urutan negatif dan men-trip kan CB begitu dicapai suhu maksimum yang diijinkan (± 4-40% dari suhu operasi). Pada nameplate rele INC77B dapat dilihat bahwa rating trafo arus rele adalah 5 ampere, tap ditandai untuk mesin penilaian beban penuh (sekunder) dari 3, 3,75, 4,5 ampere. Alarm beroperasi pada rate 120 Volt AC. Gambar 5.10 Nameplate rele INC77B 3.5 Static Overexcitation Relay (Volts/Hertz Relay - Type STV11A) Static Overexcitation relay type STV dirancang aplikasi proteksi transformator daya dari overextitation. Overexcitation pada transformator daya dapat terjadi baik selama start-up atau shut-down dari unit transformer pembangkit. Overexcitation pada transformator dapat menyebabkan overheating dalam waktu yang sangat singkat. Overexcitation relay memiliki volt/hertz konstan yang diterapkan untuk mengetahui kondisi dan memulai proteksi untuk melindungi transformator dari kerusakan. Dari nameplate STV11A dapat dilihat bahwa rating nya 120 volts dan bekerja pada frekuensi 60 Hz. Target seal unit bekerja pada 0.6/2.0 ampere. Rentang kalibrasi terus menerus disesuaikan dari 1,8 sampai 2,5 volt per hertz dan diatur dengan cara tangan kiri kalibrasi tombol di depan relay. Waktu kisaran unit terus menerus disesuaikan 0,5-15 detik dan 4

5 diatur dengan cara tangan kanan kalibrasi tombol di depan relay. Gambar 5.13 Nameplate rele STV11A 3.6 Auxiliary Lockout ( Auxiliary Relay Hand Reset With Target - Type HEA61 ) Relay ini merupakan multi-contact sebagai eksekutor dari semua modul relay yang terpasang pada panel kontrol generator. Fungsi dari relay ini adalah memutus breaker pada sistem berdasarkan sinyal yang diterima dari modul relay yang mengalami gangguan. Beberapa fitur yang dimiliki relay ini yaitu memiliki hand reset dan target mekanik yang berfungsi untuk reset secara manual dan indikator posisi breaker. 4. Penutup 4.1 Kesimpulan 1. Sistem pengaman generator merupakan suatu alat yang digunakan untuk melindungi generator dari gangguan elektris, baik yang ditimbulkan dari luar generator maupun dari dalam generator itu sendiri. 2. Sistem pengaman elektris utama generator turbin pada PLTU Tambak Lorok, Semarang, Jawa Tengah memiliki sistem dan jenis yang sama namun memiliki rating peralatan yang berbeda sesuai dengan rating daya masing-masing generator. 3. Rele proteksi utama yang digunakan pada gas turbin generator PLTU Tambak Lorok, Semarang, Jawa Tengah antara lain : a) High Speed Differential Relay type CFD22A b) Voltage Balance Relay type CFVB11B c) Loss of Excitation Relay - Type CEH51A d) Negative Phase Sequence Type INC77B e) Static Overexcitation Relay (Volts/Hertz Relay - Type STV11A) f) Auxiliary Relay type HEA Saran 1. Referensi yang berada di dalam Perpustakaan di PT Indonesia Power UBP Semarang sebaiknya dilengkapi dan diubah dalam bentuk data untuk memudahkan dalam proses pengambilan data. 2. Sebaiknya rele analog yang sudah cukup tua diganti dengan rele digital yang bersifat integrated yang mampu menangani beberapa fungsi rele sekaligus, sehingga koordinasi tiap fungsi rele akan lebih mudah. 3. Kerja sama dengan lingkungan akademis agar lebih dtingkatkan dengan mengadakan berbagai macam kegiatan yang bisa bermanfaat bagi mahasiswa pada khususnya dan dunia kerja pada umumnya. 4. Peningkatan kualitas dan kapabilitas tenaga tenaga operator dan teknisi pemeliharaan. 5

6 DAFTAR PUSTAKA [1] _. Sistem Proteksi dan Relai Arus Lebih, [2] _. Black and Veatch International Consulting Engineers, Kasas City, Missouri, U.S.A Instruction Book for Protection and System LTD Tokyo, Japan. PLTU Tambak Lorok Unit 1 dan 2 [3] _. Maintenance and System Description Gas Turbine Instructions Book GEK A. GE Protection and Control. [4] _. A.S.GILL, Electrical Equipment Testing and Maintanance, Virginia : Reston Publishing Company, [5] _. [6] _. [7] _. Modul Pembongkaran, Pengujian dan Pemasangan pada Rele Proteksi, KTL.PH [15] BIOGRAFI Nugraha Luis Heriawan. Dilahirkan di Semarang 18 April 1992, menempuh pendidikan dasar di SD Perumnas Banyumanik 07 Semarang, kemudian dilanjutkan di SMPN 1 Semarang. Lalu dilanjutkan di SMAN 1 Semarang. Dan saat ini sedang menempuh pendidikan Strata- 1 di Universitas Diponegoro Konsentrasi Ketenagaan. Semarang, Oktober 2013 Mengetahui dan Mengesahkan, Dosen Pembimbing Susatyo Handoko,ST.MT NIP