Makalah Seminar Kerja Praktek APLIKASI SISTEM PENGAMAN ELEKTRIS UTAMA PADA GAS TURBIN GENERATOR PLTGU, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang Email : bosar.sitorus@gmail.com ABSTRAK Sistem proteksi tenaga listrik adalah sistem pengaman yang dipasang pada peralatanperalatan listrik suatu sistem tenaga listrik, misalnya : generator, transformator, jaringan dan lainlain, terhadap kondisi abnormal operasi sistem itu sendiri.. Sebuah sistem tenaga listrik terdiri dari banyak peralatan yang beragam.peralatanperalatan tersebut sangat mahal, sehingga bisa dikatakan bahwa kelengkapan peralatan pada sistem tenaga listrik merupakan modal investasi yang sangat besar.untuk memaksimalkan pengembalian pengeluaran ini, sistem harus dimanfaatkan secara optimal baik dari sistem proteksinya maupun keandalan pasokan. Jadi, 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 proteksi, Pengaman utama, 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 PLTGU 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 masyarakat modern seperti pemadaman 1) Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP 2) Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP 1
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 prosen maintenance transformator 1.3 Batasan masalah Pada laporan kerja praktek ini, dibatasi pada pembahasan dari aplikasi sistem pengaman elektris utama pada gas turbin generator 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 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 PLTGU Tambak Lorok terdapat sistem pengaman 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 pengaman elektris dapat diubah secara manual pada masing-masing modul sistem pengaman elektris. Pada peralatan pengaman yang dibahas di bagian selanjutnya, seluruh aplikasi rele merupakan aplikasi yang terdapat pada sistem pengaman elektris utama gas turbin generator pada unit PLTGU Tambak Lorok. 3.1 Generator Differential (High Speed Differential Relay - Type CFD22B) Secara sederhana rele diferensial bekerja dengan membandingkan dua atau lebih masukan arus (dalam hal ini bukan hanya besarannya saja, tetapi termasuk juga sudutnya). Arus yang dibandingkan adalah arus yang masuk ke dalam dan keluar dari wilayah yang diproteksi oleh rele. Jika perbedaannya bernilai nol, maka diasumsikan tidak ada gangguan internal. 2
Dari nameplate rele CFD22B 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 0.1 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 CFD22B ini diaplikasikan pada salah satu fasa untuk melindungi dari gangguan fasa ke fasa dan fasa ke tanah. Gambar 5.1 Nameplate rele CFD22B 3.2 Generator Ground (Time Overvoltage Relay - Type IFV51KD) Pengaman ini melindungi mesin dan perlengkapan listrik dari pengaruh efek tegangan lebih yang mungkin dapat merusak peralatan tersebut. Pengaman akan memberikan sinyal trip bagi CB apabila tegangan pick up melebihi nilai yang dijadikan tolak ukur (set value) pada rele pengaman. Pada nameplate rele IFV51KD dapat dilihat bahwa rating trafo tegangan pada rele adalah 69 volt dan rele bekerja pada fekuensi 50 Hz. Setting range tegangan pick up pada rele dapat diatur dari 5.4-22 volt. Gambar 5.4 Nameplate rele IFV51KD 3.3 Negative Phase Sequence (Negative- Sequence Time Overcurrent Relay - Type 12SGC21C(-)A) Digunakan untuk mendeteksi beban tidak seimbang pada generator 3 fasa. Beban yang tidak seimbang akan menaikkan medan putar kebalikan yang akan menaikkan frekuensi dari jaringan. Selain itu, Arus Eddy yang terinduksi di dalam rotor akan menyebabkan overheating pada ujung ujung rotor dan sela antara rotor dan stator. 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 12SGC21C(-)A dapat dilihat bahwa rating trafo arus rele adalah 5 ampere dengan fitur tap-switch setting range 3.1 4.9 ampere. Range tapswitch setting rele ini berjumlah 10 tap dengan beda 0.2 ampere tiap tap. Untuk rating DC supply juga dapat diatur dengan range pengaturan 48, 110, 125 V DC. 3
Gambar 5.7 Nameplate rele 12SGC21C(-)A 3.4 Reverse Power ( Power Relay - Type ICW51A ) Pada gas turbin generator proteksi reverse power diterapkan untuk mencegah kerusakan pada gearbox karena kegagalan penggerak utama sehingga terjadi perubahan unjuk kerja dari generator menjadi motor. Pada nameplate rele ICW51A dapat dilihat bahwa rele bekerja pada frekuensi 50Hz dengan rating tegangan trafo 120 volt dan rating trafo arus rele adalah 5 ampere. Setting range tegangan pick up pada rele dapat diatur dari 25-100 volt. 3.5 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 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 5.13 Nameplate rele CEH51A Gambar 5.10 Nameplate rele ICW51A 4
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 elektris 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 gas turbin generator pada PLTGU Tambak Lorok, Semarang, Jawa Tengah pada tiap blok turbin gas dan turbin uap 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 PLTGU Tambak Lorok, Semarang, Jawa Tengah antara lain : a) Power Relay type ICW51A b) Loss of Excitation type CEH51A c) Negative-Sequence Time Overcurrent Relay type 12SGC21C-A d) Time Overvoltages Relay type IFV51KD e) High Speed Differential Relay type CFD22B f) Auxiliary Relay type HEA61 4.2 Saran 1. 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. 2. Perawatan terhadap alat-alat proses produksi tenaga listrik sudah baik, harus dipertahankan dan ditingkatkan. DAFTAR PUSTAKA [1] _. Maintenance and System Instructions Book GEH-2056F. [2] _. Maintenance and System Instructions Book GEH-2058L. [3] _. Maintenance and System Instructions Book GEK-27887A. [4] _. Maintenance and System Instructions Book GEK-34124G. [5] _. Maintenance and System Instructions Book GEK-49886A. [6] _. Maintenance and System Instructions Book GEK-86069H. [7] Marsudi, Djiteng. 2006. Operasi Sistem Tenaga Listrik. Graha Ilmu. Yogyakarta. [15] http://dunialistrik.blogspot.com/ 5
BIOGRAFI Enrich Van Bosar Sitorus.Dilahirkan di Medan 18 Februari 1990, menempuh pendidikan dasar di SD Kasih Bunda Bekasi, kemudian dilanjutkan di SMP Strada Budi Luhur Bekasi. Lalu dilanjutkan di SMA Marsudirini Bekasi. Dan saat ini sedang menempuh pendidikan Strata-1 di Universitas Diponegoro Konsentrasi Ketenagaan. Semarang, Maret 2012 Mengetahui dan Mengesahkan, Dosen Pembimbing Agung Warsito, Ir. DHET. NIP. 19590105 198703 1 002 6