TRAFO ARUS PENYULANG 20 kV JENUH
Pribadi Kadarisman
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH PENYULANG 20 KV PLN (JAWA) DIPASOK DARI : 20kV 150kV
PENYULANG 1 ALAT PENGUKURAN / PROTEKSI
PENYULANG 2
SUMBER DI SISTEM 150kV
TRAFO TENAGA KAP = ? PENYULANG n
ARUS BEBAN PENYULANG TIDAK BISA LANGSUNG DISAMBUNG KE ALAT PENGUKURAN ATAU PROTEKSI HARUS MELALUI TRAFO ARUS ! !
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH TRAFO ARUS : MENTRANSFER ARUS SISI INSTALASI PRIMER KE SISI INSTALASI SEKUNDER, DISESUAIKAN DENGAN KEPERLUAN : 1. PENGUKURAN 2. PROTEKSI RATIO ARUS TERTENTU KETELITIAN TRANFORMASI TRANSFER MELALUI KOPLING MAGNETIK KAPASITAS TERTENTU TINGKAT KEJENUHAN TERTENTU
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH RATIO TRAFO ARUS : DISESUAIKAN DENGAN ARUS BEBAN YANG MENGALIR DI SISI INSTALASI PRIMER : NILAI RATING PRIMER TRAFO ARUS ARUS BEBAN 0,8 MAKSUD : - ARUS BEBAN MAKS BERADA PADA ERROR TERENDAH - ARUS BEBAN OVER BERADA PADA NOMINAL RATING SEHINGGA RATIO TRAFO ARUS (50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 600 ) : 5 (1)
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH KETELITIAN TRAFO ARUS : PENGUKURAN 1. HARUS PUNYA KETELITIAN TINGGI PADA DAERAH ARUS PENGUKURAN BEBAN NOMINAL 2. HARUS JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG BESAR, UNTUK KEA – MANAN ALAT UKUR PROTEKSI 1. HARUS PUNYA KETELITIAN / ERROR KECIL PADA DAERAH ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT BESAR 2. TIDAK JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG BESAR, UNTUK KEANDALAN ALAT PROTEKSI
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH TRANSFER ARUS MELALUI KOPLING MAGNETIK: ARUS PRIMER BESI INTI Ip
is
BANGKITKAN
DI
MENGALIR DALAM RANGKAIAN MAGNET DI BESI INTI ALIRAN YANG BERUBAH-UBAH DI BESI INTI MEMOTONG BELITAN SEKUNDER INDUKSI GAYA GERAK LISTRIK (GGL)
BAGAIMANA BILA ADA
Ip
DALAM BESI INTI TAPI TIDAK BERUBAH ?
is
PENAMPANG INTI ADALAH BATAS JUMLAH GARIS YANG MENGALIR DI DALAM BESI INTI
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH KAPASITAS TRAFO ARUS : KARENA TERBATASNYA LUAS PENAMPANG INTI TERBATAS PULA JUMLAH GARIS TERBATAS PULA BESARNYA GGL IS IP
Z i = IMPEDANSI DALAM CT
Zi ES
VB
Z Beban ( Z Beban + Z i ) = IMP. BEBAN CT
TRAFO ARUS MEMPERTAHANKAN RATIO IP / IS TERBATAS PADA IMPEDANSI BEBAN DI SISI SEKUNDER KARENA ES TERBATAS BESARNYA IMP. BEBAN CT KECIL ES KECIL IMP. BEBAN CT BESAR ES BESAR KARENA ES TERBATAS BESARNYA, MAKA IMP. BEBAN CT TERBATAS
VA CT = ES x IS
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH KEJENUHAN TRAFO ARUS : BELITAN PRIMER
BELITAN SEKUNDER
BESI INTI Ip
is
ARUS PRIMER BESI INTI
BANGKITKAN
DI
MAKIN BESAR ARUS PRIMER MAKIN PADAT YANG MENGALIR DI BESI INTI PADA NILAI ARUS PRIMER TERTENTU BESI INTI TIDAK CUKUP LAGI MENAMPUNG YANG HARUS DIALIRKAN AKIBATNYA ES TIDAK NAIK MAMPU LAGI ERROR RATIO MULAI NAIK, BAHKAN OUTPUT SEKUNDER CT BISA MENJADI COLLAPSE KURVA ES TERHADAP ARUS EKSITASI DAPAT DIGAMBARKAN BERIKUT INI
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH KEJENUHAN TRAFO ARUS : Kurva CT untuk proteksi
ES
Knee point
KEJENUHAN CT PROTEKSI > DARI KEJENUHAN CT UNTUK PENGUKURAN
Kurva CT untuk pengukuran
ADA MANFAAT DARI BEDA KEJENUHAN INI Iexct
“CT PENGUKURAN” JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG BESAR DIPERLUKAN KARENA OUTPUT ARUS DI SEKUNDER COLLAPSE, SEHINGGA ALAT PENGUKURAN TIDAK SAMPAI DIALIRI ARUS BESAR “CT PROTEKSI” DIHARAPKAN TIDAK JENUH PADA ARUS GANGGUAN YANG BESAR, KARENA OUTPUT ARUS DI SEKUNDER DIPERLUKAN AGAR RELAI PROTEKSI BEKERJA DENGAN PASTI BAGAIMANA KALAU ARUS GANGGUAN TERLALU BESAR SAMPAI MELAMPAUI BATAS KEJENUHAN CT PROTEKSI ?
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH KEJENUHAN TRAFO ARUS : “CT PENGUKURAN” JENUH PADA ARUS PRIMER SEBESAR 2 x In TETAPI PADA ARUS DIBAWAH SAMPAI DENGAN In, KETELITIANNYA TINGGI ( HANYA PADA NILAI ARUS BEBAN SAJA ) “CT PROTEKSI” JENUH PADA ARUS PRIMER BESAR YANG SECARA UMUM PERNYATAAN KEJENUHANNYA SEPERTI CONTOH : KLAS 5 P 10 : MEMBERI ARTI ERROR ARUS SEKUNDER SUDAH SAMPAI 5% PADA ARUS PRIMER SEBESAR 10 x In KLAS CT YANG BANYAK DIPEROLEH DIPASARAN 5 P 10 , 5 P 20 , 10 P 10 , 10 P 20 BAGAIMANA BENTUK GELOMBANG ARUS SEKUNDER CT SEWAKTU DIALIRI ARUS PRIMER YANG BESAR MELAMPAUI BATAS KEJENUHANNYA ?
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH KEJENUHAN TRAFO ARUS : BOLEH DIKATAKAN PERALATAN LISTRIK MENGUKUR NILAI RMS BESARAN BOLAK BALIK SESUAI FREKWENSI SPEC. UNTUK FREKWENSI 50 HZ PENGUKURAN RMS GELOMBANG SINUS FREKWENSI 50 HZ ADALAH NILAI ARUS RATA2 SELAMA PERIODA ½ GELOMBANG SINUS ITU ( PERIODA 10 Ms ) 10mS
ATAU LUAS SEGI EMPAT YANG TERBENTUK DARI NILAI ARUS RATA2 DAN WAKTU 10 mS SAMA DENGAN LUAS YANG DIBENTUK OLEH ½ GELOMBANG SINUS UNTUK PERIODA 10mS JUGA NILAI/ LEVEL INI YANG DISEBUT RMS BAGAIMANA KALAU GELOMBANG SINUS ITU CACAT ? NILAI RMS NYA MENGECIL
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH KEJENUHAN TRAFO ARUS : BATAS JENUH INTI +
RATIO CT ERROR
RATIO CT NORMAL
BATAS JENUH INTI +
ARUS PRIMER
ARUS PRIMER
t
t
BATAS JENUH INTI
BATAS JENUH INTI
-
t
ARUS SEKUNDER
ARUS RMS SEKUNDER C.T PROPORTIONAL O.C KERJA NORMAL
ARUS SEKUNDER
ARUS RMS SEKUNDER CT TIDAK PROPORTIONAL O.C BISA TIDAK KERJA
t
-
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH KEJENUHAN TRAFO ARUS : KAPAN KEJENUHAN TRAFO ARUS PENYULANG TERJADI ? DARI TRAFO ARUS
- RATIO : (50, 75, 100, S/D , 300 ) : 5 - KLAS CT 5 P 10 , 5 P 20 10 P 10 , 10 P 20 - BEBAN SEKUNDER CT AGAK TINGGI
DAN PENYULANG 20 KV DIPASOK DARI SISTEM 150 KV ( JAWA ) MELALUI TRAFO TENAGA 60 MVA, DENGAN SINGLE LINE SBB: 150kV
SUMBER DI SISTEM 150kV
20kV
TRAFO TENAGA KAP = 60 MVA
30% 7590 A
PENYULANG 1
ALAT PENGUKURAN / PROTEKSI
UNTUK MENILAI UNJUK KERJA CT PERLU PENGUKURAN CT SBB :
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH PENGUKURAN KEJENUHAN TRAFO ARUS : SEBAGAI CONTOH : Iexc Real
Vexc Modif
0,00
0,001
5,25
0,020
5,50
0,021
S (Slope) = b/a
Iexc Real
Vexc Modif
Iexc
17,26
0,047
18,30
5,23
18,99
0,051
19,90
5,50
20,89
0,057
20,89
Iexc 0,00
6,05
0,023
6,50
22,97
0,066
22,97
6,66
0,024
7,30
25,27
0,097
26,57
7,32
0,026
8,30
27,80
0,304
29,40
8,05
0,028
9,20
30,58
0,794
31,58
8,86
0,029
9,86
33,64
1,415
32,64
9,74
0,032
10,72
37,00
2,386
33,00
10,72
0,034
11,72
3,000
34,00
11,79
0,036
12,97
3,600
34,60
12,97
0,038
13,70
5,000
35,10
14,27
0,041
15,40
8,000
35,40
15,69
0,041
15,80
10,000
37,00
Lengkung Kemaknitan CT 100,00
a b 10,00
1,00 c x e V
0,10
0,01
0,00 0,001
0,010
0,100 Iexc
1,000
10,000
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH PENGUKURAN KEJENUHAN TRAFO ARUS : PENGUKURAN TAHANAN DALAM CT, TAHANAN DAN REAKTANSI BEBAN SEKUNDER CT : RW =
0,20
RB = 0,96 XB = 0,62
DARI DATA CT INI, MASUKKAN KE TOOL PEMERIKSA GELOMBANG ARUS DI SEKUNDER CT : S, VS : DIAMBIL DARI LENGKUNG KEMAKNITAN RW : DARI PENGUKURAN RB : DARI PENGUKURAN XB : DARI PENGUKURAN X/R SISTEM : DARI PERHITUNGAN HUBUNG SINGKAT Offset : DARI KEMUNGKINAN GANGGUAN TERJADI SAAT GELOMBANG TEGANGAN = 0,PEAK ATAU NILAI TERTENTU REM
: REMANENSI INTI CT
IP : DARI PERHITUNGAN ARUS GANGGUAN
masukan Slope kejenuhan ( S )
S=
15,1
Teg, rms pada Ie=10 A
Vs =
37
Volt rms
N=
80
---
Rasio I-prim / I-sek.
---
Resistansi belitan sek.
Rw =
0,200
Resistansi beban sek.
Rb =
0,960
Reaktansi beban sek.
Xb =
0,620
XthdR =
3,15
---
Offset Arus sisi Primer
Off =
1,00
-1
pu Remanensi (thd Vs)
rem =
0,50
---
Ip =
7590
Amp-rms
Rasio X / R system
Arus gang, simetris Primer
DENGAN TOOL INI, AKAN DAPAT DIKETAHUI BENTUK CACAT ATAU MASIH BAIK GEL. ARUS SEKUNDER CT ITU, DEMIKIAN NILAI RMS NYA
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH SEKUNDER TRAFO ARUS JENUH : Kurva Arus berwarna biru tebal adalah Kurva Arus ideal dari sekunder CT (sesuai ratio) Kurva Arus berwarna merah tebal adalah Kurva Arus real dari sekunder CT karena kejenuhan inti Kurva Arus berwarna biru tipis adalah Kurva Arus ideal nilai rms dari sekunder CT (sesuai ratio) Kurva Arus berwarna merah tipis adalah Kurva Arus real nilai rms dari sekunder CT karena kejenuhan inti
Kurva arus sekunder CT ideal & jenuh
200 100 p m A
0
-100 -200 -0,01
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
detik
DARI NILAI RMS ARUS SEKUNDER CT YANG LEBIH KECIL DARI YANG SEMESTINYA MAKA ARUS INILAH YANG MENGGAGALKAN ATAU MELAMBATKAN KERJA RELAI O.C DI PENYULANG ATAU BAHKAN OUTPUT SEKUNDER CT MENJADI COLLAPSE BILA ARUS GANGGUAN YANG MENGALIR DI PRIMER CT TERLALU BESAR, SEHINGGA RELAI O.C SAMA SEKALI TIDAK BEKERJA
0,1
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH SEKUNDER TRAFO ARUS JENUH : PERBANDINGAN CT UNTUK PENGUKURAN DAN CT UNTUK PROTEKSI DI PENYULANG (20 KV) CT UNTUK PENGUKURAN NILAI RMS ARUS SEKUNDER CT YANG LEBIH KECIL PADA KONDISI INTI JENUH MENYELAMATKAN ALAT UKUR DARI ARUS YANG TERLALU BESAR YANG MERUSAKKAN CT UNTUK PENGUKURAN NILAI RMS ARUS SEKUNDER CT YANG LEBIH KECIL PADA KONDISI INTI JENUH MENGGAGALKAN / MENGGESER KERJA PROTEKSI
KHUSUS KEJENUHAN CT PROTEKSI PENYULANG TERJADI AKIBAT : 1. ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT TERLALU BESAR RELATIF TERHADAP RATING PRIMER TRAFO ARUS. 2. ARUS GANGGUAN HUBUNG SINGKAT YANG BESAR DI HASILKAN DARI SOURCE YANG BESAR. 3. DENGAN LEVEL HUBUNG SINGKAT 150 KV YANG TERUS MEMBESAR DAN BERPEDOMAN PEMBANGUNAN INSTALASI YANG EKONOMIS DIDEPAN, BUS 20 KV DI PASOK DARI TRAFO TENAGA 150 / 20 DENGAN KAPASITAS BESAR.
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH SEKUNDER TRAFO ARUS JENUH : DARI BUTIR 3 DIATAS, TERDAPAT MASALAH DALAM OPERASI DISTRIBUSI : PEMBANGUNAN INSTALASI YANG EKONOMIS DIDEPAN, (TRAFO TENAGA BESAR, JUMLAH PENYULANG BANYAK) TERNYATA MEMBERIKAN KERUGIAN BESAR DI DALAM OPERASI DISTRIBUSI : 1. TIDAK TERJAMINYA SELEKTIFITAS KERJA RELAI PROTEKSI ANTARA PENYULANG DAN INCOMING AKIBAT CT JENUH SEWAKTU DIALIRI ARUS GANGGUAN YANG BESAR. 2. SULIT MENDAPATKAN JAMINAN MUTU TEGANGAN, TER UTAMA KEDIP TEGANGAN DI PENYULANG YANG SEHAT SEWAKTU GANGGUAN H.S DI PENYULANG LAIN. CATATAN : MASALAH INI DI ILUSTRASIKAN PADA CONTOH DI HALAMAN SELANJUTNYA
3. PERBAIKAN TERHADAP KEGAGALAN RELAI O.C DEGAN MEMPERBESAR RATING PRIMER C.T AKAN BERLAWANAN DENGAN KEPERLUAN PROGRAM LOSSES DISTRIBUSI, TERMASUK MASALAH SPACE UNTUK CT DIDALAM KUBIKEL.
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH PENYULANG 20 KV PLN (JAWA) DIPASOK DARI : 1 BUAH TRAFO 150 / 20 KV BESAR
20kV
PENYULANG 1
150kV
PENYULANG 2 SUMBER DI SISTEM 150kV YANG TERUS MEMBESAR
TRAFO TENAGA 60 MVA
ALAT PENGUKURAN / PROTEKSI
PENYULANG n
SELAIN BISA MEMBUAT RELAI O.C PENYULANG GAGAL BEKERJA GANGGUAN HUBUNG SINGKAT DI PENYULANG 1, AKAN MEMBERI DAMPAK KEDIP TEGANGAN DI PENYULANG LAIN YANG SEKIAN BANYAKNYA TERSAMBUNG DI BUS 20 KV YANG SAMA KALAU TRAFO DIPERBESAR LAGI DIPERBESAR MAHAL
BREAKING CAPACITY PMT HARUS JUGA
LALU HARUS BAGAIMANA ! ?
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH PENYULANG 20 KV PLN (JAWA) DIPASOK DARI : 2 BUAH TRAFO 150 / 20 KV KECIL
BUS 1 20kV
PENYULANG 1 - 1
150kV
SUMBER DI SISTEM 150kV YANG TERUS MEMBESAR
TRAFO TENAGA @ 30 MVA
PENYULANG n - 1 ALAT PENGUKURAN / PROTEKSI
PENYULANG 1-2
BUS 2 20kV
PENYULANG n- 2
DENGAN JUMLAH PENYULANG YANG ADA DI SUATU G.I, GANGGUAN PADA PENYULANG 1-1 : 1. ARUS GANGGUAN KECIL CT TIDAK JENUH. 2. KEDIP TEGANGAN TIDAK TERLALU DIRASAKAN OLEH PENYULANG YANG DIPASOK TRAFO LAIN.
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH PETA TEGANGAN SISTEM DISTRIBUSI SEWAKTU GANGGUAN HUBUNG SINGKAT Amper
Amper
Sudut
432,6
-67,7
432,6
172,3
432,6
52,3
Sudut
84,4
-0,6
84,4
-120,6
84,4
119,4
0,0
108,7
Sudut
-122,4
0,0
-45,6
0,0
-143,9
0,0
-165,6
0,0
96,1
0,0
74,4
0,0
3,1
-135,0
20 kV 2
TEGANGAN BUS 20 KV, BUS 2 MASIH BISA DIKATAKAN UTUH SAAT GANGGUAN PENYULANG DI 4-2
1
-132,3
kVolt
Amper
0,0
0,0
0,0
Sudut
Amper
Sudut
3244,6
-67,7
3244,6
172,3
3244,6
52,3
0,0
-90,0
3
kVolt
Sudut
11,3
-76,9
11,3
-100,7
11,3
-92,8
0,0
-90,0
4-1
4-2 20 kV
150 kV kVolt
Sudut
7,5
-147,1
7,5
-156,2
7,5
-175,1
0,0
-159,8
Amper
Sudut
3244,6
-67,7
3244,6
172,3
3244,6
52,3
0,0
0,0
PERHATIKAN TEGANGAN BUS 20 KV, BUS 3 SEDANG KEDIP SAAT GANGGUAN PENYULANG DI 4-2 PERHATIKAN PULA ARUS GANGGUAN PENYULANG DI 4-2 CT PENYULANG TIDAK JENUH
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH CARA LAIN TURUNKAN LEVEL HUBUNG SINGKAT DI SISTEM DISTRIBUSI 20 KV 20kV 150kV
PENYULANG 1
66 kV
PENYULANG 2 SUMBER DI SISTEM 150kV YANG TERUS MEMBESAR
INTER BUS TRAFO 100~300 MVA
TRAFO TENAGA 30 MVA
ALAT PENGUKURAN / PROTEKSI
PENYULANG n
PENYULANG KONSUMEN BESAR 66 KV
DENGAN TRAFO INTER BUS
PENYULANG TRANSFER ANTAR AREA DENGAN 66 KV
1. TRAFO INTER BUS 150 KV KE 66 KV MENJADI PEMBATAS ARUS GANGGUAN DI PENYULANG 20 KV KOORDINASI OCR PENYULANG – INCOMING SELEKTIF 2. KONSUMEN BESAR YANG DIPASOK MELALUI 66 KV, PEMASOK BISA MEMBERI JAMINAN KEDIP LEBIH CEPAT DIBANDINGKAN MELALUI PENYULANG 20 KV
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH CARA LAIN TURUNKAN LEVEL HUBUNG SINGKAT DI SISTEM DISTRIBUSI 20 KV 3. TRANSFER ANTAR AREA MELALUI 66 KV AKAN BISA MEMBERI BATASAN TANGGUNG JAWAB PERHITUNGAN LOSSES YANG JELAS DIBANDINGKAN TRANSFER MELALUI PENYULANG 20 KV 4. PASOKAN KE SUATU AREA KOTA BISA DENGAN JARINGAN LOOP 66 KV, JARINGAN LOOP INI DISUNTIK DAYA LISTRIK DARI SISTEM 150 KV MELALUI INTERBUS TRAFO 150 / 66 KV DENGAN DAYA ANTARA 100 ~ 300 MVA SESUAI KEBUTUHAN BEBAN AREA KOTA TERSEBUT
66 KV 66 KV 150 KV
IBT
20 KV
20 KV TRAFO TENAGA
20 KV 20 KV
20 KV TRAFO TENAGA 66 KV
IBT
TRAFO ARUS PENYULANG JENUH CARA LAIN TURUNKAN LEVEL HUBUNG SINGKAT DI SISTEM DISTRIBUSI 20 KV 5. KARENA AREA KOTA DENGAN JARINGAN LOOP 66 KV, MAKA JARINGAN DISTRIBUSI 20 KV MENJADI TERBATAS PANJANGNYA TEGANGAN UJUNG AKAN LEBIH BAIK, SEKSI PENYULANG YANG TINGGI FREK GANGGUANNYA LEBIH MUDAH DIKENALI, MEMPERKECIL KEMUNGKINAN SIMPATETIK TRIP. 6. KARENA JELAS BATAS DAN KUALITAS PASOKAN DAYA LISTRIK DI AREA KOTA DENGAN LOOP 66 KV INI, INVESTOR ASING AKAN TERTARIK, BAH KAN SISTEM SEPERTI INI SANGAT SIAP UNTUK DIJUAL KEPADA INVESTOR (V.O.C ). CARA DIATAS PERLU : a. KETETAPAN DIREKSI PLN TENTANG AKTIFKAN SISTEM TEGANGAN 66 KV UNTUK DAPAT DIKELOLA OLEH UNIT PLN DISTRIBUSI b. PENGUASAAN ENGINEERING SISTEM TEGANGAN 66 KV DI DISTRIBUSI BAIK UNTUK GARDU INDUK, TRANSMISI DAN PENGOPERASIANNYA. BILA TERLAMBAT PENGUASAAN ATAU TIDAK SAMA SEKALI, MAKA DUKUNGAN KE- PADA BUTIR 6 DIATAS MAKIN KUAT, TETAPI BILA BERTAHAN DENGAN PASOKAN DISTRIBUSI TETAP SEPERTI YANG ADA ADA KENDALA SELEKTIFITAS PROTEKSI
HARAPAN KEPADA PLN, ADA PERBAIKAN SISTEM SECARA TEKNIS YANG MUDAHKAN OPERASI PLN DISTRIBUSI TETAPI TETAP MILIK BANGSA TERCINTA
PADA ARUS PRIMER MENGGUNAKAN DC INDUKSI TEGANGAN DISISI SEKUNDER CT Es = 0
Es
PADA ARUS PRIMER MENGGUNAKAN AC ADA INDUKSI TEGANGAN PADA SEKUNDER CT = Es
PADA ARUS PRIMER MENGGUNAKAN AC DENGAN NILAI YANG JAUH MELAMPAUI RATING CT, INDUKSI TEGANGAN PADA SEKUNDER CT (Es = KECIL BAHKAN COLLAPSE )