BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Sistem kelistrikan merupakan elemen penting untuk menunjang proses
produksi suatu industri pada khususnya. Sistem pembangkitan untuk penyediaan tenaga listrik yang terdiri atas fasilitas-fasilitas pembangkitan, transmisi, dan distribusi diatur agar sistem tidak hanya beroperasi dengan efisiensi yang setinggi mungkin, tetapi seluruh peralatannya juga diamankan dan dilindungi terhadap kerusakan. Oleh karena itu, sistem pembangkitan dilengkapi oleh suatu sistem proteksi. Manfaat sistem proteksi dan relai-relai pengaman adalah agar pemutuspemutus daya yang tepat dioperasikan supaya hanya bagian yang terganggu saja yang dipisahkan secepatnya dari sistem, sehingga kerusakan peralatan listrik yang disebabkan oleh gangguan menjadi sekecil mungkin. Salah satu komponen sistem proteksi yang sangat penting peranannya dalam sistem tenaga listrik adalah relai differensial. Oleh karena itu, penulisan ini membahas perhitungan setting dari salah satu jenis relai differensial yaitu relai diferensial impedansi tinggi. 1.2
Tujuan Adapun tujuan penulisan jurnal ini adalah untuk mengetahui perhitungan
setting relai diferensial impedansi tinggi. 1.3
Manfaat Manfaat yang ingin dicapai dari penulisan jurnal ini adalah dapat melakukan
perhitungan setting relai diferensial impedansi tinggi yang benar, sehingga dapat dicapai proteksi yang andal.
1
1.4
Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dapat dirumuskan masalah
tentang perhitungan setting relai diferensial impedansi tinggi, sehingga mendapat pengaturan relai yang tepat.
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Relai Diferensial Impedansi Tinggi Relai diferensial Impedansi tinggi yang digunakan sebagai proteksi
gangguan tanah (restricted earth fault = REF). Dalam keadaan tertentu relai diferensial hanya dapat mengamankan sebagian kumparan (40%) saja pada saat terjadi gangguan tanah internal dan sebagian lainnya (60%) tidak terproteksi. Terbatasnya sensitivitas relai differensial dalam mendeteksi gangguan tanah tersebut menyebabkan proteksi diferensial perlu ditunjang oleh proteksi gangguan tanah terbatas (Restricted fault relay). Relai ini hanya mendeteksi gangguan tanah yang terjadi didalam : - Trafo tenaga yang disambung bintang -
Generator.
-
Bus bar Relai ini tidak bekerja bila gangguan diluar daerah pengamanan, dan
memberikan perintah trip tanpa tunda waktu. Syarat relai diferensial impedansi tinggi untuk proteksi REF: - Rasio CT line harus sama dengan rasio CT Earth - Tegangan lutut CT harus lebih besar dari tegangan setting relai REF. 2.2
Prinsip Kerja Relai Diferensial Impedansi Tinggi Relai ini tidak bekerja bila gangguan diluar daerah pengamanan, dan
memberikan perintah trip tanpa tunda waktu. Bila terjadi gangguan di F (seperti pada gambar 2.1), dalam hal ini akan muncul arus IF dan IoF pada sisi primer CT 1 dan CT2, maka disisi sekunder CT1 dan CT2 akan mengalir loop arus iF dan ioF. Loop ini tidak menimbulkan tegangan drop (dv) pada resistor non linear (Rnl), sehingga relai REF tidak bekerja.
3
Kawasan Proteksi Trafo Daya
Resister non lionier
Kawasan Proteksi
Gambar 2.1 Relai REF jika terjadi gangguan diluar daerah pengamanan Bila terjadi gangguan di F1 (seperti pada gambar 2.2), dalam hal ini akan muncul loop arus IoF pada sisi primer dan loop arus ioF pada sisi sekunder CT 2, sedangkan pada CT1 tidak ada loop arus, karena tidak ada arus yang mengalir pada CT1.
Gambar 2.2 Relai REF jika terjadi gangguan di dalam daerah pengaman Loop arus ioF ini yang menimbulkan tegangan drop (dv) pada rangkaian sehingga relai REF bekerja. Resistor non linear (Rnl) berfungsi megamankan relai apa bila terjadi tegangan yang melampaui kapasitas kemapuan relai (burden relai)
Trafo Daya
akibat adanya gangguan. 2.3 Pengawatan Relai Diferensial CT1 relai diferensial perlu diperhatikan syaratDidalam pemasangan atau wiring CT2 sebagai berikut: syarat
-
Besarnya arus yang masuk dan keluar dari relai diferensial harus sama. - CT2
Phasa arus yang masuk dan yang keluar dari relai harus
sama atau berlawanan.
CT1
4
iF = 0
IF = 0
Agar persyaratan tersebut terpenuhi, dapat dipergunakan trafo arus bantu (ACT), yang berfungsi untuk : - Mencocokan arus yang masuk ke relai diferensial dari masing-masing sisi, Ini F1
disebut penyesui arus. - Mencocokan pergeseran phasa REF dari arus-arus yang akan masuk kerelai Resister non lionier diferensial, ini disebut penyesuai phasa . Persyaratan pengawatan suatu proteksi diferensial untuk trafo dapat dilihat pada tabel dibawah, dengan penjelasan sebagai berikut.: Jika trafo daya dihubungkan bintang (Y), maka CTdan ACT primer dihubungkan bintang sedangkan ACT sekunder dihubungkan segitiga. Dan apabila trafo dayanya dihubungkan segitiga maka CT,ACT primer dan ACT sekunder dihubungkan bintang.
IoF
ioF
Hubungan
Hubungan CT
iF
Hubungan Auxilary CT Primer Sekunder
Trafo Daya Y Y Y Y Y Tabel 2.1 Hubungan CT pada trafo daya dengan ACT
Y
IF
Jika pengawatan relai diferensial tidak menggunakan ACT maka pengawatannya dapat dilihat pada tabel dibawah, dimana bila trafo daya dihungkan bintang maka trafo arusnya(CT) dihubungkan segitiga dan sebaliknya jika trafo daya hubungannya segitiga maka hubungan CT nya adalah bintang.
Hubungan Trafo Daya Y
Hubungan CT Y
Tabel 2.2 Hubungan CT pada trafo daya (tanpa CT Bantu) F
5
it
i’r –i’t
i’R –i’T
6
Gambar 2.3 Pengawatan Proteksi Diferensial.
CT1
GENERATOR
CT2 R
52
S T
RELAI DIFERENSIAL
Gambar 2.4 Pengawatan Proteksi Generator.
Gambar 2.5 Internal Diagram Relai Diferensial type D202
7
BAB III PEMBAHASAN 3.1
Setting Relai Diferensial Untuk menyetel atau menyetting relai diferensial diperlukan : 1) Data peralatan yang diperlukan 2) Perhitungan untuk setelan relai.
3.1.1 Data Peralatan Data peralatan yang diperlukan untuk menyetel relai diferensial adalah sebagai berikut : - Trafo daya :meliputi :
Daya nominal, sistem
tegangan dan vektor grup.
(Sambungan trafo arus) - Trafo arus (CT): meliputi: Rasio CT - Trafo arus bantu (ACT) meliputi: Rasio ACT - Type relai diferensial yang digunakan. 3.1.2 Perhitungan Relai Diferensial : - Menghitung Arus nominal trafo daya dari sisi primer dan sisi sekunder : In = MVA Trafo/ 3.VL
(Tergantung wektor group trafo)
- Menghitung besar arus sekunder CT yang terpasang pada sisi primer dan sekunder trafo daya : i’S CT = IS/IP X In trafo - Menghitung Arus sekunder ACT ( arus yang menuju relai) i”SACT = arus secunder CT X rasio ACT X 3 - Menghitung besarnya ketidak seimbangan arus(∆i) yang sebenarnya (ideal) adalah : ∆i = (i1 – i2)/ Inominal relai X 100% - Maka untuk menyetel besarnya g% (arus kerja minimum) pada relai diferensial, adalah lebih besar dari ∆i.
8
- Sedangkan penyetelan kecuraman
V% (faktor restrain) digunakan untuk memilih
karakteristik, dimana untuk penyetelan
V% tergantung dari
besarnya arus gangguan diluar daerah pengamanan. 3.2
Contoh Perhitungan Setting
Suatu trafo daya : 150 / 20 kv , 10%: 60 mva, ACT yang digunakan adalah tipe MBCH * sisi 150 kv :
60 1000 230,946A CT150 300/5A 3 150 ISEK CT150 5/300 230,946 3,849A I150
TapACT 150 (Sambungan ΥΔ) I2 N2 5 43 32,25turns I1 3 x3,849 5 43 Dipilih N1 32turns I1 3,879 A 3 32 N1
9
1000 60 I SISI 1732,1A CT20 2000/5A 20 KV : 20 3 20 5 I SEK CT20 1732,1 4,33A 2000 TapACT 20 ΥΔ N 2 dipilih 43turns I2 N2
5 43 28,67turns 28turns I1 3 4,33 NI 28 4,33 I2 1 1 2,819A N2 43 N1
2,819 3 4,882A Tap tersedia I1
5 43 4,433A 3 4,33
MISMATCH ;
mismatch 4,960 4,882 0,078A
0,078 100% 1,56% 5
atau : 3,849/4,33 3,879/4,43 3 100% 3,879/4,33 0,8889 0,87502 100% 1,58% 0,87502
mismatch
10
TAP CHANGER : 150KV 10%/20KV
Tap 10% 165KV (150 10% 150) 60 x1000 209,95A 3 165 5 ISEK CT 209,95 3,499A 300 RasioACT 32/43 I150
I sekACT
3,499 32 2,604A .. 3 4,5099A 43
TAP CHANGER :
150KV 10% (150 10% 150) 135KV 60 1000 I135 256,60A 3 135 5 ISEK CT 256,60 4,276A 300 RasioACT 32/43 ISEK ACT
I# ARUS BEDA [
4,276 32 3,182A .. 3 5,512A 43
] 11
Tap 10% 4,5099 4,882 0,372A 0,372 100% 7,44% 5 Tap 10% 5,512 4,882 0,63A
0,63 100% 12,6% 5
# Arus magnitisasi trafo daya = 3 % # setting arus operating min .
g%(I 0MIN ) 3 12,6 15,6% disetel 20% margin 4,4%
12
BAB IV KESIMPULAN 1. Error mismatch adalah kesalahan dalam membaca perbedaan arus dan tegangan di sisi primer dan sekunder transformator serta pergeseran fasa di trafo arus. Nilai error mismatch harus lebih kecil dari 5% agar proteksi relai differensial lebih optimal dalam mengamankan transformator tenaga. 2. Perhitungan setting relay yang tepat akan mengurangi gangguan kerusakan yang lebih parah dari peralatan yang terganggu, selain itu dapat memberikan pelayanan tenaga listrik dengan keandalan dan mutu yang tinggi kepada konsumen.
13
