Sistem proteksi koordinasi dapat dioptimalkan pada perusahaan pembangkit listrik yang berlokasi di Paiton, Probolinggo dengan upaya untuk mencapai salah satu tujuan yaitu dapat meminimalisir risiko terjadinya gangguan. Hal tersebut dilakukan dengan optimalisasi sistem proteksi koordinasi. Penelitian diawali dengan mencari arus hubung singkat pada 16 busbar PLTU dan melakukan setting koordinasi proteksi. Selanjutnya menganalisis busur api sesuai standard IEEE 1584-2002 untuk menentukan besarnya insiden energi dan menentukan batas keamanan untuk para pekerja serta menentukan personal protective equipment (PPE) sesuai level insiden energi busur api sesuai standard NFPA 70E 2015. Hasil dari penelitian ini adalah arus hubung singkat maksimum terdapat pada busbar 7EP-LC-B22 dengan nilai 194,10 kA. Nilai insiden energi terbesar terdapat pada busbar 7EN-SWGR-C1 dengan nilai 28,74 (cal/cm2 ). Setelah dilakukan resetting koordinasi proteksi, nilai insiden energi mengalami penurunan pada busbar 7EM-SWGR-A yang semula 12,31 (cal/cm2 ) menjadi 12,11 (cal/cm2 ). Insiden energi juga mengalami kenaikan pada busbar 7EP-LC-B1A1 yang awalnya 2,92 (cal/cm2 ) menjadi 11,34 (cal/cm2 ). Pengendalian dilakukan dengan resetting ulang koordinasi proteksi dan memberikan label pada setiap busbar serta mewajibkan pekerja menggunakan alat pelindung diri sesuai dengan level insiden energi busur api. Kata Kunci: Arc Flash, ETAP, IEEE 1584-2002, Koordinasi Proteksi, NFPA 70E 201

Jayyidi, Akhmad Selmy

Riantini, Rona

Widodo, Hendro Agus

Kumpulan Jurnal dan Prosiding Elektronik PPNS (Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya - Pusat Penelitian dan Pengabdian Masyarakat, P3M)

Proceeding 2ndConference On Safety Engineering     ISSN No. 2581 – 1770 Program Studi D4 Teknik Keselamatan dan Kesehatan Kerja – PPNS   635  ANALISIS RISIKO ARC FLASH MENGGUNAKAN ETAP PADA BUS TEGANGAN MENENGAH DAN RENDAH   Akhmad Selmy Jayyidi1), Hendro Agus Widodo2), dan Rona Riantini3)   1Jurusan Teknik Permesinan Kapal, Pogram Studi Teknik Keselamatan dan Kesehatan Kerja, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya,Jalan Teknik Kimia Kampus ITS, Keputih, Sukolilo, Surabaya, 60111  2,3Jurusan Teknik Kelistrikan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya,Jalan Teknik Kimia Kampus ITS, Keputih, Sukolilo, Surabaya, 60111   E-mail: akhmad.selmy@gmail.com   Abstract   The coordination protection system can be optimize in the steam power plant company which is located  in Paiton, Probolinggo in order to  minimize distrubtion risks. It is done by optimizing the coordination protection system. The reasearch is started by finding short circuit on 16 switchgears of steam power plant and setting the protection coordination.  The next step is  analyze  the arc of fire based on  IEEE 1584-2002 standard to determine the magnitude of incident  energy and determine the safety limit for workers also determine personal protective equipment (PPE) according to the level of fire arc energy incidents with NFPA 70E 2015 standard. The result of this project is the maximum short circuit  found on 7EP-LC-B22 switchgear with value 194.10 kA. The biggest  energy incident  value is found on 7EN-SWGR-C1 switchgear with a value of 28.74 (cal/cm2). After resetting the coordination of protection, the incident value of energy decrease on the 7EM-SWGR-A switchgear which was originally 12.31 (cal/cm2) to 12.11 (cal/cm2). The incident energy  increase on the 7EP-LC-B1A1 switchgear which was originally 2.92 (cal/cm2) to 11,34 (cal/cm2). Control is performed by resetting the protection coordination, labelling each switchgear, and the obligate the workers to use personal protective equipment according to the level of fire arc energy incident.  Keywords: Arc Flash, ETAP, IEEE 1584-2002, NFPA 70E 2015, Protection Coordinate   Abstrak   Sistem proteksi koordinasi dapat dioptimalkan pada perusahaan pembangkit listrik yang berlokasi di Paiton, Probolinggo dengan upaya untuk mencapai salah satu tujuan yaitu dapat meminimalisir risiko terjadinya gangguan. Hal tersebut dilakukan dengan optimalisasi sistem proteksi koordinasi. Penelitian diawali dengan mencari arus hubung singkat pada 16 busbar PLTU dan melakukan setting koordinasi proteksi. Selanjutnya menganalisis busur api sesuai standard IEEE 1584-2002 untuk menentukan besarnya insiden energi dan menentukan batas keamanan untuk para pekerja serta menentukan personal protective equipment (PPE) sesuai level insiden energi busur api sesuai standard NFPA 70E 2015. Hasil dari penelitian ini adalah arus hubung singkat maksimum terdapat pada busbar 7EP-LC-B22 dengan nilai 194,10 kA. Nilai insiden energi terbesar terdapat pada busbar 7EN-SWGR-C1 dengan nilai 28,74 (cal/cm2). Setelah dilakukan resetting koordinasi proteksi, nilai insiden energi mengalami penurunan pada busbar 7EM-SWGR-A yang semula 12,31 (cal/cm2) menjadi 12,11 (cal/cm2). Insiden energi juga mengalami kenaikan pada busbar 7EP-LC-B1A1 yang awalnya 2,92 (cal/cm2) menjadi 11,34 (cal/cm2). Pengendalian dilakukan dengan resetting ulang koordinasi proteksi dan memberikan label pada setiap busbar serta mewajibkan pekerja menggunakan alat pelindung diri sesuai dengan level insiden energi busur api.  Kata Kunci: Arc Flash, ETAP, IEEE 1584-2002, Koordinasi Proteksi, NFPA 70E 2015    PENDAHULUAN Proceeding 2ndConference On Safety Engineering     ISSN No. 2581 – 1770 Program Studi D4 Teknik Keselamatan dan Kesehatan Kerja – PPNS   636  Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan masyarakat yang sangat penting dan sebagai sumber daya ekonomis yang paling utama yang dibutuhkan dalam berbagai kegiatan. Konsumsi listrik di Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan peningkatan pertumbuhan ekonomi nasional. Salah satu perusahaan swasta yang mengoperasikan dan memelihara pembangkit listrik berbahan bakar batubara milik Paiton Energy, dalam area PLTU Paiton Probolinggo, perusahaan ini mengupayakan menjadikan sistem kelistrikan Jawa-Bali yang baik. Dengan kapasitas yang besar, pembangkit tersebut sangat berpengaruh terhadap permintaan beban di daerah Jawa-Bali, sehingga dibutuhkan keandalan dan kontinuitas yang sangat tinggi. Tidak dapat dipungkiri bahwa setiap perusahaan menginginkan sistem produksinya berjalan lancar dengan kualitas yang bagus. Untuk mencapai tujuan perusahaan tersebut ditujukan agar kebutuhan listrik masyarakat dapat terpenuhi dan risiko terjadinya gangguan dapat diminimalisir. Hal itu perlu diperhatikan karena tidak menutup kemungkinan bahwa setiap kegiatan produksi perusahaan memiliki risiko di dalamnya. Salah satu bentuk minimalisir risiko yang dilakukan di perusahaan pembangkit listrik adalah dengan mengoptimalkan sistem proteksi (Ukhti, 2017). Arc flash merupakan fenomena percikan api sebagai akibat adanya arus hubung singkat pada sistem tenaga listrik. Arc flash ini sangat berbahaya apabila tidak diperhitungkan pada sistem proteksi tenaga listrik, akibat yang ditimbulkan oleh arc flash bisa merusak peralatan bahkan bisa membahayakan keselamatan dan nyawa dari pekerja. Sehingga dengan melakukan perhitungan arcing current dan incident energy akan diketahui level energi bahaya arc flash yang mungkin terjadi. Seperti yang sudah diketahui bahwa sistem proteksi dapat berfungsi melokalisir gangguan dan mengamankan peralatan instalasi terhadap gangguan. Electric Transient Analysis Program merupakan suatu software untuk power system yang bekerja berdasarkan plant. ETAP dapat melakukan penggambaran single line diagram dan dapat digunakan untuk analisis aliran daya, hubung singkat, harmonisa sistem listrik dan koordinasi proteksi. Analisis risiko ini dilakukan dengan studi kasus pada PLTU. Hal tersebut dilakukan karena banyak kegiatan ataupun perbaikan di PLTU yang merupakan area yang sangat vital dan penting untuk di tinjau Keselamatan dan Kesehatan Kerja. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan arus hubung singkat pada PLTU, menentukan insiden energi pada PLTU, dan membuat rekomendasi yang diperlukan untuk mengurangi risiko potensi bahaya pada PLTU.  METODE PENELITIAN Dalam melaksanakan penelitian memerlukan proses penelitian yang terstruktur. Dimulai dari identifikasi beberapa masalah dan menetapkan tujuan serta batasan masalah. Studi lapangan mengamati proses produksi, proses perbaikan untuk pengendalian bahaya. Melaksanakan studi literatur pada penelitian sebelumnya untuk pertimbangan dan acuan. Pengumpulan data primer dari hasil observasi lapangan, wawancara, mempelajari kondisi sistem kelistrikan pada PLTU dan risiko yang ditimbulkan. Data sekunder yang dibutuhkan meliputi single line diagram, gap conductor, spesifikasi generator, busbar, trafo, motor, besar arus dan tegangan. Langkah selanjutnya menggunakan software ETAP untuk menganalisis power system yang bekerja berdasarkan plant. ETAP Power Station dapat melakukan penggambaran single line diagram secara grafis dan mengadakan beberapa analisis yakni aliran daya dan hubung singkat untuk mengetahui besarnya hubung singkat maksimum dan minimum yang digunakan untuk koordinasi proteksi dan memperbaiki apabila belum sesuai.  Kemudian dilakukan perhitungan insiden energi untuk level tegangan kurang dari 1kV dan untuk level tegangan 1kV-15kV (IEEE Std 1584, 2002). Perhitungan arcing current pada level tegangan di bawah 1kV dapat menggunakan Persamaan 1 dan Persamaan 2 untuk level tegangan 1kV-15kV seperti berikut ini. )(log00304,0)(log5588,0000526,00966,0log662,0logbfIGbfIVGVbfIKaI−++++=    (1) bfIaI log983,000402,0log +=          (2) Setelah nilai arcing current diketahui maka nilai dari incident energy normalisasi dapat dihitung. Persamaan 3 berikut ini. GaIKKnE 0011,0log081,121log +++=         (3) Setelah nilai En didapatkan, untuk menghitung besar insiden energi E digunakan Persamaan 4 berikut ini. =xDxtnEfCE6102,0184,4          (4) Kemudian menghitung Flash protection boundary dengan menggunakan Persamaan 5 berikut ini. Proceeding 2ndConference On Safety Engineering     ISSN No. 2581 – 1770 Program Studi D4 Teknik Keselamatan dan Kesehatan Kerja – PPNS   637  xBExtnEfCBD16102,0184,4=         (5) Setelah dilakukan perhitungan energi busur api pada setiap bus. Selanjutnya adalah pengelompokkan alat pelindung diri yang harus digunakan pada setiap orang saat memasuki area tersebut. Kategori ini berdasarkan dari besarnya energi yang dihasilkan serta dampak yang ditimbulkan bagi tubuh manusia diatur dalam standard NFPA 70E 2015. Langkah akhir membuat kesimpulan dan hasil simulasi dan analisis yang telah dilakukan.  HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Arus Hubung Singkat Analisis hubung singkat untuk mengetahui nilai arus hubung singkat pada titik gangguan. Arus hubung singkat minimum pada saat gangguan 2 fasa atau 30 cycle dan pembangkitan minimum. Sedangkan arus hubung singkat maksimum pada saat gangguan 3 fasa atau ½ cycle dan pada saat pembangkitan yang maksimum. Dengan menggunakan nilai arus hubung singkat tersebut dapat ditentukan setting rele arus lebih gangguan fasa. Dari hasil analisis diperoleh arus hubung singkat minimum terdapat pada busbar 7EN-SWGR-A1 (6,9 kV) bernilai 29,67 kA. Sedangkan arus hubung singkat maksimum terdapat pada busbar 7EP-LC-B22 (0,416 kV) bernilai 194,10 kA.  Koordinasi Rele Arus Lebih Hasil analisis kurva TCC dilakukan ploting pada single line diagram tipikal pada saat kondisi eksisting seperti pada Gambar 1.  Gambar 1. TCC Tipikal Kondisi Eksisting  Sumber : Hasil Penelitian, 2018  Hasil analisis menunjukkan saat motor 7BG-FAN-500A starting, rele 530 aktif maka akan menyebabkan motor mati. Hal ini dikarenakan kurva motor dengan rele 530 bersinggungan. Dapat dilihat pula kurva trafo 7EX-XFMR-AT bersinggungan dengan rele 533. Hal tersebut tidak diperbolehkan karena rele untuk trafo bersinggungan akan menyebabkan rele merasakan gangguan dan akan memerintah circuit bracker untuk membuka sehingga tidak dapat bekerja. Hasil kurva diatas diketahui bahwa setting rele perlu diperbaiki. Hasil analisis perhitungan yang telah dilakukan, maka diplot kurva TCC kondisi resetting seperti pada Gambar 2 berikut ini. OCRM7EM-SWGR-A13.8 kV7IDF-A7BG-FAN-500A10001 HPOCR7AM7EX-XFMR-AT112 MVAOCR7TG-GEN-100846 MW7ARelay 476Relay 530Relay 533NODE 313.8 kVNODE 313.8 kVProceeding 2ndConference On Safety Engineering     ISSN No. 2581 – 1770 Program Studi D4 Teknik Keselamatan dan Kesehatan Kerja – PPNS   638   Gambar 2. TCC Tipikal Kondisi Resetting  Sumber : Hasil Penelitian, 2018  Hasil plot dari setting rele yang diperoleh dari analisis perhitungan yang telah dilakukan. Dapat dilihat bahwa ada tiga kurva yang mempresentasikan tiga rele yang sudah terkoordinasi dengan baik. Hasil plot setting ini sudah aman karena Isc minimum motor 7BG-FAN-500A mengenai kurva instan.  Perhitungan insiden energi busur api Dalam perhitungan manual insiden energi busur api dilakukan perwakilan busbar 7EM-SWGR-A (13,8 kV) dengan level tegangan menengah 1-15 kV pada saat kondisi Resetting. Arcing Current (Ia) kAIIIIIIaaaabfa85,801091,1log41,86log983,000402,0loglog983,000402,0log91,1===+=+= Incident Energy Normalized (En) ( ) ( )256,121/52,361056,1log1530011,091,1081,1113,0555,0log0011,0log081,1logcmJEEEEGIKKEnnnnan===++−−=+++= 22973,0973,0/37,12/76,519106102,0100,052,351184,46102,0184,4cmcalEcmJEEDtECExxnf==== Hasil simulasi perhitungan insiden energi busur api menggunakan software ETAP pada level tegangan menengah PLTU. Diperoleh hasil simulasi pada busbar 7EM-SWGR-A bernilai 12,11 cal/cm2.  Perhitungan flash protection boundary Dalam perhitungan manual flash protection boundary dilakukan perwakilan busbar 7EM-SWGR-A (13,8 kV) level tegangan menengah pada saat kondisi Resetting. OCRM7EM-SWGR-A13.8 kV7IDF-A7BG-FAN-500A10001 HPOCR7AM7EX-XFMR-AT112 MVAOCR7TG-GEN-100846 MW7ARelay 476Relay 530Relay 533NODE 313.8 kVNODE 313.8 kVProceeding 2ndConference On Safety Engineering     ISSN No. 2581 – 1770 Program Studi D4 Teknik Keselamatan dan Kesehatan Kerja – PPNS   639  mDmmDDEtECDBBBxBxnfB05,1035,1005356102,0100,052,361184,46102,0184,4973,01973,01==== Hasil simulasi perhitungan flash protection boundary menggunakan software ETAP pada level tegangan menengah PLTU. Diperoleh hasil simulasi pada busbar 7EM-SWGR-A bernilai 9,84 m.  Alat Pelindung Diri Berdasarkan hasil analisa busur api yang dilakukan untuk kondisi resetting diperoleh nilai insiden energi busur api, maka dapat dikategorikan level insiden energi sesuai standard NFPA 70E 2015 dan alat pelindung diri yang harus dipakai sesuai level insiden energi busur api. Jenis PPE pada bus yang dianalisia dapat dilihat pada Tabel 1. dibawah ini. Tabel 1.  Jenis PPE Berdasarkan Kategori Insiden Energi Busur Api ID Bus Tegangan (kV) Kategori Deskripsi Pakaian APD Label 7EM-SWGR-A 13,8 Level 3 Cotton underwear plus FR shirt and FR pants plus FR coverall, or cotton underwear plus two FR coveralls   Sumber: Penulis, Tahun 2018  KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian, maka dapat diambil beberapa kesimpulan. Dari hasil analisis arus hubung singkat pada 16 busbar, arus hubung singkat maksimum pada busbar 7EP-LC-B22 bernilai 194,10 kA. Sedangkan arus hubung singkat minimum pada busbar 7EN-SWGR-A1 bernilai 29,67 kA. Analisis insiden energi dilakukan pada 16 busbar dalam dua kondisi. Dalam kondisi eksisting insiden energi terbesar pada busbar 7EN-SWGR-C1 bernilai 28,74 (cal/cm2). Dalam kondisi resetting insiden energi terbesar pada busbar 7EN-SWGR-C1 bernilai 26,90 (cal/cm2). Hasil analisis setelah resetting koordinasi proteksi, insiden energi mengalami perubahan. Insiden energi turun pada 8 busbar, misalnya busbar 7EM-SWGR-A 12,31 (cal/cm2) turun menjadi 12,11 (cal/cm2). Insiden energi naik pada 4 busbar, misalnya busbar 7EP-LC-B1A1 2,92 (cal/cm2) naik menjadi 11,34 (cal/cm2). Insiden energi tetap pada 4 busbar, misalnya busbar 7EP-LC-A1A1 3,72 (cal/cm2). Pengendalian untuk mengurangi risiko bahaya dengan melakukan resetting ulang pada koordinasi proteksi apabila terdapat kesalahan, efek dari resetting membuat insiden energi mengalami perubahan. Setiap lokasi pekerjaan diberi label untuk mengetahui bahaya pada lokasi tersebut. Menggunakan alat pelindung diri disesuaikan dengan kondisi dan jarak pekerja terhadap sumber bahaya listrik dan besar paparan yang didapatkan.  Saran yang dapat menjadi masukan untuk penelitian kedepannya dilakukan analisis busur api pada busbar tegangan tinggi. Analisis busur api hanya dapat menurunkan arus hubung singkat dan insiden energi, agar nantinya dapat mengurangi risiko bahaya pada saat bekerja.  DAFTAR PUSTAKA Brown, P.E, B. & Services, S. D. E., n.d. Arc Flash Hazard Considerations. Volume Section 12. IEEE Std 1584. (2002). IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculation. New York: The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. Proceeding 2ndConference On Safety Engineering     ISSN No. 2581 – 1770 Program Studi D4 Teknik Keselamatan dan Kesehatan Kerja – PPNS   640  LIPIST. (2017). Modul Electrical Transient Analysis Program. Surabaya: Laboratorium Instrumentasi Pengukuran dan Identifikasi Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Mardensyah, A., 2008. Studi Perencanaan Koordinasi Rele Proteksi Pada Saluran Udara Tegangan Tinggi Gardu Induk Gambir Lama - Pulomas. Depok: Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Muchlis, A. (2016). Proyeksi Kebutuhan Listrik Tahun 2015 S.D 2020. pp 19-20. NFPA. (2015). NFPA 70E - Standar for Electrical Safety in the Workplace (2015 ed.). Batterymarch Park, Quincy, An International Codes and Standards Organization. POMI. (2017). Gambaran Umum Perusahan. Probolinggo: PT. Paiton Operation & Maintenance Indonesia. Pujiantara, M., 2016. Kuliah Desain Sistem Tenaga Listrik. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Prahesti, F. E. (2017). Studi Koordinasi Proteksi Pada PT. Petro Oxo Nusantara Gresik Dengan Mempertimbangkan Arc Flash. Jurnal Teknik POMITS Vol. 1, No. 1, 1-6. Ukhti, V. A. (2017). Studi Koordinasi proteksi Dengan Mempertimbangkan Arc Flash Pada PLTU Paiton Unit 3. Surabaya: Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknologi Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Wahyudi, I. R., 2008. Diktat Kuliah Pengaman Sistem Tenaga Listrik. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember. 

ANALISIS RISIKO ARC FLASH MENGGUNAKAN ETAP PADA BUS TEGANGAN MENENGAH DAN RENDAH

http://journal.ppns.ac.id/index.php/seminarK3PPNS/article/download/786/636/

ANALISIS RISIKO ARC FLASH MENGGUNAKAN ETAP PADA BUS TEGANGAN MENENGAH DAN RENDAH

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Kumpulan Jurnal dan Prosiding Elektronik PPNS (Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya - Pusat Penelitian dan Pengabdian Masyarakat, P3M)