146417842 1 Pola Proteksi Gardu Induk

7/17/2019 146417842 1 Pola Proteksi Gardu Induk

http://slidepdf.com/reader/full/146417842-1-pola-proteksi-gardu-induk 1/35

PT PLN (Persero)PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN Pola Proteksi Gardu Induk

Mbulan zigzag1. POLA PROTEKSI GARDU INDUK

Sistem proteksi merupakan bagian yang sangat penting dalam suatu instalasi

tenaga listrik, selain untuk melindungi peralatan utama bila terjadi gangguan

hubungsingkat, system proteksi juga harus dapat mengeliminiir daerah yang

terganggu dan memisahkan daerah yang tidak tergangggu, sehingga gangguan

tidak meluas dan kerugian yang timbuk akibat gangguan tersebut dapat di

minimalisasi. Relai proteksi gardu induk seperti yang terlihat pada gambar 1.1

terdiri dari :

• Relai proteksi Trafo Tenaga

• Relai proteksi busbar atau kopel

• Relai proteksi PMT

• Relai proteksi kapasitor dan reaktor

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

1

Gbr 1.1 : iagram Proteksi gardu induk

!GR : 1" #

1$$$%

!GR: 1" #

1$$$ %

&!'!(T)" *+$ M%-

PLTG

BUS 150KV-000AIII

P!"#$%&i BUSBAR

P!"#$%&i P'T P!"#$%&i P'T

P!"#$%&iPEMBANGKIT

O'L O'L

P!"#$%&i TRA(OP!"#$%&i TRA(O

P!"#$%&i (EEDER




1.1 P!"#$%&i T!a)" T$naga

Peralatan proteksi trafo tenaga terdiri dari Relai Proteksi, Trafo %rus *T-, Trafo

Tegangan *PT/T-, PMT, atu daya %/ yang terintegrasi dalam suatu

rangkaian, sehingga satu sama lainnya saling keterkaitan. 0ungsi peralatan

proteksi adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian

jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat serta sekaligus

mengamankan bagian yang masih sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih

besar

a-. Gangguan *a+a T!a)" T$naga

o Gangguan in#$!nal

Gangguan yang terjadi di daerah proteksi trafo, baik di dalam trafo

maupun diluar trafo sebatas lokasi T.

Penyebab gangguan internal biasanya akibat

) 2egagalan isolasi pada belitan, lempengan inti atau baut pengikat

inti atau Penurunan nilai isolasi minyak yang dapat disebabkanoleh kualitas minyak buruk, ter3emar uap air dan adanya


2

RELAIPROTEKSI

O,RG(

RELAIPROTEKSI

CT150

∆

PMT 150 KV

PMT /0 KV

CT20

CTN150

CTN20

NGR

• Indikasi relai

• Data Scada

• Event Recorder

• Disturbance Recorder

CATU DAYA

DC / AC

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




dekomposisi karena o5erheating, oksidasi akibat sambungan

listrik yang buruk

) 2ebo3oran minyak

) 2etidaktahanan terhadap arus gangguan *ele3tri3al dan

me3hani3al stresses-

) Gangguan pada tap 3hanger

) Gangguan pada sistem pendingin

) Gangguan pada bushing

Gangguan internal dapat dikelompokan menjadi incipient fault dan

active fault

Incipient fault : gangguan terbentuk lambat, dan akan berkembang

menjadi gangguan besar jika tidak terdeteksi dan tidak diatasi.

Seprti Overheating, overfluxsing, dan over presure

P$n$bab O$!2$a#ing

2etidaksempurnaan sambungan baik elektrik maupun magnetik

2ebo3oran minyak

%liran sistem pendingin tersumbat

2egagalan kipas atau pompa sistem pendingin

P$n$bab "$!)lu3ing

Terjadi saat o5er5oltage dan under frekuensi, dapat menyebabkan

bertambahnya rugi)rugi besi sehingga terjadi pemanasan yang

dapat menyebabkan kerusakan isolasi lempengani inti dan bahkan

isolasi belitan

P$n$bab O$!*!$&&u!$

Pelepasan gas akibat o5erheating

6ubung singkat belitan)belitan sefasa

Pelepasan gas akibat proses kimia

A4#i$ )aul# : disebabkan oleh kegagalan isolasi atau komponen


3




lainnya yang terjadi se3ara 3epat dan biasanya dapat menyebabkan

kerusakan yang parah

Penyebab gangguan %3ti5e fault yaitu sbb

6ubung singkat fasa)fasa atau fasa dengan ground

6ubung singkat antar lilitan sefasa *intern turn-

ore faults

Tank faults

7ushing flasho5ers

o Gangguan $%&#$!nal

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 *penyulang-

yang 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

$ 9ternal system short 3ir3uit

b. (ung&i P!"#$%&i T!a)" #$naga #$!2a+a* gangguan

&ntuk memperoleh efektifitas dan efisen dalam menentukan sistem

proteksi trafo tenaga, maka setiap peralatan proteksi yang dipasangharus 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

4 P"la P!"#$%&i T!a)" #$naga b$!+a&a!%an SPLN 5/-1

2ebutuhan peralatan proteksi trafo berdasarkan kapasitas trafo sesuaiSP<! adalah seperti pada tabel)".

Tabel)" :2riteria sistem proteksi sesuai SP<! 4")1





+ P!"#$%&i u#a6a T!a)" T$naga

Proteksi utama adalah suatu sistem proteksi yang diharapkan sebagai

prioritas untuk mengamankan gangguan atau menghilangkan kondisi

tidak normal pada trafo tenaga. Proteksi tersebut biasanya

dimaksudkan untuk memprakarsainya saat 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/GFR50/51/51G

REL 20 kV

OCR/GFR

50/51P/51GP

OCR/GFR50/51S/51GS

87T

87N

P

87N

S

SBEF

51NS

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




1.1.1 Di))$!$n#ial !$la 7 89T

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

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


"

(I1-I2 )

Slo#e $Id

I%

I%

Id

Id&

Slope 1

Slope "

Operate area

block area

1'' (

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




1.1./ R$&#!i4#$+ Ea!#2 (aul# 7RE(

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


)

(I1+I2)/2Gbr 1.".1b : 2arakteristik kerja relai differential

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




1.1. P!"#$%&i ,a+angan

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 R$lai A!u& L$bi2 75051

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 *eternal 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

) <ong time 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


1'

Gbr 1.>.1 : 2ur5a / karakteristik in5erse




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../ G!"un+ (aul# R$la 750N51N

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 *eternal 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

) <ong time in5erse


11

Gbr 1.>." : 2ur5a / karakteristik Rele




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.. S#an+ B Ea!#2 (aul# 7SBE(

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 irusendiri. 2arena nilai arus yang flat, maka pemilihan karakteristik

=aktu disarankan menggunakan efinite atau <ong Time 'n5erse

1. Tahanan Rendah, NGR 12 Ohm, 1000 A, 10 detik

;enis relai : relai gangguan tanah tak berarah *S790, 41!S-2arakteristik : long time in5erseSetelan arus : *$.1 ? $."- 'n !GRSetelan =aktu : ≤ 4$@ ketahanan termis !GR, pada 'fC1$$$ %

Setelan arus highset : tidak diaktifkan


12




2. Tahanan Rendah, NGR 40 Ohm, 300 A, 10 detik

;enis : relai gangguan tanah *S790, simbol 41!S-

2arakteristik : <ong Time 'n5erseSetelan arus : *$.> ? $.B- 'n !GRSetelan =aktu : ≤ 4$ @ ketahanan termis !GR, pada 'fC>$$ %

Setelan arus high)set : tidak diaktifkan

3. Tahanan Tinggi, NGR 500 Ohm, 30 detik.

;enis : relai gangguan tanah tak berarah2arakteristik : long time in5erse *<T'-/ definiteSetelan arus : *$." ? $.>- 'n !GRSetelan =aktu : 1. ≤ D detik *<T'- trip sisi in3oming dan 1$ detik untuk sisi

14$ 2 pada 'fC"4 % untuk !GR yang mempunyai t C

>$ detik

". %pabila belum ada relai dengan karakteristik <T' maka

menggunakan definite, t1C1$ detik *trip sisi "$ k- dan t"

C 1> detik *trip sisi 14$ k-.

1.1.. O$!Un+$! V"l#ag$ R$la 75:/9

(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 +ia*li%a&i%an *a+a ;

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 +ia*li%a&i%an *a+a;

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./ P!"#$%&i Bu&ba! Dia6$#$! K"*$l

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 terjadidampaknya 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.


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 ? SP-

• Relai %rus <ebih Gangguan fasa)fasa *(R-

• Relai arus <ebih gangguan fasa)tanah *G0R-

1./.1 R$lai Di))$!$n#ial Bu&ba!

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


1!

150KV




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 <$ni& l"= i6*$+an& +an

2ig2 i6*$+an&+


1"

B

A

77P)1

77P)"

T1)1 T1)" T1)> T1)B

T")1 T")" T")>

O'L-1 O'L-/

TD-1 TD-/ TD-

KOPEL

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




a. Di))$!$n#ial >$ni& L"= I6*$+an4$

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 Jones-

yang 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.

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)

IA

P!"#$4#$+ ?"n$&End A End B

IB

(1

IR1 % &

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

(/




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

Ka!a%#$!i&#i% %$!<a

• 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.

a- b-

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*

,a&bar 2+1+2 a- .enis on 0ias Relai

b-+ .enis 0ias relai

'era!e'era!e

es!raines!rain

I di I di

Troug" *urren! Troug" *urren!




Setelan arus kerja :

@ min pi3k up C

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 @

,$% ?"n$ ;

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'

IA

Prote3ted onesEnd A End B

IB

,a&bar 2+1+3 Relai dierensial arus

B % bias + res!rain *oil

, 1'' (

IA - I

B

%

(IA . I

B) + /

0 1'' (

smallest 3urrent in operating 3oil to 3ause operation

rated 3urrent of the operating 3oil

Setelan slo#e

( slo#e $ , 1'' (current in o#eratin coil to cause o#eration

current in restrainin




;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.

b R$lai +i)$!$n&ial bu&ba! <$ni& 2ig2 i6*$+an4$.

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.


21

R

R stabR ct1 R 1 R 2 R ct2

CT2CT15

I

I

Ekivalensi CT 6enu%I7

Gambar ".1.B Relai diferensial jenis high impedan3e




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 *'f-

dengan 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.

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

set K k

set K k 'f *R<" L R3t" -




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

AT tidak di!ek"menda#ikan untuk !elai diff!en#ial $eni# high

impedance.

1././ R$lai A!u& Si!%ula&i 7,i!4ula#ing ,u!!$n# P!"#$4#i"n 89

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 *<P-,

dan Jona proteksi Trafo interbus diproteksi oleh ifferential Trafo

'nterbus *DT-.

&ntuk meng3o5er Jona proteksi antara proteksi Penghantar dengan

Trafo 'nterbus harus diproteksi dengan proteksi arus sirkulasi

*circulating current protection/P- yang saling berpotongan *overlap-

dengan proteksi T *<P C proteksi penghantar, DT C proteksi

diferensial trafo- pada masing)masing rangkaian.


23

77P

<P

DT

Pb

Pa

Gbr ".".$ : Skema proteksi P




1./. P!"#$%&i K$gagalan PMT 7B!$a%$! (ail - ,B(

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./. P!"#$%&i ?"n$ P$n+$% 7 S2"!# ?"n$ P!"#$4#i"n @ 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


2




dengan proteksi kegagalan pemutus kon5ensional namun sinyal inisiasi

*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


2!

77P

<P

DT

Pb

Pa SP

Gbr ".B.$ : Jona proteksi SP

Gbr ".B.1 : iagram urutan kerja 70




1./.5 R$lai P!"#$%&i K"*$l

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./. P$!ala#an Ban#u P!"#$%&i

1./..1 Sn42!" 42$4%

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.

• B$+a &u+u# )a&a 7f

Sudut fasa untuk mengetahui perbedaan sudut fasa urutan

tegangan antara kedua sisi yang diukur, biasanya besarnya settingsudut fasa tergantung kekuatan sistem saat itu. &ntuk sekuriti

sistem setting sudut fasa dipilih disesuaikan dengan kekuatan

sistem dengan batas maksimum adalah sekitar "$Q.

• B$+a #$gangan 7V

%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.

• B$+a )!$%u$n&i 7(


2"




7eda frekuensi adalah untuk mengetahui slip frekuensi antara

kedua subsistem yang akan dihubungkan fungsinya untuk

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.

• Ca%#u #un+a

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 T!a)" #$nagaa. Kuali#a& P$laanan Dan Mu#u T$gangan

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 <istrik tidak dapat memenuhi masing)masing pelanggan

dengan suatu tegangan yang konstant sesuai name plate tegangan

pada peralatan yang dipunyai pelanggan.

Terlihat pada Gambar ".+.1, !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)




Standar kualitas tegangan yang ditentukan oleh pelanggan PT P<!

*Persero- adalah L4 @ dan )1$ @ dari tegangan nominal.

&ntuk mendapatkan tegangan sirkit distribusi dengan batasan yang

diijinkan, diperlukan suatu pengontrol tegangan, menaikan tegangan

sirkuit bila tegangan terlalu rendah dan menurunkannya bila tegangan

terlalu tinggi. Terdapat beberapa 3ara untuk meningkatkan atau

pengaturan tegangan system distribusi. 7eberapa 3ara tersebut antara

lain :

) 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

b. P$nga#u! T$gangan Pa+a Ga!+u Di&#!ibu&i

Pengatur Tegangan *#oltage $egulators% digunakan untuk mengatur

tegangan output dari Transformator untuk menjaga tegangan output

tetap konstan,


2*

8ri&ar9 eeder Rural 8ri&ar9

7irst custo&ers ast custo&ers ast rural custo&ers

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




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

regulators. Pada era sekarang ini tipe step regulator telah

menggantikan tipe induksi.

Tipe step voltage regulator pada dasarnya adalah suatu

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 *(<T-.

6al yang sangat penting regulator diran3ang untuk mengoreksi

tegangan fasa dari 1$ per3ent menaikan *boost - ke 1$ per3ent

menurunkan/mela=an *buck - *L1$ per3ent- dalam >" 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.

4. K"6*$n&a&i Lin$-D!"* 7%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'




eff

s

P set xR

PT

CT R =

2eterangan :

Tp C rating dari besaran primer T

PTs C &otential transformer)s turns ratio : pri/se3

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 -

Ω−

=2

l eeff

S I xr R


0eeder

Primary lateral

To first 3ustomer

Transformator

(<T T

PT

oltageRegulatorRelay

'<

R< O<

R< O<

0eederpoint

Gardu 'nduk

reg RR

RR

'<'<R<

'<O<

RR

reg

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 :

eff

s

p

set xX PT

CT X =

dimana:

Oeff C nilai reaktan3e efektif konduktor feeder dari G' sampai dengan

titik pengaturan *regulation point -,U

Ω−

=2

l l eff

S I x X X

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 reaktansiditetapkan dari :

Ω=

∑=

L

n

I I DR

eff I

V

R 1

dan :


32




nnan La La L

I

n

I

DR xl r I xl r I xl r I V

++22+2+11+1+

1

++++++++++++++++ +++=∑=

dimana :

I DRV C drop tegangan dari line resistan3e satu feeder diantara regulator

station dengan regulation point, /se3tion

I

n

I

DRV ∑

=1

C Total drop tegangan dari <ine Resistan3e dari 0eeder

diantara regulator station dengan regulation point,

=1+ L

I

7esarnya arus beban pada feeder se3tion satu,%

1ar C resistan3e dari konduktor feeder se3tion satu,U/mi

1l C panjang konduktor feeder se3tion satu,mi

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

ditetapkan dari :

Ω=∑=

L

n

I I DX

eff I

V X 1

dan : nnan La La L

I

n

I

DR xl x I xl x I xl x I V

++22+2+11+1+

1

++++++++++++++++ +++=∑=

dimana :

I DRV C drop tegangan dari line rea3tan3e satu feeder diantara

regulator station dengan regulation point, /se3tion

I

n

I

DRV ∑

=1

C Total drop tegangan dari <ine Rea3tan3e dari 0eeder diantara

regulator station dengan regulation point,

=1+ L

I 7esarnya arus beban pada feeder se3tion satu,%

1a x C rea3tan3e dari konduktor feeder se3tion satu,U/mi


33




1l 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 Sin X I Cos R I V eff Leff L D ++++++++ θ θ +=

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.

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


34

Primary0eeder

0irstdistributor

transformer

oltageRegulator

1 " > B 4 + D$

0eeder length beyondregulator,mi

*b-

11+

11D

1"$

1""

1"B

1"+

1"D

1>$

Regulationpoint

Peak loadprofile

<ight loadprofile

+a %

P r i m a r y , o l t a g

e * 1 " $ 5 o l t b a s e -




Gambar ".+.> : (ne)line diagram dan voltage profile dari suatu feeder

dengan beban distribusi diba=ah 3ontrol suatu regulator tegangan,

lokasi: *a- one line)diagram, dan *b- peak and light load profile terlihat

bayangan regulating point untuk line drop compensator settings.

Documents

146417842 1 Pola Proteksi Gardu Induk