Rifgy Said Bamatraf Dosen Pembimbing Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT Dr. Dedet Chandra Riawan, ST., M.Eng.

Transkripsi

1 Rifgy Said Bamatraf Dosen Pembimbing Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT Dr. Dedet Chandra Riawan, ST., M.Eng.

2 Latar Belakang Masalah Batasan Masalah Sistem Kelistrikan PLTU dan PLTG

3 Unit Pembangkit PLTU dan PLTG Studi Koordinasi Proteksi Penyempurnaan Sistem Usia peralatan yang sudah tua Perkembangan Teknologi kelistrikan

4 1. Evaluasi terhadap sistem proteksi pada unit pembangkit 2. Studi rele koordinasi pada unit pembangkit

5 Sistem unit pembangkit Gresik terbagi atas dua yaitu PLTU dan PLTG dimana disini masingmasing unit pembangkit terbagi atas unit pembangkit #1 dan #2 PLTU dengan kapasitas 2 x 100 MW dan pembangki #3 dan #4 PLTU dengan kapasitas 2 x 200 MW. Untuk unit pembangkit #1 dan #2 PLTG memiliki kapasitas 2 x 26 MW

6

7

8 Peralatan Pengaman PLTU Peralatan Pengaman PLTG Perbandingan Peralatan Pengaman PLTU dan PLTG

9 to 150 kv A bus M.TR to 150 kv B bus 51NMT 87GT 60G V/F 95G-L 95G-H 51AT 87 E 51 E 51NAT 87AT 87G GEN SCR 40G 46G 44G 87AB 64G TO 4.16 Kv No 3, 4 COMMON AUXILIARY BUS CT 52AT 4.16 kv UNIT AUXILIARY BUS

10 150 kv 64TN 2000/5A 87T Main Transformer 11/150 kv, 27 MVA 59B 52G 2000/5/ /5A G No 1 GENERATOR 33 MVA; 11 kv ; 50 Hz G EXT. REGUL ATOR 2000/5/5A 64F 51N

11

12

13

14 Rele Pengaman Overcurrent Phasa Rele Pengaman Ground Fault

15

16 Rele pengaman overcurrent harus dapat melindungi trafo dari bahaya overload, sehingga harus di-set dibawah kurva damage trafo. Adapun waktu operasi tercepatnya adalah o.4 detik agar terkoordinasi Elemen instant overcurrent pada rele differensial (87AT) seharusnya tidak bekerja terlebih dahulu ketika gangguan terjadi di sisi beban. Namun harus bekerja seketika jika gangguan terjadi di daerah incoming Rele pengaman beban/motor harus trip terlebih dahulu apabila terjadi gangguan di sisi beban, sehingga setting high set dipilih setting seketika

17 Miskoordinasi Pengaman Instan

18 Pengaman Beban (50/51) Pada PLTU, beban terbesar adalah motor boiler feed pump dengan kapasitas 3 MW. Adapun data yang perlu diperhatikan dalam menentukan setting pengaman overcurrent pada beban adalah sebagai berikut : Full Load Amperes (FLA) = 488 A Starting current (I start ) = 2440 A Minimum through fault current (I sc Min.) = A Rating CT fasa = 750/5 Dari data tersebut maka dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut : Low-set Tap (I>) Pick-up I> = = 1.3 FLA = = A = 4.58 A dipilih low-set tap 5 A High-set Tap (I>>) 1.3 I start Pick-up 0.8 I sc Min. Pick-up = 1.5 I start = = 3660 A I>> = = 24.4 A dipilih high-set tap 25 A

19 Elemen Instan Overcurrent Rele Differensial (87AT) Berdasarkan manual book rele GBT2D-BT2, rele tersebut memiliki elemen instant overcurrent yang akan pick-up dan langsung men-trip-kan pembangkit apabila mengalir sebesar 8 kali setting pickup.seperti yang dijelaskan pada rule setting di atas, pick-up overcurrent instant sebaiknya diusahakan berada di atas arus gangguan maksimum yang dapat terjadi di sisi tegangan 4.16 kv. Dengan arus hubung singkat maksimum yang dapat mengalir adalah sekitar 6550 A di sisi primer trafo auxiliary, maka setting pick-up diferensial sisi primer sebaiknya diubah sebagai berikut : Rating CT Primary = 1000/5 Rating CT Sekundary = 4000/5 Pick-up = 1. 1 Isc Max. 8 = = A Primary Tap = = 4.5 A dipilih primary tap 4.6 A

20 Pengaman Trafo Auxiliary (51AT) Untuk menentukan setting pick-up dari rele inverse time overcurrent pengaman trafo auxiliary ini harus diperhatikan FLA primer trafo, yaitu sebesar A. dengan rating CT sebesar 1000/5 maka dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut : Low-set Tap (I>) Pick-up = 1.3 FLA = = A I> = = A dipilih tap 4 A

21

22 Pada sisi Tegangan 4.16 Kv digunakan sistem pentanahan dengan impedansi (NGR)

23 Arus sangat besar, ground fault adalah gangguan yang paling sering terjadi

24 Untuk pengaman ground fault pada beban, yang akan digunakan adalah definite time ground overcurrent. Dengan rating CT sebesar 750/5, maka rele ini dapat di-set pada kemampuan maksimum dari sensitifitasnya, yakni sekitar 10% dari rating primer CT. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, dengan menggunakan NGR maka arus ground fault maksimum dibatasi pada nilai 400 A. Berikut ini perhitungan untuk menentukan tap yang digunakan. 75 I> = = 0.5 A

25 Untuk pengaman ground fault pada trafo auxiliary, yang digunakan adalah rele inverse time ground overcurrent. Dengan rating CT sebesar 3000/5 dan range setting minimum sebesar 4 A, maka arus ground fault minimum yang dapat terdeteksi adalah sebesar 2400 A. Hal ini tentu tidak sesuai dengan penggunaan NGR di mana arus ground fault maksimum yang dapat terjadi hanya sebesar 400 A. Oleh sebab itu direkomendasikan juga penggunaan CT yang lebih sensitif, misalnya 75/5. Untuk setting pick-up, rele ini juga dapat di-set pada 75 A dengan waktu operasi 1 detik pada arus maksimum 400 A. Hal ini disesuaikan dengan grading time rele pengaman beban sehingga menghjasilkan koordinasi yang baik. Adapun perhitungan untuk menentukan tap yang digunakan adalah sebagai berikut. I> = = 5 A

26 Sedangkan untuk menentukan time dial yang harus digunakan agar waktu operasinya 1 detik pada arus maksimum 400 A, dapat didasarkan pada manual book rele yang digunakan yaitu rele ICO1D- AT1.Dikarenakan nilai 400 A adalah 5.33 kali dari pick-up 75 A, maka kurva yang digunakan adalah kurva dengan time dial yang menghasilkan waktu sekitar 1 detik pada nilai arus 5 kali pick-up-nya. Dengan melihat pilihan tap di atas, maka time dial yang dipilih adalah time dial 3. Berikut rincian setting untuk rele 51NAT: CT Ratio = 75/5 Pick-up tap = 5 A Time Dial = 3

27 Untuk pengaman ground fault pada main transformer, setting yang digunakan sudah sangat tepat, sehingga tidak perlu ada perubahan.

28

29 Device Number 87AT Protecting Equipment Aux TR, 4.16 kv M/C incoming cable 51AT Aux TR sda 51NAT Aux TR, Aux TR Low Voltage Side Cable Protection Relay Manufacturer Type Setting Range Application Tap : TOSHIBA GBT2DB T A Short Circuit Slope: % sda ICO1DA T1 ICO1DA T1 Tap : A Time Dial : 1-10 TAP: A TIME DIAL: 1_10 Over Current Ground Over Current Setting Value TAP H.V Side : 3.2 A L.V Side : 5.0 A %Slope : 25% TAP : 5A Dial : 4 TAP : 5A TIME DIAL: 4 Conversion to Primary Circuit CT RATIO PD/RT RATIO CT H.V Side : 1000/5A L.V Side : 4000/5A Purpose 86 G 1000 A CT 1000/5A 86 G 3000 A CT 3000/5A 86 G Device Number Protecting Equipment Manufactur er Protection Relay Setting Type Range Application Setting Value Conversion to Primary CT RATIO PD/RT Circuit RATIO Purpose 51NMT Main TR High Voltage Winding, 154 kv CV cable Toshiba ICG1DBT 1 TAP: A GROUND OVER CURRENT TAP: 0.8 A 480 A CT: 3000/5A 86G

30 M/C No Feeder Name Rated Power Rotating Speed Characteristic of Load Rated Current Starting Acceleration Manufacturer CT Ratio Device No. Protection Relay Type Setting Value 51N A BOILER FEED UNIT AUX PUM 2960 Kw TOSHIBA 750/5A 51N ICO2DAT2H Tap : 1.5 Time Dial 1 INST : 20A

31 Device Number 87AT Protecting Equipment Aux TR, 4.16 kv M/C incoming cable 51AT Aux TR sda ICO1DAT1 51NAT Aux TR, Aux TR Low Voltage Side Cable Protection Relay Manufacture r Type Setting Range Application Tap : GBT2DBT TOSHIBA Short Circuit A Slope: % sda ICO1DAT1 Tap : A Time Dial : 1-10 TAP: A TIME DIAL: 1_10 Over Current Ground Over Current Setting Value TAP H.V Side : 4.6 A L.V Side : 5.0 A %Slope : 25% TAP : 4 A Dial : 4 TAP : 5A TIME DIAL: 4 Conversion to Primary Circuit CT RATIO PD/RT RATIO CT H.V Side : 1000/5A L.V Side : 4000/5A Purpose 86 G 1000 A CT 1000/5A 86 G 3000 A CT 3000/5A 86 G Device Number 51NMT Protecting Equipment Main TR High Voltage Winding, 154 kv CV cable Manufacturer Toshiba Protection Relay Setting Type Range Application TAP: GROUND ICG1DBT OVER CURRENT 2.0 A Setting Value Time dial : 1 sec (High set), 3 sec (low set) Conversion to Primary CT RATIO PD/RT Circuit RATIO Purpose 480 A CT: 10/5A 86G

32 M/C No Feeder Name Rated Power Rotating Speed Characteristic of Load Rated Current Starting Acceleration Manufacturer CT Ratio Device No. Protection Relay Type Setting Value 51N A BOILER FEED UNIT AUX PUM 2960 Kw TOSHIBA 750/5A 51N ICO2DAT2 H Tap : 0.5 Time Dial : 7 INST : 75 A

33 Kesimpulan Saran

34 Dari hasil simulasi dan analisis yang telah dilakukan, terdapat beberapa hal yang dapat disimpulkan, yaitu : 1. Terdapat beberapa fungsi pengaman generator belum tersedia seperti reverse power, lost of synchro, dan pengaman thermal stator. 2. Terdapat beberapa fungsi pengaman utama main/aux. transformer belum tersedia, terutama pengaman gangguan internal trafo. 3. Untuk meningkatkan keamanan dan keandalan sistem, sebaiknya peralatan pengaman dilengkapi, terutama peralatan pengaman utama generator. 4. Terjadi miskoordinasi pada setting pengaman instan overcurrent fasa dan dapat menyebabkan pembangkit trip seketika apabila terjadi gangguan fasa pada sistem 4.16 kv.

35 Sistem pentanahan yang digunakan sebaiknya diganti, yaitu pada pentanahan sistem 4.16 kv. Sistem pentanahan yang digunakan adalah solid grounding, sehingga arus gangguan ground fault akan sangat besar sehingga dapat menyebabkan miskoordinasi dengan pengaman fasa.sistem pentanahan yang direkomendasikan pada tegangan 4.16 kv adalah sistem pentanahan dengan impedansi (NGR) dengan rating 400 A ; 10 sekon.perlu dilakukan resetting rele overcurrent (fasa dan ground fault) pada sistem kelistrikan PLTU sesuai dengan yang telah direkomendasikan.