Pola proteksi gardu induk

PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN

Pola Proteksi Gardu Induk

1. POLA PROTEKSI GARDU INDUK Sistem Sistem proteksi proteksi merupaka merupakan n bagi bagian an yang sangat penting dalam suat suatu u instalasi instalasi tenaga ten aga listr listrik, ik, selain selain untuk untuk mel melin indun dungi gi peral peralata atan n uta utama ma bila bila terja terjadi di gan ganggu gguan an hubun hub ungsi gsingk ngkat, at, syste system m protek proteksi si jug juga a harus harus dap dapat at men menge gelilimin miniir iir dae daerah rah yan yang g terganggu dan memisahkan daerah yang tidak tergangggu, sehingga gangguan tidak tidak mel meluas uas dan dan kerug kerugian ian yan yang g tim timbu buk k akibat akibat gangg ganggua uan n terseb tersebut ut dapat dapat di minimali minimalisasi sasi.. Relai Relai proteksi proteksi gardu gardu ind induk uk seperti seperti yang yang terlihat terlihat pada pada gambar gambar 1.1 terdiri dari : •

Relai proteksi Trafo Tenaga

•

Relai proteksi busbar atau kopel

•

Relai proteksi PMT

•

Relai proteksi kapasitor dan reaktor OHL

OHL

Proteksi PHT

Proteksi PHT

Proteksi BUSBAR BUS 150KV-4000A

I II

&!'!( T)" *+$ M%-

Proteksi PEBANGKIT

!GR: 1" # 1$$$ %

!GR : 1" # 1$$

%$Proteksi TRA!O

Proteksi TRA!O

PLTG

Proteksi !EEDER

Gbr 1.1 : iagram Proteksi gardu induk

Berbagi dan menyebarkan ilmu enge!a"uan ser!a nilai#nilai erusa"aan

1



1.1 1.1 Prot Protek eksi si Tr" Tr"#o #o Te$ Te$"% "%" "

Peralatan proteksi trafo tenaga terdiri dari Relai Proteksi, Trafo %rus *T-, Trafo Tegan Tegangan gan *PT/ *PT/T-, T-, PMT, PMT, atu atu day daya a %/ %/ yan yang g terin terinteg tegras rasii dalam dalam sua suatu tu rangkaia rangkaian, n, sehingga sehingga satu sama lainnya lainnya saling saling kete keterkai rkaitan. tan.

0ungsi 0ungsi peralatan peralatan

prot protek eksi si adal adalah ah untu untuk k me meng ngid iden enti tifi fika kasi si gang ganggu guan an dan dan me memi misa sahk hkan an bagi bagian an jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat serta sekaligus mengamankan bagian yang masih sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar

PT 150 KV CT150

RELAI RELAI PROTEKSI PROTEKSI

CTN150 ∆

•

Indikasi relai

•

Data Scada

•

Event Recorder

•

Disturbance Recorder

NGR CTN20

CATU DAYA DC / AC

CT20

PT 0 KV

O*R+G!,

Gbr 1." : Peralatan sistem proteksi trafo tenaga 14$/"$ k

a-. G"$%%&"$ '"(" Tr"#o Te$"%" o

G"$%%&"$ i$ter$")

Gangguan yang terjadi di daerah proteksi trafo, baik di dalam trafo maupun diluar diluar trafo sebatas lokasi lokasi T. Penyebab gangguan internal internal biasanya akibat  ) 2egagalan isolasi pada belitan, lempengan inti atau baut pengikat inti atau Penuruna Penurunan n nilai isolasi isolasi minyak yang dapat dapat disebabk disebabkan an oleh oleh kualit kualitas as minya minyak k bu buru ruk, k,

ter3 ter3em emar ar uap air air da dan n ad adan anya ya


2



1.1 1.1 Prot Protek eksi si Tr" Tr"#o #o Te$ Te$"% "%" "

Peralatan proteksi trafo tenaga terdiri dari Relai Proteksi, Trafo %rus *T-, Trafo Tegan Tegangan gan *PT/ *PT/T-, T-, PMT, PMT, atu atu day daya a %/ %/ yan yang g terin terinteg tegras rasii dalam dalam sua suatu tu rangkaia rangkaian, n, sehingga sehingga satu sama lainnya lainnya saling saling kete keterkai rkaitan. tan.

0ungsi 0ungsi peralatan peralatan

prot protek eksi si adal adalah ah untu untuk k me meng ngid iden enti tifi fika kasi si gang ganggu guan an dan dan me memi misa sahk hkan an bagi bagian an jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat serta sekaligus mengamankan bagian yang masih sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar

PT 150 KV CT150

RELAI RELAI PROTEKSI PROTEKSI

CTN150 ∆

•

Indikasi relai

•

Data Scada

•

Event Recorder

•

Disturbance Recorder

NGR CTN20

CATU DAYA DC / AC

CT20

PT 0 KV

O*R+G!,

Gbr 1." : Peralatan sistem proteksi trafo tenaga 14$/"$ k

a-. G"$%%&"$ '"(" Tr"#o Te$"%" o

G"$%%&"$ i$ter$")

Gangguan yang terjadi di daerah proteksi trafo, baik di dalam trafo maupun diluar diluar trafo sebatas lokasi lokasi T. Penyebab gangguan internal internal biasanya akibat  ) 2egagalan isolasi pada belitan, lempengan inti atau baut pengikat inti atau Penuruna Penurunan n nilai isolasi isolasi minyak yang dapat dapat disebabk disebabkan an oleh oleh kualit kualitas as minya minyak k bu buru ruk, k,

ter3 ter3em emar ar uap air air da dan n ad adan anya ya


2



dekomp dek omposi osisi si karena karena o5e o5erhe rheati ating, ng, oksida oksidasi si ak akiba ibatt sam sambun bungan gan listrik yang buruk ) 2ebo3oran minyak )

2eti 2e tida dakt ktah ahan anan an terh terhad adap ap arus arus ga gang nggu guan an *ele *ele3t 3tri ri3a 3all

dan da n

me3hani3al stresses) Gangguan pada tap 3hanger ) Gangguan pada sistem pendingin ) Gangguan pada bushing

Gangguan Gangg uan internal internal dapa dapatt dikelompo dikelompokan kan menja menjadi di incipient fault dan active fault

Incipient fault : : gangguan terbentuk lambat, lambat, dan akan berkembang berkembang menjad menjadii gangg gangguan uan besar besar jika jika tidak tidak terdet terdeteks eksii dan dan tidak tidak diatas diatasi. i. Seprti Overheating, overfluxsing, dan over presure Pe$e/"/ Oere"ti$% 

2etidaksempurnaan 2etidaksempurnaan sambungan baik elektrik maupun magnetik



2ebo3oran minyak





%liran sistem pendingin tersumbat tersumbat 2egagalan kipas atau pompa sistem pendingin

Pe$e/"/ oer#)&2i

%$Terjadi saat o5er5oltage dan under frekuensi, dapat menyebabkan bertambahn bertambahnya ya rugi)rugi rugi)rugi besi sehingga sehingga terjadi pema pemanasan nasan yang dapat menyebabkan kerusakan isolasi lempengani inti dan bahkan isolasi belitan

Pe$e/"/ Oer'ress&re 

Pelepasan gas akibat o5erheating



6ubung singkat belitan)belitan sefasa



Pelepasan gas akibat proses kimia

A3tie #"&)t : disebabkan oleh kegagalan isolasi atau komponen Berbagi dan menyebarkan ilmu enge!a"uan ser!a nilai#nilai erusa"aan

3



lainnya yang terjadi se3ara 3epat dan biasanya dapat menyebabkan kerusakan yang parah Penyebab gangguan %3ti5e fault yaitu sbb 

o



6ubung singkat fasa)fasa atau fasa dengan ground



6ubung singkat antar lilitan sefasa *intern turn-



ore faults



Tank faults



7ushing flasho5ers

G"$%%&"$ ekster$")

Gangguan yang terjadi diluar daerah proteksi trafo. &mumnya gangguan ini terjadi pada jaringan yang akan dirasakan dan berdampak

terhadap

ketahanan

kumparan

primer

maupun

sekunder/tersier Trafo. 0enomena gangguan ekternal seperti :

$

6ubungsingkat pada jaringan sekunder atau tersier *penyulangyang menimbulkan through fault 3urrent. 0rekuensi dan besaran arus gangguan diprediksi akan mengurangi umur operasi trafo.

$

Pembebanan lebih *(5erload -

$

(5er5oltage akibat surja hubung atau surja petir

$

&nder atau o5er fre8uen3y akibat gangguan sistem

$

9ternal system short 3ir3uit

/. !&$%si Proteksi Tr"#o te$"%" ter"("' %"$%%&"$

&ntuk memperoleh efektifitas dan efisen dalam menentukan sistem proteksi trafo tenaga, maka setiap peralatan proteksi yang dipasang harus disesuaikan dengan kebutuhan dan prediksi gangguan yang akan terjadi yang mengan3am ketahanan trafo itu sendiri. ;enis relai proteksi yang dibutuhkan seperti tabel)1


4



Tabel)1 : 2ebutuhan fungsi relai proteksi thd berbagai gangguan

3 Po)" Proteksi Tr"#o te$"%" /er("s"rk"$ SPLN 5-1

2ebutuhan peralatan proteksi trafo berdasarkan kapasitas trafo sesuai SP





( Proteksi &t"" Tr"#o Te$"%"

Proteksi utama adalah suatu sistem proteksi yang diharapkan sebagai prioritas untuk mengamankan gangguan atau menghilangkan kondisi tidak normal pada trafo tenaga.

Proteksi tersebut

dimaksudkan untuk memprakarsainya saat

biasanya

terjadinya gangguan

dalam ka=asan yang harus dilindungi. *l9 14)$4)$"4-. iri)3iri pengaman utama : •

=aktu kerjanya sangat 3epat seketika *instanteneoues-

•

tidak bisa dikoordinasikan dengan relai proteksi lainnya

•

Tidak tergantung dari proteksi lainnya

•

aerah pengamanannya dibatasi oleh pasangan trafo arus, dimana relai differensial dipasang

OCR/GFR 50/51P/51GP

87N

P 87T

SBEF 51NS

87N

S OCR/GFR 50/51S/51GS

REL 20 kV OCR/GFR 50/51/51G

Gbr 1.".$ : Sistem proteksi trafo tenaga 14$/"$ k


!



1.1.1 Di##ere$ti") re)" 6 78T 

Relai diferensial arus berdasarkan 6. 2ir3hof, dimana arus yang masuk pada suatu titik, sama dengan arus yang keluar dari titik tersebut Relai diferensial arus membandingkan arus yang melalui daerah pengamanan

Gbr 1.".1a : prinsip kerja relai differensial

0ungsi relai diferensial pada trafo tenaga adalah

Mengamankan

transformator dari gangguan hubung singkat yang terjadi di dalam transformator, antara lain hubung singkat antara kumparan dengan kumparan atau antara kumparan dengan tangki.

Relai ini harus

bekerja kalau terjadi gangguan di daerah pengamanan, dan tidak boleh bekerja dalam keadaan normal atau gangguan di luar daerah pengamanan. Relai ini merupakan unit pengamanan dan mempunyai selektifitas mutlak. 2arakteristi diffrensial relay

Id

(I1-I2 )

Slope "

Id

Operate area

Slo#e $

1'' (

I%

Slope 1

block area

Id& I%


"


Gbr 1.".1b : 2arakteristik kerja relai differential


(I1+I2)/2

1.1. Restri3te( E"rt !"&)t 6RE!

Prinsip kerja relai R90 sama dengan dengan relai differensial yaitu membandingkan besarnya arus sekunder kedua trafo arus yang digunakan, akan tetapi batasan daerah kerjanya hanya antara T fasa dengan T titik netralnya. R90 ditujukan unuk memproteksi gangguan 1)fasa ketanah Pada =aktu tidak terjadi gangguan/keadaan normal atau gangguan di luar daerah pengaman, maka ke dua arus sekunder tersebut di atas besarnya sama, sehingga tidak ada arus yang mengalir pada relai, akibatnya relai tidak bekerja.

Pada =aktu terjadi gangguan di daerah pengamanannya, maka kedua arus sekunder trafo arus besarnya tidak sama oleh karena itu, akan ada arus yang mengalir pada relai, selanjutnya relai bekerja. 0ungsi dari R90 adalah untuk mengamankan transformator bila ada gangguan satu satu fasa ke tanah di dekat titik netral transformator yang tidak dirasakan oleh rele differensial

Gbr 1."." : Rangkaian arus relai R90 saat terjadi ggn ekternal


)



1.1., Proteksi *"("$%"$

Proteksi 3adangan adalah suatu sistem proteksi yang diran3ang untuk bekerja ketika terjadi gangguan pada sistem tetapi tidak dapat diamankan atau tidak terdeteksinya dalam kurun =aktu tertentu karena kerusakan atau ketidakmampuan proteksi yang lain *proteksi utama- untuk mengerjakan Pemutus tenaga yang tepat. Proteksi 3adangan dipasang untuk bekerja sebagai pengganti bagi proteksi utama pada =aktu proteksi utama gagal atau tidak dapat bekerja sebagaimana mestinya. *'9 l+)$4)$>$-.

iri)3iri pengaman 3adangan : •

=aktu kerjanya lebih lambat atau ada =aktu tunda *time delay-, untuk memberi kesempatan kepada pengaman utama bekerja lebih dahulu.

•

Relai pengaman 3adangan harus dikoordinasikan dengan relai proteksi pengamanan 3adangan lainnya di sisi lain.

•

Se3ara sistem, proteksi 3adangan terpisah dari proteksi utama

Pola Proteksi 3adangan pada trafo tenaga umumnya terdiri dari (R untuk gangguan fasa)fasa atau >)fasa dan G0R untuk gangguan 1)fasa ketanah seperti yang terlihat pada tabel)1 di atas.

1.1.,.1 Re)"i Ar&s Le/i 650+51

Prinsip kerja relai arus lebih adalah berdasarkan pengukuran arus, yaitu relai akan bekerja apabila merasakan arus diatas nilai settingnya. (R diran3ang sebagai pengaman 3adangan Trafo jika terjadi gangguan hubung singkat

baik dalam trafo *internal fault- maupun

gangguan ekternal *eternal fault-. (leh karena itu, setting arus (R harus lebih besar dari kemampuan arus nominal trafo yang diamankan *11$ ? 1"$@ dari nominal-, sehingga tidak bekerja pada saat trafo


*



dibebani nominal, akan tetapi harus dipastikan bah=a setting arus relai masih tetap bekerja pada arus hubung singkat fasa)fasa minimum.

2arateristik =aktu kerja terdiri dari : ) efinite ) !ormal/Standar in5erse ) ery in5erse )
Gbr 1.>.1 : 2ur5a / karakteristik in5erse

Relai ini digunakan untuk mendeteksi gangguan fasa ? fasa, mempunyai karakteristik in5erse *=aktu kerja relai akan semakin 3epat apabila arus gangguan yang dirasakannya semakin besar- atau definite *=aktu kerja tetap untuk setiap besaran gangguan-. Selain itu pada relai arus lebih tersedia fungsi high set yang bekerja seketika *moment /instantaneous-. &ntuk karakteristik in5erse menga3u kepada standar '9 atau %!S'/'999. Relai ini digunakan sebagai proteksi 3adangan karena Berbagi dan menyebarkan ilmu enge!a"uan ser!a nilai#nilai erusa"aan

1'



tidak dapat menentukan titik gangguan se3ara tepat, dan juga ditujukan untuk keamanan peralatan apabila proteksi utama gagal kerja.

%gar dapat dikoordinasikan dengan baik terhadap relai arus lebih disisi yang lain *bukan relai arus lebih yang terpasang di penghantar-, maka karakteristik untuk proteksi penghantar yang dipilih adalah kur5a yang sama yaitu standard in5erse *'9- / normal in5erse *%!S'/'999-.

1.1.,. Gro&$( !"&)t Re)" 650N+51N

Prinsip kerja G0R sama dengan (R yaitu berdasarkan pengukuran arus, dimana relai akan bekerja apabila merasakan arus diatas nilai settingnya. G0R diran3ang sebagai pengaman 3adangan Trafo jika terjadi gangguan hubung singkat fasa terhadap tanah, baik dalam trafo *internal fault- maupun gangguan ekternal *eternal fault-. Setting arus G0R lebih ke3il daripada (R, karena nilai arus hubungsingkatnya pun lebih ke3il dari pada arus hubung singkat fasa)fasa. 2arateristik =aktu kerja terdiri dari : ) efinite ) !ormal/Standar in5erse ) ery in5erse )
Gbr 1.>." : 2ur5a / karakteristik Rele


11



Relai ini digunakan untuk mendeteksi gangguan fasa ? tanah, sehingga karakteristik =aktu yang dipilihpun 3enderung lebih lambat daripada =aktu (R. Pada G0R setting highset diblok, ke3uali untuk tahanan 4$$ ohm di sisi sekunder trafo.

1.1.,., St"$( B E"rt !"&)t 6SBE!

i 'ndonesia ada tiga jenis pentanahan netral yaitu dengan tahanan rendah *1" A, B$ A-, langsung *solid- dan pentanahan dengan tahanan tinggi *4$$ A-.

Stand 7y 9arth 0ault adalah rele

pengamanan untuk sistem pentanahan dengan !eutral Grounding Resistan3e *!GR- pada trafo. Penyetelan relai S790 ini mempertimbangkan faktor ? faktor sebagai berikut : o

Pola pentanahan netral trafo

o

2etahanan termis tahanan netral trafo *!GR-

o

2etahanan shielding kabel disisi dipasang !GR *khususnya pada sistem dengan netral yang ditanahkan langsung atau dengan !GR tahanan rendah-

o

Sensitifitas relai terhadap gangguan tanah

o

Pengaruh konfigurasi belitan traso *dilengkap dengan belitan delta atau tidak-

&ntuk pemilihan =aktu dan karakteristik S790 dengan memperhatikan ketahanan termis !GR. 2arena arus yang mengalir ke !GR sudah dibatasi oleh resistansi terpasang pada !GR iru sendiri. 2arena nilai arus yang flat, maka pemilihan karakteristik =aktu disarankan menggunakan efinite atau
: relai gangguan tanah tak berarah *S790, 41!S: long time in5erse : *$.1 ? $."-  'n !GR : ≤ 4$@  ketahanan termis !GR, pada 'fC1$$$ % : tidak diaktifkan


12



2. Tahanan Rendah, NGR 40 Ohm, 300 A, 10 detik ;enis 2arakteristik Setelan arus Setelan =aktu Setelan arus high)set

: : : : :

relai gangguan tanah *S790, simbol 41!S ? $.B-  'n !GR ≤ 4$ @  ketahanan termis !GR, pada 'fC>$$ % tidak diaktifkan

3. Tahanan Tinggi, NGR 500 Ohm, 30 detik. ;enis 2arakteristik Setelan arus Setelan =aktu

: : : :

relai gangguan tanah tak berarah long time in5erse *-  'n !GR 1. ≤ D detik *$ detik ". %pabila belum ada relai dengan karakteristik detik *trip sisi 14$ k-.

1.1.,.4 Oer+U$(er Vo)t"%e Re)" 659+8

(5er oltage Relay *(R dan &nder oltage Relay adalah relay yang mengamankan peralatan instalasi dari pengaruh perubahan tegangan lebih atau tegangan kurang. Peralatan instalasi mempunyai nilai batas maksimum dan minimum dalam pengoperasiannya. ;ika melebihi nilai maksimum atau minimum batas kerja operasinya, peralatan tersebut dapat rusak. Sehingga untuk mejaga peralatan dari kerusakan akibat perubahan tegangan yang signifikan tersebut dibutuhkan (R dan &R. Prinsip dasar (R dan &R adalah bekerja apabila dia men3apai titik setingannya. (R akan bekerja jika tegangan naik, melebihi dari setingannya, sedangka &R bekerja jika tegangan turun, kurang dari nilai setingannya.

OVR (i"')ik"sik"$ '"(" :

1. Sebagai pengaman gangguan fasa ke tanah E pergeseran titik


13



netral F pada jaringan yang disupli dari trafo tenaga dimana titik netralnya

ditanahkan

melalui

tahanan

tinggi

/

mengambang . ". Sebagai pengaman gangguan fasa ke tanah stator generator dimana titik netral generator di tnahkan le=at trafo distribusi . >. Sebagai pengaman o5erspeed pada generator .

UVR (i"')ik"sik"$ '"(":

1. 7erfungsi

men3egah srating motor bila suplai tegangan

turun . ". alam pengamanan sistem dapat dikombinasikan dengan relai frekuensi kurang .

2arakteristik =aktu (R/&R adalah in5erse : a.

&nder oltage Relay

b. (5er oltage Relay


14



2et : t

: =aktu

2

: 2osntanta *4 atau B$-



: tegangan input

s

: tegangan seting

Tms: Time Multiple Setting

1. Proteksi B&s/"r + Di"eter + Ko'e)

Peralatan proteksi busbar diran3ang untuk mengamankan peralatan busbar jika terjadi gangguan hubungsingkat pada busbar. Pada sistem gardu induk yang menggunakan >)PMT atau satu)setengah PMT *one and a half breaker-, proteksi busbar disebut juga proteksi diameter.

Gangguan

hubung singkat pada busbar umumnya jarang terjadi, namun jika terjadi dampaknya sangat besar terhadap ketahanan peralatan instalasi dan dapat menimbulkan masalah stabilitas transient, serta dapat menimbulkan pemadaman yang meluas.

(leh karena itu fungsi proteksi busbar atau diameter, selain untuk menghindari kerusakan peralatan instalasi, juga sangat diharapkan dapat menghindari pemadaman se3ara menyeruh dalam suatu gardu induk jika terjadi gangguan hubung singkat di busbar. Berbagi dan menyebarkan ilmu enge!a"uan ser!a nilai#nilai erusa"aan

1



Ma3am)ma3am proteksi busbar/diameter pada sistem tegangan tinggi / ekstra tinggi yaitu : •

Relai ifferential busbar

•

Relai %rus Sirkulasi *ir3ulating urrent Prote3tion ? P-

•

Relai 2egagalan PMT * ir3uit 7reaker 0ailure ? 70-

•

Relai %rus ;angkauan Pendek *Short one Prote3tion ? SP-

•

Relai %rus
•

Relai arus
1..1 Re)"i Di##ere$ti") B&s/"r

Mengingat besarnya dampak yang ditimbulkan akibat gangguan hubung singkat di busbar, maka diran3ang suatu proteksi

yang

selektif dan

dapat bekerja dengan 3epat. 2euntungan relai ifferential busbar antara lain : 

Haktu pemutusan yang 3epat *pada basi3 time-



7ekerja untuk gangguan di daerah proteksinya.



Tidak bekerja untuk gangguan di luar daerah proteksinya.



Selektfi, hanya mentripkan pmt)pmt yang terhubung ke seksi yang terganggu.



'mune terhadap malakerja, karena proteksi ini mentripkan banyak pmt

2erugian relai ifferential busbar antara lain : 

Pemasangannya lebih rumit harus mengontrol status PMT dan PMS



Relatif lebih mahal dibandingan dengan relai arus lebih, karena dibutuhkan T pada setiap bay yang diproteksi

150KV Berbagi dan menyebarkan ilmu enge!a"uan ser!a nilai#nilai erusa"aan

1!



A B

T1)1

77P)1

T1)"

T1)B

T1)> T")>

T")"

T")1

77P)"

KOPEL

OHL-1

OHL- TD-1

TD-

TD-,

Gbr ".1.$ : Pola proteksi ifferensial 7usbar pada gardu induk 14$ k

2onfigurasi pemutus yang digunakan pada gardu induk tegangan tinggi yang menggunakan skema konfigurasi sat)setengah pmt * 3ir3uit breaker and a half -. Relai differential busbar *buspro- diterapkan di kedua busbar dengan pola duplikasi *77P)%1 I 77P)%" dan 77P)71 I 77P)7" Rangkaian yang paling sederhana untuk memberikan proteksi busbar duplikasi adalah skema duplikasi menggunakan relai impedansi tinggi seperti pada sistem proteksi sisi tegangan tinggi trafo tenaga.

Pemutusan diberikan berdasarkan susunan pemutusan dua dari dua *two)out )of )two- untuk memenuhi persyaratan pengamanan sistem. Sebuah skema tunggal berdasarkan prinsip diferensial bias impedansi rendah dapat digunakan pada skema proteksi busbar numerik. Skema ini memiliki

susunan

integrasi

penuh,

serta

tingkat

keamanan

dan

kehandalan diberikan oleh skema monitor internal * internal watchdog sehingga tidak diperlukan skema duplikasi penuh. ;enis/pola proteksi busbar banyak ragamnya, tetapi yang akan di bahas disini adalah proteksi busbar diferensial dengan ;e$is )o< i'e("$s ("$ i% i'e("$s+


1"



". Di##ere$ti") =e$is Lo< I'e("$3e

Relai diferensial bekerja berdasarkan hukum 2ir3hoff yaitu jumlah arus yang melalui satu titik sama dengan nol. Pada relai diferensial yang dimaksud suatu titik adalah daerah yang diamankan *prote3ted Jonesyang dibatasi trafo arus yang tersambung ke relai diferensial Pada keadaan tanpa gangguan atau gangguan di luar daerah yang diamankan, jumlah arus yang melalui daerah yang diamankan sama dengan nol. Pada keadaan gangguan di dalam daerah yang diamankan, jumlah arus yang melalui daerah yang diamankan tidak sama dengan nol. Relai diferensial jenis lo= impedans merupakan relai diferensial arus, se3ara sederhana dapat digambarkan seperti Gambar ".1.1. Perbedaan *diferensial- arus yang melalui daerah yang diamankan ini akan melalui operating 3oil relai.

! End A

Prote3te( >o$es

IA

End B

IB !1

IR1 % &

Gbr ".1.1 : Pola proteksi ifferensial 7usbar jenis lo= impedan3e

Se3ara umum relai diferensial arus adalah : ο

Membandingkan besaran arus yang melalui suatu daerah yang diamankan

ο

Relai ini harus bekerja jika gangguan di dalam daerah yang diamankan dan harus stabil jika gangguan di luar daerah proteksi.

ο

Merupakan suatu unit prote3tion


1)



Pada saat terjadi gangguan diluar daerah pengamanannya *01-, arus diferensial yang masuk ke relai 'R C $, sebaliknya jika gangguan terjadi didaerah pengamananya

'R

$ , sehingga relai akan

bekerja K"r"kteristik ker;" •

aerah pengaman adalah di dalam daerah yang dilingkupi T yang tersambung ke relai diferensial.

•

7ekerja seketika.

•

Tidak perlu dikoordinasikan dengan pengaman lain

•

merupakan pengaman utama dan tidak berlaku sebagai pengaman 3adangan.

I di

I di

'era!e

'era!e es!rain Troug" *urren!

Troug" *urren!

a,a&bar 2+1+2

es!rain

ba- .enis on 0ias Relai b-+ .enis 0ias relai

Relai diferensial jenis non bias menggunakan relai arus lebih sebagai operating 3oil dan pada kondisi arus gangguan eksternal yang besar sekali relai ini tidak stabil. 6al ini disebabkan oleh : ο

2omponen d3 arus gangguan tidak sama

ο

2ejenuhan setiap T tidak sama

ο

Rasio setiap T tidak tepat sama

Relai diferensial jenis bias memperbaiki kelemahan di atas dengan prosentasi slope tertentu seperti pada Gambar ".1.>


1*



Prote3ted ones

End A

End B

IA

IB

B % bias + res!rain *oil ,a&bar 2+1+3

Relai dierensial arus

Setelan arus kerja : smallest 3urrent in operating 3oil to 3ause operation @ min pi3k up C

Setelan slo#e  ( slo#e $

, 1'' ( rated 3urrent of the operating 3oil

current in o#eratin coil to cause o#eration

, 1'' (

current in restrainin

IA - IB

0 1'' (

%

(IA . IB) + /

7erdasarkan persamaan diatas maka : %rus minimum pi3k up : >$ ? B$@ 'n Setelan slope : >$ ? 4$@ dengan pertimbangan : • • • •

2esalahan trafo arus T : 1$ @ Mismat3h : B@ %rus eksitasi : 1@ 0aktor keamanan : 4@

*ek >o$e :

3he3k Jone berfungsi untuk memastikan bah=a gangguan merupakan gangguan internal dan untuk men3egah maloperasi jika ada kelainan pada proteksi busbar masing)masing Jone, misalnya ada =iring yang terbuka atau terhubung singkat.


2'



;ika terjadi gangguan pada Jone 1, maka jumlah arus dari masing)masing T a, b dan 3 tidak sama dengan nol, akibatnya ada arus yang melalui relai R1. 6al ini juga dirasakan oleh relai R> yang akan menutup kontaknya untuk memberi tegangan positip, dan dengan menutupnya kontak dari relai R1 maka sinyal trip akan dikirim ke pmt yang dilingkupi T a,b dan 3. engan demikian Jone 1 dapat diisolir dari sistem.. ;ika ada rangkaian arus yang terbuka pada Jone proteksi, maka pada saat beban yang 3ukup besar atau pada saat ada gangguan eksternal, akan menyebabkan proteksi busbar pada Jone tersebut tidak stabil atau relai dari busbar tersebut akan menutup kontaknya. Tetapi dengan adanya 3hek Jone, relai tersebut tidak mendapat tegangan positip sehingga mal operasi dapat di3egah.

/ Re)"i (i#ere$si") /&s/"r ;e$is i% i'e("$3e.

Relai ifferensial jenis 6igh impedan3e menggunakan stabilising resistor yang dipasang seri dengan relai diferensial arusnya. Relai disetting dengan memperhitungkan sensiti5itas untuk gangguan internal dan stabilitas untuk gangguan eksternal. Sensiti5itas terhadap gangguan internal ditentukan oleh besarnya setting arus relai Setelan arus ditentukan *"$@ ? >$@- 'n T.

I R ct1 CT1

R 1

R stab

I R

I7 Gambar ".1.B

R 2

R ct2 CT2

5

Ekivalensi CT 6enu% Relai diferensial jenis high impedan3e


21


Stabilitas untuk gangguan eksternal


ditentukan oleh besarnya nilai

stabilising resistor yang dihitung berdasarkan drop tegangan pada salah satu rangkaian T *- pada arus hubung singkat eksternal maksimum *'fdengan salah satu T jenuh. 7esarnya tegangan pada terminal stabilising resistor dan relai *R- harus diset lebih besar dari drop tegangan tersebut, sehingga pada kondisi terburuk ini relai masih stabil. Setelan tegangan harus lebih besar dari tegangan pada terminal stabilising resistor. set K k   set K k  'f *R<" L R3t" -

imana  C tegangan jatuh pada terminal stabilising resistor k C 0aktor keamanan *antara 1.4 ? ".$ 2arena relai diset pada arus hubung singkat tertentu, jika suatu saat arus hubung singkat tersebut bertambah besar dan salah satu relai jenuh maka relai tersebut menjadi tidak stabil untuk gangguan eksternal, tetapi akan tetap stabil jika tidak ada T yang jenuh.

ari uraian di atas dapat dikatakan relai differential high impedan3e memiliki stabilitas yang lebih baik untuk gangguan eksternal khususnya jika terjadi kejenuhan dari salah satu T. Tidak seperti relai differensial lo= impedan3e yang memiliki bias/restraint yang dapat menetralisir akibat perbedaan rasio *delta rasio ke3il- pada gangguan eksternal, relai high impedan3e tidak memiliki kemampuan ini sehingga disyaratkan T yang digunakan memiliki rasio yang sama. Se3ara keseluruhan kebutuhan yang harus dipenuhi untuk relai diferensial high impedan3e ini adalah *pertimbangan dalam menentukan setelan-: # rasio T sama # resistansi T rendah # knee 5oltage T tinggi # burden =iring T rendah # T jenis lo= rea3tan3e


22



ari uraian di atas jika T terpasang tidak sama dan rasio disamakan dengan penambahan %T maka harus dipenuhi persyaratan di atas, tetapi sulit dipenuhi %T dengan kebutuhan di atas, sehingga pemakaian AT tidak di!ek"menda#ikan untuk !elai diff!en#ial $eni# high impedance. 1.. Re)"i Ar&s Sirk&)"si 6*ir3&)"ti$% *&rre$t Prote3tio$ + 78

Pada gardu induk dengan konfigurasi diameter, filosofi Jone proteksi harus ter3o5er oleh relai proteksi utama, seperti yang ditunjukan gambar ".".$,

dimana konfigurasi diameter % yang digunakan saluran

penghantar dan rangkaian diameter)7 digunakan bay trafo interbus. Masing)masing busbar diproteksi oleh proteksi busbar *77Pa dan 77Pb-, Jona proteksi penghantar diproteksi oleh istan3e relai *
&ntuk meng3o5er Jona proteksi antara proteksi Penghantar dengan Trafo

'nterbus harus

diproteksi dengan proteksi arus sirkulasi

*circulating current protection/P- yang saling berpotongan * overlapdengan proteksi T *

Pa

77P

Pb

DT

Gbr ".".$ : Skema proteksi P

1.., Proteksi Ke%"%")"$ PT 6Bre"ker !"i) - *B! Berbagi dan menyebarkan ilmu enge!a"uan ser!a nilai#nilai erusa"aan

23



Sistem proteksi kegagalan pemutus *70- bekerja pada saat relai lokal memberikan perintah pemutusan *trip-, tetapi pemutus *PMT- gagal membuka untuk memutuskan arus gangguan. Pola proteksi kegagalan pemutus *70- diran3ang sederhana terdiri dari detektor gangguan, indikasi status pemutus, dan relai =aktu yang akan bekerja ketika relai proteksi saluran memberikan perintah pemutusan. Setelah =aktu tunda tertentu *umumnya 1$ s.d. "$ siklus-, proteksi 70 akan memberikan perintah trip kepada semua pemutus terkait .

;ika sistem 70 ini sering bekerja, detektor gangguan lebih baik disetel diatas arus pembebanan maksimum dan diba=ah arus gangguan minimum di saluran transmisi tersebut. ;ika detektor gangguan diaktifkan hanya pada saat skema kegagalan pemutus aktif, setelan nilai kerja bisa disetel diba=ah arus pembebanan maksimum.

Gbr)".> : iagram logi3 70

Prinsip kerja berdasarkan diagram logi3 diatas sbb : Proteksi kegagalan pemutus *70- mulai bekerja apabila ada signal trip internal proteksi NTR'PN *buspro- atau dari signal trip ekternal N70)9OTN *proteksi penghantar-

melalui s=it3h (!N dan dikontrol oleh elemen

arus lebih *(70-.


24



;ika elemen arus lebih bekerja terus menerus sampai batas setting =aktu T70)", maka keluaran trip dari relai akan memerintah PMT)PMT pengapitnya *70)TR'P-. ;uga elemen arus yang terus menerus dapat mengerjakan T701 dan mengirim signal R9)TR'P ke PMT yang bersangkutan. Pengiriman signal R9)TR'P ada " jalur melalui kontrol =aktu.

kerja (R NT(N atau melalui s=it3h NTN, kedua)duanya dapat dipilih melalui s=it3h N701N. ;ika pembukaan PMT yang bersangkutan normal, maka elemen arus akan menganulir perintah 70, sehingga 70 akan segera reset. an apabila signal Re)trip

dari T701 berhasil mentrip PMT yang

bersangkutan, maka elemen arus (70 akan segera reset, dan 70 akan reset sehingga perintah trip ke PMT)PMT pengapit juga akan dianulir. &ntuk memdapatkan urutan kerja yang sesuai,

perlu

diperhatikan penyetelan T701 dan T70". Proteksi kegagalan pemutus *70- harus diterapkan pada semua pemutus 4$$ k, "4 k dan 14$ k. Penggunaan skema proteksi arus dengan pemilihan =aktu pada masing)masing pemutus lebih disarankan dari pada skema yang terintegrasi se3ara terpusat. Gangguan pada salah satu elemen pada skema ini tidak akan terlalu banyak mempengaruhi elemen yang lain. Sinyal trip * tripping signal - dapat diulang *routed - pada proteksi busbar sehingga mengurangi biaya tambahan pada rangkaian logika pemutusan. Sama

halnya

seperti

proteksi

busbar,

apabila

sistem

proteksi

menggunakan jenis numerik, skema yang digunakan biasanya juga termasuk fasilitas untuk proteksi kegagalan pemutus *70-.

1..4 Proteksi >o$e Pe$(ek 6 Sort >o$e Prote3tio$ ? S>P 

&ntuk peralatan membuka terminal, T akan diletakkan pada salah satu sisi pemutus. alam hal ini, skema 70 harus memasukkan proteksi Jona pendek * short-zone protection-. Penggunaan skema ini mirip dengan proteksi kegagalan pemutus kon5ensional namun sinyal inisiasi


2



*initiating signal - berasal dari pembukaan pemutus yang terkait dan kelanjutan aliran arus gangguan * continuation of fault current flow -.

;ika arus gangguan mengalir terus)menerus setelah output perintah trip dari relai, maka kondisi ini dianggap juga sebagai kegagalan PMT *breaker failure-, oleh karena itu elemen arus lebih perlu dilengkapi untuk masing)masing fasa. &ntuk kebutuhan ke3epatan tinggi, maka dibutuhkan spesifikasi relai arus lebih jenis high speed o5er3urrent yang mempunyai kemampuan reset sangat 3epat Pa

SP

77P

Pb

Gbr ".B.$ : Jona proteksi SP DT

Gbr ".B.1 : iagram urutan kerja 70


2!



1..5 Re)"i Proteksi Ko'e)

Pada instalasi gardu induk yang mempunyai dua busbar biasanya dilengkapi fasilitas bay kopel *bus 3oupler- untuk kemudahan atau fleksibilitas operasi saat pengaturan beban. Sistem proteksi kopel umumnya dipasang relai differensial busbar sebagai pengaman utama dan (R/G0 untuk pengaman 3adangan. Prinsip kerja dan Jona pengaman differential busbar dan (R/G0 telah dijelaskan di atas, sedangkan (R

1..@ Per")"t"$ B"$t& Proteksi 1.[email protected] S$3ro 3e3k

Relai Syn3hro3he3k adalah suata peralatan kontrol yang berfungsi untuk mengetahui kondisi sinkron antara dua sisi atau subsistem yang diukur. 7esaran yang diukur oleh alat ini adalah perbedaan sudut fasa, tegangan dan frekuensi. •

Be(" s&(&t #"s" 6f 

Sudut fasa untuk mengetahui perbedaan sudut fasa urutan tegangan antara kedua sisi yang diukur, biasanya besarnya setting sudut fasa tergantung kekuatan sistem saat itu. &ntuk sekuriti sistem setting sudut fasa dipilih disesuaikan dengan kekuatan sistem dengan batas maksimum adalah sekitar "$Q. •

Be(" te%"$%"$ 6V

%dalah beda tegangan antara diantara kedua subsistem misalkan antara tegangan bus/3ommon *&1- dengan running /in3oming *&"-. &ntuk men3egah terjadinya asinkron saat penutupan PMT perlu diperhatikan perbedaan kedua sisi tegangan tidak boleh lebih besar dari setting beda tegangan. Setting perbedaan tegangan maksimal 1$@n.

•

Be(" #rek&e$si 6!

7eda frekuensi adalah untuk mengetahui slip frekuensi antara kedua

subsistem

yang

akan

dihubungkan

fungsinya

untuk


2"

men3egah penutupan



PMT jika perbedaan kedua sisi frekuensi lebih besar dari setting. Perbedaan frekuensi maksimal disetting $.11 6J. 0aktor utama yang menjadi pertimbangan dalam setelan syn3hro 3he3k adalah perbedaan frekuensi *slip-, sehingga perlu dihitung se3ara akurat. Perbedaan frekuensi ditentukan melalui persamaan df C  /*t 1D$Q-, dimana  dalam derajat dan t dalam detik.

•

"kt& t&$("

7eda frekuensi adalah untuk mengetahui slip frekuensi antara kedua

subsistem

yang

akan

dihubungkan

fungsinya

untuk

men3egah penutupan PMT jika perbedaan kedua sisi frekuensi

1..@.. AVR Tr"#o te$"%" ". K&")it"s Pe)""$"$ D"$ &t& Te%"$%"$

Penampilan dari system distribusi tenaga listrik dan kualitas dari pada pelayanan diantaranya terukur dari le5el tegangan yang dapat memuaskan

pelangganan, dalam kaitan pertimbangan ekonomi

Perusahaan
!ilai tegangan yang diterima oleh

pelanggan pada sirkuit distribusi akan ber5ariasi, pelanggan yang dekat dengan sumber * irst customers- akan merasakan tegangan dengan nilai maksimum, sedangkan nilai tegangan minimum akan dirasakan oleh pelanggan yang berada pada ujung sirkuit * !ast rural customers-


2)



8ri&ar9 eeder

7irst custo&ers

Rural 8ri&ar9

ast custo&ers

ast rural custo&ers

Gambar ".+1. 'lustrasi Penyebaran Tegangan pada &rimar" eeder System Radial

Standar kualitas tegangan yang ditentukan oleh pelanggan PT P
Menggunakan pengaturan tegangan Generator

)

%plikasi peralatan pengatur tegangan pada Gardu istribusi

)

%plikasi 2apasitor pada Gardu istribusi

)

7alansing beban)beban pada feeder distribusi

)

Menaikan ukuran penampang konduktor feeder distribusi

)

Merubah feeder section dari single-phase ke multiphase

)

Pemindahan beban pada feeder baru

)

'nstall Gardu 'nduk dan 0eeder baru

)

Menaikan le5el tegangan primer

)

%plikasi pengatur tegangan di Gardu 6ubung

)

%plikasi 2apasitor shunt atau seri pada primar" feeder

/. Pe$%"t&r Te%"$%"$ P"(" G"r(& Distri/&si

Pengatur Tegangan * #oltage $egulators% digunakan untuk mengatur tegangan output dari Transformator untuk menjaga tegangan output tetap konstan,


2*



Terdapat dua tipe #oltage $egulator yaitu tipe induksi dan tipe step regulators.

Pada

era

sekarang

ini

tipe

step

regulator

telah

adalah

suatu

menggantikan tipe induksi. Tipe

step

voltage

regulator pada

dasarnya

autotransformer dengan beberapa tap atau step dalam belitan seri.

Pada Transformator tegangan tinggi #oltage $egulator tipe step pada umumnya dapat dioperasikan dalam kondisi berbeban dan dikenal dengan sebutan On !oad 'ap (hanger *(" step, dengan 4/D per3ent perubahan tegangan per step. atatan bah=a tegangan regulasi se3ara penuh dengan range "$ per3ent, dengan perkataan lain jika "$ per3ent regulasi range dipenuhi oleh >" step, maka ditemukan 4/D per3ent regulasi per step.

3. Ko'e$s"si Li$e-Dro' 6%ine&'!"p "mpen#ati"n( )"ltage Regulat"! di Gardu istribusi digunakan untuk mendapatkan

tegangan sekunder Transformator tetap konstan =alaupun tegangan sisi primer berfluktuasi pada suatu pengaturan nilai khayal atau titik pengaturan tanpa memperhatikan besarnya * magnitude- atau faktor kerja * power factor - dari beban. Titik regulasi * regulation point - biasanya dipilih di suatu lokasi diantara regulator dan di akhir feeder * the end of the feeder -.

6al ini akan dipelihara se3ara otomatis melalui dial setting dengan mengatur setting elemen resistance dan reactance dari unit yang disebut line-drop compensator. Pada kondisi beban nol penetapan nilai resistan3e diantara $egulator dan regulation point . R dial setting pada line drop compensator dapat ditetapkan dari:


3'


 R set =

CT P PT s


xReff



2eterangan : Tp C rating dari besaran primer T PTs C &otential transformer)s turns ratio : pri/se3

Primary lateral 0eeder point

Gardu 'nduk Transformator '< R< (
T

PT

0eeder oltage Regulator Relay

O<

R< reg

O<

RR

To first 3ustomer

RR

reg '
'<

Gambar ".+ " : Schematic *iagram Sederhana dan &hasor *iagram dari Rangkaian 2ontrol dan Rangkaian !ine-*rop (ompensator dari Suatu Step atau 'nduksi #oltage $egulator

Reff C nilai tahanan *resistance- efektif konduktor feeder dari Gardu 'nduk sampai dengan titik pengaturan * regulation point -

Reff = r e x

I − S l 2

Ω


31



dimana : re C resistan3e konduktor feeder dari regulation station sampai dengan regulation point, U/mi per 3ondu3tor Sl C

panjang

konduktor

tiga

fasa

dari

feeder

diantara

regulation station sampai ke Gardu 'nduk l C panjang feeder,mi

;uga, nilai O dial setting dari line)drop 3ompensator dapat ditetapkan dari :

X set =

CT p PT s

xX eff



dimana: Oeff C nilai reaktan3e efektif konduktor feeder dari G' sampai dengan titik pengaturan *regulation point -,U

X eff

= X l x

I − S l 2

Ω

dimana : O< C reaktansi induktif dari konduktor feeder, U/mi

7ila nilai R dan O ditetapkan untuk total beban yang tersambung, lebih dari sekedar untuk suatu grup pelanggan, nilai resistansi dan reaktansi ditetapkan dari : n

∑V DR I Reff =

I =1

I L

Ω

dan :


32



n

∑V

= I L +1 +r a +1 xl 1 + I L +2 r a+2 xl 2 + +++++++++++++++ + I L +n r a +n xl n

DR

I =1

I

dimana : V DR

I

C drop tegangan dari line resistan3e satu feeder diantara regulator station dengan regulation point, /se3tion

n

∑V DR I =1

C Total drop tegangan dari
diantara regulator station dengan regulation point,

7esarnya arus beban pada feeder se3tion satu,%

I L +1

r a1

C resistan3e dari konduktor feeder se3tion satu,U/mi

l 1

C panjang konduktor feeder se3tion satu,mi

;uga untuk nilai O dial setting dari the line)drop 3ompensator ditetapkan dari : n

∑V DX I X eff =

I =1

Ω

I L

n

dan :

∑V

= I L+1 + xa +1 xl 1 + I L +2 xa +2 xl 2 + ++++++++++ +++++ + I L +n xa +n xl n

DR

I =1

I

dimana : V DR

C drop tegangan dari line rea3tan3e satu feeder diantara

I

regulator station dengan regulation point, /se3tion

n

∑V DR I =1

C Total drop tegangan dari
regulator station dengan regulation point, I L +1

xa1

7esarnya arus beban pada feeder se3tion satu,% C rea3tan3e dari konduktor feeder se3tion satu,U/mi


33

PT PLN (Persero) PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN l 1


C panjang konduktor feeder se3tion satu,mi

2arena metoda diatas hanya menggambarkan untuk menentukan nilai efektif R dan O adalah 3ukup merepotkan. isarankan suatu alternatif dan metoda praktis untuk mengukur arus *'<- dan tegangan di lokasi regulator dan titik pengaturan * regulating point -.

Perbedaan diantara nilai dua tegangan adalah total drop tegangan diantara regulator dan titik pengaturan, yang mana dapat juga didefinisikan sebagai : V D

I L + Reff +Cosθ + I L + X eff +Sinθ ++++V

=

ari besarnya nilai Reff dan Oeff dapat dengan mudah ditentukan bila faktor kerja dari beban feeder dan perbandingan rata)rata r/ ratio dari konduktor feeder diantara regulator dan regulating point diketahui Gambar ".+.> di ba=ah ini

memberikan suatu 3ontoh untuk

menentukan profil tegangan untuk beban pun3ak dan beban normal. nilai dasar tegangan primer dari feeder adalah 1"$) base. oltage Regulator Primary 0eeder 0irst distributor transformer

- e s1> a b$ t 1" l o 5D 1" $ " + 1 * 1" e gB a t l 1" o ," y r 1" $ a m 11 i r P D 11 +

Peak load profile

Regulation point

$

1

"

+a %

> B 0eeder length beyond regulator,mi *b -

+



D

Gambar ".+.> ontoh (ne)line iagram Profil Tegangan pada Primary 0eeder


34

Pola proteksi gardu induk

Recommend Documents