Analisis rasio trafo arus - HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

F. Analisis rasio trafo arus

Penentuan rasio trafo arus didasarkan pada besarnya arus beban maksimal pada bay yang akan dipasangkan trafo arus tersebut. Berikut arus maksimal dari ke empat bay selama periode tahun 2015.

1) Saluran satu sebesar 171 A 2) Saluran dua sebesar 256 A 3) Trafo-1 sebesar 791 A 4) Trafo-3 sebesar 1521 A

Namun arus maksimal trafo tersebut pada sisi sekunder trafo, sedangkan yang dibutuhkan dalam penghitungan rasio adalah pada sisi primer.

Berikut penghitungan arus maksimal untuk sisi primer menggunakan rumus No.9.

1. Trafo-1

I _max sekunder T1 = 791 A

I _max primer = 791 / 7,5 = 105,4 Maka I_max primer T1 = 105,4 A

2. Trafo-3

I _max sekunder T3 = 1521 A

I _max primer = 1521 / 7,5= 202,8 A Maka I_max primer T3 = 202,8 A

Berikut penghitungan rasio CT sisi primer menggunakan rumus No.8.

1. Line-1

I _max = 171 A

Rasio CT = 171 x 150% = 256,5A minimal rasio CT = 256,5 A

2. Line-2

I _max = 256 A

Rasio CT = 256 x 150% = 384 A Minimal rasio CT = 384 A

3. Trafo-1

I _max = 105,4 A

Rasio CT = 105,4 x 150% = 158,2 A Minimal rasio CT = 158,2 A

4. Trafo-3

I _max = 202,8A

Rasio CT = 202,8 x 150% = 304,2 A Minimal rasio CT = 304,2A

Tabel 4.6. Komparasi Rasio Trafo Arus Terpasang dengan Rasio Terhitung

CT MERK RASIO

TERPASANG

ARUS BEBAN

MAKS.

X 150% RASIO CT TERHITUNG

Line 1 ABB 800/5 171 A 256,5 250/5

Line 2

MAGRINI

GALILEO 800/5 256 A 384 400/5

Trafo 1

MAGRINI

GALILEO 200/5 105,4 A 158,2 200/5

Trafo 3 ABB IMB 170

300/5 202,8 A 304,2 300/5

Tabel 4.6 merupakan perbandingan dari hasil analisis rasio CT terhitung dengan rasio CT terpasang pada GI Panakkukang. Pada sisi sekunder rasio trafo CT, tergantung pada kelas peralatan proteksi ataupun pengukuran yang digunakan, biasanya hanya menerima arus dengan dua nominal yaitu 0–1 A (untuk kelas peralatan 1 A) dan 0–5 A (untuk kelas peralatan 5 A). Begitupun pada GI Panakkukang sisi sekunder pada beberapa CT-nya menggunakan nilai

1 – 5 A.

Hasil dari penghitungan rasio CT di komparasi dengan rasio CT standar (standard ratings CT & VT, IEEE_ABB.Inc), seperti pada Gambar 4.2.

hasil yang mendekati dengan nilai standar kemudian dipilih sebagai rasio CT minimal untuk digunakan.

Gambar 4.6. Standard Ratings CT & VT_IEEE, ABB Inc.

Rasio CT pada masing-masing bay yang terhubung dengan rel 150 kV GI Panakkukang memiliki rasio CT yang berbeda seperti yang ditunjukkan pada

tabel 4.6 dimana Tello line-satu dan Tellol line-dua menggunakan rasio CT 800/5, Trafo-1 rasio CT 200/5 dan Trafo-3 menggunakan rasio CT 300/5.

Agar keandalan sistem dapat diperoleh maka rasio CT tertinggi dari rasio terhitung dipilih sebagai rasio CT ideal yang kemudian digunakan pada kedua bay yaitu 400/5 (rasio CT sama pada setiap bay).

G. Analisis Setelan Relai Diferensial untuk Gangguan antar Fase

Rasio CT yang digunakan sama pada setiap bay yaitu`bay line 1 dan line 2, bay Trafo 1 dan Trafo 3 maka relai diferensial dengan impedansi tinggi cocok digunakan. Desain setelan dibuat dalam dua skenario yaitu berdasarkan pada rasio CT terhitung dan rasio CT terpasang di GI Panakkukang. Desain setelan relai menggunakan rumus No.6 dan No.7.

Berikut di bawah ini desain setelan relai untuk rasio CT terhitung/ideal 400/5 untuk sistem proteksi gangguan hubung singkat antar fase. rel 150 kV pada GI Panakkukang.

1. Desain Setelan untuk Rasio CT Terhitung (400/5) IF = 19,14 kA = 19.140 A

= 2.552 A N = 400/5

= 80

Jadi, rasio CT yang diperoleh adalah 80.

R_s = 0,2868 Ohm (Resistan sekunder CT 400/5) P = 8.600 A

RL = 0,260432 Ohm (Resistan Tipe AWG12 / 50 m) V_s =

x (0,2868 + 8.600 x 0,260432) V_s = x 2.239,79

V_s = 71.449,3 I_R = 1,6 x

IR = 57,16 A

Jadi setelan relai yang diperoleh adalah 57,16 A. Relai akan bekerja ketika nilai arus gangguan yang terbaca oleh relai 10% lebih besar dari arus setelan.

Artinya, arus gangguan yang akan meyebabkan relai bekerja:

57,16 x 110% = 62,87 Ampere.

Setelah hasil desain setelan relai diperoleh maka selanjutnya dilakukan uji performansi pada gangguan hubung singkat tiga-fase dan dua-fase yang diperoleh dari data Hubung singkat rel pada GI Panakkukang.

a. Uji Performansi Setelan Relai dengan Rasio CT 400/5 pada Gangguan Internal Rel 150 kV

a.1. Jenis gangguan tiga-fase P = 8.600 A

N = 400/5 = 80

R_s = 0,2868 Ohm (Resistansi sekunder CT 400/5) RL = 0,260432 Ohm (Resistansi Tipe AWG12 / 50 m) V_s =

x (0,2868 + 8.600 x 0,260432)

V_s =

x 2.239,79 V_s = 240. 777,4 I_R = 1,6 x

I_R = 192,62 A

Karena I_Rpada saat hubung singkat tiga-fase terjadi direl 150 kV lebih besar dari setelan relai 62,87 A maka hal ini mengakibatkan relai akan bekerja.

a.2. Jenis gangguan dua-fase I3 = 8.600 A

I₂ = 8.600 x ^√ = 7.447 A N = 400/5

= 80

R_S = 0,2868 Ohm (Resistansi sekunder CT 400/5) R_L = 0,260432 Ohm (Resistansi Tipe AWG12 / 50 m) Vs =

x (0,2868 + 8.600 x 0,260432) V_s =

x 2.239,79 V_s = 208.496,4

IR = 1.6 x

I_R = 166,80 A

Karena IR pada saat hubung singkat dua-fase direl 150 kV lebih besar dari setelan relai 62,87 A maka hal ini mengakibatkan relai akan bekerja.

b. Uji Performansi Setelan Relai dengan Rasio CT 400/5 pada Gangguan Eksternal Rel 20 kV

b.1. Jenis gangguan tiga-fase I_F = 19,14 kA = 19.140 A

= 2.552 A N = 400/5

= 80

R_S = 0,2868 Ohm (Resistansi sekunder CT 400/5) P = 8.600 A

R_L = 0,260432 Ohm (Resistansi Tipe AWG12 / 50 m) V_S =

x (0,2868 + 8.600 x 0,260432) V_S =

x 2.239,79 V_S = 71.449

I_R = 1,6 x

I_R = 57,160 A

I_R pada setelan relai 62,87 A lebih besar dengan I_R pada saat hubung singkat tiga -fase terjadi direl 20 kV maka hal ini mengakibatkan relai tidak akan bekerja.

b.2. Jenis gangguan dua-fase I_F = 19,14 kA = 19.140 A N = 400/5

= 80

RS = 0,2868 Ohm (Resistansi sekunder CT 400/5) P = 8.600 A

R_L = 0,260432 Ohm (Resistansi Tipe AWG12 / 50 m) I₂ 20 kV = 19.140 x ^√ = 16.575 A

= 2.210 A V_S =

x (0,2868 + 8.600 x 0,260432) V_S =

x 2.239, 79 V_S = 61.874,2

I_R = 1,6 x

I_R = 49,499 A

Karena I_R pada setelan relai 62,87 A lebih besar dari I_R pada saat hubung singkat dua-fase terjadi di-rel 20 kV maka hal ini mengakibatkan relai tidak akan bekerja.

Berikut dibawah ini desain setelan relai untuk rasio CT terpasang 800/5 untuk sistem proteksi gangguan hubung singkat antar fase. rel 150 kV pada GI Panakkukang.

2. Desain Setelan untuk Rasio CT Terpasang (800/5) I_F = 2.552 A

N = 800/5

= 160

Jadi, rasio CT yang diperoleh adalah 160

R_S = 0,3519 Ohm (Resistansi sekunder CT 800/5) P = 8.600 A

RL = 0,260432 Ohm (Resistansi Tipe AWG12 / 50 m) V_S =

x (0,3519+ 8.600 x 0,260432) VS =

x 2.239.81 VS = 35.724,9

I_R = 1,6 x

I_R = 28,58 A

Jadi setelan relai adalah 28,58 A. Relai akan bekerja ketika nilai arus gangguan yang terbaca oleh relai 10% lebih besar dari arus setelan. Artinya, arus gangguan yang akan meyebabkan relai bekerja 28,58 x 110% = 31,43 Ampere.

a. Uji Performansi Setelan Relai dengan Rasio CT 800/5 pada Gangguan Internal Rel 150 kV

a.1. Jenis gangguan tiga-fase P = 8.600 A

N = 800/5 = 160

R_S = 0,3519 Ohm (Resistansi sekunder CT 800/5) R_L = 0,260432 Ohm (Resistansi Tipe AWG12 / 50 m) V_S =

x (0,3519 + 8.600 x 0,260432) V_S =

x 2.239.81

VS = 120.390 I_R = 1,6 x

IR = 96,31 A

Karena IR pada saat hubung singkat tiga-fase terjadi di-rel 150 kV lebih besar dari setelan relai 31,43 A maka hal ini menyatakan bahwa relai akan bekerja.

a.2. jenis gangguan dua-fase I₃ = 8.600 A

I₂ = 8.600 x ^√ = 7.447 A N = 800/5

= 160

R_S = 0,3519 Ohm (Resistansi sekunder CT 800/5) R_L = 0,260432 Ohm (Resistansi Tipe AWG12 / 50 m) V_S =

x (0,3519 + 8.600 x 0,260432) V_S =

x 2.239,81 V_S = 104.249

IR = 1,6 x

I_R = 83,399 A

Karena I_R pada saat hubung singkat dua-fase di-rel 150 kV lebih besar dari setelan relai 31,43 A maka hal ini berakibat relai akan bekerja.

b. Uji Performansi Setelan Relai dengan Rasio CT 800/5 pada Gangguan Eksternal Rel 20 kV

b.1. Jenis gangguan tiga-fase I_F = 19,14 kA = 19.140 A

= 2.552 A N = 800/5

= 160

R_S = 0,3519 Ohm (Resistansi sekunder CT 800/5) P = 8.600 A

R_L = 0,260432 Ohm (Resistansi Tipe AWG12 / 50 m) V_S =

x (0,3519 + 8.600 x 0,260432) V_S =

x 2.239,81 V_S = 35.725

I_R = 1,6 x

I_R = 28,58 A

I_R pada setelan relai 31,43 A lebih besar dengan I_R pada saat hubung singkat tiga -fase terjadi di-rel 20 kV maka hal ini menyatakan bahwa relai tidak akan bekerja.

b.2. Jenis gangguan dua-fase I_F = 19,14 kA = 19.140 A N = 800/5

= 160

RS = 0,3519 Ohm (Resistansi sekunder CT 800/5) P = 8.600 A

R_L = 0,260432 Ohm (Resistansi Tipe AWG12 / 50 m) I₂ 20 kV = 19.140 x ^√ = 16.575 A

= 2.210 A V_S =

x (0,3519 + 8.600 x 0,260432) V_S =

x 2.239,81 V_S = 30.937,33 A I_R = 1,6 x

I_R = 24,75 A

Karena I_R pada setelan relai 31,43 A lebih besar dari I_R pada saat hubung singkat dua-fase terjadi di-rel 20 kV maka hal ini mengakibatkan relai tidak akan bekerja.

Data resistan konduktor (R_L) selengkapnya pada lampiran 4 dan resistan sekunder CT (R_S) pada lampiran 5.

H. Desain Skema Proteksi Primer Rel GI Panakkukang

Gambar 4.7. Skema Desain Proteksi Primer Rel GI Panakkukang

48 BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan .

1. Rasio CT ideal untuk pemasangan proteksi rel adalah 400/5 dan rasio CT terpasang pada GI Panakkukang adalah 800/5.

2. Setelan relai untuk rasio terhitung / ideal 400/5 adalah 57,16 A, sedangkan untuk rasio terpasang 800/5 adalah 28,16 A.

3. Hasil uji performa untuk setelan rasio CT ideal 400/5 adalah : a. I_R gangguan 3-fase internal rel 150 kV = 192, 621 A b. I_R gangguan 2-fase internal rel 150 kV = 166, 797 A c. I_R gangguan 3-fase eksternal rel 20 kV = 57, 159 A d. I_R gangguan 2-fase eksternal rel 20 kV = 49, 499 A

Hasil I_R pada gangguan internal mengakibatkan relai bekerja karena I_R setelan relai lebih kecil dari I_R pada gangguan internal. Sedangkan I_R pada gangguan eksternal tidak mengakibatkan relai bekerja karena I_R pada setelan relai lebih besar dari I_R pada gangguan eksternal. Maka hal ini menyatakan relai bekerja dengan baik.

4. Hasil uji performa untuk setelan rasio CT terpasang 800/5 : a. I_R gangguan 3-fase internal rel 150 kV = 96, 312 A b. I_R gangguan 2-fase internal rel 150 kV = 83, 399 A c. I_R gangguan 3-fase eksternal rel 20 kV = 28,577 A d. I_R gangguan 2-fase eksternal rel 20 kV = 24, 75 A

Hasil I_R pada gangguan internal mengakibatkan relai bekerja karena I_R setelan relai lebih kecil dari IR pada gangguan internal. Sedangkan IR pada

gangguan eksternal tidak mengakibatkan relai bekerja karena IR pada setelan relai lebih besar dari IR pada gangguan eksternal. Maka hal ini menyatakan relai bekerja dengan baik.

B. Saran

Oleh karena setelan hanya bisa didasarkan pada gangguan direl 20 kV, maka ada kemungkinan relai proteksi akan bekerja (pick up) untuk gangguan di trafo. Penelitian selanjutnya dapat melengkapi data hubung singkat dari GI Panakkukang dan melakukan simulasi software misalnya PSCAD untuk mendapatkan data hubung singkat pada trafo daya GI Panakkukang.

Daftar Pustaka

ABB Automation Products AB.1998, Busbar differential protection, Substation Automation Division, Sweden.

Alhosseini Hejazi Nima.2015. ES 586b, Theory and Application of Protective Relays. [1] Elmore, W.A., “Protective Relaying Theory and Applications”, Basel, New York, 2004, [2] Alstom, “Network protection and automation guide”, Alstom, 2002.

American Wire Guage (AWG) Wire Sizes

Black Burn J. Lewis, 1987, Proctective Relaying Principles and Applications,(328- 358), Marcel Dekker Inc,270 Madison Avenue, Newyork 10016

CALOTĂ Oniţa, 2012, Behaviour Of The Busbars Differential, U.P.B. Sci. Bull., Series C, Vol. 74, Iss. 2, 2012.

Fadyen Mc Steven on, Fault Calculations - Introduction July 1st, 2012 Kasztenny B & Brunello G Spokane. 2002. Modern Cost- EfficientDigital

Busbar Protection Solutions, GE Power Management 215 Anderson Avenue Markham, Ontario Canada L6E 1B3.

Mason,R.C1979, Mc Graw Hill, The Art and Science of Protective Relaying.

Protection Under Transient Conditions,

P.T. PLN (Persero), Buku Pedoman Pengujian Relay Ocr Dan Gfr. 2014.

P.T. PLN (Persero), Pola Proteksi Gardu Induk. 2014.

Wildi T, 2006, Chapter 26 Distribution of Electrical Energy, Electrical Machine, Driver and Power Sistem.

Lampiran 2. Data Hubung Singkat Rel

Lampiran 3. AWG Resistan Konduktor

Lampiran 4. Resistan Sekunder CT Rasio 400/5 (X4-X5) dan CT Rasio 800/5 (X1-X4)

Lampiran 5. Data beban dan arus pada line dan trafo GI Panakkukang tahun 2015

Keterangan

: Beban tertinggi

: Arus tertinggi

Dalam dokumen Dari hasil analisis didapatkan setelan relai 62,87 A untuk rasio CT terhitung (400/5) sedangkan 31,43 A untuk rasio CT terpasang (800/5) (Halaman 48-51)