Makalah Seminar KP [PDF]

Citation preview

SISTEM PENGAMAN GENERATOR DENGAN REVERSE POWER RELAY PADA GEN-SET DIESEL CUMMINS 1000 kVA DI PUSAT PENGEMBANGAN SUMBER DAYA MANUSIA MINYAK DAN GAS BUMI (PPSDM MIGAS) Cepu Riki Khomarudin1), Surya Dewi Nugraheni2) Program Diploma Teknologi Listrik, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada Jl.Yacaranda, sekip unit 4 kompleks UGM Yogyakarta 55281 e-mail : [email protected], [email protected] Abstrak Generator-set merupakan sumber tenaga listrik yang utama di Pembangkit Listrik tenaga Diesel (PLTD). Di PPSDM Migas gen-set satu satunya sumber tenaga listrik untuk menyuplai beban – beban di area utilities. Untuk itulah perlu beberapa pengaman agar kehandalan dapat terjamin. Salah satu pengaman yang digunakan pada gen-set adalah Relay Power Reverse. Relay ini bekerja untuk memutus circuit breaker apabila terjadi peristiwa motoring. Motoring adalah peristiwa berubahnya fungsi generator menjadi motor akibat adanya daya balik. Peristiwa motoring biasanya terjadi ketika akan melakukan sinkronisasi 2 buah generator akibat salah satu syarat sinkronisasi tidak terpenuhi. Dari gen-set dengan kapasitas 800 kW, maka besarnya nilai penyesuaian titik switching sebesar -5.7%. Sehingga merespon daya balik generator 5% (sesuai dengan 40 kW jika generator aktif daya 800 kW). Kata kunci : area utilities, gen-set, motoring, Relay Power Reverse 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Sistem proteksi power reverse di generator cummins 1000 kVA sangat penting digunakan agar suatu sistem tersebut aman, mudah digunakan, dan memiliki daya pakai yang lama. Sistem proteksi Power Reverse Relay memiliki fungsi sebagai pengaman generator untuk tidak berubah sebagai sebagai motor atau motoring. Hal ini terjadi apabila kita akan melakukan sistem sinkronisasi dengan 2 buah generator. Sistem Motoring adalah dimana daya yang seharusnya disalurkan ke sistem pembangkit utama generator, daya tersebut kembali ke generator income atau generator mendapat daya dari generator sistem sehingga berubah menjadi motor. Generator menjadi bagian yang vital karena selain menjadi pembangkit utama juga memiliki peralatan dan maintenance yang mahal. Sehingga peralatan proteksi sangat dianjurkan. Di PLTD PPSDM migas cepu



Makalah Seminar Kerja Praktik



sebagai penyedia listrik utama untuk jasa pengolahan minyak mentah di area kilang, untuk itu kehandalan dan efisien sangat diutamakan tentunya. 1.2 Tujuan Tujuan dari pembuatan laporan kerja praktik ini adalah : 1. Mengetahui salah satu permasalahan yang terjadi di saat dilakukan sinkronisasi. 2. Mengetahui salah satu sistem kerja dari pengaman generator saat akan dilakukan sinkronisasi. 3. Mengetahui cara setting relay power reverse 1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah yang diambil mengenai bidang kelistrikan di area kilang PPSDM MIGAS Cepu khususnya sistem pengaman prime mover atau penggerak mula



Page 1



generator-set diesel cummins 1000 kVA dengan Reverse Power Relay. 2. Tinjauan Perusahaan 2.1 Sejarah Singkat PPSDM MIGAS Cepu Cepu adalah sentral pengeboran sumur minyak pertama yang ada di Indonesia. Kilang Cepu diresmikan tanggal 28 Mei 1983 atas nama AB Versteegh. Sejarah pengembangannya dibagi 3 periode : i. Periode Jaman Hindia Belanda (Tahun 1886 -1942) Minyak dan Gas Bumi pertama kali ditemukan di Indonesia pada tahun 1886 boleh seorang Insinyur asal Belanda yang bernama Andrian Stoop di daerah Jawa Timur dan Jawa Tengah. Andrian Stoop mengadakan penelitian Minyak Bumi di Jawa dan mendirikan DPM (Dutsche Petroleum Maatschappij) pada tahun 1887. ii. Periode Jaman Jepang (Tahun 1942 1945) Pada zaman perang dunia ke II (Maret 1942) Jepang berusaha menguasai pulau Jawa dari tangan Belanda, dengan tujuan untuk menguasai daerah - daerah yang kaya akan sumber minyak. iii. Periode Jaman Kemerdekaan RI (1945 s/d sekarang) - Periode Tahun 1945 – 1950 Tanggal 15 Agustus 1945 Jepang menyerah kepada Sekutu. Hal ini menyebabkan terjadinya kekosongan kekuasaan di Indonesia. Pada tanggal 17 Agustus 1945, Indonesia memproklamasikan kemerdekaan sehingga Kilang minyak Cepu diambil alih oleh Indonesia. Desember 1949 dan menjelang 1950 setelah adanya penyerahan kedaulatan, Kilang minyak Cepu dan lapangan Kawengan diserahkan dan diusahakan kembali oleh BPM perusahaan milik Belanda. - Periode Tahun 1950 – 1951 Selepas kegiatan PTMN dibekukan pada akhir tahun 1949, dikenal sebagai Cepu Barat berpindah tangan kepada ASM (Administrasi Makalah Seminar Kerja Praktik



pengelolaan lapangan Ledok, Nglobo dan Semanggi yang pada saat itu Sumber Minyak) yang dikuasai oleh Komando Rayon Militer Blora - Periode Tahun 1951 – 1957 Pada tahun 1951 perusahaan minyak lapangan Ledok, Nglobo, Semanggi oleh ASM diserahkan kepada pemerintah sipil. Untuk kepentingan tersebut dibentuk panitia kerja yaitu Badan Penyelenggaraan Perusahaan Negara di bulan Januari 1951, yang kemudian melahirkan Perusahaan Tambang Minyak Republik Indonesia (PTMRI). - Periode Tahun 1957 – 1961 Pada tahun 1957, PTMRI diganti menjadi Tambang Minyak Nglobo, CA. - Periode Tahun 1961 – 1966 Tahun 1961, Tambang Minyak Nglobo CA diganti PN PERMIGAN (Perusahaan Minyak dan Gas Nasional) dan pemurnian minyak di lapangan minyak Ledok dan Nglobo dihentikan. Pada tahun 1962, Kilang Cepu dan lapangan minyak Kawengan dibeli oleh pemerintah RI dari Shell dan diserahkan ke PN PERMIGAN. - Periode Tahun 1966 – 1978 Berdasarkan Surat Keputusan Menteri Urusan Minyak dan Gas Bumi No. 5/M/Migas/1966 tanggal 04 Januari 1966, yang menerangkan bahwa seluruh fasilitas/instalasi PN Permigan Daerah Administrasi Cepu dialihkan menjadi Pusat Pendidikan dan Latihan Lapangan Perindustrian Minyak dan Gas Bumi (PUSDIKLAP MIGAS). - Periode Tahun 1978 – 1984 Berdasarkan SK Menteri Pertambangan dan Energi No. 646 tanggal 26 Desember 1977 PUSDIKLAP MIGAS yang merupakan bagian dari LEMIGAS (Lembaga Minyak dan Gas Bumi) diubah menjadi Pusat Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi Lembaga Minyak dan Gas Bumi (PPTMGB LEMIGAS) dan berdasarkan SK Presiden No. 15 tanggal 15 Maret 1984 pasal 107, LEMIGAS Cepu ditetapkan sebagai Lembaga Pemerintah dengan nama Pusat



Page 2



Pengembangan Tenaga Perminyakan dan Gas Bumi (PPT MIGAS). - Periode Tahun 1984 – 2001 Berdasarkan SK Menteri Pertambangan dan Energi No. 0177/1987 tanggal 05 Desember 1987, dimana wilayah PPT Migas yang dimanfaatkan Diklat Operasional/Laboratorium Lapangan Produksi diserahkan ke PERTAMINA EP ASSET 4 Cepu, sehingga Kilang Cepu mengoperasikan pengolahan crude oil milik PERTAMINA. Keberadaan PPT Migas ditetapkan berdasarkan Kepres No. 15/1984 tanggal 18 Maret 1984, dan struktur organisasinya ditetapkan berdasarkan Surat Keputusan Menteri Perta - Periode Tahun 2001 – 2016 Tahun 2001 PPT Migas Cepu diubah menjadi Pusdiklat Migas (Pusat Pendidikan dan Pelatihan Minyak dan Gas Bumi) Cepu sesuai SK Menteri ESDM (Energi dan Sumber Daya Mineral) nomor 150 Tahun 2001 dan telah diubah Peraturan Menteri ESDM nomor 0030 Tahun 2005 tanggal 20 Juli 2005. Kemudian diperbarui Peraturan Menteri No. 18 Tahun 2010 tanggal 22 November 2010. - Periode Mei 2016 – Sekarang Berdasarkan Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Nomor 13 Tahun 2016 tanggal 13 Mei 2016 dan diundangkan pada tanggal 24 Mei 2016 tentang organisasi dan tata kerja Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral nama Pusdiklat Migas Cepu berubah nama menjadi Pusat Pengembangan Sumber Daya Manusia Minyak Dan Gas Bumi (PPSDM Migas). 2.2 Visi dan Misi Perusahaan Visi Visi dari PPSDM migas Cepu adalah, menjadikan Pusat Pengembangan Sumber Daya Manusia Minyak dan Gas Bumi yang unggul dengan mewujudkan tata kepemerintahan yang bersih, baik, transparan dan terbuka.



Makalah Seminar Kerja Praktik



Misi a. Meningkatkan kapasitas aparatur Negara dan PPSDM migas untuk mewujudkan tata kepemerintahan yang baik, b. Meningkatkan kompetensi tenaga kerja sub-sector migas untuk berkompetensi melalui mekanisme ekonomi pasar, c. Meningkatkan kemampuan perusahaan minyak dan gas bumi menjadi lebih kompetitif melalui program pengembangan sumber daya manusia. 2.3 Peningkatan dan Prospek Perusahan Berdasarkan Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral No.13 tahun 2016 tentang Organisasi dan Tata Kerja Kementrian Energi Dan Sumber Daya Mineral pasal 893 bahwa Pusat Pengembangan Sumber Daya Manusia Minyak dan Gas Bumi mempunyai tugas melaksanakan Pengembangan Sumber Daya Manusia di bidang Minyak dan Gas Bumi. 2.4 Struktur Organisasi Perusahaan



Gambar 1 Struktur organisasi perusahaan 3. Dasar Teori 3.1 Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Diesel



Page 3



Pembangkit Listrik Tenaga Diesel atau PLTD merupakan pembangkit listrik yang menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover). Putaran mesin diesel ini yang akan memutar rotor generator, sehingga generator dapat membangkitkan listrik. Bahan Bakar Minyak (BBM) yang digunakan pada mesin diesel ini adalah jenis solar, dimana bahan bakar tersebut mudah didapatkan. 3.2 a. b. c. d. e. f. g.



Gambar 3 Sistem eksitasi tanpa sikat 3.4 Cara Kerja Generator-set dengan PMG



Bagian – Bagian pada PLTD Alternator Mesin Diesel Sistem Bahan Bakar Automatic Voltage Regulator (AVR) Sistem Pelumasan Charger Baterai Kontrol Panel



3.3 Proses Pembangkitan Listrik Pada sistem eksitasi di generator terdapat 2 sistem eksitasi: a. Dengan sikat atau Brush generator Pada sistem eksitasi menggunakan sikat, sumber tenaga listriknya berasal dari generator arus searah (DC) atau generator arus bolak balik (AC) yang disearahkan terlebih dahulu dengan menggunakan rectifier. Untuk mengalirkan arus eksitasi dari main exciter ke rotor generator menggunakan slip ring dan sikat arang.



Gambar 2 Skema Eksitasi dengan Sikat b.



Tanpa sikat atau Brushless generator Sistem eksitasi tanpa sikat merupakan sistem penyaluran arus eksitasi tanpa menggunakan sikat arang. Sebagai sumber eksitasinya adalah dengan Permanent Magnet Generator (PMG).



Makalah Seminar Kerja Praktik



Gambar 4 Diagram Alir Prinsip Kerja Generator dengan PMG 4. Generator-set cummins tipe 38-G5 kapasitas 1000 kVA 4.1 Sinkronisasi generator cummins tipe KTA 35-G5 a. Syarat – syarat sinkronisasi Syarat – syarat dalam sinkronisasi 2 buah generator harus memperhatikan beberapa faktor dibawah agar memiliki nilai yang sama. Hal ini agar generator sistem maupun generator incoming dapat beroperasi paralel. i. Tegangan ii. Frekuensi iii. Perbedaan fasa (sudut fasa) iv. Urutan fasa b. Cara sinkronisasi 2 Generator i. Atur beberapa persyaratan dalam sinkronisasi sama dengan generator di sistem Page 4



ii. Pilih mode pada generator saat akan melakukan sinkronisasi. Pada generator-set cummins ini menggunakan mode manual. iii. Saat synchroscope menunjukkan arah jam 12, maka tombol sinkronisasi dapat ditekan iv. Bila gagal dalam sinkronisasi karena menekan tombol sinkronisasi tidak tepat jam 12, perhatikan kembali persyaratan dalam sinkronisasi tersebut



Gambar 5 Rangkaian Sistem Sinkronisasi 2 Generator c. Masalah yang terjadi saat Sinkronisasi Masalah utama yang sering terjadi pada saat sinkronisasi yaitu motoring. Pada sinkronisasi apabila generator incoming frekuensinya dibawah dari frekuensi sistem kemudian circuit breaker dihubungkan dan frekuensinya tidak segera dinaikkan dapat membuat generator incoming menyerap daya dari sistem atau terjadi daya balik sehingga fungsi generator berubah menjadi motor.



Relay proteksi power reverse berfungsi untuk melindungi generator yang disinkronisasi apabila terjadi gangguan motoring. b. Data setting reverse power relay RW 1 – 10 Tabel 1 Data setting relay 10%. 110 W Fabr. Nr. 0620706-48-66 Un : 230V Jn : 5A Fn : 50-60 Uv : 230V Jv : 5VA Fv : 50-60 c. Cara kerja relay power reverse Relai power reverse RW1-10 terdiri dari rangkaian pengukur daya elektronik dan rangkaian waktu yang dapat disesuaikan secara bebas untuk penundaan switching untuk jeda waktu koneksi. Sekitar 8 detik setelah diberi tegangan suplai, sirkuit pengukur daya akan menentukan besar dan arah daya 3 fasa dan menyebabkan perubahan pada relay dari posisi kontak 1 ke posisi kontak 2 (lihat gambar 7).



Gambar 7 Cara kerja Relay Power Reverse



4.2 Sistem Proteksi Power Reverse saat Sinkronisasi pada Generator Cummins a. Reverse Power Relay RW 1 - 10



Gambar 8 Rangkaian Pemasangan Relay Power Reverse



Gambar 6 Bentuk fisik power reverse relay



Makalah Seminar Kerja Praktik



d. Cara setting relay power reverse Daya aktif dari generator: PGEN = 1000 kVA X 0,8 = 800 kW Arus nominal dari RW1 IN = 5 A Tegangan nominal RW1 UN = 230 V Page 5



Rasio dari trafo arus ni



= 1000A/5A = 200 A Daya referensi per unit sesuai dengan persamaan 4.1: PRW1-10 = (√3) x IN x (√3) x UN x ni x un..(4.1) = (√3) x 5 x (√3) x 230 x 200 = (3) x 5 x 230 x 200 = 693 kW Dimana, PRW1-10 = Daya referensi dari RW1 ….. (kW) IN = Arus Nominal dari waktu tunda ….. (A) UN = Tegangan Nominal dari waktu tunda….(V) ni = Rasio dari trafo arus nu = Rasio dari trafo tegangan (√3) x (√3) = 3 (sistem 3 fasa untuk 4 kawat di tipe RW 1-10)



3.



Jika relai harus merespon dengan kekuatan balik 5% (mengacu pada kekuatan aktif generator), maka PREV = -5% dan nilai penyesuaian dapat dihitung dengan cara berikut:



[3]



Nilai penyesuaian titik switching %



4.



Untuk Gen-set diesel Cummins 1000 kVA (800 kW) nilai penyesuaian titik switching diatur pada titik -5,7% agar relay bekerja saat generator menyerap daya sebesar 5% dari 800 kW. Apabila Reverse Power Relay sudah bekerja maka perlu adanya reset agar dapat bekerja dengan baik kembali untuk mencegah terjadinya kerusakan.



Referensi [1] PT.Sinar Elektrindo Perkasa Data Sheet Power Reverse Relay [2] http://anak-elektrostj.blogspot.co.id/2013/04/relay-proteksigenerator.html



http://www.agrobisnisinfo.com/2016/02/cara -kerja-genset-dan-bagian-bagiannya.html [4] http://blog.qualitypower.co.id/2015/06/nama-



800 𝑘𝑊



= 693 𝑘𝑊 x (-5%)



dan-bagian-bagian-pada-generator-set-



= -5.7%



genset.html



Dari perhitungan diatas, relay RW1 - 10 titik switching harus disesuaikan menjadi 5,7%, sehingga merespon daya balik generator 5% (sesuai dengan 40 kW jika generator aktif daya 800 kW).



[5]



5. Kesimpulan 1. Relay power reverse tipe RW 1 - 10 digunakan untuk melindungi generator saat dilakukan sikronisasi 2 buah generator agar aliran daya tidak berbalik arah, sehingga dapat mencegah fungsi generator menjadi motor. 2. Penyebab terjadinya peristiwa generator berubah fungsi menjadi motor pada saat proses sinkronisasi generator yaitu apabila nilai frekuensi generator incoming lebih rendah dari frekuensi sistem dan tidak segera dinaikkan.



[6]



https://direktorilistrik.blogspot.co.id/2015/01/ pengenalan-fungsi-dan-operasional-relayreverse-power.html



https://duniaberbagiilmuuntuksemua.blogspo t.co.id/2016/11/mengenal-fungsi-avr-padagenerator-ac-3-phase.html [7] https://ezkhelenergy.blogspot.co.id/2011/07/ pembangkit-listrik-tenaga-diesel-pltd.html) [8] Https://ugmmagatrika.wordpress.com/2013/0 5/04/cara-kerja-generator-listrik-brushless-



Makalah Seminar Kerja Praktik



Page 6



dengan-menggunakan-pmg-permanentmagnet-generator/



[9] http://www.sekedarposting.com/2014/01/pe mbangkit-listrik-tenaga-diesel-pltd_18.html



Makalah Seminar Kerja Praktik



Page 7