STUDI KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM KELISTRIKAN PLTU EMBALUT, PT. CAHAYA FAJAR KALTIM

Transkripsi

1 STUDI KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM KELISTRIKAN PLTU EMBALUT, PT. CAHAYA FAJAR KALTIM Oleh: Andi Nur Arief Wibowo Dosen Pembimbing : 1. Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT. 2. Ir. Sjamsjul Anam, MT.

2 PENDAHULUAN

3 Latar Belakang Pentingnya koordinasi proteksi pada sistem pembangkit Setelah diadakan penghubungan dengan jaringan sistem kelistrikan Mahakam 150kV, koordinasi rele belum ditera ulang secara keseluruhan.

4 Tujuan Memberikan gambaran mengenai koordinasi sistem proteksi pada kondisi sistem kelistrikan PLTU Embalut, PT Cahaya Fajar Kaltim yang di hubungkan dengan jaringan distribusi 150kV Mahakam.

5 Batasan Masalah Analisa koordinasi yang dilakukan adalah analisa koordinasi proteksi arus lebih. Arus lebih yang dianalisa adalah arus lebih gangguan fasa. Simulasi menggunakan ETAP 7.0 dan STAR Coordination Device Protection. Studi kasus dilakukan di PLTU Embalut, PT. Cahaya Fajar Kaltim, Tenggarong, Kalimantan Timur.

6 SISTEM KELISTRIKAN EKSISTING PLTU EMBALUT, PT.CAHAYA FAJAR KALTIM

7

8 Single Line Diagram

9 Generator 1 Ke beban auxiliary 1

10 Generator 1 (Auxiliary)

11 Generator 2 Ke beban auxiliary 2

12 Generator 2 (Auxiliary)

13 Penyulang PLN 150kV Dari Gen 1 Dari Gen 2

14 Kapasitas Suplai Tenaga Sistem kelistrikan PLTU Embalut, terdiri dari : Generator berkapasitas 2 x 25 MW, Pulverized Coal Power Grid 150kV PLN, 687MVASc Bus Auxiliary masing masing generator Bus Secondary Trafo untuk starting awal

15 Kapasitas Beban Terpasang Pada pembangkit memiliki beban auxiliary berupa beban motor dan beban lump. Beban terpasang untuk pemakaian sendiri sejumlah 4850 kva untuk beban lump, dan 5590 kw untuk beban motor No LUMP ID Kapasitas Beban (kva) 1 Load AUX Load AUX Coal Conveyor Water Supply Coal Conveyor Load ESP 1000 No MOTOR ID Kapasitas Beban (kw) 1 Feedwater Pump Feedwater Pump Forced Draft Fan Fan Mill Fan Mill Fan Mill Circulating Water Pump Circulating Water Pump Circulating Water Pump Fan Mill Fan Mill Feedwater Pump Forced Draft Fan Fan Mill 4 360

16 Peralatan Rele Arus Lebih Peralatan pengaman yang digunakan pada PLTU Embalut adalah : Untuk pengaman motor dan trafo : rele Nari MGT Karena keterbatasan library ETAP 7.0, maka pada simulasi diasumsikan menggunakan rele Merlin Gerin. Untuk pengaman penyulang interkoneksi 150kV PLN : Siemens 7SJ46

17 ANALISA DAN SIMULASI

18 Analisa Arus Hubung Singkat Untuk perhitungan arus Hubung Singkat yang dibahas adalah : Arus hubung singkat minimum (30 Cycle) Untuk arus hubung singkat minimum dihitung pada kondisi hanya 1 generator bekerja. Arus hubung singkat maksimum (1/2 4 Cycle) Untuk arus hubung singkat maksimum dihitung pada kondisi semua generator bekerja.

19 Tabulasi Hubung Singkat ID Bus kv ISC MIN (ka) ISC MAX (ka) BUS GEN BUS GEN TR 1A TR 1B TR 2A TR 2B AUX GEN AUX GEN Bus Conv ESP TO PLN BUS

20 Jalur Tipikal Tipikal 1 Tipikal 3 Tipikal 2

21 Eksisting Tipikal 1 Pickup Rele diluar kurva damage Isc Min= ka Time delay bersamaan Isc Max = ka

22 Setting Rele Tipikal 1 RELAY 6112 Manufaktur : Merlin Gerin Model : SEPAM 1000 Bentuk Kurva : SIT CT : 200/5 Setting Low Set (I<) Current Set D = 0.11 Dipilih time dial 0.2s Setting High Set (I>) Instantaneous Current Set Dipilih Iset sebesar 0.8In 0.8In x 200 = 160A Time Dial Set Waktu yang diinginkan, td = 0.1s Dipilih Iset sebesar 8In 8In x 200 = 1600A Time delay = 0.1s

23 RELAY 6012 Manufaktur : Merlin Gerin Model : SEPAM 1000 Kurva : SIT CT : 800/5 Setting Low Set (I<) Current Set FLA total pada AUX GEN = A D = 0.52 Time dial dipilih 0.6s Setting High Set (I>) Instantaneous Current Set Dipilih Iset = 0.8In 0.8In x 800 = 640 A Time Dial Waktu yang diinginkan = = 0.4s Dengan memperhatikan kurva STAR,dipilih Iset sebesar 5In 5In x 800 = 4000A Time delay = 0.4s

24 RELAY 6011 Manufaktur : Merlin Gerin Model : SEPAM 1000 Kurva : SIT CT : 4000/5 Setting Low Set (I<) Current Set FLA pada Generator 1 = 2864A D = 0.78s Dipilih time dial sebesar 0.8s Setting High Set (I>) Instantaneous Current Set Dipilih Iset = 0.8In 0.8In x 4000 = 3200A Time Delay Waktu yang diinginkan = = 0.7s Dengan memperhatikan kurva STAR, dipilih Iset sebesar 2In 2In x 4000 = 8000A Time Delay = 0.7s

25 Resetting Tipikal 1 0.7s 0.4s 0.1s

26 Eksisting Tipikal 2 Setting Pickup d iluar kurva damage Set Pickup terlalu jauh Isc Min= ka Isc Max = ka Time delay bersamaan

27 Setting Rele Tipikal 2 RELAY 177 Manufaktur : Merlin Gerin Model : SEPAM 1000 Kurva : SIT CT : 200/5 Setting Low Set (I<) Current Set FLA Trafo ESP = 114.6A D = 0.11s Dengan memperhatikan kurva STAR, dipilih time dial = 0.2s Setting High Set (I>>) Instantaneous Current Dipilih Iset sebesar 0.65In 0.65In x 200 = 130A Time Delay Waktu yang diinginkan = 0.1s Dipilih Iset sebesar 11In 11In x 200 = 2200A Time delay = 0.1s

28 RELAY 6022 Manufaktur : Merlin Gerin Model : SEPAM 1000 Kurva : SIT CT : 800/5 Setting Low Set Current Set FLA Total Aux Gen 2 = A D = 0.5s Dipilih time dial = 0.6s Setting High Set Instantaneous Current Set Dipilih Iset sebesar 0.9In 0.9In x 800 = 720A Time Dial Waktu yang diinginkan = 0.1s + 0.3s = 0.4s Dengan memperhatikan kurva STAR dipilih Iset = 5In 5In x 800 = 4000A Time delay 0.4s

29 RELAY 6021 Manufaktur : Merlin Gerin Model : SEPAM 1000 Kurva : SIT CT : 4000/5 Setting Low Set (I<) Current Set FLA Generator 2 = 2695A D = 0.80 Dipilih time dial = 0.9s Setting High Set (I>>) Instantaneous Current Set Dipilih Iset = 0.8 In 0.8In x 4000 = 3200A Time Dial Waktu yang diinginkan = 0.4s + 0.3s = 0.7s Dengan memperhatikan kurva STAR, dipilih Iset = 2In 2In x 4000 = 8000A Time Delay = 0.7s

30 Resetting Tipikal 2 0.7s 0.4s 0.1s

31 Eksisting Tipikal 3 Setting pickup jauh dari FLA Isc Min= ka Isc Min = 0.296kA Time delay berdekatan Isc Min = 0.296kA Set Instant kurang optimal

32 RELAY 114 Manufaktur : Siemens Model : 7SJ64 Kurva : Normal Inverse CT : 800/5 Setting Low Set (I<) Current Set ISC kontribusi Gen 1 pada Bus 78 = 0.296kA FLA Trafo GEN 1 = A D = 0.01s Time dial dipilih sebesar 0.1s Setting High Set (I>>) Instantaneous Current Set Dipilih Iset = 0.8In 0.8In x 800/5 = 128A Time Delay Waktu yang diinginkan = 0.1s ISC Max kontribusi Generator 1 pada Bus 78 = 0.499kA Dengan memperhatikan kurva STAR dipilih Iset = 1.2In 1.2In x 160 = 192A Time Delay = 0.1s

33 RELAY TR 1 Manufaktur : Merlin Gerin Model : SEPAM 1000 Kurva : SIT CT : 300/5 Setting Low Set (I<) Current Set ISC Min kontribusi Generator 1 pada Bus TR1A = 0.296kA D = 0.22s Dipilih time dial = 0.3s Setting High Set (I>>) Instantaneous Current Dipilih Iset = 0.45In 0.45In x 300 = 135A Dengan memperhatikan kurva STAR dipilih Iset = 0.7In 0.7In x 300 = 210A Time Dial Waktu yang diinginkan = 0.1s + 0.3s = 0.4s ISC Max kontribusi Generator 1 pada Bus TR1A = 0.499kA

34 Pada rele PMT TR1 ini setting instantaneous tidak dapat diterapkan pada sistem, dikarenakan batas minimum pickup setting Rele yang digunakan (Merlin Gerin SEPAM 1000) adalah 1In. Selengkapnya dapat dilihat di gambar Rele tidak dapat diset kurang dari 1 In

35 Berdasar analisis diatas, maka pada rele PMT TR1 ini dapat direkomendasikan penggantian current transformer, dari 300/5 menjadi 200/5. Perhitungan rele setelah dilakukan penggantian current transformer adalah sebagai berikut RELAY TR 1 Manufaktur : Merlin Gerin Model : SEPAM 1000 Kurva : SIT CT : 200/5 Setting Low Set (I<) Current Set ISC Min kontribusi Generator 1 pada Bus TR1A = 0.296kA Dipilih Iset = 0.7In 0.7In x 200 = 140A Time Dial Waktu yang diinginkan = 0.1s + 0.3s = 0.4s ISC Max kontribusi Generator 1 pada Bus TR1A = 0.499kA D = 0.57s Dipilih time dial = 0.6s Setting High Set (I>>) Instantaneous Current Dengan memperhatikan kurva STAR dipilih Iset = 1.1In 1.1In x 200 = 220 A Time delay = 0.4s

36 RELAY 6011 Manufaktur : Merlin Gerin Model : SEPAM 1000 Kurva : SIT CT : 4000/5 Setting Low Set (I<) Current Set FLA pada Generator 1 = 2864A D = 0.78s Dipilih time delay sebesar 0.8s Setting High Set (I>) Instantaneous Current Set Dipilih Iset = 0.8In 0.8In x 4000 = 3200A Time Delay Waktu yang diinginkan = = 0.7s Dengan memperhatikan kurva STAR, dipilih Iset sebesar 2In 2In x 4000 = 8000A Time Delay = 0.7s

37 Resetting Tipikal 3 0.7s 0.4s 0.1s

38 Tabel Eksisting dan Resetting Relay Tipe Tipikal SEPAM SEPAM SEPAM 1000 Tipikal SEPAM SEPAM SEPAM 1000 Tipikal SIEMENS 7SJ64 TR 1 SEPAM 1000 CT Ratio Curve Tap Existing Time Dial Inst. Delay Curve Tap Resetting Time Dial 200/5 SI SI /5 SI SI /5 SI SI /5 SI SI /5 SI SI /5 SI SI /5 NI NI /5 SI SI Inst. Del ay

39 Tabel Eksisting dan Resetting (lanjutan) Relay Tipe CT Ratio Curve Tap Existing Time Dial Inst. Delay Curve Tap Resetting 6011 SEPAM /5 SI SI Time Dial Inst. Dela y

40 PENUTUP

41 Kesimpulan 1. Pada beberapa rele arus lebih memiliki koordinasi yang kurang optimal, yang sebagian besar pada tipikal koordinasi seperti yang dianalisis pada tugas akhir ini. 2. Pada koordinasi rele arus lebih, beberapa setting pickup terletak jauh dari Full Load Ampere beban yang dilindungi. Pada setting time delay ada beberapa rele yang memiliki waktu kerja dekat/ bersamaan. 3. Dilakukan beberapa penggantian setelan rele pada tipikal yang dianalisa, penggantian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

42 Tipikal 1 : - Rele 6112 : Tap 0.8In, Timedial 0.2s, Inst. 12In, Delay 0.1s - Rele 6012 : Tap 0.8In, Timedial 0.6s, Inst. 5In, Delay 0.4s - Rele 6011 : Tap 0.8In, Timedial 0.8s, Inst 2In, Delay 0.7s Tipikal 2 : - Rele 177 : Tap 0.8In, Timedial 0.2s, Inst. 11In, Delay 0.1s - Rele 6022 : Tap 0.8In, Timedial 0.6s, Inst. 5In, Delay 0.4s - Rele 6021 : Tap 1In, Timedial 0.8s, Inst. 2In, Delay 0.7s Tipikal 3 : - Rele 114 : Tap 0.8In, Timedial 0.1s, Inst. 1.2In, Delay 0.1s - Rele TR1 : Tap 0.7In, Timedial 0.2s, Inst. 1.1In, Delay 0.4s - Rele 6011 : Tap 0.8In, Timedial 0.8s, Inst. 2In, Delay 0.7s 4. Pada rele TR1 dilakukan penggantian CT (Current Transformer) menjadi 200/5, karena saat digunakan CT 300/5 terlihat kurva terletak setelah arus hubung singkat pada Bus TR1A. Hal ini mengakibatkan rele kurang tanggap saat terjadi gangguan.

43 Saran Pada setting low set (pickup current dan time dial) atau bagian inverse dari kurva rele diperhatikan untuk mengoptimalkan koordinasi sistem pengaman. Dilakukan penggantian current transformer pada Rele TR 1 dan TR 2, agar dapat mendeteksi arus hubung singkat pada bus yang dilindungi.

44 Terima Kasih