LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN
SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR 13,8KV/2,4KV (TR-121) MENGGUNAKAN SEPAM 1000+T20 DI UNIT AMONIA PADA PT. PUPUK ISKANDAR MUDA II
Oleh Nica Astrianda,S.ST 1201201765
PROGRAM AKADEMI KOMUNITAS JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE 2013
ABSTRAK SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR TRANSFORMATOR 13,8KV/2,4KV (TR-121) MENGGUNAKAN SEPAM 1000+T20 DI UNIT AMONIA PADA PT. PUPUK ISKANDAR MUDA II Oleh Nica Astrianda, S.ST NIM: 1201201765
Transformator berperan penting dalam menyalurkan arus dari generator ke peralatan – peralatan listrik yang lain demi kelancaran produksi PT. Pupuk Iskandar Muda, sehingga apabila terjadi gangguan pada alat ini maka proses produksi akan sedikit terhambat dan akan mengakibatkan tidak tercapainya target produksi dari industri tersebut. Maka dari itu suatu sistem perlindungan atau proteksi diperlukan oleh trafo untuk meminisilir kerusakan apabila terjadi gangguan. Salah satu alat proteksi transformator yang digunakan pada PT. Pupuk Iskandar Muda adalah Sepam 1000+ Serial 20 Type T20. Alat ini merupakan alat proteksi digital yang dapat memproteksi gangguan overcurrent yang disebabkan oleh overload , transien arus awal, hubung singkat dua dan tiga fasa, hubung singkat fasa ke ground, unbalanced negative sequence sequence dan thermal overload . Secara umum prinsip kerja Sepam ialah data yang diperoleh dari trafo di bandingkan dengan seting parameter, kemudian Sepam akan mengambil tindakan (ditripkan atau tidak) dan hasilnya ditampilkan pada display Sepam. display Sepam. Kata kunci: gangguan, transformator tiga fasa, proteksi, Sepam 1000
DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR PENGESAHAN KAMPUS ............................................ ............................................................... ................... ABSTRAK.............................................................. .................................................................................... ............................................. ....................... i PRAKATA .......................................... ................................................................. ............................................. ......................................... ................... ii DAFTAR ISI ........................................... ................................................................. ............................................ ...................................... ................ iv DAFTAR GAMBAR ......................................... ............................................................... ............................................ ........................... ..... ix DAFTAR TABEL .......................................... ................................................................. ............................................. .............................. ........ xi BAB I PENDAHULUAN ......................................... ............................................................... .......................................... .................... 1 I.1 Latar Belakang ......................................... ............................................................... ............................................ ........................... ..... 1 I.2 Batasan Masalah .......................................... ................................................................ ............................................ ........................ 2 I.3 Perumusan Masalah ............................................ .................................................................. ...................................... ................ 2 I.4 Tujuan Penulisan .......................................... ................................................................ ............................................ ........................ 2 I.5 Manfaat Masalah .......................................... ................................................................ ............................................ ........................ 3 I.6 Tempat Pelaksanaan ............................................ .................................................................. ...................................... ................ 3 I.7 Metode Penulisan .......................................... ................................................................ ............................................ ........................ 3 I.8 Sistematika Penulisan ......................................... ............................................................... ...................................... ................ 4 BAB II GAMBARAN UMUM PT. PUPUK ISKANDAR MUDA ................... 6 II.1 Sejarah ringkas PT.Pupuk Iskandar Iskandar Muda ......................................... .............................................. ..... 6 II.2 Pabrik dan Sarana pendukung ............................ .................................................. ...................................... ................ 7 II.2.1 Unit Utility............................................ .................................................................. ............................................ ........................ 7 II.2.1.1 Area water wate r intake facility .................................................... ............................................................ ........ 8 II.2.1.2 Unit Pengolahan Air ................................................. .................................................................... ................... 8 II.2.1.3 Unit Pembangkit Steam ............................................ ............................................................... ................... 8 II.2.1.4 Unit Pembangkit Listrik ....................................... ............................................................. ........................ 8 II.2.1.5 Unit Udara Instrumen/Udara Pabrik ........................................... ............................................. 10 II.2.1.6 Unit Gas Matering Station Stat ion ................................................ ....................................................................... ....................... 10 II.2.1.7 Unit Pengolahan Air Buangan ................................................. ................................................................. ................ 10 II.2.2 Unit Amonia .............................................................. .................................................................................... ........................ 10 II.2.2.1 Unit Persiapan Persia pan Gas Umpan Baku ................................................ ................................................ 11 II.2.2.2 Unit Pembuatan Gas Sintesa ............................................ ........................................................ ............ 12 II.2.2.3 Unit Pemurnian Gas Sintesa ............................................ ........................................................ ............ 12 II.2.2.4 Unit sintesa Amonia.......................................... ................................................................. ........................... .... 12
II.2.2.5 Unit Pendingin Amonia ............................................................... 12 II.2.2.6 Unit Daur Ulang Amonia ............................................................. 13 II.2.2.7 Unit Daur Ulang Hidrogen........................................................... 13 II.2.2.8 Unit Pembangkit Steam ............................................................... 13 II.2.3 Unit Urea........................................................................................... 14 II.2.3.1 Keuntungan proses Granulasi ...................................................... 16 II.2.3.1 Filosofi Proses Granul ................................................................. 17 II.3 Unit Penunjang Produksi .......................................................................... 20 II.3.1 Produksi ............................................................................................ 21 II.3.2 Pemasaran ......................................................................................... 22 II.3.2.1 Dalam Negeri .............................................................................. 22 II.3.2.1 Luar Negeri ................................................................................. 22 II.4 Pencegahan Pencemaran .......................................................................... 22 II.5 Struktur organisasi PT.Pupuk Iskandar Muda .......................................... 23 II.6 Lokasi dan Area Pabrik PT. Pupuk Iskadar Muda ................................... 24 II.7 Kepudulian Lingkungan ........................................................................... 25 II.8 Pembinaan Wilayah ................................................................................. 26 II.9 Prestasi dan Penghargaan ......................................................................... 27
BAB III SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR 13.8KV/2.4KV
(TR-121)
MENGGUNAKAN SEPAM 1000+ T20 DI UNIT AMONIA PADA PT. PUPUK ISKANDAR MUDA II .......................................................................... 28 III.1 Pengertian Transformator ........................................................................ 28 III.2 Bagian-bagian Transformator ................................................................. 29 III.2.1 Inti Besi ........................................................................................... 29 III.2.2 Kumparan Transformator ................................................................ 30 III.2.3 Bushing ........................................................................................... 31 III.2.4 Pendingin......................................................................................... 31 III.2.5 Tap Changer (Perubah Tap) ............................................................ 33 III.2.6 Tangki dan Konservator .................................................................. 33 III.3.7 Minyak Trafo .................................................................................. 35 III.3 Minyak Trafo Sebagai Media Pendingin ................................................ 37 III.4 Prinsip Kerja Transformator ................................................................... 38 III.5 Transformator tiga fasa ........................................................................... 40
III.5.1 Arus berlebih pada fasa ................................................................... 40 III.5.2 Hubungan transformator tiga phasa ................................................ 42 III.6 Spesifikasi Transformator 13.8KV/2.4 KV(TR-121) ............................ 45 III.7 Gangguan pada Transformator ............................................................... 46 III.8 Komponen-komponen Simetris .............................................................. 47 III.8.1 Sintesis fasor tak simetris dari komponen-komponen simetrisnya 47 III.8.2 Operator - Operator ......................................................................... 50 III.8.3 Simetris fasor tak simetris ............................................................... 51 III.9 Sistem proteksi ........................................................................................ 54 III.9.1 Relay ............................................................................................... 54 III.9.2 Syarat Relay dan Proteksi ............................................................... 55 III.9.3 Karakteristik Waktu Kerja Relay .................................................... 57 III.9.3.1 Relay Arus Lebih Waktu Seketika .......................................... 57 III.9.3.1 Relay Arus Lebih Waktu Tertentu .......................................... 58 III.9.3.1 Relay Arus Lebih Waktu Terbalik ........................................... 59 III.9.3.1 Relay Arus Lebih Waktu IDMT ............................................. 60 III.9.4 Proteksi terhadap gangguan pada transformator ............................. 61 III.10. Sepam 1000+ ........................................................................................ 62 III.10.1 Fungsi-fungsi yang tersedia pada sepam1000+ T20 ..................... 63 III.10.2 Seting range pada sepam ............................................................... 65 III.10.3 Parameter seting sepam pada MCC 121 out going ammonia 2.4 KV .................................................................................66 III.11 Prinsip kerja Sepam .............................................................................. 67 III.11.1 Prinsip kerja Sepam pada proteksi gangguan overcurrent .......... 67 III.11.2 Prinsip kerja Sepam pada proteksi gangguan tanah ...................... 70 III.11.3 Prinsip kerja Sepam pada proteksi gangguan ketidakseimbangan 73 III.11.4 Prinsip kerja Sepam pada proteksi gangguan thermal overload ...... 75 III.11.4 Prinsip kerja Buchholz ..................................................................... 75 BAB IV PENUTUP ............................................................................................ 77 IV.1 Kesimpulan ............................................................................................. 77 IV.2 Saran
............................................................................................. 88
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 89 LAMPIRAN
.............................................................................................
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar II.1 Blok Diagram Proses Plant Ammonia ........................................... 11 Gambar II.2 Blok Diagram Proses Plant Urea ................................................... 14 Gambar II.3 TEC Urea Granulation Proses ....................................................... 19 Gambar II.4 Letak geografis PT. Pupuk Iskandar Muda .................................... 25 Gambar III.1 Bagian dan Lambang Transformator ............................................. 29 Gambar III.2 Inti besi dan laminasi yang diikat fiber glass ................................ 29 Gambar III.3 Kumparan trafo phasa RST ........................................................... 30 Gambar III.4 Bentuk Fisik Bushing .....................................................................31 Gambar III.5 Perubah tap tegangan tinggi (ON Load) pada transformator tenaga 3 phasa 50 Hz ................................................................................ 33 Gambar III.6 Konservator ................................................................................... 34 Gambar III.7 Silicagel . ......................................................................................... 34 Gambar III.8 Suatu arus listrik yang mengelilingi inti besi m aka besi itu menjadi magnet ........................................................................................... 39 Gambar III.9 Suatu lilitan ................................................................................... 39 Gambar III.10 Prinsip Kerja dari Transformator ................................................ 39 Gambar III.11 Skema transformator kumparan primer dan kumparan sekunder terhadap medan magnet ............................................................... 40 Gambar III.12 Kontruksi Transformator Tiga Fasa Tipe Inti .............................. 41 Gambar III.13 Transformator Tiga Fasa Tipe Cangkang .................................... 41 Gambar III.14 Transformator Tiga Fasa hubungan bintang ................................ 42 Gambar III.15 Transformator Tiga Fasa hubungan segitiga/delta ....................... 43 Gambar III.16 Transformator Tiga Fasa hubungan zig-zag ................................ 44 Gambar III.19 Diagram fasor berbagai pangkat dari operator a ......................... 52 Gambar III.17 Transformator 13.8KV/2.4KV(TR-121)...................................... 46 Gambar III.18 Tiga himpunan fasor seimbang yang merupakan komponen simetris dari tiga fasor tak seimbang ............................................ 49
Gambar III.19 Penjumlahan secara grafis komponen-komponen untuke mendapatkan tiga fasor seimbang ................................................ 49 Gambar III.20 Diagram fasor berbagai pangkat dari operator a ......................... 51 Gambar III.21 Karakteristik waktu seketika ........................................................ 58 Gambar III.22 Karakteristik Waktu Tertentu....................................................... 58 Gambar III.23 Karakteristik Waktu Terbalik....................................................... 60 Gambar III.24 Karakteristik IDMT...................................................................... 60 Gambar III.25 Sepam 1000+................................................................................ 62 Gambar III.26 Blok diagram proteksi terhadap phase overcurrent ..................... 68 Gambar III.27 Karakteristik phase invers time overcurrent relay pada sepam ... 69 Gambar III.28 Karakteristik High Stage Overcurrent Protection Relay pada sepam ........................................................................................... 70 Gambar III.29 Diagram blok proteksi terhadap earth fault ................................. 71 Gambar III.30 Karakteristik Low Earth Fault Protection Relay pada Sepam ..... 72 Gambar III.31 Karakteristik Earth Fault High Set Relay .................................... 73 Gambar III.32 Diagram blok proteksi terhadap unbalanced ............................... 73 Gambar III.33 Karakteristik Unbalanced Protection Relay pada Sepam ............ 74 Gambar III.34 Relay Buchholz ............................................................................ 75
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel II.1 Industri Pupuk Dunia ......................................................................... 15 Tabel II.2 Perbandingan Urea Prill dan Granule ................................................ 15 Tabel II.3 Prestasidan penghargaan yang diraih PT. Pupuk Iskandar Muda ...... 27 Tabel III.1 Tipe Pendingin Transformator Menurut Standar IEC ...................... 32 Tabel III.1 Data setting dan hasil pengujian Overcurrent Low set (50/51) ......... 68 Tabel III.2 Data setting dan hasil pengujian Overcurrent High set (50/51) ........ 69 Tabel III.3 Data setting dan hasil pengujian Earth fault Low set (50N/51N) ...... 71 Tabel III.4 Data setting dan hasil pengujian Earth fault High set (50N/51N)..... 72 Tabel III.5 Data setting dan hasil pengujian Unbalanced (45) ............................ 74
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
PT. Pupuk Iskandar
Muda dikenal sebagai perusahan Badan Usaha Milik Negara
(BUMN) yang bergerak dalam industri pupuk yang memproduksi pupuk urea. Seperti yang kita ketahui bahwa Indonesia adalah negara agraris yang sebagian besar pencahariannya adalah pertanian. Untuk mencukupi bahan pangan bagi seluruh rakyat Indonesia, pemerintah menitikberatkan pada sektor pertanian, sehingga pemerintah perlu mencari cara lain untuk meningkatkan kebutuhan akan lahan-lahan pertanian, maka pemerintah kita harus berusaha untuk mendirikan industri pupuk. Dalam kegiatan perindustrian, energi listrik sangat berperan dalam operasional produksi pupuk seperti motor, generator, transforator dan lain-lain. Peralatan - peralatan tersebut sangat penting dalam mendukung kelancaran produksinya. Untuk menyesuaikan tegangan dan daya beban dalam pemakaian digunakan peralatan listrik seperti transformator. Transformator yang digunakan di PT. Pupuk Iskandar Muda ada beberapa macam antara lain Transformator step up yaitu 11,5 KV / 13,5 KV , Transformator step down 13,8 KV / 2,4 KV , Transformator step down 13,8 KV / 480V, Transformator step down 13,8KV / 380V. Semua peralatan untuk pabrik menggunakan energi listrik dan tegangan kerja yang berbeda-beda maka sistem pengamanan juga harus diperhatikan untuk meminimalisir kerusakan apabila terjadi gangguan. Salah satu peralatan proteksi transformator distribusi tiga fasa yang digunakan pada PT. Pupuk Iskandar Muda II adalah Sepam 1000+ T20. Karena pentingnya sistem proteksi dalam sebuah perusahaan atau pabrik sebagai penunjang keberhasilan produksi, maka penulis mengambil suatu rumusan masalah dan menyusun sebuah laporan praktek kerja lapangan dengan judul “Sistem Proteksi Transformator 13,8KV/2,4KV (TR-121) Menggunakan Sepam 1000+T20 di Unit Amonia Pada PT. Pupuk Iskandar Muda II”.
I.2
Batasan Masalah
Pada PT.Pupuk Iskandar Muda banyak terdapat trafo dengan berbagai sistem proteksi. Oleh karena itu, untuk membatasi masalah yang akan dibahas dalam laporan ini ,
penulis hanya akan membahas mengenai sistem proteksi transformator 13,8KV/2.4KV (TR121) menggunakan sepam 1000+ T20 pada PT. Pupuk Iskandar Muda II.
I.3
Perumusan Masalah
Objek yang ditijau dari praktek kerja lapangan ini adalah Sistem Proteksi Transformator 13,8KV/2,4KV (TR-121) Menggunakan Sepam 1000+T20 di Unit Amonia Pada PT. Pupuk Iskandar Muda II. Adapun rumusan masalah dari laporan ini adalah: 1. Gangguan apa saja yang dapat diproteksi oleh sepam 1000+ T20 ? 2. Bagaimana prinsip kerja sepam 1000+ T20 ? 3. Bagaimana proses terjadinya trip apabila adanya gangguan pada transformator 13.8KV/2.4KV (TR-121) ?
I.4
Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dalam penulisan laporan praktek kerja lapangan ini yang dilakukan pada PT.Pupuk Iskandar Muda II yaitu : 1. Untuk mengetahui gangguan-ganguan yang dapat diproteksi oleh sepam 1000+ T20. 2. Untuk mengetahui prinsip kerja sepam 1000+T20. 3. Untuk mengetahui bagaimana proses terjadinya pengetripan apabila adanya gangguan pada transformator (TR-121)13.8KV/2.4KV.
I.5
Manfaat Penulisan
Adapun manfaat dalam penulisan laporan praktek kerja lapangan ini yang dilakukan pada PT.Pupuk Iskandar Muda II yaitu : 1. Untuk menambah wawasan dan ilmu pengetahuan dalam penerapan sistem proteksi pada dunia industri. 2. Dapat mengetahui cara kerja sistem proteksi pada trafo 13.8KV/2.4KV (TR-121) menggunakan sepam 1000+ T20.
I.6
Tempat Pelaksanaan
Praktek Kerja Lapangan (PKL) ini dilaksanakan di PT. Pupuk Iskandar Muda II Krueng Geukueh Aceh Utara mulai tanggal 15 Juli 2013 sampai dengan 16 Agustus 2013.
I.7
Metode Penulisan
Dalam Penulisan laporan praktek kerja lapangan ini penulis melakukan penelitian sebagai berikut : 1. Melakukan Observasi Kegiatan ini dilakukan dilapangan dengan mengamati secar a langsung trafo 13,8 KV / 2.4 KV (TR-121) dan sepam 1000+T20. 2. Metode Studi Literatur Kegiatan ini dilakukan dengan membaca dan mengambil teori dari buku-buku manual dan referensi lainnya yang berhubungan dengan penulisan laporan praktek kerja lapangan ini. 3. Metode wawancara Kegiatan ini dilakukan dengan mengadakan Tanya jawab kepada pembimbing serta staf lainnya mengenai Gangguan Transformator 13,8KV/2,4KV (TR-121) dan sistem proteksi Sepam 1000+T20.
I.8
Sistematika Penulisan
Untuk menyelesaikan permasalahan dalam laporan Praktek Kerja Lapangan agar penulisan lebih terarah, maka laporan ini disusun kedalam 5 bab dan masing-masing bab dirinci kedalam sub bab sehingga sistematika pembahasan dapat dijelaskan sebagai berikut :
BAB 1
: PENDAHULUAN Berisikan latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, tempat pelaksanaan, metode
penulisan, dan sistematika
penulisan dari laporan Praktek Kerja Lapangan ini. BAB II
: TINJAUAN UMUM PT.PUPUK ISKANDAR MUDA Pada bab ini berisikan tentang sejarah ringkas PT.Pupuk Iskandar Muda, Pabrik
dansarana
pendukung,Unit
penunjang
produksi,
Pencegahan
pencemaran, Struktur organisasi PT.Pupuk Iskandar Muda, Lokasi dan area pabrik pupuk iskandar muda,Kepedulian lingkungan, pembinaan wilayah, sserta prestasi dan penghargan.
BAB III
:
SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR 13,8KV/2,4KV (TR- 121)
MENGGUNAKAN SEPAM 1000+T20 DI UNIT AMONIA PADA PT. PUPUK ISKANDAR II Pada bab ini berisikan penjelasan mengenai pengertian transformator, bagian-bagian transformator, minyak trafo sebagai media pendingin, prinsip kerja transformator, transformator tiga fasa, gangguan-gangguan pada transformator, komponen-komponen simetris,dan sistem proteksi yang membahas mengenai sepam dan prinsip cara kerjanya dalam mengamankan terhadap gangguan pada trafo. BAB IV
: PENUTUP Bagian ini berisikan tentang kesimpulan dan saran dari keseluruhan pembahasan laporan Praktek Kerja Lapangan (PKL) ini.
BAB II TINJAUAN UMUM PT. PUPUK ISKANDAR MUDA II.1
Sejarah Ringkas PT. Pupuk Iskandar Muda
PT. Pupuk Iskandar Muda (PT. PIM) bergerak dalam bidang industri pupuk serta industri kimia lainnya. PT. Pupuk Iskandar Muda di dirikan pada tanggal 24 Februari 1982 dihadapan Notaris Soelaiman Ardjasasmita, SH sesuai akte No. 54 dengan nama PT. Pupuk Iskandar Muda, yang merupakan suatu Badan Usaha Milik Negara (BUMN) di bawah naungan Meneg. Pendayagunaan BUMN. Pembangunan proyek pabrik PIM ini awalnya dirintis oleh PT. PUSRI Pelembang sejak 1981, didukung dekat dengan sumber alam dan air yang merupakan bahan baku utama pembuatan pupuk urea, loksi pembangunan pabrik ditetapkan di
Krueng Geukueh,
Kabupaten Aceh Utara. Penandatanganan kontrak pembangunan pabrik dilakukan 2 Oktober 1981 antara Pemerintah RI yang dilaksanakan oleh Departemen Perindustrian c/q Dirjen Industri Kimia Dasar dengan kontraktor utama PT. Rekayasa Industri dari Indonesia dan Toyo Engineering Coorporation dari Jepang. Pembangunan pabrik dimulai 13 Maret 1982 dan selesai tiga bulan lebih awal dari rencana, pada akhir tahun 1984 pabrik mulai berproduksi, pengapalan perdana dilakukan 07 Februari 1985. Pada tanggal 20 Maret 1985 pabrik diresmikan oleh Presiden RI dan beroperasi secara komersial dimulai 1 April 1985 dengan kapasitas produksi yakni : a.
Unit Urea, menggunakan teknologi Mitsui Toatsu, Jepang dengan kapasitas desain sebesar 1.725 ton urea/ hari.
b.
Unit Ammoniak, menggunakan teknologi Kellog, Amerika, dengan kapasitas desain 1.000 ton ammonia/hari yang teroptimalkan menjadi 1.170 ton ammoniak/ hari. Pada saat peresmian pabrik PIM-1, Presiden RI menyatakan akan mendirikan pabrik
PIM-2 di tempat yang sama. Sejak saat itu, proyek pengembangan pabrik pupuk PIM-2 mulai dijajaki. Proyek ini tercatat dalam Blue Book Bappenas 1994 dan Pemerintah menyetujui pembangunan Proyek PIM-2 pada 20 November 1996. Pemancangan tiang pertama Proyek PIM-2 dilakukan pada tanggal 25 Februari 1999, namun karena situasi kemanan tidak kondusif, proyek dihentikan pembangunannya sejak 18 Desember 1999 dan baru dimulai pembangunan kembali pada tanggal 3 Juli 2002. Produksi ammoniak ( first drop) tercatat pada 18 Februari 2004 dan Proyek PIM-2 dinyatakan selesai pada tanggal 15 Agustus 2005 dengan kapasitas sebagai berikut :
a.
Unit Urea, menggunakn teknologi ACES-TEC, Jepang, dengan kapasitas desain sebesar 1.7225 metrik ton urea/ hari.
b.
Uniat Ammoniak, menggunakan teknologi Kellog Brown & Root, AS, dengan kapasitas 396.000 ton ammoniak/ tahun. Tertundanya pembangunan Proyek PIM-2 yang dibangun oleh konsorsium Toyo
Engineering Corporation Japan, PT. Rekayasa Industri, dan PT. Krakatau Engineering Corporation ini telah berdampak pada peningkatan biaya, yaitu dari USD 310,2 juta menjadi USD 344,8 juta.
II.2
Pabrik dan Sarana Pendukung
Pabrik dan sarana produksi terdiri dari beberapa unit, yaitu Unit Utilitas, Unit Ammonia dan Unit Urea.
II.2.1
Unit Utility
Unit Utility merupakan unit penunjang bagi unit-unit yang lain dalam suatu pabrik atau sarana penunjang untuk menjalankan suatu pabrik dari tahap awal sampai produk akhir. Pada PT. Pupuk Iskandar Muda , Unit Utility meliputi: a. Area Water Intake Facility b. Unit Pengolahan Air c. Unit Pembangkit Steam d. Unit Pembangkit Listrik e. Unit Udara Instrument / Udara Pabrik f. Unit Gas Matering Station g. Unit Pengolahan Air Buangan
II.2.1.1 Area Water I ntake F acil ity
Pada saat pabrik beroperasi, untuk melayani kebutuhan air diseluruh pabrik, perkantoran dan perumahan PT. Pupuk Iskandar Muda diambil dari sungai Peusangan yang jaraknya sekitar 25 km dari lokasi pabrik. Luas Daerah Aliran Sungai Peusangan adalah 2.260 km 2. Air ini dipompa dengan laju air normalnya sekitar 700-800 ton/jam pada tekanan minimum 2 kg/cm 2G. Pada fasilitas water intake terdapat 3 buah pompa, dimana setiap pompa memiliki kapasitas 1250 ton/jam. II.2.1.2 Unit Pengolahan Air
Kebutuhan air di dalam pabrik diperlukan untuk bahan baku proses yaitu dalam bentuk filter water dan demin water atau polish water , disamping itu diproduksi pula potable water sebagai air minum.
II.2.1.3 Unit Pembangkit Steam
Pada Unit Utility terdapat satu sumber pembangkit steam yang digunakan untuk kebutuhan operasi, yaitu package boiler . Air dari polish water tank dimasukkan ke dalam deaerator untuk menghilangkan gas CO 2 dan O2 yang menyebabkan korosi pada pipa-pipa. Di deaerator juga diinjeksikan hydrazine (N2H4) untuk mengikat gas O 2 yang terdapat dalam air. Pada outlet deaerator diinjeksikan ammonia yang befungsi untuk menaikkan pH dari boiler feed water .
II.2.1.4 Unit Pembangkit Listrik
Untuk memenuhi kebutuhan listrik, pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda men supply listrik dari beberapa generator sebagai sumber tenaga pembangkit listrik yang dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Main Generator ; dengan Daya : 20 MW dan Tegangan : 13.8 KV 2. Emergency Generator ; dengan Daya : 750 KW dan Tegangan : 480V 3. Uninterupted Power supply ( UPS ) dengan Daya : 80 KVA dan tegangan : 110V
Pada PIM-1 generator utama adalah pembangkit energi listrik utama
yang
digerakkan oleh turbin gas, generator ini berkapasitas 15 MW dengan tegangan yang dihasilkan 13,8 kV, tiga phasa di dalam switch room di utility, dari bus ini didistribusikan ke switch room lain dengan tegangannya diturunkan melalui trafo step down (13,8 kV - 2,4 kV) dan diturunkan lagi oleh trafo step down ke bus 480 V, kemudian diturunkan lagi dengan trafo step down ke 220 V. Pada PIM-2 generator utama adalah pembangkit energi listrik utama
yang
digerakkan oleh turbin gas, generator ini berkapasitas 20 MW dengan tegangan yang dihasilkan 11 kV lalu dinaikkan tegangannya dengan menggunakan transformator step up menjadi 13.8 kV, tiga phasa di dalam Motor Control Center (MCC) di utility, dari bus ini didistribusikan ke switch room lain dengan tegangannya diturunkan melalui trafo step down (13,8 kV - 2,4 kV) dan diturunkan lagi oleh trafo step down ke bus 480 V, kemudian diturunkan lagi dengan trafo step down ke 380/220 V.
Apabila Generator utama bermasalah, maka tenaga listrik akan dibebankan kepada Diesel Generator Emergency (DEG), pada PIM-1 generator ini memiliki dua fungsi bahan bakar yaitu minyak solar dan bisa juga bahan bakar gas alam, DEG berkapasitas 1.5 MW dengan tegangan yang dihasilkan 2.4 kV, tiga phasa. Untuk PIM-2 DEG menggunakan bahan bakar solar dengan kapasitas 760 kW dan menggunakan tegangan kerja 480 V, tiga phasa. Selain tiga pembangkit di atas juga terdapat suatu sistem beterai yaitu UPS (Uninterrupted Power Supply) yang berfungsi untuk mensuplai tenaga listrik keperalatan instrumentasi, paging dan alarm, yang mana peralatan tersebut tidak boleh terputus supply tenaga listriknya.
II.2.1.5 Unit Udara Instrument/Udara Pabrik
Kebutuhan pabrik saat awal pabrik dioperasikan dengan kompresor udara, setelah pabrik normal beroperasi udara diambil dari kompresor udara ammonia dengan tekanan 35 kg/cm2G. Udara ini masih belum kering atau murni maka dikeringkan pada dryer untuk menghilangkan H2O nya dengan menggunakan silica Alumina Gel (silicagel). Fungsi udara instrument adalah menggerakkan pneumatic control valve, purging di boiler, Flushing di turbin. Fungsi udara pabrik, antara lain Flushing jaringan pipa, Mixing tangki kimia, pengantongan urea, pembakaran di burning pit .
II.2.1.6 Unit Gas M ater in g Station
Gas alam yang berasal dari ladang Arun dengan flow 0 – 75.000 Nm 3/hr dengan tekanan 28,1 kg/cm 3G dan suhu ± 26 0C masuk ke dalam knock out drum untuk dipisahkan hidrokarbon berat dengan gas ringan. Hidrokarbon berat keluar dari bagian bawah dan gas ringan keluar dari bagian atas dan selanjutnya dialirkan ke pabrik Ammonia dan utility (untuk gas turbin atau boiler).
II.2.1.7 Unit Pengolahan Air Buangan
Untuk menghindari pencemaran terhadap lingkungan, maka buangan dari proses produksi diolah terlebih dahulu sebelum dibuang. Unit penampungan air limbah ini terdiri dari Waste Water Pond (WWP) dan Kolam Penampung dan Pengendalian Limbah (KPPL)
II.2.2
Unit ammonia
Unit ini berkemampuan memproduksi ammonia 1.170 ton/ hari atau 386.000 ton/ tahun, menggunakan proses Kellog dari Amerika dengan bahan baku gas alam, uap air (steam), dan udara. Gas alam di bebaskan dari senyawa impurities (senyawa-senyawa ikutan) kemudian diubah menjadi gas sintesa H 2, CO2 dn N2. Gas sintesa kemudian di konversikan menjadi ammonia, setelah beberapa reaksi dan pemurnian, ammonia ini siap dikirim untuk proses pabrik urea atau sebagai produk lansung ammonia.
Gambar II.1 . Blok Diagram Proses Plant Ammonia.
Proses pembuatan ammonia terdiri dari beberapa unit, yaitu : 1. Unit persiapan gas umpan bak u. 2. Unit pembuatan gas sintesa.
3. Unit pemurnian gas sintesa. 4. Unit sintesa ammonia. 5. Unit pendinginan ammonia.
6. Unit daur ulang ammonia. 7. Unit daur ulang hidr ogen.
8. Unit pembangkit steam.
II.2.2.1 Unit Persiapan Gas Umpan Baku
Gas alam dari PT. Exon Mobil dialirkan ke dalam Fuel and Feed Gas Knock Out Drum (61-200-F) untuk memisahkan senyawa hidrokarbon berat. Dari KO Drum sebagian gas alam digunakan sebagai bahan bakar dan sebagian lagi sebagai bahan baku proses. Sistem persiapan gas umpan baku terdiri dari beberapa tahapan proses, yaitu penghilangan sulfur, penghilangan mercury, dan penghilangan
II.2.2.2 Unit Pembuatan Gas Sintesa
Sistem ini bertujuan untuk mengubah gas yang berasal dari sistem persiapan gas umpan baku menjadi gas CO,
dan
.
II.2.2.3 Unit Pemurnian Gas Sintesa
Pada unit ini CO dan
dipisahkan dari gas sintesa, karena CO dan CO 2 dapat
meracuni katalis ammonia converter (61-105-D).
II.2.2.4 Unit Sintesa Ammonia
Gas sintesa murni dengan perbandingan volume konsentrasi N
sebesar 3 : 1, dan
sekitar 1,67%. Gas sintesa tersebut dikompres sampai 172 kg/
dipanaskan sampai 232
dan
dialirkan ke ammonia konverter (61-105-D).
Ammonia konverter dikondisikan pada temperatur 350 130 kg/
dan
sampai 500
dan tekanan
Reaksi pembentukan ammonia adalah eksotermis dimanfaatkan sebagai
pembangkit steam di 123-C1/C2.
II.2.2.5 Unit Pendinginan Ammonia
Untuk memberikan pendinginan pada ammonia diperlukan suatu sistem pendinginan untuk mengkondensasikan ammonia yang ada dalam gas sintesa, gas buang, serta gas pada interstage kompresor gas sintesa. Sistem pendinginan dilakukan dalam tiga tahap, yaitu : 1. Memberi pendinginan untuk mengkondensasikan ammonia yang ada dalam sintes a loop. 2. Memberi pendinginan untuk mengkondensasikan ammonia yang ada dalam gas buang. 3. Mendinginkan gas pada interstage kompresor gas sintesa. II.2.2.6 Unit Daur Ulang Ammonia ( Amm onia Recover y Uni t /ARU)
Unit ini berfungsi untuk menyerap N
yang terkandung didalam gas buang
sehingga diperoleh efisiensi produk ammonia yang lebih tinggi. Sebagai bahan yang masuk
ke ammonia recovery adalah gas buang bertekanan rendah yang berasal dari ammonia let down tank (51-107-F) dan flush drum gas chiller (51-126-C) yang dicampurkan dan dipisahkan kandungan ammonianya pada tekanan 15 kg/
dan suhu -26°C.
II.2.2.7 Unit Daur Ulang Hidrogen ( H idr ogen Recover y Uni t /HRU)
Unit daur ulang hidrogen merupakan unit tambahan di pabrik ammonia sehingga dengan adanya unit ini diharapkan akan dapat menaikkan nilai tambah dari gas buang di pabrik ammonia yang selama ini hanya dimanfaatkan untuk gas bakar. Prinsip kerja HRU adalah pemisahan gas proses (
) dari campuran gas buang didalam membrane Fibre Prism
Separator , untuk selanjutnya digunakan kembali pada proses p embuatan ammonia.
II.2.2.8 Unit Pembangkit Steam
Energi panas yang dihasilkan oleh panas reaksi proses, dimamfaatkan pada beberapa penukar panas untuk memanaskan air umpan boiler yang akan dijadikan steam. Penukar panas yang dilalui air umpan boiler adalah : a. Reformer Waste Heat Boiler (61-101-C). b. High Pressure Steam Superheater (61-102-C). c. HTS Effluent Steam Generator (61-103-C1/C2). d. Ammonia Converter Steam Generator (61-123-C1/C2). e. BFW Preheat Coil (61-1010BCB).
II.2.3
Unit Urea
Dengan menggunakan proses Mitsui Toatsu Total recycle C Improved. Unit ini mampu memproduksi pupuk urea butiran dengan kapasitas terpasang 1.725 ton/ hari atau 570.000 ton/ tahun. Urea yang dihasilkan di simpan dalam Bulk storage ataupun dikirm ke unit pengantongan. Urea dibuat dengan mereaksikan ammonia dengan karbondioksida, larutan urea murni dikristalkan secara vakum, kemudian dilelehkan kembali dalam Melter dengan menggunakan Steam sebagai pemanas. Dari atas Prilling Tower lelehan urea di teteskan yang kemudian akan memadat setelah didinginkan dengan udara.
Gambar II.2. Blok Diagram Proses Plant Urea
Adapun proses yang terjadi di pabrik urea adalah sebagai berikut : a. Seksi Sintesa b. Seksi Penguraian / Pemurnian c. Seksi Daur Ulang d. Seksi Pengkristalan dan Pembutiran Pupuk urea yang berbasis komponen Nitrogen (N 2) merupakan pendukung utama dalam industri Abgrobisnis. Namun Proses granulasi saat ini merupakan alternatif lain dari industri pupuk selain urea prill (seperti pabrik PIM-1). Pabrik PIM-2 yang saat ini sedang dalam tahap persiapan Start Up merupakan salah satu pabrik pupuk yang ada di dunia yang menghasilkan urea granul. Granulasi merupakan suatu proses pembentukan/pembesaran urea granul dengan diameter sekitar 2-4 mm. Ada beberapa industri pupuk di dunia yang memproduksi urea granul (berdasarkan TEC Urea Granulation Process), sebagaimana ditunjukkan pada Tabel dibawah ini Tabel II.1 Industri Pupuk Dunia
Pabrik Mitsui Toatsu Chemicals, Inc Petrochem Ltd. Mitsui Toatsu Chemicals, Inc SKW Piesteritz GmbH Petrochem Ltd. SKW Piesteritz GmbH Ningxia Chemical Works of CNPC
Lokasi Chiba, Japan Kapuni, New Zealand Osaka, Japan Piesteritz, Germany Kapuni, New Zealand Piesteritz, Germany Ningxia China
Kapasitas (MTPD)
Tahun Produksi
200
1975
470
1983
100
1983
1200
1995
750
1997
500
1998
1740
1999
PT.Pupuk Iskandar Muda (PIM-2) Lutianhua Group Inc. (CNTIC) Zhanyi Fertilizer Plant
Aceh, Indonesia Sichuan, China Yunnan, China
1725
2003
2000 600
2000 2002
Sumber : Toyo Engineering Corporation Perbandingan antara Urea Prill dan Urea Granul dapat dilihat pada Tabel dibawah ini:
Tabel II.2 Perbandingan Urea Prill dan Granule
Klasifikasi Crushing Strength Produk Ukuran Formaldehide Moisture Biuret Bulk Density
Granulasi 3.0 kg per 2,8 mm 2 ~ 4 mm > 90 % 4.5 kg/ton produk 0.50 % wt maks 1.0% maks 740 ~ 760 kg/m3
Prilling 1.0 kg per 2,4 mm 1 ~ 2.4 mm > 95% Tidak ada 0.50 % wt maks 1.0% maks 740 ~ 760 kg/m3
Proses Granulasi yang ada di PIM-2 menggunakan lisensi dari Toyo Engineering Corporation (TEC), dengan nama TEC Urea Granulation Process. Proses granulasi secara umum terdiri dari 3 (tiga) bagian:
1. Seksi Granulasi 2. Seksi Recycle dan Pendinginan Produk 3. Seksi Removal dan Recovery Debu Larutan Urea dengan konsentrasi ± 98.5% diumpankan ke granulator untuk pembesaran Recycle partikel (inti urea) di dalam Granulator. Selanjutnya urea granul dikeringkan dan didinginkan. Granulator dioperasikan pada temperatur 110-115 oC dan tekanan vakum (negative pressure). Urea granul yang keluar dari Granulator dipisahkan dalam 4 (empat) ukuran dengan menggunakan Urea Screen yaitu ukuran kecil (under size), ukuran produk ( product size), ukuran besar (over size) dan gumpalan (lump). Produk granul ( product size) didinginkan kurang dari 60 oC pada product cooler untuk kemudian dikirim ke storage. Sementara itu untuk ukuran yang produk besar dihancurkan di crusher . Hasil dari crusher dan produk yang kecil (under size) dikirim kembali ke granulator sebagai urea inti. Sedangkan urea gumpalan (lump) langsung dikirim ke dissolving pit untuk dilarutkan kembali yang selanjutnya dikirim kembali ke proses.
Debu urea yang terkandung didalam udara buangan dari granulator, screen, cooler dan crusher diserap di dust scrubber yang menggunakan larutan urea secara berlawanan arah (counter current ) untuk mengurangi polusi oleh debu urea dan ammonia. Debu urea yang keluar dari dust scrubber adalah kurang dari 30 mg/Nm 3.
II.2.3.1 Keuntungan Proses Granulasi
Keuntungan dari proses granulasi adalah: 1. Effisiensi Energi a. Tidak perlu memampatkan udara, untuk udara spouting di granulator dan akan mengurangi konsumsi power , udara spouting di supply dengan menggunakan blower dan kondisi vakum di Granulator b. Sirkulasi seed pada temperatur tinggi (~90 oC) dapat meminimalisasi kebutuhan udara pendingin dan perpindahan panas dalam proses c. Tinggi Unggun yang optimal dapat meminimalisasi kehilangan tekanan ( pressure drop) di Granulator d. Design dust scrubber yang unik akan mengurangi konsumsi power Induce Fan Kebutuhan Steam dan Power pada proses Granulasi adalah sebagai berikut : Steam = 0 ~ 0.03 MT/MT urea produk Power = 23 ~ 25 kWh/MT urea produk 2. Kualitas Produk yang Baik a.
Pendinginan urea granul yang cepat di granulator dengan minimum residence time akan mengurangi pembentukan biuret
b.
Efisiensi pengeringan di granulator mengurangi kandungan air (moisture) dan menaikkan hardness (kekerasan) produk
c.
Kombinasi dari Unggun Spouting dan Fluidisasi menghasilkan urea granul yang bulat dan seragam
3. Ramah Lingkungan a. Kecepatan udara unggun spouting yang optimal dapat meminimalisasi pembentukan debu di Granulator b. Design Dust Scrubber yang unik menghasilkan debu urea kurang dari 30 mg/Nm 3
2.2.3.2 Filosofi Proses Granul
Pada Gambar 2 ditunjukkan sketch Granulator yang terdiri dari unggun spouting dan fluidisasi pada perforated plate, spray nozzle dan manifold duct untuk udara pendingin, spouting dan fluidisasi. Tiap unggun spouting mempunyai 1 (satu) spray nozzle. Urea granul recycle diperbesar melalui unggun spouting dan unggun fluidisasi. Larutan urea dengan konsentrasi >95% disemprotkan ke unggun spouting melalui spray nozzle. Laju pertumbuhan partikel di Granulator menurut Kunii dan Levenspiel merupakan fungsi dari laju umpan larutan urea, besar padatan, diameter partikel dan distribusi ukuran recycle partikel. Hubungan tersebut secara empiris dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut: R = f F,w,d p,Po……………………………………………..………….(II.1) Dimana: R = Laju Pertumbuhan Partikel F = Laju Umpan Larutan Urea w = Berat Padatan Pada Unggun Spouting d p = Diameter partikel Po = Distribusi ukuran dari recycle partikel Guna membentuk pertumbuhan partikel urea di dalam Granulator, terdapat 3 (tiga) mode pembesaran ukuran partikel yang antara lain: 1. Penumpukan (aglomerisasi), yaitu penempelan beberapa partikel dengan partikel lainnya oleh larutan urea sebagai pengikat. Penumpukan sehingga menimbulkan produk yang homogen. 2. Pelapisan (layering ), yaitu pertumbuhan oleh penambahan lapisan secara berturut-turut di sekitar inti partikel. Pelapisan cara ini biasa disebut dengan Onion Skin. Dalam proses pelapisan tersebut, terjadi lapisan yang agak tebal dari larutan urea dengan jarak waktu yang tetap sehingga terjadi pembekuan antara masing-masing lapisan 3. Pertumbuhan (accreation), yaitu pertumbuhan partikel dengan penguapan air yang terkandung didalam larutan urea secara terus menerus dan pada saat yang sama terjadi pembekuan dari sejumlah larutan urea ke partikel inti urea ( seed ) Unggun Fluidisasi Granulator adalah suatu cara yang mengandalkan pertumbuhan untuk pembentukan partikel urea yang lebih besar. Hal ini berarti selama berada di daerah granulasi, setiap inti urea secara berulang-ulang tersemprot oleh partikel larutan urea. Oleh karena itu partikel tumbuh secara bertahap dan membentuk ukuran yang sama, bersamaan dengan terjadinya penguapan air dari larutan.
Induce Fan
SS 304, 200 mm Spray Nozzle
Demister Atas
SS 304, 100 mm Demister Bawah Spray Nozzle Spray Nozzle
Proses Kondensat
2.0 m
Packed Bed (Type TP Ring)
Udara + Debu Urea
Pompa Sirkulasi Larutan Urea ke Dissolving Pit (62-FA-601)
Recycle Granule Inlet
1
5
Granul Outlet
3 Larutan Urea 98.5% 2 Udara Fluidisasi
2
Udara Spouting
4
2
2 4
1
Unggun Spouting
2
Perforated Plate
3
Spray Nozzle
4
Air Hea der
5
Unggun Fluidisasi
Gambar II.3 TEC Urea Granulation Proses
Unggun spouting membuat urea granul yang bulat dan seragam. Udara spouting dan fluidisasi bukan hanya menghilangkan panas solidifikasi tapi juga mengurangi kadar air (evaporasi) yang terkandung dari larutan urea dan urea granul. Urea granul keluar granulator mempunyai kadar air (moisture) sekitar 0.30% berat. Penguapan air (evaporasi) di Granulator merupakan fungsi dari kandungan air urea granul, ketebalan lapisan urea granul, total luas permukaan granul dan relative humudity dan dinyatakan dengan persamaan : M = f Ct,S,H………..…………………………..……………………..(II.2) Dimana: M Ct S H
= Kandungan air urea granul = Ketebalan lapisan (coated ) urea granul = Total luas permukaan granul = Relative Humidity
Polusi udara yang diakibatkan oleh debu urea dan ammonia dapat dikurangi dengan adanya Dust Scrubber pada bagian atas dari Granulator. Secara teknis dan ekonomis Dust Scrubber diterapkan dengan pertimbangan: 1. Debu urea mengandung partikel-partikel halus dapat diserap dengan baik 2. Rendahnya kehilangan tekanan di Dust Scrubber akan menghemat biaya 3. Biaya pemasangan dan perancangan lebih sederhana dan fleksibel TEC telah mengembangkan desain Dust Scrubber dengan tujuan mendapatkan Efesiensi Penangkapan Debu ( Dust Collection Efficiency) dan biaya pemasangan yang murah. Dengan penerapan Packed Bed type dust scrubber (TP Ring) akan didapat efisiensi penangkapan debu dan biaya pemasangan yang murah. Secara umum Efisiensi Penangkapan Debu (E) di Dust Scrubber dapat dinyatakan sebagai fungi dari: E = f k,,h,L…………..,……………………………………………(II.3) Dimana: k = Packing efisiensi = Dust Collection Effisiensi dari Sprayed Water h = Tinggi Packing efektif L = Liquid Load Persamaan diatas mencerminkan hubugan antara E dan variable lainnya serta parameter yang dikembangkan oleh TEC untuk merancang Dust Scrubber yang fleksibel.
II.3
Unit penunjang produksi
Pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda di lengkapi dengan unit penunjang produksi, diantaranya : 1. Unit Pelabuhan PT. Pupuk Iskandar Muda mampu disandari kapal-kapal curah berbobot mati sampai 25.000 DWT. Kedalaman rata-rata 10.5 meter pada saat air surut dan dilengkapi dengan sarana untuk membuat pupuk curah kedalam kapal (Ship Loader). Serta sarana air minum dan sarana navigasi. 2. Gudang urea curah lengkap dengan Portal Scrapper dan ban berjalan. 3. Laboratorium pengendalian produksi yang berada di unit utiliti, unit ammonia dan unit urea. 4. Laboratoprium utama yang selalu memeriksa mutu hasil produksi dan memonitor limbah.
5. Perbengkelan yang menunjang pemeliharaan pabrik dan bengkel perbaikan alat-alat dan kendaraan.
II.3.1 Produksi
Pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda dilengkapi dengan unit penunjang produksi, diantaranya : 1. Unit Pelabuhan PT. Pupuk Iskandar Muda mampu disandari kapal-kapal curah berbobot mati sampai 25.000 DWT. Kedalaman rata-rata 10,5 meter pada saat air surut dan dilengkapi dengan sarana untuk membuat pupuk curah kedalama kapal (Ship Loader). Serta sarana air minum dan sarana navigasi. 2. Gudang urea curah lengkap dengan Portal Scrapper dan ban berjalan. 3. Laboratorium pengendalian produksi yang berada di unit utility, unit ammonia dan unit urea. 4. Laboratorium utama yang selalu memeriksa mutu hasil produksi dan memonitor limbah. 5. Perbengkelan yang menunjang pemeliharaan pabrik dan bengkel perbaikan alat-alat dan kendaraan. Adapun produksi dari PT. PIM adalah sebagai berikut : 1. Produksi utama dari PT. PIM adalah Urea. 2. Produksi samping yang dihasilkan oleh PT. PIM terdiri dari Oksigen. Nitrogen, CO2 cair, dan Dry ice (Solid Carbon Dioxide).
II.3.2
Pemasaran
II.3.2.1 Dalam Negeri
Sesuai kebijakan Pemerintah dalam rangka ketahanan pangan, PT. Pupuk Iskandar Muda sebagai salah satu anggota Holding Pupuk, memprioritaskan pemasaran pupuk urea untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Berdasarkan Keputusan Menteri Perdagangan RI Nomor 03/M-DAG/PER/2/2006 tanggal
14
Juli
2006
dan
Keputusan
Menteri
Pertanian
RI
Nomor
505/Kepts/SR.130/12/2005 tanggal 26 Desember 2005, wilayah pemasaran pupuk urea bersubsidi yang diproduksi oleh PT. Pupuk Iskandar Muda mencakup seluruh Kabupaten/ Kotamadya di Provinsi Aceh. Wilayah pemasaran untuk sektor pangan adalah sebagai berikut : 1. Daerah pemasaran di Provinsi Aceh mencakup seluruh Kabupaten. 2. Daerah pemasaran di Provinsi Sumatera Utara. Setelah kebutuhan pupuk urea bersubsidi terpenuhi, sisanya dipasarkan ke sektor perkebunan dan industri yang tersebar di Provinsi Sumatera Utara, Sumatera Barat, Sumatera Selatan, Riau, Jambi, Lampung, Bangka-Belitung, dan Provinsi Kalimantan Tengah.
II.3.2.2 Luar Negeri
Dalam kondisi tertentu, apabila kebutuhan pupuk urea dalam negeri sudah terpenuhi kelebihan produk urea tersebut dapat diekspor atas izin khusus dari Pemerintah. Negara tujuan penjualan ekspor adalah Vietnam, Taiwan, Myanmar, Thailand, Malaysia dan Singapura.
II.4
Pencegahan Pencemaran
PT. Pupuk Iskandar Muda sejak semula telah memasukkan ke dalam konsep rancangannya masalah pengolahan lingkungan hidup. Menjaga kelestarian lingkungan dan keseimbangan ekosistem adalah komitmen dasar PT. Pupuk Iskandar Muda menjadikan dalam dirinya sebagai perusahaan yang berwawasan lingkungan. Upaya ini antara lain dengan cara mencegah sekecil mungkin terjadinya pencemaran lingkungan. Bahan buangan pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda tidak berbahaya, karena seluruh peralatan telah dirancang sedemikian rupa dengan dilengkapi proses daur ulang bahan buangan. a. Buangan berupa gas dari pabrik tidak mengundang gas berbahaya dan sebagian besar berupa uap air. b. Air buangan diproses di kolam pembuangan yang berfungsi untuk pengendapan padatan yang terlarut, pengontrolan pH serta penambahan kandungan oksigen. c.
Debu urea yang terjadi pada saat pembutiran diserap dan diamankan dengan urea filter dengan sistem Wet Scrubbler (penangkapan debu dengan air).
d. Kebisingan dari mesin dikurangi dengan memasang cerobong.
II.5
Struktur organisasi PT. Pupuk Iskandar Muda
Organisasi dapat diartikan sebagai suatu sistem dari aktivitas yang dilakukan dua orang atau lebih untuk mencapai suatu tujuan bersama, didalam organisasi pembagian tugas adalah suatu keharusan, pembagian tugas akhirnya menghasilkan departemen-departemen dan job description dari masing-masing departemen sampai unit-unit terkecil dalam organisasi. Struktur organisasi dalam suatu perusahaan sangat diperlukan untuk merumuskan suatu organisasi harus dapat menunjang keberhasilan perusahaan, perusahaan yang berhasil dalam mencapai tujuan tidak hanya tergantung pada modal dan proses industrinya tetapi tergantung pada sistem menajemen
yang baik, yang mana untuk ini
diperlukan struktur organisasi yang fleksibel dan berkembeng sesuai dengan kondisi yang dihadapi perusahaan. Semua unsur organisasi
perusahaan dalam
pelaksanaan kegiatan
wajib menerapkan prinsip koordinasi, integrasi dan sinkronisasi baik interen
maupun
eksteren untuk mencapai kesatuan gerak secara sinergi yang disesuaikan dengan tugas pokok masing-masing. Dewan Direksi (Board of Director) berfungsi mengelola perusahaan secara koorperat sesuai dengan yang telah ditetapkan pemegang saham melalui kebijakan strategi fungsional seperti : pemasaran, keuangan, pengembangan dan pemeberdayaan seluruh aset dan potensi yang dimiliki. Secara struktural unit kerja di bawah direksi adalah setingkat Kompartemen yang dipimpin oleh General Manager (Eselon-1) dan unit kerja di bawah Kompartemen disebut Departemen dipimpin oleh Manajer (Eselon-2). Unsur-unsur organisasi PT. Pupuk Iskandar Muda, terdiri dari : 1. Unsur pimpinan adalah Direksi yang terdiri dari : Direktur Utama, Direktur Produksi, Teknik & Pengembangan, Direktur Komersil dan
Direktur SDM &
Umum. 2. Unsur pembantu pimpinan adalah terdiri dari : Sekretaris
Perusahaan, Satuan
Pengawaan Interen (SPI) Kompartemen Produksi, Kompartemen Pemeliharaan Kompartemen Keuangan, Kompartemen Pemasaran dan Kompartemen Sumber Daya Manusia serta Kompartemen Umum. 3. Unsur pelaksanaan
adalah yang langsung melaksanakan proses produksi,
pemeliharaan pabrik serta yang melaksanakan
pemasaran produk, yaitu :
Kompartemen Produksi, Kompartemen Pemeliharaan dan Kompartemen Pemasaran. 4. Unsur penunjang terdiri dari Departemen lainnya sebagaimana yang tertera pada struktur organisasi (terlampir).
5. Unsur pengawasan inspeksi
merupakan Unit Kerja yang melakukan pengawasan dan
seluruh kegiatan perusahaan meliputi operasional dan keuangan yang
terdiri dari : Satuan Pengawasan Intern
(SPI), Kompartemen Pemeliharaan
(Departemen Inspeksi) dan Kompartemen Produksi (Departemen Rendal Produksi). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran.
II.6
Lokasi dan Area Pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda
PT. Pupuk Iskandar Muda terletak di wilayah zona industri Lhokseumawe, di Desa Krueng Geukueh, Kecamatan Dewantara Kabupaten Aceh Utara, Provinsi Aceh.
Gambar II.4. Letak geografis PT. Pupuk Iskandar Muda
Lokasi pabrik di Aceh Utara dipilih dengan beberapa pertimbangan pemilihan lokasi PT. PIM, yaitu : 1. Berdekatan dengan sumber bahan baku gas bumi di PT. Arun 2. Sinergi sarana pelabuhan dengan PT. Asean Aceh Fertilizer dan pelabuhan umum. 3. Sinergi pia gas alam dengan PT. Asean Aceh Fertilizer. 4. Di Jalur lalu lintas kapal Internasional, selat malaka, sehingga sangat strategis terhadap negara sasaran ekspor. Untuk pengembangan usaha, PT. Pupuk Iskandar Muda telah menyediakan lahan, lenkap dengan fasilitas pendukung seluas 323 Ha, yang terdiri dari : 1. Areal pabrik dan pelabuhan 2.
II.7
: 162 Ha
Perumahan dan fasilitas seluas : 161 Ha
Kepedulian Lingkungan
PT. Pupuk Iskandar Muda memiliki komitmen yang sangat kuat bahwa pengendalian limbah pabrik, baik limbah cair, padat, gas maupun debu merupakan aspek penting yang harus diprioritaskan pengelolaannya. Upaya pengendalian lingkungan yang dilakukan dengan cara mencegah terjadinya pencemaran lingkungan seminimal mungkin. 1.
Pengendalian limbah dilakukan dengan proses stripping, scrubber, recovery, aerasi dan netralisasi.
2.
Pemanfaatan gas buang (purge gas), sehingga dihasilkan H 2 murni dengan sistem Hydrogen Recovery Unit.
3.
Pemanfaatan condensate, sehingga dihasilkan condensate yang tidak mengandung ammonia dengan sistem stripping.
4.
Penyerapan gas ammonia, sehingga dapat mencegah terjadinya pencemaran udara dengan sistem scrubber.
5.
Pengelolaan limbah cair dengan sistem aerasi dan netralisasi, sehingga limbah cair yang dibuang ke media lingkungan, memenuhi baku mutu dan tidak mencemari lingkungan.
6.
Pemasangan silencer (peredam) pada alat mesin, sehingga kebisingan yang ditimbulkan dapat dikurangi.
7.
Penyerapan debu urea dengan dust recovery sistem, sehingga dapat mengurangi pencemaran debu urea.
II.8
Pembinaan Wilayah
PT. Pupuk Iskandar Muda selalu berperan aktif dalam pembangunan daerah dan masyarakat di Provinsi Aceh, khususnya di Kabupaten Aceh Utara. Program pembinaan wilayah yang dilaksanakan secara berkesinambungan oleh PT. Pupuk Iskandar Muda telah membawa dampak yang cukup signifikan dalam menjaga kelangsungan usaha serta pengamanan asset perusahaan. Pembinaan wilayah yang dilakukan, antara lain : bantuan penyediaan fasilitas pendidikan, sosial-budaya, kesehatan, olah raga, dan keagamaan. Pembinaan dilaksanakan melalui kerjasama dengan beberapa instansi terkait, seperti : Pemerintah Daerah, Perguruan Tinggi, Pemuka Masyarakat, Ulama, Tokoh Pemuda dan Pengurus Badan Dakwah Islamiyah Al Muntaha PT. Pupuk Iskandar Muda. Disamping pembinaan wilayah yang langsung ditangani oleh perusahaan sejak tahun 1994, lembaga lain yang juga ikut melakukan kegiatan kemasyarakatan adalah Yayasan
Amil Zakat (YAZ) Al Muntaha PT. Pupuk Iskandar Muda. Yayasan ini mengelola zakat, infaq dan sedekah dari karyawan PT. Pupuk Iskandar Muda.
II.9
Prestasi dan Penghargaan
Sejak beroperasi secara komersil tahun 1985, PT. Pupuk Iskandar Muda telah beberapa kali menerima penghargaan dan sertifikat dari Pemerintah dan lembaga tertentu atas keberhasilan dalam pengelolaan perusahaan secara keseluruhan, antara lain sebagai berikut : Tabel II.3 Prestasi dan penghargaan yang diraih PT. Pupuk Iskandar Muda
PRESTASI DAN PENGHARGAAN
"Upakarti" dari Presiden RI “PT. PIM sebagai
TAHUN
1986
Pembina Industri Kecil" Juara I Perusahaan Teladan Bidang KKK se NAD
1987
"Sword of Honour", Pedang Kehormatan Keselamatan
1989,1993,1996, 1997
Kerja dari British Safety Council. "Sahwali
Award",
Lingkungan dari
Pengusaha
Berwawasan
1991, 1994
PIPLI
"Nihil Kecelakaan Kerja" dari Menteri terkait yang
1992, 1994, 1995,1996, 1998,
diserahkan oleh Presiden R.I.
2002, 2003, 2007
"Primaniyarta" dari Presiden R.I dalam prestasi bidang
1992, 2001, 2002
ekspor non Migas. "Proper - Prokasi", Peringkat Biru
1994, 1996, 1997
"Five Star Grading" bidang KKK
1995/1996, 1996/1997, 1997/1998, 2000/2001
"Bakti Koperasi" bidang Pembinaan Koperasi
1996
"Adi Manggala Krida" dari Presiden R.I.
1996
ISO – 9002 : 1994, bidang Sistem Manajemen Mutu
1997, 2000
ISO – 14001 : 1996, bidang Sistem Manajemen
1998, 2002
Lingkungan “Bendera Emas” dari Presiden R.I.
2002
ISO – 9001 : 2000, bidang Sistem Manajemen Mutu
2003
BAB III SISTEM PROTEKSI TRANSFORMATOR 13,8KV/2,4KV (TR-121) MENGGUNAKAN SEPAM 1000+T20 DI UNIT AMONIA PADA PT. PUPUK ISKANDAR MUDA II
III.1
Pengertian Transformator
Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, danekonomisuntuktiap-tiapkeperluanmisalnya kebutuhanakan tegangantinggidalampengirimandayalistrikjarakjauh. Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandenganmagnet dan berdasarkan prinsip induksi-elektromagnet. Transformator merupakan
komponen
elektronika
pasif
yang
berfungsi
untuk
mengubah
(menaikkan/menurunkan)teganganganlistrikbolak-balik(AC). Transformatorterdiri dari dua buah kumparan yang dililitkan pada satu intibesi. Kumparan pertama disebut primer ialah kumparan yang menerima input, sedangkan kumparankeduadisebutsekunderyaitukumparanyangmenghasilkanoutput.Untuktrafo yang digunakan pada tegangan AC
frekuensi rendah biasanya inti trafo terbuat dari
lempenganbesi yang disusunmenjadi satu membentukteras besi. Sedangkanuntuktrafo frekuensitinggimenggunakanintiferit(serbukbesiyangdipadatkan). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagaiinput, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, danintibesiyangberfungsiuntukmemperkuatmedanmagnetyangdihasilkan.
Gambar III.1 Bagian dan Lambang Transformator Sumber : www.scribd.com
III.2
Bagian – Bagian Transformator
Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian yang mempunyai fungsi masingmasing: III.2.1 Inti besi
Inti besi digunakan sebagai media jalannya flux yang timbul akibat induksi arus bolak balik pada kumparan yang mengelilingi inti besi sehingga dapat menginduksi kembali ke kumparan yang lain. Inti besi dibentuk dari lempengan – lempengan besi tipis berisolasi yang di susun sedemikian rupa.
Gambar III.2 Inti besi dan laminasi yang diikat fiber glass Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
III.2.2 Kumparan trafo
Kumparan trafo terdiri dari batang tembaga berisolasi yang mengelilingi inti besi, dimana saat arus bolak balik mengalir pada belitan tembaga tersebut, inti besi akan terinduksi dan menimbulkan flux magnetik. Kumparan tersebut diisolasi baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lainlain.
Gambar III.3 Kumparan Trafo phasa RST Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
Umumnya pada trafo terdapat kumparan primer dan sekunder. Bila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluksi yang menginduksikan tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka akan mengalir arus pada kumparan ini. Jadi kumparan sebagai alat transformasi tegangan dan arus. Kumparan tertier
diperlukan untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk
kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan delta. Kumparan tertier sering dipergunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt , namun demikian tidak semua trafo daya mempunyai kumparan tertier. III.2.3 Bushing
Hubungan antara kumparan trafo ke jaringan luar melalui sebuah bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berf ungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut denga tangki trafo.
Gambar III.4 Bentuk Fisik Bushing Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
III.2.4 Pendingin
Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi transformator, maka untuk mengurangi adanya kenaikan suhu yang berlebihan tersebut pada transformator perlu juga dilengkapi dengan sistem pendingin yang bergungsi untuk menyalurkan panas keluar transformator. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa udara, gas, minyak dan air.
Sistem
pengalirannya
(sirkulasi)
dapat
dengan
cara
alamiah
(natural)
dan
tekanan/paksaan (forced). Pada cara alamiah (natural), pengaliran media sebagai akibat adanya perbedaan suhu media dan untuk mempercepat perpindahan panas dari media tersebut ke udara luar diperlukan bidang perpindahan panas yang lebih luas antara media (minyak – udara / gas), dengan cara melengkapi transformator dengan sirip – sirip (radiator ) Bila diinginkan penyaluran panas yang lebih cepat lagi, cara natural / alamiah tersebut dapat dilengkapi dengan peralatan untuk mempercepat sirkulasi media pendingin dengan pompa – pompa sirkulasi minyak, udara dan air. Cara ini disebut pendingin paksa ( forced ). Minyak isolasi transformator selain merupakan media isolasi juga berfungsi sebagai pendingin. Pada saat minyak bersirkulasi, panas yang berasal dari belitan akan dibawa oleh minyak sesuai jalur sirkulasinya dan akan didinginkan pada sirip – sirip radiator. Adapun proses pendinginan ini dapat dibantu oleh adanya kipas dan pompa sirkulasi guna meningkatkan efisiensi pendinginan.
Macam-macam sistem pendingin transformator berdasarkan media dan cara pengalirannya dapat diklasifikasikan sebagai berikut : Tabel III.1. Tipe Pendinginan Transformator Menurut standard IEC
Sumber : IEEE Guide for the Reclamation of Insulating Oil and Criteria for Its Use , The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.
Keterangan: A = air (udara), O = Oil (minyak), N = Natural (alamiah), F = Forced (Paksaan / tekanan)
III.2.5 Tap Changer (perubah tap)
Tap Changer adalah perubah perbandingan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load ).
Gambar III.5 Perubah tap tegangan tinggi (ON Load) pada
transformator tenaga 3 phasa 50 Hz Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
III.2.6 Tangki dan Konservator
Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam minyak transformator berada atau (ditempatkan) di dalam tangki. Untuk menampung pemuaian pada minyak transformator, pada tangki dilengkapi dengan s ebuah konservator. Saat terjadi kenaikan suhu operasi pada transformator, minyak isolasi akan memuai sehingga volumenya bertambah. Sebaliknya saat terjadi penurunan suhu operasi, maka minyak akan menyusut dan volume minyak akan turun. Konservator digunakan untuk menampung minyak pada saat transformator mengalamui kenaikan suhu.
Gambar III.6 Konservator Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
Seiring dengan naik turunnya volume minyak di konservator akibat pemuaian dan penyusutan minyak, volume udara didalam konservator pun akan bertambah dan berkurang. Penambahan atau pembuangan udara didalam konservator akan berhubungan dengan udara luar. Agar minyak isolasi transformator tidak terkontaminasi oleh kelembaban dan oksigen dari luar, maka udara yang akan masuk kedalam konservator akan difilter melalui silicagel.
Gambar III.7 Silica gel Sumber : Buku Review Se 032-PLN Simpang Tiga 2010
III.2.7 Minyak Trafo
Sebagian besar trafo tenaga kumparan-kumparan dan intinya direndam dalam minyak-trafo, terutama trafo-trafo tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak trafo mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan bersifat pula sebagai isolasi (daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi. Salah satu isolasi yang umum digunakan pada peralatan tegangan tinggi adalah minyak trafo. Selain untuk mengisolasi, minyak juga berfungsi sebagai pendingin inti dan penghantar trafo. Minyak transformator adalah hasil pemurnian minyak bumi yang diperlukan untuk pendingin. Namun penggunaan minyak trafo dalam jangka waktu yang lama, akan menurunkan kualitas minyak dalam mengisolasi, sehingga mengakibatkan kinerja trafo menjadi turun. Fungsi utama dari minyak trafo adalah : a. Sebagai cairan isolasi b. Sebagai pendingin
Adapun beberapa persyaratan yang harus dipenuhi sebagai minyak transformator, antara lain : 1.
Minyak harus cair dan jernih, tidak berwrna (transparan)
2.
Bebas dari komponen air, asam, alkali, aspal, ter , dan sebagainya
3.
Campuran abu (arang) pada minyak baru tidak lebih dari 0,005 %
4.
Minyak baru tidak boleh mengandung asam 0,05 mg KOH/g
5.
Minyak yang pernah dipakai mengandung asam 0,4 mg KOH/g
6.
Pengantar panas + 0,0015 W/cm pada suhu + 200C, atau pengantar panas tidak lebih dari 0,02 W/cm pada suhu + 800C.
Selain itu, hal – hal yang perlu diperhatikan dalam minyak trafo adalah sebagai berikut : a). Kejernihan (appearance) Minyak isolasi tidak boleh mengandung suspensi atau endapan (sedimen). b). Masa Jenis (density) Masa jenis dibatasi agar air dapat terpisah dari minyak isolasi dan tidak melayang. c).
Viskositas Kinematik ( kinematic viscosity) Viskositas memegang peranan dalam pendinginan, dipergunakan dalam menentukan kelas minyak dan kurang dipengaruhi oleh kontaminasi atau kerusakan minyak.
d)
Titik Nyala ( flash point) Titik nyala yang rendah menunjukan adanya kontaminasi zat gabar yang mudah terbakar.
e).
Titik Tuang ( pour point) Titik tuang dipakai untuk mengidentifikasi dan menentukan jenis peralatan yang akan menggunakan minyak isolasi.
f).
Angka Kenetralan (neutralization number) Angka kenetralan merupakan angka yang menunjukan penyusunan asam minyak isolasi dan dapat mendeteksi kontaminasi minyak, menunjukkan kecenderungan perubahan kimia atau cacat atau indikasi perubahan kimia dalam bahan tambahan (additive). Angka kenetralan dapat dipakai sebagai petunjuk umum untuk menetukan apakah minyak sudah harus diganti atau diolah lagi.
g).
Korosi Belerang (corrosive sulphur) Pengujian ini menunjukkan kemungkinan korosi yang dihasilkan dari adanya belerang bebas atau senyawa belerang yang tidak stabil dalam minyak isolasi.
h).
Tegangan Tembus (breakdown voltage) Tegangan tembus yang terlalu rendah menunjukkan adanya kontaminasi seperti air, kotoran atau partikel konduktif dalam minyak.
i).
Faktor Kebocoran Dielektrik (dielectric dissipation factor) Harga yang tinggi dari faktor ini menunjukkan adanya kontaminasi atau hasil kerusakan (deterioration product ) misalnya air, hasil oksidasi, logam alkali koloid bermuatan dan sebagainya.
k).
Kandungan air ( water content) Adanya air dalam minyak menyebabkan turunnya tegangan tembus minyak dan tahanan jenis minyak isolasi dan juga adanya air akan mempercepat kerusakan kertas pengisolasi (isolasi paper).
l).
Tahanan jenis (resistivity) Tahanan jenis yang rendah menunjukkan adanya kontaminasi yang bersifat konduktif (conductive contaminants).
m).
Tegangan permukaan (interfacial tension) Adanya kontaminasi dengan zat yang terlarut ( soluble contamination) atau hasil hasil kerusakan minyak, umumnya menurunkan nilai tegangan permukaan. Penurunan tegangan permukaan juga menurunkan indicator yang peka bagi awal kerusakan minyak.
n).
Kandungan gas ( gas content ) Adanya gas terlarut dan gas bebas dalam minyak isolasi dapat digunakan untuk mengetahui kondisi transformator dalam operasi. Adanya gas H 2, CH 4, C 2H6, C 2H4, C2H2 menunjukkan terjadinya dekomposisi minyak isolasi pada kondisi operasi, sedangkan adanya CO2 dan CO menunjukkan adanya kerusakan pada bahan isolasi.
III.3
Minyak Trafo Sebagai Media Pendingin
Kegunaan minyak trafo adalah selain untuk bahan isolasi juga sebagai media pendingin antara kumparan kawat atau inti besi dengan sirip pendingin. Trafo dalam keadaan berbeban akan timbul panas antara 60°C - 80°C pada kumparan-kumparan yang disalurkan pada minyaknya dengan cara konveksi dan radiasi ke udara melalui sistem pendinginannya. Kualitas minyak transformator akan berpengaruh pada kinerja isolasi dan properti pendinginan. Dalam kondisi operasi normal, gangguan minimal kualitas minyak akan terjadi dari oksidasi dan kontaminasi.
Menurut Myers, Kelly, dan Parrish (1981), minyak trafo umumnya berbahan dasar yang diperoleh dari hasil pengolahan minyak bumi, yaitu antara fraksi minyak diesel dengan turbin dan mempunyai struktur kimia yang sangat kompleks. Senyawa hidrokarbon utama minyak trafo adalah parafinik, naftenik, dan aromatik. Sedangkan senyawa lainnya adalah senyawa hetero yaitu suatu senyawa yang mempunyai kerangka serupa dengan hidrokarbon yang mana atom – atom atom karbonnya digantikan oleh satu, dua, tiga atau lebih atom – atom atom belerang, oksigen atau nitrogen. Yang termasuk senyawa hetero adalah asam naftena, ester, alkohol dan juga belerang serta nitrogen yang berikatan dengan senyawa organik. Hindrokarbon parafinik adalah hidrokarbon jenuh, karena semua martabat karbon adalah jenuh oleh hidrogen. Bagian utamanya adalah alkana yang berantai lurus atau bercabang. Hidrokarbon naftenik dikualifikasikan sebagai hidrokarbon rantai tertutup atau senyawa cincin seperti alisiklik (non aromatik). Naftenik dapat berupa sebuah cincin atau lebih tergantung dari banyaknya jumlah karbon. Hidrokarbon aromatik memiliki satu atau banyak cincin aromatik (ikatan rangkap), yang mana dapat digabung dengan cincin dari asiklik , benzena, naftalena, dan toluene termasuk dalam bentuk senyawa aromatic. Senyawa hidrokarbon aromatik dalam jumlah banyak pada minyak trafo akan menambah sifat daya pelarut dan menurunkan sifat dielektrik (tegangan tembus).
Apabila ada arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet (seperti gambar 2) dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan (lihat gambar 3) maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan mengelilingi magnet, maka akan timbul Gaya Gerak Listrik (GGL). Dari prinsip tersebut di atas dibuat suatu transformator seperti gambar 3.8 di bawah ini.
Gambar III.8 Suatu arus listrik mengelilingi mengelilingi inti besi besi maka besi
itu menjadi magnet.
Suatulilitan
Gambar III.10 Prinsip Kerja dari Transformator Sumber : draft booklet module-3 Ver 2 (170706)_for_O&TC-Chevron
Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).
Gambar III.11 Skema transformator kumparan primer dan kumparan sekunder terhadap medan magnet Sumber : www.scribd.com
Transformator tiga phasa sebenarnya adalah tiga buah transformator yang dihubungkan secara khusussatu sama lain. Untuk mengurangi kerugian yang disebabkan oleharuspusardidalaminti,rangkaianmagnetikitubiasanyaterdiridarisetumpuklaminasi tipis.UntukkonstruksitipeintidapatdilihatpadaGambarIII.12.
KonstruksiTransformatorTigaFasaTipeInti
Salahsatujeniskonstruksiyangbiasadipergunakanyaitutipecangkangdiperlihatkanpada Gambar3.13:
TransformatorTigaFasaTipeCangkang
Dalam jenis inti (core type) kumparan dililitkan disekitar dua kaki inti magnetik persegi. Dalamjeniscangkang(shelltype)kumparandililitkansekitarkakitengah dari inti berkaki tiga dengan laminasi silikon-steel. Umumnya digunakan untuk transformator yang bekerja pada frekuensi dibawah beberapa ratus Hz. Silikon-steel memilikisifat-sifatyangdikehendakiyaitumurah,rugiintirendahdanpermeabilitastinggi padarapatflukstinggi.Intitransformatoryangdipergunakandalamrangkaiankomunikasi pada frekuensi tinggi dan tingkat energi rendah, kadang-kadang dibuat dari campuran tepungferromagnetikyangdimanfaatkansebagaipermalloy
Secaraumumada3macamjenishubunganpadatransformatortigaphasayaitu: 1.HubunganBintang(Y) Hubunganbintangialahhubungantransformatortigafasa,dimanaujung-ujungawalatau akhir lilitan disatukan.Titik dimana tempat penyatuan dariujung-ujung lilitanmerupakan titik netral. Arus transformatortigaphasa dengan kumparan yang dihubungkan bintang yaitu;IA,IB,ICmasing-masingberbeda120°.
Transformatortigaphasahubunganbintang.
DarigambarIII.11diperolehbahwa:
IA=IB=IC=IL…………………………………………………………....(III.1 ) IL=Iph……………………………………………………………………....(III.2 ) VAB=VBC=VCA=VL-L………………………………………............(III.3 ) VL-L=Vph …………………………………………………………....…(III.4) Dimana: VL-L = tegangan line to line (Volt) Vph = tegangan phasa (Volt ) IL = arus line (Ampere) Iph arusphasa(Ampere) 2.HubunganSegitiga/Delta(Δ) Hubungan segitiga adalah suatu hubungan transformator tiga fasa, dimana cara penyambungannya ialah ujung akhir lilitan fasa pertama disambung dengan ujung mula lilitan fasa kedua, akhirfasa kedua dengan ujung mulafasa ketiga dan akhir fasa ketiga denganujung mula fasa pertama. Tegangan transformator tiga phasa dengan kumparan yangdihubungkansegitigayaitu;VA,VB,VCmasing-masingberbeda120°.
Transformatortigaphasahubungansegitiga/delta.
DarigambarIII.17diperolehbahwa: IA=IB=IC=IL……………………………………….................................(III.5) IL=Iph……………………………………….................................................III.6) VAB=VBC=VCA=VL-L………………………………………..............(III.7) VL-L=Vph………………………………………............………………….(III.8) Dimana: VL-L = tegangan line to line (Volt) Vph = tegangan phasa (Volt ) IL = arus line (Ampere)
Iph
arusphasa(Ampere)
3.HubunganZigzag Transformatorzig– zagmerupakantransformatordengantujuankhusus.Salahsatu aplikasinyaadalahmenyediakantitiknetraluntuksistemlistrikyangtidakmemilikititik netral.Padatransformatorzig– zagmasing– masinglilitantigafasadibagimenjadidua bagiandanmasing – masingdihubungkanpadakakiyangberlainan.
Transformatortigaphasahubunganzig-zag.
PerbandinganRugi- rugiuntuktiapkumparanyangterhubungY,Δ,Zig -zagadalah: Dimana: iY = arus pada kumparan yang terhubung Y AZZ = Luas penampang kumparan yang terhubung Zig-zag ρ = hambatan jenis tembaga LY = panjang kumparan yang terhubung Y AY = Luas penampang kumparan yang terhubung Y AΔ = Luas penampangkumparanyangterhubungΔ
III.6 Spesifikasi Transformator 13.8 KV/2.4 KV (TR-121)
Transformator 13.8 KV/2.4 KV (TR-121) merupakan transformator step down yang berfungsi sebagai penurun tegangan listrik dari 13.8 KV ke 2.4 KV dan didistribusikan untuk plant Amonia yang bertujuan untuk menghidupkan motor dan mesin-mesin yang akan beroperasi. Adapun spesifikasi Transformator 13.8 KV/2.4 KV (TR-121) adalah sebagai berikut :
Type
: Oil Filled with N2 Gas Cushion
Tag no
: TR 121
Nominal Voltage -
Primary
: 13800 Volt
-
Sekunder : 2400 Volt
Nominal Current -
Primary
: 209,2 Ampere
-
Sekunder : 1202,8 Ampere
Impedance Voltage : 6.5 % Vector Group -
Primary
:D
-
Sekunder : Yn1
Transformator TR-121 Unit Amonia 2 dilengkapi oleh suatu alat proteksi berbasis digital produksi Merlin Gerin dengan kode produk SEPAM 1000+ T-20.
Gambar III.17 Transformator 13.8KV/2.4KV (TR-121)
III.7
Gangguan-gangguan pada Transformator
Ganguan adalah suatu ketidaknormalan dalam system tenaga listrik yang mengakibatkan mengalirnya arus yang tidak seimbang dalam system tiga fasa. Gangguan
dapat didefinisikan juga sebagai suatu kecacatan yang mengganggu aliran normal arus ke beban. Pada prinsipnya, setiap peralatan baik peralatan mekanis maupun peralatan elektris dan lain sebagainya tidak akan luput dari gangguan. Khususnya pada peralatan elektris seperti
generator
,transformator,
motor-motor
listrik.
Manusia
selalu
berusaha
mengamankan peralatan tersebut dari gangguan. Ini disebabkan karena peralatan tersebut mempunyai harga yang mahal. Makin mahal suatu peralatan, maka pengaman yang dilakukan juga semakin banyak, demi menjaga peralatan tersebut dari kerusakan terutama pada peralatan-peralatan
fital
penggunanya. Oleh karena itu selalu dibutuhkan suatu peralatan pengaman yang jauh lebih baik dari yang telah ada.
III.8
Komponen-komponen simetris
Pada tahun 1918 salah satu cara yang paling ampuh untuk menangani rangkaian fasa-majemuk( poly phase =berfasa banyak) tak seimbang telah dibahas C.L. Fortescue dihadapan suatu siding America institute of electrical Engineers. Sejak saat itu, metode komponen simetris menjadi sangat penting dan merupakan pokok pembahasan bebagai artikel dan penyelidikan uji coba. Gangguan tak simetris yang dapat terjadi karena hubung singkat, impedansi antar saluran ke tanah, atau penghantar yang terbuka dipelajari dengan komponen-komponen simetris ini, dengan mempelajari komponen-komponen simetris ini analisis terhadap gangguan akan menjadi lebih mudah. III.8.1 Sintesis Fasor Tak Simetris dari Komponen-Komponen Simetrisnya
Karya Fortescue membuktikan bahwa suatu system tak seimbang yang terdiri dari n fasor yang berhubungan (related) dapat diuraikan menjadi n buah system dengan fasor seimbang yang dinamakan komponen-komponen simetris (symmetrical components) dari fasor aslinya. n buah fasor pada setiap himpunan komponennya adalah sama panjang dan sudut diantara fasor yang bersebelahan didalam himpunan itu sama besarnya. Meskipun system ini berlaku untuk setiap system fasa majemuk tak seimbang dsini dibatasi pembahasan untuk system tiga fasa saja.
Menurut teorema Fortescue, tiga fasor tak seimbang dari system tiga fasa dapat diuraikan menjadi tiga system fasor yang seimbang . Dengan menguraikan system-sistem tiga fasor yang tidak seimbang menjadi tiga system fasor yang seimbang analisis terhadap gangguan akan menjadi lebih mudah. Himpunan seimbang komponen itu adalah : 1. Kompenen urutan positif (positive sequence components) yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya, terpisah satu dengan yang lain dalam fasa sebesar 120°, dan mempunyai urutan fasa yang sama seperti fasor aslinya. 2. Komponen urutan negative yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya terpisah satu dengan lainnya dalam fasa sebesar 120°, dan mempunyai urutan fasa yang berlawanan dengan fasor aslinya. 3. Komponen urutan nol yang terdiri dari tiga fasor yang sama besarnya dan dengan penggeseran fasa nol antara fasor yang satu dengan yang lain. Telah menjadi kebiasaan umum, ketika memecahkan permasalahan dengan menggunakan komponen simetris bahwa ketiga fasa dari system dinyatakan sebagai a,b, dan c dengan cara yang demikian sehingga urutan tegangan fasa dan arus dalam system adalah abc. Jadi, urutan fasa komponen urutan positif dari fasor tak seimbang itu adalah abc, sedangkan urutan fasa dari komponen urutan negative adalah acb. Jika fasor aslinya adalah tegangan, maka tegangan tersebut dapat dinyatakan dengan Va, Vb, dan Vc. Ketiga himpunan komponen simetris dinyatakan dengan subskrip tambahan 1 untuk komponen urutan-positif, 2 untuk, komponen urutan-negatif, dan 0 untuk komponen urutan nol. Komponen urutan positif dari Va, Vb dan Vc adalah Va1, Vb1, dan Vc1. Demikian pula, komponen urutan negat if adalah Va2, Vb2, dan Vc2, sedangkan komponen urutan nol adalah Va0, Vb0, dan Vc0. Gambar1. menunjukkan tiga himpunan komponen simetris semacam itu. Fasor arus akan dinyatakan dengan subskrip seperti untuk tegangan tersebut. Karena setiap fasor tak seimbang, yang asli adalah jumlah komponen, fasor asli yang dinyatakan dalam suku-suku komponennya adalah =
+
+
………………………………………………………..(III.9)
=
+
=
+
+
+
………………………………………………………(III.10)
………………………………………………………..(III.11)
Untuk lebih jelas mengenai tiga himpunan fasor seimbang yang merupakan komponen simetris dari tiga fasor tak seimbang dapat dilihat pada gambar 3.16
Gambar III.18. Tiga himpunan fasor seimbang yang merupakan komponen simetris dari tiga fasor tak-seimbang.
Gambar III.19. Penjumlahan secara grafis komponen-komponen pada Gambar Untuk mendapatkan tiga fasor tak seimbang.
Bermacam-macam keuntungan dari analisis sistem daya dengan metoda komponen simetris akan berangsur-angsur menjadi jelas bila kita menerapkan metoda ini untuk menelaah gangguan tak simetris pada sistem yang lepas dari gangguan tersebut adalah simetris. Cukup untuk kita sebutkan di sini bahwa metoda itu terdiri dari mendapatkan komponen simetris arus pada gangguan. Kemudian nilai arus dan tegangan pada berbagai titik dalam sistem dapat diperoleh. Metoda yang cukup sederhana ini dapat memberikan ramalan yang seksama tentang perilaku sistem itu. III.8.2 Operator-operator
Karena adanya pergeseran fasa pada komponen simetris tegangan dan arus dalam sistem tiga-fasa, akan sangat memudahkan bila kita mempunyai metoda penulisan cepat untuk menunjukkan perputaran fasor dengan 120°. Hasil-kali dua buah bilangan kompleks adalah hasil-kali besarannya dan jumlah sudut fasanya. Jika bilangan kompleks yang menyatakan fasor dikalikan dengan bilangan kompleks yang besarnya satu dan sudutnya ϴ. bilangan kompleks yang dihasilkan adalah fasor yang sama besar dengan fasor aslinya tetapi fasanya tergeser dengan sudut ϴ. Bilangan kompleks dengan besar satu dan sudut ϴ merupakan operator yang memutar fasor yang dikenakannya melalui sudut ϴ. Kita sudah kenal dengan operator j, yang menyebabkan perputaran sebesar 90°, dan operator -1, yang menyebabkan perputaran sebesar 180°. Penggunaan operator j sebanyak dua kali berturut-turut akan menyebabkan perputaran melalui 90° + 90°, yang membawa kita pada kesimpulan bahwa j x j menyebabkan perputaran sebesar 180°, dan karena itu kita ingat kembali bahwa
adalah sama dengan -1. Pangkat-pangkat yang lain dari operator j
dapat diperoleh dengan analisis yang serupa. Huruf a biasanya digunakan untuk menunjukkan operator yang menyebabkan perputaran sebesar 120° dalam arah yang berlawanan dengan arah jarum jam. Operator semacam ini adalah bilangan kompleks yang besarnya satu dan sudutnya 120° dan didefinisikan sebagai : a = 1 ∟120º =
-0,5 + j0,866
Jika operator a dikenakan pada fasor dua kali berturut-turut, maka fasor itu akan diputar dengan sudut sebesar 240°. Untuk pengenaan tiga kali berturut-turut fasor akan diputar dengan 360°. Jadi, = 1 ∟120º =
-0,5 + j0,866
= 1 ∟360º = 1
∟0º = 1
Gambar.3.18 memperlihatkan fasor yang melukiskan berbagai pangkat dari a.
Gambar III.20. Diagram fasor berbagai pangkat dari operator a.
III.8.3 Simetris Fasor Tak Simetris
Telah kita lihat pada gambar 3.17 sintesis tiga fasor tak simetris dari himpunan fasor simetris .sintesis itu telah dilakukan sesuai dengan persamaan (3.9) sampai dengan (3.11). Sekarang marilah kita periksa persamaan tersebut untuk menetukan bagaimana menguraikan ketiga fasor tak simetris menjadi komponen simetrisnya. Mula-mula kita perhatikan bahwa banyaknya kuantitas yang diketahui dapat dikuangi dengan menyatakan masing-masing komponen Vb dan Vc sebagai hasil kali fungsi operator a dan komponen Va. Dengan berpedoman pada gambar 3.16, hubungan berikut dapat diperiksa kebenarannya : = a²
=a
=a
= a²
=
=
(III.12)
Dengan mengulangi persamaan (III.9) dan memasukkan persamaan (III.12 ) ke dalam persamaan (III.10 ) dan ( III.11) dihasilkan : =
+
= a²
=a
+
………………………………………………………(III.13)
+
+
……………………………………………………..(III.14)
+a²
+
…………………………………………………….(III.15)
Atau dalam matrik
V a 1 V 1 b V c 1
V a 0 V a a1 …………………………………………………(III.16) 2 a V a 2
1
a
1
2
a
Untuk memudahkan kita misalkan :
A
Bila
1 1 1
1
a
2
a
a , 2 a 1
………………………………………………………………………………..(III.17) 1
A
maka
1 1 3 1 1
………………………………………………………………………..(III.18)
sehingga:
V a 0 V a1 V a 2 atau:
1 1 1 3 1
1
a a
2
V a 2 a V b ……………………………………………… (III.19) a V c 1
1
a a
2
2 a a 1
V a 0
V a1
V a 2
1 3 1
V V V , ..................................................................................(III.20) a
1 3
c
V
aV b a
V
a 2V b aV c , ………………………………………………… (III.22)
a
3
b
a
2
V c
,............................................................................. (III.21)
dan komponen lainnya dihitung sebagai berikut: V b 0
V a 0 , V c 0 V a 0 ,
V b1
a 2V a1 ,
V b 2
aV a 2 ,
V c1
V c 2
aV a1 ,
a 2V a 2 .
Begitupula persamaan arus dapat dihitung sebagai berikut: I a
I a1 I a 2 I a 0 ........................................................................................ .(III.23)
I b
a 2 I a1 aI a 2 I a 0 ,..................................................................................(III.24)
I c
aI a1 a
I a 0
I a 1
I a 2
I n
1
3
I a 2
I a 0 ................................................................................... (III.25)
I I I , .................................................................................... (III.26) a
3 1
2
I
3
c
aI b a
a
1
b
I
a
a
2
I b
2
I c
................................................................................. (III.27)
aI c .............................................................................. (III.28)
I a I b I c ............................................................................................(III.29)
atau I n 3I a 0 ...............................................................................................(III.30) dimana operator a sama dengan operator j dalam bilangan kompleks j= -1=1900, yang berbeda antara j dan a adalah bahwa j bersudut 900 sedangkan a bersudut 120 0. Nilai-nilai yang diperoleh pada komponen simetris dapat dicek baik secara numerik atau secar a grafik.
III.9
Sistem Proteksi
Sistem proteksi adalah suatu sistem pengamanan terhadap peralatan listrik, yang diakibatkan adanya gangguan teknis, gangguan alam, kesalahan operasi dan penyebab lainnya. Sistem Pengamanan bertujuan untuk mencegah atau membatasi kerusakan pada
peralatan dan keselamatan umum yang disebabkan karena gangguan dan meningkatkan kontinuitas tanpa adanya gangguan baik secara teknis maupun non teknis. Adapun fungsi dari sistem proteksi adalah: 1. untuk menghindari atau mengurangi kerusakan peralatan Iistrik akibat adanya gangguan (kondisi abnormal). Semakin cepat reaksi perangkat proteksi yang digunakan,
maka
akan semakin sedikitlah pengaruh gangguan terhadap
kemungkinan kerusakan alat. 2. untuk mempercepat melokaliser luas/zone daerah yang terganggu, sehingga daerah yang terganggu menjadi sekeciI mungkin. 3. Untuk dapat memberikan pelayanan Iistrik dengan keandalan yang tinggi kepada setiap unit, dan juga mutu listriknya baik. 4. Untuk mengamankan manusia (terutama) terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh Iistrik.
III.9.1 Relay
Salah satu alat yang umum digunakan pada system proteksi adalah relay. Relay merupakan suatu alat proteksi yang dapat mengamankan beberapa jenis gangguan, termasuk gangguan yang terjadi pada transformator distribusi. Secara garis besar bagian dari relay proteksi terdiri dari tiga bagian utama, masing-masing elemen mempunya fungsi sebagai berikut : 1. Elemen pengindera Elemen ini berfungsi untuk merasakan besaran besaran listrik, seperti tegangan, frekuensi dan sebagainya tergantung relay yang dipergunakan, Pada bagian ini besaran yang masuk akan dirasakan keaadaanya, apakah keadaan yang diproteksi adalah elemen pengukur/penentu mendapatkan gangguan atau dalam keadaan normal, untuk selanjutnya besaran tersebut dikirimkan ke elemen pembanding. 2. Elemen Pembanding Elemen ini berfungsi menerima besaran setelah terlebih dahulu besaran itu diterima oleh elemen pengindera untuk dibandingkan besaran listrik pada saat keadaan normal dengan besaran arus kerja relay. 3. Elemen Pengukur/penentu Elemen ini berfungsi untuk mengadakan perubahan secara cepat pada besaran ukurnya dan akan segera memberikan isyarat untuk memberikan sinyal.
Transformator arus (CT) berfungsi sebagai alat pengindera yang merasakan apakah keadaan yang diproteksi dalam keadaan normal atau mendapat gangguan. Sebagai alat pembanding sekaligus pengukur adalah relay, yang bekerja setelah mendapatkan besaran dari alat pengindera dan membandingkan dengan besaran arus penyetelan dari kerja rela y. Apabila besaran tersebut tidak seimbang atau melibihi besar arus penyetelannya, maka kumparan relay akan bekerja menarik kontak dengan cepat atau dengan waktu tunda dan memberikan perintah pada kumparan penjatuh (trip coil) untuk bekerja melepas PMT. Sebagai sumber energi penggerak adalah sumber arus searah atau batere.
III.9.2 Syarat Relay Proteksi
Syarat-syarat agar peralatan relay pengaman dapat dikatakan bekerja dengan baik dan benar adalah : 1. Cepat bereaksi Relay harus cepat bereaksi / bekerja bila sistem mengalami gangguan atau kerja abnormal. Kecepatan bereaksi dari relay adalah saat relay muIai merasakan adanya
gangguan sampai dengan pelaksanaan pelepasan circuit breaker (C.B)
karena komando dari relay tersebut. Waktu bereaksi ini harus diusahakan secepat mungkin sehingga dapat
menghindari kerusakan pada alat serta membatasi
daerah yang mengalami gangguan / kerja abnormal. Mengingat suatu sistem tenaga mempunyai batas-batas
stabiIitas serta kadang-kadang gangguan sistem bersifat
sementara, maka relay yang semestinya bereaksi dengan cepat kerjanya perlu diperlambat (time delay) 2. Selektif Yang dimaksud dengan selektif disini adalah kecermatan pemilihan dalam mengadakan pengamanan, dimana haI ini menyangkut koordinasi pengamanan dari sistem secara keseluruhan. Untuk rnendapatkan keandalan yang tinggi, maka relay pengaman harus mempunyai kemampuan selektif yang baik. Dengan demikian, segala tindakannya
akan tepat dan akibatnya gangguan dapat dieliminir menjadi
sekecil mungkin. 3. Sensitif Relay harus dapat bekerja dengan kepekaan yang tinggi, artinya harus cukup sensitif
terhadap gangguan didaerahnya meskipun gangguan tersebut minimum,
selanjutnya memberikan jawaban
response . 4. Handal Dalam keadaan normal atau system yang tidak pernah terganggu relay proteksi selama berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi relay proteksi bila diperlukan harus dan pasti bekerja, sebab apabila relay gagal bekerja dapat mengakibatkan kerusakan yang lebih parah pada peralatan yang diamankan atau mengakibatkan bekerjanya relay lain sehingga daerah itu mengalami pemadaman yang lebih luas. Untuk tetap menjaga keandalannya maka relay proteksi harus dilakukan pengujian secara periodik. 5. Sederhana Makin
sederhana
sistem
relay
semakin
baik,
mengingat
setiap
peraIatan/komponen relay memungkinkan mengalami kerusakan. Jadi sederhana maksudnya
kemungkinan
terjadinya kerusakan kecil (tidak sering mengalami
kerusakan). 6. Murah Relay sebaiknya yang murah, tanpa meninggaIkan persyaratan-persyaratan yang telah tersebut di atas.
III.9.3 Karakteristik Waktu Kerja Relay Proteksi
Koordinasi pada relay arus
lebih untuk mendapatkan selektifitas
terutama
dilakukan dengan seting waktu kerja relai, disamping juga karena ada perbedaan arus ada sisi hilir dan sisi hulunya. Pada relai arus lebih terdapat beberapa karakteristik waktu, yang dapat dikelompokan menjadi 4 jenis yaitu waktu seketika, waktu terbalik, IDMT dan kombinasi
antar
waktu
seketika
dengan
karakteristik
lainnya.
Adapun masing –
masing karakteristik diuraikan dibawah.
III.9.3.1Relay Arus Lebih Waktu Seketika ( I nstantaneous Ti me )
Relay yang bekerja seketika (tanpa waktu tunda) ini akan memberikan perintah pada PMT (Pemutus tenaga/circuit breaker) pada saat terjadi gangguan bila besar arus gangguannya melebihi nilai penyetelannya (Im : Im merupakan arus moment), dan jangka waktu kerja relai sangat singkat yaitu (10-20 ms). Karakteristik relay arus ini biasanya digunakan untuk memproteksi gangguan hubung singkat antar fasa atau tiga fasa yaitu High Stage Overcurrent Relay dan juga untuk
memproteksi gangguan fasa ke ground menggunakan Instantenous Ground Overcurrent Relay. Adapun gambaran dari karakteristik ini bisa dilihat pada gambar III.21 berikut :
Gambar III.21 Karakteristik Waktu Seketika III.9.3.2 Relay Arus Lebih Waktu Tertentu ( Defi nite Time )
Relai ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan bila besar arus gangguannya melampaui penyetelannya Is (arus set), dan jangka waktu kerja relay mulai pik up sampai kerja relai diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung besarnya arus lihat gamabar III.22
Gambar III.22 Karakteristik Waktu Tertentu
III.9.3.3 Relay Lebih Waktu Terbalik ( I nvers Ti me )
Relai ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan bila besar arus gangguannya melampaui penyetelannya ( Is ), dan jangka waktu kerja relai mulai pik up sampai kerja relai waktunya diperpanjang berbanding terbalik dengan besarnya arus lihat gambar III.23. Pada jenis ini karakteristik waktu arus dapat beragam dan berdasarkan standar BS 142 th dikelompokan menjadi :
•
Normal inverse
•
Very inverse
•
Long inverse
•
Extreme inverse
Dimana : tms : setting waktu reley untuk beroperasi I : Setting arus untuk reley beroperasi t : Waktu sebenarnya Adapun relay arus lebih jenis ini, harus diketahui data-data sebagai berikut : - Besarnya arus hubung singkat pada setiap bus - Penyetelan / setting arusnya (I S) - Kurve karakteristik relay yang dipakai
Berikut gambaran untuk karakteristik arus lebih waktu terbalik :
Gambar III.23 Karakteristik Waktu Terbalik
III.9.3.4 Relay Arus Lebih IDMT
Relai arus lebih dengan karakteristik IDMT ( Inverse Definite Minimum Time ) mempunyai karakteristik kombinasi antara relai arus lebih waktu terbalik dan waktu tertentu. Didaerah awal seperti relai arus lebih waktu terbalik dan kemudian menjadi waktu tertentu lihat gambar 3.23
Gambar III.24 Karakteristik IDMT III.9.4 Proteksi Terhadap Gangguan pada Transformator
1. Proteksi Terhadap Arus Lebih (Over Current)
Relai arus lebih atau yang lebih dikenal dengan over current relay adalah peralatan proteksi (pengamanan) yang banyak dipakai di instalasi listrik, termasuk pada instalasi tegangan tinggi. Relai arus lebih pada instalasi tegangan tinggi digunakan untuk mengamankan / melokalisir sirkuit yang mengalami gangguan phase to phase (antar fasa) atau phase to ground (fasa ke tanah). Prinsip kerja OCR : Ketika terjadi gangguan fasa ke tanah misalnya (garis zig-zag warna orange) maka besarnya arus gangguan (If) akan termonitor melalui CT (current transformer ) yang kemudian akan diteruskan melalui rangkaian sekunder CT menuju relai proteksi (OCR). Relai proteksi akan membaca besarnya arus gangguan. Jika arus gangguan melebihi setting relai, maka relai akan bekerja memberi perintah / order trip (Garis merah) pada CB sehingga daerah terganggu terputus (terlokalisir) dari sirkuit yang sehat. 2. Proteksi Unbalance Keadaan seimbang pada system kelistrikan tiga fasa adalah keadaan dimana:
Ketiga vector arus/tegangan sama besar Ketiga fasor saling membentuk sudut 120º satu sama lain Keadaan tidak seimbang adalah keadaan dimana salah satu atau kedua syarat dari keadaan seimbang tidak terpenuhi. Kemungkinan keadaan tidak seimbang ada tiga, yaitu:
Ketiga vector sama besar tetapi tidak membentuk 120º satu sama lain Ketiga vekto tidak sama besar tetapi membentuk sudut 120º Ketiga vector tidak sama besar dan tidak membentuk sudut 120º satu sama lain.
III.10 SEPAM 1000.
Sepam 1000 + Digital Relay diproduksi oleh Merlin Gerin di Perancis. Merlin Gerin adalah anak perusahaan dari Schneider Electric, seperti yang Square D. merupakan alat yang mampu memproteksi gangguan baik pada peralatan maupun jaringan listrik, sistem proteksinya berbasis Digital MicroController Multifunction Protection. Jenis / type Sepam yang dipakai untuk trafo ialah sepam type T20.
Gambar III.25 Sepam 1000+
III.10.1 Fungsi-fungsi yang tersedia pada sepam 1000+ tipe T20 .
fungsi-fungsi yang tersedia pada sepam 1000+ tipe T20 adalah sebagai berikut
III.10.2 Setting range pada sepam
Berikut merupakan seting range yg terdapat pada sepam untuk trafo
Phase Overcurrent ANSI 50/51 Waktu Tripping Kurva Tripping
Set Point
Timer Hold
Definite Time
DT
SIT, LTI, VIT, EIT, UIT
DT
RI
DT
CEI:SIT/A,LTI/B,VIT/B,EIT/C
DT atau IDMT
IEEE: MI (D), VI(E), EI(F)
DT atau IDMT
IAC: I, VI, EI
DT atau IDMT
0.1 – 24 In
DT
0.1 – 2.4 in Timer Hold
IDMT
Definite Time (DT; Timer Hold) Inverse Definite Minimum Time (IDMT;Reset Time)
Negative Sequence/Current Unbalance Definite Time (DT)
0.1-5
Inverse Definite Minimum Time (IDMT)
0.1–0.5
Thermal Overload ANSI 49RMS Rate 1 Accounting for Negative
Rate 2
0 - 2.25 - 4.5 – 9
Sequence Component Time Konstan
Heating
T1: 1–120 min
T1: 1–120 min
Cooling
T2: 5–600 min
T2: 5–600 min
Alarm and Tripping Set
50–300% of Rated Thermal
Points
Capacity
Cold Curve Modification
0–100%
Factor Switching of Thermal
By Logic Input I26
Settings Conditions
(Transformer)
Maximum Equipment
140–392°F (60–200°C)
Temperature
Earth Fault ANSI 50N/51N or 50G/51G Setting Waktu Tunda Waktu Tripping
Timer
Kurva Tripping
Hold DT
Definite Time SIT, LTI, VIT, EIT, UIT DT RI CEI:SIT/A,LTI/B,VIT/B, EIT/C DT IEEE: MI (D), VI(E), EI(F) DT / IAC: I, VI, EI IDMT DT / IDMT
Isr Set Point
0.1–15 INr
DT / IDMT DT
0.1–1 INr
IDMT
Inst; 0.05–300 s 0.1–12.5 s at 10 sr
Timer
Definite Time (DT; Timer
Hold
Hold) Inverse Definite Minimum Time
Inst; 0.05–300 s
0.5–20 s
(IDMT;Reset Time)
III.10.3 Parameter Setting Sepam pada MCC 121 out going Amonia 2.4 KV
1. Sepam S/N
: 0051088
2. Device I nominal
: 200 A
I base
: 200 A
Low SET Curve (A/B)
: EIT /EIT
Is
: 150 A/150 A
t >
: 2s /2.3 s
High Set Curve (A/B)
: DEF./DEF.
I >>
: 1500 A / 1500 A
t >>
: 100 ms /130 ms
Thermal Overload T1
: 5 Mn
Es1
: 80%
T2
: 5 Mn
Es2
: 100%
Io nominal
: 3I Sum
F nominal
: 50 Hz
Low Set Curve(A/B)
: EIT / EIT
Iso
: 20A / 20A
To >
: 500ms / 800ms
HIGH Set Curve
: DEF. / DEF.
Iso >>
: 60A / 60A
to >>
: 100ms / 130ms
CARTRIDGE
: -
Aux. Power Supply
: 110 VDC
III.11 Prinsip Kerja Sepam III.11.1 Prinsip kerja sepam pada proteksi gangguan o vercurrent
Overcurrent pada umumnya disebabkan oleh overload, transient dan hubu ng singkat . Pengamanan tiga fasa terhadap arus lebih dan hubung singkat antar fasa ke fasa pada proteksi sepam dapat dilakukan dengan Define Time (DT), IDMT( Invers Definite Minimum Time), invers time dan time delayed . Sepam 1000+ menawarkan sejumlah kurva tripping dengan waktu tunda ( Definite Time) dan IDMT ( Invers Definite Minimum Time). Kurva IDMT ( Invers Definite Minimum Time) juga mencakup waktu ulang ( reset time) yang digunakan untuk mendeteksi kesalahan restriking. Fungsi arus fase terdiri dari empat elemen independen yang masing-masing dibagi menjadi dua kelompok dari dua item yang disebut Grup A dan Grup B, masing-masing. Penggunaan kedua kelompok dapat dipilih oleh pengaturan parameter :
Gambar III.26 Block diagram proteksi terhadap phase overcurrent .
Adapun data setting relay dan hasil tes uji proteksi bias dilihat pada table 4.1 berikut. Tabel III.2 Data setting dan hasil pengujian Over Current Low set (50/51) No 1 2
Phase L1-L2 L1-L3
Setting Value
Injection
Time Record
150 A 150 A
316.80 A 317.60 A
24.75 s 23.92 s
Time Curve 23.12 s 22.97 s
3
L2-L3
150 A
316.00 A
24.46 s
23.27 s
Dari tabel diatas dan data parameter setting, prinsip kerja dari sepam dalam memproteksi overcurrent atau arus lebih dapat dijelaskan sebagai berikut :
Pada umumnya Overcurrent Low Set ialah proteksi terhadap Overload dan transient sedangkan untuk Overcurrent High Set ialah bila terjadi gangguan yang sangat fatal seperti hubung singkat.
Fitur blok untuk Ip (Setting Value) bisa digunakan untuk memblok indikasi trip sehingga trafo bisa tetap running walaupun kondisi sebenarnya overcurrent. Dari tabel (4.1) arus pick up yang disetting ialah 150 A dan arus yang terbaca ialah 316.80 A dimana kenaikan arus tersebut sudah terjadi selama 23.12 s maka rele akan mengetripkan system. Adapun karakteristik Phase invers time Oveercurrent relay dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar III.27 Karakteristik phase inverse time overcurrent relay pada sepam.
Berikut merupakan data setting dan hasil pengujian High Overcurrent Protection relay. Tabel III.3 Data setting dan hasil pengujian Over Current High set (50/51)
No 1 2 3
Phase L1-L2 L1-L3 L2-L3
Setting Value
Injection
Time Record
1500 A 1500 A 1500 A
1564.40 A 1526.40 A 1539.20 A
0.11 s 0.12 s 0.11 s
Time Curve 23.12 s 22.97 s 23.27 s
Dan untuk tabel III.3 fitur block I>> bisa digunakan untuk memblok indikasi trip sehingga trafo tetap bias running walaupun kondisi sebenarnya overcurrent, pada tabel terlihat arus gangguan I>> disetting 1500A sedangkan delay waktu ialah TI>> = 0.10 s. Dari hasil pengujian waktu trip sedikit lebih lama jika dibandingkan dengan nilai setting. Adapun karakteristik dari High Overcurrent Protection Relay dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar III.28 Karakteristik High Stage Overcurrent Protection Relay pada sepam
III.11.2 Prinsip kerja sepam pada proteksi gangguan tanah ( earth f ault )
Earth fault bisa disebabkan oleh hubung singkat satu fasa ke ground, dua fasa ataupun tiga fasa. Pada saat terjadi gangguan arus ground akan sangat besar terlebih pada saat gangguan tiga fasa ke ground. Tentunya ini sangat membahayakan peralatan sehingga perlu adanya proteksi. Koneksi dan peralatan pengamanan gangguan tanah dapat dideteksi oleh :
arus tiga fasa (3I sum),
keseimbangan khusus inti CT, CSH120 atau CSH200 menurut diameter yang diperlukan ,metode ini memberikan sensitivitas tertinggi. Seleksi antara dua rating (2 A dan 20 A) menyediakan berbagai pengaturan yang sangat luas.
Gambar III.29 diagram blok proteksi terhadap earth fault
Adapun data setting relay dan hasil tes uji proteksi bias dilihat pada table III.4 berikut.
No
Tabel III.4 Data setting dan hasil pengujian Earth Fault Low Set (50N/51N) Phase Setting Value Injection Time Record Time Curve
1 2 3
L1-N L1-N L2-N
20 A 20 A 20 A
42.80 A 42.80 A 42.80 A
14.22 s 13.73 s 13.70 s
22.35 s 22.35 s 22.35 s
Dari data setting dan hasil pengujian , prinsip kerja sepam dalam memproteksi earth fault adalah sebagai berikut :
Fitur blok Iso>> digunakan untuk memblok indikasi trip pada trafo. Jika arus sudah melebihi indikasi dari nilai set Iso>> pada waktu tertentu maka relay akan memerintahkan sistem untuk trip.
Ketika arus gangguan yang terjadi sudah mencapai 20 A dan sudah berlangsung selama 22.35 s maka sepam akan memerintahkan system untuk trip. Hal ini sesuai dengan karakteristik Earth Faulth Invers Time Overcurrent Relay. Adapun karakteristik dari High Earth Fault Protection Relay dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar III.30 Karakteristik Low Earth Fault Protection Relay pada sepam
Adapun data seting dan hasil pengujian untuk Earth Fault High Set ialah sebagai berikut yang terlihat pada tabel III.5. Tabel III.5 Data setting dan hasil pengujian Earth Fault High Set (50N/51N) No Phase Setting Value Injection Time Record Time Curve 1 2 3
L1-N L1-N L2-N
60 A 60 A 60 A
45.60 A 45.60 A 45.60 A
0.12 s 0.11 s 0.12 s
0.10 s 0.10 s 0.10 s
Dari hasil pengujian terlihat bahwa ketika arus gangguan yang terjadi sudah mencapai 60 A dan sudah berlangsung selama 0.10 s maka sepam akan memerintahkan sistem untuk trip. Hal ini sesuai dengan karakteristik Earth Fault High Set Relay.
Gambar III.31 Karakteristik Earth Fault High Set Relay
III.11.3Prinsip kerja sepam pada proteksi gangguan ketidakseimbangan (unbalanced)
Perlindungan terhadap fase ketidakseimbangan. 1. Perlindungan sensitif terhadap kesalahan 2-fasa pada pengumpan panjang. 2. Perlindungan peralatan terhadap temperatur build-up yang disebabkan oleh pasokan yang tidak seimbang atau rotasi fase salah atau hilangnya fase dan perlindungan terhadap rendahnya tingkat fase-ke-fase arus. Prinsip kerja sepam dalam memproteksi unbalance dapat silihat pada diagram blok berikut
Gambar III.32 Diagram blok proteksi terhadap unbalanced.
Adapun data seting dan hasil pengujian untuk Unbalanced ialah sebagai berikut yang terlihat pada tabel III.6.
I/Ib
Tabel III.6 Data setting dan hasil pengujian Unbalanced (46) Curve Injection Time Record Time Curve
30 %
DEFINITE
62.4 A
2.03 s
86.31 s
Dari data setting dan hasil pengujian , prinsip kerja sepam dalam memproteksi Unbalanced adalah sebagai berikut :
Fitur blok >> digunakan sebgai load protection untuk memblok indikasi trip pada trafo walaupun kondisi beban tidak seimbang.
Jika fitur blok tidak diaktifkan dan arus urutan negative sudah melebihi nilai seting 30 % dari total arus 3 fasa yaitu 62.4 A dan sudah berlangsung selama 86.31 s maka Sepam akan memerintahkan system untuk trip. Adapun karakteristik dari Unbalanced Protection Relay dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar III.33 Karakteristik Unbalanced Protection Relay pada Sepam
III.11.4 Prinsip kerja sepam pada proteksi gangguan thermal over load
Perlindungan peralatan terhadap kerusakan termal yang disebabkan oleh overload. Disini kapasitas termal yang digunakan dihitung berdasarkan model matematis yang memperhitungkan:
Nilai RMS saat ini, dan suhu lingkungan. Fungsi ini terdiri dari:
set point untuk alarm, dan
set point untuk tripping pada pengaplikasian perlindungan sepam Model T20 memperhitungkan kenaikan panas transformator dan konstanta waktu pendinginan menurut apakah ventilasi alami atau dipaksa (ONAN, ONAF) oleh masukan logika.
III.11.5 Prinsip kerja bucholz
Bila terjadi gangguan yang kecil di dalam tangki transformator, misalnya hubung singkat dalam kumparan, maka akan menimbulkan gas. Gas yang terbentuk akan berkumpul dalam relay pada saat perjalanan menuju tangki konservator, sehingga level minyak dalam rele turun dan akan mengerjakan kontak alarm (kontak pelampung atas).
Gambar III.34 Relay Buchholz
Bila level minyak transformator turun secara perlahan-lahan akibat dari suatu kebocoran, maka pelampung atas akan memberikan sin yal alarm dan bila penurunan minyak tersebut terus berlanjut, maka pelampung bawah akan memberikan sinyal trip. Bila terjadi busur api yang besar, kerusakan minyak akan terjadi dengan cepat dan timbul surya tekanan pada minyak yang bergerak melalui pipa menuju ke relay Bochholz.
BAB IV PENUTUP
IV.1
Kesimpulan
Setelah melaksanakan Praktek Kerja Lapangan dan melihat serta mempelajari Sistem Proteksi Transformator 13,8KV/2,4KV (TR-121) Menggunakan Sepam 1000+T20 di Unit Amonia Pada PT. Pupuk Iskandar Muda II, maka penulis dapat menyimpulkan:
1. Sepam 1000+ T20 merupakan alat proteksi pada transformator berbasis digital yang dapat memproteksi gangguan phasa overcurrent (ANSI 50/51), earth faulth or neutral (ANSI 50N/51N), unbalance/negative sequence (ANSI 46), dan proteksi terhadap thermal overload (ANSI 49 RMS) 2. Proses terjadinya trip ketika ada gangguan pada transformator yaitu sepam akan mendeteksi gangguan, jika syarat-syarat untuk mentripkan sudah terpenuhi maka sepam akan bekerja untuk menghentikan sistem. 3. Waktu untuk pengetripan yang dilakukan oleh sepam tergantung jenis gangguan yang terjadi, karakteristik relay yang bekerja dan seting parameter. 4. Secara umum, prinsip kerja dari Sepam yaitu mengolah data arus yang diperoleh pada trafo dan dibandingkan dengan setingan yang ada pada s epam.kemudian sepam mengambil tindakan (apakah sistem ditripkan atau tidak), hasil tindakan tersebut akan di tampilkan pada layar sepam
IV.2
Saran
Setelah melaksanakan kegiatan Praktek Kerja Lapangan dan melihat Sistem Proteksi Transformator 13,8KV/2,4KV (TR-121) Menggunakan Sepam 1000+T20 di Unit Amonia Pada PT. Pupuk Iskandar Muda II, maka penulis dapat menyarankan agar: 1. Beberapa fitur dalam sepam belum dimanfaatkan,alangkah bagusnya jika fitur yang ada didalam sepam dioptimalkan sehingga bias memberikan proteksi yang lebih baik 2. Dari terkahir kali pengujian terhadap sepam (maret 2011),belum dilakukan pengujian lagi, alangkah baiknya jika diadakan pengujian secara berkala terhadap sepam untuk memastikan performanya
