Gesmulyadi Q., ST

PROTEKSI

JTR DAN GARDU DISTRIBUSI(Denpasar, 28 Januari 2014 – Perkuliahan D3 Kerjasama PLN-PNB)

Diagram Supply TR

JTM 20 kV

TRAFO

JTR 231/400 V

SR

Proteksi Gardu

Distribusi

1. LA

2. FCO

Definisi Proteksi

Suatu Sistem pengaman

yang berfungsi untuk

mengisolasi jaringan

yang terganggu dari

jaringan normal

Arrester

FCO

LV Board

Trafo

Arde Arrester

Arde LV Board dan netral trafo

Arde Body trafo Kabel Inlet trafo

Helfboom saklar (LBS, CB,NT Fuse/NH Fuse)

NH Fuse

Kabel outlet Jurusan

JTM 20 KV

Konstruksi lama

Diagram Konstruksi Gardu Distribusi

1.Jenis Product

2.Definisi

3.Prinsip Kerja LA

4.Konstruksi Pemasangan LA

5.Kerusakan LA

6.Tugas

Lightning Arrester (Jenis Product)

Jenis Polymer Jenis Porcelain

Lightning Arrester (Filosofi)

Arrester adalah suatu peralatan yang dirancanguntuk membatasi tegangan ( terutamategangan lebih baik karena surja petir, switching, maupun transien ) pada terminal peralatan padanilai tertentu.

Arrester diperlukan untuk melindungi sistemdistribusi secara keseluruhan dari akibat teganganlebih tersebut dan juga untuk melindungitransformator distribusi (tergantung dari posisipenempatan Arrester)

Lightning Arrester (Prinsip kerja)

arester harus bisa :

Menahan tegangan nominal phasa ketanah.

Berubah cepat menjadi penghantar ketika mengalir

surja dan menutup kembali sesudah surja lewat

Berfungsi baik selama operasionalnya .

Lightning Arrester (Konstruksi lama)

Lightning Arrester (Konstruksi)

Lama

(kurang tepat)

Baru

(benar)

Analisa Tegangan Surja

+

-

Vco

+- V1

iimp(t)

iimp(t)

L1

+

-

Vstrafo

Analisa Tegangan Surja

Prinsip Proteksi Surja Petir :

Spare Stress Ketahanan Trafo > 0

+

-Vco

+- V1

iimp(t)

iimp(t)

L1+

-

Vstrafo

Analisa Tegangan Surja

Prinsip Proteksi Surja Petir :

Spare Stress Ketahanan Trafo > 0

+

-Vco

+- V1

iimp(t)

iimp(t)

L1+

-

Vstrafo

Jika data :

- Arus petir rata rata (50%) = 45 kA ; di/dt(50%) = 25 kA/us

- BIL trafo = 125 kV

- Jenis penghantar = LVTC Al 70 mm2

-Panjang = 0.5 m

R1 = 0.437 ohm/km * 0.0005 = 0.0002 ohm

L1 = 0.001 H/km * 0,0005 = 0.000005 H

Analisa Tegangan Surja

Prinsip Proteksi Surja Petir :

Spare Stress Ketahanan Trafo > 0

Analisa Tegangan Surja

Arrester dengan Rating voltage dan Arus nominal berapa

yang dipilih ?

Pertimbangan Pemilihan LA

Untuk memilih rating LA, paling tidak mempertimbangkan :

1. Spare Stress Tegangan Asset terhadap dampak sambaran

Surja Petir (sudah dibahas)

2. Peak Voltage withstand LA > kemungkinan arus sambaran

petir

3. LA tidak boleh bekerja pada tegangan sistem karena akan

menurunkan life time LA. Pada saat LA rusak akan terjadi

gangguan Hubung Singkat di jaringan TM.

Pd saat Sistem mengalami gangguan satu fasa ke tanah

maka tegangan fasa sehat terhadap tanah akan naik

maksimal √3 Vf = 20.5 kV. (pd saat ini LA tdk boleh

bekerja)

Hasil perhitungan Per unit of Arrester’s MCOV tidak

boleh memotong kurva TOV (Time Over Voltage). Kurva

TOV masing2 pabrikan bisa saja berbeda2

Istilah

MCOV (Uc)

kepanjangan : Maximum Continous Over Voltage

definisi : nilai Tegangan Power Frequency Maksimum

dimana arrester dapat beroperasi secara kontinyu

rumus : √2 * U

Tegangan Power Frequency (U)

definisi : besaran tegangan fasa ke tanah yang

dioperasikan secara kontinyu thd arrester.

Pada kondisi ini arrester tdk boleh bekerja

rumus : √2 * Vf (rms) tertinggi di sistem

contoh sistem 20 kV Vf = 20/ √3

Vf tertinggi = (1+K) * 20/ √3

(K = -10% s/d +5%)

Istilah

Tegangan Rated (Ur)

Definisi : kemampuan arrester dalam menghadapi

Temporary Overvoltage. Rated voltage ini hanya

boleh dialami oleh arrester selama durasi

tertentu, yaitu 10 – 100 detik. (tergantung desain

pabrikan). Pada saat mencapai rated voltage

maka pada arrester harus mengalir arus bocor

(komponen resistif) sesuai dengan desain

(biasanya 1 mA) untuk menghasilkan panas di

dalam kompartemen arrester .

Rumus : 1,25 x Uc (secara umum)

Istilah

Tegangan Cut Off / Residual Voltage/ Lightning Impulse

protective Levels

Definisi : Nilai yang menunjukkan besar tegangan diantara

kedua ujung arrester ketika nominal discharge

current mengalir melalui arrester.

Rumus : sesuai datasheet masing2 pabrikan. Nilai residual

voltage berbeda utk rating nominal discharge

current yang berbeda (contoh LA 5 kA, 10 kA, dll)

Contoh Per unit of Arrester’s MCOV memotong kurva TOV

di 10 second

Lightning Arrester (Kerusakan)

Ciri-ciri Arrester dapat dikatakan rusak /

abnormal :

~ Kondisi DS pecah / lepas dari arrester

~ isolator dari arrester pecah / retak rambut

~ terjadi korona pada Koneksi terminal LA

~ Arus bocor Arrester tidak normal

(10 mA < Ib < 0.05 mA) ( IEC 60999-5)

Koneksi

TM

Lightning Arrester (Tugas 1)

Jika data :

- Arus petir rata rata (50%) = 100 kA ; di/dt(50%) = 25 kA/us

- BIL trafo = 70% dari 125 kV

- Jenis penghantar = LVTC Al 70 mm2

-Panjang = 0.5 m

R1 = 0.437 ohm/km * 0.0005 = 0.0002 ohm

L1 = 0.001 H/km * 0,0005 = 0.000005 H

1. Arrester dengan Rating voltage dan Arus nominal discharge

berapa yang akan anda pilih (silakan menggunakan

datasheet yang ada pada contoh di slide presentasi ini)

2. Jika menggunakan kurva TOV pd slide sebelumnya, berapa

lama diperkirakan umur operasi Arrester yang anda pilih?

1.Jenis Product

2.Definisi

3.Prinsip Kerja FCO

4.Konstruksi Pemasangan FCO

5.Kerusakan FCO

6.Tugas

FCO (Jenis Product)

Jenis PolymerJenis Porcelain

FCO (Filosofi)

FCO adalah peralatan gardu distribusi yang digunakan untuk melindungi trafo apabila terjadigangguan di trafo sehingga tidak merusak peralatandi trafo

FCO adalah peralatan Jaringan distribusi yang digunakan untuk mengisolasi jaringan yang terganggu dari bagian lain yang normal sehinggadampak gangguan tidak merusak peralatan lain disepanjang jaringan distribusi yang merasakangangguan

FCO (Prinsip kerja)

Lightning Arrester (Konstruksi)

FCO (Konstruksi tetap)

Lama

(kurang tepat)

Baru

(benar)

FCO (Kerusakan)

Ciri-ciri FCO gangguan :

• Kondisi isolator FCO pecah / retak

rambut

• Jumper In / Out terbakar / terjadi

korona karena longgar

• Fuse link putus

• Tembus / short dengan body ( earth )

Langkah-langkah untuk menjaga kondisi FCO :

• Pengecekan jumper FCO

• Pembersihan isolator FCO

• Pemeriksaan tahanan isolasi FCO dengan Megger

• Penggantian besaran / kapasitas fuse link yang

sesuai dengan kapasitas trafo ( SPLN 64-1985 )

FCO (Tugas 2) :

Contoh :

Trafo 1Ф ; 50 kVA ; VL = 20 kV

Fuse Link = …… A (≈ In)

Soal :

Trafo 3Ф ; 160 kVA ; VL = 19.7 kV

Fuse Link/fasa = …… A (≈ In)

3Ф S = √3 VL * In

S = 3 Vf * In

1Ф S = Vf * In

Nb : utk sistem Y berlaku

VL = √3 Vf ; IL=If=In

Rating Fuse Link tersedia (dlm A) :

3; 6; 8; 10; 15; 20; 25; 30 ;40

Proteksi JTR

1. NT Fuse / NH Fuse

1.Jenis Product

2.Definisi

3.Prinsip Kerja NT Fuse/NH Fuse

4.Konstruksi Pemasangan NT Fuse/NH Fuse

5.Kerusakan NT Fuse/NH Fuse

6.Tugas

FCO (Jenis Product)

NT Fuse Dudukan NT Fuse

NT Fuse / NH Fuse (Filosofi)

NT Fuse / NH Fuse adalah peralatan gardudistribusi yang digunakan untuk melindungitrafo Distribusi apabila terjadi gangguan di sisiJTR

Arrester

FCO

LV Board

Trafo

Arde LV Board dan netral trafo

Arde Body trafo Kabel Inlet trafo

Helfboom saklar (LBS, CB,NT Fuse/NH Fuse)

NH Fuse

Kabel outlet Jurusan

JTM 20 KV

NT Fuse / NH Fuse (Prinsip kerja)

Bus Bar Induk Fasa R

Bus Bar Induk Fasa S

Bus Bar Induk Fasa T

Kabel inlet per fasa utama

Kabel outlet per fasa / jurusan

Bus Bar Netral dan Grounding

NT Fuse per fasa/Jurusan

CB 3 fasa

NT Fuse / NH Fuse (Konstruksi)

LV Board Panel/Box

NT Fuse / NH Fuse (Konstruksi)

Fungsi Switching

CB/PMT

Fungsi Proteksi

NT Fuse / NH Fuse

NT Fuse / NH Fuse (Kerusakan)

Ciri-ciri NT Fuse/NH Fuse gangguan /

abnormal :

• Kondisi NT Fuse/NH Fuse Putus

• Terminal NT Fuse/NH Fuse Putus

terjadi korona karena loss contact

• Short Body NT Fuse

• Panas LV Board yang berlebih

(Thermovision)

• Dudukan NT Fuse rusak/korosi

Rating NT Fuse tersedia (dlm A) :

35; 50; 63; 85; 100; 125; 160; 200; 225; 250; 300; 355; 400

NT Fuse / NH Fuse (Tugas 3)Rating NT Fuse total jurusan / fasa

didesain sedemikian rupa sehingga :

Beban fasa/jurusan < rating NT Fuse

Total Rating NT Fuse jurusan per fasa

tidak boleh terlalu jauh di atas rating CB

Soal:

Desain rating NT Fuse jurusan untuk

masing masing fasa jika Trafo 3Ф ; 160

kVA ; VL = 380 V; 2 jurusan jika beban

ukur sbb :

NT Fuse / NH Fuse (Tugas 4)

Berdasarkan beban ukur gardu sbb, berapa prosentase

pembebanan trafo distribusi ?

% beban trafo :

( S(ukur) / S (trafo) )*100%

Gesmulyadi Q., ST

PROTEKSI

JTR DAN GARDU DISTRIBUSI(Denpasar, 28 Januari 2014 – Perkuliahan D3 Kerjasama PLN-PNB)

PT PLN (Persero) DISTRIBUSI BALI

Electricity for a better life