ANALISIS PENGARUH VARIASI METODE PENGASUTAN MOTOR
TERHADAP TEGANGAN DIP YANG TERJADI PADA JARINGAN
KELISTRIKAN PT PERTAMINA RU VI DENGAN MENGGUNAKAN
SOFTWARE ETAP 12.
Galih Pinaryoga*).
Mochammad Facta, and Susatyo Handoko Jurusan Teknik Elektro.
Universitas Diponegoro Semarang Jl.
Prof.
Sudharto.
SH.
Kampus UNDIP Tembalang.
Semarang 50275.
Indonesia Email : galihpinaryoga@gmail.
Abstrak Motor induksi adalah salah satu motor listrik yang sering digunakan di dunia industri.
Tetapi permasalahan dalam menggunakan motor induksi adalah pada saat pengasutan, karena motor induksi memiliki arus pengasutan yang tinggi ketika dilakukan pengasutan secara Direct On Line (DOL).
Arus pengasutannya sekitar 4 sampai 7 kali arus Hal itu disebabkan karena kecilnya nilai impedansi dan Locked Rotor Current (LRC) yang besar.
Selama pengasutan, tegangan terminal mengalami penurunan tegangan dengan durasi 0,5 siklus sampai 1 menit, fenomena ini disebut dengan tegangan dip atau tegangan sag.
Oleh karena itu, beberapa metode pengasutan tertentu dilakukan untuk mengevaluasi sebelum metode tersebut digunakan untuk mengurangi tegangan dip.
Pada pembahasan ini dilakukan analisis variasi metode pengasutan motor terhadap terjadinya tegangan dip pada PT Pertamina RU VI.
Motor induksi digunakan sebagai penggerak mesin pompa air.
Berdasarkan hasil simulasi motor induksi menggunakan ETAP 12.
didapatkan jika nilai terbesar tegangan dip dari metode Direct On Line adalah 17,19% dari tegangan kerja dan itu terjadi selama 0,26 detik untuk skenario 1.
Pada metode bintang Ae delta tegangan dip yang terjadi 16,74% dari tegangan kerja dan terjadi selama 0,14 detik untuk skenario 1.
Dengan menggunakan Variable Frequency Drive (VFD) tegangan dipnya adalah 1,11% dari tegangan kerja dan terjadi selama 2,02 detik untuk skenario 5.
Kata Kunci : Motor Induksi, tegangan dip, metode pengasutan Abstract Induction motor is one of as electric motor types that is often used in industry.
But the problem in the use of induction motor is starting, because induction motor has a high current as the motor is started by Direct On Line (DOL).
The starting current is about 4 up to 7 times from its nominal current.
It was caused by low impedance value and high Locked Rotor Current (LRC).
During starting, the terminal voltage may drop in duration of 0.
5 cycle up to 1 minute, this phenomena called as dip voltage.
Therefore, it is important to evaluate a particular method before induction motor is used.
This final assignment will analyze the use of varied starting motor methods towards the occurrence of a dip voltage at PT Pertamina RU VI.
In this plans, induction motor is used as drive water pump machine.
Based on simulation result conducted by using ETAP 12.
6, it was found that for the biggest dip voltage on Direct On Line methods was 17.
19% from rated for 0.
26 second for scenario 1.
In Star Ae Delta method the dip voltage was 16.
from rated for 0,14 second in scenario 1.
By using Variable Frequency Drive (VFD), the dip voltage was 1.
11% from rated for 2.
02 second in scenario 5.
Keywords : Induction motor, dip voltage, starting method Pendahuluan Saat ini setiap sistem tenaga listrik harus memiliki tingkat kehandalan yang baik dalam menyalurkan transfer daya dari sistem pembangkitan hingga ke tingkat konsumen.
Pada kenyataannya, banyak permasalahan Ae permasalahan yang dihadapi oleh suatu sistem tenaga listrik dalam penyediaan energi secara kontinyu.
Salah satu gangguan yang sering terjadi pada sistem tenaga listrik adalah gangguan kedip tegangan .
oltage sa.
Tegangan dip disebabkan oleh beberapa hal yang terjadi pada sistem tenaga listrik, salah satu penyebabnya adalah akibat pengasutan motor dengan kapasitas yang besar.
TRANSIENT.
VOL.
NO.
DESEMBER 2015.
ISSN: 2302-9927, 966
Motor yang memiliki kapasitas besar memerlukan arus yang besar pula dalam melakukan pengasutan.
Ketika motor dihubungkan secara langsung dengan sistem kelistrikan arus pada motor langsung mengalami lonjakan sebesar 4 sampai dengan 7 kali dari arus nominal sedangkan torsi yang dihasilkan hanya sekitar 1,5 sampai 2,5 kali dari torsi minimal saat beban penuh.
Pada penelitian tugas akhir ini penulis melakukan analisis variasi pengasutan motor yang terdapat pada PT Pertamina RU VI dengan mengamati tegangan dip yang Pada PT Pertamina RU VI sendiri terdapat 4 buah motor dengan kapasitas masing Ae masing motor sebesar 630 kW yang digunakan sebagai penggerak pompa air yang berfungsi untuk memenuhi kebutuhan air bersih pada PT Pertamina RU VI.
Metode Langkah Penelitian Memulai proses simulasi pengasutan motor dengan mode simulasi Dynamic Acceleration pada setiap metode pengasutan motor dan semua variasi.
Menampilkan report atau hasil dari setiap proses simulasi pengasutan motor dan menganalisis akibat yang disebabkan dari proses pengasutan motor dan membandingkannya dengan standar yang digunakan yaitu Ie 1159 Ae 1995.
Gambar 1.
Alur pemodelan system Pada tugas akhir ini langkah penelitian dilakukan sesuai dengan alur yang ditunjukkan oleh Gambar 1 berikut ini.
Melakukan pengumpulan data yang diperlukan untuk melakukan proses simulasi pengasutan motor seperti :
Spesifikasi Trafo PLN: Daya.
Tegangan, dan frekuensi Spesifikasi Trafo Stepdown : Daya.
Tegangan.
Impedansi, dan Vektor Grup Data Kabel : Tipe Kabel.
Diameter Kabel.
Panjang Kabel Data Motor Induksi : Tegangan.
Daya.
Frekuensi.
Jumlah Kutub, dan Kecepatan Berdasarkan Gambar 1 dapat dilihat proses yang dilakukan dari awal pengumpulan data jaringan eksisting pada PT Pertamina RU VI hingga proses simulasi pengasutan motor dengan program bantu ETAP 12.
6 serta menganalisis hasil yang didapatkan dari proses simulasi.
Data Sistem Pada sistem kelistrikan PT Pertamina RU VI sumber tegangan berasal dari trafo distribusi PLN sebesar 20 kV.
Dari trafo distribusi 20 kV beban dibagi menjadi 2 Saluran yang pertama adalah saluran untuk menyuplai beban Ae beban listrik umum yang terdapat pada PT Pertamina RU VI.
Sedangkan saluran yang ke dua digunakan sebagai sumber tegangan untuk memutar 4 buah motor yang terdapat pada PT Pertamina RU VI.
Melakukan pembuatan Single Line Diagram pada ETAP sesuai dengan system kelistrikan yang terdapat pada PT Pertamina RU VI Melakukan pengaturan proses simulasi pengasutan motor dengan tiga buah variasi metode pengasutan yaitu :
Direct On Line Bintang Ae Delta Variable Frequency Drive (VFD) dimana pada setiap pengasutan terdapat 6 buah skenario untuk melihat respon sistem kelistrikan dalam segala kondisi.
Gambar 2.
Diagram satu alir sistem kelistrikan PT Pertamina RU VI Gambar 2 merupakan digram satu alir pada PT Pertamina RU VI, dimana pada jaringan tersebut terdapat dua saluran, dimana pada setiap saluran memiliki beban yang TRANSIENT.
VOL.
NO.
DESEMBER 2015.
ISSN: 2302-9927, 967
berbeda dan besar tegangan yang berbeda.
Pada saluran pertama sebelum tegangan di alirkan ke beban terdapat trafo step down yang berfungsi sebagai penurun tegangan yang awalnya 20 kV diubah menjadi 0,4 kV.
Tegangan tersebut digunakan untuk menyuplai beban Ae beban kelistrikan umum yang terdapat pada PT Pertamina RU VI.
Sedangkan untuk saluran yang kedua tegangan juga diturunkan menjadi 3,15 kV dengan trafo step down.
Keluaran dari trafo akan dihubungkan ke bus MCC (Motor Control Cente.
yang nantinya digunakan sebagai suplai 4 buah motor induksi dengan kapasitas 630 kW.
Adapun data Ae data yang digunakan pada analisis ini ditunjukkan pada Tabel 1 sampai dengan Tabel 4.
Dengan data yang telah ditunjukkan dari Tabel 1 hingga Tabel 4, pengisian parameter dapat dilakukan setelah diagram satu garis seperti Gambar 2 telah selesai dibuat pada perangkat lunak ETAP.
Hasil dan Analisis Dari simulasi metode pengasutan motor yang telah dilakukan, maka didapatkan grafik arus dan tegangan untuk metode pengasutan Direct On Line dengan 6 skenario yang dapat dilihat pada Gambar 3 sampai dengan Gambar 8.
Arus Tabel 1.
Data trafo tenaga
Tegangan Trafo Distribusi PLN
Daya
3,044 MW
Tegangan Sekunder 20 kV Frekuensi 50 Hz Tabel 2.
Data Trafo Step Down
Trafo Step
Down
Daya
Tegangan Impedansi
Vektor
Grup
20/0,5 kV
Dyn5
20/2,15 kV
6,25 %
Dyn11 Gambar 3.
Grafik simulasi skenario 1 metode pengasutan Direct On Line Tegangan Arus Tabel 3.
Data teknis kabel
Dari Tipe
Kabel
Jumlah Konduktor
Diameter Kabel
Panjang Kabel
Grid
Switchgear
PLN
XLPE
120 mm XLPE
35 mm Bus 3
XLPE
185 mm Tipe
Kabel
Jumlah Konduktor
Diameter Kabel
Panjang Kabel
XLPE
70 mm MCC
Motor 1
Motor 2
Motor 3
Motor 4
XLPE
XLPE
XLPE
XLPE
XLPE
185 mm 70 mm 70 mm 70 mm 70 mm Switchgear
PLN
Gambar 4.
Grafik simulasi skenario 2 metode pengasutan Direct On Line Tabel 3.
Dari Switchgear
PLN
MCC
MCC
MCC
MCC
Gambar 5.
Grafik simulasi skenario 3 metode pengasutan Direct On Line Tabel 4.
Data motor induksi
Motor 1
Motor 2
Motor 3
Motor 4
Arus
Tegangan Tegangan Daya
Frekuensi
3 kV
3 kV
3 kV
3 kV
630 kW
630 kW
630 kW
630 kW
50 Hz
50 Hz
50 Hz
50 Hz
Jumlah Kutub
Kecepatan 3000 RPM
3000 RPM
3000 RPM
3000 RPM
TRANSIENT.
VOL.
NO.
DESEMBER 2015.
ISSN: 2302-9927, 968
Arus Tegangan Gambar 6.
Grafik simulasi skenario 4 metode pengasutan Direct On Line Tegangan Arus Gambar 10.
Grafik simulasi skenario 2 metode pengasutan bintang Ae delta Arus Arus Tegangan Tegangan Gambar 7.
Grafik simulasi skenario 5 metode pengasutan Direct On Line Arus Tegangan Gambar 8.
Grafik simulasi skenario 6 metode pengasutan Direct On Line Gambar 11.
Grafik simulasi skenario 3 metode pengasutan bintang Ae delta Arus Tegangan Gambar 12.
Grafik simulasi skenario 4 metode pengasutan bintang Ae delta Selanjtnya untuk hasil simulasi pengasutan motor dengan metode bintang Ae delta dengan 6 skenario yang telah dilakukan dapat dilihat pada Gambar 9 sampai dengan Gambar 14.
Tegangan Arus Arus Tegangan Gambar 13.
Grafik simulasi skenario 5 metode pengasutan bintang Ae delta Gambar 9.
Grafik simulasi skenario 1 metode pengasutan bintang Ae delta TRANSIENT.
VOL.
NO.
DESEMBER 2015.
ISSN: 2302-9927, 969
Tegangan Tegangan Arus Arus Gambar 14.
Grafik simulasi skenario 6 metode pengasutan bintang Ae delta Untuk grafik hasil simulasi metode pengasutan moto dengan metode Variable Frequency Drive (VFD) dengan 6 skenario yang telah dilakukan dapat dilihat pada Gambar 15 samapai dengan Gambar 20.
Gambar 18.
Grafik simulasi skenario 4 metode pengasutan Variable Frequency Drive (VFD) Tegangan Arus Tegangan Arus Gambar 19.
Grafik simulasi skenario 5 metode pengasutan Variable Frequency Drive (VFD) Gambar 15.
Grafik simulasi skenario 1 metode pengasutan Variable Frequency Drive (VFD) Tegangan Arus Tegangan Arus Gambar 20.
Grafik simulasi skenario 6 metode pengasutan Variable Frequency Drive (VFD) Gambar 16.
Grafik simulasi skenario 2 metode pengasutan Variable Frequency Drive (VFD) Tegangan Arus Gambar 17.
Grafik simulasi skenario 3 metode pengasutan Variable Frequency Drive (VFD) Berdasarkan Gambar 3 sampai dengan Gambar 20 maka dapat dihasilkan tabel perbandingan tegangan dip yang terjadi akibat variasi metode pengasutan motor dengan menggunakan 6 skenario pada setiap metode Sehingga dari setiap skenario pada metode pengasutan motor dapat dilihat apakah pada sistem terjadi tegangan dip atau tidak.
TRANSIENT.
VOL.
NO.
DESEMBER 2015.
ISSN: 2302-9927, 970
Tabel 5.
Perbandingan tegangan pengasutan motor
Variable Frequency Drive (VFD) Bintang Ae
Delta
Direct On Line
Metode Starting Skenario 1
Skenario 2
Skenario 3
Skenario 4
Skenario 5
Skenario 6
Skenario 1
Skenario 2
Skenario 3
Skenario 4
Skenario 5
Skenario 6
Skenario 1
Skenario 2
Skenario 3
Skenario 4
Skenario 5
Skenario 6
Tegangan Dip (%) Durasi
17,19
4,93
17,17
4,93
16,74
2,89
10,12
6,47
4,33
0,26
0,12
0,23
0,48
0,26
0,26 s 0,16 s 0,2 s 0,16 s 0,12 s 0,12 s 0,12 s 0,06 s 0,1 s 0,38 s 0,36 s 0,4 s 2,02 s 2,02 s 2,02 s 2,02 s 2,02 s 2,02 s Oo = Terdapat tegangan dip Presentase Tegangan (%) 82,81 95,07 82,83 95,07 83,26 92,28 89,88 93,53 95,67 99,52 99,69 99,54 99,52 98,89 99,51 Ket Oo Oo Oo Oo Oo Oo X= Tidak terdapat tegangan dip Pada Tabel 5 dapat dilihat hasil simulasi pengasutan motor dengan 3 metode pengasutan yaitu Direct On line.
Bintang Ae Delta, dan Variable Frequency Drive (VFD) dimana pada setiap pengasutan terdapat 6 skenario yang Berdasarkan Tabel 5 data yang terdapat didalamnya adalah data penurunan tegangan yang terjadi pada saat pengasutan motor terjadi dan disesuaikan dengan standar Ie 1159 Ae 1995.
Untuk menganalisis tegangan dip yang terjadi akibat pengasutan motor dimana pada standar Ie 1159 Ae 1995 dijelaskan bahwa suatu sistem bisa mengalami tegangan dip ketika tegangan pada suatu bus mengalami penurunan 10 Ae 90% dengan waktu penurunan tegangan dari 0,01 sampai dengan 1 menit.
Berdasarkan Tabel 5 penurunan tegangan terbesar terjadi pada saat metode pengasutan motor dengan metode Direct On Line dan terjadi pada skenario 1 yaitu sebesar 17,19%.
Sedangkan untuk penurunan tegangan terkecil terdapat pada metode pengasutan motor secara Variable Frequency Drive (VFD).
Hal ini dikarenakan metode pengasutan ini dilakukan dengan memasukkan frekuensi secara bertahap sehingga membuat arus lonjakan pada motor bisa dikurangi.
Selain itu penurunan tegangan juga sangat kecil ketika proses pengasutan motor terjadi.
Metode VFD ini juga merupakan metode yang dianggap tidak menyebabkan tegangan dip pada sistem dikarenakan pada standar Ie 1159 Ae 1995 penurunan tegangan yang terjadi tidak mencapai batas minimal yaitu 10%.
Sehingga metode pengasutan metode Variable Frequency Drive (VFD) bisa dianggap sebagai metode pengasutan motor yang paling baik dari pada 2 metode pengasutan motor yang dilakukan pada simulasi ini.
Kesimpulan Berdasarkan analisis yang telah dilakukan dalam Tugas Akhir ini, maka dapat diambil kesimpulan bahwa Berdasarkan hasil simulasi pengasutan motor dengan metode Direct On Line dengan 6 buah skenario, arus pengasutan motor cenderung memiliki besar yang sama yaitu sekitar 4 kali lipat dari arus nominal motor.
Untuk hasil simulasi pengasutan metode bintang Ae delta dengan 6 buah skenario didapatkan besar arus pengasutan yang sama ketika motor dihubung bintang yaitu arus mengalami lonjakan sampai 1,5 kali lipat arus nominalnya, sedangkan ketika motor dihubung delta lonjakan arus mengalami perbedaan pada skenario 1, 2, 3 dengan skenario 4, 5, 6.
Untuk skenario 1, 2, dan 3 arus pada motor naik hingga 4 kali lipat, sedangkan untuk skenario 4, 5, dan 6 arus hanya mengalami lonjakan 20% dari arus nominalnya, hal ini dikarenakan pada skenario 4, 5, dan 6 beban dihubungkan dengan motor ketika motor sudah dalam keadaan steady state.
Hasil simulasi pengasutan metode Variable Frequency Drive (VFD) arus lonjakan pengasutan motor tidak terlihat dikarenakan dalam metode VFD ini kenaikan tegangan dan frekuensi dilakukan secara bertahap, yaitu 25% setiap 2 detik sehingga metode pengasutan ini dapat mengalami arus lonjakan yang terjadi pada saat motor dinyalakan.
Pada hasil simulasi pengasutan motor dengan metode Direct On Line, skenario 1 mengalami tegangan dip yang paling besar saat pengasutan motor dilakukan yaitu sebesar 17,19% dengan durasi 0,26 detik dan skenario 2 dan 5 yang paling kecil yaitu sebesar 4,93% dengan durasi 0,16 detik dan 0,12 detik.
Untuk metode pengasutan bintang Ae delta tegangan dip terbesar terjadi pada skenario 1 yaitu 16,74% dengan durasi 0,12 detik sedangkan tegangan dip paling kecil terjadi pada skenario 5 yaitu sebesar 1,7% dengan durasi 0,36 detik.
Sedangkan metode pengasutan motor dengan metode Variable Frequency Drive (VFD) tegangan dip terbesar pada skenario 5 yaitu 1,11% selama 2,02 detik sedangkan tegangan dip paling kecil pada skenario 2 yaitu 0,12% selama 2,02 detik, tetapi dari hasil tersebut bisa dikatakan bahwa metode Variable Frequency Drive tidak menimbulkan tegangan dip dikarenakan menurut standar Ie 1159 Ae 1995 range tegangan terjadinya tegangan dip adalah 10 Ae 90 %.
Saran yang dapat penulis berikan dalam Tugas Akhir ini antara lain untuk penelitian selanjutnya bisa dilakukan penambahan metode pengasutan motor untuk mendapatkan hasil yang lebih bervariasi lagi, ditambahkan dari sisi biaya yang digunakan dalam jangka waktu tertentu sehingga dari berbagai macam metode pengasutan selain efek yang terjadi pada sistem tetapi bisa melakukan estimasi biaya yang dibutuhkan dari berbagai macam metode pengasutan, dan menambahkan skenario seperti terjadinya pelepasan beban ataupun terjadinya gangguan pada saat motor sedang beroperasi atau ketika pengasutan motor sedang terjadi sehingga sistem kelistrikan bisa diperbaiki lagi sistem kehandalannya.
TRANSIENT.
VOL.
NO.
DESEMBER 2015.
ISSN: 2302-9927, 971
Referensi