Post on 04-Jul-2015
STATOR EARTH FAULT PROTECTION
WIMBO HARYO A
1
PendahuluanSenin, 19 Agustus 2013 GTG Pabrik-4 lepas sinkron daribus 00-SG-101 11kV (breaker 52-G1 open). Indikasidiperoleh dari voltage relay TOV yang bekerja sebagaiproteksi stator earth fault. Menurut IEEE Std. 242-2001proteksi terhadap stator earth fault dapat diaplikasikandengan menggunakan overvoltage relay yang mendeteksi3rd harmonic voltage pada terminal generator. Jika terjadiphase-to-ground fault pada stator maka nilai dari 3rd
harmonic voltage akan meningkat sehingga menyebabkanovervoltage relay bekerja.
2
Gambar 1.1 Skema 3rd harmonic voltage untuk proteksi ground-fault
3
Setting Value
Trip Level 4 Volt
Timming 1.5 Sec
Function OVERVOLTAGE
Filter WITH LP FILTER
Hasil Kalibrasi
Trip Level 4.5 Volt
Timming 1.55 Sec
Seperti yang ada pada generator protection panel Pabrik-4, proteksi
stator earth fault menggunakan Relay TOV GE 5033B110G00C. Relay
TOV tipe single phase dilengkapi dengan filter terhadap 3rd harmonic
dengan setting sebagai berikut:
Gambar 1.2 TOV Relay4
Normal sinusoidal (50Hz)
2nd Harmonic Voltage (100Hz)
3rd Harmonic Voltage (150Hz)
Pembahasan
• 3RD Harmonic Voltage
Output gelombang dari 3rd harmonic voltage yang disimulasikandengan simview PSIM
Gambar 2.1 Output Gelombang Sinusoid
5
Pengaruh simulasi dari 3rd harmonic voltage menyebabkan output gelombangmenjadi tidak sempurna dan value dari tegangan juga berubah semula 14,1 Vmenjadi 15,2 V. Menyebabkan kondisi unbalance.
Gambar 2.2 Pengaruh 3rd harmonic voltage
6
• Output Osilosgraph Recorder
Chanel 1
Chanel 2
Chanel 3
Chanel 4
3rd harmonic voltage
Zero cross detection
Berikut tampilan dari osilosgraph recorder yang direkam pada 19 Agustus
2013. Chanel 1 merupakan inputan Relay TOV dari sec. PT open delta dan
Chanel 2-4 merupakan output gel tegangan dari sec. PT wye
Gambar 2.3 Output tegangan osilosgraph detector
7
Nilai dari 3rd harmonic voltage pada generator berkisar 1– 6% dari tegnominal saat kondisi normal. Pembebanan yang terjadi pada generatorberpengaruh terhadap perubahan nilai dari 3rd harmonic voltage. Mengukurperubahan 3rd harmonic voltage dapat dilakukan dengan perbandingan nilaitegangan generator disisi terminal (Vt) dan tegangan disisi netral connection(Vn).
• 3rd Harmonic Voltage pada Stator Winding
Stator winding
N100% V line-to-netral per phase
Vn Vt
Gambar 2.4 100% stator earth fault protection
8
Berikut Perubahan yang terjadi pada distribusi 3rd harmonic voltage distator winding saat kondisi normal, kondisi ground fault pada sisi netralconnection, dan kondisi ground fault pada terminal.
Vt
Vn
Netral (0%) Terminal (100%)
Stator Winding
No Load
Full Load
Gambar 2.5 Magnitude 3rd harmonic voltage kondisi normal
9
10
Vt
Vn
Netral (0%) Terminal (100%)
Stator Winding
No Load
Full Load
Gambar 2.6 Magnitude 3rd harmonic voltage kondisi ground fault di netral connection
Pada gambar 2.6 telah menjelaskan bahwa kenaikan 3rd harmonicvoltage menyebabkan relay overvoltage TOV yang berada di sisiterminal stator bekerja diakibatkan adanya ground fault pada sisi netralconnection.
11
Vt
Vn
Netral (0%) Terminal (100%)
Stator Winding
No Load
Full Load
Gambar 2.7 Magnitude 3rd harmonic voltage kondisi ground fault di sisi terminal
12
• Kesimpulan dan Saran
13
Gambar 3.1 (a) VL-N sisi incoming generator dan (b) VL-N sisi incoming integrasi