ANALISA KELAYAKAN KOORDINASI RELE PENGAMAN ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-29756-2208100090...Dari tanda 1Dengan di gantinya rele GE Multilin IAC 52B dengan rele ABB REF 610

Oleh :Gisa Gumilang

Dosen Pembimbing:Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT

Ir. R. Wahyudi

EVALUASI KELAYAKAN KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM KELISTRIKAN

PABRIK SEMEN DI JAWA BARAT

Latar Belakang Dalam suatu sistem kelistrikan industri pasti

dibutuhkan pengamanan dari terjadinya gangguan Koordinasi sistem pengaman diperlukan untuk

membatasi daerah pemadaman ketika terjadi gangguan Dari koordinasi pengaman yang baik, dapat

meningkatkan keandalan sistem

Tujuan Melakukan analisis terhadap sistem pengaman tenaga listrik

di PT. Indocement Tunggal Prakarsa Plant 6 Citeureup.

Melakukan evaluasi rele pengaman dan mendapatkan

koordinasi rele pengaman yang terbaik pada sistem

kelistrikan di plan tersebut

Menambah wawasan dan pengetahuan proteksi pada sistem

kelistrikan di PT. Indocement Tunggal Prakarsa Plant 6

Citeureup, terutama pada rele arus lebih.

Batasan Masalah Dalam pengerjaan tugas akhir, permasalahan

dibatasi dengan asumsi sebagai berikut :1. Analisa sistem tenaga yang dilakukan meliputi :

- Analisa hubung singkat- Koordinasi rele pengaman

2. Rele pengaman yang digunakan adalah rele arus lebih fase (50/51) .

3. Simulasi menggunakan software ETAP 7.4. Studi kasus dilaksanakan di PT. Indocement Tunggal

Prakarsa Plant 6 Citeureup.

Teori Penunjang menurut Standart British

BS 142- 1983 bataspenyetelan antara nominal 1.05 – 1.3 Iset . Mengacupada standart tersebut, pada tugas akhir ini lebihamannya menggunakankonstanta 1.2 Iset.

Teori PenunjangJadi untuk setingnya dapat dilihat sebagai berikut:

Iset = ≥ 1,2 x Inominal

Is =

dimana :Is = arus seting

Pemilihan tap yang digunakan = Is / In

Seting arus actual Iset = tap x In x CT Dicari nilai dibawahnya yang terdekat.

rasio_ctsetI

Teori PenunjangPada penyetelan rele arus lebih juga harus memperhatikanbatas maksimum seting , untuk alasan keamanan dan back up hingga ke sisi muara (downstream) estimasi seting ditetapkan : I set ≤ 0.8 Isc min

Mengacu pada konsep diatas persyaratan setelan arus dapat dirumuskan sebagai berikut :

1,2 I nominal < Iset ≤ 0,8 Isc min

Teori Penunjang Setelan time dial menentukan waktu

operasi rele. Untuk menentukan time dial dari masing-masing kurvakarakteristik invers rele arus lebih dapatdigunakan persamaan sebagai berikutyang sesuai dengan standard BS 142 dan IEC 60225-3 :

td =

Di mana :td = waktu operasi (detik)T = time dialI = nilai arus (Ampere)Iset = arus pickup (Ampere)

Nilai α dan β dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Single Line Diagram dan Pemilihan Tipikal

Tipkal 1

Tipikal 2

Tipikal 3

Isc min dan Isc max pada setiap busNama Bus

Isc min 30 cycle (KA) Isc Max 4 cycle (KA)

bus 135,16 45,64

bus 314,86 23,78

bus 427,39 35,16

bus 513,5 21,44

bus 613,5 21,44

bus 713,5 21,44

bus 848,81 63,97

bus 948,81 63,97

bus 1013,65 21,53

bus 1113,65 21,53

Nama Bus Isc min 30 cycle (KA) Isc Max 4 cycle (KA)

bus 12 35,16 42,38

bus 13 13,42 20,96

bus 14 23,33 27,71

bus 15 23,33 27,71

bus 16 59,77 77,87

bus 17 59,77 77,87

bus 19 59,77 77,87

bus 29 27,39 35,16

bus 30 27,39 35,16

bus 34 15,15 24,06

CF panel 27,72 35,5

Panel ABB 15 23,92

Tabel Eksisting Tipikal 1

Rele 1

GE Multilin IAC-52BCT = 3000/5

Current Setting (I>) 4 A; 2400 ATime Dial 4 sCurrent High Set (I>>) 40 A ; 24000 ATime Delay Not Available

Rele 50

ABB REF 610CT = 500/5

Current Setting (I>) 0,8In = 400 ATime Dial 3 sCurrent High Set (I>>) 3In = 1500 ATime Delay 0,5 s

Eksisting Rele

Rele 20

ABB SPAJ 144CCT = 400/5

Current Setting (I>) 0,7 In = 280 ATime Dial 0,5 sCurrent High Set (I>>) 6 In = 2400 ATime Delay 0,1 s

Rele 19


Current Setting (I>) 1 In = 500 ATime Dial 0,3 sCurrent High Set (I>>) 15 In =7500Time Delay 0,3 s

Rele 57


Current Setting (I>) 5 A ; 1200 ATime Dial 2,5 sCurrent High Set (I>>) 40 A; 9600 ATime Delay Not Available

Rele 5


Current Setting (I>) 5 A; 1200 ATime Dial 3 sCurrent High Set (I>>) 40 A; 9600 ATime Delay Not Available

Kurva Eksisting Tipikal 1

Miss koordinasi

rele 19 dengan rele

20

Miss koordinasi rele

50


Dari kurva koordinasi eksisting pada gambar disampingdapat kita lihat terdapat beberapa kesalahan koordinasi yang terjadi yaitu :

Pada tanda nomor 1, Rele Arus Lebih yang digunakan padarele 57, rele 5, dan rele 1 sepertinya kurang tepat, karenarele-rele eksisting tersebut tidak memiliki time delay padasetting high set nya. Sehingga apabila terjadi gangguanhubung singkat di bus manapun yang berada pada tipikal, maka rele 57 dan rele 5 adalah rele yang akan bekerjapertama kali.

Pada tanda nomer 2 Terjadi salah koordinasi antara rele 19 dan rele 20,Setting low set pada rele 19 memotong danberada dibawah rele 20, ditakutkan apabila terjadi gangguanoverload yang besarnya di bawah setting high set rele 20 , maka yang akan bekerja lebih dulu adalah rele 19.

Pada tanda nomer 3 Setting rele 50 baik high set maupunlow set mengalami salah koordinasi, karena kurva low set nyamemotong kurva starting motor, sehingga saat motor 2000kw starting maka rele 50 akan bekerja, sehingga suplaidari sumber akan terputus, sedangkan dari sisi high set nya, setting arus definitenya terlalu kecil sehingga saat ada arusgangguan dibawah nilai Isc min bus 11, dan high set darirele 20 gagal bekerja,ada kemungkinan setelah itu yang berkerja adalah rele 50 , bukan rele 19 yang berada tepat diatas rele 20.

1

2

3

Rekomendasi setting

Rekomendasi setting

Rekomendasi setting

Rekomendasi setting

Rekomendasi setting

Tabel Resetting Tipikal 1Resetting Rele

Rele 20


Current Setting (I>) 0,7In = 280 ATime Dial 0,5 sCurrent High Set (I>>) 6In = 2400 ATime Delay 0,1 s

Rele 19



Rele 57

ABB REF 610CT = 1200/5

Current Setting (I>) 0,5 In = 600 ATime Dial 0,45 sCurrent High Set (I>>) 8In = 9600 ATime Delay 0,5 s

Rele 5

ABB REF 610CT = 1200/5

Current Setting (I>) 0,5 In = 600 ATime Dial 0,45 sCurrent High Set (I>>) 8In = 9600 ATime Delay 0,5 s

Rele 1

ABB REF 610CT = 3000/5

Current Setting (I>) 0,8 In = 2400 ATime Dial 0,24 sCurrent High Set (I>>) 3,5 In =10500 ATime Delay 0,7 s

Rele 50

ABB REF 610CT = 3000/5

Current Setting (I>) 0,9 In = 2700 ATime Dial 0,32 sCurrent High Set (I>>) 3,6 In = 10800 ATime Delay 1 s

Kurva Setelah resetting

0,1

0,3

0,5

0,5

1

0,7

Kurva Setelah resetting Pada gambar di samping setting koordinasi rele yang terjadi

setelah perhitungan resetting adalah :

Dari tanda 1Dengan di gantinya rele GE Multilin IAC 52B dengan rele ABB REF 610 , kurva high set dari rele 57,rele 5, dan rele 1 bisa di atur menggunakan time delay, sehingga, saat ada gangguan di bus 11, kerja dari rele pengaman akan berurutan sesuai dengan time delay dan backupnya.

Dari tanda 2 Setting waktu dari rele 19 sudah aman sehingga tidak memotong dan tidak menabrak rele dibawahnya.

Dari tanda 3 rele 50 sudah aman karena tidak memotong arus starting motor, sehingga saat starting motor terjadi , rele 50 tidak akan bekerja, setting dari rele 50 pun diperbaiki dengan mengganti CT awal dari rele 50 yang memiliki rating awal 500/5 diganti menjadi 3000/5 dikarenakan IFL yang lewat di rele tersebut sangat besar yaitu 1726,8

Secara keseluruhan sistem pada tipikal ini sudah bisa dikatakan aman, penentuan low set yang menggunakan rumus 1,03-1,3 FLA < iset membuat kurva perlindungan berada di sebelah kanan kurva starting motor, penentuan high set yang memperhitungkan LRC motor menyebabkan pemilihan arus kerja instan tidak memotong kurva starting motor, dan masing-masing kurva high set memiliki time delay yang sesuai standar IEEE 242 yaitu antara 0,2 – 0,4 s.

1

23

Tabel Eksisting Tipikal 2Eksisting Rele

Rele 12

Vamp 255CT = 500/5


Rele 52


Current Setting (I>) 10 A ; 2400 ATime Dial 0,5 sCurrent High Set (I>>) 40 A ; 9600 ATime Delay Not Available

Rele 4


Current Setting (I>) 8 A ; 1920 ATime Dial 3 sCurrent High Set (I>>) 40 A; 9600 ATime Delay Not Available


Miss koordinasi rele

12

Kurva Eksisting Tipikal 2 Dari kurva eksisting tipikal 2 dapat kita lihat

bahwa terjadi kesalahan koordinasi yaitu : Dari tanda 1, Dalam mensetting high set

pada rele 12 tidak memperhatikan LRC motor, sehingga kurva high set menabrak kurva starting motor yang mengakibatkan setiap motor 361.MD1.MO1 4150 KW ini akan start yang terjadi adalah rele 12 yang terletak di atas motor tersebut akan terbuka.

Dari tanda 2, adalah penggunaan rele yang tidak tepat, sama seperti pada tipikal 1 , rele 52 dan rele 4 memiliki high set yang tidak bisa di setting time delaynya, sehngga saat ada hubung singkat minimum di bawah motor, rele yang berkerja pertama kali adalah rele 52 dan rele 4 secara bersamaan, dan itu akan membuat suplai untuk beban lain di bus 6 akan terputus.

1

2

Rekomendasi setting

Rekomendasi setting

Rekomendasi setting

Tabel dan Kurva Resetting Tipikal 2Resetting Rele

Rele 12

ABB SPAJ 144C

CT = 500/5

Current Setting (I>) 1 In = 280 A

Time Dial 0,55 s

Current High Set (I>>) 6In = 3000 A

Time Delay 0,1 s

Rele 52

ABB REF 610

CT = 1200/5

Current Setting (I>) 0,5In = 600 A

Time Dial 0,55 s

Current High Set (I>>) 4 In = 4800 A

Time Delay 0,3 s

Rele 4

ABB REF 610

CT = 1200/5

Current Setting (I>) 0,6 In = 720 A

Time Dial 0,55 s

Current High Set (I>>) 4,5 In = 5400 A

Time Delay 0,5 s

Tabel dan Kurva Resetting Tipikal 2

0,1

0,3

0,5

1

0,7

Tabel dan Kurva Resetting Tipikal 2 Dari gambar kurva resetting dapat kita

lihat hasil dari plot resetting yang sudah dihitung, dari hasil plot dapat di simpulkan bahwa

Dari tanda 1 Setelah dilakukan resetting kurva rele 12 sudah dirasa aman, dengan memperhitungkan LRC pada perhitungan high set maka kurva high set tidak lagi membentur kurva starting motor, sehingga saat motor start maka tidak akan ada rele yang bekerja.

Dari tanda 2 Dengan di gantinya rele 52 dan rele 4 dari GE multilin IAC 52B menjadi ABB REF 610, didapat hasil bahwa time delay dari masing-masing sudah aman, sesuai dengan batas time delay yaitu 0,2-0,4 detik, dan rele di atas akan mem back up rele di bawahnya.

1

2

Tabel Eksisting Tipikal 3Eksisting Rele

Rele 35

GE Multilin IAC-52B

CT = 150/5

Current Setting (I>) 5 A; 150 A

Time Dial 0,5 s

Current High Set (I>>) 40 A ; 1200 A

Time Delay Not Available

Rele 55

GE Multilin IAC-52B

CT = 1200/5

Current Setting (I>) 4 A ; 960 A

Time Dial 2 s

Current High Set (I>>) 40 A ; 9600 A


Rele 6

GE Multilin IAC-52B

CT = 1200/5

Current Setting (I>) 4 A ; 960 A

Time Dial 3 s

Current High Set (I>>) 40 A; 9600 A


Tabel Eksisting Tipikal 3

Tabel Eksisting Tipikal 3 bila terjadi gangguan pada

daerah yang dilingkari, maka arus gangguan akan mengenai inverse dari rele 55 dan waktu operasinya sedikit lebih lama dibandingkan perlindungan yang didapat apabila dipasang high set instan dengan time delay yang jelas.

bila terjadi hubung singkat di bawah bus 13, maka terjadi miss koordinasi, rele yang berkerja terlebih dahulu adalah rele 55 dan rele 6 bukan rele 35

1

Rekomendasi setting

Rekomendasi setting

Tabel dan Kurva Resetting Tipikal 3Resetting Rele

Rele 35

ABB REF 610

CT =150/5


Time Dial 0,25 s


Time Delay 0,3 s

Rele 55

ABB REF 610

CT = 1200/5


Time Dial 0,27 s


Time Delay 0,5 s

Rele 6

ABB REF 610

CT = 1200/5


Time Dial 0,27 s


Time Delay 0,5 s

Tabel dan Kurva Resetting Tipikal 3

0,3

0,5

1

0,7

0,5

Kesimpulan Terdapat penggunaan rele yang tidak tepat pada eksisting PT indocement plant 6 citeureup, yang

menyebab kan miss-coordination sehingga rele yang seharusnya bekerja tidak bekerja, sedangkan rele yang menjadi back up malah bekerja

Hasil plot kurva data eksisting PT. Indocement plant 6 Citeureup memperlihatkan bahwa banyak rele yang terjadi miss-coordination dan overlaping antara rele utama dengan rele backup. Hal ini berartikoordinasi kerja antar rele tidak dapat berjalan dengan baik dan tidak sesuai urutannya.

Setelah dilakukan perhitungan manual dan disimulasikan pada software ETAP STAR, Hasil plot kurva hasil resetting PT.Indocement Plant 6 Citerureup memperlihatkan bahwa tidak ada rele yangterjadi miss-coordination dan overlaping antara rele utama dengan rele backup. Dapat dikatakan bahwakoordinasi kerja antar rele dapat berjalan dengan baik dan sesuai urutannya.

Grading time yang digunakan untuk koordinasi kerja dari rele pengaman adalah sebesar 0.2 dan 0,3detik. Hal ini dianggap sesuai karena dengan grading time sebesar 0.2 – 0,4 detik dapat memberikanwaktu yang cukup kepada rele pengaman utama untuk selesai memutus gangguan terlebih dahulu. Sehingga kejadian trip secara bersamaan antara rele pengaman utama dan rele backup pada saatterjadi gangguan hubung singkat dapat dihindari dan koordinasi kerja antar rele dapat berjalandengan baik. Pemilihan grading time sebesar 0.2 dan 0,3 detik dianggap paling sesuai mengingat releyang digunakan adalah rele digital. Pemilihan grading time sebesar 0.2 detik sesuai dengan standarIEEE 242.

Saran Hasil dari perhitungan dan koordinasi rele pengaman dari laporan tugas akhir ini dapat

digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk seting rele pada sistem kelistrikan industri yang terkait dan juga dapat dijadikan bahan referensi dalam melakukan setting dan koordinasi pada sistem kelistrikan.

Mengganti semua rele analog GE multilin IAC-52B dengan rele digital ABB REF 610, selain karena ABB REF 610 memiliki high set yang dapat di setting time delay nya, Penggunaan rele analog GE multilin IAC-52B dapat menyebabkan kesalahan koordinasi. Dikarenakan tidak memiliki time delay yang dapat di atur pada fungsi high set nya.

Mengganti CT pada rele 50 dari 500/5 menjadi 3000/5 dikarenakan arus yang melewati rele tersebut sebesar 1726,8 A, dimana saat menggunakan CT 500/5 , Iset yang dapat dipilih tidak memenuhi range yang di ijinkan oleh rele 50, sehingga pergantian CT menyebabkan Iset yang dipilih masuk kedalam range rele yang digunakan.

Terima Kasih

Tugas Seminar Mengganti rele GE multilin IAC 52 B menjadi ABB REF 610 ,

apa pertimbangan nya? Kenapa tidak menggunakan manufacture yang sama?

Kapan Terjadi Arus Hubung Singkat Maksimal?

bisa dilihat dari eksisting rele 50 adalah rele ABB REF 610, sehingga supaya seragam, maka dipilihlah ABB REF 610 sebagai rele penggantinya,

Pada Saat gangguan 3 fasa, kondisi ½ cycle.

Tugas Seminar Sumber dari grid berapa? Dan berapakah daya total yang

digunakan? Apakah Setting pada sisi primer trafo perlu diperhitungkan? Kalo

iya kenapa dan kalo tidak kenapa?

Sumber dari grid 20 MVA, daya total yang digunakan adalah 1726,8 x 6600 x √3 = 19,73 MVA

Sebenarnya pada kondisi riil nya, setting pada primer trafo adalah ranah dari PLN, akan tetapi kita dapat memberikan rekomendasi kepada PLN untuk setting pada sisi primer trafo, namun dalam tugas akhir ini karena keterbatasan data yang di dapat, maka setting pada primer trafo tidak dapat di cek.

Tugas Seminar Damage Curve Motor

Tugas Seminar Damage Curve Motor

Documents

ANALISA KELAYAKAN KOORDINASI RELE PENGAMAN ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-29756-2208100090...Dari tanda 1Dengan di gantinya rele GE Multilin IAC 52B dengan rele ABB REF 610