Oleh :I Made Agus Mahardiananta
Dosen Pembimbing:Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT
Ir. R. Wahyudi
EVALUASI KOORDINASI SISTEM PROTEKSI PADA JARINGAN 150kV DAN 20Kv PT.PLN
(PERSERO) APJ GILIMANUK
Latar Belakang PT.PLN Bali sebagai perusahaan listrik nasional
memiliki target menjadi perusahaan world classservice dalam mendistribusikan listrik kepelanggan. Koordinasi peralatan pengaman di PT.PLN Bali
masih belum baik. PT.PLN Bali perlu menganalisa ulang koordinasi
sistem proteksi agar mendapatkan keandalan yang baik.
TujuanMengetahui besar arus hubung singkat pada sistem
150kV dan 20kV pada GI Gilimanuk penyulang
Gilimanuk, Melaya dan Menjangan dan memperhatikan
setting peralatan yang terpasang.
Batasan Masalah Dalam pengerjaan tugas akhir, permasalahan
dibatasi dengan asumsi sebagai berikut :1. Analisa sistem tenaga yang dilakukan meliputi analisa
hubung singkat.2. Peralatan pengaman yang disetting dan dikoordinasi
yaitu rele arus lebih (Over Current Relay), dan recloser.
3. Studi kasus dilaksanakan di jaringan 150kV dan 20kV di Gardu Induk Gilimanuk.
Teori Penunjang menurut BS 142- 1983
batas penyetelan antaranominal 1.05 – 1.3 Iset . Mengacu pada standarttersebut, pada tugas akhirini lebih amannyamenggunakan konstanta1.2 Iset.
Teori PenunjangJadi untuk setingnya dapat dilihat sebagai berikut:
Iset ≥ 1,2 x Inominal
Is =
dimana :Is = arus seting
Pemilihan tap yang digunakan = Is / In
Seting arus actual Iset = tap x In x CT Dicari nilai dibawahnya yang terdekat.
rasio_ctsetI
Teori PenunjangPada penyetelan rele arus lebih juga harus memperhatikanbatas maksimum seting , untuk alasan keamanan dan back up hingga ke sisi muara (downstream) estimasi seting ditetapkan : I set ≤ 0.8 Isc min
Mengacu pada konsep diatas persyaratan setelan arus dapat dirumuskan sebagai berikut :
1,2 I nominal < Iset ≤ 0,8 Isc min
Teori Penunjang Setelan time dial menentukan waktu
operasi rele. Untuk menentukan time dial dari masing-masing kurvakarakteristik invers rele arus lebih dapatdigunakan persamaan sebagai berikutyang sesuai dengan standard BS 142 dan IEC 60225-3 :
td =
Di mana :td = waktu operasi (detik)T = time dialI = nilai arus (Ampere)Iset = arus pickup (Ampere)
Nilai α dan β dapat dilihat pada tabel di bawah ini :
Isc min dan Isc max pada setiap busNama Bus
Isc min 30 cycle (KA) Isc Max 4 cycle (KA)bus LBS poll
1g 2,957 3,415
bus 2g2,964 3,422
bus 1g7,550 8,718
bus 398m0,869 1,003
bus 3m0,605 0,699
bus 4m2,393 2,764
bus 2m2,396 2,767
bus 1m7,550 8,718
bus 354mj0,837 0,967
bus 308mj1,190 1,374
Nama Bus Isc min 30 cycle (KA) Isc Max 4 cycle (KA)
bus 304mj 1,290 1,490
bus 197mj 1,929 2,227
bus 188mj 2,892 3,420
bus 187mj 2,962 3,420
bus 1mj 7,550 8,718
Kurva Eksisting Tipikal 1
2265MVAsc
CB1Bus 1
Relay 2
Trafo 1 Gilimanuk 10
MVA
Relay 1
CB 2Bus 2
Relay 3g
CB 4
Kabel Tanah
SW 11
Line 434Bus 426
Fuse 47
Line 436
Fuse 48
Bus 418
Fuse 46
Cable 22Bus 420
Trafo ML025 345kVA
Lump 312 28kVA
Kurva Eksisting Tipikal 1
Dari kurva koordinasi eksisting padagambar disamping dapat kita lihat terdapatbeberapa kesalahan koordinasi yang terjadiyaitu :
Pada tanda nomor 1, eksisting time highset pada rele 2 diset pada 0,3s. Inimerupakan settingan yang salah karenaketika terjadi gangguan diatas trafo, rele 2akan bekerja sangat lama sehingga bisamengakibatkan arus gangguan merusaktrafo.
Pada tanda nomer 2 Terjadi salahkoordinasi antara rele 2 dan 1 dengan rele3g, Setting low set pada rele 2 dan rele 1mengalami miss coordination dengan rele3g, ditakutkan apabila terjadi gangguanoverload di bawah rele 3g dan besarnyaantara 30-100 A , maka yang akan bekerjalebih dahulu adalah rele 1 dan 2.
Tabel Perbandingan Eksisting danResetting Tipikal 1
Eksisting rele Resetting rele
Rele 3g Areva p125 Areva p125
CT = 1000/5 CT = 400/5
Current setting (I>) 0,29 x 1000 = 290 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348Time dial 1,5s Time dial 0,05sCurrent high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>)
5 x 400 = 2000Time delay 0,1s Time delay 0,1s
Rele 1 Areva p125 Areva p125
CT = 1000/5 CT = 400/5
Current setting (I>) 0,288 x 1000 = 288 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348Time dial 0,5s Time dial 0,125sCurrent high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>)
5 x 400 = 2000Time delay 0,3s Time delay 0,3s
Rele 2 Areva p125 Areva p125
CT = 1000/5 CT = 50/5
Current setting (I>) 0,04 x 1000 = 40 Current setting (I>) 0,93 x 50 = 46,5Time dial 0,5s Time dial 0,25sCurrent high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>)
40 x 50 = 2000Time delay 0,3s Time delay
0,1s
Kurva Resetting Tipikal 12265MVAsc
CB1Bus 1
Relay 2
Trafo 1 Gilimanuk 10
MVA
Relay 1
CB 2Bus 2
Relay 3g
CB 4
Kabel Tanah
SW 11
Line 434Bus 426
Fuse 47
Line 436
Fuse 48
Bus 418
Fuse 46
Cable 22Bus 420
Trafo ML025 345kVA
Lump 312 28kVA
0,1
0,3
0,1
Kurva Resetting Tipikal 1 Pada gambar di samping setting
koordinasi rele yang terjadi setelahperhitungan resetting adalah :
Kondisi setting time pada high setpada rele 2 diganti menjadi 0,1s.apabila terjadi gangguan diatastrafo, maka rele 2 akan bekerjadengan cepat. Sehingga trafomenjadi lebih aman.
Setelah dilakukan resetting apabilaterjadi gangguan overload antara30-100 A, maka rele yang bekerjapertama kali bukan rele 1 dan 2tetapi rele 3g kemudian dilanjutkanrele 1, dan rele 2 .
Kurva Eksisting Tipikal 22265MVAsc
CB1Bus 1
Relay 2
Trafo 1 Gilimanuk 10
MVA
Relay 1
CB 2Bus 2
Relay 3m
CB 1
Kabel Tanah
MVTIC
Line 5
Bus 4
Bus 5
LBS KlatakanBus 16
Line 8Line 12
Bus 20Line 21
Bus 25Line 23Bus 23
Line 10Bus 11Line 25Bus 397
A3C
REC 1
Bus 356Line 382
Bus 398Line 28Bus 32
Line 30Bus 34Line 32Bus 36
Line 34Bus 399
Line 36Bus 403Line 62
Bus 62Line 64Bus 65
Line 68LBS
MelayaLine 72Bus 69Line 74Bus 71Line 76
LBS Gor MelayaLine 78Bus 404Line 80
Bus 106Line 118Bus 109Line 122
LBS Candikusuma
Line 124Bus 112Line 126Bus 114Line 128Bus 116Line 130
Bus 119Line 134Bus 406Line 136
LBS ModingLine 157Bus 144Line 159Bus 147Line 161Bus 160Line 175
Bus 163LBS Tuwed
Line 179Bus 164Line 181
Bus 177Line 195Bus 179Line 197Bus 181Fuse 31
Line 201Line 201
Fuse 1Trafo ML039
100kVALump 140
35kVA
Kurva Eksisting Tipikal 2 Dari kurva eksisting tipikal 2 dapat kita
lihat bahwa terjadi kesalahan koordinasiyaitu :
Pada tanda 1, eksisting time high setpada ke-3 rele diset pada 0,3s. Pada rele1 dan 3 ini tidak sesuai standart dimanawaktu kerja rele backup seharusnya disetantara 0,2s-0,4s, sedangkan untuk rele2 diatas trafo seharusnya dikembalikanlagi menjadi 0,1s.
Pada tanda 2, ketika terjadi gangguan dibus 4 yang seharusnya bekerja adalahlow set dari rele 3m, tetapi padakeadaan ini yang bekerja pertama kaliadalah high set dari rele 1.
Pada tanda 3, setting untuk lowest darirele 2 dan rele 3 terlalu dekat.
Tabel Perbandingan Eksisting danReseting Tipikal 2
Eksisting Resetting
Rele 3m Areva p125 Areva p125CT = 1000/5 CT = 400/5
Current setting (I>) 0,29 x 1000 = 290 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348Time dial 0,35s Time dial 0,1sCurrent high set (I>>) 8 x 1000 = 8000 Current high set (I>>) 5 x 400 = 2000Time delay 0,3s Time delay 0,1s
Rele 1 Areva p125 Areva p125CT = 1000/5 CT = 400/5
Current setting (I>) 0,288 x 1000 = 288 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348Time dial 0,5s Time dial 0,15sCurrent high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>) 5 x 400 = 2000Time delay 0,3s Time delay 0,3s
Rele 2 Areva p125 Areva p125CT = 1000/5 CT = 50/5
Current setting (I>) 0,04 x 1000 = 40 Current setting (I>) 0,93 x 50 = 46,5Time dial 0,5s Time dial 0,25sCurrent high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>) 40 x 50 = 2000Time delay 0,3s Time delay 0,1s
Recloser1 CooperF6 Cooper F6nCT = 500/1 nCT = 500/1
Trip low set 200 Trip low set 200Trip high set 2 x 200 = 400 Trip high set 1,81 x 200 = 362Time delay 0,15s Time delay 0,1s
Kurva Resetting Tipikal 22265MVAsc
CB1Bus 1
Relay 2
Trafo 1 Gilimanuk 10
MVA
Relay 1
CB 2Bus 2
Relay 3m
CB 1
Kabel Tanah
MVTIC
Line 5
Bus 4
Bus 5
LBS KlatakanBus 16
Line 8Line 12
Bus 20Line 21
Bus 25Line 23Bus 23
Line 10Bus 11Line 25Bus 397
A3C
REC 1
Bus 356Line 382
Bus 398Line 28Bus 32
Line 30Bus 34Line 32Bus 36
Line 34Bus 399
Line 36Bus 403Line 62
Bus 62Line 64Bus 65
Line 68LBS
MelayaLine 72Bus 69Line 74Bus 71Line 76
LBS Gor MelayaLine 78Bus 404Line 80
Bus 106Line 118Bus 109Line 122
LBS Candikusuma
Line 124Bus 112Line 126Bus 114Line 128Bus 116Line 130
Bus 119Line 134Bus 406Line 136
LBS ModingLine 157Bus 144Line 159Bus 147Line 161Bus 160Line 175
Bus 163LBS Tuwed
Line 179Bus 164Line 181
Bus 177Line 195Bus 179Line 197Bus 181Fuse 31
Line 201Line 201
Fuse 1Trafo ML039
100kVALump 140
35kVA
0,3
0,5
0,1
Kurva Resetting Tipikal 2 Dari gambar kurva resetting dapat kita
lihat hasil dari plot resetting yang sudahdihitung, dari hasil plot dapat disimpulkan bahwa
Pada tanda no 1, setting waktu sudahdiatur menurut standar IEEE 242dimana rele 2 dan 3m sebagai backup,setting waktunya antara 0,2s-0,4s. danrele 1 yang letaknya diatas trafo settingwaktunya dikembalikan menjadi 0,1s.
Pada tanda no 2, ketika terjadigangguan di bus 4, maka rele yangbekerja sudah sesuai dengan urutannya,yaitu rele 3m, rele 2 dan rele 1.
Pada tanda no 3, setting lowest untukrele 1 dan rele 2 sudah dilakukanperhitungan ulang, sehingga jarak antarasetting lowest rele 1 dan rele 2 tidakterlalu dekat.
Tabel Eksisting Tipikal 3CB3
Bus 1
Relay 3mj
Trafo 2 Gilimanuk 10
MVA
Relay 2mj
CB 1Bus 187
Relay 1mj
CB 4
Kabel TanahBus 188
MVTIC1Bus 189
Line 204Bus 191Line 206
LBS Sumber KelampokBus 194Line 208
MVTIC2
Bus 197MVTIC3
Line 212Bus 200
Line 214
Line 218LBS
PahlengkongLine 220Bus 207Line 222
Bus 2Line 224
Bus 4Line 230Bus 223Line 241
Bus 225Line 243Bus 228Line 247Bus 230
Line 249Bus 235
LBS PejarakanLine 251Bus 236Line 255Bus 238
Line 257Bus 241Line 261Bus 245Line 265
LBS Motorized lpd
PejakaraLine 267
Bus 248Line 269Bus 250
Kabel Tanah 2Line 278Bus 261Line 280
LBS Sumberkima
Line 282Bus 264Line 284Bus 266Line 286
Bus 271Line 292Bus 273Line 294Bus 275Line 296
Bus 278Line 300
LBS Pemuteran
Bus 280Line 302Bus 281Line 303Bus 284Line 307Bus 286Line 309
Bus 306Line 311Bus 290
Line 313Bus 292Line 315Bus 294Line 317Bus 296Line 319Bus 298
Line 321LBS
Matahari
Line 323Bus 302Line 325Bus 304
Line 327Recloser MatahariLine 329Bus 308Line 331Bus 310Line 333Bus 317Line 339Bus 319Line 341Bus 321
Line 343Bus 323Line 345Bus 325Line 347Bus 327
Line 349
LBS Gondol
Line 351Bus 330Line 352Bus 332Line 354Bus 337Line 360Bus 339Line 362Bus 341Line 364
Bus 343
Line 366Bus 346Line 370Bus 348Line 372Bus 350
Fuse 1
Line 376Trafo GR115
50kVALump 273
10kVA
Kurva Eksisting Tipikal 3 Dari kurva eksisting tipikal 2 dapat kita lihat
bahwa terjadi kesalahan koordinasi yaitu : Pada tanda 1, dapat dilihat bahwa setting
waktu untuk recloser matahari, trimbawan,rele 3mj, rele 2mj dan rele 1mj tidakmemenuhi standar IEEE. Dimana seharusnyarecloser trimbawan menjadi backup darirecloser matahari, begitu juga untuk rele1mj, 2mj. Dan untuk rele 1mj seharusnyadisetting 0,1s karena letaknya diatas trafo.
Pada tanda 2, dapat dilihat ketika terjadigangguan di bus 308, yang seharusnyabekerja adalah recloser matahari, tetapi padakeadaan ini yang bekerja pertama kali adalahlowset dari rele 1mj.
Pada tanda 3, terlihat settingan dari ke-3 relemasih belum baik.
Pada tanda 4, setting low set dan high setuntuk recloser matahari dan reclosertrimbawan sama. Seharusnya reclosertrimbawan menjadi backup dari reclosermatahari.
Tabel Perbandingan Eksisting danResetting Tipikal 3
Eksisting rele Resetting rele
Rele 1mj Areva p125 Areva p125CT = 1000/5 CT = 400/5
Current setting (I>) 0,29 x 1000 = 290 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348Time dial 0,075s Time dial 0,175sCurrent high set (I>>) 40 x 1000 = 40000 Current high set (I>>) 5 x 400 = 2000Time delay 0,1s Time delay 0,5s
Rele 2mj Areva p125 Areva p125CT = 1000/5 CT = 400/5
Current setting (I>) 0,29 x 1000 = 290 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348Time dial 0,125s Time dial 0,25sCurrent high set (I>>) 8 x 1000 = 8000 Current high set (I>>) 5 x 400 = 2000Time delay 0,5s Time delay 0,7s
Rele 3mj Areva p125 Areva p125CT = 1000/5 CT = 50/5
Current setting (I>) 0,01 x 1000 = 100 Current setting (I>) 0,93 x 50 = 46,5Time dial 0,225s Time dial 0,275sCurrent high set (I>>) 40 x 1000 = 40000 Current high set (I>>) 40 x 50 = 2000Time delay 0,3s Time delay 0,1s
Recloser Matahari
CooperF6 Cooper F6nCT = 500/1 nCT = 500/1
Trip low set 200 Trip low set 200Trip high set 2 x 200 = 400 Trip high set 1,81 x 200 = 362Time delay 0,15s Time delay 0,1s
RecloserTrimbawan
CooperF6 Cooper F6nCT = 500/1 nCT = 500/1
Trip low set 200 Trip low set 200Trip high set 2 x 200 = 400 Trip high set 1,64 x 200 = 328Time delay 0,15s Time delay 0,3s
Kurva Resetting Tipikal 3CB3
Bus 1
Relay 3mj
Trafo 2 Gilimanuk 10
MVA
Relay 2mj
CB 1Bus 187
Relay 1mj
CB 4
Kabel TanahBus 188
MVTIC1Bus 189
Line 204Bus 191Line 206
LBS Sumber KelampokBus 194Line 208
MVTIC2
Bus 197MVTIC3
Line 212Bus 200
Line 214
Line 218LBS
PahlengkongLine 220Bus 207Line 222
Bus 2Line 224
Bus 4Line 230Bus 223Line 241
Bus 225Line 243Bus 228Line 247Bus 230
Line 249Bus 235
LBS PejarakanLine 251Bus 236Line 255Bus 238
Line 257Bus 241Line 261Bus 245Line 265
LBS Motorized lpd
PejakaraLine 267
Bus 248Line 269Bus 250
Kabel Tanah 2Line 278Bus 261Line 280
LBS Sumberkima
Line 282Bus 264Line 284Bus 266Line 286
Bus 271Line 292Bus 273Line 294Bus 275Line 296
Bus 278Line 300
LBS Pemuteran
Bus 280Line 302Bus 281Line 303Bus 284Line 307Bus 286Line 309
Bus 306Line 311Bus 290
Line 313Bus 292Line 315Bus 294Line 317Bus 296Line 319Bus 298
Line 321LBS
Matahari
Line 323Bus 302Line 325Bus 304
Line 327Recloser MatahariLine 329Bus 308Line 331Bus 310Line 333Bus 317Line 339Bus 319Line 341Bus 321
Line 343Bus 323Line 345Bus 325Line 347Bus 327
Line 349
LBS Gondol
Line 351Bus 330Line 352Bus 332Line 354Bus 337Line 360Bus 339Line 362Bus 341Line 364
Bus 343
Line 366Bus 346Line 370Bus 348Line 372Bus 350
Fuse 1
Line 376Trafo GR115
50kVALump 273
10kVA
0,1
0,3
0,5
0,7
0,1
Kurva Resetting Tipikal 3 Dari gambar kurva resetting dapat kita
lihat hasil dari plot resetting yang sudahdihitung, dari hasil plot dapat disimpulkan bahwa
Pada tanda 1, dapat dilihat bahwasetting waktu untuk recloser mataharitelah diset ulang menjadi 0,1s, reclosertrimbawan diset menjadi 0,3s, rele 1mjdiset menjadi 0,5s, rele 2mj disetmenjadi 0,7s dan rele 1mj dikembalikanmenjadi 0,1s karena letaknya diatastrafo.
Pada tanda 2, ketika terjadi gangguan dibus 308, maka recloser matahari yangpertama bekerja.
Pada tanda 3, setting untuk semua relesudah disetting ulang.
Pada tanda 4, setting highest dan lowestuntuk ke-2 recloser sudah disettingulang.
Kesimpulan Hasil plot kurva data eksisting PT. PLN (Persero) APJ Gilimanuk memperlihatkan bahwa banyak
rele yang terjadi miss-coordination dan overlaping antara rele utama dengan rele backup. Hal ini berartikoordinasi kerja antar rele tidak dapat berjalan dengan baik dan tidak sesuai urutannya.
Terdapat pergantian CT dari 1000/5 menjadi 400/5 dan dari 1000/5 menjadi 50/5, ini dilakukankarena permintaan langsung dari perusahaan. Selain itu juga CT 400/5 dan 50/5 sudah mencukupiuntuk arus yang mengalir di rele masing – masing.
Setelah dilakukan perhitungan manual dan dilanjutkan dengan ploting TCC, Hasil plot kurvaresetting PT. PLN (Persero) APJ Gilimanuk memperlihatkan bahwa tidak ada rele dan recloser yangterjadi miss-coordination dan overlaping antara rele utama dengan rele backup. Dapat dikatakan bahwakoordinasi kerja antar rele dapat berjalan dengan baik dan sesuai urutannya.
Grading time yang digunakan untuk koordinasi kerja dari rele pengaman dan recloser adalah sebesar0,2 detik. Hal ini dianggap sesuai karena dengan grading time sebesar 0,2 – 0,4 detik dapatmemberikan waktu yang cukup kepada rele pengaman utama untuk selesai memutus gangguanterlebih dahulu. Sehingga kejadian trip secara bersamaan antara rele pengaman utama dan relebackup pada saat terjadi gangguan hubung singkat dapat dihindari dan koordinasi kerja antar rele danrecloser dapat berjalan dengan baik. Pemilihan grading time sebesar 0,2 detik dianggap paling sesuaimengingat rele yang digunakan adalah rele digital. Pemilihan grading time sebesar 0,2 detik sesuaidengan standar IEEE 242.
SaranKarena adanya setelan yang kurang tepat serta koordinasiyang kurang baik pada beberapa peralatan pengamantersebut, maka direkomendasikan untuk melakukanpenggantian setelan dan CT sesuai dengan setelan yangdiperoleh dari hasil analisis yang telah dilakukan dalamtugas akhir ini. Sehingga diharapkan dapat membantuPT.PLN Bali dalam mencapai target menjadi perusahaandengan pelayanan World Class Service.
Top Related