Makalah Seminar Kerja Praktek APLIKASI SISTEM PENGAMAN ELEKTRIS CADANGAN GAS TURBIN GENERATOR PADA PLTGU TAMBAK LOROK BLOK II 1 Mahasiswa dan 2 M. Hasbi Hazmi B. 1, Karnoto, ST, MT. 2 Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang Email : hazmihasbi@yahoo.com.com ABSTRAK Sistem pengamanan elektris atau rele adalah suatu 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. Pemutus tenaga dalam hal ini harus mempunyai kemampuan untuk memutus arus hubung singkat maksimum yang melewatinya dan harus mampu menutup rangkaian dalam keadaan hubung singkat yang kemudian membuka kembali. Di samping itu rele juga berfungsi untuk menunjukkan lokasi dan macam gangguannya. Berdasarkan data dari rele maka akan memudahkan kita dalam menganalisi gangguannya. Kata kunci : Sistem Pengamanan Eelektrik, Rele, Aplikasi 1. Pendahuluan 1.1 Latar blakang Dalam era modern sekarang ini, kebutuhan akan tersedianya energi listrik yang kontinyu sangat diharapkan. Demi kelangsungan tersedianya energi listrik yang cukup diperlukan suatu sistem pengaman elektris 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. 1
Pada PLTGU Tambak Lorok terdapat sistem pengaman kelistrikan elektris pada generator baik primary maupun secondary. Untuk menjaga keandalan kinerja dari komponen pembangkit tersebut diperlukan adanya kegiatan pemeliharaan peralatan yang dapat dilakukan secara rutin maupun berkala. Komponen pembangkit tersebut mempunyai keandalan kerja dan waktu kerja yang tinggi bila dilakukan pemeliharaan secara teratur. Apabila terjadi kegagalan atau kerusakan pada salah satu komponen pembangkit tersebut, maka akan memakan biaya yang tinggi dan waktu yang lama untuk memperbaikinya. 1.2 Tujuan Pembuatan laporan kerja praktek ini bertujuan untuk mencari informasi yang berkaitan dengan aplikasi dan karakteristik pengaman elektris. 1.3 Batasan masalah Pada laporan kerja praktek ini, dibatasi pada pembahasan dari aplikasi dan karakteristik sistem pengamanan elektris cadangan pada gas turbin PLTGU Tambak Lorok Blok II 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 GTG PLTGU tambak lorok adalah rele analog yang menerapkan prinsip kerja rele elektro mekanik. Rele elektro mekanik terdiri dari rangkaian listrik yang menggerakan suatu mekanisme yang pada akhirnya harus men-trip PMT dengan jalan menutup kontak pemberi arus trip coil (kumparan) trip dari PMT. 3. peralatan pengaman elektris cadangan Pada unit PLTGU Tambak Lorok terdapat sistem pengamanan elektris dengan spesifikasi teknis yang sama untuk tiap generator. rating pada tiap rele disesuaikan dengan rating gas turbin generator. peralatan pengaman yang digunakan merupakan peralatan pengaman analog elektro mekanik yang diproduksi oleh pabrikan General Electric. Setting dari masing-masing sistem pengamanan elektris dapat diubah secara manual pada masing-masing modul sistem pengaman elektris. Pada peralatan pengaman yang dibahas dibagian selanjutnya, seluruh aplikasi rele merupakan aplikasi yang terdapat pada sistem pengamanan elektris utama gas turbin generator pada unit PLTGU Tambak Lorok. 3.1 Offset Mho Distance Relay type CEB51B 3.1.1 Aplikasi Rele jarak (distance relay) merupakan proteksi yang paling utama pada saluran transmisi. Rele jarak 2
menggunakan pengukuran tegangan dan arus untuk mendapatkan impedansi saluran yang harus diamankan. Jika impedansi yang terukur di dalam batas setting-nya, maka rele akan bekerja. Di sebut rele jarak, karena impedansi pada saluran besarnya akan sebanding dengan panjang saluran. Oleh karena itu, rele jarak tidak tergantung oleh besarnya arus gangguan yang terjadi, tetapi tergantung pada jarak gangguan yang terjadi terhadap rele proteksi. 3.1.2 Karakteristi rele tipe CEB ini bekerja dengan rating trafo tegangan 120 DC, frekuensi sebesar 50 Hz, dan rating trafo arus sebesar 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. 3.1.4 Diagaram Skematik Gambar 3.3 single line diagram rele CEB51B untuk rele cadangan generator 3.1.5Konfigurasi Offset Mho Distance Relay type CEB51B Tabel 3.1 Konfigurasi Offset Mho Distance Relay type CEB51B Gambar 3.1 Namplate CEB51B 3.1.3 Bentuk Fisik Gambar 3.2 Bentuk Fisik CEB51B 3.2 Static Timing Relay Tipe SAM 206 3.2.1 Aplikasi Rele SAM206 diaplikasikan karena keakuratan dan fungsi waktunya yang dapat diulangi. Fungsi timing dasar ini sama untuk semua model SAM200. Tiap-tiap model memiliki perbedaan yang mendasar pada jumlah fungsi waktunya, ketiadaan fungsi target dan susunan kontak. Perbedaan ini membuat beberapa model tidak 3
cocok untuk digunakan pada aplikasi secara spesifik. 3.2.2 Karakteristik Rele tipe SAM206 ini memiliki rating trafo arus sebesar 5 ampere dengan frekuensi 50 Hz. Rele ini bekerja dengan nominal tegangan 48/110/125 VDC dengan batas minimal 37 V dan maksimal 280 V. Akurasi rele ini ±3 msc atau ±3% dari setting rele agar rele lebih selektif dari gangguan transient atau gangguan p alsu(terkena ranting pohon, dll) Gambar 3.4 nameplate rele SAM206 3.2.3 Bentuk Fisik Gambar 3.5 Bentuk Fisik nameplate rele SAM206 3.2.4 Diagram Skematik 3.3 Time Overcurrent relay tipe IFC53B 3.3.1 Aplikasi Relay ini akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung dari besarnya arus secara terbalik (inverse time), makin besar arus makin kecil waktu tundanya. Karakteristik ini bermacammacam dan setiap pabrik dapat membuat karakteristik yang berbeda-beda, karakteristik waktunya dibedakan dalam tiga kelompok : Standar inverse Very inverse Extremely inverse Relay tipe IFC53B merupakan jenis Very Inverse Time. Rele ini bekerja bedasarkan besarnya sisa fault current yang relatif sesuai dengan kapasitas pembangkitan. Besarnya fault current yang melalui rele ini bergantung pada lokasi fault yang mengenai rele tersebut. 3.3.2 Karakteristik Rele dengan tipe IFC ini dapat bekerja pada frekuensi 50 maupun 60 Hz. Rele ini dilengkapi dengan 13 tap yang bisa diatur sesuai dengan spesifikasi generator. apabila seting tap switch kurang dari 6 ampere maka rele ini bersifat very invers. Dengan time delay 1,29-1,33ms. Dan apabila lebih dari 5 ampere maka rele ini bersifat instantious(langsung/tanpa delay). Gambar 3.10 Nameplate Rele IFC53B Gambar 3.6 diagram external-connection Static Timing Relay type SAM206 4
3.3.3 Bentuk Fisik 3.3.5 Konfigurasi Time OvercurrentRele Tabel 3.2 Time overcurrent relay Gambar 3.8 Bentuk Fisik rele tipe IFC53B 3.3.4 Diagram Skematik Tabel 3.3 Ampere range rating 0.5 4.0 Tabel 3.4 Ampere range rating 1.0-12.0 Gambar 3.9 Karakteristik time current 60 hertz untuk rele tipe IFC51B Gambar 3.10 single line diagram rele IFC53B 3.4 Voltage Balance Relay type CFVB11B 3.4.1 Aplikasi Rele Tipe CFVB11B adalah rele yang digunakan untuk mem-block 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-tranformer 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 5
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. 3.4.2 Karakteristik 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. 3.4.4 Diagram Skematik Gambar 5.13 single line diagram tipe CFVB11B Gambar 5.11 Nameplate rele CFVB11B 3.4.3 Bentuk Fisik Gambar 5.12 Bentuk fisik rele tipe CFVB11B 3.5 Auxiliary Relay type HEA61A 3.5.1 Aplikasi 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. 3.5.2 Karakteristik Waktu yang diperlukan rele untuk trip saat coil diinjek arus supaya menutup pada kontak normally open sama dengan waktu menutup kontak normally open. 6
3.5.3 Bentuk Fisik Gambar 5.13 Bentuk fisik rele HEA61A 3.5.4 Diagram Skematik Gambar 5.15 outline rele HEA61A 3.6 Transformer Differential Relay type STD16C 3.6.1 Aplikasi Tiap Tipe rele STD adalah unit satu fasa. Tipe STD15C didesain digunakan untuk melindungi trafo 2 belitan yang mempunyai 2 through-current restraint circuits dan 1 differential-circuit. Tipe STD16C didesain untuk trafo 3 belitan dan mempunyai 3 throughcurrent restraint circuits dan satu differential-circuit. Ini mungkin juga digunakan untuk perlindungan fourcircuits transformer hanya ketika 3 sirkuit membutuhkan through-current restraint, dimana sirkuit keempat menjadi yang paling lemah, tidak membutuhkan through-current restraint. 3.6.2 Karakteristik Differential relay dengan type STD ini bekerja dengan rating arus 5 ampere dan frekuensi 50 Hz. Rele ini memiliki rating supply 48/125/250 VDC. Target coil bekerja pada saat 0.6 / 2.0 ampere. Target coil berfungsi sebagai indikator status sistem rele. Tolerensi perbedaan arus pada rele ini bisa diseting dari 15%- 25%-40%. Gambar 5.14 Single line diagram aplikasi Auxiliary Relays Hand Reset With Target 7
Gambar 5.15 nameplate rele tipe STD16C 3.6.3 Bentuk Fisik 4. Penutup 4.1 Kesimpulan 1. Sistem pengaman elektris yang terpasang pada PLTGU Tambak Lorok memiliki fungsi masingmasing. 2. Setiap pengaman memiliki karakteristik berupa rating peralatan yang berbeda, 3. Pengaman elektris cadangan pada PLTGU Tambak Lorok terdiri dari : Offset Mho Distance Relay, Static Timing Relay, Time Overcurrent Relay, Voltage Balance Relay, Auxiliary Relay, Transformer Diifferential Relay. Gambar 5.16 Bentuk fisik rele tipe STD16C 3.6.4 Diagram Skematik 4.2 Saran 1. Perawatan terhadap rele harus sangat di perhatikan terutama pada rele yang berumur. 2. Mengganti rele yang memang harus sudah tidak dapat bekerja secara maksimal, melihat dari pentingnya kegunaan rele tersebut. 3. Memberikan penyuluhan kepada teknisi yang ada di Tambak Lorok mengenai rele, karena hanya sedikit yang mengetahua aplikasi dan karateristik rele. DAFTAR PUSTAKA Gambar 5.17 single line diagram rele STD16C [1] _. Maintenance and System Instructions Book GEK-26420B. [2] _. Maintenance and System Instructions Book GEK-90666D. [3] _. Maintenance and System 8
Instructions Book GEK-45375J. [4] _. Maintenance and System Instructions Book GEK-41831. GE Protection and Control. [5] _. Maintenance and System Instructions Book GEH-2058L. [6] _. Maintenance and System Instructions Book GEK-45307K. BIOGRAFI M. Hasbi Hazmi Basyaruddin. Dilahirkan di Semarang 16 Desember 1989, menempuh pendidikan dasar di SD. H. Isriati Baiturahman Semarang, kemudian dilanjutkan di SMPN 3 Semarang. Lalu dilanjutkan di SMAN 11 Semarang. Dan saat ini sedang menempuh pendidikan Strata-1 di Universitas Diponegoro Konsentrasi Ketenagaan. Semarang, September 2012 Mengetahui dan Mengesahkan, Dosen Pembimbing Karnoto, ST, MT NIP. 132 162 547 9