bab i pendahuluan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Tanjung Jati B yang terletak di Jepara
merupakan pembangkit dengan kapasitas pembangkitan per-unit terbesar di Indonesia saat
ini, dengan kapasitas pembangkitan daya kotor 4x719 MW dan kapasitas daya bersih 4x660
MW. PLTU Tanjung Jati B merupakan penopang listrik terbesar untuk kebutuhan listrik di
daerah Jawa-Bali yang merupakan beban listrik terbesar di Indonesia. Oleh karena itu
keberadaan PLTU ini sangatlah vital bagi kehandalan kelistrikan di Indonesia. Hal ini berarti
PLTU ini tidak boleh padam secara utuh atau pun trip satu unit pun.
Untuk menjaga kontinuitas produksi, maka sistem proteksi harus dapat menjalankan
fungsinya dengan baik dalam merespon adanya gangguan pada sistem. Namun, terdapat
permasalahan yang terjadi pada PLTU Tanjung Jati B unit 1 dan 2 yang belum terselesaikan
yaitu pada sistem proteksi rele gangguan arus lebih ke tanah pada busbar 10 kV. Oleh karena
itu, diperlukan adanya analisis untuk mengetahui akar permasalahan yang menyebabkan
terjadinya gangguan, sehingga perlu dicari solusi yang tepat untuk memperbaiki sistem
proteksi pada PLTU Tanjung Jati B agar fungsi kehandalan dapat tercapai dengan koordinasi
proteksi yang tepat.
1.2 Rumusan Masalah
Kasus pertama terjadi pada tanggal 19 September 2009 saat generator transformer unit
2 untuk 500 kV dilakukan de-energize (di-off-kan) untuk dilakukan maintenance sehingga,
suplai daya hanya dilakukan oleh unit 1 seperti pada diagram satu garis pada Gambar 1.1.
Gambar 1.2. Diagram Satu Garis Sistem Kondisi Gangguan
6000 kVA
Gambar 1.1 Diagram Satu Garis Sistem Kondisi Gangguan
Dapat dilihat dari Gambar 1.1 bahwa bila GT2 tidak berfungsi, 10 kV unit board 2B
disuplai dari 10 kV unit board 1B melalui 10 kV station board B.
Permasalahan yang terjadi adalah saat melakukan energize trafo 10kV / 3kV 2APE-TF001B pada 10 kV unit board 2B, incoming breaker pada 10 kV unit board 1B “open” atau trip
sehingga unit board 1B dan 2B tidak tersuplai daya. Incoming breaker tersebut trip 1,6 detik
setelah 10 kV unit board 2B ditutup breaker-nya.
Pada pembacaan di distributed control system (DCS) arus tertinggi yang terbaca pada 10
kV unit board 1B di sisi incoming mencapai 2062 ampere pada trafo 2APE-TF-001B tersebut.
Pada 10 kV unit board 1B, incoming circuit breaker trip dengan indikasi adanya arus
lebih yang mengalir yang terdeteksi oleh rele MCR24-B. Kasus serupa yang kedua terjadi pada
tanggal 11 Maret 2010, dimana incoming CB pada 10 kV unit board 1A trip dan terdeteksi arus
gangguan pada rele MCR24-B saat meng-energize trafo 10/3 kV 2APE-TF-001A pada 10 kV
unit board 2A. Pada saat kasus kedua ini terjadi, unit 2 shut down diakibatkan sedang
diinvestigasi terjadinya earth fault pada generator sehingga, supply daya di-manuver oleh unit
1. Kasus ini dapat disebut serupa, karena pada board A dan board B merupakan sistem board
yang kembar. Adapun laporan akar penyebab gangguan terletak pada rele proteksi pada
incoming 10 KV UB 1APE-MV-001B (10KV Unit board 1B incoming CB). Kemudian
berdasarkan data hasil percobaan pada PLTU Tanjung Jati B akan dilakukan análisis kinerja
rele dan analisis arus residual sebagai hiputesis penyebab gangguan, kemudian akan dilakukan
simulasi dengan ETAP untuk menguji kevalidan perhitungan manual dalam rekoordinasi
perangkat proteksi dengan memplot kurva karakteristik kerja rele, ketahanan peralatan dan
respon perangkat proteksi terhadap gangguan. Pertanyaan yang akan dijawab sebagai hasil dari
studi kasus ini adalah :
1.
Bagaimana metode yang dilakukan untuk mengetahui akar permasalahan yang terjadi
pada sistem proteksi rele pada busbar 10 KV di PLTU Tanjung Jati B unit 1 dan 2?
2.
3.
Apakah akar permasalahan yang menyebabkan gagalnya fungsi kerja koordinasi proteksi
pada busbar 10 kV unit 1 dan 2 ?
Bagaimana mengatasi masalah selalu tripnya CB pada sisi incoming 10kV Unit Board 1B
saat energize trafo 6000 kVA pada 3 kV Unit Board 2B?
1.3 Batasan Masalah
Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi studi kasus ini, oleh karena itu diberikan
batasan masalah agar studi kasus lebih fokus. Batasan-batasan yang digunakan ialah :
1.
Perhitungan yang dilakukan berdasarkan konfigurasi jaringan yang sudah ada (existing)
dan data rating sistem.
1.4 Tujuan dan Manfaat
Melalui studi kasus ini, akan diketahui akar permasalahan yang menyebabkan
gangguan pada sistem proteksi arus lebih ke tanah pada busbar 10 kV di PLTU Tanjung Jati
B dan solusi dari permasalahan tersebut sehingga, akan dihasilkan rekoordinasi sistem
proteksi yang handal untuk memproteksi sistem dan dapat menjalankan fungsinya dengan
baik.
Diharapkan hasil rekoordinasi sistem proteksi ini dapat dijadikan pertimbangan atau
diaplikasikan pada PLTU Tanjung Jati B untuk perbaikan sistem proteksi untuk menjaga
kontinuitas produksi. Tujuan dilakukan studi kasus ini adalah :
1.
Dapat menggunakan berbagai metode dalam menganalisis dan mencari akar masalah
yang menyebabkan gangguan pada sistem proteksi gangguan arus lebih ke tanah pada
busbar 10 kV di PLTU Tanjung Jati B.
2.
Mengetahui akar permasalahan yang sebenarnya pada gangguan sistem proteksi yang
terjadi untuk mendapatkan solusi terbaik.
3.
Dapat mengaplikasikan hasil analisis masalah untuk melakukan perhitungan
rekoordinasi proteksi sebagai solusi yang tepat.
1.5 Sistematika Penulisan
Tugas Akhir dengan judul “Studi Kasus Rekoordinasi Proteksi Rele Arus Lebih dan Rele
Gangguan Tanah pada Busbar 10 kV di PLTU Tanjung Jati B Unit 1 dan 2” tersusun dari 5 bab
dengan susunan sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN, yang memuat latar belakang masalah, perumusan masalah,
batasan masalah, tujuan dan manfaat, dan sistematika penulisan yang
memberikan gambaran perlunya studi kasus tentang evaluasi koordinasi proteksi
pada busbar 10 kV di PLTU Tanjung Jati B Unit 1 dan 2.
BAB II
DASAR TEORI, yang membahas teori-teori yang berkaitan dengan studi kasus
yang dilakukan. Di bab ini akan dijelaskan dasar teori tentang jenis gangguan
yang biasa terjadi pada sistem tenaga listrik, jenis-jenis pengaman, rele arus
lebih, rele gangguan tanah, perhitungan arus residual, perhitungan arus
gangguan, dan rekoordinasi proteksi.
BAB III
METODE PENELITIAN, yang berisi mengenai pembahasan metode
perancangan koordinasi rele arus lebih dan rele gangguan tanah dengan melihat
jaringan yang sudah ada di PLTU Tanjung Jati B Unit 1 dan 2, spesifikasi
peralatan terpasang, dan pendukung-pendukung untuk mrancang koordinasi
rele.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN, yang berisi analisis penyebab terjadinya
gangguan berdasarkan data hasil pengujian yang dilakukan di PLTU Tanjng Jati
B Unit 1 dan 2, kemudian dilakukan perhitungan arus residual dan hubung
singkat rating secara manual untuk menentukan setelan rele yang tepat
berdasarkan perhitungan manual. Pada bab ini akan ditampilkan hasil simulasi
koordinasi proteksi sistem eksisting menggunakan ETAP dan hasil rekoordinasi
setelan yang tepat berdasarkan simulasi.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN, yang berisi kesimpulan dari hasil studi kasus
dan analisis, serta saran untuk perkembangan penelitian selanjutnya.