Proteksi Tegangan Lebih Tegangan Lebih Transien
Proteksi Tegangan Lebih Tegangan Lebih Transien Yaitu tegangan lebih yang terjadi dalam waktu yang singkat dan bersifat sementara pada sistem tenaga listrik
Proteksi Tegangan Lebih Sumber Tegangan Lebih Transien - pensaklaran kapasitor - penggandaan tegangan transien pensaklaran kapasitor - sambaran petir - ferroresonance Dapat juga disebabkan oleh peralatan elektronika daya
Sumber tegangan lebih transien 1. Pensaklaran kapasitor
TRAFO
IMPEDANSI SALURAN
TITIK PENGAMATAN
KAPASITOR
Sumber tegangan lebih transien 1. Pensaklaran kapasitor TEGANGAN
WAKTU
Sumber tegangan lebih transien 2. Penggandaan transien pensaklaran kapasitor TRAFO DISTRIBUSI
GI
C1 C2 BEBAN
Sumber tegangan lebih transien 2. Penggandaan transien pensaklaran kapasitor
2 1.5
1.5
1
1
0.5
0.5
0
0
-0.5
-0.5
-1 -1.5
-1 -1.5
Sumber tegangan lebih transien 3. Petir
TRAFO
Sumber tegangan lebih transien 3. Petir
A
E C
A. B. C. D. E.
Primer Pentanahan primer Sekunder Pentanahan sekunder Pentanahan bangunan
D B
Sumber tegangan lebih transien 4. Ferroresonance Yaitu resonansi yang terjadi akibat kapasitansi dan induktansi inti besi. Gangguan yang umum terjadi pada saat impedansi magnetisasi trafo dalam hubungan seri dengan kapasitor
Sumber tegangan lebih transien 4. Ferroresonance Kasus-kasus pemicu ferroresonance yang paling sering terjadi : a. Pensaklaran trafo tiga fasa tanpa beban, tetapi hanya satu fasa yang terhubung (dua fasa lain terbuka) sebelum semua fasa terhubung b. Pensaklaran trafo tiga fasa tanpa beban dengan dua fasa yang terhubung sebelum semua fasa terhubung c. Terrbukanya pengaman trafo (sekring) atau operasi recloser yang menyebabkan terjadinya kondisi a atau b pada trafo
Prinsip-prinsip perlindungan tegangan lebih 1. Membatasi tegangan yang melalui isolasi yang sensitif 2. Mengalihkan arus surja menjauhi beban 3. Menahan arus surja agar tidak menuju ke beban 4. Menyatukan pentanahan sistem dan peralatan 5. Mengurangi atau mencegah aliran arus surja melalui pentanahan 6. Membentuk filter lolos bawah (low pass filter) yang bersifat membatasi atau menahan gangguan
Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Surge arresters dan transient voltage surge suppressors (TVSS) 2. Isolation transformers 3. Low pass filter 4. Low impedance power conditioners 5. Utility surge arresters
Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Surge arresters dan transient voltage surge suppressors (TVSS) → Melindungi teg. lebih transien membatasi tegangan maksimum → Dua model: crowbar dan clamping
dengan
Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Surge arresters dan transient voltage surge suppressors (TVSS) Model crowbar → “Normally open” → Peralatan dibuat dari celah yang berisi udara atau gas tertentu → Ketika gangguan, menjadi rangkaian hubung singkat sehingga tegangan saluran menjadi nol sampai gangguan hilang (kira-kira satu setengah gelombang)
Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Surge arresters dan transient voltage surge suppressors (TVSS) Model clamping → “Normally” ada arus bocor yang sangat kecil → Peralatan dibuat dari resistor nonlinier atau dioda zener → Ketika gangguan, impedansinya menurun dengan cepat namun tidak sampai terhubung singkat
Peralatan perlindungan tegangan lebih 2. Isolation transformers → Melemahkan noise frekuensi tinggi dan transien → Dapat membatasi gangguan tegangan akibat pensaklaran elektronika daya → Dapat mengurangi transien pensaklaran kapasitor atau sambaran petir
Peralatan perlindungan tegangan lebih 2. Isolation transformers C
PRIMER
SEKUNDER BEBAN
LINE
C
Rangkaian isolation transformers
Peralatan perlindungan tegangan lebih 2. Isolation transformers C
PRIMER LINE
Rangkaian isolation perisai elektrostatis
SEKUNDER BEBAN
transformers
dengan
Peralatan perlindungan tegangan lebih 3. Low pass filter → Melewatkan tegangan frekuensi rendah dan menahan atau meniadakan tegangan dengan frekuensi tinggi → Melindungi teg. lebih transien khususnya transien frekuensi tinggi → Terdiri dari kombinasi induktor yang dipasang seri dan kapasitor yang dipasang paralel → Dapat dikombinasikan dengan arester yang dipasang seri dengan kapasitor
Peralatan perlindungan tegangan lebih 4. Low impedance power conditioners → Dirancang untuk interaksi dengan switch-mode power supplies (SMPS) pada peralatan elektronik → Impedansi jauh lebih rendah daripada isolation transformers → Telah dilengkapi dengan filter (memiliki filter internal)
Peralatan perlindungan tegangan lebih 4. Low impedance power conditioners → Dapat mengatasi gangguan frekuensi tinggi (noise dan impulse) → Masalah : dapat menguatkan tegangan transien frekuensi rendah dan menengah
Peralatan perlindungan tegangan lebih 4. Low impedance power conditioners LOW-IMPEDANCE TRANSFORMER LINE
LINE
NEUTRAL
NEUTRAL
GROUND
GROUND
Rangkaian low-impedande power conditioner
Peralatan perlindungan tegangan lebih 5. Utility surge arresters → Membatasi tegangan lebih dengan membatasi tegangan maksimum → Tiga jenis : Gapped silicon carbide, gapless MOV, Gapped MOV
Peralatan perlindungan tegangan lebih 5. Utility surge arresters Resistance-graded Gap structure
SiC (a) Gapped Silicon Carbide
Peralatan perlindungan tegangan lebih 5. Utility surge arresters ZnO
(b) Gapless MOV
Peralatan perlindungan tegangan lebih 5. Utility surge arresters
ZnO
(c) Gapped MOV
Bahan kuliah dapat diunduh di : sutanfirdaus.staff.unri.ac.id
Proteksi Tegangan Lebih Proteksi Tegangan Lebih Transien
Prinsip-prinsip perlindungan tegangan lebih 1. Membatasi tegangan yang melalui isolasi yang sensitif 2. Mengalihkan arus surja menjauhi beban 3. Menahan arus surja agar tidak menuju ke beban 4. Menyatukan pentanahan sistem dan peralatan 5. Mengurangi atau mencegah aliran arus surja melalui pentanahan 6. Membentuk low pass filter yang bersifat membatasi atau menahan gangguan
Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Transient voltage surge suppressors (TVSS) 2. Isolation transformers 3. Low pass filter 4. Low impedance power conditioners 5. Surge arresters
Peralatan perlindungan tegangan lebih Bentuklah 5 kelompok dari 5 topik peralatan perlindungan tegangan lebih transien, kemudian buatlah makalah tentang satu produk peralatan yang sesuai dengan topik yang dimaksud dengan mendeskripsikan : 1. Material / komponen penyusun peralatan 2. Prinsip kerja peralatan 3. Karakteristik kerja proteksi peralatan
Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Material / komponen penyusun peralatan
Peralatan perlindungan tegangan lebih 2. Prinsip kerja peralatan 1. Karakteristik kerja proteksi peralatan
Peralatan perlindungan tegangan lebih 3. Karakteristik kerja proteksi peralatan
Bahan kuliah dapat diunduh di : sutanfirdaus.staff.unri.ac.id
Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Transient voltage surge suppressors (TVSS) ardiansyah. Akto, hendri 2. Isolation transformers khairus shalih, farisi, m bobby, silvia 3. Low pass filter sihar, tumpak, ferry m 4. Low impedance power conditioners athur, donald, ferry b 5. Surge arresters yakub j, nico l, noza. edo
SISTEM PENGAMAN TENAGA LISTRIK WAHYUDI Teknik Elektro ITS
GANGGUAN 2 PADA SISTEM TENAGA LISTRIK WAHYUDI Teknik Elektro ITS
Gangguan2 pada sistem tenaga listrik Sifat gangguan : - sementara/temporer - permanen Asal gangguan : - dari dalam - dari luar sistem
Gangguan jatuh tegangan • Selisih tegangan pengiriman dengan tegangan penerimaan Tergantung parameter saluran : R , L , C dan G serta pada beban dan power faktor
Gangguan petir • Bunga api listrik(electrical discharge) diudara, antara awan dengan awan atau awan dengan bumi / tanah - Merupakan gelombang berjalan - Tegangan lebih ( over voltage ) • Gelombang sambaran petir - Sambaran langsung mengenai ril dan atau peralatan GI, tidak mungkin ditahan oleh isolasi yang ada - Sambaran induksi, awan menginduksikan muatan listrik yang polaritasnya berlawanan dan menimbulkan muatan terikat pada peralatan serta terjadi pelepasan muatan dari awan, merupakan gelombang berjalan yang besarnya tergantung keadaan pelepasan antara 100 s/d 200 KV - Sambaran dekat, gelombang berjalan yang datang ke peralatan GI dari sambaran petir pada saluran transmissi
Gangguan Surja Hubung • Penutupan saluran tak serempak pada pemutus tiga phasa ( 2,76 pu ) • Penutupan kembali saluran dengan cepat( 2,5 sampai 4,25 pu) • Pelepasan beban akibat gangguan (1,1 sampai 1,2 pu) • Penutupan saluran yang semula tidak masuk sistem jadi masuk sistem (1,5 pu) • Switching transformator yaitu terpotongnya arus pembangkitan pada transformator ( 2,75 pu ) • Switching reaktor & kapasitor untuk pengaturan tegangan sistem ( 2,5 pu ) Jadi tegangan lebih akibat proses switching berkisar antara 1,1 pu sampai 4,25 pu
Pengertian dan Fungsi Rele Pengaman WAHYUDI Teknik Elektro ITS
Rele Pengaman Peralatan listrik yang dirancang untuk mulai pemisahan bagian sistem tenaga listrik atau untuk mengoperasikan signal bila terjadi gangguan BLOK DIAGRAM
GANGGUAN
RELE
PEMUTUS
TRIP/SIGNAL SET
A I
SENSING ELEMENT
B
COMPARISON ELEMENT
RELE
CONTROL ELEMENT
Syarat-syarat rele pengaman Untuk menjamin keandalan, rele pengaman harus Untuk menjamin keandalan, rele pengaman harus memenuhi persyaratan sbb : memenuhi persyaratan sbb : -Kecepatan Bereaksi -Kecepatan Bereaksi Saat mulai ada gangguan sampai pelepasan pemutus Saat mulai ada gangguan sampai pelepasan pemutus (CB), dimana kadang-kadang diperlukan kelambatan (CB), dimana kadang-kadang diperlukan kelambatan waktu : waktu : top = tp + tcb top = tp + tcb top = waktu total top = waktu total tp = waktu bereaksi dari unit rele tp = waktu bereaksi dari unit rele tcb = waktu pelepasan CB tcb = waktu pelepasan CB Kecepatan pemutus arus gangguan dapat mengurangi Kecepatan pemutus arus gangguan dapat mengurangi kerusakan serta menjaga stabilitas operasi mesin-mesin kerusakan serta menjaga stabilitas operasi mesin-mesin
-Kepekaan Operasi ( sensitivity ) Kemampuan rele pengaman untuk memberikan respon bila merasakan gangguan. Ks = Ihsmin/Ipp Ihs min = arus hubung singkat minimum Ipp = arus pick-up pada sisi primer trafo arus
-Selektif ( selectivity ) Kemampuan rele pengaman untuk menentukan titik dimana gangguan muncul dan memutuskan rangkaian dengan membuka CB terdekat.
-Keandalan ( reliability ) Jumlah rele yang bekerja atau mengamankan terhadap jumlah gangguan yang terjadi. Keandalan rele yang baik adalah 90-99 % -Ekonomis Penggunaan rele selain memenuhi syarat diatas, juga harus disesuaikan dengan harga peralatan yang diamankan.
Didalam penerapan rele perlu diperhatikan beberapa kondisi sistem tenaga listrik • Daya terbalik : arus dan tegangan gangguan berubah dengan berubahnya arah daya. • Sistem pentanahan netral : arus dan tegangan berubah dengan berubahnya sistem pentanahan. • Rangkaian ganda ( double circuit ) dan bercabang ditengah : pada saluran multi circuit sejajar perlu diperhatikan impedansi urutan nolnya karena pengaruh pentanahan rangkaian lain yang mempengaruhi perubahan arus urutan nol sehingga mempengaruhi kemampuan rele jarak disamping arus gangguan mengalir kedaerah luar perlindungan dan berpengaruh pada rele arah.
Pemilihan macam rele pengaman yang dipergunakan
• Tipe dan rating peralatan • Tingkat kepentingan peralatan • Lokasi atau letak peralatan dalam sistem tenaga • Kemungkinan terjadinya gangguan • Harga peralatan
Fungsi Rele Pengaman • • • • • •
Membunyikan alarm, menutup rangkaian trip dari pemutus rangkaian untuk membebaskan peralatan dari gangguan yang terjadi. Membebaskan bagian yang bekerja tidak normal Membebaskan dengan segera bagian yang terganggu Melokalisir akibat dari gangguan Memberikan petunjuk atas lokasi serta macam dari gangguan Penghematan ± 0,5 – 2 %
FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERENCANAAN DAN KONSTRUKSI RELE -Karakteristik rele bekerja atas dasar tanggapan thdp jenis gangguan -Daerah Penyetelan variabel setting rele -Spesifikasi rele sesuai dengan negara pemakai -Ketahanan terhadap effek transient -Konstruksi rele harus kompak, sederhana dan mempermudah pemeliharaan -Pengawatan dan pengaturan terminal sehingga mudah testing dan pencarian gangguan -Modifikasi disesuaikan dengan kondisi
Klasifikasi Rele Pengaman WAHYUDI Teknik Elektro ITS
Klasifikasi rele pengaman • Berdasarkan prinsip kerja –rele elekromagnetik –rele induksi –rele moving coil -rele elektronik –rele elektrodinamik –rele polarisasi –rele thermis –rele digital dll • Berdasarkan besaran yang diukur arus, tegangan, daya, impedansi, reaktansi, frekwen si, dsb dibedakan atas rele2 yang bekerja bila -diatas besaran yang ditentukan( over ) -dibawah besaran yang ditentukan ( under ) -arah aliran daya ( directional )
• Berdasarkan cara penyambungannya -rele seri -rele shunt -rele seri dan shunt • Berdasarkan cara kerja element kontrol –direct acting (langsung) –indirect acting (tidak langsung ) • Berdasarkan cara menghubungkan sensing element -rele primer –rele secondair, diperlukan CT dan atau PT • Berdasarkan tugasnya -rele utama, elemen utama dalam sistem pengamanan, berhubungan langsung dengan besaran yang diamankan –rele bantu,elemen pembantu yang bertugas memperbanyak kontak, menjalankan signal dan lainnya • Berdasarkan waktu bekerjanya rele –tanpa kelambatan waktu –dengan kelambatan waktu
Pengaman Pada SistemTenaga Listrik WAHYUDI Teknik Elektro ITS
Daerah Pengaman pada Sistem Tenaga Listrik
Penempatan peralatan pengaman pada Stator, Rotor dan Prime Mover
Table Power Transformer Protection A b n o r m a l C o n d itio n
P ro te c tio n
R e m a rks
I n c ip ie n t f a u lts b e lo w o il le v e l
B u c h h o lz r e la y s o u n d s
B u c h h o lz r e la y u s e d f o r
r e s u lt in g in d e c o m p o s it io n o f o il,
a la r m ( G a s a c t u a t e d r e la y )
t r a n s f o r m e r o f r a t in g 5 0 0 K V A
f a u lt s b e t w e e n p h a s e s a n d b e t w e e n
and above
p h a s e a n d g ro u n d
L a r g e in t e r n a l f a u lt s p h a s e t o p h a s e , p h a s e t o g r o u n d , b e lo w
E a r t h f a u lt s
o il le v e l
1 . B u c h h o lz r e la y t r ip s t h e
B u c h h o lz r e la y t o o s lo w a n d le s s
c ir c u it b r e a k e r
s e n s it iv e
2 . M e r z P r ic e p e r c e n ta g e
M e r z P r ic e p e r c e n t a g e
d if f e r e n t ia l p r o t e c t io n
d if f e r e n t ia l p r o t e c t io n u s e d f o r
3 . H i g h s p e e d h ig h s e t
tra n s fo rm e rs o f a n d a b o v e 5
o v e r c u r r e n t r e la y
MVA
1 . M e r z P r ic e p e r c e n ta g e
F o r tra n s fo rm e r o f a n d a b o v e 5
d if f e r e n t ia l p r o t e c t io n
MVA
2 . E a r th f a u l t r e la y
a . I n s t a n t a n e o u s R e s t r ic t e d E . F . R e la y b . T im e la g E . F R e la y
1 . G r a d e d t im e la g o v e r T h r o u g h f a u lts
c u r r e n t r e la y 2 . H .V F u s e s
P r o t e c t io n o f d is t r ib u ti o n tra n s fo rm e r S m a ll d is t r ib u t io n t r a n s f o r m e r u p to 5 0 0 K V A
1 . T h e r m a l o v e r lo a d r e la y
G e n e r a ll y t e m p e r a tu r e in d ic a to r s a re p ro v id e d o n th e tr a n s fo rm e r s .
O v e r lo a d s
2 . T e m p e r a t u r e r e la y s s o u n d a la r m
T e m p . in c r e a s e is in d ic a t e d o n c o n t r o l b o a r d a ls o . F a n s s t a r t e d a t c e r t a in te m p .
Lanjutan tabel power transformer protection A b n o r m a l C o n d it io n H ig h V o lta g e S u r g e s d u e lig h tn in g ,
P r o t e c t io n 1 . H o rn g a p s
s w itc h in g
R em ark s N o t fa v o u r e d fo r im p o r ta n t tr a n s fo rm e r
2 . L ig h tn in g a r r e s te r s
In a d d itio n to L .A .s fo r in c o m in g lin e s
O n ly fu s e s fo r e a r th fa u lt p r o te c tio n s a n d p h a s e fa u lt p r o te c tio n . O v e r lo a d p r o te c tio n g e n e r a lly n o t S m a ll d is tr ib u tio n tr a n s fo r m e r
p r o v id e d F o r m o r e im p o r ta n t tr a n s fo r m e rs o f a b o u t 5 0 0 K V A O v e r c u r r e n t r e la y s In s ta n ta n e o u s e a r th fa u lt r e la y s
T r a n s fo rm e rs in im p o r ta n t lo c a tio n s r a tin g s 5 0 0
R e s tr ic te d e a r th fa u lt p r o te c tio n
K V A a nd a bo ve
O v e r u r r e n t p r o te c tio n B u c h h o lz r e la y
Table Protection of Large Generator Transformer Unit Protection of Generator
Generator-transformer overall differential protection*
Transformer together
Generator protection
Generator differential protection* Stator earth fault protection* Negative phase sequence protection againstunbalanced loading*** Inter-turn fault protection Reverse power protection Field failure protection** Rotor earth fault protection Temperature sensors in slots*** Overcurrent relays in stator and rolar circuits Lightning arrester for generator overvolatage protection
Protection of unit
Differential protection*
auxiliary transformer
Restricted earth fault protection* Buchholz relay Overcurrent protection Winding and oil temperature sensors
Protection of main
HV overcurrent protection*
transformer
HV Restricted earth fault protection* Buchholz relay Winding and oil temperature sensors Lightning arresters on HV side
