��������� ������� ���� � ������ ��������
����
GENERATOR AND TRANSFORMER PROTECTION Pendahuluan Apakah Proteksi ? perangkat yang berfungsi berf ungsi mengisolir, mengisolir , mencegah, mengurangi maupun melokalisi melokalis i gangguan baik gangguan yang berasal ber asal dari dalam ( Internal ) maupun yang berasal dari luar (Eksternal) ( Eksternal) Fungsi Relay Proteksi • Mendeteksi gangguan pada peralatan yang diamankannya. • Melindungi peralatan dari kondisi operasi abnormal. Mengisolir peralatan dari gangguan yang berasal dari sistem tenaga listrik ( jaringan ). • Syarat Proteksi : Selectivity • Setiap relay rel ay dihitung untuk bekerja bekerj a dengan fungsi dan da n daerah kerjanya kerj anya yang tergantung dapat dilokalisir seminimal mungkin. CB6
CB1
CB2
CB3
CB4
CB5
F CB7 CB8
Speed Kecepatan diperlukan agar dapat mengamankan peralatan pada daerah yang terganggu, agar tidak terjadi kerusakkan yang lebih fatal.
•
t op
t
t
= p + cb
top = total waktu yang dipergunakan untuk memutuskan hubungan tp = waktu bereaksinya rele o tcb = waktu yang dipergunakan untuk pelepasan CB o Sensitivity • Pengaman harus dapat menditeksi gangguan dalam bentuk besaran ( tegangan, arus, frequensi dan lain - lain ) Stability • Stabilitas kerja relay harus dipertahankan untuk menjaga proteksi system Reliability • Keandalan relay dikatakan cukup baik bila mempunyai harga : 90 s/d 99 %. Contohnya: Jika dalam satu tahun terjadi gangguan 20 kali, dan relay bekerja sebanyak 18 kali maka : Keandalan relay = (18/20) x 100% = 90% o
4 Faktor utama yang mempengaruhi sistem proteksi Lokasi Pemutus dan Peralatan Masukan • Indikasi Gangguan • • Faktor Personalitas • Ekonomi
1
��������� ������� ���� � ������ ��������
����
Pembagian daerah yang diproteksi :
Peralatan yang diproteksi pada pusat listrik : • Generator • Generator-Transformer • Auxiliary Transformer • Excitation Transformer or Exciter
Modul proteksi RCS-985B &RCS-974FG RCS-985B
RCS 985B relay merupakan relay proteksi untuk sistem generator dan transformer Digunakan untuk sistem generator-transformer unit (generator, main transformer, auxiliary transformer, excitation transformer and exciter ). • Compatible dengan IEC 61850 communication dan peralatan komunikasi pendukungnya • Feature : • DSP platform • Duplicated CPU system • Independent Fault detector High-speed sampling and calculation in parallel • • •
2
��������� ������� ���� � ������ ��������
����
Fungsional Blok diagram
Software diagram :
Elektrikal proteksi RCS-985B: Proteksi Generator : Unrestraint current differential protection. (87UG) Percentage restraint current differential protection. (87PG) DPFC current differential protection. (87DG) Phase-splitting transverse differential protection. (87SG) Sensitive transverse differential protection for the stator inter-turn fault. (87) Longitudinal zero sequence voltage protection for the stator inter-turn fault. (59G) DPFC power directional protection for stator inter-turn fault. (32DS) Phase-to-phase impedance protection. (21P) Voltage supervised overcurrent protection. (50P/59, 51P/59) Zero sequence overvoltage protection for stator ground fault. (59G) Third harmonic undervoltage protection for stator ground fault. (27TN) Rotor one-point ground fault protection. (64R1) Rotor field two-point ground fault protection (64R2) Definite/inverse time overload protection for stator. (49S)
Definite/inverse time overload protection for rotor. (49R) 3
��������� ������� ���� � ������ ��������
����
Loss-of-excitation protection. (40) Out-of-step protection. (68) Overvoltage protection. (59) Undervoltage protection for synchronous condenser. Definite/inverse time over excitation protection. (24) Reverse power protection. (32G) Low forward power protection. (32F) Under frequency protection. (81) Over frequency protection. (81) Startup/shutdown generator protection. (SS) Voltage balance function. (60) Accident energizing protection. (50/27) Axis fundamental frequency current protection. (51FF) Axis third harmonic current protection. (51TH) Low frequency overcurrent protection. (51LF)
Main transformator: Unrestraint current differential protection. (87UT) Percentage current differential protection. (87PT) DPFC current differential function. (87DT) Restricted earth fault protection. (REF) Phase-to-phase impedance protection at HV side and MV side. (21P) Voltage supervised overcurrent protection at HV side and MV side. (50P, 51P) Voltage supervised directional overcurrent protection at HV side and MV side. (67P) Zero sequence overcurrent protection at HV side and MV side. (50G, 51G) Zero sequence directional overcurrent protection at HV side and MV side. (67G) Zero sequence overvoltage protection for HV side and MV side (59N) Zero sequence current protection for HV side and MV side (50N, 51N) Zero sequence overvoltage alarm at LV side. (59G) Thermal overload protection. (49) Air blast initiation function. (49) Auxiliary transformer : Unrestraint current differential protection. (87UT) Percentage current differential protection. (87PT) Voltage supervised overcurrent protection. (50P, 51P) Voltage supervised overcurrent protection for branch A and branch B of LV side. (50P, 51P) Zero sequence overcurrent protection for branch A and branch B of LV side. (50G, 51G) Zero sequence voltage protection for branch A and branch B of LV side. (59G) Current differential protection for branch A cable and branch B cable of LV side. (87C) Thermal overload protection. (49) Cooling initiation function. (49) Excitation transformer : Current differential protection. (87E) Overcurrent protection. (50P, 51P) Definite/inverse time thermal overload protection. (49)
4
��������� ������� ���� � ������ ��������
����
RCS-974FG RCS-974 relay merupakan relay proteksi untuk non-electrical input. (Thermal, gas, temperatur Oli, temeperatur winding, pressure, level oli dan sebagainya.
Feature : Non-electrical quantity protection. (26, 63, NE) • Seven (7) channels of non-electrical quantity inputs untuk signaling. Five (5) channels of non-electrical quantity inputs untuk instantaneous tripping. • Three (3) channels of non-electrical quantity inputs untuk tripping dengan time • delay Breaker failure protection Fungsi Gas alarm and tripping. 5
��������� ������� ���� � ������ ��������
����
Fungsi Pole discrepancy . Relay RSC974FG mempunyai dua jalur independent data acquisition • Pertama digunakan untuk fault detector dan yang kedua untuk proteksi dan logiknya. Kompatible dengan multiple protocols- IEC61850 and IEC 60870-5-103 untuk komunikasi. Networking interface such as RS485, RS232 and Ethernet port. •
Elektrikal Generator & Transformer Proteksi Unit 8 Suralaya 500 kV Busbar I
RCS985B GT-trafo
RCS985B GT-trafo
RCS974FG GT-trafo
RCS974FG Excitation trafo
RCS985B Excitation trafo
RCS974FG UAT A
RCS985B Excitation trafo RCS985B UAT A
RCS985B Generator
GS
AVR
RCS985B UAT A
RCS974FG UAT B
RCS985B UAT B
RCS985B UAT B
RCS985B Generator
6 kV Unit Board A
6 kV Unit Board B
Generator Differential (K87) Terjadi salah satunya karena Hubung singkat antara fasa.Gangguan ini terjadi bila • isolasi antar fasa rusak bisa terjadi dalam stator generator maupun diluar stator generator Prinsip kerja kerja : mendeteksi dan kemudian memberhentikan hubung singkat antar • fasa yang terjadi
6
��������� ������� ���� � ������ ��������
����
Generator Negative Phase Sequence (K46) Gangguan yang menimbulkan negatif sequence current • Dapat terjadi karena : • o Hubung singkat antar lilitan 1 fasa o Hubung tanah di dekat netral o Ada sambungan salah satu fasa yang kendor Akibat : pemanasan berlebihan pada rotor • Loss Of Excitation Protection (K40) Pengaman utama generator untuk mendeteksi gangguan akibat kehilangan power ke main exciter, Disebabkan tripping field breaker, short circuit di field winding, kontak brush yang buruk atau kehilangan supply AC nya Voltage Controlled Overcurrent (K51/27) Voltage controlled overcurrent protection mempunyai 2 macam karakteristik waktu/arus yang digunakan untuk mengukur status terminal generator Selama beban berlebih, saat tegangan system berada mendekati normal proteksi overcurrent harus memiliki arus diatas arus beban penuh Saat close-up fault conditions, tegangan busbar harus drop dibawah tegangan threshold sehingga jenis karakteristik proteksi yang kedua yang terpilih, yaitu relay beroperasi berdasarkan fault current decrement saat kondisi close-up fault di generator terminals atau di HV busbars. Impedance (K21) Relay jarak dapat mengukur besarnya impedan saluran pada jarak tertentu serta berfungsi sebagai pengaman jaringan. Prinsip dasar pengukuran adalah dengan membandingkan arus gangguan yang dirasakan oleh relay terhadap tegangan / lokasi dimana relay dipasang impedans saluran transmisi dari lokasi relay sampai titik / lokasi gangguan dapat diukur.
7
��������� ������� ���� � ������ ��������
����
Generator Reverse Power (K32-1 &K32-2) Pengaman utama generator untuk mendeteksi daya balik, sehingga mencegah generator menjadi motor. Setting and operating time delay tergantung dari prime over, recommended setting : 10-20% of the maximum allowable motoring power operating time delay : 10-30 s. Generator Thermal (K49) Pengaman akibat panas pada generator Pembebanan lebih pada generator yang terlalu lama, Ventilasi / Cooling yang kurang sempurna Banyak kotoran yang menempel pada isolasi lilitan stator sehingga menghambat pelepasan panas lilitan stator. Aliran minyak pelumas yang kurang baik Sensor : RTD Generator Stator Ground (K64G1) dan (K64G3) Proteksi untuk Insulation failure karena hubungan stator phase dengan ground. Menggunakan earthing impedance untuk menghilangkan/membatasi earth fault current and kerusakan stator Yang perlu diperhatikan adalah kerusakan stator core karena kebakaran pada laminasinya saat fault terjadi Generator Under Frequency (K81) Terjadi karena generator overload yang beroperasi saat sistem terisolasi atau pada saat jaringan berbeban tidak seimbang sehingga frequency jaringan menurun. generator trip Underfrequency relays mendeteksi overloading DG karena sebagian maupn seluruh loss jaringan, dengan setting (47-49 Hz) menggunakan user-defined delay time (0,5- 1 s). Proteksi : lepas dari jaringan agar tidak trip Contoh pembagian rentang proteksi frekuensi kerja pada unit 1-7
8
��������� ������� ���� � ������ ��������
����
Generator Volt/Hertz (Over Flux) (K95) Overflux terjadi karena ratio tegangan frekuensi terlalu tinggi. Core yang tinggi dapat menyebabkan terjadinya flux yang menyimpang tidak sesuai desain overheat Overflux yang berkelanjutan akan meningkat jika excitation di aplikasikan terlalu dini sedangkan AVR masih dalam in service atau generator run down Instatantaneous overflux dapat terjadi akibat AVR voltage feeback signal VT reference Proteksi : Definite time delay :alarm Instantaneous / inverse time delay : trip Generator Overvoltage (K59) Pengaman utama generator untuk mendeteksi terhadap adanya gangguan tegangan lebih disisi beban akibat naiknya tegangan busbar atau disisi penguat (eksitasi) akibat tegangan lebih. Faktor penyebab : Cacat pengoperasian AVR saat mesin di isolasi dari PengoperasianOperasi manual saat AVR out of service Kehilangan beban Loss of Slipping (K78) Terjadi karena generator loss sinkron dengan tegangan sytem yg diakibatkan dari disturbance yang parah atau beroperasi high load dengan leading power factor. Rotor menjadi oscillate. Jika perpindahan sudut rotor melebihi dari batasan stabil, rotor akan sliping/bergeser dari polenya. Jika gangguan telah hilang, maka mesin harus sinkron kembali jika tidak maka harus diisolasi dari sistem Alternatif, trip field switch asynchronous generator, kurangi field excitation dan bebannya, kemudian reclose field switch resynchronize smoothly.
9
��������� ������� ���� � ������ ��������
����
Generator Interturn Protection (K58) Proteksi yang digunakan untuk mendeteksi fault/ hubung singkat antar lilitan yang tidak dapat terdeteksi oleh differential relay Fault dapat menimbulkan panas didalam lilitan dan merusak laminasinya Generator Startup/Shutdown protection (K64SS) Proteksi relay yang harus bekerja apabila prosedur startup maupun shutdown generator secara normal mengalami kegagalan.
Mekanikal Generator & Transformer Proteksi Unit 8 Suralaya Buchholz relay Relay Buchholz bekerja berdasarkan gas yang dihasilkan pada saat terjadinya hubung singkat pada kumparan trafo. Digunakan untuk mendeteksi gangguan awal yang diinisialisasi sebagai gangguan terkecil
Sebuah Buchholz relay biasa memiliki dua set kontak. Salah satunya adalah diatur untuk beroperasi untuk akumulasi lambat gas, sedangkan yang lainnya beroperasi memindahkan minyak yang cukup besar karena heavy internal fault
Pressure Relief Relay tekanan lebih digunakan sebagai pengaman transformator untuk mendeteksi adanya tekanan-tekanan yang berlebihan (bersifat instantaneous) akibat gangguan di dalam transformator. Relay ini biasanya berupa relay mekanik yang menggunakan sejenis membran atau pelat yang akan pecah oleh karena tekanan atau desakan jarum pemecah (breaking needle) akibat gangguan dalam transformator. Winding Temperature Temperature kerja winding diberikan batasan kerja agar generator transformer maupun unit auxiliary transformer terhindar dari kerusakan GT : 85 C (start fan), 90 C (start aux fan), 115 C (alarm), 127 C (Trip) 10
��������� ������� ���� � ������ ��������
����
Sensor relay suhu kumparan berupa elemen pemanas yang dialiri arus dari transformator arus yang dipasang pada kumparan-kumparan transformator.
Oil Temperature Oil temperature diberikan batasan kerja agar generator transformer maupun unit auxiliary transformer terhindar dari kerusakan GT : 55 C, 60 C, 85 C, 97 C Oil temperature secara tidak langsung mengindikasikan kerja dari trafo, semakin tinggi temperature disebabkan karena semakin besar load trafo maupun disturbance didalamya. Cooler Fault Setiap generator maupun transformer dilengkapi dengan sistem pendingin. Generator : hydrogen & water cooling system GT Transformer : 6 Grup Cooling Fan, 2 operated, 1 standby, aux 1 and aux 2 Kegagalan sistem pendingin dapat membahayakan kerja alat, oleh karena itu diperlukan alarm indikator dan proteksi yang bekerja agar tidak rusak
11
