Proteksi JTR Dan Gardu Distribusi

Gesmulyadi Q., ST

PROTEKSI

JTR DAN GARDU DISTRIBUSI

Diagram Supply TR

JTM 20 kV

TRAFO

JTR 231/400 V

Proteksi Gardu

Distribusi

1. LA

2. FCO

Definisi Proteksi

Suatu Sistem pengaman yang berfungsi untuk

mengisolasi jaringan yang terganggu dari

Arrester

FCO

LV Board Trafo

Arde Arrester

Arde LV Board dan netral trafo

Arde Body trafo Kabel Inlet trafo

Helfboom saklar (LBS, CB,NT Fuse/NH Fuse)

NH Fuse

Kabel outlet Jurusan

JTM 20 KV

Konstruksi lama

1.Jenis Product

2.Definisi

3.Prinsip Kerja LA

4.Konstruksi Pemasangan LA

5.Kerusakan LA

6.Tugas

Lightning Arrester (Jenis Product)

Lightning Arrester (Filosofi)



Arrester adalah suatu peralatan yang dirancang

untuk membatasi tegangan

( terutama

tegangan lebih baik karena surja petir, switching,

maupun transien ) pada terminal peralatan pada

nilai tertentu.



Arrester diperlukan untuk melindungi sistem

distribusi secara keseluruhan dari akibat tegangan

lebih tersebut dan juga untuk melindungi

transformator distribusi (tergantung dari posisi

penempatan Arrester)

Lightning Arrester (Prinsip kerja)

arester harus bisa :

 Menahan tegangan nominal phasa ketanah.

 Berubah cepat menjadi penghantar ketika mengalir surja dan menutup kembali sesudah surja lewat

Lightning Arrester (Konstruksi)

Lama

(kurang tepat) Baru

Analisa Tegangan Surja

+ -Vco + - _V1 i_imp(t) i_imp(t) L₁ + -Vs_trafo

Analisa Tegangan Surja

Prinsip Proteksi Surja Petir :

 Spare Stress Ketahanan Trafo > 0

+ -Vco + - V₁ i_imp(t) i_imp(t) L₁ + -Vs_trafo

Analisa Tegangan Surja

Prinsip Proteksi Surja Petir :

 Spare Stress Ketahanan Trafo > 0

+ -Vco + - V₁ i_imp(t) i_imp(t) L₁ + -Vs_trafo Jika data :

- Arus petir rata rata (50%) = 45 kA ; di/dt(50%) = 25 kA/us - BIL trafo = 125 kV

- Jenis penghantar = LVTC Al 70 mm2 -Panjang = 0.5 m

R1 = 0.437 ohm/km * 0.0005 = 0.0002 ohm L1 = 0.001 H/km * 0,0005 = 0.000005 H

Analisa Tegangan Surja

Prinsip Proteksi Surja Petir :

Analisa Tegangan Surja

Arrester dengan Rating voltage dan Arus nominal berapa yang dipilih ?

Pertimbangan Pemilihan LA

Untuk memilih rating LA, paling tidak mempertimbangkan :

1. Spare Stress Tegangan Asset terhadap dampak sambaran Surja Petir (sudah dibahas)

2. Peak Voltage withstand LA > kemungkinan arus sambaran petir

3. LA tidak boleh bekerja pada tegangan sistem karena akan menurunkan life time LA. Pada saat LA rusak akan terjadi gangguan Hubung Singkat di jaringan TM.

 Pd saat Sistem mengalami gangguan satu fasa ke tanah maka tegangan fasa sehat terhadap tanah akan naik

maksimal √3 Vf = 20.5 kV. (pd saat ini LA tdk boleh bekerja)

 Hasil perhitungan Per unit of Arrester’s MCOV tidak

boleh memotong kurva TOV (Time Over Voltage). Kurva TOV masing2 pabrikan bisa saja berbeda2

Istilah

MCOV (Uc)

 kepanjangan : Maximum Continous Over Voltage

 definisi : nilai Tegangan Power Frequency Maksimum

dimana arrester dapat beroperasi secara kontinyu

 rumus : √2 * U

Tegangan Power Frequency (U)

 definisi : besaran tegangan fasa ke tanah yang dioperasikan secara kontinyu thd arrester.

Pada kondisi ini arrester tdk boleh bekerja

 rumus : √2 * Vf (rms) tertinggi di sistem

 contoh sistem 20 kV  Vf = 20/ √3

 Vf tertinggi = (1+K) * 20/ √3 (K = -10% s/d +5%)

Istilah

Tegangan Rated (Ur)

 Definisi : kemampuan arrester dalam menghadapi

Temporary Overvoltage. Rated voltage ini hanya boleh dialami oleh arrester selama durasi

tertentu, yaitu 10 – 100 detik. (tergantung desain pabrikan). Pada saat mencapai rated voltage maka pada arrester harus mengalir arus bocor (komponen resistif) sesuai dengan desain

(biasanya 1 mA) untuk menghasilkan panas di dalam kompartemen arrester .

Istilah

Tegangan Cut Off / Residual Voltage/ Lightning Impulse protective Levels

 Definisi : Nilai yang menunjukkan besar tegangan diantara kedua ujung arrester ketika nominal discharge current mengalir melalui arrester.

 Rumus : sesuai datasheet masing2 pabrikan. Nilai residual voltage berbeda utk rating nominal discharge

Contoh Per unit of Arrester’s MCOV memotong kurva TOV di 10 second

Lightning Arrester (Kerusakan)

Ciri-ciri Arrester dapat dikatakan rusak / abnormal :

~ Kondisi DS pecah / lepas dari arrester

~ isolator dari arrester pecah / retak rambut ~ terjadi korona pada Koneksi terminal LA

~ Arus bocor Arrester tidak normal (10 mA < Ib < 0.05 mA)  ( IEC 60999-5)

Koneksi TM

Lightning Arrester (Tugas 1)

Jika data :

- Arus petir rata rata (50%) = 100 kA ; di/dt(50%) = 25 kA/us - BIL trafo = 70% dari 125 kV

- Jenis penghantar = LVTC Al 70 mm2 -Panjang = 0.5 m

R1 = 0.437 ohm/km * 0.0005 = 0.0002 ohm L1 = 0.001 H/km * 0,0005 = 0.000005 H

1. Arrester dengan Rating voltage dan Arus nominal discharge berapa yang akan anda pilih (silakan menggunakan

datasheet yang ada pada contoh di slide presentasi ini)

2. Jika menggunakan kurva TOV pd slide sebelumnya, berapa lama diperkirakan umur operasi Arrester yang anda pilih?

1.Jenis Product

2.Definisi

3.Prinsip Kerja FCO

4.Konstruksi Pemasangan FCO

5.Kerusakan FCO

FCO (Jenis Product)

Jenis Polymer Jenis Porcelain

FCO (Filosofi)



FCO adalah peralatan gardu distribusi yang

digunakan untuk melindungi trafo apabila terjadi

gangguan di trafo sehingga tidak merusak peralatan

di trafo



FCO adalah peralatan Jaringan distribusi yang

digunakan untuk mengisolasi jaringan yang

terganggu dari bagian lain yang normal sehingga

dampak gangguan tidak merusak peralatan lain di

sepanjang jaringan distribusi yang merasakan

FCO (Konstruksi



tetap)

Lama

(kurang tepat) Baru

FCO (Kerusakan)

Ciri-ciri FCO gangguan :

• Kondisi isolator FCO pecah / retak rambut

• Jumper In / Out terbakar / terjadi korona karena longgar

• Fuse link putus

• Tembus / short dengan body ( earth ) Langkah-langkah untuk menjaga kondisi FCO :

• Pengecekan jumper FCO • Pembersihan isolator FCO

• Pemeriksaan tahanan isolasi FCO dengan Megger • Penggantian besaran / kapasitas fuse link yang

FCO (Tugas 2) :

Contoh :

Trafo 1Ф ; 50 kVA ; VL = 20 kV Fuse Link = …… A (≈ In)

Soal :

Trafo 3Ф ; 160 kVA ; VL = 19.7 kV Fuse Link/fasa = …… A (≈ In)

3Ф  S = √3 VL * In

 S = 3 Vf * In 1Ф  S = Vf * In

Nb : utk sistem Y berlaku VL = √3 Vf ; IL=If=In

Rating Fuse Link tersedia (dlm A) : 3; 6; 8; 10; 15; 20; 25; 30 ;40

Proteksi JTR

1.Jenis Product

2.Definisi

3.Prinsip Kerja NT Fuse/NH Fuse

4.Konstruksi Pemasangan NT Fuse/NH Fuse

5.Kerusakan NT Fuse/NH Fuse

FCO (Jenis Product)

NT Fuse / NH Fuse (Filosofi)



NT Fuse / NH Fuse adalah peralatan gardu

distribusi yang digunakan untuk melindungi

trafo Distribusi apabila terjadi gangguan di sisi

JTR

Arrester

FCO

LV Board Trafo

Arde LV Board dan netral trafo

Arde Body trafo Kabel Inlet trafo

Helfboom saklar (LBS, CB,NT Fuse/NH Fuse)

NH Fuse

Kabel outlet Jurusan

JTM 20 KV

Bus Bar Induk Fasa R

Bus Bar Induk Fasa S Bus Bar Induk Fasa T

Kabel inlet per fasa utama

Kabel outlet per fasa / jurusan Bus Bar Netral dan Grounding NT Fuse per fasa/Jurusan

CB 3 fasa

NT Fuse / NH Fuse (Konstruksi)

NT Fuse / NH Fuse (Konstruksi)

Fungsi Switching

CB/PMT

Fungsi Proteksi

NT Fuse / NH Fuse (Kerusakan)

Ciri-ciri NT Fuse/NH Fuse gangguan / abnormal :

• Kondisi NT Fuse/NH Fuse Putus • Terminal NT Fuse/NH Fuse Putus

terjadi korona karena loss contact • Short Body NT Fuse

• Panas LV Board yang berlebih (Thermovision)

Rating NT Fuse tersedia (dlm A) :

35; 50; 63; 85; 100; 125; 160; 200; 225; 250; 300; 355; 400

NT Fuse / NH Fuse (Tugas 3)

Rating NT Fuse total jurusan / fasa didesain sedemikian rupa sehingga :

 Beban fasa/jurusan < rating NT Fuse

 Total Rating NT Fuse jurusan per fasa tidak boleh terlalu jauh di atas rating CB Soal:

Desain rating NT Fuse jurusan untuk masing masing fasa jika Trafo 3Ф ; 160 kVA ; VL = 380 V; 2 jurusan jika beban ukur sbb :

NT Fuse / NH Fuse (Tugas 4)

Berdasarkan beban ukur gardu sbb, berapa prosentase pembebanan trafo distribusi ?

% beban trafo :

Gesmulyadi Q., ST

PROTEKSI

JTR DAN GARDU DISTRIBUSI

(Denpasar, 28 Januari 2014 – Perkuliahan D3 Kerjasama PLN-PNB)

PT PLN (Persero) DISTRIBUSI BALI