BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem kelistrikan merupakan elemen penting untuk menunjang proses produksi suatu industri pada khususnya. Sistem pembangkitan untuk penyediaan tenaga listrik yang terdiri atas fasilitas-fasilitas pembangkitan, transmisi, dan distribusi diatur agar sistem tidak hanya beroperasi dengan efisiensi yang setinggi mungkin, tetapi seluruh peralatannya juga diamankan dan dilindungi terhadap kerusakan. Oleh karena itu, sistem pembangkitan dilengkapi oleh suatu sistem proteksi.
Manfaat sistem proteksi dan relai-relai pengaman adalah agar pemutus-pemutus daya yang tepat dioperasikan supaya hanya bagian yang terganggu saja yang dipisahkan secepatnya dari sistem, sehingga kerusakan peralatan listrik yang disebabkan oleh gangguan menjadi sekecil mungkin.
Salah satu komponen sistem proteksi yang sangat penting peranannya dalam sistem tenaga listrik adalah relai differensial. Oleh karena itu, penulisan ini membahas perhitungan setting dari salah satu jenis relai differensial yaitu relai diferensial impedansi tinggi.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan penulisan jurnal ini adalah untuk mengetahui perhitungan setting relai diferensial impedansi tinggi.
1.3 Manfaat
Manfaat yang ingin dicapai dari penulisan jurnal ini adalah dapat melakukan perhitungan setting relai diferensial impedansi tinggi yang benar, sehingga dapat dicapai proteksi yang andal.
1.4 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dapat dirumuskan masalah tentang perhitungan setting relai diferensial impedansi tinggi, sehingga mendapat pengaturan relai yang tepat.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Relai Diferensial Impedansi Tinggi
Relai diferensial Impedansi tinggi yang digunakan sebagai proteksi gangguan tanah (restricted earth fault = REF). Dalam keadaan tertentu relai diferensial hanya dapat mengamankan sebagian kumparan (40%) saja pada saat terjadi gangguan tanah internal dan sebagian lainnya (60%) tidak terproteksi. Terbatasnya sensitivitas relai differensial dalam mendeteksi gangguan tanah tersebut menyebabkan proteksi diferensial perlu ditunjang oleh proteksi gangguan tanah terbatas (Restricted fault relay).
Relai ini hanya mendeteksi gangguan tanah yang terjadi didalam : - Trafo tenaga yang disambung bintang
- Generator. - Bus bar
Relai ini tidak bekerja bila gangguan diluar daerah pengamanan, dan memberikan perintah trip tanpa tunda waktu. Syarat relai diferensial impedansi tinggi untuk proteksi REF:
- Rasio CT line harus sama dengan rasio CT Earth
- Tegangan lutut CT harus lebih besar dari tegangan setting relai REF. 2.2 Prinsip Kerja Relai Diferensial Impedansi Tinggi
Relai ini tidak bekerja bila gangguan diluar daerah pengamanan, dan memberikan perintah trip tanpa tunda waktu. Bila terjadi gangguan di F (seperti pada gambar 2.1), dalam hal ini akan muncul arus IF dan IoF pada sisi primer CT1
dan CT2, maka disisi sekunder CT1 dan CT2 akan mengalir loop arus iF dan ioF.
Loop ini tidak menimbulkan tegangan drop (dv) pada resistor non linear (Rnl), sehingga relai REF tidak bekerja.
CT1 CT2 Trafo Daya Kawasan Proteksi iF = 0 ioF IoF REF CT1 CT2 Kawasan Proteksi Trafo Daya
Resister non lionier
Gambar 2.1 Relai REF jika terjadi gangguan diluar daerah pengamanan Bila terjadi gangguan di F1 (seperti pada gambar 2.2), dalam hal ini akan
muncul loop arus IoF pada sisi primer dan loop arus ioF pada sisi sekunder CT2,
sedangkan pada CT1 tidak ada loop arus, karena tidak ada arus yang mengalir pada
CT1.
Gambar 2.2 Relai REF jika terjadi gangguan di dalam daerah pengaman Loop arus ioF ini yang menimbulkan tegangan drop (dv) pada rangkaian sehingga relai REF bekerja. Resistor non linear (Rnl) berfungsi megamankan relai apa bila terjadi tegangan yang melampaui kapasitas kemapuan relai (burden relai) akibat adanya gangguan.
2.3 Pengawatan Relai Diferensial
Didalam pemasangan atau wiring relai diferensial perlu diperhatikan syarat-syarat sebagai berikut:
- Besarnya arus yang masuk dan keluar dari relai diferensial harus sama.
- Phasa arus yang masuk dan yang keluar dari relai harus sama atau berlawanan.
F IF
iF ioF
IoF
REF Resister non lionier F1
IF = 0
Agar persyaratan tersebut terpenuhi, dapat dipergunakan trafo arus bantu (ACT), yang berfungsi untuk :
- Mencocokan arus yang masuk ke relai diferensial dari masing-masing sisi, Ini disebut penyesui arus.
- Mencocokan pergeseran phasa dari arus-arus yang akan masuk kerelai diferensial, ini disebut penyesuai phasa .
Persyaratan pengawatan suatu proteksi diferensial untuk trafo dapat dilihat pada tabel dibawah, dengan penjelasan sebagai berikut.: Jika trafo daya dihubungkan bintang (Y), maka CTdan ACT primer dihubungkan bintang sedangkan ACT sekunder dihubungkan segitiga. Dan apabila trafo dayanya dihubungkan segitiga maka CT,ACT primer dan ACT sekunder dihubungkan bintang.
Hubungan
Trafo Daya Hubungan CT
Hubungan Auxilary CT Primer Sekunder
Y Y Y
Y Y Y
Tabel 2.1 Hubungan CT pada trafo daya dengan ACT
Jika pengawatan relai diferensial tidak menggunakan ACT maka pengawatannya dapat dilihat pada tabel dibawah, dimana bila trafo daya dihungkan bintang maka trafo arusnya(CT) dihubungkan segitiga dan sebaliknya jika trafo daya hubungannya segitiga maka hubungan CT nya adalah bintang.
Hubungan Trafo Daya Hubungan CT
Y
Y
Tabel 2.2 Hubungan CT pada trafo daya (tanpa CT Bantu)
it
i’R –i’T i’r –i’t
52
R S TGENERATOR
CT2
CT1
RELAI DIFERENSIAL
Gambar 2.3 Pengawatan Proteksi Diferensial.7
Gambar 2.4 Pengawatan Proteksi Generator.
BAB III PEMBAHASAN 3.1 Setting Relai Diferensial
Untuk menyetel atau menyetting relai diferensial diperlukan : 1) Data peralatan yang diperlukan
2) Perhitungan untuk setelan relai. 3.1.1 Data Peralatan
Data peralatan yang diperlukan untuk menyetel relai diferensial adalah sebagai berikut :
- Trafo daya :meliputi : Daya nominal, sistem tegangan dan vektor grup. (Sambungan trafo arus)
- Trafo arus (CT): meliputi: Rasio CT
- Trafo arus bantu (ACT) meliputi: Rasio ACT - Type relai diferensial yang digunakan.
3.1.2 Perhitungan Relai Diferensial :
- Menghitung Arus nominal trafo daya dari sisi primer dan sisi sekunder : In = MVA Trafo/ 3.VL (Tergantung wektor group trafo)
- Menghitung besar arus sekunder CT yang terpasang pada sisi primer dan sekunder trafo daya :
i’S CT = IS/IP X In trafo
- Menghitung Arus sekunder ACT ( arus yang menuju relai) i”SACT = arus secunder CT X rasio ACT X 3
- Menghitung besarnya ketidak seimbangan arus(∆i) yang sebenarnya (ideal) adalah :
∆i = (i1 – i2)/ Inominal relai X 100%
- Maka untuk menyetel besarnya g% (arus kerja minimum) pada relai diferensial, adalah lebih besar dari ∆i.
- Sedangkan penyetelan V% (faktor restrain) digunakan untuk memilih kecuraman karakteristik, dimana untuk penyetelan V% tergantung dari besarnya arus gangguan diluar daerah pengamanan.
3.2 Contoh Perhitungan Setting
Suatu trafo daya : 150 / 20 kv , 10%: 60 mva, ACT yang digunakan adalah tipe MBCH * sisi 150 kv :
A
x
879
,
3
32
3
43
5
I
32turns
N
Dipilih
32,25turns
849
,
3
3
43
5
I
N
I
N
ΥΔ)
(Sambungan
TapACT
3,849A
230,946
5/300
CT
I
300/5A
CT
230,946A
150
3
1000
60
I
1 1 1 2 2 1 150 150 SEK 150 150
94,433A
4,33
3
43
5
I
tersedia
Tap
4,882A
3
2,819
2,819A
43
4,33
28
N
I
N
I
28turns
28,67turns
4,33
3
43
5
I
N
I
N
43turns
dipilih
N
ΥΔ
TapACT
4,33A
1732,1
2000
5
CT
I
2000/5A
CT
1732,1A
20
3
60
1000
I
1 2 1 1 2 1 2 2 1 2 20 20 SEK 20 20
MISMATCH ;1,58%
100%
0,87502
0,87502
0,8889
100%
3,879/4,33
3
3,879/4,43
3,849/4,33
mismatch
:
atau
1,56%
100%
5
0,078
0,078A
4,882
4,960
mismatch
10 SISI 20 KV SISI 20 KV : :4,5099A
3
..
2,604A
43
32
3,499
I
32/43
RasioACT
3,499A
209,95
300
5
CT
I
209,95A
165
3
1000
60
I
150)
10%
(150
165KV
10%
Tap
10%/20KV
150KV
sekACT SEK 150
x
5,512A 3 .. 3,182A 43 32 4,276 ACT I 32/43 RasioACT 4,276A 256,60 300 5 CT I 256,60A 135 3 1000 60 I 135KV 150) 10% (150 10% 150KV SEK SEK 135 I 11 TAP CHANGER TAP CHANGER:
:
TAP CHANGER TAP CHANGER:
:
# ARUS BEDA [ ] # ARUS BEDA [ ]12,6%
100%
5
0,63
0,63A
4,882
5,512
10%
Tap
7,44%
100%
5
0,372
0,372A
4,882
4,5099
10%
Tap
4,4% margin 20% disetel 15,6% 12,6 3 ) g%(I0MIN 12# Arus magnitisasi trafo daya = 3 %
# Arus magnitisasi trafo daya = 3 %
# setting arus operating min .
BAB IV KESIMPULAN
1. Error mismatch adalah kesalahan dalam membaca perbedaan arus dan tegangan di sisi primer dan sekunder transformator serta pergeseran fasa di trafo arus. Nilai error mismatch harus lebih kecil dari 5% agar proteksi relai differensial lebih optimal dalam mengamankan transformator tenaga.
2. Perhitungan setting relay yang tepat akan mengurangi gangguan kerusakan yang lebih parah dari peralatan yang terganggu, selain itu dapat memberikan pelayanan tenaga listrik dengan keandalan dan mutu yang tinggi kepada konsumen.
