Proteksi Sistem Tenaga Listrik
Transcript of Proteksi Sistem Tenaga Listrik
PT PLN (Persero) AP2B Sistem Sulsel Wilayah Sulselrabar
PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK
PERALATAN PROTEKSIPerintah buka PMT Transmisi
Masukan besaran arus dan tegangan
Relai Proteksi
Sinyal kirim Sinyal terima
Relai Proteksi
Catu Daya (battere)
Indikasi relai Data Scada Disturbance Recorder Evaluasi Gangguan
PERALATAN PROTEKSIGEN-SET, Untuk Supply Essensial Load ? AC SUPPLY 1. Charger ? 2. Battery ?
DC SUPPLY
PERALATAN PROTEKSIPMT PMT
AIR BLAST Operating Mechanism ? 1. Hydraulic 2. Pneumatic 3. Spring
SF 6
SISTEM PROTEKSIFungsi peralatan proteksi : adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat serta sekaligus mengamankan bagian yang masih sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar Fungsi Pemutus Tenaga / Circuit Breaker (PMT) : untuk memisahkan/menghubungkan satu bagian jaringan dengan bagian lain, baik jaringan dalam keadaan normal maupun dalam keadaan terganggu. Batas dari bagian-bagian jaringan tersebut dapat terdiri dari satu PMT atau lebih.
Sistem Proteksi harus memenuhi syarat sebagai berikut : - Sensitif yaitu mampu merasakan gangguan sekecil apapun - Andal yaitu akan bekerja bila diperlukan (dependability) dan tidak akan bekerja bila tidak diperlukan (security).
- Selektif yaitu mampu memisahkan jaringan yang terganggu saja. . - Cepat yaitu mampu bekerja secepat-cepatnya.
PEMBAGIAN DAERAH PROTEKSIPUSAT LISTRIK TRANSMISI GARDU INDUK DISTRIBUSI
PM
G
: PMT
Batas-batas jaringan tenaga listrik yang terdiri dari banyak peralatan yang berbeda jenis dan karakteristiknya secara fisik ditandai dengan pemutus tenaga (PMT)
SIMBOL DAN KODE RELE ROTEKSINO. 1 2 3 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11 12 NAMA RELE Master Switching Device Time Lag Starting Or Closing Relay Control Switch Master Controld Device Stoping Device Starting Circuit Breaker Anode Circuit Breaker or Fuse Control Supply Switch Reversing Relay Unit Squence Switch Transformer For Providing Control Supply Overspeed Or Overfrequency Device SIMBOL KODE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
SIMBOL DAN KODE RELE ROTEKSINO. 13 14 15 16 17 18 19 NAMA RELE Syncrhronous Speed Device Underspeed or Underfrequency Device Speed Regulating Device Battery Charging Control Device Field Inverter Switching Device Accelerating or Retarding Device Starting to Running Transition Contactor or Relay SIMBOL KODE 13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24
Valve or Sluice RELE jarak ( Distance relay ) Equalizer Switching Device Temperature Regulating Device Busbar Tie Switching Device Z I> SIMBOL KODE 48 49 50 51 52 53 54 55
50 51 52 53 54 55
56 57 58
Field Application Relay or Device Ireserved for Future Application Ireserved for Future Application
56 57 58
SIMBOL DAN KODE RELE ROTEKSINO. 59 60 61 62 NAMA RELE A.C Overvoltage Relay (OVR) Voltage Balance Relay Current Balance Relay Time Las Stoping or Opening Relay (Relay Waktu Tunda) Fluid or Gas Device (Relay Tekanan Gas Earth Fault Relay (Relay Hubung Tanah) Governoor Refeat Action or Notching Relay Directional Power Relay or Dirrectional OCR Temperature device for Main DC Apparatus Permissive Control Device Rheostat Manually or Power Operated P SIMBOL U> KODE 59 60 61 62
63 64 65 66 67 68 69 70
63 64 65 66 67 68 69 70
SIMBOL DAN KODE RELE ROTEKSINO. 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 NAMA RELE D.C Emergency Circuit Breaker or Contactor D.C Circuit Breaker or Contactor Load Resistor Breaker or Contactor Alarm Relay Position Changing Mechanise D.C Overcurrent Device Impulse Transmiter Phasa Angle Measuring Relay A.C Reclosing Device D.C Undervoltage or No Voltage Relay Frequency Device (Relay Frekwensi) D.C Reclosing Relay f SIMBOL KODE 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82
SIMBOL DAN KODE RELE ROTEKSINO. 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 NAMA RELE Selective Control Device Operating Mechanism Carrier or Pilot Wire Receiving Device Lock Out Relay Differential Current Relay Auxiliary Motor or Generator Main A.C or D.C Generator Regulating Device D.C Voltage Directional relay Door Switch Field Changing Device Anti Pumping device Ireserved for Future Application Bucholz Relay I SIMBOL KODE 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96
PROTEKSI TRANSFORMATOR
TRANSFORMATOR
Trafo tenaga adalah suatu peralatan tenaga listrik yang berfungsi untuk menyalurkan daya/ tenaga listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Bagian-bagian dari trafo adalah sebagai berikut : 1. Main tank didalamnya terdapat inti besi, kumparan trafo, minyak trafo. 2. Bushing sisi tegangan tinggi dan tegangan rendah. sisi
3. OLTC terdapat rangkain - rangkaian dari kumparan trafo yang dapat dipindah dari tap rendah sampai pada ke tap tinggi dengan menggunakan Switch diverter yang digerakkan oleh drive shaft. 4. Konservator gunanya untuk menampung pemuaian minyak trafo 5. Sistem pendingin (ONAN, ONAF, OFAF) 6. Alat pernafasan terdiri dari pernapasan pada tangki utama dan Tap changer 7. Pipa-pipa untuk filter minyak 8. Peralatan proteksi
KONSERVATOR
KLEM BUCHOLTZ RELAY BUSHING JANSEN RELAY
RADIATORTERMOMETER RELAI
SILICAGEL OLTC MEKANIK OLTC KIPAS PENDINGIN KONTROL BOX FAN SILICAGEL MAIN TANK
PERLENGKAPAN TRANSFORMATOR
Single Line TransformatorBUS 150 KV YNyn0(d) In sisi 150 kV Trf : 231 A 300/1 A In sisi 20 kV Trf : 1732 A 2000/1 A BUS 20 KV
51/51N 300/1 A 64
2000/1 A
51/51N 51N 64
12 ;
87 In : 1 A
Wiring Sistem Proteksi TransformatorMarshalling kioskmcbM
Protection Panel
Control PanelVS KV
Open/close close tripA 51/51N MW MVAR KV
VS
87N 51N 87 86
90
TAP
40 ;51N 87N
51/51N
86
fuse
mcb
trip close Open/close
20 kV incoming cubicle
Jenis Gangguan Pada TransformatorGangguan Internal : Gangguan yang terjadi di daerah proteksi trafo, baik di dalam trafo maupun diluar trafo sebatas lokasi CT Gangguan internal dapat dikelompokan menjadi incipient fault dan active fault Incipient fault : gangguan terbentuk lambat, dan akan berkembang menjadi gangguan besar jika tidak terdeteksi dan tidak diatasi. Active fault : disebabkan oleh kegagalan isolasi atau komponen lainnya yang terjadi secara cepat dan biasanya dapat menyebabkan kerusakan yang parah
Jenis Gangguan Pada TransformatorIncipient fault : Overheating Ketidaksempurnaan sambungan baik elektrik maupun magnetik Kebocoran minyak Aliran sistem pendingin tersumbat Kegagalan kipas atau pompa sistem pendingin
overfluxing Terjadi saat overvoltage dan under frekuensi, dapat menyebabkan bertambahnya rugi-rugi besi sehingga terjadi pemanasan yang dapat menyebabkan kerusakan isolasi lempengani inti dan bahkan isolasi belitan
Jenis Gangguan Pada TransformatorOverpressure Pelepasan gas akibat overheating Hubung singkat belitan-belitan sefasa Pelepasan gas akibat proses kimia Active fault : Hubung singkat fasa dengan ground Hubung singkat fasa-fasa Hubung singkat antar lilitan sefasa Core faults Tank faults Bushing flashovers
Jenis Gangguan Pada TransformatorGangguan Internal : Kegagalan isolasi pada belitan, lempengan inti atau baut pengikat inti Penurunan nilai isolasi minyak yang dapat disebabkan oleh :
Kualitas minyak buruk Tercemar uap air Dekomposisi karena overheating, oksidasi akibat sambungan listrik yang buruk
Kebocoran minyak Ketidaktahanan terhadap arus gangguan (electrical dan mechanical stresses) Gangguan pada tap changer Gangguan pada sistem pendingin Gangguan pada bushing
Jenis Gangguan Pada TransformatorGangguan Eksternal : Overload Overvoltage Underfrequency External system short circuit
BAB 2 Pengantar Sistem Proteksi Trafo
Jenis Gangguan Pada TransformatorNo Jenis Gangguan Proteksi Utama1 Hubung singkat di dalam daerah pengamanan trafo Diffrensial REF Bucholz Tangki Tanah Tekanan lebih OCR GFR SBEF Rele suhu Rele suhu Jansen Tekanan lebih OVR LA
Akibat
Back upOCR GFR Kerusakan pada isolasi, kumparan atau inti Tangki meng-gembung
2
Hubung singkat diluar daerah pengamanan trafo Beban lebih Gangguan sistem pendingin Gangguan pada OLTC Tegangan lebih
OCR GFR OCR -
Kerusakan pada isolasi atau kumparan atau NGR Kerusakan isolasi Kerusakan isolasi Kerusakan OLTC
3 4 5
6
-
Kerusakan isolasi
BAB 2 Pengantar Sistem Proteksi Trafo
Jenis Proteksi Pada TransformatorN o Jenis Proteksi e 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Rele Suhu Rele Bucholz Rele Jansen Rele Tekanan Lebih Rele Differensial Rele Tangki Tanah Rele Hubung Tanah Terbatas (REF) Rele Beban Lebih ( OLR ) Rele Arus Lebih ( OCR ) Rele Hubung Tanah ( GFR ) Pelebur ( Fuse ) + + + + + + + Kapasitas (MVA) 10 20 % x > 59 % Dengan demikian 59 % dari belitan sisi Y tidak terproteksi Contoh lain : % Is % belitan yang tidak diproteksi 10 42 30 72
DAERAH YANG DIPROTEKSI Zm Rct Rl Rs Vs Rr Rl Rl Rl Rct Zm
Tegangan pada rele Vs = If ( Rct + 2 Rl ) Stabilising resistor Rst membatasi arus yang melalui rele pada setingnya Rs = Vs / Is - Rr dimana Rr = burden rele knee point CT Vk = 2 Vs = 2 If ( Rct + 2 Rl )
Selama gangguan internal rele high impedans memberikan beban yang berlebihan pada CT. Pada rangkaian rele dan CT mengalami tegangan yang cukup tinggi yang dapat menyebabkan kerusakan pada isolasi belitan sekunder dan rele Tegangan tersebut Vp besarnya Vp = 2 V 2 Vk ( Vf - Vk ) dimana Vf = Ihs / rasio CT x Impedansi rele Jika Vp > 3 KV maka diperlukan resistor pengaman metrosil (non linier resisitor ).
Pola Proteksi SUTT
PENDAHULUANPerintah buka PMT Transmisi
Masukan besaran arus dan tegangan
Relai Proteksi
Sinyal kirim Sinyal terima
Relai Proteksi
Catu Daya (battere)
Indikasi relai Data Scada Disturbance Recorder Evaluasi Gangguan
Proteksi Utama dan Proteksi Cadangan Transmisi
b
Proteksi Cadangan Proteksi Utama Sistem proteksi cadangan lokal Distance relay * OCR & GFR * putt Sistem proteksi cadangan jauh * pott * Zone 2 GI remote * blocking Differential relay * pilot Proteksi utama dan cadangan * current secara hardware harus terpisah * phase Directional comparison relay * impedance * current * superimposedb
Distance Relay o Relai penghantar yang prinsip kerjanya berdasarkan pengukuran impedansi penghantar. o Relai ini mempunyai ketergantungan terhadap besarnya SIR dan keterbatasan sensitivitas untuk gangguan satu fasa ke tanah. o Relai ini mempunyai beberapa karaktristik seperti mho, quadralateral, reaktans, adaptive mho dll. o Sebagai unit proteksi relai ini dilengkapi dengan pola teleproteksi seperti putt, pott dan blocking. o Jika tidak terdapat teleproteksi maka relai ini berupa step distance saja.b
KARAKTERISTIKG DISTANCE RELAY
z4 z3 z2 z1 z reverse PSB z2 z1
z4
b
X z3 z2 z1 R z3 PSB
PRINSIP KERJA
Impedansi penghantar berbanding lurus dengan jarak penghantar. Dasar pengukuran impedansi ialah mengukur besarnya arus dan tegangan gangguan pada lokasi rele terpasang.Af1
Bf2
Rele A
ZS
Zf1
Z1
Zf2
Vf2 Vf1 Vf
Gangguan di dalam daerah pengamanan
Gangguan di luar daerah pengamanan
PRINSIP KERJA
Zs Ir Vs Vr
ZL Zbeban
ZR = V R / I R = ZL + Z beban
Zs Ir Vs Vr
ZL Zbeban
ZR = V R / I R = ZF
Jika setting rele sama dengan ZSet maka rele akan bekerja jika ZF < ZSet
GANGGUAN FASA-FASA Besaran input yang menjadi masukan rele jarak adalah besaran tegangan dan arus tiga fasa. Pada gangguan fasa ke fasa pengukuran yang diambil adalah tegangan fasa ke fasa dan arus pada fasa fasa yang terganggu. Dengan inputan besaran ini maka impedansi yang diukur adalah impedansi urutan positip.IR1 ZS1 VR1 N1 IR2 ZS2 VR2 N2 ZL2 F2 ZL1 I1 I2 F1
GANGGUAN FASA-FASAIR1 ZS1 VR1 N1 IR2 ZS2 VR2 N2 ZL2 F2 ZL1 I1 I2 F1
VB - VC = ( a2 - a ) ( 2 I1 Z L1 + I1 ZS1 ) + ( a - a2 ) I1 ZS1 IB - IC = 2 ( a2 - a ) I1 ZRB = ( VB - VC ) / ( IB - IC ) = Z L1 + (ZS1)/2 - (ZS1)/2 = ZL1
GANGGUAN FASA TANAH
Pada gangguan fasa ke tanah harus dimasukan faktor kompensasi urutan nol. KN = ( ZLo - ZL1 ) / 3 ZL1 Dengan menambahkan faktor ini pada pengukuran arus maka impedansi yang diukur adalah impedansi urutan positip penghantar ( ZL1 ). Impedansi yang diukur rele tanpa faktor kompensasi urutan nol ZRA = VRA / IRA = ZL1 ( 1 + IRN / IRA ( ZL0 - ZL1 ) / 3 ZL1 ) IRN adalah arus residual dari ketiga fasa
GANGGUAN FASA TANAH Lokasi Relai 0 0 1
IRA = 1 IRN = 1 maka ZR = ZL1 ( 1 + ( 3 ZL0 - ZL1 ) / 3 ZL1 )
GANGGUAN FASA TANAH Lokasi Relai -1 -1 2
IRA = 2 IRN = 0 ZR = ZR1
GANGGUAN FASA TANAH Lokasi Relai 1 1 1
IRA = 1 IRN = 3 maka ZR = ZL0
GANGGUAN FASA TANAH
Untuk mendapatkan hasil pengukuran ZL1 untuk semua kondisi VRA / IR = ZL1 ZL1 ( IRA + IRN ( ZL0 - ZL1 ) / 3 ZL1 ) IR maka IR harus sama dengan IRA + IRN ( ZL0 - ZL1 ) / 3 ZL1 Jadi pada masukan rele harus ditambahkan IRN ( ZL0 - ZL1 ) / 3 ZL1 = ZL1
SETTING DISTANCE RELAY
Dapat menentukan arah letak gangguan - Gangguan didepan relai harus bekerja - Gangguan dibelakang relai tidak boleh bekerja Dapat menentukan letak gangguan - Gangguan di dalam daerahnya relai harus bekerja - Gangguan diluar derahnya relai tidak boleh bekerja Beban maksimum tidak boleh masuk jangkauan relai Dapat membedakan gangguan dan ayunan daya
SETTING DISTANCE RELAY A b B ZBC CXtB XtC
ZAB
ZBD ZCD
D
ZDE
E b
Zone-1 Karena adanya kesalahan pengukuran jarak akibat kesalahan CT, PT dan relainya sendiri, maka zone 1 di set lebih kecil dari impedansi penghantar, misal 80 % impedansi penghantar Zone-1 = 0.8 x ZAB
SETTING DISTANCE RELAY A b ZAB B ZBC CXtB XtC
ZBD ZCD
D
ZDE
E b
Zone-2 Zone 2 mengamankan sisa penghantar yang tidak diamankan zone 1dan juga sebagai pengaman cadangan jauh GI di depan. Zone 2 di set dengan delay waktu Zone-2min Zone-2mak Zone-trafo Zone-batas = 1.2 x ZAB = 0.8 x (ZAB + 0.8 x ZBC) = 0.8 x (ZAB + 0.5 x XtB) = ZAB + (0.8 x ZBC)
SETTING DISTANCE RELAY
Zone-2min Zone-2mak
= 1.2 x ZAB = 0.8 x (ZAB + 0.8 x ZBC)
Z2max diambil untuk pht terpendek
A
0.4 - 0.5 det
Z2min Z2max
1.2 - 1.5 det
B
C
D
SETTING DISTANCE RELAY Zone-2min Zone-2mak = 1.2 x ZAB = 0.8 x (ZAB + 0.8 x ZBC)
Zone-2mak > Zone-2min maka Z2 = Zone-2mak0.4 det A
Z2min Z2maxB
SETTING DISTANCE RELAY Zone-2min Zone-2mak = 1.2 x ZAB = 0.8 x (ZAB + 0.8 x ZBC)
Zone-2mak < Zone-2min maka Z2 = Zone-2min
0.8 det A
Z2max
Z2min
B
SETTING DISTANCE RELAY
Zone-3 Zone-3min Zone-3mak Zone-trafo Zone-batas
= 1.2 x (ZAB + k x ZBD), k = infeed factor = 0.8 x (ZAB + 0.8 x k x (ZBC + 0.8 x ZCD) = 0.8 x (ZAB + 0.8 x XtB) = ZAB + (0.8 x k x (ZBC + 0.8 x ZCD)
dipilih nilai terbesar antara Z3min dengan Z3mak. Jika pada gardu induk di depannya terdapat trafo daya, maka jangkauan zone-3 sebaiknya tidak melebihi impedansi trafo ZTR = 0.8 (ZL1 + k.ZTR), dimana k = bagian trafo yang diproteksi, nilai k direkomendasikan = 0.8 Jika overlap dengan zone-3 seksi berikutnya, maka waktu zone-3 dapat dikoordinasikan dengan waktu zone-3 seksi berikutnya.
SETTING DISTANCE RELAY
Zone 3 Reverse Jika Zone 3 reverse memberikan sinyal trip Zr = (1.5 Z2') - ZL1 Jika Zone 3 reverse tidak memberikan sinyal trip Zr = (2 Z2') - ZL1
Z3R (A)
Local bus
Z3 (A) ZL
Near end bus
Far end bus
A
Z2 (B)
B
Z2
KARAKTERISTIKG DISTANCE RELAY
z3 z2 z1
PSB
R
z4 z3 z2 z1 z reverse PSB z2 z1
X z3 z2 z1 PSB R z3 z4
X
Fault Clearing time Kecepatan pemutusan gangguan (fault clearing time) terdiri dari * kecepatan kerja (operating time) rele, * kecepatan buka pemutus tenaga (circuit breaker) * waktu kirim sinyal teleproteksi Fault clearing time pengaman utama pada SPLN 52-1 1984 maupun Grid Code Jawa Bali Edisi 1 2002 o Sistem 150 kV e 120 ms o Sistem 70 kV e 150 ms Fault clearing time pengaman cadangan 500 ms.
Operating timeDengan mempertimbangkan waktu kerja pmt dan waktu yang diperlukan teleproteksi maka operating time relai proteksi utama Di sistem 150 kV * tipikal 30 ms * pada SIR 10 dan reach setting 80 % sebesar 40 ms, Di sistem 70 kV * tipikal 35 ms * pada SIR 10 dan reach setting 80 % sebesar 50 ms.
Line Current Differential RelayEnd A End B
IF IA IB
Relay A
Relay B
Prinsip kerja pengaman differensial arus saluran transmisi mengadaptasi prinsip kerja diferensial arus, yang membedakannya adalah daerah yang diamankan cukup panjang sehingga diperlukan : o Sarana komunikasi antara ujung-ujung saluran. o Relai sejenis pada setiap ujung saluran. Karena ujung-ujung saluran transmisi dipisahkan oleh jarak yang jauh maka masing-masing sisi dihubungkan dengan : o kabel pilot o saluran telekomunikasi : microwave, fiber optic.
Pemilihan Pola Proteksi SUTTPenghantar Pendek Untuk penghantar pendek pola proteksi SUTT yang direkomendasikan adalah Current Differential, Phase Comparison, Directional comparison. Pola ini tidak menyediakan proteksi cadangan jauh untuk GI di depannya sehingga perlu ditambahkan proteksi cadangan jauh berupa step distance. Jika satu dan lain hal tidak dapat dihindarkan pemakaian distance relay untuk SUTT pendek maka distance relay tersebut dipilih pola POTT atau Blocking.b
Pemilihan Pola Proteksi SUTT
Penghantar Sedang Untuk penghantar sedang pola proteksi SUTT yang direkomendasikan adalah Current Differential, Phase Comparison, Directional comparison, Distance Relay dengan pola PUTT atau POTT. Penghantar Panjang Untuk penghantar panjang pola proteksi SUTT yang direkomendasikan adalah Phase Comparison, Directional comparison, Distance Relay dengan pola PUTT atau POTT .b
TELEPROTEKSIPABX TP (DTT + PUTT) LMU PLC
METERING GICLOSE OPEN TS
PROTEKSI
TS CLOSE OPEN
INTERFACE
SCADA
METERING GI
Media Telekomunikasi Media PLC dapat digunakan untuk distance relay, relai directional comparison, dan relai phase comparison. Media Fibre Optic dapat digunakan untuk distance relay, relai directional comparison, relai phase comparison, dan relai current differential. Media Micro Wave dapat digunakan untuk distance relay, relai directional comparison, relai phase comparison, dan relai current differential. Kabel Pilot dapat digunakan untuk relai pilot differential.b
TELEPROTEKSI
Pola Pengaman Pilot (Teleproteksi) Permissive Transfer Trip Underreach Transfer Trip (PUTT) Overreach Transfer Trip (POTT) Blocking
BASIC SCHEME
Z 1 instantaneous Z2, 3, 4 time delay Switch on to fault
Underreach Transfer Trip Scheme
Prinsip Kerja : - Sinyal trip (carrier) dikirim oleh Z1 - Trip Instantenous jika : Z1 deteksi atau Z2 deteksi dengan terima carrierCS A A B
CS B CS
CS
Z1 t2 Z2AND OR
Z1TRIP TRIPOR
t2 Z2AND
CR
CR
Underreach Transfer Trip Scheme
Kelebihan : - Unit protection - Relai yang berpasangan tidak perlu dari satu pabrik. Kekurangan : - Sinyal palsu menyebabkan Z2 trip seketika - Pada saluran pendek jangkauan resistif terbatas. - Transmisi signal PLC melalui saluran yang terganggu. - Pengaruh infeed yang kecil dapat menyebakan relai tidak trip seketika.
Overreach Transfer Trip Scheme
Prinsip Kerja : - Sinyal trip (carrier) dikirim oleh Z2 - Trip Instantenous jika : Z1 deteksi atau Z2 deteksi dengan terima carrierCS A A B
CS B CS
CS
Z1 t2 Z2AND OR
Z1TRIP TRIPOR
t2 Z2AND
CR
CR
Overreach Transfer Trip Scheme
Kelebihan : - Unit protection - Relai yang berpasangan tidak perlu dari satu pabrik. Kekurangan : - Sinyal palsu menyebabkan Z2 trip instantenous - Transmisi signal PLC melalui saluran yang terganggu. - Pengaruh infeed yang kecil dapat menyebakan relai tidak trip seketika.
Blocking Scheme
Prinsip Kerja : - Sinyal block (carrier) dikirim oleh imp. arah belakang - Trip Instantenous jika : Z1 deteksi atau Z2 deteksi dengan tidak terima carrier
CR
CR
yZ2
AND
TRIP
TRIP
AND
yZ2
t2ZR CS CS
t2ZR
Blocking Scheme
Kelebihan : - Jangkauan resistif lebih panjang (dari pola PUTT) - Transmisi signal PLC melalui saluran yang sehat Kekurangan : - Waktu kerja relai lebih lambat (dari PUTT) - Kegagalan penerimaan sinyal PLC/FO dapat menyebabkan tidak selektif. - Relai yang berpasangan sebaiknya dari satu pabrik.
relai bekerja
DISTURBANCE FAULT RECORDER (DFR)
109
Disturbance Recordero Peranan DFR dalam mengevaluasi gangguan o File rekaman gangguan yang berupa COMTRADE (Common Format for Data Exchange). o Play back rekaman gangguan dari alat uji ke relay o Relai IED umumnya memiliki kemampuan merekam gangguan dan file rekaman dalam file COMTRADE. o File gangguan tersebut dapat diambil secara remote dari tempat lain sehingga memudahkan dalam menganalisa gangguan dari tempat lain.b
110
Disturbance Fault Recorder ( DFR ) :Suatu alat yang dapat mengukur dan merekam besaran listrik seperti arus ( I ), tegangan (V) dan frekuensi (F) pada saat sebelum, selama dan setelah gangguan. Disturbance Recorder yang saat ini sudah merupakan suatu kebutuhan, dapat membantu perekaman data dari Sistem Tenaga Listrik termasuk Sistem Proteksi serta peralatan terkait lainnya yang pada akhirnya membantu dalam analisa dan memastikan bahwa sistem telah bekerja dengan baik.
BAB 3 DFR
111
3.1 Prinsip Kerja DFR :DFR akan bekerja secara real time untuk memonitor kondisi listrik dan peralatan terkait lainnya, karena menggunakan sistem digital maka semua data dikonversikan ke bentuk digital dan disimpan di memori. Pada saat terjadi gangguan, hasil monitor tersebut akan tersimpan secara permanen dalam bentuk hasil cetakan di kertas dan data memori.
BAB 3 DFR
112
Manfaat DFR : Mendeteksi penyebab gangguan Mengetahui lamanya gangguan (fault clearing time) Mengetahui besaran listrik seperti Arus (I), Tegangan (V) dan Frekuensi (F) Mengetahui unjuk kerja sistem proteksi terpasang Melihat harmonik dari sistem tenaga Listrik Melihat apakah CT normal / tidak ( jenuh) Memastikan bahwa PMT bekerja dengan baik Dokumentasi
BAB 3 DFR
113
Pengembangan DFR : Time Synchronizing (GPS) Master Station Monitoring Frekuensi DC Monitoring
Bagian dari DFR (Disturbance Fault Recorder) : DAU (Data Acquisition Unit) AC/DC Power Supply Communication Channel Sistem Alarm
BAB 3 DFR
114
INPUT
OUTPUT
ANALOG
16 Channel
PRINTER
DAUEVENT 32 Channel
Data Acquisition Unit
COMM
KE MASTER DFR
SYNCHR
ALARM RELAY
DC POWER AC POWER EXTERNAL KEY BOARD & SCREEN
BAB 3 DFR
115
Menganalisa rekaman DFR : Pada kondisi normal, arus dan tegangan akan menggambarkan sinusoidal (50HZ) yang sempurna. Besaran arus dan tegangan tersebut dapat diukur dengan memperhatikan skala rekaman, serta ratio CT & PT. Setiap trigger karena besaran analog yang diluar normal, DFR akan menggambarkan pada bagian sensor digital, serta bentuk sinusoidal arus/tegangan akan berubah menjadi lebih besar atau Lebih kecil. Apabila perubahan besaran analog ini diikuti dengan bekerjanya proteksi maka diikuti dengan perubahan status input digital. Bila PMT juga bekerja, maka dapat dilihat status PMT sebagai input digital yang berubah. Setiap trigger karena perubahan status input digital, DFR akan menggambarkannya pada bagian digital, dimana garisnya akan berubah menjadi terputusBAB 3 DFR
116
Format file COMTRADE COMTRADE : Common Format for Transient Data Exchange IEEE Std C37.111-1991 IEEE Std C37.111-1999 (revision) Format standard untuk file berisi data transient Disket sebagai media perpindahan file File COMTRADE dapat dibaca oleh berbagai sistem simulasi dan digital device
Jenis file dalam format COMTRADE Header (.HDR)- ASCII text file - informasi tambahan : kondisi transient
Configuration (.CFG)- informasi penting : interpretasi nilai pada file .DAT - ASCII text file
Data (.DAT)- nilai data - ASCII data file atau binary data file
Information (.INF) optional file- rekaman data untuk meningkatkan analisa
Penerapan AutoRecloser
Persamaan transfer daya antara 2 sistem pembangkit
X E1 E1 . E2 . sin H XT E2
P=
Dimana : E1 dan E2 tegangan masing-masing pembangkit. H = perbedaan sudut fasa antara E1 dengan E2 XT = reaktansi transfer antara E1 dengan E2
Impedansi gangguan shunts adalah : Kombinasi dari rangkaian impedansi urutan negative dan atau rangkaian impedansi urutan nol yang tersambung ke rangkaian impedansi urutan positip Impedansi gangguan shunts untuk beberapa kondisi adalah : Tanpa gangguan Gangguan fasa-tanah Gangguan 2 fasa : Zf = ~ : Zf = Z2 + Z0 : Zf = Z2
Gangguan 2 fasa-tanah : Zf = (Z2 . Z0) / (Z2 + Z0) Gangguan 3 fasa : Zf = 0
Kurva sudut daya untuk berbagai jenis gangguan
Power
Tanpa gangguan
2 fasa sehat & 1 fasa trip 1 fasa ke tanah fasa-fasa-tanah H Tanpa gangguan Gangguan fasa-tanah Gangguan 2 fasa : Zf = ~ : Zf = Z2 + Z0 : Zf = Z2
Gangguan 2 fasa-tanah : Zf = (Z2 . Z0) / (Z2 + Z0) Gangguan 3 fasa : Zf = 0
Batas Stabilitas tanpa Auto-Reclose
Power1 F Po A E D G 2 B C H 3
H0 H1 H2 Gambar 1.2 Kondisi stabilitas sistem masih dicapai
Batas Kondisi stabilitas sistem
Power1 F
Po
A
E D 2
G 3
B
C
H0 H1
H2
H
Batas Kondisi stabilitas sistem bertambah dengan pengoperasian A/R.
G
PoPo A
F E D
H 1
3 2 B C
H0 H1 H2
H3
H
Manfaat A/R
Mempertahankan kesinambungan pelayanan energi listrik Stabilitas sistem terpelihara Mengurangi dampak gangguan yang bersifat temporer Meningkatkan kinerja sistem penyaluran
Faktor yang mempengaruhi pola A/R
Batas stabilitas sistem Karakteristik/ kemampuan pmt Karakteristik peralatan proteksi Konfigurasi jaringan Persyaratan kedua ujung saluran
Waktu de-ionisasi udaraTegangan Sistem (kV) 66 110 132 220 275 400 Waktu Deionisi (detik) 0.1 0.15 0.17 0.28 0.3 0.5
Pertimbangan konfigurasi jaringan dalam pemilihan pola A/R
Jaringan radial sirkit tunggal. Jaringan radial sirkit ganda. Jaringan looping sirkit tunggal. Jaringan looping sirkit ganda
Persyaratan pada kedua ujung saluran
kemungkinan reclose pada gangguan permanen. kemungkinan gagal sinkron pada saat reclose. salah satu sisi tersambung ke unit pembangkit. penutupan dua pmt yang tidak serentak
Pola A/R yang dapat dipilih :1. Single shot 2. A/R cepat untuk : a. Satu fasa b. Tiga fasa c. Satu atau tiga fasa 3. A/R lambat untuk tiga fasa.
Kondisi A/R tidak boleh bekerja bila :PMT dibuka secara manual atau beberapa saat setelah ditutup secara manual PMT trip oleh CBF atau DTT PMT trip oleh pengaman cadangan PMT trip oleh SOTF PMT trip oleh out of step protection.
INSTANT OF FAULT Operates Resets
PROTECTION OPERATING TIME Arc Trip coil Contacts Contacts energized separate extinguishe Fully open d CIRCUIT BREAKEROPENING ARCING TIME TIME OPERATING TIME DEAD TIME CLOSSING TIME
Closing circuit energized
Contacts make
Contacts Fully clossed
TRANSIENT FAULT
SYSTEM DISTURBANCE TIME Operates Resets Reclose on to fault Operates Resets
PROTECTION OPERATING TIME Trip coil Contacts Arc Contacts energized separate extinguishe Fully open d CIRCUIT BREAKEROPENING ARCING TIME TIME OPERATE TIME Reclose initiated by protection DEAD TIME CLOSSING TIME
PERMANENT FAULT
Closing circuit energized
Contacts make
Contacts Fully clossed
Contacts Separate
Contacts Fully open Arc Extinguishe Circuit breaker locks out d
Trip coil energizedRelay ready to respond to further fault incidents (after successful reclosure)
AUTO-RECLOSE RELAY
DEAD TIME
CLOSING PULSE TIME RECLAIM TIME
TIME
Setting A/R
Dead time SPARLebih kecil dari seting discrepancy dan seting GFR Lebih besar dari operating time pmt, waktu reset mekanik pmt, dan waktu pemadaman busur api + waktu deionisasi udara. Tipikal set 0.5 s/d 1.0 detik.
Reclaim time SPAR:
Memberi kesempatan pmt untuk kesiapan siklus O-C-O berikutnya. Tipikal 40 detik.
Koordinasi Seting A/R Dengan OLS dan OCR
t
Pada saat gangguan OCR harus bekerja lebih cepat dari OLS OLS diseting maksimum 1 detik lebih cepat dari seting OCR pada 2 In. Dead time TPAR diseting lebih cepat dari OLS (tols)
t2In-OCR
OLS
tolsOCR
1.1 In
2In
In
Dead time untuk TPAR :
Diseting lebih cepat dari OLS (tols) Lebih besar dari operating time pmt, waktu reset mekanik pmt, dan waktu pemadaman busur api + waktu deionisasi udara. Tipikal set 5 s/d 60 detik. Seting berbeda di kedua sisi.
Reclaim time TPAR :
Memberi kesempatan Pmt untuk kesiapan siklus O-C-O berikutnya. Tipikal 40 detik
Seting Dead time TPAR berbeda untuk kedua sisi :Untuk sumber di kedua sisi maka sisi dengan fault level rendah reclose terlebih dahulu baru kemudian sisi lawannya. Untuk sumber di satu sisi (radial double sirkit) bila tidak terdapat S/C untuk operasi manual yang terpisah dari S/C untuk A/R maka untuk keperluan manuver operasi, reclose pertama dapat dilakukan dari sisi sumber.
SUTT Yang Tersambung ke Pembangkit
A/R untuk SUTT yang kedua sisi tersambung ke Pembangkit maka pola yang dipilih TPAR (inisiate gangguan satu fasa) dengan seting dead time lebih lama. SUTT yang hanya satu sisi tersambung ke pembangkit maka pola yang dipilih TPAR dengan pola S/C di sisi pembangkit diseting DL/DB out.
GI dengan pola 11/2 (satu setengah) PMT
Penutupan dua PMT yang tidak serentak. Disarankan pertama reclose untuk pmt line yang terhubung langsung ke busbar baru kemudian PMT tengah dimasukan secara manual atau reclose dengan delay.
Pengoperasian High Speed A/R (A/R cepat)1. A/R cepat untuk 1 fasa, 3 fasa atau 1+3 fasa 2. Pengoperasian high speed A/R 3 (tiga) fasa : a. pertimbangan stabilitas b. pertimbangan tegangan lebih transien. c. tidak membahayakan turbin/generator 3. Siklus kerja (duty cycle) dari PMT harus sesuai untuk operasi dengan A/R cepat. 4. sistem proteksi di kedua ujung saluran bekerja pada basic time/ instantenous.
Pengoperasian A/R lambat tiga fasaHanya untuk tiga fasa Pengoperasian A/R cepat tiga fasa menghadapi kendala seperti yang diuraikan sebelumnya Harus dilengkapi dengan relai synchro check atau relai lain (rele daya) yang dapat berfungsi untuk memastikan bahwa kondisi sinkron pada PMT yang akan reclose masih dipenuhi
Penerapan A/R cepat 1 fasaDapat diterapkan pada konfigurasi atau sistem berikut : SUTET SUTT jaringan radial sirkit tunggal atau ganda. SUTT jaringan looping sirkit tunggal atau ganda.
Penerapan A/R cepat 3 fasaDapat diterapkan pada konfigurasi atau sistem berikut : a. SUTT jaringan radial sirkit tunggal atau ganda. b. SUTT jaringan looping sirkit tunggal atau ganda. Catatan :Harus dilengkapi dengan relai synchro check atau relai lain (rele daya) yang dapat berfungsi untuk memastikan bahwa kondisi sinkron pada PMT yang akan reclose masih dipenuhi
Penerapan A/R lambat 3 (tiga) fasaDapat diterapkan pada konfigurasi atau sistem berikut : a. SUTT jaringan radial sirkit tunggal atau ganda. b. SUTT jaringan looping sirkit tunggal atau ganda.
Kriteria Seting SynchroCheckSumber di kedua sisi : Di sisi dengan fault level rendah S/C diset dengan DL/LB IN dan LL/DB IN. Di sisi dengan fault level tinggi S/C diset dengan DL/LB OUT dan LL/DB IN.
Kriteria Seting SynchroCheck (S/C)Sistem radial double sirkit Bila tidak terdapat S/C untuk operasi manual yang terpisah dari S/C untuk A/R maka untuk keperluan manuver operasi, seting S/C dapat dilakukan sbb : Di sisi sumber S/C diset dengan DL/LB IN dan LL/DB IN Di sisi lainnya S/C diset dengan DL/LB IN dan LL/DB IN
Prioritas Pengoperasian A/RSUTT yang tidak memenuhi kriteria keandalan N-1, SUTT yang memasok kawasan industri yang memerlukan keandalan tinggi dan SUTT dengan frekuensi gangguan temporer yang tinggi SUTT sirkit tunggal radial atau looping SUTT sirkit ganda radial atau looping.