Koordinasi Proteksi Rele Arus Lebih Dengan Metode Fuzzy Logic Menggunakan Plant Pt.kpi (Kaltim Parna Industri)_1

8/11/2019 Koordinasi Proteksi Rele Arus Lebih Dengan Metode Fuzzy Logic Menggunakan Plant Pt.kpi (Kaltim Parna Industri)_1

1/7


2/7


3/7

3

Proses fuzzy inference dalam gambar 5 bisa dibagi dalamlima bagian: fuzzifikasi variabel masukan, operasi fuzzylogic menggunakan operator fuzzy AND atau OR pada

bagian antecedent ke consequent, agregasi semuaconsequent dari semua IF-THEN rule dan defuzzifikasi.

3. SISTEM KELISTRIKAN PT. KALTIM PARNA INDUSTRI DAN PEMODELAN DENGAN

FUZZY LOGIC3.1 Sistem Kelistrikan PT. KPI

PT Kaltim Parna Industri adalah perusahaan industri petrokimia, yang memproduksi Ammonia, dengan kapasitas produksi 1500 MTPD, berlokasi di Bontang KalimantanTimur. KPI akan melakukan sharing power dengan

pembangkit lain yaitu PT.KDM, dengan komposisi sharing80: 20. KPI memiliki STG (Steam Turbin Generator) dengankapasitas 7,5 MVA; 11 KV; PF 0.8; 1500 rpm yang selaludioperasikan dalam kondisi normal. Khusus pada kondisi dimana tidak ada supply listrik dari KDM, maka kebutuhanlistrik untuk area storage dan jetty akan di supply oleh 2(dua) Diesel Generator dengan kapasitas masing-masing 1MW yang digunakan saat STG dalam keadaan tidak

beroperasi.

3.2 Pemilihan Tipikal Koordinasi Pada tugas akhir ini analisa meliputi short circuit level

dan koordinasi proteksi pada 1 sumber 3 penyulang dan 2tingkat proteksi pada PT. KPI, maka diambil 1 tipikalkoordinasi. Tipikal koordinasi yang diambil dapat dilihat

jelas pada Gambar 7. dan Gambar 8.

Tipikal 1 : Koordinasi mulai dari Bus 9 pada leveltegangan 6.9 kV hingga Bus 8 pada leveltegangan 11 KV. Pada Bus 9 level tegangan 6.9kV terdapat motor tegangan menengah 500 kW.

4. HASIL SIMULASI DAN A NALISIS

4.1 Simulasi Hubung Singkat MinimumHubung singkat minimum adalah hubung singkat yang

terjadi ketika sistem beroperasi pada kondisi suplai bebanminimum. Tetapi pada tugas akhir ini hanya menggunakan 1sumber, sehingga cara pengambilan data dari hubung singkatminimum dengan hubung singkat maksimum hampir samatetapi beda pada cycle nya dan jenis hubung singkatnya. Dimana pada kondisi ini sistem disuplai oleh PT. KDM dan 1STG dari PT. KPI dengan perbandingan sharing 20:80. Pada

G a m

b a r 6 .

S i n g

l e L i n e

D i a g r a m

P T

. K P I

G a m

b a r 8 . S

i n g

l e L i n e

D i a g r a m

T i p i k a l

1

G a m

b a r

7 . S

i n g

l e L i n e

D i a g r a m

T i p i k a l

1


4/7

4

simulasi hubung singkat minimum, diperoleh nilai arushubung singkat minimum 30 cycle yang diperoleh darisimulasi hubung singkat pada software ETAP.Tabel 1. Data Hubung Singkat Minimum 30 cycle

BUS Isc min 30 cycleID KV KA

Bus 9 6.9 7.007MSG 1 6.9 7.544Bus 4 11 14.334HSG1-KPI 11 14.984

4.2 Simulasi Hubung Singkat MaksimumAdapun nilai arus hubung singkat maksimum 4 cycle yang

diperoleh dari simulasi hubung singkat pada software ETAPdisajikan pada Tabel 2.Tabel 2. Data hubung singkat maksimum 4 cycle

BUS Isc max 4 cylceID KV KA

Bus 9 6.9 11.847MSG 1 6.9 13.304Bus 4 11 22.096HSG1-KPI 11 23.261

4.3 Koordinasi Rele Pengaman secara KonvensionalSetelah mengetahui besar arus nominal dan arus gangguan

hubung singkat yang mungkin terjadi pada peralatan- peralatan yang perlu diamankan, maka dapat dihitung arus-arus yang perlu diamankan agar tidak merusak peralatan danmenggangu kestabilan sistem.Relay 15-MSG1-CB MSG 1A ( CT Ratio : 800/5)Time Overcurrent Pickup (VIT) 1,05 x FLA Ipp 0,8 x I

sc min 30 cycle

1,05 x 53 A Ipp 0,8 x 7007 A55.65 A Ipp 5605,6 Adipilih Ipp = 55.65 A

Iset =nCT

Ipp=

5/7565.55

= 3,71 A

Sehingga setting arus pickup inverse = 3,71 ATime Setting I DM T ( Time Dial ) Waktu operasi yang diinginkan = t = 20 sTp= Time DialI = Istarting-motor

5.13

11

xt Ipp

I

Tp

5.13

11

xt Ipp

otor Istartingm

Tp

52.95.13

20165.55

4,4131

x

Tp

Setting Time Dial = 3.2

Curr ent setting Hi gh Set (I >>)

nCT Istarting Iset 0,8 x

nCT 30cycle-Iscmin

75/5413.4 Iset 0,8 x

75/5 7007 ; didapatkan 27,56 Iset

373,71 ADipilih setting arus pickup definite = 30 ASetting waktu (t>>) = 0.1 s

Relay 14-MSG1-CB MSG-1 ( CT Ratio : 2500/5) Time Overcurrent Pickup (VIT) 1,05 x FLA Ipp 0,8 x I sc min 30 cycle 1,05 x 1487.8 A Ipp 0,8 x 7544 A1562.19 A Ipp 6035,2 Adipilih Ipp = 1562.19 A

Iset =nCT

Ipp=

5/100019.1562

= 7.81 A

Sehingga setting arus pickup inverse = 7.81 ATime Setting I DM T ( Time Dial ) Waktu operasi yang diinginkan = t = 20 sTp= Time Dial

5.13

11

xt Ipp

I

Tp

5.13

11min

1

xt Ipp

busMSG Isc

Tp

67.55.13

20119.1562

75441

x

Tp

Setting Time Dial = 3.2Curr ent settin g Hi gh Set (I >>)

nCT Ipp Iset 0.8 x

nCT 30cycle-Iscmin

1000/5

1562.19 Iset 0.8 x1000/5

7544 ;didapatkan 7.81 Iset

30.18Sehingga setting arus pickup definite = 15 ASetting waktu (t>>) = 0.3 s

Relay 29-Bus 4-CB 52F1 (CT Ratio : 1500/5)Time Overcurrent Pickup (VIT)

1,05 x FLA Ipp 0,8 x I sc min 30 cycle 1,05 x 629,8 A Ipp 0,8 x 14334 A661,29 A Ipp 11467,2 Adipilih Ipp = 661,29 A

Iset =nCT

Ipp=

5/50029,661

= 6.61 A

Sehingga setting arus pickup inverse =6.61 ATime Setting I DM T ( Time Dial ) Waktu operasi yang diinginkan = t = 2Tp= Time Dial

5.13

1

1

xt Ipp I

Tp


5/7

5

5.13

14min

1

xt Ipp

bus Isc

Tp

06.35.13

2129,661

143341

x

Tp

Setting Time Dial = 3.06 Curr ent setting Hi gh Set (I >>)1.1 x I definite rele14 Iset 0.8 x

nCT 30cycle-Iscmin

500/5

3300 Iset 0.8 x

500/5

14334 ; didapatkan 33 Iset

38,224Sehingga setting arus pickup definite = 35Setting waktu (t>>) = 0.1 s

Relay 30-HSG1-KPI-CB GEN KPI (CT Ratio : 600/5)Time Overcurrent Pickup (VIT)1,05 x FLA Ipp 0,8 x I sc min 30 cycle 1,05 x 393.6 A Ipp 0,8 x 14984 A413.28 A Ipp 11987,2 Adipilih Ipp = 413,28 A

Iset =nCT

Ipp=

5/60028,413

= 3,44 A

Sehingga setting arus pickup inverse = 3,44 ATime Setting I DM T ( Time Dial ) Waktu operasi yang diinginkan = t = 4Tp= Time Dial

5.13

11

xt Ipp I

Tp

5.13

129.

1

xt Ipp

definiteR

Tp

21.25.13

4128.413

35001

x

Tp

Setting Time Dial = 2.21Curr ent setting Hi gh Set (I >>)

nCT29RelayDefinitex1.1 Iset 0.8 x

nCT 30cycle-Iscmin

600/50035x1,1 Iset 0.8 x

600/5 14984 ; didapatkan 32.08 Iset

99,89 ASehingga setting arus pickup definite = 40 ASetting waktu (t>>) = 0.3 s

4.4 Penentuan karakteristik input fu zzy logic FISPada penentuan karakteristik input ini data yang digunakanadalah variabel Ip dan TMS dari perhitungan konvesionalkemudian membuat semesta pembicaraan untuk membatasinilai dari setiap variabel.Tabel 3. Nilai Ip dari perhitungan konvensional

Relay Ip (ampere)15-MSG1-CB MSG 1A 55.6514-MSG1-CB MSG-1 1562.1929-HSG1-KPI-CB 52F1 661.2930-HSG1-KPI-CB GEN KPI 413.28

Setelah didapatkan nilai Ip-nya kemudian membuat semesta pembicaraan dari variabel Ip. Dari tabel 3 nilai minimum Ip= 55.65 ampere dan maksimum Ip = 1562.19 ampere, maka

batasan bawah untuk Ip dibuat bernilai 50 dan batasan atas bernilai 1565, sesuai dengan Tabel 4.Tabel 4. Nilai domain Ip

Tabel 5. Nilai TMS dari manual releTMS Nilai

TMS1 0.1TMS2 0.2

TMS3 0.4TMS4 0.8TMS5 1.6TMS6 3.2

Gambar 9. Hasil plot setelan konvensional rele OCR


6/7

6

Setelah didapatkan nilai TMS nya kemudian membuatsemesta pembicaraan untuk membatasi fungsi keanggotaanvariabel TMS. Dari Tabel 5 nilai minimum TMS = 0.1 danmaksimum TMS = 3.2, maka batasan bawah untuk TMSdibuat bernilai 0 dan batasan atas dibuat bernilai 3.3, sesuaidengan Tabel 6.Tabel 6. Nilai domain TMS

TMS IntervalTMS1 0 0.1 0.2TMS2 0.1 0.2 0.4TMS3 0.2 0.4 0.8TMS4 0.4 0.8 1.6TMS5 0.8 1.6 3.2TMS6 1.6 3.2 3.3

4.5 Penentuan karakteristik output fu zzy logic FISPada penentuan karakteristik output ini data yang digunakanadalah nilai t(sekon) waktu operasi yang diperoleh dari

perhitungan menggunakan rumus IEC dengan standart IEC

60255-3 or BS 142, untuk penentuan nilai t(sekon)kemudian membuat semesta pembicaraan untuk membatasinilai dari membership function variabel t(sekon). Adapunfungsi keanggotaan output t(sekon) dan rumus perhitungan

penentuan nilai Tp dapat dilihat dibawah ini

Tp

Ipp I

t

1

5.131

(6)

Tabel 7. Hasil nilai t(sekon)

0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2

55.65 0.2100 0.4200 0.8400 1.6800 3.3600 6.7200413.28 0.1808 0.3615 0.7230 1.4460 2.8920 5.7840661.29 0.0653 0.1306 0.2612 0.5223 1.0447 2.0894

1562.19 0.3526 0.7051 1.4102 2.8205 5.6410 11.2820

Pada rumus diatas Tp = TMS dan Ip = Ipp

Setelah didapatkan nilai t(sekon) kemudian menentukansemesta pembicaraannya. Dari Tabel 7 nilai minimumt(sekon) = 0.0653 dan maksimum t(sekon) = 11.2820, maka

batasan bawah t(sekon) dibuat bernilai = 0 dan batasan atast(sekon) dibuat bernilai = 11.3 sesuai dengan Tabel 8.Tabel 8. Nilai domain t(sekon)t(sekon) IntervalSangat_cepat 0 0.97 1.9Cepat 1.9 2.9 4.3Sedang 4.3 5.7 7.1Lambat 7.1 8.5 9.4Sangat_lambat 9.4 10.3 11.3

4.6 Hasil fu zzy logic FISHasil dari Fuzzy Logic ini, yakni t(sekon) didapatkan darirule viewer yang ada pada matlab R2010aTabel 9. Hasil t(sekon) dengan fuzzy logic

CB TMS Ipp (A) t(sekon)

MSG 1A 3.2 55.65 10.3

MSG-1 3.2 1562.19 10.352F1 3.06 661.29 7.89GEN KPI 2.21 413.28 9.07

Setelah didapatkan nilai t fuzzy(s) kemudian nilai inidigunakan untuk mencari nilai Tp-nya menggunakan

persamaan 6 dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 10. Agarhasil dari Tp-nya dapat diplot dan bisa dibandingkan

Tabel 10. Nilai TMS menggunakan t fuzzy(s)

CB t fuzzy(s) Ipp (A) Tp atauTMS

MSG 1A 10.3 55.65 3.2

MSG-1 10.3 1562.19 2.92

52F1 7.89 661.29 3.2

GEN KPI 9.07 413.28 3.2

Hasil plotting kurva sistem proteksi dengan fuzzy logic dapatdilihat pada Gambar 10.

4.7 Analisa Konvensional dan Fuzzy LogicHasil dari perhitungan konvensional maupun dengan

Fuzzy Logic FIS dapat dilihat pada Tabel 11.Tabel 11. Perbandingan Konvensional dengan Fuzzy Logic

CB IppTMS

konvesionalt(s)

konvensionalTMSFuzzy

t(s)Fuzzy

MSG1A 55.65 3.2 20 3.2 10.3MSG-1 1562.19 3.2 20 2.92 10.3

52F1 661.29 3.06 2 3.2 7.89GEN KPI 413.28 2.21 4 3.2 9.07

Apabila setting pada Tabel 11 yang menggunakan fuzzydimasukkan dalam setting rele yang ada pada ETAP dengan

plant yang sama dan dicoba duji koordinasi proteksinya,maka koordinasi relenya bisa dikatakan baik dengan melihat

sequence viewer pada ETAP STAR Protection pada saatterjadi hubung singkat, dibuktikan dengan melihat Gambar

Gambar 10. Hasil plot dengan fuzzy logic

IpTMS


7/7

7

11, 12, 13, 14 yang menggambarkan koordinasi rele padasaat hubung singkat minimum pada bus-busnya.Sehingga untuk setting menggunakan fuzzy bisa mewakilisetting konvensional dan dapat mempermudah penggunaawam untuk melakukan setting rele dalam plant PT. KPI.

Gambar 11. Koordinasi rele pada saat Hubung Singkatminimumn pada Bus 9

Gambar 12. Koordinasi rele pada saat Hubung Singkatminimum pada Bus MSG 1

Gambar 13. Koordinasi rele pada saat Hubung Singkatminimum pada Bus 4

Gambar 14. Koordinasi rele pada saat Hubung Singkatminimum pada Bus HSG1-KPI

5. PENUTUP

5.1 KesimpulanBerdasarkan hasil analisis koordinasi rele pengaman

menggunakan Single Line Diagram PT. Kaltim ParnaIndustri (KPI) menggunakan fuzzy logic, maka dapatdiambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Seting menggunakan Fuzzy Logic FIS dapatmewakili perhitungan konvensional yang dibuktikandengan pengujian setting fuuzy pada plant PT. KPImenggunakan tool STAR Protection pada ETAPuntuk koordinasi proteksinya.

2. Dapat mempermudah dan membantu pengguna awamuntuk menyetting TDS(Time Dial Setting) dalam

plant PT. KPI

5.2 SaranSebagai penutup dari buku proyek akhir ini penulis

memberikan saran-saran kepada pembaca dengan tujuansegala kekurangan yang ada pada buku ini agar lebihdiperbaiki dalam mendapatkan hasil yang sesuai mendekati

sebenarnya atau yang diinginkan. Terutama pada pengaturanrule base pada fuzzy logic dan pemilihan metode fuzzy logicyang lain agar penggunaan software fuzzy logic ini lebihfleksibel bisa digunakan dibanyak plant industri selain PT.KPI.

R EFERENSI

[1] Wahyudi, Diktat Kuliah Pengaman Sistem Tenaga Listrik,Teknik Elektro ITS, Surabaya, 2004.

[2] Hewitson, L.G., Brown, Mark, Balakrishnan, Ramesh,Practical Power System Protection, IDCTechnologies,Netherland, 2004.

[3] Cristophe Preve, Protecton of Electrical Network, ISTE Ltd,Great Britain and the United States, 2006.

[4] Manual Book, 7SJ62/64 use commissioning, Siemens 2009.[5] Kusumadewi Sri, Purnomo Hari, Aplikasi Logika Fuzzy,

Graha Ilmu, Yogyakarta, Bab 1, 2010.[6] Naba, Eng.Agus, Belajar Cepat Fuzzy Logic Menggunakan

MATLAB, ANDI, Yogyakarta, Bab 3, 2009.

BIOGRAFI PENULIS

Dani Brami Purwosetyo, lahir diBlitar pada tanggal 11 Juni 1987.Lahir dengan jenis kelamim laki-lakidan sehat. Menempuh pendidikan

pertama di Sekolah Dasar NegeriPurwosari 1 Pasuruan di tahun 1994.Kemudian melanjutkan ke SekolahMenengah Pertama Negeri 1 LawangMalang. Setelah menempuh

pendidikan selama 3 tahun, lulus danlangsung melanjutkan ke Sekolah Menengah Umum Negeri1 Lawang Malang. Setelah lulus memuaskan dengan waktu 3tahun kemudian penulis melanjutkan jenjang pendidikan ketingkat Perguruan Tinggi di Politeknik Negeri Malang padaJurusan Elektro program Studi Telekomunikasi. Penulismenempuh pendidikan ini selama 3 tahun. Pada tahun 2009

penulis melanjutkan pendidikannya di Teknik Elektro ITS

dengan program Studi Sistem Tenaga Listrik hinggasekarang. Penulis dapat dihubungi di email address:[email protected]

Documents

Koordinasi Proteksi Rele Arus Lebih Dengan Metode Fuzzy Logic Menggunakan Plant Pt.kpi (Kaltim Parna Industri)_1