ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Surabaya, Surabaya, 6 Agustus 2007 PLN LITBANG
1
SINGLE LINE DIAGRAM SISTEM 20KV ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
2
1
SINGLE LINE DIAGRAM – JAWA TIMUR ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
3
RESUME-1 ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Trafo Arus dan Trafo Tegangan CT dengan multi tap, apakah dengan tap di primer atau di sekunder? Sekunder CT & PT harus dibumikan. CT tidak boleh tidak dibumikan atau jangan
dibumikan di dua tempat, yaitu dibumikan di CT dan terminal blok. Sekunder CT yang tidak dipakai, harus dihubung singkat. Tetapi sekunder CT yang telah
dipakai, terminal lainnya yang tidak terpakai (pada multi rasio di tap sekunder) tidak boleh dihubung singkat. Polaritas CT tidak terbalik. CT untuk meter mudah diketahui saat berbeban, tetapi untuk relai proteksi berarah diketahui setelah ada kejadian gangguan, dimana relai berarah tidak kerja. Beda core CT, oleh sebab itu CT untuk proteksi tidak boleh tertukar dengan CT pengukuran Rasio CT & PT harus sesuai yang diinginkan Burden CT & PT diukur dan tidak melebihi data ratingnya Diukur/diuji lengkung kemagnetan, tegangan saturasi dan resistansi belitan Dihitung dan diperiksa apakah CT akan jenuh dengan arus gangguan maksimum. Apakah CT jenuh pada keadaan transien akan mempengaruhi unjuk kerja relai? Segel untuk wiring ke rangkaian pengukuran (untuk kWh transaksi ke konsumen)?
4
2
RESUME-2 ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Relai Proteksi Rating arus relai sesuai dengan CT Relai harus selektif, sensitif, andal dan cepat. Setelen relai dikordinasikan Setelan relai gangguan tanah harus sesuai dengan sistem pentanahan netral trafo daya Setelan arus relai proteksi harus lebih besar dari arus charging (kapasitansi), untuk
menghindari sympathetic fault Bila relai berarah harus diperiksa arah melihat gangguannya. Pengujian secara periodik dari unjuk kerja relai sampai ke rangkaian tripping
Alat Pengukuran Ketelitian dan kalibrasi alat ukur Rasio CT yang sesuai arus beban. Apakah beban rendah menyebabkan error kWh
menjadi besar?
5
RESUME-3 ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Kubikel Rating peralatan, terutama kemampuan ketahanan arus hubung singkat di busbar dan
CB Corona, polusi Pemeliharaan secara periodik
DC Supply Apakah DC Supply perlu dipisah untuk sistem 150kV dengan 20kV? Pemeriksaan rutin; tegangan sel dan elektrolit Pengujian periodik kapasitas batere
6
3
ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
PENGENAL TRAFO ARUS
Pengenal Arus Primer
: 10 – 12.5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 50 60 – 75 – 80 A dan kelipatan 10
Pengenal Arus Sekunder
: 1–2–5A
5 A umumnya digunakan bila antara trafo arus dengan alat ukur atau relainya dekat
1 A umumnya digunakan bila antara trafo arus dengan alat ukur atau relainya
2 A untuk keperluan tertentu
Burden
: 2.5 – 5 – 7.5 – 10 – 15 – 30 VA
7
ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Trafo Arus dengan 2 rasio P1
P2
P1
P2
Primer di Tap
S1
S2
primer di paralel
P1
S1
S2
primer di seri
P2
Sekunder di Tap
Untung/rugi : Tap diprimer; perubahan tap harus padam, sulit dilakukan, mengeliminir kemungkinan diubah dari rasio rendah ke tinggi tanpa diketahui. Tap disekunder; kebalikan tap diprimer S1
S2
S3 8
4
Tujuan salah satu sisi sekunder CT dibumikan. ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
1S1
A
VAR
1S2
2S1
kWh
W
F 51/50
kvarh
F 51/50G
2S2
Tujuan salah satu sisi sekunder dibumikan ialah jika terjadi hubung singkat antara sisi primer dan sisi sekunder, tegangan sirkit sekunder tidak naik. Pada dasarnya pembumian dapat dilakukan pada S1 atau S2. Dalam beberapa hal letak pembumian sisi sekunder mengikuti buku petunjuk pemasangan meter atau relainya.
Pembumian tidak mempengaruhi arah arus. 9
Tujuan sisi sekunder dihubung pendek. ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
1S1 1S2
A
kWh
W VAR
kvarh
2S1 2S2
Penjelasan sekunder CT yang tidak digunakan harus dihubung singkat 10
5
Rangkaian arus CT 250-500/5 A tap sisi sekunder. ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
VAR 1S1
A
kvarh kWh
W
1S2 Dihubung singkat
1S3 1S1
F51/50
F51/50G
1S2 1S3 S2 - S3 tidak boleh dihubung singkat, harus terbuka 11
Transien pada CT ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Contoh data CT 5P10, 400/5, 15VA dianalisa dengan software NxtPhase
Transien CT hanya terjadi 2-4 cycle atau dibawah 100ms, sehingga tidak mempengaruhi kerja relai waktu tunda
rms-ideal
300
ideal
200 100 0 -100
actual
-200 -0.020
0.000
0.020
0.040
0.060
rms-actual
0.080
0.100
0.120
0.140
0.160
0.180 12
6
ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
TRAFO ARUS Dua Kelompok Dasar Trafo Arus 1 2.
Trafo Arus untuk Pengukuran ( Measuring CT ) Trafo Arus untuk Proteksi ( Protective CT )
Protective CT
Kelompok
Ketelitian
Kejenuhan
Mempunyai ketelitian Measuring CT tinggi pada daerah Cepat jenuh kerja 5% - 120% In Protective CT
Mempunyai daerah ketelitian yang luas
Measuring CT
Tidak cepat jenuh
13
ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
MEASURING CT Kelas Ketelitian : 0.1 , 0.2 , 0.5 , 1 , 3 , 5 (IEC) Tabel : K esalahan CT ( kelas 0.1 s/d 1 ) Kelas Ketelitian
± besarnya % Kesalahan rasio arus pada % dari arus pengenal
± besarnya pergeseran fasa pada % dari arus pengenal [dalam menit]
5
20
100
120
5
20
100
0.1
0.4
0.2
0.1
0.1
15
8
5
120 5
0.2
0.75
0.35
0.2
0.2
30
15
10
10
0.5
1.5
0.75
0.5
0.5
90
45
30
30
1.0
3.0
1.5
1.0
1.0
180
90
60
60
Tabel : Kesalahan CT Pemakaian Khusus (untuk energy meter) Kelas Ketelitian
± besarnya % Kesalahan rasio aru s pada % dari arus pengenal
± besarnya pergeseran fasa pada % dari arus pengenal [dalam menit]
1
5
20
100
120
1
5
20
100
0.2 S
0.75
0.35
0.2
0.2
0.2
30
15
10
10
120 10
0.5 S
1.5
0.75
0.5
0.5
0.5
90
45
30
30
30
Tabel : Kesalahan CT ( kelas 3 dan 5 ) Kelas Ketelitian 3 5
± besarnya % Kesalahan rasio aru s pada % dari arus pengenal 50 120 3 3 5 5
Catatan : Burden sekunder setiap nilai dari 25% s/d 100% burden pengenal 14
7
ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Instrument Security Factor (FS) FS adalah perbandingan arus primer tehadap arus sekunder (Ip/Is) minimum, dimana kesalahan composite dari trafo arus sama atau lebih besar dari 10%, dengan sekunder berbeban pengenal. Contoh : Pengenal CT : Artinya :
2000/5 A, 15 VA, class 0.5 FS 5 Rasio CT primer ke sekunder adalah 2000/5 burden CT = 15 VA dan kelas CT adalah 0.5 dengan besar kesalahan rasio = 0.5% pada arus sekunder 5A dan kesalahan rasio = 1.5% pada arus sekunder 0.25A pada beban rangkaian sekunder 15VA Arus primer 5 x In akan mempunyai kesalahan lebih besar dari 10%
15
ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
PROTECTIVE CT Accuracy Limit Factor ( ALF ) ALF adalah perbandingan arus primer tehadap arus sekunder (Ip/Is) minimum, dimana kesalahan composite dari trafo arus sama atau lebih besar dari 5% atau 10%, pada sekunder berbeban pengenal. Standar ALF : 5 – 10 – 15 – 20 – 30
Kelas Ketelitian 5P dan 10P
Tabel : Nilai Batas Kesalahan CT Proteks i Kelas Ketelitian
Pada Arus Pengenal
Kesalahan komposit pada batas ketelitian arus pengenal primer
Kesalahan rasio
Kesalahan Sudut
5P
1%
60 menit
5%
10P
3%
-
10%
16
8
Pengaruh burden terhadap Accuracy Limit Factor ( ALF) ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Disebut juga faktor kejenuhan inti. Perbandingan dari I primer : I rated Nilai dimana akurasi CT masih bisa dicapai
ALF :
TEORI Bila burden CT lebih kecil dari burden pengenalnya, ALF akan naik sesuai dengan rumus di bawah : n
=
n ALF *
Sn
+
2 R ct * I sn
2 S + R ct * I sn
Dimana : Sn S Isn R ct
= Burden pengenal dalam VA = Burden sesungguhnya dalam VA = Arus pengenal sekunder dalam A = Tahanan dalam CT pada 750C dalam Ohm 17
Contoh Pemeriksan Kejenuhan CT 20kV GIS Setiabudi ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Cara-1
Berdasarkan burden CT yang diukur Contoh GIS Setiabudi berdasarkan perhitungan kenaikan ALF CT = 400 /5 A
Klas 5P10
15 VA
R CT = 0,07 Ω
Vk = 26,4V
Burden relai termasuk pengkawatan : 3,517 VA, I = 5 A n = n ALF *
2
S n
+ R ct
* I sn
S
+ R ct
* I sn
2
= 10 *
0 ,07 * 5 2 3 ,517 + 0 ,07 * 5 2 15
+
=
31 ,8
Artinya; walau rating kelas CT adalah 5P10, tetapi karena burden riilnya hanya 3,517VA, maka CT akan jenuh pada arus gangguan 31,8 x arus ratingnya (atau sebesar 159A dalam sekunder atau 12720 dalam primer)
18
9
Contoh Pemeriksan Kejenuhan CT 20kV GIS Setiabudi ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Cara-2
Berdasarkan tegangan Vk yang diukur Diketahui rasio CT 400 / 5 A dan klas 15VA VA 5P10, Vk = 26,4 Volt Rct = 0.07 ohm Rr+Rl (tahanan relai + kawat) = 3,517VA / 5A^2 = 0,14 Ohm Periksa berapa arus maksimum agar tidak melebihi Vk Jawab • Untuk relai arus lebih tegangan pada sisi sekunder CT Vk = If-m x ( Rct + Rr + Rl ) If-m = Vk / (Rct + Rr + Rl) If-m = 26,4 / (0,07 + 0,14) = 125.7 A (sekunder) = 10.057 A (primer) Artinya; berdasarkan tegangan Vk yang diuji, maka CT akan jenuh pada arus gangguan sebesar 125,7A (sekunder) atau 10.057A (primer) 19
Contoh Soal - 3 ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Relai fasa dan relai tanah dipasang seperti pada gambar disamping dengan tap relai fasa 5A dan relai tanah 0,5A serta rasio CT 100/5. Burden relai fasa dan relai tanah berturut turut adalah 0,68 Ohm dan 22 Ohm. Sedangkan resistansi sekunder Ct adalah 0,08 Ohm. Periksa besarnya arus gangguan pada sisi primer yang akan menyebabkan relai fasa atau relai tanah bekerja.
20
10
Contoh Soal - 3 ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Kurva Lengkung Kemagnetan
21
Contoh Soal - 3 ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Relai fasa untuk gangguan Gangguan fasa-fasa Setelan relai pada tap 5A dan CT 100/5. N = 20 IL = 5 A (agar relai bekerja) ZTotal = 0,68 + 0,08 = 0,76 Ohm Vs = IL x ZTotal = 5 x 0,76 = 3,8 V Ie = 0,28 A (dari kurva eksitasi pada tegangan 3,8 V dan rasio CT 100/5) IH = arus pikc-up pada primer IH = N x (I L + Ie) = 20 ( 5 + 0,28) = 105,6A Bila arus eksitasi diabaikan, maka nilainya menjadi 20 x 5A atau 100A di primer 22
11
Contoh Soal - 3 ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Relai tanah untuk gangguan Gangguan fasa a ke tanah Setelan relai pada tap 0,5A dan CT 100/5. IL-n = 0,5 A (agar relai bekerja) Zrelai-n = 22 Ohm Vrelai-n = 0,5 x 22 = 11 V Arus eksitasi pada fasa b dan c Ie-bc = 0,6 A (dari kurva eksitasi pada tegangan 11V dan rasio CT 100/5) Arus kerja pada relai fasa a ITotal-a = 0,6 + 0,6 + 0,5 = 1,7 A Tegangan di CT fasa a ZTotal-a = 0,68 + 0,08 = 0,76 Ohm Vs-a = Vrelai-n + ITotal-a x ZTotal-a = 11 + 1,7 x 0,76 = 12,3 V Ie-a = 0,8 A (dari kurva eksitasi pada tegangan 12,3 V dan rasio CT 100/5) IL-a = 1,7 + 0,8 = 2,5 A IH-a = arus pikc-up pada primer IH-a = N x IL-a = 20 x 2,5 = 50 A Bila arus eksitasi diabaikan, maka nilainya menjadi 20 x 0,5A atau 10A di primer 23
POLA PENGAMAN JARINGAN 20KV ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Tabel Pola Pengaman (SPLN 52-3 : 1983)
24
12
RELAI PROTEKSI ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Relai Proteksi harus selektif, sensitif, andal dan cepat Contoh Koordinasi Relai yang selektif :
det
SUMBER
TRAFO DAYA A
51
51
51
51
51G
51G
51G
51G
51N
Problema : Bila koordinasi setelah waktu dibatasi oleh waktu trip di-incoming tidak boleh melebihi waktu tertentu??
25
Contoh sistem 20kV Jawa Timur ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Setelan relai Proteksi yang diterapkan
26
13
Sympathetic Fault ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
-Penyebab : arus charging (kapasitansi) cukup besar -Sering terjadi pada SKTM atau saluran SUTM sangat panjang -Umumnya terjadi pada relai gangguan tanah -Solusinya, relai diberi arah 27
PENGUKURAN KWH ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
Ketelitian kWh meter
Error kWh + CT pada beban rendah ???
28
14
KUBIKEL/PHB ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
RATING KETAHANAN ARUS HUBUNG SINGKAT (Short-circuit Withstand Current )
29
KUBIKEL ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
RATING KETAHANAN ARUS HUBUNG SINGKAT Dasar Perhitungan
30
15
RATING KETAHANAN ARUS HUBUNG SINGKAT Dasar Perhitungan ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
31
ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE
32
16
