Proteksi Tegangan Lebih. Tegangan Lebih Transien

Transkripsi

1 Proteksi Tegangan Lebih Tegangan Lebih Transien

2 Proteksi Tegangan Lebih Tegangan Lebih Transien Yaitu tegangan lebih yang terjadi dalam waktu yang singkat dan bersifat sementara pada sistem tenaga listrik

3 Proteksi Tegangan Lebih Sumber Tegangan Lebih Transien - pensaklaran kapasitor - penggandaan tegangan transien pensaklaran kapasitor - sambaran petir - ferroresonance Dapat juga disebabkan oleh peralatan elektronika daya

4 Sumber tegangan lebih transien 1. Pensaklaran kapasitor TRAFO IMPEDANSI SALURAN TITIK PENGAMATAN KAPASITOR

5 Sumber tegangan lebih transien 1. Pensaklaran kapasitor TEGANGAN WAKTU

6 Sumber tegangan lebih transien 2. Penggandaan transien pensaklaran kapasitor

7 Sumber tegangan lebih transien 2. Penggandaan transien pensaklaran kapasitor

8 Sumber tegangan lebih transien 3. Petir TRAFO

9 Sumber tegangan lebih transien 3. Petir A C E A. Primer B. Pentanahan primer C. Sekunder D. Pentanahan sekunder E. Pentanahan bangunan B D

10 Sumber tegangan lebih transien 4. Ferroresonance Yaitu resonansi yang terjadi akibat kapasitansi dan induktansi inti besi. Gangguan yang umum terjadi pada saat impedansi magnetisasi trafo dalam hubungan seri dengan kapasitor

11 Sumber tegangan lebih transien 4. Ferroresonance Kasus-kasus pemicu ferroresonance yang paling sering terjadi : a. Pensaklaran trafo tiga fasa tanpa beban, tetapi hanya satu fasa yang terhubung (dua fasa lain terbuka) sebelum semua fasa terhubung b. Pensaklaran trafo tiga fasa tanpa beban dengan dua fasa yang terhubung sebelum semua fasa terhubung c. Terrbukanya pengaman trafo (sekring) atau operasi recloser yang menyebabkan terjadinya kondisi a atau b pada trafo

12 Prinsip-prinsip perlindungan tegangan lebih 1. Membatasi tegangan yang melalui isolasi yang sensitif 2. Mengalihkan arus surja menjauhi beban 3. Menahan arus surja agar tidak menuju ke beban 4. Menyatukan pentanahan sistem dan peralatan 5. Mengurangi atau mencegah aliran arus surja melalui pentanahan 6. Membentuk filter lolos bawah (low pass filter) yang bersifat membatasi atau menahan gangguan

13 Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Surge arresters dan transient voltage surge suppressors (TVSS) 2. Isolation transformers 3. Low pass filter 4. Low impedance power conditioners 5. Utility surge arresters

14 Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Surge arresters dan transient voltage surge suppressors (TVSS) Melindungi teg. lebih transien dengan membatasi tegangan maksimum Dua model: crowbar dan clamping

15 Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Surge arresters dan transient voltage surge suppressors (TVSS) Model crowbar Normally open Peralatan dibuat dari celah yang berisi udara atau gas tertentu Ketika gangguan, menjadi rangkaian hubung singkat sehingga tegangan saluran menjadi nol sampai gangguan hilang (kira-kira satu setengah gelombang)

16 Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Surge arresters dan transient voltage surge suppressors (TVSS) Model clamping Normally ada arus bocor yang sangat kecil Peralatan dibuat dari resistor nonlinier atau dioda zener Ketika gangguan, impedansinya menurun dengan cepat namun tidak sampai terhubung singkat

17 Peralatan perlindungan 2. Isolation transformers tegangan lebih Melemahkan noise frekuensi tinggi dan transien Dapat membatasi gangguan tegangan akibat pensaklaran elektronika daya Dapat mengurangi transien pensaklaran kapasitor atau sambaran petir

18 Peralatan perlindungan tegangan lebih 2. Isolation transformers C PRIMER SEKUNDER LINE BEBAN Rangkaian isolation transformers C

19 Peralatan perlindungan tegangan lebih 2. Isolation transformers C PRIMER SEKUNDER LINE BEBAN Rangkaian isolation transformers dengan perisai elektrostatis

20 Peralatan perlindungan 3. Low pass filter tegangan lebih Melewatkan tegangan frekuensi rendah dan menahan atau meniadakan tegangan dengan frekuensi tinggi Melindungi teg. lebih transien khususnya transien frekuensi tinggi Terdiri dari kombinasi induktor yang dipasang seri dan kapasitor yang dipasang paralel Dapat dikombinasikan dengan arester yang dipasang seri dengan kapasitor

21 Peralatan perlindungan tegangan lebih 4. Low impedance power conditioners Dirancang untuk interaksi dengan switch-mode power supplies (SMPS) pada peralatan elektronik Impedansi jauh lebih rendah daripada isolation transformers Telah dilengkapi dengan filter (memiliki filter internal)

22 Peralatan perlindungan tegangan lebih 4. Low impedance power conditioners Dapat mengatasi gangguan frekuensi tinggi (noise dan impulse) Masalah : dapat menguatkan tegangan transien frekuensi rendah dan menengah

23 Peralatan perlindungan tegangan lebih 4. Low impedance power conditioners LOW-IMPEDANCE TRANSFORMER LINE LINE NEUTRAL NEUTRAL GROUND Rangkaian low-impedande power conditioner GROUND

24 Peralatan perlindungan 5. Utility surge arresters tegangan lebih Membatasi tegangan lebih dengan membatasi tegangan maksimum Tiga jenis : Gapped silicon carbide, gapless MOV, Gapped MOV

25 Peralatan perlindungan 5. Utility surge arresters tegangan lebih Resistance-graded Gap structure (a) Gapped Silicon Carbide SiC

26 Peralatan perlindungan tegangan lebih 5. Utility surge arresters ZnO (b) Gapless MOV

27 Peralatan perlindungan 5. Utility surge arresters tegangan lebih ZnO (c) Gapped MOV

28 Bahan kuliah dapat diunduh di : sutanfirdaus.staff.unri.ac.id

29 Proteksi Tegangan Lebih Proteksi Tegangan Lebih Transien

30 Prinsip-prinsip perlindungan tegangan lebih 1. Membatasi tegangan yang melalui isolasi yang sensitif 2. Mengalihkan arus surja menjauhi beban 3. Menahan arus surja agar tidak menuju ke beban 4. Menyatukan pentanahan sistem dan peralatan 5. Mengurangi atau mencegah aliran arus surja melalui pentanahan 6. Membentuk low pass filter yang bersifat membatasi atau menahan gangguan

31 Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Transient voltage surge suppressors (TVSS) 2. Isolation transformers 3. Low pass filter 4. Low impedance power conditioners 5. Surge arresters

32 Peralatan perlindungan tegangan lebih Bentuklah 5 kelompok dari 5 topik peralatan perlindungan tegangan lebih transien, kemudian buatlah makalah tentang satu produk peralatan yang sesuai dengan topik yang dimaksud dengan mendeskripsikan : 1. Material / komponen penyusun peralatan 2. Prinsip kerja peralatan 3. Karakteristik kerja proteksi peralatan

33 Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Material / komponen penyusun peralatan

34 Peralatan perlindungan tegangan lebih 2. Prinsip kerja peralatan 1. Karakteristik kerja proteksi peralatan

35 Peralatan perlindungan tegangan lebih 3. Karakteristik kerja proteksi peralatan

36 Bahan kuliah dapat diunduh di : sutanfirdaus.staff.unri.ac.id

37 Peralatan perlindungan tegangan lebih 1. Transient voltage surge suppressors (TVSS) ardiansyah. Akto, hendri 2. Isolation transformers khairus shalih, farisi, m bobby, silvia 3. Low pass filter 3. Low pass filter sihar, tumpak, ferry m 4. Low impedance power conditioners athur, donald, ferry b 5. Surge arresters yakub j, nico l, noza. edo

38 SISTEM PENGAMAN TENAGA LISTRIK WAHYUDI Teknik Elektro ITS

39 GANGGUAN 2 PADA SISTEM TENAGA LISTRIK WAHYUDI Teknik Elektro ITS

40 Gangguan2 pada sistem tenaga listrik Sifat gangguan : - sementara/temporer - permanen Asal gangguan : - dari dalam - dari luar sistem

41 Gangguan jatuh tegangan Selisih tegangan pengiriman dengan tegangan penerimaan Tergantung parameter saluran : R, L, C dan G serta pada beban dan power faktor

42 Gangguan petir Bunga api listrik(electrical discharge) diudara, antara awan dengan awan atau awan dengan bumi / tanah - Merupakan gelombang berjalan - Tegangan lebih ( over voltage ) Gelombang sambaran petir - Sambaran langsung mengenai ril dan atau peralatan GI, tidak mungkin ditahan oleh isolasi yang ada - Sambaran induksi, awan menginduksikan muatan listrik yang polaritasnya berlawanan dan menimbulkan muatan terikat pada peralatan serta terjadi pelepasan muatan dari awan, merupakan gelombang berjalan yang besarnya tergantung keadaan pelepasan antara 100 s/d 200 KV - Sambaran dekat, gelombang berjalan yang datang ke peralatan GI dari sambaran petir pada saluran transmissi

43 Gangguan Surja Hubung Penutupan saluran tak serempak pada pemutus tiga phasa ( 2,76 pu ) Penutupan kembali saluran dengan cepat( 2,5 sampai 4,25 pu) Pelepasan beban akibat gangguan (1,1 sampai 1,2 pu) Penutupan saluran yang semula tidak masuk sistem jadi masuk sistem (1,5 pu) Switching transformator yaitu terpotongnya arus pembangkitan pada transformator ( 2,75 pu ) Switching reaktor & kapasitor untuk pengaturan tegangan sistem ( 2,5 pu ) Jadi tegangan lebih akibat proses switching berkisar antara 1,1 pu sampai 4,25 pu

44 Pengertian dan Fungsi Rele Pengaman WAHYUDI Teknik Elektro ITS

45 Rele Pengaman Peralatan listrik yang dirancang untuk mulai pemisahan bagian sistem tenaga listrik atau untuk mengoperasikan signal bila terjadi gangguan BLOK DIAGRAM GANGGUAN RELE PEMUTUS A TRIP/SIGNAL SET I SENSING ELEMENT COMPARISON ELEMENT CONTROL ELEMENT B RELE

46 Syarat-syarat rele pengaman Untuk menjamin keandalan, rele pengaman harus Untuk menjamin keandalan, rele pengaman harus memenuhi persyaratan sbb : memenuhi persyaratan sbb : -Kecepatan Bereaksi -Kecepatan Bereaksi Saat mulai ada gangguan sampai pelepasan pemutus Saat mulai ada gangguan sampai pelepasan pemutus (CB), dimana kadang-kadang diperlukan kelambatan waktu (CB), dimana kadang-kadang diperlukan kelambatan waktu : : top = tp + tcb top = tp + tcb top = waktu total top = waktu total tp = waktu bereaksi dari unit rele tp = waktu bereaksi dari unit rele tcb = waktu pelepasan CB tcb = waktu pelepasan CB Kecepatan pemutus arus gangguan dapat mengurangi Kecepatan pemutus arus gangguan dapat mengurangi kerusakan serta menjaga stabilitas operasi mesin-mesin kerusakan serta menjaga stabilitas operasi mesin-mesin

47 -Kepekaan Operasi ( sensitivity ) Kemampuan rele pengaman untuk memberikan respon bila merasakan gangguan. Ks = Ihsmin/Ipp Ihs min = arus hubung singkat minimum Ipp = arus pick-up pada sisi primer trafo arus -Selektif ( selectivity ) Kemampuan rele pengaman untuk menentukan titik dimana gangguan muncul dan memutuskan rangkaian dengan membuka CB terdekat.

48 -Keandalan ( reliability ) Jumlah rele yang bekerja atau mengamankan terhadap jumlah gangguan yang terjadi. Keandalan rele yang baik adalah % -Ekonomis Penggunaan rele selain memenuhi syarat diatas, juga harus disesuaikan dengan harga peralatan yang diamankan.

49 Didalam penerapan rele perlu diperhatikan beberapa kondisi sistem tenaga listrik Daya terbalik : arus dan tegangan gangguan berubah dengan berubahnya arah daya. Sistem pentanahan netral : arus dan tegangan berubah dengan berubahnya sistem pentanahan. Rangkaian ganda ( double circuit ) dan bercabang ditengah : pada saluran multi circuit sejajar perlu diperhatikan impedansi urutan nolnya karena pengaruh pentanahan rangkaian lain yang mempengaruhi perubahan arus urutan nol sehingga mempengaruhi kemampuan rele jarak disamping arus gangguan mengalir kedaerah luar perlindungan dan berpengaruh pada rele arah.

50 Pemilihan macam rele pengaman yang dipergunakan Tipe dan rating peralatan Tingkat kepentingan peralatan Lokasi atau letak peralatan dalam sistem tenaga Kemungkinan terjadinya gangguan Harga peralatan

51 Fungsi Rele Pengaman Membunyikan alarm, menutup rangkaian trip dari pemutus rangkaian untuk membebaskan peralatan dari gangguan yang terjadi. Membebaskan bagian yang bekerja tidak normal Membebaskan dengan segera bagian yang terganggu Melokalisir akibat dari gangguan Memberikan petunjuk atas lokasi serta macam dari gangguan Penghematan ± 0,5 2 %

52 FAKTOR FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERENCANAAN DAN KONSTRUKSI RELE -Karakteristik rele bekerja atas dasar tanggapan thdp jenis gangguan -Daerah Penyetelan variabel setting rele -Spesifikasi rele sesuai dengan negara pemakai -Ketahanan terhadap effek transient -Konstruksi rele harus kompak, sederhana dan mempermudah pemeliharaan -Pengawatan dan pengaturan terminal sehingga mudah testing dan pencarian gangguan -Modifikasi disesuaikan dengan kondisi

53 Klasifikasi Rele Pengaman WAHYUDI Teknik Elektro ITS

54 Klasifikasi rele pengaman Berdasarkan prinsip kerja rele elekromagnetik rele induksi rele moving coil -rele elektronik rele elektrodinamik rele polarisasi rele thermis rele digital dll Berdasarkan besaran yang diukur arus, tegangan, daya, impedansi, reaktansi, frekwen si, dsb dibedakan atas rele2 yang bekerja bila -diatas besaran yang ditentukan( over ) -dibawah besaran yang ditentukan ( under ) -arah aliran daya ( directional )

55 Berdasarkan cara penyambungannya -rele seri -rele shunt -rele seri dan shunt Berdasarkan cara kerja element kontrol direct acting (langsung) indirect acting (tidak langsung ) Berdasarkan cara menghubungkan sensing element -rele primer rele secondair, diperlukan CT dan atau PT Berdasarkan tugasnya -rele utama, elemen utama dalam sistem pengamanan, berhubungan langsung dengan besaran yang diamankan rele bantu,elemen pembantu yang bertugas memperbanyak kontak, menjalankan signal dan lainnya Berdasarkan waktu bekerjanya rele tanpa kelambatan waktu dengan kelambatan waktu

56

57

58

59

60 Pengaman Pada SistemTenaga Listrik WAHYUDI Teknik Elektro ITS

61 Daerah Pengaman pada Sistem Tenaga Listrik

62 Penempatan peralatan pengaman pada Stator, Rotor dan Prime Mover

63

64

65 Table Power Transformer Protection A b n o r m a l C o n d itio n P ro t e c tio n R e m a r k s In c ip ie n t fa u lts b e lo w o il le v e l re s u ltin g in d e c o m p o s itio n o f o il, fa u lts b e tw e e n p h a s e s a n d b e tw e e n p h a s e a n d g ro u n d B u c h h o lz re la y s o u n d s a la r m (G a s a c tu a te d re la y ) B u c h h o lz re la y u s e d fo r tra n s fo rm e r o f r a tin g K V A a n d a b o v e L a rg e in te rn a l fa u lts p h a s e to p h a s e, p h a s e to g r o u n d, b e lo w o il le v e l 1. B u c h h o lz re la y trip s th e c ir c u it b r e a k e r 2. M e r z P ric e p e r c e n ta g e d iffe r e n tia l p ro te c tio n 3. H ig h s p e e d h ig h s e t o v e rc u rre n t re la y B u c h h o lz re la y to o s lo w a n d le s s s e n s itiv e M e r z P r ic e p e r c e n ta g e d iffe r e n tia l p ro te c tio n u s e d fo r tra n s fo rm e rs o f a n d a b o v e 5 M V A 1. M e r z P ric e p e r c e n ta g e F o r tra n s fo rm e r o f a n d a b o v e 5 d iffe r e n tia l p ro te c tio n M V A E a rth fa u lts 2. E a r th fa u lt r e la y a. In s ta n ta n e o u s R e s tric te d E.F. R e la y b. T im e la g E.F R e la y T h ro u g h fa u lts 1. G ra d e d tim e la g o v e r P ro te c tio n o f d is trib u tio n c u r re n t r e la y tra n s fo rm e r 2. H.V F u s e s S m a ll d is tr ib u tio n tra n s fo rm e r u p to K V A O v e rlo a d s 1. T h e rm a l o v e r lo a d re la y 2. T e m p e r a tu r e re la y s s o u n d a la rm G e n e r a lly te m p e ra tu re in d ic a to rs a re p ro v id e d o n th e tr a n s fo rm e r s. T e m p. in c re a s e is in d ic a te d o n c o n tro l b o a rd a ls o. F a n s s ta rte d a t c e rta in te m p.

66 Lanjutan tabel power transformer protection A b n o rm a l C o n d itio n P ro te c tio n R e m a rk s H ig h V o lta g e S u rg e s d u e lig h tn in g, s w itc h in g 1. H o rn g a p s N o t fa v o u re d fo r im p o rta n t tra n s fo rm e r 2. L ig h tn in g a rre s te rs In a d d itio n to L.A.s fo r in c o m in g lin e s S m a ll d is trib u tio n tra n s fo rm e r T ra n sfo rm e rs in im p o rta n t lo c a tio n s ra tin g s K V A a n d a b o ve O n ly fu s e s fo r e a rth fa u lt p ro te c tio n s a n d p h a s e fa u lt p ro te c tio n. O v e rlo a d p ro te c tio n g e n e ra lly n o t p ro v id e d F o r m o re im p o rta n t tra n s fo rm e rs o f a b o u t K V A O v e r c u rre n t re la ys In s ta n ta n e o u s e a rth fa u lt re la ys R e s tric te d e a rth fa u lt p ro te c tio n O v e r u rre n t p ro te c tio n B u c h h o lz re la y

67 Table Protection of Large Generator Transformer Unit Protection of Generator Transformer together Generator protection Generator-transformer overall differential protection* Generator differential protection* Stator earth fault protection* Negative phase sequence protection againstunbalanced loading*** Inter-turn fault protection Reverse power protection Field failure protection** Rotor earth fault protection Temperature sensors in slots*** Overcurrent relays in stator and rolar circuits Lightning arrester for generator overvolatage protection Protection of unit auxiliary transformer Differential protection* Restricted earth fault protection* Buchholz relay Overcurrent protection Winding and oil temperature sensors Protection of main transformer HV overcurrent protection* HV Restricted earth fault protection* Buchholz relay Winding and oil temperature sensors Lightning arresters on HV side