DASAR PROTEKSI.ppt

DASAR PROTEKSI/PENGAMAN

Jaringan DISTRIBUSI 20 kv

1. Gangguan beban lebih

Sebenarnya bukan gangguan murni, tetapi bila dibiarkan terus-menerus berlangsung dapat merusak peralatan.

2. Gangguan hubung singkat

Gangguan hubung singkat dapat terjadi antar fase (3 fase atau 2 fase) atau 1 fase ketanah dan sifatnya bisa temporer atau permanen

Gangg. Permanen : Hubung singkat pada Kabel, belitan trafo, generator.

(tembusnya isolasi)

Gangg. Temporer : Flashover karena sambaran petir,

flashover dengan pohon, tertiup angin Pada SUTM

Gangguan hubung singkat dapat merusak peralatan

secara : _{• Termis (tergantung besar dan lama arus gangguan)} • Mekanis (terjadi gaya tarik menarik/tolak-menolak)

3. Gangguan Tegangan Lebih.

Tegangan lebih dibedakan atas :

- Tegangan lebih dengan power frekwensi

(mis : pembangkit kehilangan beban, over speed pada generator, gangguan pada AVR

- Tegangan lebih Transient :

(mis : Surja petir atau surja hubung )

MACAM-MACAM GANGGUAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK

4. Gangguan Hilangnya Pembangkit

- Hilangnya/lepasnya pembangkit akibat adanya gangguan pada sisi pembangkit

- Gangguan hubung singkat di jaringan menyebabkan

terpisahnya sistem, dimana unit pembangkit yang lepas lebih besar dari spinning reserve, maka frekuensi akan terus turun sehingga sistem bisa collapse

5. Gangguan Instability

Gangguan hubung singkat atau lepasnya pembangkit, dapat menimbulkan ayunan daya (power swing) atau menyebabkan unit-unit pembangkit lepas sinkron. Power swing dapat menyebabkan salah kerja Relai. Untuk mengurangi akibat-akibat negatip dari berbagai macam gangguan-gangguan tersebut diatas, maka

diperlukan Relai Pengaman

Untuk mengurangi gangguan diperlukan relai proteksi yang terpasang

Pada sistem tenaga listrik:

• Pengaman pada generator • Pengaman pada transmisi • Pengaman pada Gardu induk

• Pengaman pada sistem distribusi

MACAM-MACAM GANGGUAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK

- Penggunaan jenis relai yang tepat dan koordinasi relai - Penggunaan saluran double

- Penggunaan sistem Loop

- Penggunaan automatic Reclosing/Sectionalizer - Penggunaan Spindle pada JTM

SISTEM PENGAMAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK

3. Differential Relay Pengaman Utama Trafo dll

3 4 5 ₆ 7

A B C D

4. Over Current Relay Trafo sisi 150 kV Pengaman Cadangan Lokal Trafo Pengaman Cadangan Jauh Bus B

5. OCR dan GFR Trafo sisi 20 kV Pengaman Utama Bus B1 Pengaman Cadangan Jauh saluran BC

6. OCR dan GFR di B2 Pengaman Utama saluran BC Pengaman Cadangan Jauh saluran CD

2

CONTOH

1

1

1. Differential Relay Pengaman Utama Gen dll

2

GANGGUAN YANG TERJADI:

1. GANGGUAN 3 : bisa terjadi

pada fasa R , S dan T terhubung singkat

2. GANGGUAN 2 FASA : bisa terjadi antara

• fasa R & S,

• fasa T & S atau

• R & T terhubung singkat

3. GANGGUAN 2 FASA-KETANAH : bisa terjadi antara • fasa R& S ketanah

• fasa T & S ketanah atau

• fasa R & T ketanah

4. GANGGUAN 1 FASA-KETANAH : bisa terjadi antara • fasa R - ketanah

• fasa S - ketanah atau

PENYEBAB GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA JARINGAN DISTRIBUSI

Pada SUTM

Gelombang Petir I (DARI SUMBER) RANTING POHON AWAN AWAN AWAN

SYARAT PENTING UNTUK PENGAMAN

harus peka thd gangguan dalam rangsangan minimum B. KEANDALAN (Reliability)

dependability : tidak boleh gagal

security : tidak boleh salah kerja C. SELEKTIFITAS (Selectivity)

isolir daerah terganggu sekecil mungkin D. KECEPATAN (Speed)

memisahkan daerah terganggu secepat mungkin A. KEPEKAAN (Sensitivity)

hal ini penting untuk:

menghindari kerusakan secara thermis pada peralatan yang dilalui arus gangguan serta membatasi kerusakan pada alat yang terganggu

PENGAMAN DISTRIBUSI

1. Pengaman arus lebih dipasang Over current relay

2. Pengaman gangguan tanah dipasang ground fault relay 3. Pengaman arus besar dipasang moment / instant

Peralatan pengaman pada sistem distribusi terdiri dari:

1. Current transformer: digunakan untuk memperkecil arus besar ke arus kecil yang diteruskan ke sirkit proteksi

2. Relai pengaman: sebagai elemen perasa yang signalnya diperoleh dari current transformer

3. Pemutus tenaga/PMT: gunanya untuk mengisolir arus gangguan 4. Bateray/aki: sebagai sumber tenaga untuk PMT bekerja

T (detik) I (ampere) MOMENT I_SET SET

t

KARAKTERISTIK INSTANT = MOMENT

PADA KARAKTERISTIK INSTANT MEMPUNYAI WAKTU

MINIMUM: 40 s/d 80 milisecond DENGAN ARUS YANG BESAR Digunakan: untuk back up pada pengaman distribusi

t (detik)

I (ampere)

SET

t

KARAKTERISTIK TUNDA WAKTU TERTENTU ( DEFINITE TIME )

SET

I

Karakteristik definite time: bisa di setting arus besar setting waktu kecil

KARAKTERISTIK RELAY: - DEFINITE TIME

- INVERS TIME

t (detik)

I (ampere)

KARAKTERISTIK KOMBINASI INSTANT

DENGAN TUNDA WAKTU INVERSE

SET

I

I_SETMOMENT

Dt Dt tc tb = Dt+t ta = Dt+tb A B C

Sub 1 Sub2 Sub3

51 51G 51 51G 51 51G 51 51G t in = Dt+ta 51 51N 51G 51 51G 51 51G 51 51G

KOORDINASI RELAI DEFINITE

Z_SC R X Zbeban A B S e I

PENGEMBANGAN ARUS HUBUNG SINGKAT

Bila S ditutup memasok beban Z_beban Terjadi gangguan antara A dan B

Saat terjadi gangguan hubung singkat timbul arus gangguan:

i = i_ac + i_dc

Dimana: i_ac = arus bolak balik yang membentuk gelombang sinusoidal

= I2 sin(t+-) dan I = E

Z_sc

I_dc = komponen aperiodic (arus dc)

= -I2 sin(-)e - R t L i = E2 sin(t+-) - sin(-)e - R t

i = E2 sin(t+-) - sin(-)e

- R t L Z_sc

BENTUK KURVA PERSAMAAN DIATAS SBB:

Kurva arus gangguan

i_ac=Isin(t+-) idc=-Isin(-)e-R/ Lt i = i ac + idc t  -

 = perbedaan sudut antara permulaan gangguan dan tegangan nol.

i = E2 sin(t+-) - sin(-)e

- R t L Z_sc

Bila  =  = /2 dikatakan sebagai gangguan simetris

Bila  = 0 dikatakan sebagai gangguan tidak simetris

i = E2 sin(t) Z_sc i = E2 sin(t-) + sin()e - R t L Z_sc

Gangguan jauh dari generator Z_sc = Z_gen + Z_{trafo di PL}+ Z_transmisi

GANGGUAN HUBUNG SINGKAT DEKAT DENGAN GENERATOR

Reaktansi Subtransient (Xd”)  10 – 20 Millidetik

Reaktansi Transient (Xd’) - kurang dari 500 Millidetik Steady-state (Xd) atau reaktansi sinkron

Dalam perhitungan

Subtransient - breaking capacity peralatan listrik Transient - proteksi

untuk perhitungan diambil Xd’

WIRING DIAGRAM OVER CURRENT RELAY & GROUND FAULT RELAY

PMT

NGR

TRAFO 6,3/20 KV

OCR OCR OCR

GFR CT PMT ON TRAFO 6,3/20 KV NGR CT OCR/GFR Jaringan distribusi RELAY

PMT

ON

OCR OCR OCR

GFR

CT

CARA KERJA OCR

PADA SAAT HUBUNG SINGKAT 3 FASA

TRAFO 6,3/20 KV NGR OFF HUBUNG SINGKAT 3 FASA

Gangguan terjadi pada fase R,S dan T

Arus gangguan hubung singkat mengalir di jaringan,

Karena arus tersebut > dari ratio CT pada sekunder CT mengalir arus Masuk ke OCR -- OCR memasok arus ke PMT-- PMT trip.

PMT

ON

OCR OCR OCR

GFR

CT

CARA KERJA GFR

PADA SAAT HUBUNG SINGKAT 1 FASA - KETANAH

TRAFO 6,3/20 KV NGR OFF HUBUNG SINGKAT 1 FASA R S T

Gangguan HS terjadi pada fasa T, arus mengalir masuk ke GFR - PMT trip

Penyulang

Gangguan

+ - CT

• CT mentransfer besaran primer ke besaran sekunder

• Rele detektor hanya bekerja- dengan arus kecil  akurat

• Perlu sumber Volt DC untuk - tripping PMT

• Karakteristik bisa dipilih  Definite, Inverse, `

1. Pengaman Gangguan Antar Fasa (OCR)

2. Pengaman Gangguan Satu Fasa Ketanah (GFR)

PERALATAN PENGAMAN PADA JARINGAN 20 kV

Rele Arus Lebih Sekunder

• Elektromekanis

Sederhana



Definite, (instant)

Setelan waktu

• Rele definite hanya menyetel waktu

• Saat terjadi gangguan hubung singkat arus dari CT masuk ke kumparan Rele

• Selenoid yang dililit kumparan akan menjadi magnit dan kontak akan ditarik kebawah

• lamanya kontak menyentuh switch tergantung setting waktunya

Rele Arus Lebih Sekunder

• Elektromekanis Karakteristik Inverse



• Rele inverse menyetel waktu & arus

• Saat terjadi gangguan hubung singkat arus dari CT masuk ke kumparan Rele

• Selenoid yang dililit kumparan akan mem bentuk , fluks terpotong oleh piringan, piringan berputar.

• Lamanya kontak menyentuh switch tergantung setting waktunya

•

Elektrostatik

Comp Set I (arus) Set timer Kontak Output Rect CT

• Arus gangguan hubung singkat masuk ke CT

• Arus ini di searah kan di Rectifier dan arus searah di teruskan ke comp

• Kapasitor digunakan menambah arus yang masuk coil tripping

I 

CODE RELAY

RELAY DEVICE PROTECTION FUNCTION FUNCTION NO

21 DISTANCE

25 SYNCHONIZING 27 UNDER VOLTAGE 32 DIRECTIONAL POWER

40 LOSS OF EXCITATION (FIELD)

46 PHASE BALANCE (CURRENT BALANCE, NEGATIVE SEQUENCE CURRENT) 47 PHASE SEQUENCE VOLTAGE (RESERVE PHASE VOLTAGE)

49 THERMAL (GENERALLY THERMAL OVERLOAD) 50 INSTANTANEUS OVERCURRENT

51 TIME-OVERCURRENT 59 OVER VLTAGE

60 VOLTAGE BALANCE (BETWEEN TWO CIRCUIT) 67 DIRECTIONAL OVERCURRENT

81 FREQUENCY (GENERALLY UNDERFREQUNCY) 86 LOCKOUT

CLASSIFICATION OF PROTECTION RELAY FUNCTION

Type Relay Application

A Alarm Only B Bus Protection C Temperature

G Ground-Fault Protection ( Relay CT in a system Neutral circuit or Generator Protection)

GS Ground-Fault Protection ( Relay CT is Toroidal or Ground sensor Type) L Line Protection

M Motor protection

N Ground Fault Protection (Relay Coil Connected in Residual CT Circuit) T Transformer Protection

V Voltage

Examples:

87T = Transformer Differential Relay

51G = Time- Over current Relay Used for Ground Fault Protection 49M = Motor winding overload (or Over Temperature) Relay

WYD SN & PRI.K

SCHEME GENERATOR

1- 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan

1-51G, backup ground time overcurrent relay

3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan

1 -51G, backup ground time overcurrent relay 1 - 87, differential relay

1 - 32, reserve power relay untuk pengendalian protection

1 – 40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan

1. GENERATOR KECIL (sistem isolated)

2. GENERATOR SEDANG (sistem isolated/ paralel)

Daya: 500 s/d 1000 kVA tegangan 600 volt (maksimum)

Daya: 500 s/d 12 500 kVA

2. GENERATOR SEDANG (pengaman khusus)

3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan

1 -51G, backup ground time overcurrent relay

1 - 87, differential relay

1 - 32, reserve power relay untuk peng endalian protection

1 – 40, impedance relay, untuk pengaman kehilangan medan

1 – 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced

3 - 51V, backup overcurrent relay, pengendalian tegangan atau kontrol tegangan

1 -51G, backup ground time overcurrent relay

1 - 87, differential relay

1 – 87G, ground differential relay

1 - 32, reserve power relay untuk peng endalian protection

1 – 40, impedance relay, untuk

pengaman kehilangan medan

1 – 46, Negative phase sequence over current relay untuk protection kondisi unbalanced.

1 – 49, temp relay untuk monitor belitan temp stator

1 – 64F, generator field relay, hanya untuk mesin yg mempunyai medan supply slip rings

1 – 60, voltage balance relay

4. GENERATOR BESAR

Terima Kasih