1 Analisis Perbandingan Besarnya Arus Start Motor Induksi Berkapasitas Besar Terhadap Jatuh Tegangan Bus Aztrid Nurmalitawati 1 dan Amien Rahardjo 2 1,2 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI, Depok, 16424, Indonesia Email: [email protected]Abstrak Motor listrik adalah motor yang mengkonversikan energi listrik menjadi energi mekanik. Motor listrik yang banyak digunakan pada dunia industri adalah motor induksi. Hal ini disebabkan karena motor induksi memiliki berbagai keunggulan dibandingkan motor listrik lainnya, yaitu karena harganya relatif murah, kontruksinya sederhana dan kuat. Namun yang menjadi permasalahan pada motor induksi adalah ketika starting, motor induksi ini menarik arus yang cukup besar. Penyebab arus starting yang besar ini adalah nilai total impedansi yang kecil dan Locked Rotor Current nya (LRC%) yang besar. Metode starting motor induksi yang sering digunakan adalah DOL (Direct On Line). Namun metode DOL akan mengakibatkan arus starting naik 4 kali dari arus running. Oleh karena itu dibutuhkan metode start untuk mengatasi masalah tersebut. Metode start digunakan sesuai dengan kebutuhan yang akan digunakan saat operasi. Metode start selain DOL yaitu VFD dan Soft Starter. Kata kunci: motor listrik, motor induksi, arus starting, metode starting Comparative Analysis of Starting Current Quantity of Large Induction Motor Capacity against Bus Drop Voltage Abstract Electric motor is a motor that convert electrical energy into mechanical energy. The type of electric motor that commonly used in industrial plant is induction motor type. This is because of induction motor has various advantages over the other electric motors, which are relatively inexpensive, simple construction and powerful. However, the problem is laid in the high starting current. This high starting current exist due to the small value of total impedance and the large value of Locked Rotor Current (LRC %). Commonly, Induction motor used DOL (Direct On Line) method to energized them. In other hand, this DOL method result the increasing of starting current, it is possibly reach 4 times of their running current. Therefore, we need another starting method to overcome these problems, which are VFD and Soft Starter method. These method are used depend on the condition during motor operation. Keywords: Electric Motor, Induction Motor, Starting Currents, Methods of starting Analisis perbandingan..., Aztrid Nurmalitawati, FT UI, 2014
16
Embed
Analisis Perbandingan Besarnya Arus Start Motor Induksi ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Analisis Perbandingan Besarnya Arus Start Motor Induksi Berkapasitas Besar Terhadap Jatuh Tegangan Bus
Aztrid Nurmalitawati1 dan Amien Rahardjo2
1,2 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI, Depok, 16424, Indonesia Email: [email protected]
Abstrak
Motor listrik adalah motor yang mengkonversikan energi listrik menjadi energi
mekanik. Motor listrik yang banyak digunakan pada dunia industri adalah motor induksi. Hal ini disebabkan karena motor induksi memiliki berbagai keunggulan dibandingkan motor listrik lainnya, yaitu karena harganya relatif murah, kontruksinya sederhana dan kuat. Namun yang menjadi permasalahan pada motor induksi adalah ketika starting, motor induksi ini menarik arus yang cukup besar. Penyebab arus starting yang besar ini adalah nilai total impedansi yang kecil dan Locked Rotor Current nya (LRC%) yang besar. Metode starting motor induksi yang sering digunakan adalah DOL (Direct On Line). Namun metode DOL akan mengakibatkan arus starting naik 4 kali dari arus running. Oleh karena itu dibutuhkan metode start untuk mengatasi masalah tersebut. Metode start digunakan sesuai dengan kebutuhan yang akan digunakan saat operasi. Metode start selain DOL yaitu VFD dan Soft Starter.
Kata kunci: motor listrik, motor induksi, arus starting, metode starting
Comparative Analysis of Starting Current Quantity of Large Induction Motor Capacity against Bus Drop Voltage
Abstract
Electric motor is a motor that convert electrical energy into mechanical energy. The
type of electric motor that commonly used in industrial plant is induction motor type. This is because of induction motor has various advantages over the other electric motors, which are relatively inexpensive, simple construction and powerful. However, the problem is laid in the high starting current. This high starting current exist due to the small value of total impedance and the large value of Locked Rotor Current (LRC %). Commonly, Induction motor used DOL (Direct On Line) method to energized them. In other hand, this DOL method result the increasing of starting current, it is possibly reach 4 times of their running current. Therefore, we need another starting method to overcome these problems, which are VFD and Soft Starter method. These method are used depend on the condition during motor operation.
Keywords: Electric Motor, Induction Motor, Starting Currents, Methods of starting
Analisis perbandingan..., Aztrid Nurmalitawati, FT UI, 2014
2
1. Pendahuluan
Motor induksi merupakan motor yang paling banyak digunakan dalam berbagai
aplikasi Aplikasi penggunaan motor induksi dapat kita lihat pada fasilitas pengembangan gas
di Sulawesi. Pada fasilitas pengembangan gas ini banyak terdapat beban motor induksi. Motor
induksi yang dimiliki besar kapasitasnya berbeda-beda. Nilai kapasitas yang berbeda-beda ini
dikarenakan jumlah kebutuhan yang dibutuhkan untuk beroperasinya pembangkit tersebut.
Oleh karena itu, berdasarkan nilai kapasitas motor yang dimiliki maka akan mempunyai nilai
arus starting yang berbeda-beda juga. Semakin besar nilai kapasitas motor induksi, maka akan
semakin besar juga nilai arus starting. Nilai arus starting motor selain dipengaruhi oleh besar
kapasitas daya motor, juga dipengaruhi oleh FLA. FLA adalah Full Load Ampere. Ketika
motor induksi dilakukan starting saat melakukan operasi penyalaannya, maka nilai arus
starting akan melebihi nilai Full Load Ampere yang dimiliki oleh motor tersebut.
Permasalahan start sebuah motor pada umumnya berkisar arus awal yang besar. Pada saat
starting, motor induksi akan mengalami lonjakan arus yang cukup tinggi. Arus awal yang
tinggi ini adalah empat sampai tujuh kali arus nominal, dan untuk motor yang berkapasitas
besar, hal ini tidak dapat diizinkan, karena mengganggu jaringan dan dapat merusak motor
tersebut. Oleh karena itu fenomena starting motor merupakan salah satu yang harus kita
perhatikan dalam pengoperasian peralatan listrik, karena dapat menimbulkan beberapa
kerugian yang fatal dalam sistem tenaga listrik.
Sistem tenaga listrik pada FPG ini memiliki empat buah GTG (Gas Turbine
Genergator) dengan kapasitas masing-masing GTG yaitu 4600 kW, 3 fase dan frekuensi 50
Hz dengan tegangan nominal yang dimiliki yaitu 6.6 kV. Gas Turbine Generator ini langsung
terhubung ke busbar generator 6.6 kV (di substation) tanpa menggunakan transformator step-
up. Oleh karena itu, daya listrik yang digunakan untuk pengoperasian plant di suplai dari unit
generator turbin gas dan di distribusikan melalui bus generator 6.6 kV yang pertama/ main
bus.
Pada bus 6.6 kV switchgear B1 terdapat 2 motor besar yaitu gas booster compressor
dan motor air compressor . Motor gas booster compressor ini memiliki kapasitas daya 2567
kW dan motor air compressor memiliki kapasitas daya 750 kW. Oleh karena itu yang akan
dilakukan studi motor starting adalah 2 motor tersebut dengan menggunakan perangkat lunak
ETAP.
Analisis perbandingan..., Aztrid Nurmalitawati, FT UI, 2014
3
Tujuan penulisan ini yaitu:
1. Melakukan simulasi menggunakan perangkat lunak ETAP dengan
analysis Motor Starting.
2. Melakukkan perbandingan metode start DOL, Soft Start dan VFD
3. Menganalisis motor starting hasil simulasi ETAP.
Dalam simulasi analisa motor starting ini dengan 4 studi kasus yang dilakukan yaitu:
1. Metode start DOL pada motor air compressor
2. Metode start dengan Soft Start pada motor air compressor
3. Metode start DOL pada motor gas booster compressor
4. Metode start VFD pada motor gas booster Compressor
2. Teori Motor Starting Starting Motor Induksi
Ketika motor induksi dilakukan start akan mearik arus yang tinggi yang disebut
Loked Rotor Current (LRC) dan motor induksi akan menghasilkan torsi yang biasa disebut
Loked Rotor Torque. Arus start yang tinggi juga diakibatkan dari nilai impedansi yang kecil
saat di start. Oleh karena itu ketika di start arusnya akan naik 4 kali sampai 7 kali arus
nominalnya. Hal ini dapat berdampak buruk bagi sistem kelistrikannya, karena dapat
mengakibatkan gangguan penurunan nilai tegangan pada bus-bus disekitar motor yang
dilakukan start. Gangguan penurunan pada kualitas daya ini disebut sag. Jika penurunan
tegangan yang terjadi cukup besar makan akan berakibat buruk pada sistem tersebut yaitu
motor akan berhenti berputar karena kekurangan suplai tegangan, penurunan usia peralatan
listrik sehingga merusak peralatan tersebut. Untuk penyalaan motor induksi khususnya yang
berkapasitas besar perlu dilakukan studi terlebih dahulu, agar dapat melihat dampak yang
akan terjadi saat motor tersebut di start. Start motor induksi berdasarkan standar IEEE 399-
1997 yaitu:
1. Masalah yang terlihat
Studi motor starting harus dilakukan jika power motor melebihi 30% dari sulpai
transformator akan tetapi jika suplai tidak ada pembangkitan lain yang terlibat, suplai
dipertimbangkan apabila power motor melebihi 10-15% dari rating generator.
2. Penurunan Tegangan
Ketika starting motor dilakukan, tingkat tegangan pada terminal motor harus
dipertahankan sekitar 80% dari tegangannya atau sesuai dengan National Manufacturers
Assosoation (NEMA) design B
Analisis perbandingan..., Aztrid Nurmalitawati, FT UI, 2014
4
Arus starting yang besar akan menimbulkan jatuh tegangan pada sistem kelistrikan dan
peralatan listrik yang ada disekitarnya. Sehingga akan menurunkan nilai tegangan pada bus
sistem tersebut. Oleh karena itu, pihak divisi elektrikal atau para engineer electrical harus
melakukan pendataan terhadap motor induksi tiga fasa dengan kapasitas besar yang akan
dioperasikan. Hal-hal yang perlu diperhatikan atau dilakukan pendataan dari motor induksi
dengan kapasitas besar sebelum dioperasikan yaitu:
1. Besar Locked Rotor Current yang dimiliki motor tersebut. Semakin besar LRC maka arus
pengasutan akan semakin besar.
2. Letak motor tersebut berada pada bus dengan nilai tegangan yang sesuai.
3. Jika arus pengasutan bernilai tinggi dan menyebabkan nilai jatuh tegangan yang tidak
diizinkan, maka motor tersebut tidak boleh menggunakan metode DOL. Motor tersebut
harus menggunakan metode start yang lain yaitu soft start, VFD dan lain-lain.
A. Metode Start Dengan DOL
Parameter ketika motor induksi dalam keadaan normal operasi dan starting dapat
diperhitungkan dari rangkaian equivalent circuit. Secara umum dapat memperhitungkan