ANALISIS KINERJA SISTEM PROTEKSI PEMBANGKIT LISTRIK
PRIOK TERHADAP GANGGUAN DI SISTEM TRANSMISI 150 KV
ANALYSIS PERFORMANCE PROTECTION SYSTEM OF PRIOK POWER PLANTFROM DISTURBANCE IN 150 KV TRANSMISSION SYSTEM Rina Ariani[1]; Amien Rahardjo[2]
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Abstrak
Suatu sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama, yaitu pembangkitan, transmisi dan distribusi daya listrik. Adanya gangguan pada salah satu sistem tenaga listrik tersebut akan berpengaruh terhadap sistem lainnya. Analisis yang akan dilakukan adalah pengaruh adanya gangguan pada sistem saluran transmisi jaringan 150 kV terhadap kinerja sistem proteksi pada pembangkit listrik, khususnya di PLTGU UBP Priok, yang mengakibatkan beberapa unit trip bahkan padam total disebabkan oleh jatuh tegangan sesaat akibat gangguan yang terjadi. Menganalisis unjuk kerja dari sistem proteksi yang ada di PLTGU UBP priok yaitu relai proteksi numerik REG216 untuk memproteksi generator dan transformatornya, serta relai MVAG sebagai relai proteksi jatuh tegangan disisi 6 kV terhadap gangguan yang terjadi disistem transmisi. Saat terjadi gangguan hubung singkat di sistem transmisi 150 kV, relay proteksi yang bekerja adalah relai under voltage, yang telah mencapai waktu pick-up 4 detik. Hasil dari analisis ini menunjukan kinerja sistem proteksi pembangkit di PLTGU Priok secara koordinasi antar sistem belum mampu memenuhi konsep operasi sistem pembangkit.
Kata kunci: padam total, kedip tegangan, relai proteksi pembangkit
Abstract
An electric power system consists of three main parts, namely generation, transmission and distribution of electrical power. A disturbance in one of the power system will affect the other system. The analysis will be done is the effect of a disturbance in the system of 150 kV transmission line network on the performance of protection systems in power plants, particularly in PLTGU UBP Priok, which resulted in some units trip even blackout due to the instantaneous voltage sag due to disturbance. Analyzing the performance of existing protection systems in PLTGU UBP Priok, that is numerical protection relay REG216 as the generator and transformator protection, and then protection relay MVAG as the protection
relay of kedip voltage in 6 kV side from transmission disturbance. During a short circuit
interruption in the 150 kV transmission systems, relay protection work is under voltage relay, which has reached the pick-up time of 4 seconds. The results of this analysis show performance power protection systems in PLTGU Priok the coordination between the system has been unable to meet the concept of power system operation.
1. PENDAHULUAN
Sistem tenaga listrik terdiri dari tiga bagian utama, yaitu pembangkitan, transmisi dan distribusi. Sistem pembangkitan berfungsi membangkitkan energi listrik, lalu energi listrik tersebut disalurkan ke pusat beban/ gardu induk melalui saluran transmisi yang kemudian energi listrik tersebut di distribusikan ke konsumen-konsumen (pabrik, industri, perumahan dll). Terjadinya gangguan pada salah satu sistem energi listrik akan berpengaruh terhadap sistem lainnya. Sedangkan kehandalan operasi dari sistem tenaga listrik tersebut sangat diperlukan, karena sistem tenaga listrik memiliki peranan yang sangat besar bagi kehidupan masyarakat.
Skripsi ini akan menganalisis kinerja sistem proteksi pada pembangkit listrik Priok baik relai proteksi generator dan trafo serta relai proteksi pemakaian sendiri terhadap gangguan luar, dalam hal ini gangguan dari sistem jaringan transmisi 150 kV berdasarkan data gangguan yang terjadi dalam rentang waktu dari 2011 sampai dengan 2012, dan akibatnya terhadap operasi kerja sistem pembangkit listrik. Dari hasil analisis ini, diharapkan bisa didapatkan penanganan, pengaturan dan koordinasi sistem proteksi yang tepat antara sistem pembangkit listrik dan transmisi.
2. TINJAUAN TEORI
2.1. Gangguan Sistem Pembangkit Listrik
Gangguan adalah peristiwa yang mengakibatkan lepasnya PMT (52G) diluar kehendak. Dalam pembangkitan tenaga listrik sering adanya gangguan yang tidak bisa dihindari. Gangguan kebanyakan merupakan hubung singkat satu fasa atau antar fasa. Hubungan singkat semacam ini menimbulkan arus yang besar yang dapat merusak peralatan.
Gangguan sistem adalah gangguan yang terjadi di sistem tenaga listrik seperti pada generator, trafo, SUTT, SKTT dan lain sebagainya.
2.2. Sistem Proteksi Pembangkit
Dari gambar single line diagram proteksi pembangkit diantara fungsi relai yang terpasang, dimana daerah kerja relai (zone protection) dapat menjangkau sistem transmisi atau dengan kata lain unjuk kerja relai tersebut dipengaruhi oleh kondisi sistem transmisi. Proteksi yang dimaksud adalah relai hilang medan penguat (40), relai frekuensi (81), relai tegangan (59), eksitasi lebih (24), relai jarak (21), relaiArus lebihTegangan kurang(51V)
Gambar 2.3 Single Line Diagram Proteksi Pembangkit
Sistem pengaman untuk generator dan transformator PLTGU UBP Priok menggunakan relai proteksi numerik REG 216 (numerical generator protection) produksi ABB industri, yang mempunyai spesifikasi teknis yang sama untuk setiap generator pada masing-masing turbin gas dan steam turbin, dengan rating disesuaikan dengan spesifikasi masing-masing generator.
Gambar. 2.6 Rak Modul REG 216
2.3. Sistem Proteksi Pemakaian Sendiri
Pada sistem pembangkit listrik diperlukan energi listrik untuk pemakaian sendiri yang umumnya digunakan untuk peralatan-peralatan bantu unit pembangkit yang juga berperan penting bagi operasi unit pembangkit, salah satunya adalah digunakan untuk sumber tegangan pompa bahan bakar. Gangguan yang dimaksud adalah gangguan karena adanya kondisi abnormal pada sistem penyaluran tenaga (power supply) untuk pemakaian sendiri yang disebabkan adanya gangguan disalah satu sistem transmisi 150 kV yang mengakibatkan kedip tegangan di sistem tersebut, sehingga disebabkan hilangnya pemakaian sendiri yang digunakan untuk pompa bahan bakar mengakibatkan unit pembangkit trip bahkan padam total (blackout)karena hilangnya pasokan bahan bakar.
Di PLTGU UBP Priok relai proteksi yang digunakan untuk pemakaian sendiri disisi tegangan menengah salah satunya adalah relai MVAG (instantenous under and over voltage
relay) yang memiliki karakteristik instan (tanpa delay) sehingga apabila mendeteksi adanya
kedip tegangan dibawah pengaturantegangan trip, relai akan langsung trip tanpa ada waktu tunda.
3. METODOLOGI ANALISA
Penganalisaan dilakukan pada data-data gangguan sistem proteksi pembangkit listrik di pembangkit Priok yang bekerja saat terjadinya jatuh tegangan akibat gangguan di sistem jaringan 150 kV dan juga event record gangguan yang bisa dilihat di sistem POS selama rentang waktu tahun 2011 sampai 2012.
Padam total (blackout) merupakan suatu kejadian dimana jaringan/ sistem tenaga listrik loose power atau bisa dikatakan tidak adanya suplai tegangan, yang salah satunya bisa diakibatkan karena gangguan di pembangkit listrik dan juga bisa diakibatkan karena adanya kegagalan di jaringan transmisi.Dalam hal ini, beban terputus secara tiba-tiba sehingga turbin akan mengalami putaran lebih yang akan menyebabkan efek yang sangat berbahaya bagi sistem pembangkit. Sehingga dengan pertimbangan keamanan, sistem proteksi pembangkit listrik secara otomatis akan memerintahkan turbin untuk shut down.
3.1. Gangguan GIS Pulogadung
Tanggal 28 Maret 2011, terjadi gangguan sistem fault pada busbar 2 GIS Pulogadung. Gangguan ini diawali oleh kerusakan kompartemen DS (Disconnecting Switch) Line bay pegangsaan di GIS Pulogadungn disebabkan akibat menurunnya isolasi SF6 pada kompartemen tersebut, yang mengakibatkan proteksi differential pilot Pulogadung-Pegangsaan bekerja. Gangguan tersebut memicu meledaknya DS busbar GIS Pulogadung
clearing time 1500ms.
Gangguan ini menyebabkan tegangan line 150 kV kedip sesaat dari 145 kV ke 10 kV. Disebabkan gangguan tersebut, semua unit pembangkit Priok trip oleh indikasi relai proteksi yang bekerja yaitu relai arus lebih tegangan kurang (OC UV) yang mencapai nilai kerja > 2In, dalam waktu 4 detik dan daya balik L1 (32.1), selain itu jatuh tegangan untuk suplai pemakaian sendiri (PS) sehingga melepas breaker untuk pompa-pompa bahan bakar.
3.2. Gangguan Penghantar Pangeran Karang dan Pulomas
Tanggal 6 Mei 2011 gangguan hubung singkat lightning arrester penghantar 150 kV (fasa R-S-T) pada penghantar Plumpang-Pangeran karang, bersamaan dengan gangguan hubung singkat pada isolator tiang penghantar Pegangsaan-Pulomas dengan clearing time
gangguan sekitar 1620 ms.
Gangguan menyebabkan kedip tegangan sesaat di jaringan 150 kV mencapai 66 kV, sehingga mengakibatkan pembangkit Priok padam total akibat tegangan kurang pada tegangan pemakaian sendiri sehingga menyebabkan alat bantu, khususnya pompa bahan bakar berhenti beroperasi. Proteksi yang bekerja selain selain daya balik L3 (32.2) dan OC-UV (51V) disisi pembangkit juga relai tegangan kurang untuk PS 0,4 kV dan 6 kV.
Gambar 3.5 Kondisi Kedip Tegangan HV Busbar A Tanggal 6 Mei 2011
3.3. Gangguan Penghantar Pegangsaan - Pulomas
Tanggal 17 Mei 2011, adanya gangguan di penghantar Pegangsaan-Pulomas karena bekerjanya relay jarak zone 1. Gangguan ini menyebabkan tegangan line 150 kV kedip sesaat sampai 133 kV sehingga mengakibatkan tegangan di sisi PS 6,3 kV kedip mencapai level tegangan kurang. Gangguan tersebut mengakibatkan PLTGU Blok 2 trip. Proteksi yang kerja adalah rele tegangan kurang untuk PS 6 kV.
3.4. Gangguan GIS Gambir baru
Tanggal 10 Januari 2012, terjadi gangguan dari sistem 150 kV berupa jatuh tegangan pada HV line menjadi sekitar 56 kV yang disebabkan CT trafo 1 GIS Gambir baru meledak
(clearing time 98ms) yang mengakibatkan crossbar putus (clearing time 1032 ms).
Gangguan ini mengakibatkan unit PLTGU UBP Priok mengalami blackout. Proteksi yang kerja adalah rele tegangan kuranguntuk PS 6 kV. Rele Under Voltage PS (Pemakaian Sendiri) yang bersifat Instanenous melepas breaker incoming PS 6 kV atau 0.4 kV, sehingga supply motor untuk transfer bahan bakar trip dan efek lainnya juga mengakibatkan tekanan pompa akibat menurunnya putaran motor penggerak.
Gambar 3.9 Kondisi Kedip Tegangan HV Tanggal 10 Januari 2012
3.5. Gangguan GI Kemayoran
Tanggal 18 Februari 2012, adanya gangguan di GI Kemayoran yaitu meledaknya trafo fasa sisi R disisi 150 kV clearing time 1500 ms, yang mengakibatkan beberapa unit PLTGU UBP Priok trip dengan indikasi tegangan kurang sampai 39 kV. Proteksi yang kerja adalah rele tegangan kurang untuk PS 0,4 kV.
Dari kronologi diatas, terjadi gangguan di sistem tranmisi akan menyebabkan jatuh tegangan sesaat (dip voltage) dijaringan 150 kV yang mengakibatkan semua unit di pembangkit UBP Priok trip karena indikasi arus lebihtegangan kurang(OC UV).
4. ANALISIS
Dari data-data gangguan pada bab tiga, gangguan lepasnya PMT (52G) disisi pembangkit listrik PLTGU UBP Priok dan mengakibatkan padam total, dikarenakan bekerjanya relai proteksi yang disebabkan kondisi jaringan transmisi yang mengalami gangguan hubung singkat dan mengakibatkan jatuh tegangan sesaat (voltage sag) disistem jaringan.
Dalam menganalisa pengaruh gangguan di sistem transmisi terhadap unjuk kerja sistem proteksi yang ada di pembangkit listrik akan dikemukakan tiga skenario analisis, yaitu:
1. Mengevaluasi dan menganalisis sistem proteksi tegangan kurangpemakaian sendiri untuk pompa-pompa bahan bakar.
2. Mengevaluasi dan menganalisis sistem proteksi REG 216 sesuai dengan pengaturan pabrikan.
3. Menganalisis koordinasi antar sistem proteksi pembangkit dengan penyaluran/ sistem transmisi.
Gambar 4.1 Diagram alir analisis kinerja relai proteksi
4.1. Analisis Pengaturan Sistem Proteksi Pemakaian Sendiri
Analisis pengaturan di sistem proteksi pemakaian sendiri perlu dilakukan mengingat beberapa kejadian jatuh tegangan berimbas pada sistem operasi peralatan-peralatan bantu
dikarenakan kerjanya relai tegangan kurang dan lebih di sistem pemakaian sendiri 6 kV dan juga 0,4 kV.
Gambar 4.2 Sequence of Event
Dari rekaman kejadian di CCR (central control room) terlihat saat terjadi gangguan di sisi jaringan 150 kV, pompa minyak pelumas off setelah incoming feeder merasakan tegangan kurang. Turunnya Pressure Pompa akibat menurunnya putaran motor penggerak akan mengakibatkan pada nilai tekanan tertentu unit trip.
Langkah awal yang dilakukan untuk menganalisis pengaturan sistem proteksi PS (pemakaian sendiri) yaitu dengan melakukan perbandingan pengaturan relai proteksi pemakaian sendiri yang ada di PLTGU Muara Tawar yang memiliki sistem yang hampir tipikal dengan PLTGU Priok.
Hasil perbandingan terdapat beberapa perbedaan nilai pengaturan (lihat tabel 4.3) antara PLTGU Priok dan PLTGU Muara Tawar, sehingga dari perbedaan pengaturantersebut dievaluasi dan dianalisis manakah unjuk kerja yang benar dari kedua pengaturan tersebut disesuaikan dengan standar yang diharuskan. Dalam hal ini, yang kita evaluasi adalah nilai pengaturanyang ada di sisi tegangan 6 kV (Medium voltage switchgear).
Tabel 4.1 Data Pengaturan Relai OC UV
*sumber: Data Perbandingan Tahun 2012
Setting Delay Setting Delay UV = 80% UN UV = 65% UN (MVAG) (MVTU) UV = 80% UN UV = 70% UN ( TTG712 - 19BFA) (TTG712 ) UV = 75% UN UV = 70% UN ( TTG712 - 99BFA) (TTG712 ) Under Voltage 0.4kV 0 2s 0.3s 2s MV Switchgear 2s 2s 0.4 KV Switchgear 0.4 KV Switchgear Under Voltage 6kV Under Voltage 0.4kV UP Muara Tawar UBP Priok
G 51V 19BFT10 14BFT10 13BBT10 27 19BBA 6 kV 400 V 19BFA 400 V
FUEL OIL PUMP INTERLOCK 400 V 99BFA 14BFA 15,75/6 kV 27 27 13BAT10 15,75/150 kV 0.8 Un, 2 s 0.8 Un, 2 s 0.8 Un, No Delay 6/0,4 kV 6/0,4 kV 29BFA 1.4 In, 4 s 0.7 Un Relay TTG 7112A Relay MVAG 34 Relay TTG 7112A 12BBT10 27 15,75/6 kV 0.8 Un, No Delay Relay MVAG34 G 51V 19BFT10 6/0,4 kV 12BAT10 15,75/150 kV 19BBB 14BFT10 6/0,4 kV 19BFB 14BFA 400 V 400 V 27 1.4 In, 4 s 0.7 Un Relay TTG 7112A 0.8 Un, 2 s Timer Delay, 2 s Timer Delay, 2 s
Gambar 4.3 Single Line Diagram Proteksi PS PLTGU Priok
Dari single line diagram diatas (gambar 4.9), terlihat fungsi relai MVAG yang bersifat instan sebagai fungsinya untuk melindungi MV switchgear, pada relai tersebut dipasang relai waktu tunda (timer) yang berfungsi sebagai waktu tunda bagi relai MVAG, relai waktu tunda ini disediakan untuk mencegah adanya sinyal palsu.
Gambar 4.4Diagram Logika Incoming Pemakaian Sendiri
Kondisi yang ada di pembangkit listrik Priok, relai waktu tunda (timer) tersebut di
-pengaturan tanpa delay, sehingga disini dari hasil evaluasi terdapat kesalahan nilai pengaturan relai over dan under voltage (27).
Maka setelah dievaluasi dan dianalisis lebih lanjut dengan memperhitungkan karakteristik beban pemakaian sendiri, khususnya untuk motor induksi dan sumber peralatan digital dimana maksimum clearing time adalah 1000 ms dengan kedip tegangan tidak kurang dari 80% tegangan nominal, perubahan pengaturan proteksi relai under voltage (27) di sisi PS
6 kV dilakukan menjadi 0.8 Un (80%) dengan delay timer 2 detik, mengikuti pengaturan proteksi PS yang ada di PLTGU Muara Tawar.
4.2. Analisis Pengaturan Proteksi REG216 PLTGU UBP Priok
Berdasarkan pada rekap data gangguan pada tabel 4.1, saat terjadi gangguan hubung singkat di sistem transmisi yang mengakibatkan unit pembangkit listrik Priok padam total, fungsi sistem proteksi pada relai REG216 yang bekerja dan merasakan adanya gangguan tersebut antara lain: relai arus lebihtegangan kurang(51V) relai daya balik(32), relai hilang medan penguat (40), dan relai impedansi minimum(21).
Dalam penentuan pengaturan proteksi sesuai standar pabrikan, terlebih dahulu perlu diketahui data spesifikasi teknis dari pembangkit listrik, yaitu generator dan transformator, yang diperlukan sebagai acuan perhitungan nilai pengaturan sesuai dengan standar.
Relai Arus lebih dan Tegangan kurang – 51V (Imax – Umax) Pengaturan arus lebih:
Harga arus lebih dipilih sedemikian rupa sehingga tidak terjadi kesalahan tripping saat kondisi normal (tidak ada gangguan). Harga tersebut dipilih diantara arus operasi tertinggi dan arus minimum saat short circuit.
Gambar 4.6 Karakteristik Arus Lebih
Pengaturan tegangan kurang (Hold-Voltage):
Tegangan “hold voltage” mengontrol relai arus lebih yang kerja pada kondisi di mana arus hubung singkat berayun mengecil selama waktu tunda dan relai arus lebih reset. Harga tegangan ini harus diset sedemikian rupa sehingga relai dapat mendeteksi apakah terjadi short circuit ataukah normal operasi. Harga pengaturan harus dipilih di bawah tegangan operasi yang terendah.
Gambar 4.7 Karakteristik Tegangan Kurang
Dalam pengaturan nilai proteksi, nilai arus dari generator dan CT terpasang, nilai kompensasi dari pengaturan arus lebih direkomendasikan, jika belum dilakukan maka digunakan nilai referensi.
Rating Arus generator IGN = 7698 A
Arus CT IN1 = 8000 / 1 A
Nilai referensi arus = 1,5 Perhitungan nilai pengaturanarus lebih :
1,5. IGN
IN1= 1,5. 7698
8000= 1,44
Rating tegangan generator UGN = 15750 V
Tegangan VT UN1 = 15750/3 / 100/3
Nilai referensi tegangan = 0,7 Perhitungan nilai pengaturantegangan kurang:
0,7. UGN
UN1= 0,7. 15750 15750= 0,7
Nilai pengaturan standar:
Daya balik (32)
Prinsip dari proteksi daya balik adalah melindungi unit turbin generator dari kegagalan suplai energi ke penggerak utama yang menyebabkan berubahnya generator sinkron menjadi motor dan memutar turbin. Proteksi daya balik mempunyai dua tingkat, dimana pengaturan untuk kedua tingkat adalah sama.
Current : 1.4 IN PT Ratio : 15750/3 / 100/3 V Hold Voltage : 0.7 UN Ref. Value A/D ch. : 1.0
Delay : 4 sec CT Ratio : 8000 / 1 A
Gambar 4.8 Karakteristik Daya Balik
Rating generator = 210 MVA; 15,75 kV; 7698 A; cos 0,9 CT IN1 = 8000 / 1 A
VT UN1 = 15750/3 / 100/3
Proteksi = 100 V, 5 A Daya balik = 0,5% PGN
Pengaturan daya balikL1 (32.1):
Memiliki waktu tunda tripping lebih cepat dan dimaksudkan sebagai proteksi putaran lebih saat normal shutdown.
Nilai pengaturan standar :
Daya balikL3 (32.2) pengaturan:
Memiliki waktu tunda tripping lebih lama dan dimaksudkan sebagai proteksi temperatur tinggi dan mungkin menimbulkan kerusakan mekanis pada penggerak utama. Misalkan pada kasus beban jaringan kurang sehingga mengakibatkan ayunan daya sebagai hasil dari kecepatan regulator atau jaringan yang tidak stabil.
Nilai pengaturan standar:
Hilang medan penguat (40)
Penentuan nilai pengaturan dan karakteristik untuk relai hilang medan penguat merupakan operasi karakteristik circular (diagram lingkaran) yang didefinisikan oleh dua titik A dan titik B.
P-setting : PN : 0.85 UN*IN
Drop ratio : PT Ratio : 15750/3 / 100/3 V
Angle : Ref. Value A/D ch. : 1.0
Delay : 0.5 sec CT Ratio : 8000 / 1 A
Phi-comp. : 0 0 Ref. Value A/D ch. : 0.96
-150 0
-0.05 PN 60%
P-setting : PN : 0.85 UN*IN
Drop ratio : PT Ratio : 15750/3 / 100/3 V
Angle : Ref. Value A/D ch. : 1.0
Delay : 5 sec CT Ratio : 8000 / 1 A
Phi-comp. : 0 0 Ref. Value A/D ch. : 0.963
+90 0 -0.01 PN 60%
Gambar 4.9 Diagram Vektor Generator Eksitasi Lebih
Reaktansi XA dan XB disesuaikan dengan tegangan fasa ke fasa, dan perhitungan
pengaturan untuk generator sebagai berikut:
Rating generator = 210 MVA; 15,75 kV; 7698 A; Xd 2,65; X’d 0,249 Rasio VT = √ √ = = 157,5 Rasio CT = = = 8000 = ∙ 3 ∙ √3 = 2,65∙ ∙ , = 275,4 = 2 ∙ 3 ∙ √3 = , ∙ ∙ , = 12,9
Perhitungan nilai pengaturanreaktansi yang disesuaikan dengan nilai UN, IN adalah:
− = − =− , ∙1 = − 2,745
− = − =− , ∙1 =− 0,129
Nilai pengaturan standar:
XA - Setting : -2.75 UN/IN PT Ratio : 15750/3 / 100/3 V XB - Setting : -0.13 UN/IN Ref. Value A/D ch. : 1.0
Angle : -1500 CT Ratio : 8000 / 1 A
Delay : 2 sec Ref. Value A/D ch. : 0.96
Turbo generator Salient pole generator
: sudut fasa
: sudut beban
< u, i
Impedansi minimum (21)
Impedansi dari zone proteksi ditentukan oleh adanya reaktansi hubung singkat transformator step-up dan nilai sistem p.u (per unit):
Z1 = 0,7 XT ; XT = 0,15 G 15,75 kV/100 V 177 MVA 0,15 [pu] 8000/1 A Z< Protection zone
Gambar 4.10 Daerah Proteksi Impedansi Minimum
Relai impedansi dalam sistem p.u bisa di pengaturansebagai berikut:
− = 0,7. . . .
= 0,7.0,15. ,
, . , . = 0,13
Delay = 0,5 s
Gambar 4.12 Sequence of event (SOE) REG 216
Menurut hasil evaluasi dari data event record relai proteksi REG216 yang diambil pada saat terjadinya gangguan yang mengakibatkan pembangkit listrik Priok blackout
disebabkan oleh gangguan hubung singkat di sistem transmisi, bisa diasumsikan bahwa gangguan hubung singkat tersebut telah mengakibatkan power swing antara pusat pembangkit dan sistem jaringan. Asumsi ini didasarkan oleh data event record yang menunjukan fungsi proteksi seperti “impedansi minimum” dan “hilang medan penguat” yang telah pick-up (start)
dan release (off) berulang kali sebelum akhirnya unit mengalami trip.
Adanya fluktuasi elemen proteksi OC UV (arus lebihtegangan kurang, 51V) sampai dengan 3 kali dan sampai detik relai masih dalam keadaan pick-up maka terjadilah trip diakibatkan proteksi 51V yang bekerja saat nilai pick-up relai tercapai yaitu 2.131 IN, nilai tersebut melebihi nilai pengaturandari relai tersebut 1.4 IN.
4.3. Koordinasi Sistem Proteksi Pembangkit dan Sistem Transmisi
Dalam pengaturan suatu sistem proteksi yang sesuai dengan pengaturan pabrikan akan cenderung memperhatikan keamanan dari sisi pembangkit itu sendiri, kurang memperhatikan keperluan dari operasi sistem. Sehingga terkadang tidak ada kesamaan pengaturan antara pengaturan sistem proteksi pembangkit dan jaringan.
Aturan jaringan tahun 2007 tentang pengaturan proteksi bahwa proteksi untuk fasilitas pemakai jaringan dan sambungan-sambungannya ke jaringan transmisi harus memenuhi persyaratan minimum. Semua setting harus dikoordinasikan dengan setting proteksi P3B untuk memperkecil akibat gangguan pada fasilitas pemakai jaringan terhadap jaringan transmisi. Koordinasi itu sendiri bertujuan untuk menilai selektifitas dari koordinasi proteksi generator dengan proteksi yang ada di sistem transmisi serta menetapkan nilai setelan yang disepakati bersama, agar keamanan peralatan dan keperluan operasi sistem dapat dipenuhi secara optimal
Proteksi Relai Cadangan untuk Fasa ke Fasa atau Fasa ke Tanah (51V, 21)
Berikut usulan pengaturan koordinasi untuk relai cadangan, antara lain:
Tabel 4.4 Koordinasi Relai OC-UV (51V)
Fungsi
Proteksi Tipe Relai Setting yang terpasang Usulan koordinasi P3B Relai Over-current Under-voltage (51V) ABB REG 216 CT : 8000/ 1 A PT : 15,75/ 0,1 kV Under-voltage: VU = 0,7 UN Arus Operasi : Is = 1,4 IN (definite) T-tunda = 4 sec CT : 8000/ 1 A PT : 15,75/ 0,1 kV Under-voltage: VU = 0,7 UN Arus Operasi : Is = 1,4 IN (definite) T-tunda = 4 sec
Hasil evaluasi koordinasi fungsi relai proteksi OC-UV (51V) adalah:
1. Penyetelan arus merupakan tanggung jawab pembangkit, karena disesuaikan dengan spesifikasi generator pembangkit.
2. Waktu kerja relai harus dikoordinasikan dengan sistem proteksi transmisi, yaitu 400 ms. 3. Dengan memperhitungkan spesifikasi dari generator, sehingga untuk relai 51V, nilai
setting yang disarankan pihak penyalur sudah sesuai dengan nilai terpasang.
Tabel 4.5 Koordinasi Relai Impedansi Minimum (21)
Fungsi
Proteksi Tipe Relai Setting yang terpasang Usulan koordinasi P3B Relai Jarak (21G) ABB REG 216 CT : 8000/ 1 A PT : 15,75/ 0,1 kV Setting: Z-setting = 0,13 UN/IN = 13 T-tunda = 0,5 sec CT : 8000/ 1 A PT : 15,75/ 0,1 kV Setting: Z-setting = 0,098 UN/IN = 9,8 T-tunda = 0,8 sec
Hasil evaluasi koordinasi fungsi relai jarak (21) adalah:
1. Jangkauan Impedansi harus dikoordinasikan dengan impedansi line relay dan CBF, ketika jangkauan impedansi 21 melewati impedansi line.
2. Waktu kerja harus di-delay > dari 700 millisecond. Berdasarkan pada aturan jaringan:
CBF operating time : 200 msec. tCBF < 250 msec. Zone-2 distance relay operating time : 400 msec Discriminating time (t) diantara dua relai : 300 msec
Gambar 4.14 Evaluasi Koordinasi Relai Impedansi Minimum
Relai Hilang Medan Penguat (41)
Berikut usulan pengaturan koordinasi untuk relai hilang medan penguat:
Tabel 4.6 Koordinasi Relai Loss of Excitation (41)
Fungsi Proteksi
Tipe
Relai Setting yang terpasang Usulan koordinasi P3B Relai Loss of Excitation (40) ABB REG 216 CT : 8000/ 1 A PT : 15,75/ 0,1 kV Xa = - 2,75 UN/IN = - j275 Xb = - 0,13 UN/IN = - J13
T-tunda = 2 sec (Trip)
CT : 8000/ 1 A PT : 15,75/ 0,1 kV Xa = - 1,702 UN/IN = - j170,2 Xb = - 0,112 UN/IN = - J11,2 T-tunda = 2 sec (Trip)
Hasil evaluasi koordinasi fungsi arus medan hilang (40) adalah:
1. Memastikan bahwa pengaturan waktu dan daerah kerja relai dapat memberikan jaminan keamanan bagi generator pada kondisi asinkron karena arus eksitasi kurang dan relai tidak akan salah kerja untuk kondisi abnormal diluar generator. Relai harus tetap bekerja benar pada kondisi arus eksitasi hilang/kurang yang diikuti dengan slip rendah (S<1%) maupun slip tinggi (S >10 %).
2. Relai harus tetap stabil (tidak bekerja) bila mesin kembali pada kondisi normal setelah terjadi power swing (recoverable power swing)
5. KESIMPULAN
Dari hasil analisis kinerja relai proteksi pembangkit listrik UBP Priok terhadap gangguan di sistem transmisi 150 kV, maka hasil analisis yang kita dapat dari evaluasi sistem dan pengaturan relai proteksi yang ada di pembangkit Priok, antara lain:
1. Gangguan hubung singkat di sistem jaringan transmisi 150 kV akan mengakibatkan kedip tegangan sesaat yang juga mengakibatkan bekerjanya sistem proteksi di pembangkit listrik.
- Relai tegangan kurang (27) disisi Pemakaian Sendiri 6 kV
2. Pengaruh dari sistem proteksi yang kerja terhadap unit pembangkit yang beroperasi. - Relai arus lebih – tegangan kurang (51V) dan relai daya balik (32) untuk proteksi
pembangkit melepas PMT 52G dan menyebabkan unit trip.
- Relai tegangan kurang instan (27), melepas sumber tegangan pemakaian sendiri menyebabkan breaker motor bantu trip, sehingga menyebabkan pasokan bahan bakar terhenti dan mengakibatkan unit trip.
3. Unjuk kerja relai tegangan kurang dan lebih di pemakaian sendiri kurang andal, karena kesalahan pengaturan waktu tunda sehingga mengakibatkan trip unit di pembangkitan Priok saat terjadi jatuh tegangan sesaat di sistem jaringan 150 kV. Dilakukan perubahan pengaturan waktu tunda pada incoming pemakaian sendiri dari tadinya 0 detik menjadi 2 detik,
4. Unjuk kerja dari relai proteksi REG216 sudah memiliki kriteria persyaratan sistem proteksi. Saat terjadi gangguan di sistem transmisi relai-relai yang memiliki area proteksi di sistem transmisi bekerja sesuai waktu pengaturan. Relai arus lebih - tegangan kurang (51V) bekerja saat nilai kerja 2,3 IN melebihi nilai pengaturan (1,4 IN) dalam waktu 4 detik. Relai daya balik (32) bekerja saat nilai tercapai melebihi nilai pengaturan -0,05 PN dengan waktu tunda selama 0,5 sec
6. SARAN
Dalam penganalisaan lebih lebih lanjut bisa dilakukan simulasi perhitungan koordinasi relai proteksi pembangkit menggunakan software etap. Selain itu agar ditinjau kembali koordinasi antar setiap relai yang ada di pembangkit Priok, agar kinerja sistem proteksi tersebut memenuhi standar persyaratan proteksi yang baik.
DAFTAR ACUAN
[1] ABB, “Numerical Generator Protection REG216/REG216 Classic”¸May 2005 [2] ABB, “Generator and Transformer 1MRB520046-Len 3rd edition”, October 1998 [3] Peraturan Menteri Enerdi dan Sumber Daya Mineral, Nomor : 03 Tahun 2007
