Setting Koordinasi Over Current Relay pada Trafo 60 MVA 150/20 Kv dan Penyulang 20 KV

Transkripsi

1 SINERGI Vol. 18 No. 3 Oktor 014 Stting Koordinai Ovr Currnt Rlay pada Trafo 60 MVA 150/0 Kv dan Pnyulang 0 KV Badaruddin Budi Wirawan Program Studi Tknik Elktro Fakulta Tknik Univrita Mrcu Buana Jakarta ull@gmail.com Atrak -- Tnaga litrik mrupakan alah atu kutuhan pokok aat ini. Olh karnanya tnaga litrik haru trdia cara konomi dngan mmprhatikan mutunya aik tgangan maupun aru dan frkuni rta kandalannya. Guna mnjaga klangungan aluran tnaga litrik diprlukan protki yang uai dngan kutuhan. Funginya adalah untuk mlokaliai darah gangguan mnjadi kcil mungkin jadi hanya darah yang trganggu aja yang diakan dari rangkaian tnaga litrik dan juga haru mmprtimangkan tingkat kamanan trhadap pralatan tailita tnaga litrik rta kamanan trhadap manuia. Dari analii ini akan didapat arnya nilai ttingan protki rlai aru lih OCR) dan rlai gangguan tanah GFR) tranformator rta agaimana koordinai dari OCR dan GFR trut yang ditunjukkan pada grafik. Brdaarkan hail trut angat diprlukan valuai tting rlai dikarnakan MVA tiap tahun pada Gardu Induk tidak lalu ama. Kata kunci: Stting Koordinai Aru Lih Rlai Pada Trafo Dan Pnyulang Atract -- Elctric powr i on of th aic nd right now. Thrfor lctricity mut availal conomically y taking into account oth voltag and currnt quality and frquncy of it rliaility. In ordr to maintain continuity of lctrical powr lin ndd protction in accordanc with nd. It function i to localiz th dituranc ara a mall a poil o only th affctd ara ar frd from th powr circuit and alo mut conidr th lvl of curity againt th taility of lctric powr quipmnt and alo to human curity. From thi analyi will gt th valu of rality tting ovrcurrnt protction OCR) and ground fault rlay GFR) tranformr and how th coordination of OCR and GFR i hown in th graph. From th rult of an valuation i ndd cau rlay tting MVA ach yar at th utation i not alway th am. Kyword: Stting Coordination Ovr Currnt Rlay On Tranformr and fdr 1. PENDAHULUAN Tujuan utama dari itm tnaga litrik adalah pnyaluran daya litrik yang mmpunyai mutu dan kandalan yang tinggi dan alah atu hal yang trpnting dalam uatu itm tnaga litrik adalah pngamanan trhadap pralatan litrik yang digunakan dari gala macam ntuk gangguan. Pada pnlitian ini akan diaha mngnai itm pngamanan dari gangguan huung ingkat antar faa tanah dngan mnggunakan ovr currnt rlai OCR) dan gangguan huung ingkat faa tanah dngan mngunakan groud fault rlai GFR) agai pngaman tranformator daya 150/0 kv dan pnyulang 0 kv. Dalam tulian ini dapat dirumukan prmaalahan agaimana mnghitung dan mnganalii tting koordinai rkai OCR dan GFR hingga protki trafo dapat krja lih aik. Dari prmaalahan yang tlah diutkan diata maka tulian ini hanya akan diatai pada mnghitung dan mnganalii pnytlan koordinai rlai protki OCR dan GFR yang trpaang di pnyulang 0 kv incoming trafo 0 kv dan ii 150 kv trafo 60 MVA GI man mnguji hail prhitungan tting rlai OCR dan GFR. Tulian ini rupaya untuk mnganalii pnytlan dan mnghitung tting koordinai rlai protki OCR dan GFR yang trpaang di pnyulang 0 kv incoming trafo 0 kv dan ii 150 kv trafo 60 MVA GI mn.. PROTEKSI TRAFO 60 MVA 150/0 kv DAN PENYULANG 0 kv.1. Tranformator Daya Tranformator adalah uatu alat litrik tati yang rfungi mruah tgangan guna pnyaluran daya litrik dari uatu rangkaian k rangkaian yang lain mlalui gandngan magnt rdaarkan prinip induki lktromagntik. 134 Badaruddin Stting Koordinai Ovr Currnt

2 ISSN: trang/mrayap mndkati konduktor faa d. Gangguan Huung ingkat yang trjadi antar faa dua faa atau tiga faa) atau antara atu faa k tanah dapat rifat mntara atau prmann. Gamar 1. Tip Tranformator : a) tip cor inti) ) tip hll cangkang) Tranformator daya digunakan untuk mruah tgangan dari tgangan tinggi k tgangan rndah gitupun aliknya agar didapatkan pnyaluran daya yang fiin. Kmampuan tranformator untuk mruah tgangan ini diprolh karna dua macam lilitan yaitu lilitan primr dan lilitan kundr hingga prandingan jumlah lilitan dngan langung mntapkan prandingan tgangan dan dngan tralik mntapkan prandingan arunya. Tranformator daya rfungi angat pnting dalam pnyaluran daya litrik olh karna itu trafo haru diamankan untuk mncgah kruakan akiat gangguan aik gangguan yang trjadi di dalam trafo itu ndri maupun gangguan yang trjadi di luar trafo yang dapat mngakiatkan kruakan pada trafo trut Gonn1988)... Gangguan Pada Tranformator Daya Dan Pnyulang Gangguan yang trjadi pada itm tnaga litrik dapat digolongkan mnjadi dua agian yaitu gangguan yang rifat ttap prmann) dan gangguan yang rifat mntara tmporr). Gangguan yang rifat prmann adalah gangguan yang dapat mngakiatkan kruakan cara prmann mialnya huung ingkat pada kal atau litan trafo karna tmunya iolai. Diini pada titik gangguan mmang trjadi kruakan yang prmann. Pralatan yang trganggu trut ia diopraikan kmali tlah agian yang ruak dipraiki atau diganti. Pnya gangguan prmann antara lain pnuaan iolai kruakan mkani iolai tgangan lih d. Gangguan yang rifat mntara adalah gangguan yang tidak mmpunyai kruakan cara prmann di titik gangguan mialnya flahovr antara pnghantar faa dan tanah/tiang karna amaran ptir dahan pohon yang mnyamar konduktor karna trtiup angin atau urung/inatang lain yang.3 Rlai Aru Lih Sagai Pngaman Gangguan Antar Faa Dan 1 Faa K Tanah Gangguan di dalam trafo dapat rupa gangguan atu faa k tanah gangguan antar faa gangguan antar litan gangguan adapan gangguan uhing d. Gangguan yang tranyak adalah gangguan atu faa k tanah dangkan gangguan antar faa rlatif dikit karna kdudukan litan tiap faanya trpiah Intruction Manual BE1-851). Gamar. Rlai Aru Lih Rlai huung ingkat yang ttingnya diata aru an makimum kurang atau tidak nitif trhadap gangguan faa k tanah karna nilai aru gangguan tanah yang rlatif kcil dangkan nilai tting rlai aru huung ingkat diata aru an. Rlai gangguan tanah juga ia alah jauh pada itm ditriui..4 Tori Komponn Simtri Tori komponn imtri mrupakan mtod yang angat pnting dan mrupakan pokok pruahan ragai artikl dan pnylidikan uji coa gangguan tak imtri pada itm tranmii yang trjadi karna huung ingkat impdani antar aluran impdani dari atu atau dua aluran k tanah atau pnghantar yang truka. Himpunan imang komponn itu adalah: 1. Komponn urutan poitif yang trdiri dari tiga faor yang ama arnya trpiah atu dngan yang lain dalam faa ar 10º dan mmpunyai urutan faa yang ama prti faor alinya.. Komponn urutan ngatif trdiri dari tiga faor yang ama arnya trpiah atu dngan yang lain dalam faa ar 10º Badaruddin Stting Koordinai Ovr Currnt 135

3 SINERGI Vol. 18 No. 3 Oktor 014 dan mmpunyai urutan faa yang rlawanan prti faor alinya. 3. Komponn urutan nol trdiri dari tiga faor yang ama arnya dan dngan prgran faa nol antara faor yang atu dngan yang lain. Karna tiap faor tak imang yang ali adalah jumlah komponn faor ali yang dinyatakan dalam uku-uku komponnnya adalah: V a = V a1 + V a + V a0 V = V 1 + V + V 0 V c = V c1 + V c + V c0.5 Sitm Pr-Unit p.u) Dalam itm pr-unit trdapat mpat aran daar yaitu aran daar daya dalam kilovolt-ampr kva) atau mgavolt-ampr MVA) aran daar tgangan dalam volt V) atau kilovolt kv) aran daar impdani dalam ohm Ω) dan aran aru dalam ampr A). Pada umumnya aran daya dipilih prtama lalu alah atu tgangan dipilih agai tgangan daar tgangan itm yang lainnya dapat ditntukan dngan mnggunakan rfrni dari rating primr dan kundr trafo. Tgangan daar iaanya mnggunakan tgangan faa-faa dalam kilovolt. Formula untuk mnghitung aran daar adalah: I kva 3 kv kv 1000 kv ) 1000 kv ) 3 I kva MVA dimana: I = aran daar aru A) KV = aran daar tgangan kv l-l ) kva = aran daar daya kva) MVA = aran daar daya MVA) = aran daar impdani Ω/faa) Elmn impdani iaanya dinyatakan dalam ohm atau milliohm atau dalam prn pada uatu pralatan. Impdani kal cara umum dinyatakan dalam ohm dan impdani trafo dalam prn dngan rating kva/mva. Sagai contoh 5% pada trafo 500 kva. Baran impdani narnya dapat diruah k dalam aran pr-unit dngan rumu Gonn1988): pu pu % kva kv 100 kva kv pu kva kva kv kv pu kva 1000kV dimana: pu = impdani pr-unit pu = impdani pr-unit pada rating kva dari lmn = impdani narnya dalam ohm % = impdani yang dinyatakan dalam prn kva = daya narnya dalam kva kv = tgangan narnya dalam kv Jika ritani diaaikan maka rumu trut mnggunakan aran raktani X) agai pngganti dari impdani )..6 Analia Gangguan Pada Sitm Ditriui 0 kv Gangguan pada itm tnaga litrik dapat dikatgorikan dngan : 1. Gangguan parall hunt fault) atau huung ingkat. Gangguan imultan imultanou fault) atau mmpunyai lih dari atu gangguan yang trjadi pada waktu yang ramaan. Pada umumnya gangguan atu faa k tanah trjadi karna atu pnghantar faanya trhuung ingkat k tanah aik cara langung atau trhuung dngan kawat tanah. Gamar rikut akan mmprlihatkan gamaran umum dari gangguan atu faa k tanah pada titik F dngan impdani gangguan f mmprlihatkan rangkaian kivaln jaringan urutan. Gangguan faa k tanah yang trjadi dimialkan pada faa a dngan V f adalah tgangan lum trjadi gangguan V f = 1.0 0º p.u). Dimana: I a0 I a1 I a o Aru gangguan untuk faa adalah Atau I af = I a0 + I a1 + I a I af = 3I a0 = 3I a1 = 3I a Pada umumnya gangguan antar faa pada itm tnaga litrik ktika dua pnghantar trhuung ingkat. Gamar 3 mnunjukkan gamaran umum dari gangguan antar faa pada titik gangguan F dngan impdani gangguan f dan rangkaian kivaln 0 1 f 136 Badaruddin Stting Koordinai Ovr Currnt

4 ISSN: jaringan urutan dngan V f adalah tgangan lum trjadi gangguan V f = 10 0º p.u). a kondii maukan pada kadaan trtntu tlah kondii trut dipifikaikan yang ditujukan untuk mmri rpon yang dapat mnyakan pngopraian kontak didalam uatu katuan rangkaian litrik. Kondii F I af = 0 I f I cf = -I f f c maukan iaanya rupa inyal litrik mkanik atau aran lainnya. Gamar 3. Gangguan Faa-Faa Gamaran Umum Dari gamar diprolh I af = 0 I f = - I cf V c = V V c = f I f Gamar 4. Blok Diagram Rlai Slain rlai protki digunakan pralatanpralatan pndukung yang dapat mmakan itm dari agian yang trganggu antara lain Komari 003): 1. Trafo Aru CT) dan/atau Trafo Tgangan aru urutan dapat dirumukan I a0 = 0 o 100 Ia1 Ia 1 f Dngan mnuituikan pramaan maka diprolh aru gangguan untuk faa dan c adalah: I f = - I cf = 3 I a1-90º.7 Sitm Pmumian Tranformator Daya Sitm pmumian pada trafo diagi mnjadi mpat tip yaitu PLN 006): Trafo yang tidak diumikan. Trafo yang diumikan dngan tahanan tinggi. Trafo yang diumikan dngan tahanan rndah. Trafo yang diumikan langung olid grounding). 3. PROTEKSI OVER CURRENT RELAY OCR) DAN GROUND FAULT RELAY GFR) 3.1. Rlai Protki Pada Tranformator Daya Dan Pnyulang Dfinii rlai protki mnurut Th Intitut Of Elctrical And Elctronic Enginring IEEE) adalah uatu pralatan lktrik yang didain untuk mngartikan PT). Pmutu Tnaga PMT) 3. Battr aki) Gamar 5. Huungan Komponn Sitm Protki Ktrangan : PMS = Pmiah PMT = Pmutu tnaga R = Rlai PT = Trafo Tgangan CT = Trafo Aru TC = Trip Coil F = Fu B = Battr Rlai mnggunakan aran litrik yang dihuungkan dngan itm tnaga litrik mlalui trafo aru dan/atau trafo tgangan. Pralatan ini mmrikan prlindungan dari tgangan yang tinggi pada itm tnaga litrik dan mngurangi mdan magnt pada kumparan kundr untuk dihuungkan dngan rlai. Badaruddin Stting Koordinai Ovr Currnt 137

5 SINERGI Vol. 18 No. 3 Oktor 014 Gamar 6. Huungan Rlai Dalam Sitm Tnaga Litrik Pada Gamar 6 diprlihatkan dalam kondii normal PMT mnutup dan daya dapat dialurkan apaila trjadi gangguan maka rlai akan mraakan gangguan trut mlalui trafo aru dan/atau trafo tgangan dan akan mmrikan inyal kpada PMT untuk mmuka dngan antuan attr hingga pnyaluran daya trhnti. Rlai protki mmpunyai fungi antara lain: 1. Mndtki adanya gangguan atau kadaan anormal lainnya pada agian itm yang diamankannya.. Mmiahkan agian yang trganggu dari agian itm yang maih roprai dngan cara mmrintahkan trip kpada PMT yang rangkutan. 3. Mmritahukan adanya gangguan kpada oprator yaitu dngan cara mmunyikan alarm dan mnyalakan lampu tanda gangguan. 4. Rlai protki mutakhir dapat mmri informai jarak lokai gangguan dan ltak gangguan. Suatu rlai potki haru mmiliki rapa yarat-yarat utama antara lain: 1. Kpkaan Snitivity). Kandalan Rliaility) Kandalan dapat diagi ata : - Kandalan Dpndaility) - Kamanan Scurity) - Ktrdiaan Availaility) 3. Slktifita 4. Kcpatan Ada kmungkinan uatu itm protki gagal krja karna kgagalan komponnnya. Mialnya kgagalan/klmahan attr trputunya rangkaian trip gangguan pada PMT kruakan rlai d. Olh karna itu itm haru dilngkapi olh protki utama main protction) dan protki cadangan ackup protction) dimana tiap tip ini mmpunyai fungi dan cara krja maing-maing: 1. Protki Utama. Protki Cadangan 3.4. Prinip Daar Pnytlan Rlai OCR dan GFR trafo dan pnyulang Stting OCR trafo pada pnyulang 0 kv untuk aru krja minimum adalah agai rikut. Fungi OCR pada pnyulang adalah agai pngaman utama pnyulang trhadap gangguan huung ingkat faa-faa ktrnal yaitu gangguan pada jaringan TM. OCR pada pnyulang di koordinaikan dngan OCR pada incoming trafo yang rfungi agai pangaman cadangan apaila OCR pada pnyulang gagal krja. Stting aru krja rdaarkan aru an pnyulang: I1 = 1 x Ian I = 1 x In pralatan Shingga didapat rumu dalam aran kundr: ) A kundr) Sdangkan waktu dan karaktritik krja untuk kurva tandar invrsi) didapat rumu: dan rumu untuk h mnghitung ) 1 waktu krja aktual adalah agai o 14 rikut: o 14 h ) 1 dimana: Ih = Huung ingkat makimum dua faa di pangkal pnyulang / di dkat uar TM I = Stting aru krja dalam Ampr primr t = Waktu krja 0-05 dtik Stting GFR trafo pada pnyulang 0 kv Ig1 = 0 03) x Ian Stting aru krja pada pralatan trkcil CT PMT NGR dan kal) adalah: Ig = 0 03) x In Pralatan trkcil Shingga didapat dalam aran kundr: ) Stting waktu dan karaktritik krja Untuk kurva tandar invrsi) didapat rumu: dan rumu untuk mnghitung waktu krja aktual adalah agai rikut: h ) o 14 h ) o Badaruddin Stting Koordinai Ovr Currnt

6 ISSN: dimana : Ih = Huung ingkat makimum atu faa di uar 0 KV Ig = Stting aru krja GFR dalam Ampr primr t = Waktu krja yang di inginkan 0-05 dtik ) t = 0303 dtik d 4. PENYETELAN DAN KOORDINASI OVER CURRENT RELAY PADA TRAFO 60 MVA 150/0 kv DAN PADA PENYULANG 0 kv DI GI MENES Pnytlan Rlai Aru Lih OCR Dan Rlai Gangguan Tanah GFR Pada Pnyulang 0 kv Incoming Trafo 0 kv Dan Trafo 150 kv Mnntukan aru di ii primr pada rlai OCR pada pnyulang 0 kvadalah agai rikut: I t 0 kv = 1 x CT primr = 1 x 600 A = 70 A primr) Slanjutnya prhitungan aru di ii kundr pada rlai OCR pada pnyulang 0 kv adalah agai rikut: I t 0 kv = = = 6 A kundr) Prhitungan waktu krja rlai OCR pada pnyulang 0 kv yang diinginkan 03 dtik dan aru huung ingkat rdaarkan tl 4.) ar 1197 ka maka didapat waktu tting pada rlai td) adalah agai rikut: = 0 dtik 11 ) 1 Karna di rlai hanya mmpunyai dngan rang dngan tp 005 maka dipilih td = 015 dtik untuk mngtahui pmrikaan waktu krja rlai atau waktu narnya dngan apa yang di inginkan maka dapat di hitung rdaarkan rdaarkan rumu adalah agai rikut: Untuk mnntukan aru di ii primr pada rlai GFR pada pnyulang 0 kv adalah agai rikut: I t 0 kv = 0 x CT primr = 0 x 600 A = 10 A primr) Slanjutnya prhitungan aru di ii kundr pada rlai GFR pada pnyulang 0 kv adalah agai rikut: I t 0 kv = = = 1 A kundr) Prhitungan waktu krja rlai GFR pada pnyulang 0 kv yang diinginkan 05 dtik dan aru huung ingkat rdaarkan tl 4.) ar ka maka didapat waktu tting pada rlai ) dapat dihitung dngan mnggunakan rumu adalah agai rikut: = 015 dtik ) Karna di rlai hanya mmpunyai dngan rang dngan tp 005 maka dipilih td = 0150 dtik untuk mngtahui pmrikaan waktu krja rlai atau waktu narnya dngan apa yang di inginkan maka dapat di hitung rdaarkan rumu adalah agai rikut: t = 0494 dtik d ) Badaruddin Stting Koordinai Ovr Currnt 139

7 SINERGI Vol. 18 No. 3 Oktor KESIMPULAN DAN SARAN Dari pngujian yang tlah dilakukan maka dapat diamil kimpulan antara lain: 1. Brdaarkan prhitungan diprolh nilai tting rlai untuk nilai aru lih pada pnyulang 0 kv adalah 70 A primr) / 6A kundr) dan pada rlai gangguan tanah adalah 10 A primr) / 1 A kundr) nilai tting rlai arulih pada incoming trafo 0 kv adalah 078 A primr) / 519 A kundr) dan pada rlai gangguan tanah 3464 A primr) / 086 A kundr) nilai tting rlai aru lih pada trafo ii 150 kv adalah 771 A primr) / 09 A kundr) dan rlai gangguan tanah A primr) / 038 A kundr).. Kurva karaktritik yang dipilih adalah kurva tandar invr SI) dngan tujuan unutk mndapatkan koordinai tting rlai yang aik antaran rlai yang trltak di trafo ii 150 kvincoming trafo ii 0 kvdan pnyulang 0 kv. 3. Brdaarkan prhitungan diprolh tting nilai untuk rlai aru lih pada pnyulang 0 kv adalah 015 dtik dan pada rlai gangguan tanah adalah 0150 dtik nilai tting untuk rlai aru lih pada incoming trafo 0 kv adalah 0175 dtik dan pada rlai gangguan tanah adalah 1150 dtik dangkan nilai tting rlai aru lih pada trafo i 150 kv 0300 dtik dan untuk rlai gangguan tanah 0550 dtik. Brapa aran yang dapat diuulkan adalah agai rikut: 1. Agar trafo gardu induk tidak mngalami gangguan atau trip maka pngckan pralatan gardu induk haru ring di prika trutama pada rlai.. Prlu dilakukan pngckan atau valuai tting rlai pada gardu induk lainnya. 3. Hndaknya dilakukan praikan gra mungkin tlah didtki adanya kruakan atau gangguan. DAFTAR PUSTAKA Gönn Turan. Modrn Powr Sytm Analyi John Wily And Son Inc Canada Intruction Manual BE1-851 Ovrcurrnt Protction Sytm Balr Elctric Highland Illinoi USA. Intruction Manual GEC Ovrcurrnt Rlay for Pha and Earth Fault. Komari Protki Sitm Tnaga Litrik Filoofi Stratgi Dan Analia Untuk Pningkatan Kandalan PT. PLN Prro) Jaa Pndidikan Dan Platihan Jakarta 003. Platihan O&M Rlai Protki Gardu Induk PT. PLN Prro) P3B Jakarta Badaruddin Stting Koordinai Ovr Currnt