Kordinasi Proteksi Pada Sistem Distribusi Ring PT Pupuk Kalimantan Timur Akibat Penambahan Pabrik 5(PKT-5)O L E H :

R I Z K Y A D A M A B D U L L A H - 2 2 0 9 1 0 0 0 9 4

D O S E N P E M B I M B I N G :

D R . I R . M A R G O P UJ I A N TA R A , M T.

I R . A R I F M U S T H O FA , M T

Sidang Tugas Akhir24 Juni 2014

1

TujuanMendapatkan Setting dan koordinasi rele diferensial bus, rele aruslebih gangguan fasa, dan rele gangguan ke tanah yang tepat padasistem distribusi ring 33kV di PT Pupuk Kalimantan Timur

2

Batasan Masalah Rele yang digunakan adalah rele diferensial bus (87B), rele arus lebih gangguan fasa (50/51), dan rele arus lebih gangguan ketanah(50G)

Sistem jaringan distribusi yang digunakan adalah sistem jaringan ring.

3

Sistem KelistrikanNo

PlantID MW MVA kV PF

1Kaltim 1

G 1511 16 20 6.6 80%

2Kaltim 2

GTG K2 36.4 45.5 11 80%

3Kaltim 3

16-Z-001 30 37.5 11 80%

4Kaltim 4

GenP 21.6 27 11 80%

5KDM

GTG KDM 34 42.5 11 80%

6Kanibungan

STG K-5 30 37.5 11 80%

7Tanjung Harapan

PKT STG-2 30 37.5 11 80%

GTG KDM-2

34 MW

00-SG-01

33 kV

00-SG-05

33 kV

00-BD-02

33 kV

00-SG-04

33 kV

00-SG-03

33 kV

00-BD-01

33 kV

00-SG-02

33 kV

KANIBUNGAN

TANJUNG

HARAPAN

KALTIM-2KALTIM-1

KALTIM-3

Substation#4

KDM

KALTIM-4

TURSINA

LOAD

00-TR-02

40 MVA

4

Pemilihan tipikalGTG KDM-2

34 MW

00-SG-01

33 kV

00-SG-05

33 kV

00-BD-02

33 kV

00-SG-04

33 kV00-SG-03

33 kV

00-BD-01

33 kV

00-SG-02

33 kV

KANIBUNGAN

TANJUNG

HARAPAN

KALTIM-2

KALTIM-3

Substation#4

KDM

KALTIM-4

TURSINA LOAD

00-TR-02

40 MVA

Tipikal 1

Tipikal 2

Tipikal 3

5

Setting Diferensial Impedansi Tinggi

6

Setting Rele Diferensial Bus 00-SG-01

00-SG-

01

33 kV

00-SG-05

33 kV

Bus 40

33 kV

00-SG-02

33 kV

CT 71

CT 73

CT 72

59RS86

MOV

50

Junction

Box

High impedance bus differential

Rele 59:

Elemen tegangan lebih yangmemberikan sinyal trip apabilaterjadi gangguan internal

Rele 86:

Memberikan sinyal trip padabreaker (CB)

Metal Oxide Varistor:

Menahan tegangan pada levelsafety maksimum.

Rele 50:

Memberi sinyal selama arusdiferensial mengalir.

Stabilizing Resistor:

Resistansi tinggi antara 1000 –2000 ohm.

7

Data Elemen yang Digunakan Pada Skema Diferensial Impedansi Tinggi

Adfasf

RL 0.363 ohm

RCT 0.02 ohm

RS 2000 ohm

nCT 1200/5

Kurva Eksitasi untuk Transformator Arus Multi-ratio Kelas C

8

Setting Diferensial Impedansi Tinggi1. Level Arus Hubung Singkat

Gangguan Internal

9

00-SG-

01

33 kV

00-SG-05

33 kV

Bus 40

33 kV

00-SG-02

33 kV

CT 71

CT 73

CT 72

59

RS

86

MOV

5

0

Junction

Box

3 fasa 1 fasa ke

tanah

Arus gangguan

maksimum

22.120 A 9A

Arus gangguan

minimum

10.710 A 9 A

Setting Diferensial Impedansi Tinggi1. Level Arus Hubung Singkat

Gangguan eksternal

10

00-SG-01

33 kV

00-SG-05

33 kV

Bus 40

33 kV

00-SG-02

33 kV

CT 71

CT 73

CT 72

59

RS

86

MOV

5

0

Junction

Box

3 fasa 1 fasa ke tanah

Arus gangguan maksimum

7.860 A 5 A

Setting Diferensial Impedansi Tinggi1. Level Arus Hubung Singkat

Gangguan eksternal

11

3 fasa 1 fasa ke tanah

Arus gangguan maksimum

8.150 A 4 A00-SG-01

33 kV

00-SG-05

33 kV

Bus 40

33 kV

00-SG-02

33 kV

CT 71

CT 73

CT 72

59

RS

86

MOV

5

0

Junction

Box

Setting Diferensial Impedansi Tinggi1. Level Arus Hubung Singkat

Gangguan eksternal

12

3 fasa 1 fasa ke tanah

Arus gangguan maksimum

19.190 A 5 A

00-SG-01

33 kV

00-SG-05

33 kV

Bus 40

33 kV

00-SG-02

33 kV

CT 71

CT 73

CT 72

59

RS

86

MOV

5

0

Junction

Box

2. Stabilitas Gangguan Eksternal

𝑉𝑅 =𝐼𝑓

𝑁(𝑅𝐶𝑇 + 𝑅𝐿 . 𝑘)

Dimana K = 1 untuk gangguan 3 fasa, dan K = 2 untuk gangguan satu fasa ke tanah.

𝑉𝑃𝐾𝑃 = 1.6 × 98.85 = 158.16 𝑉

𝐼𝑝𝑘𝑝 = 0.59

240= 0.019 𝐴

13

Gangguan VR 3 fasa VR 1 fasa ke tanah

00-SG-05 40.48 V 0.046 𝑉

00-SG-02 38.15 V 0.037 𝑉

40 98.85 𝑉 0.046 𝑉

Setting Diferensial Impedansi Tinggi3. Sensitivitas Gangguan Internal

◦𝐼𝑂𝑃 = 𝐼𝐸𝑋 + 𝐼𝑀𝑂𝑉 +𝑉𝑆

𝑅𝑆× 𝑁

oArus eksitasi (𝐼𝐸𝑋) pada kurva eksitasi CT dengan tegangan 158.16 Volt adalah 0.02 A, karena ada 3 CT maka 𝐼𝐸𝑋 = 3 × 0.02 𝐴 = 0.06

14

Setting Diferensial Impedansi Tinggi3. Sensitivitas Gangguan Internal

oArus MOV pada pengaturan tegangan diperoleh dari karakteristikMOV.

158.16𝑋 2 = 223.67 V

Di dapat 𝐼𝑀𝑂𝑉 = 0.01

15

Setting Diferensial Impedansi Tinggi3. Sensitivitas Gangguan Internal

Karena arus gangguan minimum bernilai kecil maka direcomendasikanmengguanakan zCT 50/5,maka:

𝐼𝑂𝑃 = 𝐼𝐸𝑋 + 𝐼𝑀𝑂𝑉 +𝑉𝑆

𝑅𝑆× 𝑁

= 0.06 + 0.01 +158.16

2000×

50

5= 1.5 A

16

Setting Diferensial Impedansi Tinggi4. setting Waktu

Untuk setting waktu berdasarkan rekomendasi IEEE, rele diferensial beroperasi dari 1-3 Cycle. Pada setting waktu diferensial ini dipilih pada saat 2 cycle atau 0.04s. Sehingga apabila terjadi gangguan internal, maka rele diferensial ini bekerja pada 0.04s.

17

Setting Rele Arus LebihAntar Fasa

18

Rele INC11Manufacturer : Merlin gerin

Model : Sepam 1000

Curve Type : Standard Inverse

FLA primer Trafo : 437.4 A

CT Ratio : 600 / 5

Isc kontribusi min : 2.75 kA (33 kV)

Isc kontribusi max : 2.88 kA (33 kV)

19

Time Overcurrent Pickup

1.05× FLA primer trafo T8 < Iset < 1.4x FLA

1.05 × 437.4 < Iset < 1.4 x 437.4

459.27 < Iset < 612.4

Dipilih Iset = 320 A

Tap = Iset

CT primary=

540600

= 0.9

Rele INC11Time Dial

Dipilih waktu operasi (td) = 0.5 s

td = 0,14 × K

2.97 × IIEB

0,02−1

K = td × 2.97 × I

IEB

0,02−1

0,14

K = td × 2.97 × Isc kontribusi Max

tap x CT primary

0,02−1

0,14

K = 0.9× 2.97 × 2888

0.9 x 600

0,02−1

0,14

K= 0.4

20

Instantaneous Pickup

Iset < 0,8 × Isc kontrbusi Min

Iset < 0,8 × 2750

Iset < 2200

Dipilih Iset = 2200A

Tap = Iset

CT primary=

2200600

= 3.6

Time Delay

Dipilih time delay = 0.25s

Rele CP52

Manufacturer : Merlin gerin

Model : Sepam 2000

Curve Type : Standard Inverse

FLA Kabel : 450A

CT Ratio : 1200 / 5

Isc kontribusi min : 8.5 kA (33 kV)

Isc kontribusi max : 11.06 kA (33 kV)

21

Time Overcurrent Pickup

1.05× FLA kabel < Iset < 1.4 x FLA

1.05× 450 < Iset < 1.4x 450

472.5 < Iset < 630

Dipilih Iset = 600 A

Tap = Iset

CT primary=

6001200

= 0.5

Rele CP52Time Dial

Dipilih waktu operasi (td) = 0.9 s

Time Dial

Dipilih waktu operasi (td) = 0.9 s

td = 0,14 × K

2.97 × IIEB

0,02−1

K = td × 2.97 × I

IEB

0,02−1

0,14

K = td × 2.97 × Isc kontribusi Max

tap x CT primary

0,02−1

0,14

K = 0.5× 2.97 × 11060

0.5 x 1200

0,02−1

0,14

K= 0.5

22

Instantaneous Pickup

Iset < 0,8 × Isc kontrbusi Min

Iset < 0,8 × 8500

Iset < 2200

Dipilih Iset = 6800 A

Tap= Iset

CT primary=

68001200

= 5.6

Time Delay

Dipilih time delay = 0.4s

Rele Arus Lebih Gangguan Fasa Tipikal 1

23

Relay ID

MANUFACTUR

Type

Setting

Curve x In Time Dial

Time Delay

INC11 MERLIN GERIN

Spam1000

SI 0.9 0.4s

DT 3.6 0.25s

CP52 MERLIN GERIN

Spam2000

SI 0.5 0.5s

DT 0.6 0.4s

CP11 MERLIN GERIN

Spam 2000

SI 0.5 0.5s

DT 0.6 0.4s

Rele Arus LebihGangguan Fasa Tipikal 1

24

Rele Arus Lebih 1 Fasa Ketanah

25

Rele INC11

Manufacturer : Merlin Gerin

Model : Sepam 1000

Curve Type : Definite Time

CT Ratio : 600 / 5

Isc L-G 00-SG-01 : 9 A (33 kV)

Instantaneous Pickup

5-10% x Isc L-G ≤ Iset ≤ 50% x Isc L-G

5-10% x 9 < Iset < 50% x 9

0.9<Iset<4.5

Dipilih Iset = 2.5 A

Time Delay

Dipilih time delay = 0.1s

26

Rele CP52Manufacturer : Merlin Gerin

Model : Sepam 2000

Curve Type : Standart inverse

CT Ratio : 1200 / 5

Isc L-G 00-SG-01 : 9 A (33 kV)

Instantaneous Pickup

5-10% x Isc L-G ≤ Iset ≤ 50% x Isc L-G

5-10% x 9 < Iset < 50% x 9

0.9<Iset<4.5

Dipilih Iset = 2.5 A

Time Delay

Dipilih time delay = 0.5s

27

Rele CP11Setting disamakan dengan Relay CP52 karenabesarnya gangguan adalah sama

28

Rele Arus Lebih Gangguan Fasa Tipikal 1

29

Relay ID

MANUFACTUR

Type

Setting

Curve x In Time Dial

INC11 MERLIN GERIN

Spam1000

DT 2.5 0.1

CP52 MERLIN GERIN

Spam2000

SI 2.5 0.5s

CP11 MERLIN GERIN

Spam 2000

SI 2.5 0.5s

Rele Arus Lebih GangguanFasa Tipikal 1

30

Kesimpulan1. Didapatkan nilai arus operasi (Iop) yaitu sebesar 1.5 A. Dengan

arus gangguan minimum sebesar 10.710 A pada gangguan 3 fasadan 9 A pada gangguan 1 fasa ke tanah, maka kriteria keandalaanterpenuhi.

2. Pada setting rele ground fault arus pickup didapat 2.5A dan waktu0.1s. Rele ini digunakan untuk melindungi trafo apa bila relediferensial gagal dalam melakukan pengamanan.

31

Terimakasih

32