SISTEM PROTEKSI GENERATOR TURBIN GAS PADA UNIT OPERASI KALTIM 2 MENGGUNAKAN G60 UNIVERSAL RELAY PT. PUPUK KALIMANTAN TIMUR

dokumen-dokumen yang mirip
BAB IV RELAY PROTEKSI GENERATOR BLOK 2 UNIT GT 2.1 PT. PEMBANGKITAN JAWA-BALI (PJB) MUARA KARANG

Makalah Seminar Kerja Praktek APLIKASI SISTEM PENGAMAN ELEKTRIS UTAMA PADA GAS TURBIN GENERATOR PLTGU

Makalah Seminar Kerja Praktek APLIKASI SISTEM PENGAMAN ELEKTRIS CADANGAN GAS TURBIN GENERATOR PADA PLTGU TAMBAK LOROK BLOK II

BAB IV SISTEM PROTEKSI GENERATOR DENGAN RELAY ARUS LEBIH (OCR)

SISTEM TENAGA LISTRIK

Teknik Tenaga Listrik(FTG2J2)

BAB III PLTU BANTEN 3 LONTAR

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

SISTEM PROTEKSI PADA GENERATOR PLTU UNIT 1 DAN 2 TAMBAK LOROK

III PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

PERBAIKAN REGULASI TEGANGAN

BAB 3 RELE PROTEKSI PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Abstrak

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN Sistem Eksitasi Pada Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Musi

BAB III SISTEM PROTEKSI DAN SISTEM KONTROL PEMBANGKIT

Makalah Seminar Kerja Praktek Sistem Proteksi Generator Turbin Gas Berbasis REG 216 Pada PLTGU Muara Tawar Bekasi

STUDI PERENCANAAN PENGGUNAAN PROTEKSI POWER BUS DI PT. LINDE INDONESIA GRESIK

BAB II DASAR TEORI. Sistem proteksi adalah sistem yang memisahkan bagian sistem yang. b. Melepaskan bagian sistem yang terganggu (fault clearing)

BAB I PENDAHULUAN. TEGANGAN LEBIH PADA GENERATOR MENGGUNAKAN OVER VOLTAGE RELAY sebagai laporan akhir, sebagai salah satu syarat menyelesaikan

Pengontrolan Sistem Eksiter Untuk Kestabilan Tegangan Di Sistem Single Machine Infinite Bus (SMIB) Menggunakan Metode PID

Analisa Stabilitas Transien dan Koordinasi Proteksi pada PT. Linde Indonesia Gresik Akibat Penambahan Beban Kompresor 4 x 300 kw

Studi Perencanaan Penggunaan Proteksi Power Bus di Sistem Kelistrikan Industri Gas

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

KONDISI TRANSIENT 61

Studi Pengaturan Arus Eksitasi untuk Mengatur Tegangan Keluaran Generator di PT Indonesia Power UBP Kamojang Unit 2

KOORDINASI RELAY PENGAMAN DAN LOAD FLOW ANALYSIS MENGGUNAKAN SIMULASI ETAP 7.0 PT. KRAKATAU STEEL (PERSERO) TBK

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Distribusi Tenaga Listrik

SISTEM PROTEKSI MOTOR BERBASIS MOTOR MANAGEMENT RELAY WDZ-430EX DI PLTU PACITAN

Makalah Seminar Kerja Praktek Sistem Proteksi Generator Berbasis RCS-985 Pada PLTU Pacitan

STUDI PERENCANAAN KOORDINASI RELE PROTEKSI PADA SALURAN UDARA TEGANGAN TINGGI GARDU INDUK GAMBIR LAMA - PULOMAS SKRIPSI

ANALISIS PENYEBAB KEGAGALAN KERJA SISTEM PROTEKSI PADA GARDU AB

Analisa Koordinasi Over Current Relay Dan Ground Fault Relay Di Sistem Proteksi Feeder Gardu Induk 20 kv Jababeka

BAB 2 GANGGUAN HUBUNG SINGKAT DAN PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK

Perhitungan Setting Rele OCR dan GFR pada Sistem Interkoneksi Diesel Generator di Perusahaan X

BAB II LANDASAN TEORI ANALISA HUBUNG SINGKAT DAN MOTOR STARTING

LANDASAN TEORI Sistem Tenaga Listrik Tegangan Menengah. adalah jaringan distribusi primer yang dipasok dari Gardu Induk

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN. panasbumi Unit 4 PT Pertamina Geothermal Energi area Kamojang yang. Berikut dibawah ini data yang telah dikumpulkan :

BAB IV SISTEM PENGOPERASIAN GENERATOR SINKRONISASI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Rifgy Said Bamatraf Dosen Pembimbing Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT Dr. Dedet Chandra Riawan, ST., M.Eng.

BAB III SISTEM PROTEKSI TEGANGAN TINGGI

SYNCHRONOUS GENERATOR. Teknik Elektro Universitas Indonesia Depok 2010

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Ground Fault Relay and Restricted Earth Faulth Relay

KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

KAJIAN PROTEKSI MOTOR 200 KW,6000 V, 50 HZ DENGAN SEPAM SERI M41

BAB II LANDASAN TEORI

Jurnal Teknik Mesin UNISKA Vol. 02 No. 02 Mei 2017 ISSN

SISTEM PROTEKSI GENERATOR TURBIN UAP (Studi Kasus: Pabrik Gula Camming)

Politeknik Negeri Sriwijaya BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Makalah Seminar Kerja Praktek SISTEM PROTEKSI PADA TRANSFORMATOR TENAGA GAS TURBINE GENERATOR 1.1 PLTGU TAMBAK LOROK

2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK TENAGA LISTRIK NO LOAD AND LOAD TEST GENERATOR SINKRON EXPERIMENT N.2 & N.4

Analisis Setting Relay Proteksi Pengaman Arus Lebih Pada Generator (Studi Kasus di PLTU 2X300 MW Cilacap)

GENERATOR SINKRON Gambar 1

SIMULASI PROTEKSI DAERAH TERBATAS DENGAN MENGGUNAKAN RELAI OMRON MY4N-J12V DC SEBAGAI PENGAMAN TEGANGAN EKSTRA TINGGI DI GARDU INDUK

BAB II LANDASAN TEORI

Mesin Arus Bolak Balik

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Prinsip Dasar Proteksi a). Proteksi Sistem Tenaga

BAB 2 KARAKTERISTIK SALURAN TRANSMISI DAN PROTEKSINYA

RELE. Klasifikasi Rele

BAB II HARMONISA PADA GENERATOR. Generator sinkron disebut juga alternator dan merupakan mesin sinkron yang

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Cilacap, Jl. Letjen Haryono MT. 77 Lomanis, Cilacap, Jawa Tengah, Indonesia.

Studi Koordinasi Proteksi Sistem Pembangkit UP GRESIK (PLTG dan PLTU)

BAB II MESIN INDUKSI TIGA FASA. 2. Generator Induksi 3 fasa, yang pada umumnya disebut alternator.

Sidang Tugas Akhir (Genap ) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS

Tampak bahwa besarnya arus hubung singkat tersebut menurun sebagai fungsi waktu. Pada 3-4

1. Proteksi Generator

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III SISTEM EKSITASI TANPA SIKAT DAN AVR GENERATOR

DIGITAL LOAD CONTROLLER (DLC)

BAB IV ANALISIA DAN PEMBAHASAN. 4.1 Koordinasi Proteksi Pada Gardu Induk Wonosobo. Gardu induk Wonosobo mempunyai pengaman berupa OCR (Over Current

Universitas Medan Area

BAB IV ANALISA DATA. Berdasarkan data mengenai kapasitas daya listrik dari PLN dan daya

Studi Koordinasi Proteksi Sistem Kelistrikan di Project Pakistan Deep Water Container Port

Politeknik Negeri Sriwijaya

SISTEM PROTEKSI PADA GENERATOR

Politeknik Negeri Sriwijaya

BAB III METODE PENELITIAN. Laptop/PC yang di dalamnya terinstal software aplikasi ETAP 12.6 (Electric

Bambang Prio Hartono, Eko Nurcahyo, Lauhil Mahfudz Hayusman 1

Mesin AC. Dian Retno Sawitri

Penentuan Setting Rele Arus Lebih Generator dan Rele Diferensial Transformator Unit 4 PLTA Cirata II

STUDI PELEPASAN BEBAN PADA SKEMA PERTAHANAN (DEFENCE SCHEME) JARINGAN SISTEM KHATULISTIWA

RELE ARUS LEBIH (OVERCURRENT RELAY)

BAB 3 KONSEP ADAPTIF RELE JARAK

BAB II GENERATOR SINKRON

SIMULASI OVER CURRENT RELAY (OCR) MENGGUNAKAN KARATERISTIK STANDAR INVERSE SEBAGAI PROTEKSI TRAFO DAYA 30 MVA ABSTRAK

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. c. Memperkecil bahaya bagi manusia yang ditimbulkan oleh listrik.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB II MOTOR INDUKSI TIGA PHASA

BAB II LANDASAN TEORI

Gambar 2.1 Konstruksi Generator

BAB III PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA. Dalam system tenaga listrik, daya merupakan jumlah energy listrik yang

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. terhadap kondisi abnormal pada operasi sistem. Fungsi pengaman tenaga listrik antara lain:

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi:

SISTEM PROTEKSI GENERATOR TURBIN GAS PADA UNIT OPERASI KALTIM 2 MENGGUNAKAN G60 UNIVERSAL RELAY PT. PUPUK KALIMANTAN TIMUR Eko Wuri Handoyo 1, Susatyo Handoko, ST., MT. 2 1 Mahasiswa dan 2 Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto SH Tembalang, Semarang 50275 e-mail : handoyo_e@yahoo.com Abstrak - PT Pupuk Kalimantan Timur merupakan perusahaan agrokimia dengan hasil produksi utama adalah ammonia dan urea. PT Pupuk Kalimantan Timur memiliki 5 unit operasi yaitu unit operasi Kaltim1, Kaltim2, Kaltim3, Kaltim4, dan POPKA. PT Pupuk Kalimantan Timur merupakan pabrik pupuk terbesar di dunia dalam satu lokasi dengan kapasitas produksi ammonia 1,85 juta ton/tahun dan urea 2,98 juta ton/tahun. Proses produksi pabrik didukung oleh sistem tenaga listrik menggunakan pola integrasi 33 kv. Setiap unit operasi memiliki satu generator utama dan satu generator cadangan, terkecuali unit POPKA. Sumber tenaga listrik pada unit operasi Kaltim2 menggunakan GE brush excitation turbin gas generator 38.6 MW 11 kv. Generator Turbin Gas ini mensuplai unit ammonia, unit urea, dan unit utility operasi Kaltim2. Kegagalan operasi Generator Turbin Gas Kaltim2 dapat berakibat rugi biaya secara ekonomis akibat berhentinya proses produksi karena pengaruh gangguan pada proses kimia yang berlangsung dan rugi teknis akibat kerusakan komponen-komponen penyusun proses produksi. Sistem proteksi pada Generator Turbin Gas Kaltim2 berfungsi untuk menjaga kehandalan operasi generator dengan melindungi generator terhadap gangguan elektrik maupun mekanis generator. Sistem proteksi Generator Turbin Gas Kaltim2 menggunakan G60 Universal Relay. G60 Universal Relay merupakan suatu relay yang mampu melakukan seluruh fungsi-fungsi relay proteksi generator dalam satu package. G60 Universal Relay termasuk jenis relay digital yang menggantikan relay generasi sebelumnya yaitu relay-relay mekanik dan statik. Kehandalan sistem proteksi generator Kaltim2 sudah memadai, berdasarkan kondisi operasi di lapangan bahwa generator breaker Kaltim2 tidak pernah trip. Kata Kunci : PT Pupuk Kalimantan Timur, Generator Turbin Gas Kaltim2, G60 Universal Relay I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Proses produksi PT. Pupuk Kalimantan Timur didukung oleh sistem tenaga listrik sebagai pendukung utama proses produksi dengan kehandalan operasi tinggi. Hal ini dikarenakan keberlangsungan proses kimia saling berkelanjutan dan bertahap antara satu dengan yang lain, serta tidak boleh terganggu. Terganggunya proses yang berlangsung dapat menyebabkan kerugian teknis dan ekonomis. Ketersediaan tenaga listrik dikelola di bawah wewenang Departemen Pemeliharaan Listrik dan Instrumen. Sebagai sumber energi listrik utama pada sistem tenaga listrik, kehandalan kerja generator harus dijaga dari adanya gangguan yang terjadi pada sistem, utamanya yang bersifat permanen. Oleh karena itu diperlukan perancangan sistem proteksi dengan kehandalan tinggi yang mampu melokalisir gangguan agar tidak menyebar ke sistem yang sehat. Peralatan proteksi harus mampu mencegah kerusakan generator, karena kerusakan generator selain membutuhkan biaya perbaikan yang mahal, secara ekonomis pasti merugikan karena menghentikan proses produksi suatu pabrik. Proteksi generator harus mempertimbangkan pula proteksi pada sistem penggerak mula, sistem eksitasi, dan kapasitas generator. Pengetahuan dasar yang baik serta pengalaman teknis mengenai bagaimana pertimbangan teknis dan ekonomis untuk merancang sistem proteksi generator yang tepat diperlukan agar tercipta sistem proteksi generator dengan kehandalan tinggi. 1.2 Tujuan Tujuan pelaksanaan kerja praktek dan penulisan laporan kerja praktek ini adalah : 1 Mengenal lebih dekat dunia kerja di perusahaan. 2 Memahami kondisi aktual sistem tenaga listrik sebagai bagian utama pendukung proses produksi pada PT Pupuk Kalimantan Timur.

3 Mengembangkan, memperdalam pengetahuan serta pengalaman teknis bidang sistem proteksi dan relay, terkhusus implementasi sistem proteksi generator pada PT Pupuk Kalimantan Timur. 1.3 Pembatasan Masalah 1. Relay yang dibahas adalah relay mikroprosesor tipe G60 buatan General Electric. 2. Tidak membahas relay elektromekanis atau jenis relay lain. 3. Tidak membahas prinsip sistem mikroprosesor pada relay. 4. Tidak membahas cara setting relay menggunakan software Enervista. 5. Membahas pada fokus masalah : Proteksi stator generator Proteksi gangguan tanah stator Proteksi gangguan fasa stator Proteksi rotor generator Proteksi gangguan tanah rotor Proteksi hilang eksitasi 6. Sistem proteksi kontrol eksitasi (GE EX 2100) dan proteksi kontrol turbin (GE MarkVIe) tidak dibahas. II. DASAR TEORI 2.1 Prinsip Kerja Generator AC Generator AC terdiri dari komponen tidak bergerak (stator) dan komponen bergerak (rotor). Bagian rotor berupa magnet sedangkan bagian stator berupa kumparan/lilitan (kumparan jangkar). Jika suatu magnet permanen bergerak dalam kumparan maka akan timbul tegangan bolak balik pada kedua ujung kumparan, sesuai rumusan : dϕ pn V = ϕ = N. A. B. I f = dt 120 Injeksi arus DC pada rotor berfungsi untuk membuat magnet permanen. Turbin berfungsi untuk menggerakkan magnet permanen. Pada operasi normal tegangan dan frekuensi output generator harus dijaga tetap. Pengaturan tegangan melalui pengaturan besar arus eksitasi dengan Automatic Voltage Regulator yaitu dengan mengatur sudut pemicuan thyristor. Sedangkan pengaturan frekuensi melalui pengaturan kecepatan turbin dengan perangkat governor yaitu dengan mengatur valve turbin. Pengaturan tegangan maupun frekuensi dilakukan secara otomatis dan manual namun umumnya dalam keadaan normal dilakukan secara otomatis. 2.2 Dasar Proteksi Suatu sistem proteksi akan merasakan keadaan yang abnormal pada bagian dari sistem tenaga dan memberikan peringatan atau mengisolasi keadaan tersebut dari sistem yang sehat. Setiap sistem proteksi akan memiliki komponen-komponen dasar yaitu Current Transformer, Potensio Transformer, Relay, dan Circuit Breaker. Masukan sebuah relay adalah besaran tegangan dan arus yang dapat diolah menjadi besaran lain, diantaranya frekuensi, daya, impedansi, dan admitansi. Rating standar arus sekunder yang digunakan adalah 5A dan 1A, sedangkan rating standar tegangan sekunder pada basis phasa ke phasa adalah 110 V. Gambar 1 Dasar Sistem Proteksi Relay membawa informasi yang disediakan CT dan PT sesuai dengan logika prapenentu yang menghasilkan sebuah penentu dan membandingkan dengan setting untuk menentukan keputusan trip atau tidak trip. Rangkaian trip pada circuit breaker ditunjukkan gambar 2 berikut : Gambar 2 Rangkaian Trip Breaker 2.2 Jenis Relay Proteksi 2.3.1 Over Current Relay (OCR) Relay arus lebih berfungsi untuk mendeteksi arus lebih yang disebabkan karena gangguan antar fasa ataupun pembebanan berlebih, arus lebih yang dideteksi OCR

merupakan arus urutan negatif. OCR memiliki beberapa tipe karakteristik waktu berikut ini : A. Karakteristik Instantaneous Relay arus lebih waktu Instantaneous adalah relay arus lebih yang tidak memiliki waktu tunda. Gambar 3 Karakteristikk OCR Instantaneous B. Karakteristik Inverse Relay arus lebih waktu Inverse merupakan relay arus lebih dengan waktu tunda. Jika arus gangguan yang terbaca relay semakin besar, maka dengan karakteristik semakin invers, akan semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk trip. Sebaliknya semakin kecil arus gangguan terbaca (melebihi setting) semakin lama waktu trip/operate. 2.3.2 Ground Fault Relay (GFR) Ground Fault Relay merupakan relay arus lebih (OCR) yang digunakan untuk mendeteksi arus urutan nol. Arus urutan nol hanya muncul pada saat terjadi gangguan yang melibatkan tanah yaitu gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah dan dua fasa ke tanah. GFR terletak pada sisi netral dimana pada titik inilah arus urutan nol mengalir. Karakteristik GFR dapat sama dengan karakteristik OCR. 2.3.3 Mho Relay Prinsip mho relay adalah mendeteksi gangguan berdasarkan besaran admitansi yang terukur. Jika admitansi terukur (I/V) melebihi batas setting maka relay mendeteksi adanya gangguan. Jenis mho relay yang digunakan pada proteksi hilang eksitasi adalah jenis offset mho relay dengan karakteristik berdasarkan diagram R-X berikut : Gambar 5 Diagram karakteristik offset mho relay Relay hanya boleh beroperasi pada saat gangguan hilang eksitasi. Pemberian sifat offset pada relay bertujuan memberikan selektivitas & sensitivitas proteksi hilang eksitasi terhadap kondisi abnormal lain yang sifatnya sementara seperti ayunan daya (power swing). Pada saat terjadi power swing offset mho relay tidak boleh mendeteksi sebagai gangguan hilang eksitasi. Pertimbangan besar offset berdasarkan kemungkinan nilai lokus impedansi terbesar sebelum eksitasi hilang yaitu sebanding dengan nilai reaktansi subtransient rata-rata (X d/2). Offset mho relay elektromekanis membutuhkan dua macam setting yaitu setting offset tap dan setting diameter lingkaran. Gambar 4 Karakteristik Relay Arus Standard Inverse, Very Inverse, dan Extremely Inverse Kurva karakteristik relay extremely inverse time memiliki slope paling curam (paling inverse) dibandingkan karakteristik lainnya. 2.4 Proteksi Generator Proteksi generator menggunakan relayrelay dengan jumlah paling banyak daripada proteksi komponen sistem tenaga yang lain. Jenis relay yang umum digunakan pada sistem pengaman elektris generator yang memiliki kapasitas daya output besar adalah :

Tabel 1 Relay proteksi pada generator secara umum Kode Fungsi Tipe Relay 24 Proteksi eksitasi berlebih Volt/hertz relay 32 Proteksi daya balik Reverse power relay 40 Proteksi hilang eksitasi Offset mho relay 46 Proteksi arus tidak Negative sequence seimbang relay 59 Proteksi tegangan lebih Overvoltage relay 60 Proteksi tegangan tidak Voltage balance relay seimbang 78 Proteksi lepas sinkron Offset mho relay 81 Proteksi frekuensi kurang/berlebih 87G Proteksi winding generator 50G Proteksi satu fasa-tanah stator Frequency relay Proteksi differential Ground fault Relay 50/51 Proteksi fasa-fasa stator Over Current Relay diambil dari output generator, tegangan diturunkan menggunakan PPT (Power Potensio Transformer). 3.2 Konsep Umum G60 Relay G60 Relay merupakan mikroprosesor relay yang memiliki kemampuan melakukan fungsifungsi relay pada generator (multi function relay) dan terkemas dalam satu package. Perangkat keras G60 Relay menggunakan konsep modular yaitu dibuat dalam beberapa modul yang dapat dipindah-pasang. G60 Relay memiliki enam modul perangkat keras yaitu Power Supply, Main Microprocessor/CPU, Digital Signal Processor, Digital I/O, Analog I/O, Modul Komunikasi (RS232, RS485, dan fiber optik). Seluruh modul terhubung dengan High- Speed Data Bus yang berfungsi menjadi media penyampaian data dari dan ke CPU. III. ISI 3.1 Generator Turbin Gas Unit Kaltim-2 Pembangkit tenaga listrik unit Kaltim-2 menggunakan generator penggerak mula turbin gas dengan sistem eksitasi memakai sikat/brush 38.6 MW 11 kv. Satu cabin generator ini terdiri dari enam kompartemen yaitu turbine control, auxiliary, turbine, load gear, generator, generator auxiliary, exciter control panel compartment. Kompartemen kontrol turbin terdiri dari motor control center, turbine control panel, dan generator control panel. Sistem proteksi generator terdapat di dalam generator control panel. Generator cabin ditunjukkan pada gambar 6 berikut : Gambar 6 Generator Cabin Brush pada exciter menggunakan 12 karbon pada cincin positif dan 12 karbon pada cincin negatif dengan besar rating tegangan eksitasi 250 V. Tegangan DC eksitasi diperoleh dengan menyearahkan tegangan AC yang Gambar 7 Arsitektur perangkat keras G60 Relay Untuk membantu kontrol dan pengaturan G60 Relay digunakan perangkat lunak Enervista UR Set Up. Enervista memiliki fitur diantaranya berikut ini : 1. Dapat diprogram sesuai kebutuhan. 2. Memori non volatile, sehingga dapat diprogram ulang. 3. Komunikasi cepat karena menggunakan fiber optik hingga 250 us. 4. Dapat diprogram ulang dengan mudah menggunakan pushbutton sehingga meningkatkan keamanan manusia dan meningkatkan keandalan. G60 Relay mampu melakukan multi-fungsi relay-relay proteksi generator dengan menggunakan mekanisme Object-Oriented Design (OOD). Teknik OOD menggunakan konsep murid dan kelas dimana keduanya merupakan kumpulan data dan kode dalam bentuk logika. Pada fungsi proteksi, sistem proteksi disebut sebagai kelas. Over/under voltage relay, time overcurrent relay, under/over

frequency relay, dan relay lain merupakan murid-murid dari kelas proteksi. Teknik yang sama berlaku pada fungsi monitor, pengukuran, kontrol I/O, dan komunikasi. Banyaknya murid dan kelas dapat difungsikan sesuai kebutuhan pengguna dengan menggunakan modul software. Penggunaan G60 memiliki keuntungan dibandingkan relay elektromekanik yang digunakan sebelumnya, diantaranya yaitu : 1. Sistem proteksi menjadi lebih praktis/sederhana yaitu memiliki sistem kontrol yang mudah diubah pengaturan operasinya, memiliki kemampuan memonitor setiap gangguan dan mampu melakukan beberapa fungsi relay. 2. Relay modular mengurangi biaya sparepart. 3. Menghemat tempat dan pengkabelan. 4. Mudah pemeliharaan, karena didesain dengan bentuk modul yang dapat dipindah. 5. Fleksibel, kompatibel pada semua jenis I/O. 6. Upgradeable yaitu spare-part dapat diupgrade dan direpair dengan teknologi baru. 7. Mudah diakses dengan menggunakan fasilitas transfer data dan Human-Machine Interface. 3.3 Proteksi Generator Menggunakan G60 Relay Fungsi-fungsi relay G60 meliputi relay pada tabel berikut ini : Tabel 2 Relay proteksi generator G60 Code Function Code Function 24 Volt per Hertz 59N Neutral Overvoltage 25 Synchrocheck 59P Phase Overvoltage 27P Phase Undervoltage 59_2 Negative Sequence Overvoltage 32 Sensitive Direct. 64TN 100% Stator Ground Power 40 Loss of Excitation 67_2 Negative Sequence Directional OC 46 Generator Unbalance 50G 50N 50P Ground Instantaneo OC Neutral Instantaneous OC Phase Instantaneous OC 51G Ground Time Overcurrent 67P Phase Directional Overcurrent 68/78 Power Swing Detection 81O Overfrequency 51P Phase Time Overcurrent 81U Underfrequency 87S Stator Differential 87G Restricted Ground Fault 3.3.1 Proteksi Stator A. Gangguan Fasa Stator Gangguan fasa ke fasa pada stator baik gangguan dua fasa maupun tiga fasa dideteksi menggunakan relay arus lebih (OCR). OCR harus mampu mendeteksi arus urutan negatif, karena setiap gangguan fasa-fasa akan timbul arus urutan negatif. Jika tidak diisolir, arus lebih akibat gangguan pasti menyebabkan overheat pada lilitan stator. Jika panas berlebih yang timbul melebihi batas kemampuan isolasi dan winding stator maka dapat terjadi kegagalan pada stator. Gambar 8 Rangkaian proteksi gangguan fasa-fasa stator OCR memperoleh sinyal masukan dari tiga buah CT. Pada kondisi normal, arus masingmasing fasa (urutan positif) memiliki besar yang sama namun berbeda sudut 120 0. Gangguan dua fasa atau tiga fasa akan menyebabkan besar arus setiap fasa tidak sama. Gangguan tiga fasa dapat mengakibatkan besar arus yang mengalir mencapai 6-7 kali arus nominal. Seting relay berdasarkan pada kemungkinan arus gangguan fasa-fasa yang paling kecil yaitu gangguan dua fasa. Pada kenyataan di lapangan, menggunakan nilai setting arus sekitar 12,8% nilai nominal per fasa atau dengan kata lain lebih kecil dari nilai gangguan satu fasa ke tanah. Fungsi proteksi fasa-fasa stator G60 memiliki tiga jenis elemen yaitu : satu elemen Phase Time Overcurrent dua elemen Phase Instantaneous Overcurrent satu elemen Phase Directional Overcurrent B. Gangguan Tanah Stator Untuk mendeteksi gangguan hubung singkat yang melibatkan tanah pada stator digunakan Ground OCR. Ground OCR harus mampu mendeteksi arus urutan nol, karena setiap gangguan hubung tanah pasti menghasilkan arus urutan nol Ganguan hubung tanah adalah gangguan yang paling banyak terjadi. Arus lebih

yang ditimbulkan dapat mencapai 70% arus nominal. Gambar 9 Rangkaian proteksi gangguan fasa-tanah stator Relay ini akan mendeteksi gangguan hubung tanah yang terjadi pada lilitan stator dari generator. Untuk membatasi pendeteksian gangguan hubung tanah yang terjadi pada stator generator saja, dipakai relay arus lebih hubung tanah, dimana setting arus didasarkan pada besar arus gangguan tanah terkecil yaitu gangguan satu fasa ke tanah. Pada kenyataan di lapangan, menggunakan setting arus sekitar 12,5 % arus nominalnya. Fungsi proteksi fasa-tanah stator G60 memiliki tiga jenis elemen yaitu : satu elemen Ground Time Overcurrent satu Ground Instantaneous Overcurrent empat elemen Restricted Ground Fault 3.3.2 Proteksi Rotor A. Gangguan Hilang Eksitasi Pada kondisi hilang eksitasi, generator masih beroperasi dan turbin masih berputar. Hilangnya medan penguat pada rotor akan mengakibatkan generator menarik daya reaktif dari beban walaupun generator masih mengirimkan daya aktif ke beban. Jika gangguan hilang eksitasi tidak diisolir, dapat mengakibatkan sudut phasa arus mendahului terhadap tegangan sehingga generator akan berubah menjadi generator asinkron/induksi. Pada tahap ini generator dikatakan kehilangan sinkronisasi dan berputar di luar kecepatan sinkronnya (kecepatan rotor mencapai 105% kecepatan nominal). Daya output generator turun menjadi 20%-30% daya nominal. Jika hilang sinkronisasi tidak segera diisolasi maka generator akan berada pada kondisi reverse power. Daya reaktif yang diambil dari sistem ini dapat melebihi rating generator sehingga menimbulkan kerusakan mekanis yaitu kerusakan turbin diikuti kerusakan generator yang berakibat fatal. Hilang eksitasi dapat terjadi karena terbukanya saklar medan (field circuit breaker), hubung singkat (short circuit), open circuit dalam rangkaian medan atau gangguan pada AVR (Automatic Voltage Regulator). Untuk menghindari ini generator harus trip apabila rangkaian medan terbuka. Prinsip pendeteksian gangguan hilang eksitasi berdasarkan perubahan pada impedansi terminal generator dan berada pada stator. Perubahan besaran impedansi terminal generator adalah karena perubahan arus stator (naik), maka tegangan terminal akan turun. Untuk mendeteksi gangguan hilang eksitasi digunakan offset mho relay. Dua offset mho relay biasa digunakan sebagai proteksi hilang eksitasi. Relay 1 digunakan sebagai alarm peringatan sedangkan relay 2 digunakan sebagai sinyal trip pada kondisi hilang eksitasi. Gambar 10 Rangkaian proteksi gangguan hilang eksitasi Masukan relay berupa besaran arus diukur pada pada masing-masing fasa dan besaran tegangan yang dideteksi oleh dua VT. Pada saat impedansi terukur lebih kecil dari nilai setting maka relay akan mengirim sinyal ke circuit breaker generator untuk trip. Relay yang digunakan umumnya bersifat instantaneous dengan setting sudut phasa θ. Prinsip kerja deteksi hilang eksitasi G60 sesuai dengan karakteristik kurva offset mho relay berikut ini : Gambar 6.14 Karakteristik Operasi Proteksi Hilang Eksitasi G60

Proteksi hilang eksitasi menggunakan dua buah mho relay dengan karakteristik operasi berikut ini Karakteristik 1 digunakan sebagai proteksi hilang eksitasi dengan setting kondisi beban lebih tinggi dari 30%. Digunakan Mho Relay dengan setting berikut : CENTER 1 = Zb + X ' d ; RADIUS 1 = 2 Zb 2 Karakteristik 2 digunakan sebagai proteksi hilang eksitasi dengan setting pada seluruh kondisi beban. Digunakan Mho Relay dengan setting berikut : CENTER 2 = Xd + X ' d ; RADIUS 2 = 2 Xd 2 B. Gangguan Tanah Rotor Hubung tanah dalam sirkuit rotor, yaitu hubung singkat antara konduktor rotor dengan badan (body) rotor yang berakibat menimbulkan ketidakseimbangan fluksi yang dihasilkan rotor dan selanjutnya dapat menimbulkan getaran (vibrasi) berlebihan dalam generator dan dapat merusak rotor secara fatal. Gangguan ini dideteksi oleh relay rotor hubung tanah. Karena sirkuit rotor adalah sirkuit arus searah, maka gangguan rotor hubung tanah tidak dapat dideteksi dengan Ground Fault Relay. Gangguan ini dideteksi menggunakan relay impedansi. Berikut rangkaian proteksi gangguan satu fasa ke tanah pada rotor : Gambar 11 Rangkaian proteksi gangguan satu fasa-tanah rotor Relay rotor hubung tanah merupakan serangkaian komponen yang terdiri dari sumber tegangan kotak frekuensi rendah dan relay impedansi. Sumber tegangan kotak dengan amplitudo 40 V AC, frekuensi 4 Hz. Impedansi diukur berdasarkan perbandingan antara tegangan sumber gelombang kotak dengan arus rotor. Pada saat terjadi terjadi gangguan rotor ke tanah maka impedansi terukur akan berubah menjadi lebih kecil. Relay gangguan ini umumnya digunakan setting 2000 Ω, jika impedansi terukur > 2000 Ω maka relay akan mengirimkan sinyal trip kepada breaker generator. Kapasitor pada rangkaian diperlukan untuk blocking arus dari stator agar tidak mengalir ke relay sehingga dideteksi sebagai gangguan. Proteksi gangguan tanah pada rotor menggunakan G60 terdapat pada sistem kontrol eksitasi (EX2100) yaitu Field Ground Detector, terpisah dengan G60 Relay. Seting yang digunakan berdasarkan besaran impedansi terukur yaitu hasil perbandingan tegangan sumber dan aliran arus. Nilai yang terbaca akan dikirim kepada processor (DSP) melalui fiber optik untuk diolah berdasarkan program ataupun setting. Saat prosessor mendeteksi adanya gangguan hubung singkat tanah pada rotor maka prosessor akan mengirmkan sinyal kepada breaker exciter untuk trip. IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan 1. Sistem tenaga listrik PT. Pupuk Kalimantan Timur menggunakan pola integrasi 33 kv dengan frekuensi 50 Hz. 2. G60 Universal Relay merupakan mikroprosesor relay, yaitu relay digital dengan topologi desain berupa modul-modul yang mampu melakukan seluruh fungsifungsi relay proteksi pada generator dalam satu package. 3. Biaya instalasi dan pemeliharaan UR G60 secara keseluruhan lebih murah. 4. UR G60 dapat diprogram sesuai keinginan user. 5. Proteksi stator generator menggunakan phase over current relay untuk mendeteksi gangguan antar fasa, dengan tiga current transformer sebagai sinyal input relay. 6. Ground over current relay digunakan untuk mendeteksi gangguan yang melibatkan tanah, dengan satu current transformer sebagai sinyal input relay. 7. Proteksi rotor generator menggunakan ground over current relay untuk mendeteksi gangguan rotor ke tanah. Prinsip pendeteksian gangguan menggunakan basis parameter impedansi. 8. Gangguan hilang eksitasi dideteksi menggunakan dua buah offset mho relay.

4.2 Saran 1. Relay-relay lama (elektromekanik) yang masih digunakan sebaiknya diganti dengan relay digital agar pengontrolan mudah. 2. Evaluasi berkelanjutan terhadap sistem tenaga listrik PT. Pupuk Kaltim mutlak dilakukan sebab peningkatan kapasitas produksi harus menyesuaikan sistem proteksi yang diterapkan baik mengenai jenis peralatan maupun setingnya. 3. Studi pembahasan berikutnya perlu diperluas mencakup seluruh fungsi proteksi generator menggunakan G60 dan koordinasi operasi antar relay. DAFTAR PUSTAKA 1. G60 Generator Protection System UR Series Instruction Manual, General Electric, Ontario, 2008. 2. EX2100 Excitation Control Instruction Manual, General Electric, Ontario, 2008. 3. Grigsby, Leonard L, Power System Stability and Control, Second Edition, CRC Press, New York, 2007. 4. Trickey, Cliff, Protective Relays Application Guide, GECALSTHOM, London, 1987. 5. Warrington A.R. van C., Protective Relay their Theory and Practice, Chapman and Hall, 1962. 6. W.K. Sonnemann, Directional Element for Phase Relays, Transaction A.I.E.E, 1950. 7. ---,CT Accuracy Classification,GE Protection & Control. PENULIS Eko Wuri Handoyo, mahasiswa Fakultas Teknik UNDIP Jurusan Teknik Elektro bidang konsentrasi Teknik Tenaga Listrik. Kerja Praktek dilaksanakan di PT. Pupuk Kalimantan Timur, Bontang pada tanggal 20 April sampai 18 Juni 2010. Semarang, Oktober 2010 Dosen Pembimbing Susatyo Handoko, ST., MT. NIP. 197 305 262 000 121 001