Sistem Proteksi Motor Induksi Tiga Fasa 30 Kw Sebagai Penggerak LPG Loading Pump (Daeny Septi Yansuri / Subianto / Surya Febriyanto)

## SISTEM PROTEKSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA 30 kW SEBAGAI PENGGERAK LPG LOADING PUMP
Daeny Septi Yansuri 1 , Surya Febriyanto 2
daenyyansuri@gmail.com
Dosen Tetap Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang 1
Alumni Prodi Teknik Elektro Universitas Palembang 2

## ABSTRAK
Fungsi dari sistem proteksi adalah untuk memisahkan dengan seketika bagian-bagian dari  suatu sistem  tenaga  listrik  jika  bagian-bagian  tersebut  mengalami  gangguan  atau  peralatan  mulai  beroperasi tidak  normal  agar  tidak  menimbulkan  kerusakan  pada  sistem  tenaga  listrik  tersebut.  Pada  operasi  motor induksi,  ada  kalanya  motor  tersebut  mengalami  gangguan  yang  disebabkan  oleh  panas lebih,  arus  lebih, dan beban lebih. Sehingga jika dibiarkan dapat mengakibat kan kerusakan yang fatal pada motor tersebut. Dari jenis motor yang ada, motor rotor sangkar  yang paling banyak dipergunakan  untuk menggerakkan pompa karena harga motor rotor sangkar lebih murah, kompak dan kontruksinya lebih sederhana daripada motor rotor belitan. Adapun tujuan dari penelitian ini untuk mempelajari sistem proteksi dan menentukan setelan rele yang baik untuk motor induksi tiga fasa 30 kW di PT. Pertamina MOR II Terminal LPG Pulau Layang  yang  digunakan  sebagai  penggerak  LPG  loading  pump.  Salah  satu  metode  yang  dipakai  adalah Metode Observasi, yaitu pengumpulan data yang dilakukan dengan melakukan kunjungan pada salah satu perusahaan, yaitu PT. Pertamina MOR II Terminal LPG Pulau Layang sehingga dapat mengetahui situasi dan kondisi yang sebenarnya.
Kata Kunci : Proteksi, Motor Induksi, Rotor Sangkar, Rele.

## 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang [1], [2]
Untuk  menjaga  kontinuitas  motor  induksi  di  dalam  suatu  sistem  tenaga  listrik,  motor  induksi harus  diberikan    perlindungan  yaitu  berupa  sistem  proteksi  agar  motor  induksi  tersebut  terhindar  dari kerusakan. Fungsi dari sistem proteksi ini adalah untuk  memisahkan dengan seketika bagian-bagian dari suatu  sistem  tenaga  listrik  jika  bagian-bagian  tersebut  mengalami  gangguan  atau  peralatan  mulai beroperasi tidak normal agar tidak menimbulkan kerusakan pada sistem tenaga listrik tersebut.
Motor rotor belitan adalah tipe motor induksi yang memiliki rotor terbuat dari lilitan yang sama dengan  lilitan  statornya  sedangkan  motor  rotor  sangkar  tupai  ( Squirrel-cage  rotor )  adalah  tipe  motor induksi yang konstruksi rotornya tersusun oleh beberapa batangan logam yang dimasukkan melewati slot- slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian setiap bagian disatukan oleh cincin sehingga membuat batangan  logam  terhubung.  Dari  jenis  motor  yang  ada,  motor  rotor  sangkar    yang  paling  banyak dipergunakan    untuk  menggerakkan  pompa  karena  harga  motor  rotor  sangkar  lebih  murah,  kompak  dan kontruksinya lebih sederhana daripada motor rotor belitan.

## 1.2 Tujuan Penelitian
Untuk  mempelajari  sistem  proteksi  dan  menentukan  setelan  rele  yang  baik  untuk  motor  induksi tiga  fasa  30  kW  di  PT.  Pertamina  MOR  II  Terminal  LPG  Pulau  Layang  yang  digunakan  sebagai penggerak LPG loading pump.
Sistem Proteksi Motor Induksi Tiga Fasa 30 Kw Sebagai Penggerak LPG Loading Pump (Daeny Septi Yansuri / Subianto / Surya Febriyanto)

## 1.3. Manfaat Penelitian
Setelah mengetahui system proteksi dan setelan rele pada motor induksi di PT. Pertamina MOR II Terminal  LPG  Pulau  Layang  yang  digunakan  sebagai  penggerak  LPG  loading  pump,  sudah  memenuhi standar  atau  belum,  tetap  diharapkan  dapat  membantu  perusahaan  tersebut  untuk  meningkat  produksi LPG.

## 1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian  yang  dilakukan  pada  PT.  Pertamina  MOR  II  Terminal  LPG  Pulau  Layang  ini  di  titik berat kan pada sistem proteksi motor induksi tiga fasa 30 kW  serta menentukan rele proteksi beban lebih dan panas lebih.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kontruksi  Motor Induksi [3], [5]

## a. Stator
Stator  merupakan  bagian  yang  diam  dan  mempunyai  kumparan  yang  dapat  menginduksikan  medan elektromagnetik kepada kumparan rotornya. Stator dihubungkan secara langsung  ke sumber bolak  balik. Stator tersusun atas plat-plat tipis yang berlapis-lapis, tersusun rapi dan dibuat sedemikian rupa, sehingga membuat alur atau slot untuk tempat meletakan batang-batang konduktor yang dililitkan didalamnya.

## b. Rotor
Rotor  merupakan  bagian  yang  bergerak  akibat  adanya  induksi  magnet  dari  kumparan  stator  yang diinduksikan kepada kumparan rotor. Rotor tidak dihubungkan secara listrik ke catu daya tetapi mendapat arus secara induksi dari stator.

## c. Bantalan Motor Induksi
Bantalan  motor  merupakan  bagian  yang  penting  karena  dengan  adanya  bantalan  motor  pada  motor induksi dapat mengurangi gesekan putaran, mempercepat gerakan motor, serta menstabilkan posisi poros terhadap gaya horizontal dan vertikal poros motor.

## 2.2. Sistem Pengasutan Motor Induksi [3]
Dalam  mengoperasikan  motor  tegangan  rendah  dapat  dibedakan  dari  cara  sistem  pengasutannya yaitu antara lain:
a) DOL ( Direct On Line )
Dalam  sistem  pengasutan  DOL  (direct  on  line),  motor  langsung  diasut  dengan  mempergunakan tegangan  kerja  motor,  sistem  DOL  (direct  on  line)  pada  saat  diasut,  motor  akan  membutuhkan arus asut (Is) 5 sampai dengan 7 kali lipat dari arus nominal motor ( In).
Is = 7 In dimana : Is = Arus asut motor ( Ampere) In = Arus nominal motor ( Ampere )
b) Star Delta
Sistem pengasutan Star Delta ( bintang segitiga) juga disebut dengan sistem Wey Delta, yaitu pada saat  mulai  mengoperasikan  motor,    hubungan  pengawatan  motor  dirubah  dari  Star  (bintang) menjadi Delta (segitiga) pada saat putaran telah menjadi normal. Sistem Star Delta membutuhkan besar arus asut (Is) sampai 5 kali lipat dari arus nominal motor (In).
Is = 5 In dimana : Is = Arus asut motor (Ampere) In = Arus nominal motor (Ampere)
Sistem Proteksi Motor Induksi Tiga Fasa 30 Kw Sebagai Penggerak LPG Loading Pump (Daeny Septi Yansuri / Subianto / Surya Febriyanto)
p f n s . 120 
c) Transformator
Dalam sistem pengasutan dengan menggunakan Transformator, motor diasut dengan menurunkan tegangan  asut  motor  mempergunakan  transformator,  besar  tegangan  pengasutan  disesuaikan dengan  jenis  dan  tipe  motor  yang  direkomendasikan  oleh  pembuatan  motor  tersebut.  Sistem pengasutan  motor  mempergunakan  transformator  akan  membutuhkan  Arus  asut  (Is)  3  sampai dengan 5 kali lipat dari arus nominal motor (In).
Is = 3 In dimana : Is = Arus asut motor (Ampere) In = Arus nominal motor (Ampere)

## 2.3. Prinsip Kerja Motor Induksi
Ada beberapa prinsip kerja motor induksi :
1. Apabila sumber tegangan tiga fasa dipasang pada kumparan medan stator, akan timbul medan putar dengan kecepatan :
dimana :
ns = Kecepatan sinkron (putaran/menit)
f = Frekuensi jala-jala (Hz)
p = Jumlah kutub medan stator
2. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor
3. Akibatnya pada kumparan jangkar (rotor) timbul tegangan induksi (ggl) sebesar :
E2=  4,44 . f2 .  N2 . Øm dimana :
E2   = gaya gerak listrik induksi rotor
f2    = frekuensi listrik rotor
N2    = jumlah lilitan kumparan rotor Øm = fluksi maksimum yang dihasilkan oleh stator E2 adalah tegangan induksi pada saat rotor berputar.
4. Karena kumparan jangkar merupakan rangkaian tertutup, maka ggl (E) akan menghasilkan arus (I2).
5. Adanya (I2) di dalam medan magnet menimbulkan gaya (F) pada rotor.
dimana : F = gaya pada rotor I 2 = arus rotor r  = panjang kumparan rotor B = Induksi magnetik Karena rotor berbentuk bulat seperti silinder, maka akan menghasilkan kopel mula yang besarnya,
Sistem Proteksi Motor Induksi Tiga Fasa 30 Kw Sebagai Penggerak LPG Loading Pump (Daeny Septi Yansuri / Subianto / Surya Febriyanto)
dimana : Ta = kopel mula pada rotor F  = gaya Lorenz pada rotor r   = jari-jari
6. Bila  kopel  mula  (Ta)  yang  dihasilkan  oleh  gaya  (F)  pada  rotor  cukup  besar  untuk  memikul  kopel beban  (Td),  rotor  akan  berputar  searah  dengan  medan  putar  stator.    Jadi,  syarat  terjadinya  putaran rotor adalah sebagai berikut:
 rotor berputar : Ta > Td
 rotor diam      : Ta ≤ Td
7. Seperti  yang  telah  dijelaskan  pada  no.2  tegangan  timbul  karena  terpotongnya  batang  konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan putar rotor (nr).
8. Perbedaan kecepatan antara ns dan nr disebut slip (S) dinyatakan dengan:
dimana:
S = slip n s =  kecepatan medan putar stator n r =  kecepatan berputar rotor 9. Bila  n s =  n r ,  tegangan  tidak  akan  terinduksi  dan  arus  tidak  mengalir  pada  kumparan  jangkar  rotor, dengan demikian tidak dihasilkan kopel. Kopel akan timbul apabila n r lebih kecil dari n s . 10. Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron.

## 3. METODELOGI PENELITIAN
Metode  yang dipakai  pada penelitian ini  adalah metode Observasi  dan  Literatur. Setelah dilakukan  pengambilan  data  secara  observasi  dilapangan,  data  tersebut  diolah  dengan menggunakan metode literature, yang didapat dari buku-buku referensi yang dipakai.

## 3.1. Gangguan Pada Motor Induksi
Secara umum gangguan yang terjadi pada motor induksi ada beberapa macam yaitu:
a) Gangguan beban lebih
b) Gangguan Hubungan Singkat
Arus hubungan singkat pada motor adalah :
dimana
I hs = arus hubung singkat E r = tegangan induksi
X  = reaktansi
c) Gangguan Mekanik
d) Gangguan Operasional
3.2. Sistem Proteksi Pada Motor Induksi Tiga Fasa
Hal yang dapat dilakukan adalah:
Sistem Proteksi Motor Induksi Tiga Fasa 30 Kw Sebagai Penggerak LPG Loading Pump (Daeny Septi Yansuri / Subianto / Surya Febriyanto)
1. Melindungi kemungkinan terjadinya gangguan seperti menjaga  kebersihan     sekitar lingkungan tempat  motor  induksi    beroperasi,  memasang                    pagar  sekitar  peralatan  dan  memelihara peralatan-peralatan tersebut.
2. Pemasangan alat-alat proteksi, dalam merencanakan sistem proteksi motor induksi, baik itu untuk proteksi gangguan luar dan dalam. Faktor-faktor yang mempengaruhi sebagai berikut:
a. Fungsi dan jenis saluran
b. Koordinasi yang dibutuhkan dalam hubungannya dengan peralatan     yang  telah ada, baik pada saluran tersebut maupun pada bagian bebannya
c. Tingkat keselamatan yang diinginkan.

## 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1.       Menentukan Arus Asut pada Motor WEG [3], [4], [5]
Dalam  menentukan  arus  start  pada  motor,  kita  harus  mengetahui  sistem  pengasutan  apa  yang dipakai Motor WEG. Dari data Motor WEG dapat dilihat bahwa daya pada Motor WEG sebesar 30 kW. Motor induksi dengan daya 30 kW dapat menggunakan sistem pengasutan hubungan langsung . Pada  sistem  pengoperasian  langsung  diasut  dengan  mempergunakan  tegangan  kerja  motor  yaitu  sebesar 400 V, pengoperasian langsung membutuhkan arus asut (Is) 5 sampai dengan 7 kali lipat dari arus nominal motor (In).
√

## √    (   )  (    )
Sedangkan untuk harga Arus Asut adalah sbb :
Jadi arus asut yang dibutuhkan sebesar  356, 5989 ≈ 356,6  Ampere.
 Menentukan Rele Beban Lebih
Tabel 4.1. Hasil analisa dan perhitungan rele beban lebih
Pengaturan rele yang disetel  % 90% 110% 125% 45,85  Ampere 56,04  Ampere 63,68  Ampere
Dengan  demikian  arus  beban  lebih  tidak  boleh  mempunyai  kemampuan  hantar  arus  kurang  dari  125  % arus beban lebih (PUIL 2000).
 Menentukan Besarnya Arus Hubungan Singkat [1], [3]
Dari data yang terlampir terlebih dahulu dihitung R 0 dan Z 0 , dengan mengetahui besar nya I 0 dan P 0 , sebagai berikut :
√ √    (     )   (   )  (    )
Sistem Proteksi Motor Induksi Tiga Fasa 30 Kw Sebagai Penggerak LPG Loading Pump (Daeny Septi Yansuri / Subianto / Surya Febriyanto)
Maka, dengan harga I 0 dan P 0 yang telah diketahui besar nya sehingga R 0 dapat dihitung :
Dengan diperoleh harga P 0 , maka Z 0 dapat dihitung sebagai berikut :
( ) (     )
Setelah diketahui harga Z 0 , maka harga X 0 juga dapat dihitung.
√ √(     ) (     ) √                        √
Arus hubungan singkat pada motor adalah :
I dasar pada rangkaian (I b ) adalah sebagai berikut :
(  )   (    ) √    (   ) (    )  (   )
Sehingga, harga I hs yang sebenar nya adalah :
Jadi besarnya arus hubungan singkat pada motor sebesar 1994,22 Ampere
Menurut ANSI.C. 37 . 13 – 1973 agar pemutus daya dapat menahan akibat arus hubungan singkat pada motor dan cukup aman, dikalikan dengan faktor multiplikasi = 1,6. Arus hubungan singkat besarnya pemutus daya :

##  Menentukan Rele Arus Lebih
Dari data didapat bahwa arus asut 7 kali arus beban penuh selama 10 detik, maka setelan rele arus diatas waktu asut sehingga dalam proses pengasutan rele tidak bekerja. Data motor adalah :
Sistem Proteksi Motor Induksi Tiga Fasa 30 Kw Sebagai Penggerak LPG Loading Pump (Daeny Septi Yansuri / Subianto / Surya Febriyanto)
o Kapasitas motor =  30 kW
o t asut motor =  10 detik o I asut motor =  356,6  Ampere. o Tegangan motor =  400 V o Rasio trafo arus =  100/5 (   ) ⁄
Dapat  ditentukan  waktu  kerja  rele  diatas  waktu  start  motor.  Ampere  tap  yang  diambil adalah 10.
(   ) ⁄
Untuk  penyetelan  arus  lebih  seketika  pada  CT  100/5  arus  hubung  singkat  motor  yang  diambil adalah :

## (                            )
Kehandalan  pengaman  adalah  tergantung  setelan  yang  sangat  teliti  dan  pemilihan  arus  hubung  singkat yang  diperhitungkan.  Di  dalam  unit  seketika  (instantaneous)  besar  I2  (arus  rele)  dapat  di  setel  melalui pengaturan jangkar magnet koil.
Maksimum I2 yang diambil adalah 100/5 = 20 Ampere I1 (arus pada saluran) = 20/5 x 100 = 400 ampere Jadi  sebelum  arus  hubung  singkat  awal  mencapai  harga  puncak  yaitu  664,74  Ampere,  rele  arus  lebih seketika sudah bekerja membuka pemutus daya.

##  Menentukan Besarnya Sekring
Rele  daya  sambungan  yang  tersedia  buatan  general  electric  dalam  kita  menentukan  sekring, sakelar penghubung dan besaran kontak magnit diambil dari standar Amerika yaitu Nec – 110 – 1981. Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Menurut Standar Generic Electric
Sekring Sakelar Penghubung Kontak Magnet 61,13 Ampere 58,58 Ampere 66,22 Ampere
Tabel  4.3.  Perbandingan  Setelan  Arus  Hasil  Perhitungan  dengan  Data  PT.  Pertamina  MOR  II  Terminal LPG Pulau Layang
Jenis Peralatan Hasil Perhitungan Dengan Standar Data PT. Pertamina MOR II Terminal LPG Pulau Layang Sekring 61,13 Ampere 60 Ampere Sakelar Penghubung 58,58 Ampere 60 Ampere
Sistem Proteksi Motor Induksi Tiga Fasa 30 Kw Sebagai Penggerak LPG Loading Pump (Daeny Septi Yansuri / Subianto / Surya Febriyanto)
Kontak Magnet 66,22 Ampere 65 Ampere Rele Beban Lebih Ampere 65 Ampere

## 5. PENUTUP
Dari hasil analisa dan perhitungan didapatkan bahwa
1. Besarnya  arus  hubung  singkat  masih  memenuhi  standar  sistem  proteksi  pada  motor  induksi,  begitu juga dengan penentuan besarnya  arus yang mengalir pada sekering, kontaktor,  pemutus daya serta rele-rele sesuai dengan standar.
2. Penyetelan  rele  yang  telah  ditetapkan  oleh  PT.  Pertamina  MOR  II  Terminal  LPG  Pulau  Layang khususnya  untuk  motor  induksi  30  kW  telah  memenuhi  standar,  sehingga  bisa  disimpulkan  bahwa sistem proteksi motor induksinya baik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Langsdorf, S. Alexander, “Theory Of Alternating Current Machinery” , Tata McGraw-Hill Publishing Company, Ltd. New York, 1974.
[2]. Pertamina, “ Dasar-dasar Sistem Kelistrikan Kilang” , Bimbingan Fresh Intake Operator, PT. Surya Esa Perkasa , 2007
[3]. Zuhal., “Dasar  Teknik  Tenaga  Listrik  dan  Elektronika  Daya” ,  PT  .  Gramedia.  Jakarta 1992.
[4]. ”Laporan Pemeriksaan Teknik Dalam Rangka Memperoleh Sertifikat Inspeksi (Certificate Of Inspection)” , PT. Pertamina EP Asset 2 Field Prabumulih.
[5]. “Komponen  dan  Sistem  Proteksi  Tenaga  Listrik” ,  Departemen  Pendidikan  Nasional, 2003.