Adalah Jika trafo daya dihubungkan kesuatu sumber tenaga (jaringan) maka pada sisi primernya akan terjadi proses transient yaitu menaiknya arus yang dinamakan arus magnetisasi (magnetising inrush current) yang besarnya dapat mencapai 8 sampai 30 kali dari arus beban penuh yang terjadi dalam waktu relatif cepat. Peristiwa ini dapat membawa pengaruh terhadap kerja suatu relai kendatipun pada daerah pengamanan tidak terjadi kesalahan. Penyebabnya adalah :
Overexsitasi trafo
Perubahan arus magnetisasi yang disebabkan kenaikan tegangan atau penurunan frekuensi
Karakteristik operasi Relai differential
Relai ini merupakan unit pengamanan dan mempunyai selektifitas mutlak. Karakteristik differential dibuat sejalan dengan unbalances current (Iμ), untuk menghindari terjadinya kesalahan kerja. Kesalahan kerja disebabkan karena ratio CT mismatch, adanya pergeseran fasa akibat belitan transformator tenaga yang terhubung (Y) – (∆).
37 Perubahan tap tegangan (perubahan posisi tap changer) pada transformator tenaga oleh Off Load Tap Changer (OLTC) yang menyebabkan CT mismatch juga ikut berubah. Kesalahan akurasi CT, perbedaan kesalahan CT di daerah jenuh (saturasi CT), dan inrush current pada saat transformator energize menimbulkan unbalances current (Iμ) yang bersifat transient.
Untuk mengatasi masalah unbalances current (Iμ) pada relai differensial yaitu dengan menambahkan kumparan yang menahan bekerjanya relai di daerah unbalances current (Iμ). Kumparan ini disebut restraining coil, sedangkan kumparan yang mengerjakan relai tersebut di sebut operating coil.
Arus differensial didapat dari menjumlahkan komponen arus sekunder per fasa di belitan primer dan sekunder secara vektor.
Jika arus berlawanan dalam arti yang satu menuju relai dan yang lainnya meninggalkan relai, maka akan saling mengurangi dan sebaliknya jika arus searah berarti yang kedua – duanya menuju atau meninggalkan relai, maka akan saling menjumlahkan.
Gambar 2.14 Prinsip Pengoperasian Relai Differential
38
%Slope = × 100%
Arus penahan (restrain) didapat dari arus maksimal komponen arus sekunder per fasa di belitan 1(|→|), dan belitan 2 (|→|)
Irestrain = Ir
= max (|→|) (|→|)
Slope didapat dengan membagi antara komponen arus differensial dengan arus penahan. Slope 1 akan menentukan arus differensial dan arus penahan pada saat kondisi normal dan memastikan sensitifitas relai pada saat gangguan internal dengan arus gangguan yang kecil.
Sedangkan slope 2 berguna supaya relai tidak bekerja oleh gangguan eksternal yang berarus sangat besar sehingga salah satu CT mengalami saturasi ( diset dengan slope lebih dari 50%)
Gambar 2.15 Karakteristik Pengoperasian Relai Wiring Relai Differential
Pada wiring relai differensial perlu diperhatikan beberapa hal berikut: 1) Besarnya arus yang masuk dan keluar dari relai differential harus sama 2) Fasa arus yang masuk dan yang keluar dari relai harus sama atau berlawanan
39 Persyaratan pengawatan suatu proteksi differential untuk trafo dapat dilihat pada table berikut :
Tabel 2.4 Hubungan CT trafo tenga dengan ACT Hubungan Trafo
Daya
Hubungan CT Hubungan ACT
Primer Sekunder
Y Y Y ∆
∆ Y Y Y
Jika trafo daya di hubungkan bintang (Y), maka CT dan ACT primer dihubungkan bintang sedangkan ACT sekunder dihubungkan segitiga (∆). Dan apabila trafo dayanya dihubungkan segitiga maka CT, ACT primer dan ACT sekunder dihubungkan bintang.
2.3 Analisa
2.3.1 Perhitungan Setting Relai Differential Transformator 140 MVA Pemilihan CT Ratio
Pemilihan CT disesuaikan dengan alat ukur dan proteksi. Pemilihan CT dengan kualitas baik akan memberikan perlindungan sistem yang baik pula. Relai diferensial sangat tergantung terhadap karakteristik CT.
Jika karakteristik CT bekerja dengan baik, maka sistem akan terlindungi oleh relai diferensial ini secara optimal. CT ditempatkan dikedua sisi peralatan yang akan diamankan oleh transformator tenaga.
CT ratio untuk relai differential yang dipilih sebaiknya memiliki nilai yang mendekati nilai Irating.
√ Dimana :
In : arus nominal (A) S : Daya yang tersalur
40 Dari persamaan diatas, arus nominal dikedua sisi transformator adalah sebagai berikut :
√
√
Jika transformator dapat menarik beban lebih hingga 110% dari kapasitasnya, selama temperatur belitan dibawah temperatur maksimumnya.
Maka perbandingan ratio trafo arus (CT ratio) dapat dihitung dari nilai arus rating dikedua sisi tegangan transformator tenaga tersebut dan disesuaikan dengan spesifikasi CT ratio yang ada dipasaran sedangkan nilai sekunder CT (5A atau 1A) disesuikan dengan peralatan proteksinya. ( )
Dan ( ) Tap Auxillary
Auxillary CT adalah CT bantu yang berguna untuk menyesuaikan besar arus yang masuk ke relai diferensial akibat proses pergeseran fasa oleh transformator tenaga dan beda tegangan primer dan sekunder transformator tenaga.
Untuk pemilihan tap auxillary CT sama dengan CT dan penempatan CT auxillary diletakkan pada sisi 11,5 kV yang CT dihubung delta untuk menghilangkan arus urutan nol dan menyamakan fasa.
41 Untuk menghitung nilai tap ratio dari Auxillary CT di mulai dari arus nominal sekunder CT yang tidak dihubungkan Δ, yang untuk transformator ini ada di sisi 157,5 kV. Pada sisi tegangan 157,5 kV ini menggunakan ratio CT =1000 : 1 sehingga:
Arus yang mengalir di sisi sekunder CT2 adalah:
( )
Karena Sekunder CT2 di hubung Δ , maka arusnya menjadi:
√ Maka tap auxillary yang dipilih adalah 14,93 : 5 Setelan Relai Differential
Diatas telah dihitung nilai CT ratio pada kedua sisi transformator tenaga, maka sekarang dapat dihitung di hitung nilai arus diferensial (Id) dan arus restraint (Ir) kemudian didapat nilai Setting Arus(I set).
Relai diferensial hanya akan beroperasi saat ada gangguan didalam transformator dan tidak beroperasi saat keadaan gangguan diluar dan keadaan normal.
Error Mismatch
Meskipun dari perhitungan telah di dapat ratio CT. Pada sisi 157,5 kV (CT1) = 1000 : 1, dan pada sisi 11,5 kV (CT2) = 8000 : 5. Nilai CT ratio yang dipilih ini adalah sesuai dengan CT yang ada dipasaran. Karena adanya perbedaan ini maka akan terjadi kesalahan dalam membaca perbedaan arus dan tegangan di sisi primer dan sekunder transformator tenaga serta pergeseran fasa di trafo arus kesalahan ini disebut mismatch error.
42 Pada relai diferensial untuk melihat mismatch error didapat dari perbandingan CT dengan tegangan pada persamaan dibawah ini :
Untuk menghitung error mismatch sebelumnya terlebih dahulu menghitung nilai CT yang ideal di salah satu sisi transformator tenaga, misal untuk sisi 11,5 kV (CT2) dengan persamaan :
( )
Dimana :
CT1 : current transformer pada sisi primer CT2 : current transformer pada sisi sekunder V1 : tegangan di sisi primer (KV)
V1 : tegangan di sisi sekunder (KV)
( )
Maka ratio CT2 di sisi 11,5 kV saat maxsimum load adalah = 13695,65 : 5
Ratio CT yang digunakan di sisi 11,5 kV adalah 8000 : 5, sedangkan idealnya CT untuk sisi 11,5 kV adalah 13695,65 : 5 . Maka, error mismatch didapat dari perbandingan antara CT ideal dengan CT yang ada dipasaran. Error mismatch untuk relai diferensial adalah:
Kesalahan relai diferensial dalam mengamankan transformator dari gangguan adalah sebesar 1,71 % .Untuk memperbaiki error mismatch pada relai diferensial ini dapat dilakukan dengan menaikkan atau menurunkan tap pada CT. Error mismatch
43 diharapkan nilainya sekecil mungkin agar proteksi relai diferensial bekerja secara optimal dalam mengamankan transformator tenaga. Dengan syarat kesensitifan relai diferensial dalam pengoperasian Mismatch error tidak boleh lebih dari 5%. Syarat ini ditentukan untuk proteksi agar optimal menjaga sistem tenaga listrik dari gangguan.
