PROTEKSI GEN ERA TOR
8 6 CON TOH HUBUN GA N PROTEKSI DIFEREN SIA L UN TUK BA N K TRA N SFORMA TOR DUA BELITA N HUBUN GA N WYEI DELTA
Tinjau bank Transfo rm ato r hubungan Y - ∆ seperti diperlihatkan pada Gam bar 8- 4. Tegangan ABC hubungan ∆ m endahului tegan gan/ arus ABC hubungan Y sebesar 30 0 , m engikuti standar AN SI, fasa ABC di sisi tegangan tinggi dan abc disisi tegangan rendah. Arus- arus fasa sekunder pada Rele Diferensial dapat dipero leh dengan m enghubungkan satu set abc CT dalam hubun gan Y atau ∆ dan satu set ABC CT dalam hubungan ∆ dan Y berturut- turut. Meski hubungan Y abc CT akan m enghasilkan o perasi yang salah untuk gangguan tanah eksternal. Arus urutan no l yang disuplai o leh pentanahan Y Transfo rm ato r ke gangguan eksternal pada sisitem abc dapat m engalir m elalui hubungan Y CT abc ke kum paran pen ahan Rele kem bali m elalui kum paran o perasi. Hal ini karena arus urutan no l bersirkulasi pada hubungan ∆ Transfo rm ato r dan tidak m engalir pada sistem ABC untuk m enghasilkan penahan balansing gangguan eketernal yang tepat, karenanya CT belitan Transfo rm ato r yang terhubung Y haru s dihubungkan secara ∆. Hal ini akan m enyebabkan sirkulasi arus urutan no l hanaya pada hubungan CT dan tidak m elalui Rele.
8. 6. 1 Langkah Pertam a: Phasing
Kedua set CT harus dihubun gkan sehingga arus sekunder yang m enuju belitan penahan Rele sefasa untuk setiap arus beban atau gangguan eksternal. Bila diasum sikan arus tiga fasa seim bang m engalir m elalui Transfo rm ato r. Arah arus tidaklah penting selam a arus-
arus tersebut m engalir m enuju bank Transfo rm ato r. Hal ini diperlukan sekali dan m em udahkan u ntuk m en gawali sisi wyei Transfo rm ato r, dalam Gam bar 8- 4, bila Ia , Ib , dan Ic m engalir disisi Y dan m enuju kekanan kedalam sistem abc, dengan po laritas Transfo rm ato r seperti dalam gam bar, arus- arus tersebut akan m engalir pada belitan tegangan tinggi ABC sebagai Ia - Ib ,Ib - Ic dan Ic - Ia , m engalir kekanan pada fasa A,B dan C berturut- turut.
Gam bar 8- 4: Hubungan Rele Diferensial untuk pro teksi bank Transform ato r dua belitan
Dengan CT abc terhubung delta seperti dijelaskan diatas, CT ABC harus dihubungkan wyei, dengan po laritas m asing- m asing CT diperlihatkan dalam gam bar, arus sekunder Ia - Ib ,Ib - Ic dan Ic - Ia m en galir m enuju belitan penahan Rele Diferensial. Untuk gangguan eksternal arus- arus ini harus m en galir keluar kesisi lain belitan penahan dan terus kekanan kem bali kesisi wyei abc, sedankgan Ia , Ib , dan Ic m engalir kearah kiri sekunder CT. Bagian terakhir adalah m en ghubungkan CT abc dalam hubungan delta untuk m em pero leh arus- arus sekunder yang tepat. Ini adalah langkah pertam a phasing. Secara ringkas, phasing dilakukan den gan asum si arus seim bang m engalir disirkit wyei Transfo rm ato r. Arus ditansfer m elalui Transfo rm ato r kesisi delta, hubungkan CT disisi delta dalam hubungan wyei dan ke ko il penahan Rele m em bawa arus tersebut m elalui Rele keko il penahan lain, dan hubungan CT pada sisi wyei Transfo rm ato r dalam hubungan delta guna m endapatkan arus- arus ko il penahan. Apabila bank Transfo rm ato r dihubungkan delta pada kedu a sisinya, m aka CT pada kedua sisi Transfo rm ato r harus dapat dihubungkan wyei ke Rele Diferensial. Untuk wyei ditanahkan, bank Transfo rm ato r wyei - ditanahkan tanpa tersier, atau dengan tersier yang tidak dihubungkan ke term inal, m aka hubungan CT yan g dibutuhkan adalah hubungan delta untuk kedua sisi Transfo rmato r. Mungkkin saja digunakan CT hubungan wyei jika bank Tran sfo rm ato r terdiri dari 3 Transfo rm ato r 2 belitan
independen dihubungkan Wyei - Wyei ditanahkan keduanya. Meski jenis Transfo rm ato yang digu nakan adalah bank Transfo rm ato r 3 fasa, m aka direko m endasikan m enggu nakan CT hubungan delta. Pada bank Transfo rm ato r yang dihasilkan dari interaksi fluksi karena ko nstruksi.
Pada titik ini m un cul sebuah pertanyaan dapatkah Rele Diferensial m em berikan pro teksi untuk gan gguan tanah bilam ana CT terhubung delta. Jawabannya adalah, untuk gangguan tanah Rele dapat bero perasi bilam ana arus- arus urutan po sitif dan negatif terlibat pada gangguan tersebut. Rele Diferensial bero perasi pada ko m po nene gangguan to tal pada gangguan internal jadi pada saat terjadi gangguan satu fasa ketanah arus gangguan to tal adalah I1 + I2 + I0 dan I1 = I2 = I0 , sehingga Rele dengan CT terhubung delta akan m enerim a I1 + I2 atau 2 I1 , untuk gan gguan internal. Dengan m engacu pada Gam bar 8- 4, sebuah gangguan internal satu fasa ketanah disisi 69 kV akan m em beri m asukan arus urutan po sitif dan neatif dari sisi 138 kV, dan arus urutan po sitif, negatif dan no l dari sisi 69 kV. CT yang terhubung delta disisi 69 kV akan m engelim inir arus urutan n o l dari sisi 69 kV, nam un penjum lahan dari arus- arus u rutan po sitif dan negatif dari kedua sisi penju m lahan keduan ya m en galir m elalui belitan o perasi pada Rele Diferensial. Untuk gangguan internal satu fasa ke tanah pada sisi 138 kV, arus- arus urutan po sitif, dan negatif disuplai dari sisi 69 kV, dan ko m po nen urutan po sitif, negatif, dan no l disuplai dari sisi 138 kV. Pada keadaan ini, Rele Diferensial akan m enerim a penjum lahan sem ua arus- arus u rutan I1 + I2 + I0, karena CT terhubun g Wyei.
8.6.2 Langkah Kedua: Pem ilihan Tap dan Ratio CT
Sangat penting untuk m engurangi ketidak seim bangan arus yang m en galir m elalui ko il o perasi pada waktu o perasi no rm al dan gangguan eksternal. Kebanyakan Rele Diferensial Transfo rm ato r m em iliki Tap untuk m em udahkan tujuan diatas. Hal ini untuk m em berikan perbedaan pada arus penahan dalam o rde 2 atau 3 sam pai L. Persen ketidak seim bangan M, dapat dinayatkana sebagai berikut:
S T T I I x 100 = M H L − H L 8- 1
dim ana IH dan TL adalah arus sekunder dan Tap Rele. H dan L m enunju kkan sisi Transfo rm ato r. H utuk sisi tegangan tinggi, dan L untuk sisi tegangan rendah dari belitan Transfo rm ato r, sedangkan S adalah ratio Tap sisi tegangan tinggi terhadap Tap sisi tegangan rendah. Tanda m inu s tidaklah penting, sehingga bila TH/ TL lebih besar dari IH/ IL, tanda m inus akan tetap m em berikan angka po sitif. Rating arus untuk Transfo rm ato r 50 MVA adalah:
A 209,18 138 3 50.000 IH = = 8- 2
bilam ana dipilih ratio CT 250 :5, m aka A 4,18 5 250 209,18 IH = = 8- 3
arus ini adalah arus sekunder disisi kiri belitan penahan pada Gam bar 8- 4 :
A 418,37 69 3 50.000
IL = = arus prim e pada tegangan 69kV 8- 4
bila CT yang dipakai adalah CT dengan ratio 50 0 :5, m aka:
A 4,18 5 500 418,37 IL = =
ini adalah arus sekunder pada sisi 69 kV di sekunder CT atau:
A 7,25 3 x 5 500 418,37 IL = = 8- 5
adalah arus sekunder disisi kanan belitan penahan pada Gam bar 8- 4, dengan dem ikian :
0,577 7,25 4,18 I I L H = = 8- 6
seandainya Tap yang terdapat pada Rele dapat siset pada TH = 5 dan TL = 9, m aka:
0,556 95 5 T T L H = = 8- 7
dengan dem ikian persen ketidak co co kan M adalah :
3,78% 0,556 0,556 - 0,577 x 100 = M = 8- 8
Hasil ini m enunjukkan keco co kan yan g baik dengan karakteristik Rele Diferensial antara 20 dan 60 %. Angka 3,78% m em berikan m argin keam anan yang cukup u ntuk m engantisipasi kesalahan yang dapat terjadi pada Rele dan CT. Teo ritis, persen ketidakco co kan ini dapat m endekati persentase dari Rele Diferensial, nam un tentu saja hal ini akan m enguran gi m argin keam anan yang ada. Dalam pem ilihan ratio CT ini, sangat penting untuk m enjaga ratio ini serendah m ungkin untuk m endapatkan sensitivitas yang tinggi, tetapi ( 1) . Tidak m engizinkan beban m aksim u m m elebihi rating arus ko ntinyu Rele atau CT sebagaim ana dinyatakan o leh pabrikan, dan ( 2) . Gangguan
eksternal sim etris m aksim um tidak m enyebabkan kesalahan ratio arus Transfo rm er lebih dari 10 %.
Untuk ( 1) , beban m aksim um harus m erupakan arus tertinggi term asuk o perasi darurat jangka waktu pendek. Transfo rm ato r biasanya m em iliki beberapa rating, yaitu: no rm al, dengan fan, dengan sirkulasi paksa, dan sebaginya. Pada kebanyakan Rele Diferensial Transfo rm ato r ko il penahan m em iliki rating ko ntino us 10 A atau lebih. Untuk ( 2) , unjuk kerja CT telah dikem ukakan pada bab sebelum nya. Secara um um , burden dari Rele Diferensial untuk keadaan gangguan eksternal sangat rendah. Lebih praktis untuk m em akai CT terpisah dalam pro teksi Diferen sial dan tidak m enghubungkan atau m enguran gi Rele- Rele lain atau peralatan lain pada sirkit tersebut. Hal ini m em berikan burden m inim um dan to tal yang rendah untuk m em bantu unjuk kerja CT.
Meskipun, arus yang m elalui Rele Diferensial pada waktu gangguan eksternal hanya m erupakan bagian arus gan gguan to tal yang m engalir m elalui bank Transfo rm ato r m enuju titik gangguan. Jadi arus ini dibatasi o leh im pedansi bank Transfo rm ato r. Sebaliknya, pada gangguan internal, arus gangguan adalah to tal arus gangguan, tetapi pada keadaan ini tidak sem ua arus m engalir m elalui CT, kecuali pada kasus gangguan tunggal. Beberapa CT m ungkin m en galam i saturasi pada saat gangguan internal. Meski hal ini tidak diinginkan, nam un hal ini tidak m enjadikan m asalah dalam o perasi Rele kecuali saturasi tersebut sangat m engganggu, selam a arus o perasi gangguan biasanya beberapa kali lebih besar dari arus angkat Rele.