jurusan teknik elektro fakultas teknologi industri institut...
TRANSCRIPT
1
Tujuan
Melakukan analisis terhadap sistem pengaman tenaga
listrik di PT.PLN (PERSERO)
Melakukan evaluasi rele pengaman dan mendapatkan
koordinasi rele pengaman yang terbaik pada sistem
kelistrikan di plan tersebut
Menambah wawasan dan pengetahuan tentang
transmisi dan distribusi tenaga listrik serta proteksi
pada sistem kelistrikan di PT.PLN (Persero)
Rele pengaman yang disetting dan dikoordinasikan adalah
rele arus lebih (overcurrent relay) dan rele differential
sebagai pengaman utama pada transformator daya
Tempat pengambilan data di Gardu Induk Tegangan
Ekstra Tinggi (GITET) PT.PLN (PERSERO) yang berlokasi di
Kediri. Software yang digunakan untuk simulasi adalah
menggunakan ETAP 7.0.0 dan untuk menggambarkan
kurva karakteristik rele pengaman arus lebih
menggunakan Star-Protective Device Coordination
Batasan Masalah
2
3
Sistem Kelistrikan
Sistem Transmisi :Sistem transmisi yang digunakan radial, dengan tegangantinggi 500kV dan 150kV.
Sistem Distribusi :Sistem distribusi yang digunakan berada pada teganganrendah 20kV, yang selanjutnya disalurkan pada trafodistribusi didaerah perumahan dan industri.
Sistem Pembangkitan :Daya listrik disuplai oleh pembangkit Pedan dan Paiton yangmana suplai daya tersebut ditransmisikan melalui kabelSUTET menuju trafo daya 500 MVA di GITET Kediri.
Beban :Total beban terpasang berupa beban statis maupun bebandinamik yang terintegrasi dengan GITET dan GI lain didaerahkediri dan sekitarnya lebih dari 100 MVA
5
Single Line Diagram
4
BUS-1
LINE-2
TRAFO 1 500/150 kV
TRAFO 2500/150 kV
TRAFO 3 150/20 kV
TRAFO150/20 kV
TRAFO150/70 kV
UTILITY
BUS-3 BUS-4
BUS-6
BUS-7
BUS-5BU
S-8
BUS-
9
BUS-10
TRAFO70/20 kV
FUTURE FEEDER
BUS-10
BUS-12
BUS-13
Bus-14BUS-15
Power Grid from Paiton & BanaranTransmited by Extra High Voltage Transmission Line 500 kV, Condition 4 PowerGrid: Always On
Main Power Transformator in GITET Kediri
c
Substation which Integrated with GITET, GI Banaran , GI Tulungagung, GI Pare.
6
Simulasi Arus Hubung
Singkat 30 Cycle
Bus TeganganArus Hubung Singkat
Maksimum
Arus Hubung Singkat
Minimum
Bus-1 500 kV 9.076 kA 10.607 kALine-2 150 kV 13.948 kA 16.543 kABus-3 150 kV 13.294 kA 15.789 kABus-4 150 kV 13.294 kA 15.748 kABus-5 70 kV 8.387 kA 10.692 kABus-6 20 kV 17.008 kA 19.724 kABus-7 20 kV 10.773 kA 12.473 kABus-8 70 kV 2.735 kA 3.247 kABus-9 20 kV 5.273 kA 6.191 kABus-10 70 kV 1.966 kA 2.317 kABus-11 20 kV 5.073 kA 5.952 kABus12 20 kV 1.478 kA 1.707 kABus-13 20 kV 6.401 kA 7.401 kABus-14 20 kV 1.619 kA 1.876 kABus-15 70 kV 5.469 kA 7.375 kA
8
Tabulasi Eksisting
Tipikal Koordinasi 1
ID Relay
Protective Device
CT
Setting
Mfgr. TypeANSI Code Curve x In Iset (A)
Time Dial
Time Delay
Rele50Areva Micom
P122
51 SI 300 / 5 0.5 150 0.15 --
50 DT 300 / 1 10.25 3075 -- 0.1
OCR SekunderTrafo3
ArevaMicomP122
51 SI 2000 / 5 1.04 2080 0.2 --
50 DT 2000 / 5 4.2 8400 -- 0.5
OCR PrimerTrafio3
ArevaMicomP122
51 SI 300 / 5 0.92 276 0.15 --
50 DT 300 / 5 9 2700 -- 0.01
OCR S T1Areva
MicomP121
51 SI 2500 / 1 0.83 2075 0.3
50 DT 2500 / 1 13.2 33000 -- 0.15
OCR P T1Areva
MicomP121
51 SI 1000 / 1 0.7 700 0.45 --
50 DT 1000 / 1 5.53 5530 -- 0.15
13
Rele OCR Sekunder Trafo3 (CT Ratio : 2000 / 5) Curve Type: Standard Inverse Time
Rekomendasi Resetting
14
Rele OCR Primer Trafo3 (CT Ratio : 300 / 5) Curve Type: Standard Inverse Time
Rekomendasi Resetting
15
Rele OCR Sekunder T1 (CT Ratio : 2500 / 1) Curve Type: Standard Inverse Time
Rekomendasi Resetting
19
Tabulasi Resetting
Tipikal Koordinasi 1
ID Relay
Protective Device
CT
Setting
Mfgr. TypeANSI Code Curve x In Iset (A)
Time Dial
Time Delay
Rele50Areva Micom
P122
51 SI 300 / 5 0.58 174 0.15 --
50 DT 300 / 1 10 3000 -- 0.1s
OCR SekunderTrafo3
ArevaMicomP122
51 SI 2000 / 5 1.4 2800 0.125 --
50 DT 2000 / 5 4 8000 -- 0.3s
OCR PrimerTrafio3
ArevaMicomP122
51 SI 300 / 5 1.25 375 0.175 --
50 DT 300 / 5 15 4500 -- 0.15s
OCR S T1Areva
MicomP121
51 SI 2500 / 1 1 2500 0.1
50 DT 2500 / 1 3 7500 -- 0.3s
OCR P T1Areva
MicomP121
51 SI 1000 / 1 0.7 700 0.15 --
50 DT 1000 / 1 5 5000 -- 0.15s
20
Tipikal Koordinasi 1
Grading time Kurva OCR Rele50 dan OCR SekunderTrafo3 sudah tepat beradapada 0.2 s
Grading time dari kedua KurvaOCR pengaman trafo ini sudahtepat berada pada 0.2 s – 0.4 s (std. IEE 242)
0.3s
0.1s
22
Tabulasi Eksisting
Tipikal Koordinasi 2
Circuit
Protective Device
CT
Setting
Mfgr. TypeANSI Code
Curve x In Iset (A) Time DialTime Delay
Rele55Areva Micom
P122
51 SI 200 / 5 0.5 100 0.25 --
50 DT 200 / 5 4.38 876 -- 0.1
OCR S T2PAreva
MicomP122
51 SI 600 / 5 1.17 702 0.2 --
50 DT 600 / 5 4.67 2802 -- 0.5
OCR P T2PAreva
MicomP122
51 SI 200 / 5 1 200 0.175 --
50 DT 200 / 5 9 1800 -- 0.01
OCR ArahPare
ABB SPAJ 140C 51 NI 400 / 5 0.95 380 0.2
50 DT 400 / 5 6.3 2520 -- 0.3
OCR S TPABB SPAJ 140C
51 NI 600 / 5 1.7 1020 0.23 --
50 DT 600 / 5 6.8 4080 -- 0.15
OCR P TPABB SPAJ 140C 51 NI 400 / 5 0.7 280 0.28 --
50 DT 400 / 5 5.6 2240 -- 0.04
26
Tabulasi Resetting
Tipikal Koordinasi 2
Circuit
Protective Device
CT
Setting
Mfgr. TypeANSI Code
Curve x In Iset (A) Time DialTime Delay
Rele55Areva Micom
P122
51 SI 200 / 5 0.5 100 0.125 --
50 DT 200 / 5 7 1400 -- 0.1
OCR S T2PAreva
MicomP122
51 SI 600 / 5 1.2 720 0.175 --
50 DT 600 / 5 4 2400 -- 0.3
OCR P T2PAreva
MicomP122
51 SI 200 / 5 1.05 210 0.225 --
50 DT 200 / 5 9 1800 -- 0.15
OCR ArahPare
ABB SPAJ 140C 51 NI 400 / 5 1.1 440 0.2
50 DT 400 / 5 5.3 2120 -- 0.3
OCR S TPABB SPAJ 140C
51 NI 600 / 5 1.05 630 0.22 --
50 DT 600 / 5 5.5 3300 -- 0.5
OCR P TPABB SPAJ 140C 51 NI 400 / 5 0.72 288 0.3 --
50 DT 400 / 5 10 4000 -- 0.15
27
Tipikal Koordinasi 2
0.3s
0.1s
Gra
ding
tim
e da
rike
dua
Kur
vaO
CR
pen
gam
antra
foin
isud
ahte
patb
erad
apa
da0.
2 s
–0.
4 s
(std
. IE
E 24
2)
Differential Relay as Bus Protection
Rele Differensial jenis High impedance menggunakan stabilising resistor yang dipasang seri dengan rele differensial arusnya. Rele disetting dengan memperhitungkan sensitivitas untuk gangguan internal dan stabilitas untuk gangguan eksternal.Sensitivitas terhadap gangguan internal ditentukan oleh besarnya setting arus rele. Setelan arus ditentukan (20% – 30%) In CT.
Rele Diferensial sebagai Pengaman Bus Rele Diferensial tipe High Impedance
Data Rele Diferensial yang Terpasang pada Bus 150 kV
Data CT
Areva Micom P123 Ratio CT = 2500/1 A
Arus Nominal (In) = 1 A Tahanan CT = 15 Ω
Burden Relay = 6VA (standby) + 0.4VA (when energized)
Tahanan Kabel = 1 Ω
Tahanan rele = 0.025 Ω
Arus Gangguan (If) = 40000 A
Data Rele Diferensial yang Terpasang pada Bus 500 kV
Data CT
Areva Micom P123 Ratio CT = 2500/1 A
Arus Nominal (In) = 1 A Tahanan CT = 15 Ω
Burden Relay = 6VA (standby) + 0.4VA (when energized)
Tahanan Kabel = 1 Ω
Tahanan rele = 0.025 Ω
Arus Gangguan (If) = 40000 A
Eksisting Data Rele dan CT
Jenis Proteksi Diferensial Setting Eksisting Hasil
Perhitungan
Resetting
Proteksi Bus
Bus 500 kV Rs = 1150 Ω Rs = 2394 Ω Rs = 2000 Ω
Bus 150 kV Rs = 1600 Ω Rs = 1883 Ω Rs = 1800 Ω
Tabel Proteksi Bus
Rele Differensial jenis High impedance menggunakan ReleMicom P632 untuk proteksi bus 500 kV dan Micom P123 untuk proteksi bus 150 kV.
Batas impedansi pada high impedance differential relay berada pada kisaran (1600 Ω - 2600 Ω) std IEEE 242-2001.
Differential Relay as
Transformer Protection
Spesifikasi Trafo Daya
Trafo 1 (500kV) Trafo2 (500kV) Trafo 3 (150kV)
Type: Elin Type: Mitsubishi Type: Unindo
Daya: 500 MVA Daya: 500 MVA Daya: 60 MVA
Tegangan: 500kV/150kV
Tegangan: 500kV/150kV
Tegangan: 150kV/20kV
Vektor: Ynyn0 Vektor: Ynyn0 Vektor:Ynyn0Impedansi: 13.1% Impedansi: 13.1% Impedansi: 10%
CT primer: 1000/1 CT primer: 1000/1 CT primer: 300/5
CT sekunder: 2500/1
CT sekunder: 2500/1
CT sekunder: 2000/5
Rele diferensial merupakan suatu releyang bekerja berdasarkankeseimbangan (balance), yang membandingkan arus-arus (CT) yang terpasang pada terminal-terminal peralatan atau instalasi listrik yang diamankan, yang dalam kasus ini adalahtrafo daya.
Differential Relay as
Transformer Protection
Perhitungan Rele Diferensial Sebagai Pengaman Trafo 500 kV
Differential Relay as
Transformer Protection
Perhitungan Rele Diferensial Sebagai Pengaman Trafo 150 kV
Tabel Setting Rele
Proteksi Trafo
Jenis Proteksi Diferensial Setting Eksisting Hasil Perhitungan Resetting
ProteksiTrafo
Trafo1 500 kV Slope 1= 30 % Slope1= 28.2% Slope1= 30%
Trafo2 500 kV Slope 1= 30 % Slope1= 28.2% Slope1= 30%
Trafo3 150 kV Slope 1= 30 % Slope1= 11.8% Slope1= 20%
Rele Differensial pengaman trafo menggunakan Rele MicomP632 untuk proteksi Trafo Elin dan Mitsubishi 500/150 kV danTrafo Unindo 150/20 kV.Pemilihan Slope Minimum adalah 10% dengan step pertambahan sebesar 1% (Areva – MiCOM P632)
34
Kesimpulan
Grading time yang digunakan pada perhitungan manual resetting rele pengamanadalah sebesar 0.2 - 0.4 detik. Pada typical 1, selisih waktu antara rele50 sebagaipengaman beban dengan rele OCR sekunder trafo 150kV tepat 0.2 s, sedangkanuntuk selisih OCR sekunder dan primernya sebesar 0.39 s hasil ini dinilai sesuaidengan standard grading time sebesar 0.2-0.4 detik (standar IEEE 242)
Kerja rele diferensial tidak terkordinasi dengan pengaman lain hal ini karenaprinsip kerja rele adalah seketika (instant), dimana dilakukan perbandingan arusyang masuk dan keluar rele.
Untuk rele diferensial pengaman trafo dilakukan perhitungan slope yang mengacupada standard , yang mana slope I berada pada kisaran 30 – 50% (referensi slope untuk rele diferensial ABB dan Micom).
Pada setting eksisting trafo 500 kV slope 1 diset pada 30%, sedangkan padaperhitungan didapat nilai 28,1% yang mana dipilih 30% menyesuaikan denganrange/step nilai pada rele datasheet.
Setting yang dilakukan pada rele diferensial pengaman trafo 500kV sudah sesuaijika ditinjau dari hasil perhitungan maupun standard yang ada
35
Saran
Penulis menyarankan pertimbangan ulang setting yang ada dengan mengacu pada hasil dari perhitungan dankoordinasi rele pengaman arus lebih dari laporan tugasakhir ini, karena sudah dirasa relatif benar dan amanuntuk diaplikasikan dan digunakan sebagai bahanpertimbangan untuk pengaturan rele pada sistemkelistrikan industri yang terkait. Dimana koordinasiantara rele utama dan backup sudah sesuai denganinterval waktu 0.2 – 0.4 (IEE 242-2001)
Rele diferensial, pada data eksisting setelan slope sudahbenar dengan memilih slope 1 30%. Untuk setting proteksi busbar penulis menyarankan pemilihanproteksi pada busbar 150kV menggunakan resistansistabilitas maksimal sebesar 1800 Ω.
Jelaskan mengenai CB gagal trip
Kurva rusaknya trafo (damage curve)
Kenapa waktu kerja rele minimum 0.2 , darimana angka 0.2?
Relay yang dipakai type apa?
Relay pengaman pada transmisi itu apa saja
Pertanyaan Seminar
Penyebab CB gagal trip adalah ketidak mampuanrele untuk merasakan adanya gangguan danmemberikan perintah CB untuk trip, bisa jugakarena kesalahan koordinasi waktu kerja rele.
Pada gambar diatas jika rele gagal untuk memberiperintah trip CB1 maka koordinasi yang benaradalah CB2 sebagai backup proteksi harus mampumutus gangguan.
Jawaban
CB 1CB 2
Kurva Damage Curve Trafo
Dari Kurva tsb dapat dilihat
Bahwa waktu minimum dari
Damage curve trafo adalah
2 sekon.
Jawaban
Angka grading time 0.2 - 0.4 s
standar IEEE 242 yang dijabarkan sebagaiberikut:
Waktu terbuka CB : 0.04 – 0.1 s (2-5 Cycle)
Overtravel dari rele : 0.1 s
Faktor Keamanan : 0.12 – 0.22 s
Untuk rele static dan rele digital berbasismicroprosesor overtravel time dari rele dapatdiabaikan. Sehingga total waktu =0.2 -0.4 s
Jawaban
Tipe Relay yang dipakai di GITET adalah type rele digital
Pengaman yang ada pada transmisi adalahrele arus lebih, rele jarak, rele groudfault, releundervoltage.
Jawaban