Dasar Proteksi

(1)

(2)

kendys manurung pln-dist jtm

Berdasarkan hasil monitor Gangguan yang terjadi pada Sistem 20 KV Jaringan tegangan menengah terhitung Januari s/d April 2003 Meningkat / naik .

( sesuai lampiran ):

,Gangguan yang Dominan terbanyak Adalah : •Sebab pohon dan dahan

•Sebab hujan dan petir •Sebab lain

•Sebab tidak diketemukan.

(3)

Dengan banyak nya kali gangguan yang terjadi Mengakibatkan penjualan KWH menurun dan Menpengaruhi pendapatan PLN ,meningkatnya Gangguan berdampak ke looses.

Untuk antisipasi telah diadakan investigasi ke Site dan hasil nya :

•Banyak nya arrester yang tidak di fungsikan. •Pemasangan pembumian tidak sesuai kriteria. •Tahanan pembumian masih ditas 100 ohm

•Banyak arrester yang bocor.

•Pengunaan pengaman tidak sesuai kriteria. •Panel LV Panel banyak yang karatan

(4)

Yang lebih menyedihkan lagi masih ada petugas yang belum mampu menggunakan peralatan ukurnya

Sendiri seperti alat ukur Earth tester.

(5)

kendys manurung pln-dist jtm LA LA LA LA LA LA _LA LA Normal Open

N/O Normal Close N/C

VS VS

Trafo

Ujung Jaringan Terminal kabel tanah

POSISI PENEMPATAN ARRESTER TM Trafo 3 phase

(6)

Pembumian sempurna

Dua phase flashover voltage

pembuangan arus ke bumi

Keuntungannya :

• mengurangi flash over voltage pada arrester.

FLAS OVER VOLTAGE

Pembumian Tiang JTM

BOO

M

(7)

Dua phase flashover voltage

Tidak terjadi

pembuangan arus ke bumi

Akibat nya :

•Ketahanan Isolasi isolator menurun. •Tahanan busur terjadi dan

menimbulkan arus hubung singkat antar phase.

Tanpa Pembumian Tiang JTM

Flash Over Voltage

BOO

M

(8)

kendys manurung pln-dist jtm NH Fuse NH Fuse Line 2 Line 1 MCCB Arrester CO Fuse Link JTM 20 KV Pembumian Arrester & badan

Peralatan Pembumian

Titik Netral sekunder Trafo Peralatan

One line diagaram GTT

Cara Pemasangan Pembumian Arrester

Kabel Flexible

(9)

Trafo 3 Phase dengan Kapasitas 200 KVA , tegangan 20 KV / 400 Volt Dan tegangan Hubung singkat 6 % .

Berapa arus Nominal Primer/ sekunder dan Arus hubung singkat bila terjadi Hubug singkat di LV panel .

Penyelesaian :

P= 200 KVA = 200.000 VA , V1 = 20 KV = 20.000 Volt , V2 = 400 Volt dan Z = 6 % 200.000

I 1 = = 5, 77 Amp ( Arus Nominal Primer ) 20.000 x V3

200.000

I 2 = = 288, 7 Amp ( Arus Nominal Sekunder ) 400x V3 2 2 KV 0,4 Z sek = x Z = x 6 % = 0,048 ohm MVA 0. 2 400/ V3

I” = = 4.811 Amp ( Arus hubung 3 Phase pada LV Panal ) atau : 0,048

100 100

I” = I2 X = 288.7 X = 4.811 Amp Z 6

(10)

Tabel – 2

Pengaman ( Fuse ) dan Penampang Kabel ( Sisi Sekundair ) N o . Daya (kVA) Arus (A) Fuse Link H (A) Dari CO – Trafo TC Cu / mm SUTM- CO TC AI / mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3 x 25 3 x 50 3 x 64 50 100 160 200 250 315 2,17 4,33 5,54 1,44 2,89 4,65 5,77 7,22 9,09 3 5 5 2 3 5 6 10 10 25 25 25 25 25 25 25 25 25 35 35 35 35 35 35 35 35 35 N o . Daya (kVA) Arus (A) Fuse (A) NYA (Cu) mm (xlpe) in Pipe NYY (Cu) mm In Air 1 2 3 4 5 6 7 3 x 25 3 x 50 50 100 160 200 250 113.6 227.5 75.8 151.5 242.4 303 370.8 3 x80 3 x 160 3 x 63 3 x 125 3 x 200 3 x 250 3 x 300 50 120 70 95 150 150 150

(11)

Perhitungan Arus Arrester: I= ( Es- Va) / Z

Dimana :

•I : arus arrester

•Es: Teg surya ( switching) •Va: Tegangan arrester

•Z : Surge Impedance

•Rating Arrester min : 1.25 x MCOV •MCOV : 0.8 x Arrester rating

(12)

kendys manurung pln-dist jtm Busbar 20 kV Panel Proteksi & Kontrol OC Primer Trafo ( P 51 ) OC Sekunder/ incoming Trafo ( S-51 ) OC netral sekunder Trafo ( NS- 51 ) OC penyulang 20 Kv ( F- 51 ) Directional Grond ry 20 kV ( 67 G ) penyulang 20 kv VT 20 kv CT CT PMS CT NGR 500 Ohm PMT PMT PMT LA PMS TRAFO 70-150/20 KV ZCT

Over Voltagel Grond ry 20 kV ( 64 V )

Tertiar VT hub.delta

ASET DIST JATIM ( UPDS) CT _{kWh, Amp}

Diffrensial Relay ( 87 )

One Line Diagram System proteksi Trafo GI & Penyulang

(13)

kendys manurung pln-dist jtm Trip Penyulang 20 KV PROTEKSI PENYULANG 20 KV F 51> T.1 dt 64V F67G F 51>> Tr.Prot NS 51 S51 T.8 dt T.10 dt Trip Inc Tr Trip Prim OR PROTEKSI INC Tr 20 kV

(14)

Kriteria umum yang perlu diperhatikan dalam melakukan koordinasi proteksi system adalah terjaminnya kontinuitas penyaluran tenaga listrik yang diukur dengan indeks sering dan lamanya padam. Faktor-faktor yang mempengaruhi jumlah dan lama padam tenaga listrik adalah : Jumlah gangguan pada sisi primer , kondisi jaringan dan kinerja system proteksi.

(15)

Untuk koordinasi system proteksi harus memperhatikan : keamanan peralatan , keamanan system dan kebutuhan konsumen secara proporsional agar secara system diperoleh indeks sering dan lama padam yang optimum. Pengamanan yang berlebih terhadap peralatan dan sistem dapat menimbulkan tingginya jumlah padam sedang bila perhatian berlebihan terhadap konsumen akan membahayakan peralatan dan system.

(16)

HAL YANG DIPERHATIKAN UNTUK MENETAPKAN SISTEM PROTEKSI TRAFO :

•Kemampuan Trafo terhadap beban lebih.

•Ketahanan Trafo terhadap gangguan hubung singkat external.

(17)

POLA OPERASI DAN KONFIGURASI SISTEM :

Pola operasi yang dipakai pada system 20 KV

adalah radial dengan netral system melalui tahanan ( NGR ) 500 ohm dengan panjang saluran tidak

melebihi 32 KM jika lebih dari 32 Km diperlukan tambahan recloser .

(18)

KEMAMPUAN TRAFO TERHADAP BEBAN LEBIH ( OVER LOAD ) :

Sesuai standar internasional ( IEC ) 354 th 1991 di ijinkan untuk membebani Trafo melebihi nilai pengenal , namun hal ini akan mengurangi umur Trafo .

(19)

KETAHANAN TRAFO TERHADAP GANGGUAN HUBUNG SINGKAT EXTERNAL :

Sesuai standar IEC ketahanan Trafo terhadap gangguan Hubung singkat External adalah 2 detik ( 25 x Inominal Trafo ) untuk trafo baru, akan tetapi karena pertimbangan usia trafo maka In Fuse link dan Nh Fuse untuk gangguan hubung singkat di rell GTT ditentukan sesuai Table I .

ANSI / IEEE C 57 .109 –1985 merekomendasi untuk arus gangguan melebihi atau sama dengan 50 % dari arus gangguan mak , maka waktu pemutusan gangguan di percepat.

(20)

PENGAMAN YANG BERLAPIS :

Pada dasarnya setiap bagian dari system harus masuk ke dalam daerah pengamanan system proteksi dan untuk menghindari kegagalan sistem proteksi maka diusahakan agar setiap bagian dari system harus diamankan minimal dua system pengaman berlapis.

Untuk mendapatkan system pengaman yang berlapis , maka disamping mengandalkan pada pengaman utama diperlukan pengaman cadangan .

(21)

PENGELOLAAN SYSTEM PROTEKSI TRAFO

Perencanaan koordinasi System proteksi •Investigasi penyebab Trafo Rusak

•Pengembangan pola pengaman Trafo •Pemeliharaan system proteksi.

(22)

K0MPONEN UTAMA GTT:

•1. Trafo Distribusi •2. Fuse Cut Out

•3. NH Fuse •4. Arrester

•5. Pembumian Arrester

•6. Pembumian Titik netral sekunder Trafo

(23)

Fungsi masing-masing Komponen :

Trafo Distribusi berfungsi untuk menurunkan tegangan 20 KV menjadi menjadi tegangan rendah yaitu 380/220 Volt sesuai tegangan JTR.

Fuse Cut Out Berfungsi : Sebagai pengaman utamaTrafo bila terjadi gangguan Hubung singkat di Trafo dan merupakan pengaman cadangan bila terjadi beban berlebihan atau gangguan hubung singkat pada LV dan JTR.

(24)

NH Fuse berfungsi : Sebagai pengaman utama bila terjadi beban lebih atau terjadi gangguan Hubung singkat antar phasa atau phasa ke bumi pada JTR.

Arrester berfungsi : Sebagai pengaman tegangan lebih bila terjadi tegangan Surya/petir atau tegangan Swithing.

Pembumian Arrester berfungsi: Untuk

menyalurakan arus ke bumi akibat tegangan surya atau swithing .

(25)

Pembumian titik netal sekunder trafo berfungsi : membatasi kenaikan tegangan phase yang tidak

terganggu saat terjadi gangguan satu phase ke bumi atau akibat beban tidak seimbang.

(26)

Pembumian badan Trafo dan badan Lv Panel berfungsi :

v untuk membatasi tegangan antara bagian

peralatan yang dialiri arus dengan badan peralatan dengan bumi pada suatu harga yang aman ( tidak membahayakan ) pada kondisi operasi normal dan gangguan.

v Untuk memperoleh impedansi yang kecil dari

jalan balik arus hubung singkat ke bumi ,sehingga bila terjadi gangguan satu phase ke badan peralatan ,arus gangguan yang terjadi mengikuti sifat pada pembumian netral.

(27)

kendys manurung pln-dist jtm 67G 67G 64V kV0 VT Vbn Van Vcn ZCT Teg. residu alarm alarm Ke kWH Incoming kWH Penyulang Under/over volt relay under freq relay kV meter

Rangkayan Open Delta Untuk Proteksi Penyulang 20 KV

(28)

kendys manurung pln-dist jtm U V W Iv” Iw” Iv’ Iw’ Ir Iv’+ Iv" Iw’ +Iw”

Iw’ +Iw” + Iv’+ Iv"

Iw’ +Iw” + Iv’+ Iv“ + Ir

ZCT ZCT TRAFO ICOMING NGR 500 ohm Penyulang 1 Penyulang 2

(29)

kendys manurung pln-dist jtm MINIMUM TAHANAN ISOLASI TRAFO

C X E

R = M ohm  KVA

DIMANA :

• R = TAHANAN ISOLASI ( M ohm ) • C = 0.8 UNTUK TRAFO MINYAK

• C = 16 TRAFO KERING TANPA TANGKI • KVA = KAPASITAS TRAFO

• E = TEGANGAN NOMINAL TRAFO ( VOLT ) UNTUK TRAFO 3 PHASE :

• E = TEGANGAN ANTAR PHASE UNTUK HUBUNGAN DELTA

• E = TEGANGAN PHASE KE NETRAL UNTUK HUBUNGAN BINTANG.

UNTUK TRAFO DIBAWAH 100 KVA : • R = KV + 1

UNTUK TRAFO JEPANG :

TEGANGAN NOMINAL ( VOLT )

R = M ohm KAPASITAS ( KVA ) + 1000

UNTUK RANGKAIAN LV • V = 500 VOLT

• R min = 500 K ohm = 0.5 M ohm

o FAKTOR KOREKSI KE t = 20 C O C FAKTOR KOREKSI • O 0.25 • 5 0.36 • 10 0.50 • 15 0.72 • 20 1.00 • 25 1.40 • 30 1.98 • 35 2.80 • 40 3.95 • 50 7.85

(30)

TEMPERATUR MAX UNTUK BEBERAPA CLAS ISOLASI TRAFO:

KELAS ISOLASI TEMP MAX YG DI IJINKAN • A 105 º C • E 120 º C • B 130 º C • F 155 º C • H 180 º C • C DIATAS 180 º C

•Perhitungan Arus hubung singkat Trafo: 100

•I hs = Arus Nominal trafo x Amp impedansi hubung singkat

Ketahanan Mekanik Trafo = 1.8 x 2 x Arus hubung singkat trafo Amp Durasi Hubung singkat = 2 detik , Jika I hs Trafo lebih besar 25 xIn Maka :

In x 25

Durasi I hs = 2 x ( )² detik. Arus hubung singkat

(31)

CONTOH PERHITUNGAN TAHANAN ISOLASI TRAFO ( MIN )

Trafo 3 Phase dengan Kapasitas 200 KVA , tegangan 20 KV / 400 Vol Berapa harga min tahananan isolasi yang di ijinkan agar laik dioperasikan ?

Penyelesaian :

C X E 0.8 x 20.000

R = M ohm = = 1.131 M ohm pada 20 C  KVA  200

Jika suhu sekeliling 30 C

(32)

kendys manurung pln-dist jtm Vc Vb Vo Va Vo Iv’ Iv” I’ Ir If RCA + 45 o Vo I’ Vc Vb Va Iv’ Iv” I’ If RCA + 45 o Vo Penyulang 1 Penyulang 2 Relay

kerja Relay tidak kerja Daerah

Kerja relay

Daerah Kerja relay

(33)

kendys manurung pln-dist jtm NH Fuse NH Fuse Line 2 MCCB CO Fuse Link JTM 20 KV LA Line 1 Ia= 40 mA Ra= 14.6 ohm Ie=140 mA Re= 2.3 ohm Ia=185 mA Rt= 2.2 ohm Menuju sumber

Exist Exist Exist

baru

HASIL PENGUKURAN DI GTT No. T 3441

TR 160 KV, merk Morawa Lokasi : Jl.Manyar Jaya Prehitungan :

1 1 1

= + Rt = 1.99 ohm Rt Ra Re

(34)

kendys manurung pln-dist jtm NH Fuse NH Fuse Line 2 MCCB CO Fuse Link JTM 20 KV LA Line 1 Ia= 40 mA Rt= 1.12 ohm Ie=20 mA Re= 2.3 ohm Ia=20 mA Ra= 2.2 ohm Menuju sumber

Exist Exist Exist

baru

HASIL PENGUKURAN DI GTT No. T 3441

TR 160 KV, merk Morawa Lokasi : Jl.Manyar Jaya Prehitungan :

1 1 1

= + Rt = 1.12 ohm Rt Ra Re

(35)