Laporan Full (SYAHRU)

Laporan Kerja Praktek

Laporan Kerja PraktekPT. CHEVRON PACIFIC INDONESIAPower Generation & Transmission Duri

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangEnergi listrik merupakan aspek yang penting dalam kegiatan perindustrian. PT. Chevron Pacific Indonesia yang bergerak di bidang pengeboran minyak menggunakan pembangkit (power plant) sendiri untuk memenuhi kebutuhan energi listrik harian baik untuk aktivitas pengeboran, penyulingan, perkantoran maupun perumahan pegawai. Kegiatan pengeboran minyak tersebut sangat bergantung pada pasokan energi listrik ke setiap pompa, oleh karena itu keandalan sistem tenaga listriknya harus selalu berada pada kondisi yang baik. Untuk menjaga keandalan tersebut PT Chevron Pacific Indonesia menerapkan sistem Hot Line Work dimana para teknisi bekerja pada kondisi yang bertegangan sehingga sangat mungkin bisa terjadi gangguan selama pekerjaan berlangsung. Selain itu, gangguan juga dapat terjadi karena kondisi alam dan hewan di sekitar saluran yang mendistribusikan energi listrik.Jenis gangguan yang mungkin terjadi adalah gangguan hubung singkat tiga fasa, satu fasa ke tanah, dua fasa dan dua fasa ke tanah. Gangguan ini biasanya terjadi di saluran distribusi dimana saluran ini merupakan komponen yang sangat penting karena langsung menyuplai beban. Dengan adanya kemungkinan terjadi gangguan tersebut maka sistem proteksi yang diterapkan harus selalu mampu meminimalisir gangguan dengan tidak mengabaikan keandalan (reliability) dari sistem. Studi gangguan hubung singkat yang sudah pernah dilakukan beberapa diantaranya tidak memasukkan panjang saluran sehingga pada perhitungannya panjang saluran hanya berupa perkiraan yakni saluran pendek sepanjang 0,1 km. Selain itu, kapasitas trafo yang digunakan pada studi yang sudah pernah dilakukan adalah kapasitas trafo dengan pendingin yang nilainya lebih besar dari kapasitas trafo sebenarnya.Berdasarkan pertimbangan tersebut penulis ingin melakukan evaluasi terhadap keandalan sistem proteksi distribusi dengan memperbaiki parameter berupa panjang saluran dan kapasitas trafo sesuai dengan kondisi existing.

1.2 Perumusan MasalahDalam penulisan laporan kerja praktek ini, rumusan masalah yang dibahas adalah melakukan evaluasi sistem proteksi distribusi pada setiap feeder di CKBS substation dan melakukan setting improvement jika diperlukan.

1.3 Maksud dan Tujuan Kerja PraktekMaksud dan tujuan yang ingin dicapai saat pelaksanaan kerja praktek ini diantaranya :1. Menyesuaikan ilmu-ilmu teoritis yang diperoleh di kampus dengan ilmu praktek di lapangan.2. Membiasakan diri untuk bekerja secara profesional dan disiplin untuk dijadikan pengalaman ketika memasuki dunia kerja nanti.3. Membandingkan hasil perhitungan gangguan hubung singkat secara teori dengan data hasil simulasi gangguan hubung singkat di lapangan.

1.4 Kegunaan Kerja PraktekKegunaan dari dilaksanakannya kerja praktek ini antara lain :1. Bagi Kampusa. Terjalin kerja sama antara Universitas Riau dengan PT. Chevron Pacific Indonesia.b. Sebagai bahan evaluasi di bidang akademik untuk meningkatkan dan mengembangkan mutu pendidikan.c. Sebagai indikator untuk mengukur sejauh mana daya serap mahasiswa terhadap teori yang diterima selama di kampus.2. Bagi Mahasiswaa. Menambah wawasan dan ilmu pengetahuan di luar lingkungan kampus yang berhubungan dengan teknik elektro.b. Melatih diri untuk dapat bekerja sama sebelum terjun ke dunia kerja.c. Untuk melatih mahasiswa agar dapat menganalisa masalah yang terjadi di lapangan serta memberikan alternatif pemecahan sesuai ilmu yang pernah diperoleh di kampus.3. Bagi Perusahaana. Terjalinnya hubungan kerja sama dan sebagai sarana tukar informasi antara perusahaan dengan lingkungan satuan pendidikan.b. Sebagai bentuk perwujudan pengabdian masyarakat di bidang pendidikan.c. Memungkinkan untuk memperoleh masukan-masukan sebagai bahan pertimbangan untuk mengembangkan sistem yang telah ada.

1.5 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Kerja PraktekKerja praktek ini dilaksanakan selama satu bulan mulai dari tanggal 21 Januari 2015 - 21 Februari 2015 bertempat di Departemen Power Generation and Transmission PT. Chevron Pacific Indonesia distrik Duri.

BAB IIPT. CHEVRON PACIFIC INDONESIA

2.1Sejarah PT. Chevron Pacific Indonesia (PT. CPI)Pada Tahun 1924, Standard Oil Company of California (SOCAL) melakukan kegiatan eksplorasi minyak di Indonesia yang berlokasi di Kalimantan dan Sumatera, khususnya di daerah Aceh. Berlanjut dengan didirikannya NV Nederlandsche Pacific Peroleum Maatshapij (NPPM) oleh Francis Buttler Loomis dan Edourd Henri Von Baumbauer di Amsterdam pada 15 Mei 1930. Perusahaan inilah yang menjadi cikal bakal PT CPI sekarang.Tahun 1935, pemerintah Hindia Belanda memberikan tawaran kepada SOCAL untuk mengadakan kegiatan eksplorasi minyak di kawasan Sumatra Tengah dengan wilayah seluas 600.000 ha. Kemudian berlanjut dengan didirikannya perusahaan CALTEX (California Texas Petroleum Corporation) oleh SOCAL dan TEXACO pada juli 1936. Pada Agustus 1940 ditemukan gas dalam sumur kedua (dibor di Sebanga), diikuti temuan minyak di Duri (Maret 1941).Ketika Perang Dunia II meletus, seluruh kegiatan perusahaan terhenti dan peralatan seharga satu juta US dollar terpaksa ditinggalkan. Dengan peralatan tersebut, tahun 1944 tentara Jepang menyelesaikan pengeboran Minas-1 (pada lokasi yang dipilih dan dipersiapkan Caltex) di Minas. Satu-satunya sumur Wild Cat di Indonesia, selama Perang Dunia II ini merupakan sumur temuan berkedalaman 2623 kaki (787,5 meter).Pada tanggal 10 Oktober 2001, dua buah kekuatan besar Chevron dan Texaco yang selama ini dikenal sebagai pemilik saham yang terpisah bersatu, maka didirikanlah sebuah perusahaan Chevron Texaco. Chevron Texaco merupakan perusahaan energi global teratas dengan 53.000 pegawai yang tersebar di 180 negara dan menjadi produsen tertinggi di negara Indonesia, Angola, Kazakhstan serta memegang daerah utama di perairan dalam Amerika Serikat. Sebagai perusahaan energi global puncak, perusahaan raksasa Chevron Texaco tercatat memiliki 25.000 tempat penyalur produk minyak dan gas. Produksi untuk penjualan harian sebesar 3,5 juta barrel perhari dengan kapasitas kilang minyak 2,2 juta barrel. Pada tanggal 16 September 2005, PT. Caltex Pacific Indonesia pun mengubah namanya menjadi PT. Chevron Pacific Indonesia.

2.2 Kegiatan Operasi PT. Chevron Pacific IndonesiaSecara umum kegiatan utama yang dilakukan oleh PT. Chevron Pacific Indonesia bisa dibedakan menjadi dua bagian yaitu kegiatan eksplorasi dan kegiatan produksi. Semua kegiatan tersebut bertujuan untuk menghasilkan minyak bumi mentah murni (crude oil) yang bisa diolah lebih lanjut menjadi bensin, minyak pelumas, aspal dan lain-lain. Untk proses pengolahan lebih lanjut dari crude oil ini dilakukan oleh Pertamina.Berdasarkan luas operasi dan kondisi geografis yang ada serta pertimbangan efisiensi dalam pengoperasian, maka PT. CPI membagi lokasi daerah operasi menjadi 5 distrik yaitu:1. Distrik Jakarta, sebagai pusat administrasi seluruhnya.2. Distrik Rumbai, merupakan pusat administrasi PT. CPI di Sumatera.3. Distrik Minas, merupakan daerah operasi produksi minyak (sekitar 30 km dari Rumbai).4. Distrik Duri, merupakan daerah operasi produksi minyak (sekitar 112 km dari distrik Rumbai).5. Distrik Dumai, merupakan tempat pelabuhan tempat pemasaran / pengapalan minyak mentah (sekitar 184 km dari Rumbai) arah timur laut.

Gambar 2.1 Peta daerah operasi PT. CPI

2.3Struktur Organisasi PerusahaanStruktur organisasi PT. CPI secara garis besar dapat dilihat pada skema berikut :

Gambar 2.2 Skema struktur organisasi PT. CPI

2.4Power Generation and TransmissionPada tahun 1969 diresmikan pengoperasian Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) Duri yang terdiri dari 2 unit generator turbin gas Sulzer buatan Swiss dengan kapasitas masing-masing 10 MW. Dengan beroperasinya PLTG Duri ini lahirlah sebuah departemen baru di PT. CPI, yang dikenal dengan nama Power Generation and Transmission (PGT). Saat ini selain bertugas menyediakan kelistrikan tim PGT juga bertugas mengelola steam production yang digunakan untuk mengangkat minyak dari dalam bumi dan merupakan bagian terpenting dalam proses Enhanced Oil Recovery di Duri Field. Dalam menjalankan tugasnya tim PGT terbagi menjadi lima tim utama yakni :1. Operationsa. Transmission and Distribution Northb. Transmission and Distribution Southc. Operation Engineeringd. Power and Steam Generation Northe. Power Generation South2. Reliability Engineering and Maintenance (REM)a. Maintenance Northb. Maintenance Southc. Projectd. Turn Arounde. Reliability Engineering3. OE/HES4. Planning & Support5. Lean Sigma

BAB IIIDASAR TEORI

3.1 Sistem Kelistrikan PT. Chevron Pacific Indonesia3.1.1 Sistem pembangkitan tenaga listrikSistem tenaga listrik PT. Chevron Pacific Indonesia (PT. CPI) terdiri dari beberapa elemen penting, yaitu sistem pembangkit, sistem transmisi dan sistem distribusi. PT. CPI menggunakan sistem pembangkit sendiri dengan jaringan tenaga listrik frekuensi 60 Hz, yang sudah terinterkoneksi di seluruh wilayah operasi yang meliputi Rumbai, Minas, Duri dan Dumai.

Gambar 3.1 Sistem tenaga listrik PT. Chevron Pacific Indonesia

Dalam sistem pembangkitkan tenaga listrik, PT. Chevron Pacific Indonesia menggunakan Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) yang merupakan rangkaian instalasi mekanik dan elektrik dimana gas sebagai hasil produk pembakaran diekspansikan ke dalam turbin sebagai penggerak mula (prime mover) generator untuk menghasilkan energi listrik. Penggunaan turbin gas oleh PT. Chevron Pacific Indonesia lebih dengan alasan tersedianya gas alam dalam jumlah yang memadai serta melimpah sebagai hasil sampingan selain minyak bumi. Selain itu, waktu start yang dibutuhkan turbin gas lebih cepat yaitu kurang dari 15 menit dibandingkan turbin uap yang membutuhkan waktu berjam-jam karena harus memanaskan air dalam boiler terlebih dahulu.Pada saat ini, kebutuhan tenaga listrik PT. Chevron Pacific Indonesia diperoleh melalui tiga daerah power plant, yaitu :1. Minas Gas Turbin (MGT) sebanyak 11 unit turbin gas dengan daya masing-masing 19 MW. 2. Central Duri Gas Turbin (CGT) sebanyak 5 unit turbin gas dengan total daya 95 MW. 3. Duri Gas Turbin (DGT) sebanyak 1 unit turbin gas dengan daya 19 MW.4. North Duri sebanyak 3 unit turbin gas dengan total daya 264 MW. Seluruh gas turbine yang dioperasikan mampu menghasilkan listrik hingga 588 MW per hari. Daya keseluruhan beban yang dipakai saat ini mencapai 485 MW per hari. Pada daerah power plant, tegangan yang dibangkitkan oleh setiap generator adalah sebesar 13,8 kV.

3.1.2 Sistem transmisiSistem transmisi digunakan untuk menyalurkan energi listrik dari pembangkit ke beberapa substation sebelum didistribusikan ke beban. Tegangan keluaran yang dihasilkan oleh generator akan dinaikkan terlebih dahulu menggunakan trafo step up yang berada di wilayah pembangkit sebelum ditransmisikan. Tujuan dari penaikkan tegangan ini adalah untuk memperkecil rugi-rugi saluran (losses). Besarnya nilai tegangan yang dinaikkan oleh trafo step up pada power plant North Duri adalah 230 kV dan pada daerah yang lain dinaikkan menjadi 115 kV. Pada substation, tegangan 230 kV ini dibagi lagi sesuai dengan kebutuhan dan jarak transmisi, seperti diturunkan menjadi 115 kV, 44 kV, dan 13,8 kV.Adapun saluran transmisi yang dimiliki oleh PT. Chevron Pacific Indonesia adalah : (Rio dkk, 2011)1. Saluran transmisi 230 kV sepanjang 128 km.2. Saluran transmisi 115 kV sepanjang 536 km.3. Saluran transmisi 44 kV sepanjang 105 km.

(a)(b) (c)Gambar 3.2 Saluran transmisi (a) 230 kV, (b) 115 kV, (c) 44 kVKonfigurasi bus yang digunakan pada PT. CPI adalah jenis ring bus dan satu setengah breaker. Sistem ring bus digunakan apabila ada dua sumber yang menyuplai beban. Konfigurasi ini memiliki tingkat keandalan yang tinggi. Saat kondisi normal setiap breaker tertutup. Jika salah satu sumber mengalami gangguan maka sumber yang lain akan melayani semua beban.

Gambar 3.3 Sistem ring busSistem satu setengah breaker menggunakan tiga buah circuit breaker untuk menghubungkan busbar satu dan busbar 2. Pada kondisi normal semua breaker tertutup. Konfigurasi ini memiliki tingkat keandalan yang tinggi karena jika suatu lokasi terjadi gangguan, tidak akan mempengaruhi bagian lain yang sedang beroperasi.

Gambar 3.4 Sistem satu setengah breaker

3.1.3 Sistem distribusiSistem distribusi digunakan untuk menyalurkan energi listrik dari substation ke beban. Setelah melalui proses transmisi, tegangan tinggi pada transmisi kemudian diturunkan kembali dengan menggunakan trafo step down untuk didistribusikan ke beban-beban yang berada di daerah operasi PT. Chevron Pacific Indonesia. Sistem distribusi yang digunakan adalah jenis radial dengan tegangan distribusi 13.8 kV. Dan sistem distribusi tenaga listrik PT. CPI memiliki sekitar 8000 transformator.Adapun tegangan pada saluran distribusi yang digunakan dalam daerah operasi PT. Chevron Pacific Indonesia, yaitu :1. Saluran distribusi 13.8 kV sepanjang 1742 km yang merupakan saluran udara (over head line) sebagai feeder yang mensuplai pompa motor di ladang minyak yang tersebar, mensuplai kebutuhan perumahan dan perkantoran di PT. CPI.2. Saluran distribusi 4.16 kV sepanjang 50 km yang merupakan saluran udara dan saluran bawah tanah (underground cable) yang berfungsi sebagai jaringan untuk area perkantoran dan catu daya untuk motor-motor listrik pada pompa.

Gambar 3.5 Saluran distribusi 13.8 kV

3.2 Gangguan hubung singkatGangguan adalah setiap kesalahan dalam suatu rangkaian yang menyebabkan terganggunya aliran arus yang normal (Stevenson, 1996). Pada saluran transmisi gangguan yang terjadi biasanya disebabkan oleh petir. Sedangkan pada saluran distribusi dapat disebabkan oleh hewan, alam maupun kelalaian operator yang sedang bertugas. Gangguan hubung singkat ini akan menghasilkan arus gangguan yang besarnya jauh melebihi besar arus normal. Gangguan hubung singkat terbagi menjadi dua jenis yakni gangguan simetris dan gangguan tidak simetris. Gangguan simetris contohnya adalah gangguan hubung singkat tiga fasa. Sedangkan gangguan tidak simetris contohnya adalah gangguan satu fasa ke tanah. Gangguan tidak simetris dapat dimodelkan komponen-komponen simetrisnya.

3.2.1 Komponen-komponen simetrisMenurut teorema Fortesque tiga fasor tak seimbang dari sistem tiga fasa dapat diuraikan menjadi tiga sistem fasor yang seimbang, yakni : (Stevenson, 1996)1. Komponen urutan positif (positive sequence component) yang terdiri dari tiga fasa yang sama besarnya, terpisah satu dengan yang lain dalam fasa sebesar 120 dan mempunyai urutan fasa yang sama seperti fasor aslinya.2. Komponen urutan negatif (negative sequence component) yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya, terpisah satu dengan yang lain dalam fasa sebesar 120 dan mempunyai urutan fasa yang berlawanan dengan fasor aslinya.3. Komponen urutan nol (zero sequence component) yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan berbeda fasa 0 antara fasa yang satu dengan yang lainnya.Pada gambar 3.6 dapat dilihat bentuk dari komponen urutan positif, negatif dan nol dari gangguan tidak simetris dimana fasa a dijadikan sebagai referensi.

Gambar 3.6 Komponen-komponen simetris

3.2.2 Gangguan hubung singkat tiga fasaGangguan hubung singkat tiga fasa adalah gangguan yang terjadi dimana ketiga fasa pada sistem menyatu. Oleh karena itu, arus gangguan tiga fasa nilainya sangat besar. Pada busbar jika gangguan ini terjadi dapat menyebabkan terjadinya ledakan yang disebut Arc Flash yang sangat membahayakan operator yang sedang berada di dekat lokasi gangguan. Diagram saat terjadi gangguan dapat dilihat pada gambar 3.7 (Syahrial dkk, 2013).

Gambar 3.7 Gangguan hubung singkat tiga fasa

Adapun perhitungan untuk mencari besarnya arus gangguan adalah sebagai berikut :

(3.1)Dimana: : arus gangguan (A) : tegangan sistem (line to netral) dalam volt (V) : impedansi urutan positif () : impedansi gangguan ()

Biasanya impedansi gangguan nilainya sangat kecil sehingga pada perhitungan dianggap benilai nol. Jadi, arus gangguan tiga fasa didapat dengan membagi tegangan sistem (line to netral) dengan impedansi total urutan positifnya.

3.2.3 Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanahGangguan hubung singkat satu fasa ke tanah merupakan gangguan yang tidak simetris, sehingga pada perhitungannya nanti terdapat komponen urutan positif, negatif dan nol. Keadaan sistem saat mengalami gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah dapat dilihat pada gambar 3.8. Saat terjadi gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah maka tegangan fasa yang mengalami gangguan akan sama dengan nol. Untuk generator yang tidak dibebani arus pada fasa yang tidak mengalami gangguan akan bernilai nol.

Gambar 3.8 Gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah

Dalam perhitungan arus gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, terlebih dahulu dibuat rangkaian ekivalen urutan positif, urutan negatif dan urutan nol. Pada gangguan satu fasa ke tanah ketiga rangkaian urutan ini terhubung seri. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.9.

Gambar 3.9 Rangkaian ekivalen gangguan satu fasa ke tanah

Besarnya arus gangguan satu fasa ke tanah dapat dicari dengan persamaan 3.2 di bawah ini.

(3.2)Dimana : : arus gangguan satu fasa ke tanah (A) : tegangan sistem (line to netral) dalam volt (V) : impedansi urutan positif () : impedansi urutan negatif () : impedansi urutan nol () : impedansi gangguan ()

3.3 Proteksi Sistem Tenaga ListrikDalam sistem tenaga listrik proteksi merupakan komponen yang sangat penting. Pada dasarnya suatu gangguan ialah setiap keadaan sistem yang tidak normal, sehingga gangguan pada umumnya terdiri dari hubung singkat dan rangkaian terbuka (Stevenson, 1996). Dilihat dari akibat yang ditimbulkan maka gangguan hubung singkat menduduki peringkat pertama. Oleh karena itu, gangguan ini harus segera dihilangkan jika terjadi pada sistem tenaga.Dalam sistem tenaga yang modern, proses meniadakan hubung singkat ini dilakukan secara otomatis yang secara kolektif disebut dengan sistem proteksi (protection system) (Stevenson, 1996). Sistem proteksi ini bekerja berdasarkan daerah operasinya misalnya di daerah generator, transmisi maupun distribusi. Keandalan suatu sistem tenaga listrik tergantung dari operasi sistem proteksinya. Jika suatu peralatan proteksi mengalami salah kerja maka keandalan sistempun akan menurun. Oleh karena itu, kualitas dari suatu sistem proteksi adalah beroperasi seminimal mungkin saat terjadi gangguan namun kondisi sistem tetap berada pada keadaan yang diizinkan.

3.3.1 Over current relay (OCR)Sistem proteksi pada jaringan distribusi didukung oleh beberapa peralatan utama. Salah satunya adalah rele arus lebih atau over current relay. Prinsip kerja dari OCR ini adalah jika arus yang melewatinya melebihi nilai setting maka rele akan bekerja dan memberi perintah pada circuit breaker untuk membuka. Adapun jenis OCR yang digunakan pada CKBS substation adalah jenis very inverse dan instantaneous. OCR jenis very inverse bekerja dimana waktu kerja rele mulai pick up sampai rele beroperasi diperpanjang berbanding terbalik dengan besarnya arus gangguan (Sutarti, 2005). OCR bekerja merasakan arus sistem melalui current transformator (CT) yang berfungsi sebagai elemen perasa jika sistem mengalami gangguan. Rangkaian dan kurva karakteristik dari OCR dapat dilihat pada gambar 3.10.

Gambar 3.10 Karakteristik OCR

3.3.2 Time current curve (TCC)Time current curve atau juga disebut kurva karakteristik adalah kurva yang menunjukkan hubungan antara arus dan waktu pada suatu peralatan proteksi misalnya fuse, OCR dan recloser. Kurva ini dapat divariasikan dengan menggeser kurva ke atas atau ke bawah dan ke kiri atau ke kanan. Untuk di PT. CPI perubahan setting biasanya hanya dilakukan dengan mengubah time dial yakni dengan menggeser kurva ke bawah atau ke atas. Untuk recloser tipe microprocessor perubahan setting juga dapat dilakukan dengan mengganti bentuk kurva yang tersedia. Setiap kurva memiliki persamaan sendiri untuk menentukan waktu operasi dari suatu peralatan proteksi. Rumus umumnya adalah sebagai berikut.

(3.3)Dimana :T : waktu operasi (s)TMD : Multiplier settingCurve : Persamaan kurva

Perbedaan waktu operasi dari setiap komponen proteksi atau dikenal dengan istilah time difference merupakan cara untuk melihat kordinasi antar peralatan proteksi. Pada PT. CPI standar minimal untuk time difference adalah 200 ms. Contoh cara menghitung time difference pada ETAP dapat dilihat pada gambar 3.11.

Gambar 3.11 Perhitungan time differencePada gambar 3.11 waktu operasi recloser adalah 101 ms, sedangkan waktu operasi OCR adalah 560 ms. Jadi, time difference antara recloser dan OCR adalah

3.3.3 Circuit breakerCircuit breaker merupakan perangkat pengaman arus lebih yang bekerja membuka dan memutus rangkaian secara non-otomatis dan memutus rangkaian secara otomatis ketika arus yang mengalir dirangkaian melebihi rating arus yang telah ditentukan tanpa menimbulkan kerusakan pada peralatan pada saat terjadi gangguan. Circuit Breaker yang ada di PT. CPI adalah untuk level tegangan 4.16 KV, 13.8 KV, 44 KV, 115 KV dan 230 KV. Tenaga untuk menutup dan membuka Circuit Breaker bisa dari hidrolik atau pegas yang digerakkan oleh motor. Klasifikasi circuit breaker dibagi berdasarkan media pemadamnya. Di PT. CPI circuit breaker yang digunakan adalah gas circuit breaker (GCB), vacuum circuit breaker (VCB), air circuit breaker (ACB) dan oil circuit breaker (OCB). PT. CPI sedang mengusahakan pemakaian gas circuit breaker secara keseluruhan karena perawatannya lebih mudah. Namun, saat ini masih dikombinasikan dengan vacuum circuit breaker. Bentuk fisik dari GCB dan VCB dapat dilihat pada gambar 3.12.

(a)(b)Gambar 3.12 (a) Gas circuit breaker, (b) Vacuum circuit breaker

3.3.4 FuseFuse adalah peralatan proteksi yang berfungsi sebagai pengaman arus lebih. Prinsip kerja dari fuse ini adalah jika arus yang melewatinya melebihi batas kemampuannya maka fuse akan putus dan harus diganti dengan fuse baru. Karena terbuat dari bahan kurva karakteristik fuse berbentuk pita seperti pada gambar 3.13.

Gambar 3.13 Kurva karakteristik fuse

Pada gambar 3.13 daerah kerja fuse adalah di bagian yang diarsir. Semakin besar arus yang melewati fuse makin akan semakin cepat fuse memutus rangkaian, dan semakin kecil arus yang melewatinya maka akan semakin lama fuse memutus rangkaian. Pada PT. CPI jenis fuse yang digunakan adalah 15K dan 5F, perbedaan keduanya terletak pada bentuk kurva karakteristiknya. Pemilihan jenis fuse ini adalah agar memudahkan kordinasi dengan breaker yang ada di bawahnya.

3.3.5 RecloserRecloser digunakan untuk membuka dan menghubungkan rangkaian listrik melalui sebuah pengendali baik pada saat ada gangguan maupun dalam kondisi normal. Jika pada saat gangguan, recloser ini berfungsi untuk mengisolasi gangguan supaya tidak mempengaruhi sistem yang lebih besar. Sedangkan pada saat normal, recloser ini bisa dipakai untuk memindahkan beban dengan memutus atau menghubungkan beban tersebut dari satu feeder ke feeder yang lain.Pada umumnya recloser di set 4 kali trip atau 3 kali reclose (menutup kembali). Waktu reclose biasanya diatur antara 15, 30 atau 45 detik. Skema kerja recloser dapat dilihat pada gambar 3.14.

Gambar 3.14 Skema kerja recloser

3.4 Metode Evaluasi Sistem Proteksi DistribusiAdapun metode evaluasi yang digunakan pada pelaksanaan kerja praktek ini adalah dengan melakukan simulasi gangguan hubung singkat tiga fasa dan gangguan satu fasa ke tanah menggunakan software Electrical Transient Analyzer Program (ETAP) versi 11.0.0. Simulasi dilakukan di tiga lokasi gangguan dan melihat nilai time difference dari fuse sampai ke OCR di transformator secara bertahap. Standar yang digunakan di PT. CPI untuk nilai minimal time difference antar komponen proteksi adalah 200 ms. Langkah-langkah evaluasi dapat dilihat pada flow chart pada gambar 3.15.

Gambar 3.15 Flow chart evaluasi sistem proteksi distribusi

Simulasi gangguan hubung singkat yang dilakukan adalah gangguan hubung singkat tiga fasa dan gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah. Setting improvement dilakukan secara bertahap yakni pada recloser dan kemudian pada OCR di feeder jika diperlukan. Pada recloser setting improvement dilakukan dengan mengubah time multiplier atau mengganti bentuk kurva. Sedangkan pada OCR setting improvement hanya dilakukan dengan mengubah time dial.

BAB IVPELAKSANAAN KERJA PRAKTEK

4.1 CKBS SubstationSingle line diagram dari CKBS substation dapat dilihat pada gambar 4.1. Substation ini memperoleh daya dari substation utama yakni KBJ (Kota Batak Junction).

Gambar 4.1 Single line diagram CKBS substation

Pada substation ini terdapat dua buah transformator dengan kapasitas yang sebenarnya adalah sebesar 15 MVA sedangkan nilai 28 MVA adalah kapasitas trafo yang dilengkapi dengan pendingin (fan). Substation ini terdiri atas enam feeder utama. Pada transformator CKBSTX1 terdapat over current relay (OCR) phase dan neutral pada sisi 115 kV sedangkan pada sisi 13,8 kV terdapat OCR phase dan ground. Pada transformator CKBSTX2 hanya terdapat OCR ground di sisi 13,8 kV.Di setiap feeder terdapat OCR yang berfungsi sebagai proteksi fasa dan netral. Proteksi fasa berperan ketika terjadi gangguan fasa sedangkan proteksi netral berperan ketika terjadi gangguan ke tanah. Recloser juga ditempatkan di setiap feeder sebelum menyuplai beban kecuali pada CKBSF4. Selain itu, proteksi menggunakan fuse juga digunakan di setiap feeder. Beban di setiap feeder diasumsikan sebagai beban statis untuk memudahkan kordinasi. Kurva karakteristik OCR yang digunakan sebagai proteksi di trafo dapat dilihat pada gambar 4.2.

Gambar 4.2 Kurva karakteristik OCR phase di transformator

Jenis rele yang digunakan adalah OCR tipe very inverse dan instantaneous. Kurva pada gambar 4.2 adalah kurva karakteristik untuk proteksi fasa pada transformator. Sedangkan untuk proteksi ground dapat dilihat pada gambar 4.3.

Gambar 4.3 Kurva karakteristik OCR ground di transformator

Rele proteksi yang digunakan untuk proteksi setiap feeder adalah OCR tipe very inverse. Kurva karakteristik dari OCR ini dapat dilihat pada gambar 4.4.

Gambar 4.4 Kurva karakteristik OCR phase di feeder

Sedangkan kurva karakteristik OCR ground di setiap feeder dapat dilihat pada gambar 4.5. Jenis rele yang digunakan adalah OCR tipe very inverse dan instantaneous.

Gambar 4.5 Kurva karakteristik OCR ground di feeder

Proteksi fuse yang digunakan pada setiap feeder memiliki kurva karakteristik seperti pada gambar 4.6.

Gambar 4.6 Kurva karakteristik fuse

Di setiap feeder yang terhubung ke beban dilengkapi dengan recloser baik untuk proteksi fasa maupun untuk proteksi ground. Kurva karakteristik dari setiap recloser untuk proteksi fasa dapat dilihat pada gambar 4.7.

Gambar 4.7 Kurva karakteristik proteksi fasa recloser

Pada gambar 4.7 dapat dilihat bahwa terdapat beberapa feeder yang menggunakan jenis recloser yang sama, hal ini ditandai dengan arah panah yang menunjuk pada kurva yang sama pula. Perbedaan setiap jenis recloser terletak pada kecuraman kurva dan waktu operasi.Kurva karakteristik proteksi ground pada recloser dapat dilihat pada gambar 4.8.

Gambar 4.8 Kurva karakteristik proteksi ground recloser

Pada gambar 4.8 juga dapat dilihat bahwa untuk jenis recloser yang sama maka akan menunjuk pada kurva yang sama. Recloser yang digunakan pada PT. CPI dapat dipilih bentuk kurva karakteristiknya sesuai dengan kebutuhan baik untuk proteksi gangguan fasa maupun gangguan tanah.

4.2Perbaikan Data Panjang SaluranPada CKBS substation ini dilakukan perbaikan data panjang saluran. Data yang diperoleh penulis terbatas dikarenakan rumitnya konfigurasi saluran di lapangan. Perbaikan data panjang saluran dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Panjang saluranFromToDistanceUnit

CKBS F136CW523km

CKBS F536CT214.5km

CKBS F536CU254km

Pada tabel 4.1 panjang saluran yang diketahui adalah jarak dari circuit breaker ke recloser, sedangkan untuk jarak dari recloser ke beban penulis mengasumsikan sepanjang 0,1 km. Untuk jarak feeder ke recloser yang tidak terdapat pada tabel 4.1 juga diasumsikan sepanjang 0,1 km.

4.3Evaluasi Sistem Proteksi Distribusi4.3.1 Simulasi gangguan tiga fasaSimulasi gangguan tiga fasa dilakukan pada setiap feeder dengan tiga lokasi gangguan seperti yang dapat dilihat pada gambar 4.9. Setelah dilakukan simulasi dihitung time difference antara komponen proteksi yang paling dekat dengan gangguan dan komponen proteksi diatasnya.

Gambar 4.9 Lokasi gangguan pada simulasi

Berdasarkan gambar 4.9 lokasi gangguan pertama terletak di bawah fuse, lokasi gangguan kedua terletak di bawah recloser dan lokasi gangguan ketiga terletak di bawah OCR. Pada feeder 4 yang tidak memakai recloser lokasi gangguan yang disimulasikan hanya lokasi pertama dan ketiga.Setelah dilakukan simulasi gangguan hubung singkat tiga fasa di tiga lokasi gangguan diperoleh nilai time difference yang dapat dilihat pada tabel 4.2. (Detail waktu operasi setiap peralatan proteksi dapat dilihat pada lampiran)

Tabel 4.2 Time difference hubung singkat tiga fasaFeederTime Difference (ms)

Delta1ConditionDelta2ConditionDelta3Condition

CKBSF189,00not good459,00good526,00good

CKBSF2A137,50not good194,00not good526,00good

CKBSF2B137,50not good194,00not good526,00good

CKBSF3A137,50not good194,00not good526,00good

CKBSF3B137,50not good194,00not good526,00good

CKBSF4--334,50good--

CKBSF5A62,00not good656,90good--

CKBSF5B78,70not good577,70good--



Pada tabel 4.2 delta1 adalah perbedaan waktu operasi antara fuse dengan recloser pada lokasi gangguan pertama. Delta2 adalah perbedaan waktu operasi antara recloser dengan OCR yang ada di feeder pada lokasi gangguan kedua. Sedangkan delta3 adalah perbedaan waktu operasi antara OCR di feeder dengan OCR di transformator pada lokasi gangguan ketiga. Setiap nilai delta ini akan dilihat apakah masih berada dalam batas yang diizinkan atau tidak yakni >200 ms. Penulis membuat fungsi sederhana pada microsoft excel untuk mengetahui kondisi dari setiap time difference di tiga lokasi gangguan. Kondisi good mengindikasi bahwa nilai time difference masih dalam batas yang diizinkan, sedangkan kondisi not good menandakan bahwa nilai time difference tidak berada pada batas yang diizinkan sehingga perlu dilakukan setting improvement.Pada feeder CKBSF4 hanya ada nilai delta2 dikarenakan pada feeder ini tidak terdapat recloser sehingga time difference yang dapat dihitung adalah antara fuse dan OCR di feeder saja. Pada transformator CKBSTX2 tidak terdapat OCR proteksi fasa, oleh karena itu time difference pada lokasi gangguan ketiga tidak ada yakni di feeder CKBSF4, CKBSF5A, CKBSF5B, CKBSF6A dan CKBS6B. Sehingga, saat terjadi gangguan pada lokasi ketiga hanya OCR pada feeder saja yang beroperasi.Berdasarkan tabel 4.2 dapat disimpulkan bahwa nilai time difference yang paling kecil adalah pada feeder CKBSF6A dan CKBSF6B yakni sebesar 31,10 ms di lokasi gangguan pertama. Sedangkan nilai time difference yang paling besar adalah pada feeder CKBSF5A yakni sebesar 656,90 ms di lokasi gangguan kedua.

4.3.2 Setting improvement gangguan tiga fasaBerdasarkan kondisi setiap feeder yang dapat dilihat pada tabel 4.2 untuk lokasi gangguan yang pertama, tidak ada feeder yang kondisinya good. Sehingga perlu dilakukan setting improvement. Hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan perubahan setting adalah perubahan yang dilakukan tidak terlalu jauh dari batas yang diizinkan yakni diusahakan nilai time difference tidak terlalu jauh diatas 200 ms. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi waktu pemutusan yang nantinya akan berpengaruh pada peristiwa arc flash (ledakan) yang berbahaya bagi pekerja yang berada di dekat lokasi terjadinya gangguan. Pada pelaksanaan kerja praktek ini penulis melakukan metode trial and error dalam melakukan setting improvement.Setelah dilakukan proses perubahan setting, diperoleh hasil seperti yang dapat dilihat pada tabel 4.3. (Detail waktu operasi setiap peralatan proteksi dapat dilihat pada lampiran)

Tabel 4.3 Time difference hubung singkat tiga fasa (after improvement)FeederTime Difference (ms)


CKBSF1203,00good344,00good526,00good

CKBSF2A200,50good203,00good455,00good

CKBSF2B200,50good203,00good455,00good



CKBSF4--334,50good--

CKBSF5A201,40good519,00good--

CKBSF5B201,60good454,00good--



Pada tabel 4.3 dapat dilihat bahwa nilai time difference di setiap feeder sudah memenuhi standar yang diizinkan dengan nilai time difference yang paling kecil adalah 200,50 ms dan nilai time difference yang paling besar adalah 526 ms.. Namun, meskipun pada nilai delta3 sudah lebih besar dari 200 ms, hal ini berdampak buruk pada peristiwa arc flash ketika terjadi gangguan yakni akan memperbesar waktu pemutusan sehingga insiden energi yang diterima pekerja juga akan semakin besar.

4.3.3 Simulasi gangguan satu fasa ke tanahSimulasi gangguan satu fasa ke tanah juga dilakukan pada setiap feeder dengan tiga lokasi gangguan seperti yang dapat dilihat pada gambar 4.9. Setelah dilakukan simulasi dihitung time difference antara komponen proteksi yang paling dekat dengan gangguan dan komponen proteksi diatasnya. Hasil perhitungan time difference dapat dilihat pada tabel 4.4. (Detail waktu operasi setiap peralatan proteksi dapat dilihat pada lampiran)

Tabel 4.4 Time difference hubung singkat satu fasa ke tanahFeederTime Difference (ms)


CKBSF1267,10good230,00good--





CKBSF4--454,90good473,00good

CKBSF5A170,10not good355,00good476,00good

CKBSF5B95,10not good420,00good476,00good

CKBSF6A80,90not good372,00good476,00good

CKBSF6B80,90not good372,00good476,00good

Pada tabel 4.4 dapat dilihat untuk gangguan satu fasa ke tanah kondisi setiap feeder pada lokasi gangguan kedua dan ketiga berada pada standar yang diizinkan. Oleh karena itu, tidak penulis hanya perlu melakukan setting improvement untuk recloser atau OCR pada lokasi gangguan pertama saja. Adapun besar arus gangguan satu fasa ke tanah yang terjadi di setiap feeder pada transformator CKBSTX1 tidak mengakibatkan OCR di transformator beroperasi karena nilainya masih berada di bawah arus pick up dari OCR tersebut. Oleh karena itu nilai time difference antara OCR di feeder dengan OCR di transformator tidak dihitung.Pada feeder CKBSF4 yang tidak terdapat recloser hanya dihitung time difference antara fuse dengan OCR di feeder dan time difference antara OCR di feeder dengan OCR di transformator. Sedangkan untuk feeder lain di transformator CKBSTX2 ketiga lokasi gangguan dapat dihitung nilai time difference antar peralatan proteksinya.Berdasarkan tabel 4.4 dapat disimpulkan bahwa nilai time difference yang paling kecil adalah pada feeder CKBSF6A dan CKBSF6B yakni sebesar 80,90 ms di lokasi gangguan pertama. Sedangkan nilai time difference yang paling besar adalah pada feeder CKBSF5A, CKBSF5B, CKBSF6A dan CKBSF6B di lokasi gangguan ketiga.

4.3.4 Setting improvement gangguan satu fasa ke tanahBerdasarkan tabel 4.4 hanya feeder CKBSF1 yang memenuhi standar sedangkan feeder lain masih jauh dari standar yang ditetapkan. Oleh karena itu, setting improvement dilakukan pada semua feeder kecuali feeder CKBSF1. Setelah dilakukan proses perubahan setting, diperoleh hasil seperti yang dapat dilihat pada tabel 4.5. (Detail waktu operasi setiap peralatan proteksi dapat dilihat pada lampiran)

Tabel 4.5 Time difference hubung singkat satu fasa ke tanah (after improvement)FeederTime Difference (ms)


CKBSF1267,10good230,00good--





CKBSF4--454,90good473,00good





Pada tabel 4.5 dapat dilihat bahwa nilai time difference di setiap feeder sudah memenuhi standar yang diizinkan dengan nilai time difference yang paling kecil adalah 200,10 ms dan nilai time difference yang paling besar adalah 476 ms.

4.3.5 Perbandingan time difference sebelum dan sesudah setting improvementPerbandingan nilai time difference sebelum dan sesudah setting improvement untuk gangguan hubung singkat tiga fasa dan satu fasa ke tanah dapat dilihat pada tabel 4.6 dan tabel 4.7.

Tabel 4.6 Perbandingan time difference gangguan tiga fasaFeederSebelumSesudah

Delta1Delta2Delta3Delta1Delta2Delta3

CKBSF189,00459,00526,00203,00344,00526,00

CKBSF2A137,50194,00526,00200,50203,00455,00

CKBSF2B137,50194,00526,00200,50203,00455,00

CKBSF3A137,50194,00526,00200,50203,00455,00

CKBSF3B137,50194,00526,00200,50203,00455,00

CKBSF4-334,50--334,50-

CKBSF5A62,00656,90-201,40519,00-

CKBSF5B78,70577,70-201,60454,00-

CKBSF6A31,10298,40-200,50203,00-

CKBSF6B31,10298,40-200,50203,00-

Tabel 4.7 Perbandingan time difference gangguan satu fasa ke tanahFeederSebelumSesudah

Delta1Delta2Delta3Delta1Delta2Delta3

CKBSF1267,10230,00-267,10230,00-

CKBSF2A88,90364,00-201,90252,00-

CKBSF2B88,90364,00-201,90252,00-

CKBSF3A88,90364,00-201,90252,00-

CKBSF3B88,90364,00-201,90252,00-

CKBSF4-454,90473,00-454,90473,00

CKBSF5A170,10355,00476,00200,10325,00476,00

CKBSF5B95,10420,00476,00200,10314,00476,00

CKBSF6A80,90372,00476,00200,90253,00476,00

CKBSF6B80,90372,00476,00200,90253,00476,00

Dari tabel 4.6 dan tabel 4.7 dapat dilihat bahwa berubahnya nilai delta1 akan mempengaruhi berubahnya nilai delta2. Hal ini dikarenakan penulis telah menggeser kurva recloser ke atas sehingga mengakibatkan nilai delta2 menjadi semakin kecil. Saat penulis menggeser kurva OCR di feeder juga akan mengakibatkan nilai delta3 semakin kecil seiring naiknya nilai delta2. Perubahan yang dilakukan ini diharapkan tidak terlalu jauh dari standar yang telah ditetapkan.Tabel 4.8 di bawah ini menunjukkan rekomendasi penulis tentang perubahan setting untuk memperbaiki nilai time difference di setiap feeder untuk gangguan hubung singkat tiga fasa.

Tabel 4.8 Perubahan setting untuk gangguan tiga fasaKomponenSebelumSesudah

CurveTMDCurveTMD

OCR1-0,52-0,52

OCR2-0,52-0,63

OCR3-0,52-0,63

OCR4-0,52-0,52

OCR5-0,52-0,52

OCR6-0,52-0,63

36CW52Kyle112NoneKyle113None

100AKyle120NoneKyle1201,46

100BKyle120NoneKyle1201,46



36CT21Kyle112NoneKyle1201,14

36CU25Kyle112NoneKyle1130,96

36CY34Kyle107NoneKyle1201,46

35CW35Kyle107NoneKyle1201,46

Cat : abu-abu = setting yang berubahDari tabel 4.8 dapat dilihat bahwa hanya OCR1, OCR4 dan OCR5 saja yang tidak perlu dilakukan perubahan setting. Untuk OCR penulis hanya melakukan perubahan pada time dial saja. Sedangkan untuk recloser yang dapat diubah adalah time multiplier. Jika dengan mengubah time multiplier suatu kurva belum juga sesuai dengan standar yang ditetapkan maka penulis mengubah bentuk kurvanya. Metode yang dilakukan penulis adalah trial and error yakni dengan mencoba setiap bentuk kurva yang tersedia sampai diperoleh nilai time difference yang lebih besar dari 200 ms namun tidak terlalu jauh dari nilai tersebut.Tabel 4.9 di bawah ini menunjukkan rekomendasi penulis tentang perubahan setting untuk memperbaiki nilai time difference di setiap feeder untuk gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah.

Tabel 4.9 Perubahan setting untuk gangguan satu fasa ke tanahKomponenSebelumSesudah

CurveTMDCurveTMD

OCR1-0,27-0,27

OCR2-0,27-0,27

OCR3-0,27-0,27

OCR4-0,27-0,27

OCR5-0,27-0,27

OCR6-0,27-0,27

36CW52Kyle120NoneKyle120None





36CT21Kyle114NoneKyle1141,1

36CU25Kyle111NoneKyle1111,78

36CY34Kyle116NoneKyle1141,35

35CW35Kyle116NoneKyle1141,35

Cat : abu-abu = setting yang berubahDari tabel 4.9 dapat dilihat bahwa setiap OCR di feeder tidak perlu dilakukan perubahan setting. Recloser 36CW52 juga tidak direkomendasikan penulis untuk diubah karena masih sesuai dengan standar yang ditetapkan. Recloser lain di setiap feeder direkomendasikan penulis untuk diubah time multiplier atau bentuk kurvanya.

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

5.1KesimpulanBeberapa kesimpulan yang dapat diambil dari pelaksanaan kerja praktek ini antara lain :1. Perubahan setting yang direkomendasikan penulis untuk proteksi fasa OCR adalah pada OCR2, OCR3 dan OCR 6 dengan mengubah time dial menjadi 0,63.2. Perubahan setting yang direkomendasikan penulis untuk proteksi fasa recloser adalah pada 36CW52, 100A, 100B, 101A, 101B, 36CT21, 36CU25, 36CY34 dan 35CW25.3. Untuk proteksi ground OCR tidak direkomendasikan penulis untuk dilakukan perubahan setting karena masih berada pada batas yang diizinkan.4. Perubahan setting yang direkomendasikan penulis untuk proteksi ground recloser adalah pada 100A, 100B, 101A, 101B, 36CT21, 36CU25, 36CY34 dan 35CW25.5. Dalam melakukan setting improvement harus diperhatikan agar nilai time difference tidak terlalu jauh dari 200 ms, karena hal ini akan mengakibatkan waktu pemutusan yang lama sehingga berdampak buruk pada peristiwa arc flash.

5.2SaranBeberapa saran yang bisa penulis berikan untuk penyempurnaan laporan ini antara lain :1. Perubahan setting yang dilakukan penulis masih dengan metode trial and error sehingga perlu dibuat suatu program untuk memudahkan kegiatan setting improvement yang diperlukan.2. Perlu dilakukan suatu analisa mengenai optimalisasi setting dari peralatan proteksi dengan memasukkan parameter arcting time pada peristiwa arc flash.

DAFTAR PUSTAKA

Stevenson, W.D. (1996). Analisis Sistem Tenaga Listrik (4th ed.). Jakarta : Erlangga.Lesmana, Rio dkk. (2011). Protection White Book, Power Generation & Transmission PT. Chevron Pacific Indonesia. Indonesia : Duri.Sutarti. 2005. Analisa Perhitungan Setting Arus dan Waktu pada Rele Arus Lebih (OCR) sebagai Proteksi Trafo Daya di Gardu Induk Cawang Lama Jakarta. Skripsi Sarjana, Sekolah Tinggi Teknologi Indragiri, Indonesia.Syahrial dkk. 2013. Penentuan Setting Rele Arus Lebih Generator dan Rele Diferensial Transformator Unit 4 PLTA Cirata II. Skripsi Sarjana, Institut Teknologi Nasional, Indonesia.

Syahru Ramadhan Indra (1107114182) 45

Laporan Full (SYAHRU)

Documents