Relay Pembangkit Lur P3B JB

of 29 /29
Koordinasi Relay antara Pembangkitan dan Penyaluran PLN P3B Jawa-Bali

Transcript of Relay Pembangkit Lur P3B JB

Page 1: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Koordinasi Relay antara Pembangkitan dan

PenyaluranPLN P3B Jawa-Bali

Page 2: Relay Pembangkit Lur P3B JB

PROTEKSI GENERATOR & TRAFO STEP UP

Kelompok I (21G,51G/51V, 51GT,51NGT,51NT)

Kelompok II (81,24 atau 59/81)

Kelompok III (78,40)

Kelompok IV (51N/ST)

Proteksi Cadangan

Proteksi Utama

Differential Relay (87) 87T

G

T

51NT

50/51UAT

87UAT

51N

87GT

G 87G

59/81

60

21

21 Y

40

46

32

50/51

59GN

7881

Voltage Balance Relay (60)

Negative Sequence Relay (46)

Directional Power Relay (32)

Page 3: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Yang perlu diperhatikan dalam koordinasi proteksi grid dan pembangkit :

Variasi Frekuensi (49.50 – 50.50 Hz)Variasi Tegangan Sistem ( 150 kV :-10% hingga +5%)

(500 kV : -5% hingga +5%)

Fault Clearing timeBasic Fault clearing time

* 90 ms pada 500 kV * 120 ms pada 150 kV

Back-up time * 400 ms untuk Zone-2

operating timeCBF time

* 200 – 250 msSelektifitas antara generator dan sistem

* discriminating time 300 ms

Kondisi Sistem Operasi

Page 4: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Proteksi Cadangan Generator dan Trafo yang harus dikoordinasikan dengan Proteksi Penghantar

I. Back up relay proteksi untuk phase to phase atau phase to ground fault (21G, 51G/51V, 51GT, 51NGT dan 51 NT)

II. Frekuensi dan Relay Over Excitation (81G, 24 atau 59/81)

III. Out of Step dan Relay Loss of Field ( 78 dan 40)

IV. Back Up Proteksi Trafo Start up untuk phase to ground fault (51N/ST)

Page 5: Relay Pembangkit Lur P3B JB

I. Back Up Relay Proteksi Untuk Phase to Phase atau Phase to Ground Fault

(21G, 51G/51V, 51GT, 51NGT & 51 NT)

Page 6: Relay Pembangkit Lur P3B JB

I.a. Distance Relay (21G)

Proteksi back up yang berguna untuk memisahkan generator dan trafo generator dengan sistem , apabila ada gangguan pada generator atau trafo generator yang mana tidak diatasi oleh proteksi utama

Page 7: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Yang harus diperhatikan dalam setting :

Jangkauan Impedansi 21G harus dikoordinasikan dengan impedansi line relay dan CBF, ketika jangkauan impedansi 21G melewati impedansi line.

Operating time harus di-delay > dari 700 millisecond. Berdasarkan pada :

- CBF operating time : 200 msec. tCBF < 250 msec.

- Zone-2 distance relay operating time : 400 msec

- Discriminating time (t) diantara dua relai : 300 msec

G

21

Z1fZ1b

Z1f + t(700ms)

GT

ZL

Page 8: Relay Pembangkit Lur P3B JB

I.b. Over Current Relay (51G, 51T dan 51 NGT)

Yang harus diperhatikan dalam setting :

Current setting merupakan tanggung jawab pembangkitOperating time harus dikoordinasikan dengan sistem proteksi transmisi , seperti 21-Line, CBF dan proteksi Bus barRelay harus memiliki karakteristik Inverse Time Time delay 700 ms

Untuk memisahkan generator dengan sistem , apabila ada gangguan pada sistem yang mana tidak diatasi oleh proteksi utama

Page 9: Relay Pembangkit Lur P3B JB

II. Frekuensi dan Relay Over Excitation (81G, 24 atau 59/81)

Page 10: Relay Pembangkit Lur P3B JB

GRID CODE SISTEM TRANSMISI JAWA BALIFrekuensi nominal 50 Hz, diusahakan untuk tidak lebih rendah dari 49.5 Hz atau lebih tinggi dari 50.5 Hz, dan selama waktu keadaan darurat (emergency) dan gangguan, frekuensi sistem diijinkan turun hingga 47.5 Hz atau naik hingga 52 Hz sebelum unit pembangkit diijinkan keluar dari operasi.

II.a. Under Frequency Relay (81G)

Yang harus diperhatikan dalam setting :

Harus mempertimbangkan keamanan peralatan pembangkit

Harus mendukung Load Shedding dan Islanding operation

Tidak trip pada operasi normal (49.5 <f<50.5 Hz)

Dimungkinkan untuk trip dengan time delay pada Load Shedding atau Islanding operation (47.5<f<49.5 Hz)

Dapat trip secara instan pada frekuensi dibawah Load Shedding or Islanding operation (f< 47.5 Hz)

Bila memiliki lebih dari satu unit daripada unit kedua, dimungkinkan untuk tidak trip secara instan pada 52 Hz

Untuk mendeteksi overloading yang disebabkan oleh berbagai macam gangguan sistem atau kondisi operasi

Page 11: Relay Pembangkit Lur P3B JB

II.b. Over Excitation Relay (24)

Yang harus diperhatikan dalam setting :

Harus mempertimbangkan keamanan peralatan pembangkit terhadap over excitationHarus mendukung Load Shedding dan Islanding operationTidak trip pada V/Hz < 1.1 pu (Vmax = 1.1 pu dan fmin = 47.5/50 pu)Trip secara instan pada V/Hz > 1.1 pu

Over excitation dapat menyebabkan panas pada stator generator atau trafo generator

Page 12: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Contoh Setting relay 24 pada PLTGU Cilegon

59/81 G Charc vs TG Over Exc Limit

0.95

1

1.05

1.1

1.15

1.2

1.25

2 5 7 10 20 30 40 50 60 70 80 100 200 600

Time (sec)

Rat

io o

f te

rm V

to

fre

q (

pu

)

Setting Capability

KURVA KETAHANAN GENERATOR & SETTING RELAY 24 G TERHADAP GANGGUAN OVER EXCITATION TERHADAP WAKTU

Page 13: Relay Pembangkit Lur P3B JB

III. Out of Step dan Relay Loss of Field ( 78 dan 40)

Page 14: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Yang harus diperhatikan dalam setting :

Proteksi bekerja dengan cepat untuk loss of excitation dengan inisial machine loading yang tinggiZone proteksi dari 40G relay sebaiknya tidak menyebabkan pengurangan kapabilitas generator (under-excited operating capability)Relay sebaiknya tidak berkerja dikarenakan recoverable power swing dalam sistem

III.a. Loss of Field Relay (40G)

Loss of excitation dapat menyebabkan tingginya nilai arus yang mana dapat membahayakan (overheat pada rotor dan stator generator)

Page 15: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Loss of Field Relay (40G)

o Trip seketika (instant) untuk kondisi beban sebesar 30 % atau lebih besar

o Trip dengan delay (0.5 hingga 0.6 sec) untuk kondisi beban yang kecil

Page 16: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Karakteristik Loss of Field

o Titik impedansi final tergantung beban pada loss of excitation mesin dan bervariasi dari Xd’/2 pada beban penuh hingga Xd pada saat tanpa beban.

o Kurva impedansi locus tergantung pada nilai impedansi sistem. Untuk impedansi sistem kurang dari 20% langsung ke titik final dan untuk impedansi sistem yang lebih besar, kurva akan berbentuk spiral menuju titik final.

Page 17: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Karakteristik Loss of Field

A

C

XT

XG

D

ZS

EG/ES = 1

EG ES

XGA

XT ZS

o Pada zero slip XG sama dengan Xd (synchronous reactance) dan pada 100% slip XG sama dengan Xd” (sub transient reactance).

o Pada kasus tertentu, impedansi sama dengan Xd’ (transient reactance) pada 50% slip dan pada 2Xd’ dengan slip 0.33%

o Berdasarkan pengalaman slip terjadi pada saat asinkron yang sangat rendah mendekati 1 %

Page 18: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Contoh : Suralaya 4 x 400 MW + 3 x 600 MW

2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 22

1.5

1

0.5

0

0.5

1

1.5

22

2

SVXk

SHXk

X0 k

X2 k

X3 k

X4 k

X5 k

XX4 k

Xloss4 k

XLk

Xgtk

Xrloss1y

Xrloss2y

XP0 x

Xuel0 x

22 SVRk SHRk R0 k R2 k R3 k R4 k R5 k RR4 k Rloss4 k RLk Rgtk Rrloss1y Rrloss2y RP0 x Ruel0 x

o MVA Sc =21.807o Slip = 0.1

(40)*Kurang sesuai

Page 19: Relay Pembangkit Lur P3B JB

2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 22

1.5

1

0.5

0

0.5

1

1.5

22

2

SVXk

SHXk

X0 k

X2 k

X3 k

X4 k

X5 k

XX4 k

Xloss4 k

XLk

Xgtk

Xrloss1y

Xrloss2y

XP0 x

Xuel0 x

22 SVRk SHRk R0 k R2 k R3 k R4 k R5 k RR4 k Rloss4 k RLk Rgtk Rrloss1y Rrloss2y RP0 x Ruel0 x

Contoh : Suralaya 4 x 400 MW + 3 x 600 MW

o MVA Sc =21.807

o Slip = 1%

(40)*Kurang sesuai

Page 20: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Contoh : Suralaya 4 x 400 MW + 3 x 600 MW

o MVA Sc =21.807

o Slip = 10%

2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 22

1.5

1

0.5

0

0.5

1

1.5

22

2

SVXk

SHXk

X0 k

X2 k

X3 k

X4 k

X5 k

XX4 k

Xloss4 k

XLk

Xgtk

Xrloss1y

Xrloss2y

XP0 x

Xuel0 x

22 SVRk SHRk R0 k R2 k R3 k R4 k R5 k RR4 k Rloss4 k RLk Rgtk Rrloss1y Rrloss2y RP0 x Ruel0 x(40)*Sesuai

Page 21: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Yang harus diperhatikan dalam setting :• Out of step relay beroperasi pada kondisi lepas

sinkron yang terjadi di generator• Out of step relay tidak bekerja saat power swing

terjadi di luar generator• Relay tetap berkerja dengan baik selama kondisi

lepas sinkron pole slipping yang rendah atau besar.

• Out of step relay hanya diijinkan bekerja pada power angle antara generator dan sistem dalam keadaan kurang tenaga

• Out of step relay tidak bekerja pada recoverable power swing

III.b. Out of Step Relay (78)

Untuk mengamankan mesin dari osilasi mekanis yang disebabkan oleh pole slipping pada generator.

Page 22: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Out of Step Relay (78)

Page 23: Relay Pembangkit Lur P3B JB

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 11

0.5

0

0.5

11

1

XLk

X0 k

X2 k

X3 k

X4 k

X5 k

XX11 y

XX12 y

XX13 y

XX14 y

XX15 y

Xm y

SVXk

SHXk

11 RLk R0 k R2 k R3 k R4 k R5 k RR11 y RR12 y RR13 y RR14 y RR15 y Rm y SVRk SHRk

Contoh : Suralaya 4 x 400 MW + 3 x 600 MW

o MVA Sc =21.807

o Slip = 0.1

(78)*Kurang sesuai

Page 24: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Locus Impedansi pada Eg/Es=1,2

Jangkauan Outside Forward 78 G

Jangkauan Inside Forward 78 G

Locus Impedansi pada Eg/Es=1,0

Locus Impedansi pada Eg/Es=0,8

Jangkauan Inside Reverse 78 G

Jangkauan Outside Reverse 78G

o Paiton 5&6 + Paiton PLN MVA Sc =11.793

o Slip = 10

Contoh : Paiton 2 x 610 MW

2 0 22

0

22.0

2.0

XLk

X,0 k

X,2 k

X,3 k

X,4 k

X,5 k

X7,1 y

X7,2 y

X7,3 y

X7,4 y

X7,5 y

X7,6 y

Xup1y

Xup2y

Xlo1y

Xlo2y

22 ,,,,,,,,,,,,,,,RLkR,0 k

R,2 k

R,3 k

R,4 k

R,5 k

R7,1 y

R7,2 y

R7,3 y

R7,4 y

R7,5 y

R7,6 y

Rup1yRup2

yRlo1

yRlo2

y

(78)*Kurang sesuai

Page 25: Relay Pembangkit Lur P3B JB

2 0 22

0

22.0

2.0

XLk

X0 k

X2 k

X3 k

X4 k

X5 k

X71 y

X72 y

X73 y

X74 y

X75 y

X76 y

Xup1y

Xup2y

Xlo1y

Xlo2y

22 RLk R0 k R2 k R3 k R4 k R5 k R71 y R72 y R73 y R74 y R75 y R76 y Rup1y Rup2y Rlo1y Rlo2y

Contoh : Paiton 2 x 610 MW

o Paiton 5&6 + Paiton PLN MVA Sc =11.793

o Slip = 1

(78)*Kurang sesuai

Page 26: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Contoh Koordinasi Relai antara 78G dan 40 G pole 10 %

Locus Impedansi Eg/Es=0,8

2 0 22

0

22

2

XLk

X,0 k

X,2 k

X,5 k

X7,1 y

X7,2 y

X7,3 y

X7,4 y

X7,5 y

X7,6 y

X41y

XC,0 x

Xup1y

Xup2y

Xlo1y

Xlo2y

22 ,,,,,,,,,,,,,,,RLkR,0 k

R,2 k

R,5 k

R7,1 y

R7,2 y

R7,3 y

R7,4 y

R7,5 y

R7,6 y

R41yRC

,0 xRup1

yRup2

yRlo1

yRlo2

y

Kurva kapabilitas generator

Jangkauan 40 G

Jangkauan Outside Forward 78G

Jangkauan Inside Forward 78G

Jangkauan Inside Reverse 78G

Jangkauan Outside forward 78G

*Kurang sesuai

Page 27: Relay Pembangkit Lur P3B JB

IV. Back Up Proteksi Trafo Start up untuk phase to ground fault (51N/ST)

Page 28: Relay Pembangkit Lur P3B JB

IV. Start-up Transformer Protection (51N/ST)

Untuk memisahkan auxiliary trafo dengan sistem bila gangguan sistem pada auxiliary pembangkit tidak teratasi oleh proteksi utama

Yang harus diperhatikan dalam setting :

Current setting merupakan tanggung jawab pembangkitOperating time harus dikoordinasikan dengan back up proteksi sistem transmisi, seperti GFR Line dan GFR Trafo Inter BusRelay harus memiliki karakteristik Inverse Time Time delay 1500 ms

Page 29: Relay Pembangkit Lur P3B JB

Terimakasih