5. Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

25
 PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai P roteksi Trafo Tenaga Berb agi danm e n ye b arkani l m upe ng e tahu ansert ani l ai - n i l ai pe rusah aan  75  5. PERHI TUNGAN SETTING RE L AI PROTEKSI TRAFO T ENAGA 5.1 . Settin g Relai Diff erensial Dan REF 5.1 .1. Pe rhi tun gan Settin g Pro teksi Trafo Tenaga 150 /20 kV GI Data Parame ter y ang dip erlukan  a) Trafo Tenag a Merupakan data spesifi kasi teknis trafo tenaga yang akan diproteksi . Sebagai contoh ; Lokasi GI. DIKPRO Merek trafo /type : Unindo / TTHRV Kapasitas trafo tenaga : S = 60 MVA Rasio tegangan : 150/20 kV Impedansi hubung singkat : Z% = 12.5 % pada tap 9 (tengah) Vektor group : YnYo (d) Hubungan belitan Trafo : Shell type atau Core type Impedansi Trafo dan imp urutan (komponen simetris) Impedansi trafo Imp Urutan positif Imp Urutan negatif Imp Urutan nol  Arus nom inal Trafo sisi prim er 150 kV adalah ; In 150 = S (MVA) 150 3 .kV 1000 A In 150 = 60 150   3 .kV 1000 = 240 A

description

PERHITUNGAN_SETTING_RELAI_PROTEKSI_TRAFO_TENAGA.

Transcript of 5. Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    75

    5. PERHITUNGAN SETTING RELAI PROTEKSI TRAFO TENAGA

    5.1. Setting Relai Differensial Dan REF 5.1.1. Perhitungan Setting Proteksi Trafo Tenaga 150/20 kV GI Data Parameter yang diperlukan

    a) Trafo Tenaga

    Merupakan data spesifikasi teknis trafo tenaga yang akan diproteksi.

    Sebagai contoh ;

    Lokasi GI. DIKPRO

    Merek trafo /type : Unindo / TTHRV

    Kapasitas trafo tenaga : S = 60 MVA

    Rasio tegangan : 150/20 kV

    Impedansi hubung singkat : Z% = 12.5 % pada tap 9 (tengah)

    Vektor group : YnYo (d)

    Hubungan belitan Trafo : Shell type atau Core type

    Impedansi Trafo dan imp urutan (komponen simetris)

    Impedansi trafo

    Imp Urutan positif

    Imp Urutan negatif

    Imp Urutan nol

    Arus nominal Trafo sisi primer 150 kV adalah ;

    In 150 = S (MVA)

    150 3 .kV 1000 A

    In 150 = 60

    150 3 .kV 1000 = 240 A

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    76

    Arus nominal Trafo sisi sekunder 20 kV adalah ;

    b) Trafo Arus (CT)

    Sisi primer (150 kV) : CT150 = 150-300 / 5 A Sisi netral 150 kV : CTN150 = 150-300 / 5 A Sisi sekunder 20 kV) : CT20 = 1000-2000 / 5 A Sisi netral 20 kV : CTN20 = 1000-2000 / 5 A Sisi NGR : CTNGR = 150-300 / 5 A

    c) Sistem Pentanahan

    Sisi 150 kV (solidy grounded) : RNGRP = 0

    Sisi 20 kV dengan NGR : RNGR = 40

    Arus maksimum NGR : I maks NGR = 300 A

    Arsu kontinuNGR : INGR = 30 A

    Batas waktu (ketahanan) NGR : t NGR = 10 detik, pada I

    maks

    Arus nominal NGR pada sistem 20 kV :

    In NGR = 288.675 A

    d) Impedansi sumber pada busbar di lokasi/GI yang dipasang trafo

    Data ini didapatkan hasil perhitungan dari bidang operasi sistem atau

    hasil perhitungan berdasarkan konfigurasi dan komposisi unit

    pembangkitan saat itu.

    Impedansi urutan positif (pu ) : Zs1 = Rs1 + j Xs1 = 0.0194+j 0.0976

    Impedansi urutan negatif (pu) : Zs2 = Rs2 + j Xs2 = 0.0194+j 0.0976

    Impedansi urutan nol (pu) : Zso = Rso + j Xso = 0.1887+j 0.3346

    In NGR = 20 kV

    3 . RNGR

    In 20 = S (MVA)

    20 3 .kV 1000 A

    In 20 = 60

    20 3 . 1000 = 1786 A

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    77

    e) Data penyulang 20 kV

    - SUTM

    Jenis dan kapasitas konduktor (ccc)

    Panjang (km)

    Impedansi saluran ( / km )

    Arus beban maksimum (A )

    Arus kapasitif ( Ic ) dalam A/km

    Impedansi urutan Positif ZL1 = RL1 + j XL1

    Impedansi urutan Negatif ZL2 = RL2 + j XL2

    Impedansi urutan Nol ZLo = RLo + j XLo

    Asumsi konduktor AAAC 90mm

    ZL1 = RL1 + j XL1

    ZL2 = RL2 + j XL2

    ZLo = RLo + j XLo

    - Saluran Kabel Tegangan Menengah SKTM

    Jenis dan kapasitas konduktor (ccc) XLPE

    Panjang (km)

    Impedansi saluran ( / km )

    Arus beban maksimum (A )

    Arus kapasitif ( Ic ) dalam A/km

    Impedansi urutan Positif Zk1 = Rk1 + j Xk1

    Impedansi urutan Negatif Zk2 = Rk2 + j Xk2

    Impedansi urutan Nol Zko = Rko + j Xko

    Asumsi konduktor kabel XLPE 150mm

    Zk1 = Rk1 + j Xk1

    Zk2 = Rk2 + j Xk2

    Zko = Rko + j Xko

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    78

    Perhitungan Arus hubung singkat

    a. Hubung singkat 3-fasa dan 2-fasa

    sisi 20 kV

    sisi 150 kV

    b. Untuk menghitung arus gangguan 2-fasa : IF2f150 = 0.86 x IF3f150

    TD=1 150/20 KV 60 MVA Z% = 12.5 %

    Zs

    SUTM

    IF3f 20 = E

    Zs1+ jXtp1 + jXts1+ ZL1 Ibase20 A

    IF3f 150 = E

    Zs1+ jXt1 + ZL1 Ibase150 A

    Zs1

    jXtp1+ jXts1

    ZL1

    -

    +

    E

    I hs 3

    Gbr 5.1.1a : Rangkaian ekivalen dalam perht I hs 3-fasa

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    79

    c. Hubung singkat 1-fasa

    Imp Urut Pos Neg Nol

    sisi 20 kV

    sisi 150 kV

    5.2. Setting Relai Differensial

    a) Data relai

    - Merek/type, karakteristik kerja, arus nominal

    b) Setelan arus kerja minimum

    Relai differential sebagai pengaman utama trafo tenaga harus sensitif

    terhadap gangguan internal sekecil mungkin, tetapi harus lebih besar

    IF1f 20 = E

    Z1+ Z2 + Zo+ 3.Rf x Ibase20 A

    Z1 = Zs1+ jXt1 + ZL1

    Zo =

    Z2 = Zs2+ jXt2 + ZL2

    (Zso+ RNGR + j.Xtpo). j.Xtto

    (Zso+ RNGR + j.Xtpo) + j.Xtto + j.Xtso+ RNGR + ZLo

    IF1f 150 = E

    Z1+ Z2 + Zo+ 3.Rf x Ibase150 A

    Gbr 5.1.1b: Rangkaian ekivalen dalam perht I hs 1-fasa

    Zs1

    jXt1

    ZL1

    Zs2

    jXt2

    ZL2

    Zso

    jXtpo

    ZLo

    jXtto jXtso

    +

    -

    E

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    80

    dari arus magnetisasi serta pertimbangan adanya missmath akibat

    kesalahan ratio CT-CT utama baik disisi primer maupun sisi sekunder

    serta auxirary CT yang terpasang.

    Beberapa vendor merekomendasikan Id > 4*Imag, dimana Imag

    adalah arus magnetisasi pada transformer yang mengalir tanpa

    beban (5 %)

    Maka arus kerja minimum ditentukan :

    Id = (0.2 0.3) x In

    c) Setting Slope

    Relai Differensial harus memastikan bahwa tidak boleh bekerja pada

    beban maksimum atau adanya kontribusi arus yang besar akibat

    gangguan eksternal. Oleh karena itu perlu diperhatikan hal-hal sbb :

    1 . Selektifitas relai terhadap gangguan eksternal.

    Kedua sisi trafo arus yang digunakan harus mempunyai rasio

    dan karakteristik yang tipikal.

    Polaritas trafo arus harus betul.

    2. Pengaruh kejenuhan CT utama dan ACT akan mengakibatkan

    arus sekunder yang melalui relai tidak sama.

    3. Pengaruh tap ACT dapat mengakibatkan selisih arus antara primer

    dan sekunder trafo.

    4. Pengaruh adanya OLTC ( On Load Tap Changer ) pada trafo daya

    dimana pada waktu operasi perbandingan transformasinya

    berubahubah mengikuti tegangan yang masuk sementara tap CT

    / ACT tidak mengalami perubahan.

    5. Pengaruh kesalahan (error) yang harus dikompensasi dalam

    menentukan setelan kecuraman (slope) yaitu :

    Kesalahan sadapan : 10 %

    Kesalahan trafo arus CT : 10 %

    Mismatch : 4 %

    Arus eksitasi : 1 %

    Faktor keamanan : 5 %

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    81

    Maka penyetelan slope adalah sebagai berikut :

    Untuk Trafo tenaga Slope-1 = (25 35) %

    Slope-2 = (50 80) %

    Untuk Trafo Pembangkit yang menggunakan off load tap changer

    Slope-1 = (15 - 20) %

    Slope-2 = (50 80) %

    d) Arus momen

    Setting arus momen / instanteneouse trip untuk mengamankan trafo

    terhadap gangguan besar yang sangat memungkinkan trafo rusak.

    Imomen = 4 x Inom trf

    Atau :

    Im batas = 0.8 x [ 0.5 x In trafo x ( 1 / Xt ) ]

    Nilai 0.8 adalah pertimbangan untuk faktor kesalahan relay, CT dan

    wiring sebesar 20%. Sedangkan nilai 0.5 adalah nilai arus gangguan

    tertinggi yang dapat terjadi, yang dipakai sebagai batas atas dalam

    menentukan setelan arus untuk relay moment

    (I1+I2)/2 Ih

    Id

    Idm

    Slope 1

    Slope 2

    Operate area

    block area

    Slope = Id

    Ih 100 %

    Gbr 5.1.3 : Karakteristik kerja relai differensial

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    82

    Pada relay-relay differential jenis numerik setelan arus momen pada

    dinotasikan sebagai high set Id>> atau Id>>>. High set-1 Id>>, daerah kerjanya dalam internal differential (internal

    fault), sedangkan highset-2 Id>>>, daerah kerjanya internal dan

    ekternal differential (external faut) dan kerjanya tidak mem-blokir jika

    terjadi inrush current yang besar atau harmonic ke-5. (over fluksi).

    Oleh karena itu nilai settingnya harus dibedakan sesuai dengan

    kebutuhan. Karena relai differential bekerja tanpa waktu tunda, maka

    setting high set biasanya tidak diaktifkan (block)

    e) Harmonic

    Pada relai-relai jenis digital biasanya dilengkapi fasilitas setting

    harmonic ke-2 dan ke-5. Harmonic tersebut muncul disebabkan

    adanya gangguan sistem, switching dan kenaikan arus pada saat

    energize trafo (inrush current). Oleh karena itu dalam perhitungan

    setting harmonic harus dapat membedakan antara gangguan internal

    atau gangguan eksternal (gangguan sistem).

    Pertimbangan dalam setting harmonic :

    o Fasilitas setting relai adalah harmonic ke-2 blocking (harmonic restrain)

    o Relai harus trip bila terjadi gangguan internal dan relai harus blok (tidak kerja) bila terjadi gangguan ekternal

    o Berdasarkan pengalaman, besaran harmonic ke-2 sekitar 9 % 13 %, pada saat terjadi gangguan Trafo

    maka setting harmonic ke-2 :

    I harmonic ke-2 = 0.15 (15 %)

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    83

    CONTOH -1 : Perhitungan Differential Trafo 150/20 kV Trafo 60 MVA Data Relai

    - Merek / type : GEC-Alsthom/ MBCH-12

    - Arus nominal : In = 1 A

    - Jenis Karakteristik : bias

    - Burden relai : VA = 1.2

    Data CT

    - Rasio CT 150 kV : 300 / 5 A

    - Ratio CT20 kV : 2000/5 A

    - Aux. CT : 5 / 1 A

    - Data ratio auxirally CT :

    Tap kumparan primer

    Jumlah Kumparan (primer) Ratio 1/1 A Ratio 5/1 A Ratio 5/5 A

    1 2

    2 3

    3 4

    4 5

    5 6

    X 7

    7 8

    8 9

    S1 S2

    S3 S4

    5

    5

    5

    5

    125

    25

    25

    25

    125

    90

    1

    1

    1

    1

    25

    5

    5

    5

    125

    90

    1

    1

    1

    1

    25

    5

    5

    5

    125

    90

    - Arus nominal

    Sisi 150 kV : In150 = 230 A

    Sisi 20 kV : In20 = 1732 A

    - Data arus hubungsingkat 1-fasa

    Sisi 150 kV : Ihs = 1730 A

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    84

    a) Setting Tap aux CT

    Sisi primer 150 kV,

    Interposing CT menggunakan CT star-delta dengan connection 215

    kumparan ( S1-S2 dan S3-S4)

    Tap1

    1

    3 In150215 CT150

    Tap1 = 32, posisi tap terdekat adalah 3-P1, 6-X1, 7 P2

    Sisi sekunderr 20 kV

    Tap21

    3 In20215 CT20

    Tap2 = 29, posisi tap terdekat adalah P1-1, P2 - 6

    b) Setting arus kerja minimum (Id)

    Id = (0.3) x In = 0.3 x 5 = 1.5 A (nilai sekunder)

    c) Slope

    Trafo daya Slope-1 = 30 %

    Slope-2 = 80 %

    5.3. Setting Ref Sisi Primer Dan Sekunder

    a) Data relai

    - Merek / type , Inominal

    - Jenis Karakteristik

    - Data CT Tahanan dalam CT sisi Netral (Rct N ), CT (Rct ) dan

    tahanan dalam aux CT (Ract )

    - Tahanan kabel kontrol antara CT fasa dengan relai (RL1) dan CT

    netral sampai dengan relai (RL2)

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    85

    b) Tegangan kerja REF sisi primer (87NP)

    :

    Tegangan jepit pada relai dari sisi CT Netral adalah

    VrN = ( RCTN + 2.RL2 ) x Ihs/CTN volt

    Tegangan jepit pada relai dari sisi CT fasa adalah

    Vr = ( RCT150 + 2.RL1 ) x Ihs/CT150 volt

    Untuk menentukan Vr yang dipakai dalam perhitungan setting pilih

    nilai tegangan yang paling besar

    Seting tegangan harus lebih besar dari Vr

    Vset = k. Vr

    dimana, k adalah faktor keamanan k = 1.5 - 3

    REF sisi sekunder (87NS) :

    CTN150

    CT150

    RL2

    RL1

    Vr

    R Gbr 5.1.4a : Rangkaian REF sisi primer

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    86

    Tegangan jepit pada relai dari sisi CT Netral adalah

    VrN = ( RCTN + 2.RL2 ) x Ihs/CTN volt

    Tegangan jepit pada relai dari sisi CT fasa adalah

    Vr = ( RCT20 + 2.RL1 ) x Ihs/CT20 volt

    Untuk menentukan Vr yang dipakai dalam perhitungan setting pilih

    nilai tegangan yang paling besar

    Seting tegangan harus lebih besar dari Vr

    Vset = k. Vr

    dimana, k adalah faktor keamanan k = 1.5 - 3

    c) Arus kerja

    Setting arus harus sensitif untuk gangguan dipilih

    Dimana, In adalah arus nominal relai.

    Arus kerja minimum relai juga dipengaruhi oleh jumlah core CT (n)

    dan arus magnetisasi CT (imag) itu sendiri, sehingga arus operasi

    minimum menjadi

    CTN20

    CT20

    RL1

    RL2 Vr

    R

    NGR

    Gbr 5.1.4b : Rangkaian relai sisi sekunder

    Iop = ( Iset + n. Imag )

    Iset = (0.1 0.3) . In

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    87

    dimana, n adalah jumlah core CT dan Imag adalah arus

    magnetisasi CT pada tegangan Vr

    Dengan demikian, maka sensitifitas pengamanan (s) menjadi

    d) Stabilitas Resistor (Rs)

    Setting resistor ( tahanan muka )

    CONTOH -2 : Perhitungan REF sisi 150 kV Trafo 60 MVA

    Data Relai

    - Merek / type : GEC-Alsthom

    - Arus nominal : In = 5 A

    - Jenis Karakteristik : high impedance

    - Burden relai : VA = 1

    Data CT

    - Klass CT : Class X

    - Jumlah core CT : n = 4

    - arus magnetisasi : imag = 0.030 A

    - Tahanan dalam CT

    sisi Netral : Rct N = 0.3

    sisi fasa : Rct = 0.4

    aux CT : Ract = 1

    - Tahanan kabel kontrol antara

    CT fasa dgn relai : RL1 = 0.32

    CT netral dgn relai : RL2 = 0.32

    s = ( Iop / In ) x 100 %

    Rs = Vs - Iset

    VA

    Iset

    1

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    88

    Data arus hubungsingkat 1-fasa

    Sisi 150 kV : Ihs = 1730 A

    a) Setting Tegangan kerja

    Tegangan jepit pada relai dari sisi CT Netral adalah

    VrN = ( 0.3 + 2 x 0.31 ) x 1730/CTN = 27.15 volt

    Tegangan jepit pada relai dari sisi CT fasa adalah

    Vr = ( 0.4 + 2x 0.31 ) x 1730 /CT150 = 58.9 volt

    Untuk menentukan Vr yang dipakai dalam perhitungan setting pilih

    nilai tegangan yang paling besar Vr = 60 volt

    Seting tegangan harus lebih besar dari Vr Vset = k. Vr

    dimana, k adalah faktor keamanan k = 1.5 - 3, maka

    Vset = 1.5 x Vr = 90 volt

    b) Arus kerja

    Setting arus harus sensitif untuk gangguan dipilih

    Dimana, In adalah arus nominal relai.

    Arus kerja minimum relai juga dipengaruhi oleh jumlah core CT (n)

    dan arus magnetisasi CT (imag) itu sendiri, sehingga arus operasi

    minimum menjadi

    Iop = ( Iset + n. Imag ) = 0.5 + 4 x 0.030 = 0.62 A

    c) sensitifitas pengamanan (s) menjadi

    s = ( Iop / In ) x 100 % = 0.62 / 5 x 100 = 12.4 %

    d). Stabilitas Resistor (Rs) Setting resistor ( tahanan muka )

    = 176

    Iset = (0.1 ) . In = 0.1 x 5 = 0.5 A

    Rs = 90 - 0.5

    1

    0.5

    1

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    89

    5.4. Koordinasi Setting (OCR,GFR& SBEF) Trafo Dan Penyulang

    5.4.1. Setting OCR sisi sekunder trafo (Incoming 50/51)

    a) Arus kerja minimum

    Fungsi OCR incoming adalah sebagai pengaman cadangan

    Trafo tenaga terhadap gangguan hubung singkat fasa-fasa

    ekternal yaitu gangguan pada jaringan TM, namum demikian

    untuk gangguan-gangguan yang besar (gangguan di Busbar sisi

    TM) atau dekat sekali dengan trafo tenaga harus secepat

    mungkin dieliminir sehingga tidak berdampak yang lebih serius

    pada trafo tenaga.

    Setting arus kerja berdasarkan kemampuan trafo :

    Setting arus kerja berdasarkan kemampuan peralatan terkecil (CT,

    Kabel, PMT)

    Is1 = 1.2 x Inom trf

    Is2 = 1.2 x In peralatan terkecil

    OCR/GFR 50/51/51N

    REL 20

    OCR/GFR 50/51P/51NP

    OCR/GFR 50/51S/51NS SBEF 51NS

    CTP 300/5

    CT2 2000/5

    CT1 300/5

    CTNP 300/5

    CTNS 300/5

    150/20 KV 60 MVA 12.5 %

    Gbr 5.1.5 : Daerah kerja proteksi OCR incoming

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    90

    Dipilih nilai terkecil (A

    primer)

    Dalam besaran sekunder

    A (sekunder)

    Tap value setting sesuai range yang ada pada relai

    b) Waktu dan Karakteristik kerja

    Setting waktu kerja harus memperhatikan ketahanan trafo terhadap

    besaran arus gangguan yang akan terjadi. untuk menjamin trafo

    tahan terhadap gangguan maksimum, maka waktu kerja dipilih

    antara 0.7 1 detik untuk gangguan maksimum. Gangguan

    maksimum dipilih untuk gangguan fasa-fasa yang terjadi pada

    busbar TM.

    Untuk fleksibilitas dalam mengkoordinasikan dengan relai

    penyulang di GI dan GH, maka dipilih karakteristik waktu kerja jenis

    Normal/Standar inverse, maka setting time dial dapat dipilih sesuai

    kurva yang dipilih :

    Untuk kurva standar inverse (SI) ;

    Dimana, Ihs adalah hubung singkat maksimum 2-fasa di busbar

    TM

    Is adalah setting arus kerja dalam A primer

    t adalah waktu kerja yang diinginkan untuk gangguan

    maks yaitu antara 0.7 1 detik.

    Is = { Is1 .( Is1< Is2) + Is2. (Is2 < Is1) }

    Iset = Is x In

    CT

    tap = Iset

    In

    t Td = 0.14

    Ihs

    Is - 1 0.02

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    91

    c) Arus momen (high set)

    Setting arus moment pada hakekatnya untuk mengantisipasi bila

    terjadi gangguan yang sangat besar pada busbar TM dan

    dikhawatirkan trafo tenaga tidak tahan terlalu lama sesuai setting

    kurva waktunya, maka pada kondisi seperti itu gangguan harus

    segera dieliminir seketika atau lebih cepat yaitu dengan high set .

    Setelan arus high set di incoming dapat diaktifkan bila setelan

    waktunya dapat diatur, tetapi bila setelan waktu high set tersebut

    tidak dapat diatur maka tidak diaktifkan

    Arus kerja moment maksimum

    Setting waktu kerja

    5.4.2. Setting GFR sisi sekunder ( Incoming TM )

    a) Arus kerja minimum gangguan tanah

    Fungsi GFR incoming adalah sebagai pengaman cadangan

    Trafo tenaga terhadap gangguan hubung singkat 1-fasa ketanah

    ekternal yaitu gangguan pada jaringan TM

    Setting arus kerja berdasarkan kemampuan trafo :

    Setting arus kerja berdasarkan kemampuan peralatan terkecil

    (CT, PMT, NGR dan kabel), adalah ;

    Dipilih nilai terkecil

    Dalam besaran sekunder

    Imomen = 0.8 x 0.5 x (In trafo x (1/Zt(pu))

    Tmom = 0.3 - 0.5 detik (definite)

    Isg1 = (0.2 0.3) x Inom trf MV

    Isg2 = (0.2 0.3) x In Peralatan terkecil

    Igs = { Isg1 .( Isg1< Isg2) + Isg2. (Isg2 < Isg1) }

    Iset g = Isg x In

    CT20

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    92

    Tap value setting sesuai range yang ada pada relai

    b) Setting waktu dan Karakteristik kerja

    Setting waktu kerja harus memperhatikan ketahanan NGR terhadap

    besaran arus gangguan yang akan terjadi. Untuk menjamin NGR

    dengan tahanan 40, dalam waktu 5 detik , maka waktu kerja

    dipilih antara 1 4 detik untuk gangguan maksimum.

    Untuk fleksibilitas dalam mengkoordinasikan dengan relai

    penyulang di GI dan GH, maka diplih karakteristik waktu kerja jenis

    inverse atau definite time,

    Tahanan Rendah, NGR 40 Ohm, 300 A, 10 detik.

    Jenis : relai gangguan tanah

    Karakteristik : Long Time Inverse

    Setelan arus : 0.2 0.3 x In NGR

    Setelan waktu : 40 % x ketahanan termis NGR, pada If=300 A

    Setelan arus high-set : : tidak diaktifkan

    Tahanan Rendah, NGR 12 Ohm, 1000 A, 10 detik.

    Jenis relai : relai gangguan tanah

    Karakteristik : standard inverse

    Setelan arus : (0.2 0.3) x In Trafo

    Setelan waktu : 1 detik untuk Ihs maks. = 1000 A

    Setelan arus highset : tidak diaktifkan

    Pentanahan langsung (solid)

    Jenis relai : relai gangguan tanah tidak berarah

    Karakteristik : standard inverse

    Setelan arus : maksimum 0.4 X arus nominal trafo

    Setelan waktu : maks 0.7 detik untuk gangguan di bus 20 kV

    Setelan arus highset : maks 4 x In trafo

    Setelan waktu highset : - waktu tunda 300ms untuk pola kaskade

    - instant untuk pola non-kaskade

    tapg = Isetg

    In

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    93

    Untuk kurva standar inverse (SI) ;

    Dimana, Ihs adalah hubung singkat maksimum 1fasa di busbar 20 kV

    Isg adalah setting arus kerja GFR dalam A primer

    t adalah waktu kerja yang diinginkan untuk gangguan maks yaitu

    antara 0.7 1.2 detik

    c) Setting Arus momen (high set)

    Setelan moment hanya dipakai pada sistem pentanahan langsung

    (solid grounded), sedangkan dalam sistem pentanahan dengan

    tahanan tinggi / rendah, setting momen tidak diperlukan (di blok)

    karena arus hubung singkat 1-fasa relatif lebih kecil dan aman

    terhadap ketahanan trafo tenaga

    5.4.3. Setting OCR sisi primer 150 kV

    a) Arus kerja minimum

    Fungsi OCR incoming adalah sebagai pengaman cadangan ke-

    dua Trafo tenaga terhadap gangguan hubung singkat fasa-fasa

    ekternal yaitu gangguan pada jaringan TM

    OCR/GFR 50/51/51N

    REL 20

    OCR/GFR 50/51P/51NP

    OCR/GFR 50/51S/51NS SBEF 51NS

    CTP 300/5

    CT2 2000/5

    CT1 300/5

    CTNP 300/5

    CTNS 300/5

    150/20 KV 60 MVA 12.5 %

    tg Tdg = 0.14

    Ihs

    Isg - 1 0.02

    Gbr 5.1.6 : Daerah kerja proteksi OCR sisi 150 kV

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    94

    Setting arus kerja berdasarkan kemampuan trafo :

    Dalam besaran sekunder

    A (sekunder)

    Tap value setting sesuai range yang ada pada relai

    f) Waktu dan Karakteristik kerja

    Setting waktu kerja harus memperhatikan ketahanan trafo terhadap

    besaran arus gangguan yang akan terjadi. untuk menjamin trafo

    tahan terhadap gangguan maksimum (standar 2 detik), maka waktu

    kerja dipilih antara 1.2 1.5 detik untuk gangguan maksimum.

    Gangguan maksimum dipilih untuk gangguan fasa-fasa yang

    terjadi pada busbar 20 kV.

    Untuk kurva standar inverse (SI) ;

    Dimana, Ihs adalah hubung singkat maksimum 2-fasa di busbar 20 kV

    Is adalah setting arus kerja dalam A primer

    t adalah waktu kerja yang diinginkan untuk gangguan

    maks yaitu antara 1.2 1.5 detik

    c) Arus momen (high set)

    Setting arus moment pada hakekatnya untuk mengantisipasi bila

    terjadi gangguan yang sangat besar pada bagian primer trafo (sisi

    150kV), walaupun ada pengaman utama trafo, tetapi high set ini

    dapat membantu mengamankan trafo tsb.

    Arus kerja moment harus mempertimbangan prediksi hubung

    singkat maks berdasarkan impedansi trafo, yaitu :

    Is1 = 1.2 x Inom trf 150

    Iset = Is x In

    CT150

    tap = Iset

    In

    t Td = 0.14

    Ihs

    Is - 1 0.02

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    95

    dimana, K1 adalah konstanta waktu untuk priode 1/12 cycle K1 = 1.5

    Xt adalah impedansi hubung singkat trafo

    In150 adalah arus nominal trafo sisi 150 kV

    Tipikal setting momen trafo sisi 150 kV adalah Im = 8 x Iset atau diblok.

    5.4.4. Setting GFR sisi primer 150 kV

    a) Arus kerja minimum

    Fungsi GFR netral adalah sebagai pengaman cadangan ke-dua

    Trafo tenaga terhadap gangguan hubung singkat 1-fasa internal

    maupun gangguan ekternal

    Kontribusi arus hubung singkat 1 fasa kepada konfigurasi

    kumparan delta (tersiery winding) karena akan mengalir

    kontribusi arus urutan nol pada saat terjadi hubungsingkat 1-fasa

    di sisi 150 kV yang besarnya tergantung kepada jarak lokasi

    gangguan dengan posisi trafo.

    Im = K1 x In150

    Xt.CT150

    Gbr 5.1.7 : Kurva koordinasi waktu kerja OCR sisi 150 kV, Incoming dan penyulang

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    96

    Oleh karena, dalam penentuan waktu kerja GFR sisi primer trafo

    harus dikoordinasikan dengan waktu kerja zone-2 distance relay

    di penghantar.

    Setting arus kerja GFR untuk trafo dengan delta winding

    Setting arus kerja GFR yang tidak dilengkapi delta winding

    Untuk mendapatkan arus dalam besaran sekunder , dibagi ratio

    CT

    A (sekunder)

    Tap value setting sesuai range yang ada pada relai

    g) Setting waktu dan Karakteristik kerja

    waktu kerja harus memperhatikan ketahanan trafo terhadap

    besaran arus gangguan yang akan terjadi dan juga harus

    dikoorinasikan dengan relain GFR / zone-2 Distance relai

    gangguan tanah, maka untuk mendapatkan selektifitas harus

    memenuhi persyaratnya sbb :

    TGFR > Tzone-2 untuk gangguan di penghantar

    TGFR < Tzone-2 untuk gangguan di bay trafo

    Untuk kurva standar inverse (SI) ;

    Is = ( 0.5 - 0.7 ) x Inom trf 150

    Is = 0.2 x Inom trf150

    Iset = Is x In

    CT150

    tap = Iset

    In

    t Tdg = 0.14

    Ihs

    Isg - 1 0.02

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    97

    Dimana, hs adalah hubung singkat maksimum 1-fasa di busbar 150 kV

    Isg adalah setting arus kerja dalam A primer

    t adalah waktu kerja yang diinginkan untuk gangguan

    maks yaitu antara 1.0 1.5 detik

    Dengan pentanahan langsung/solid, tanpa belitan delta/Yy Tipe

    Core

    Jenis relai : relai gangguan tanah tidak berarah

    Karakteristik : standard inverse

    Setelan arus : 0.2 x arus nominal trafo

    Setelan waktu : t = 0.3 0.5 detik dari tincoming (direkomendasikan

    t = 0.5 detik ) untuk gangguan di bus 20 kV

    Setelan arus highset : tidak diaktifkan

    Setelan waktu highset : tidak diaktifkan

    Dengan pentanahan langsung/solid, dilengkapi belitan delta/ Yy Tipe Shell:

    Jenis relai : relai gangguan tanah tidak berarah

    Karakteristik : standard inverse

    Setelan arus : (0.5 - 0.7) x arus nominal trafo

    Setelan waktu : 1.2 detik (untuk yang pentanahan di sisi 20 KV

    solid) dan 1.5 detik (untuk yang pentanahan di sisi

    20 KV dengan NGR) untuk gangguan di bus 20

    kV

    Setelan arus highset : tidak diaktifkan

    Setelan waktu highset : tidak diaktifkan

    Setelan arus moment untuk GFR sisi primer tidak diperlukan

    (blok).

    5.4.5. Setting Stand By Earth Fault (SBEF) 20 kV

    a) Arus kerja minimum gangguan tanah

    Fungsi SBEF (stand by Earth Fault) sisi netral 20 kV , pada

    dasarnya merupakan pengaman NGR akibat gangguan 1-fasa

    ketanah pada jaringan SUTM.

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    98

    Setting arus kerja berdasarkan kemampuan trafo :

    Dipilih nilai terkecil

    Dalam besaran sekunder

    Tap value setting sesuai range yang ada pada relai

    b) Setting waktu dan Karakteristik kerja

    Setting waktu kerja harus memperhatikan ketahanan NGR terhadap

    besaran arus gangguan yang akan terjadi, ssesuai kurva ketahanan

    thermisnya

    Untuk NGR dengan tahanan 40, ketahanan NGR mampu 5 detik

    pada rating nominalnya (300 A), maka waktu kerja dipilih antara 2

    5 detik untuk gangguan maksimum.

    Pada gangguan 1-fasa yang relatif kecil disarankan NGR dapat

    mendeteksi gangguan, tetapi waktu kerjanya lama. Untuk itu maka

    kurva karakteristik waktunya dipilih long time inverse.

    Tahanan Tinggi, NGR 500 Ohm, 30 detik. Jenis : relai gangguan tanah tak berarah

    Karakteristik : long time inverse (LTI)/ definite

    Setelan arus : (0.2 0.3) x In NGR

    Setelan waktu : 1. 8 detik (LTI) trip sisi incoming dan 10 detik untuk sisi 150

    KV pada If=25 A untuk NGR yang mempunyai t = 30

    detik

    ISE1F = ( 0.2) x Inom NGR

    Iset SEF = ISEF x In

    CTN20

    tapg = ISEF

    In

    ISEF2 = (0.1) x Inom Trafo

  • PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Perhitungan Setting Relai Proteksi Trafo Tenaga

    Berbagi dan menyebarkan ilmu pengetahuan serta nilai-nilai perusahaan

    99

    2. Apabila belum ada relai dengan karakteristik LTI maka

    menggunakan definite, t1=10 detik (trip sisi 20 kV) dan t2 =

    13 detik (trip sisi 150 kV).

    Tahanan Rendah, NGR 40 Ohm, 300 A, 10 detik.

    Jenis : relai gangguan tanah (SBEF, simbol 51NS)

    Karakteristik : Long Time Inverse

    Setelan arus : (0.3 0.4) x In NGR

    Setelan waktu : 50 % x ketahanan termis NGR, pada If=300 A

    Setelan arus high-set : : tidak diaktifkan

    Tahanan Rendah, NGR 12 Ohm, 1000 A, 10 detik.

    Jenis relai : relai gangguan tanah tak berarah (SBEF, 51NS)

    Karakteristik : long time inverse

    Setelan arus : (0.1 0.2) x In NGR

    Setelan waktu : 50% x ketahanan termis NGR, pada If=1000 A

    Setelan arus highset : tidak diaktifkan

    Formula kurva LTI

    Dimana, Ihs adalah hubung singkat maksimum 1fasa di busbar 20

    kV

    Isg adalah setting arus kerja GFR dalam A primer

    t adalah waktu kerja yang diinginkan untuk gangguan

    maks yaitu antara 3 5 detik

    c) Arus momen (high set)

    Setelan moment hanya dipakai pada sistem pentanahan langsung

    (solid grounded), sedangkan dalam sistem pentanahan dengan

    tahanan tinggi / rendah, setting momen tidak diperlukan (di blok)

    karena arus hubung singkat 1-fasa relatif lebih kecil dan aman

    terhadap ketahanan trafo tenaga

    tg Tdg = 120

    Ihs

    Isg - 1