EVALUASI KOORDINASI SISTEM PROTEKSI PADA JARINGAN 150kV DAN 20Kv PT.PLN (PERSERO) APJ GILIMANUK

Transkripsi

1 EVALUASI KOORDINASI SISTEM PROTEKSI PADA JARINGAN 150kV DAN 20Kv PT.PLN (PERSERO) APJ GILIMANUK Oleh : I Made Agus Mahardiananta Dosen Pembimbing: Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT Ir. R. Wahyudi

2 Latar Belakang PT.PLN Bali sebagai perusahaan listrik nasional memiliki target menjadi perusahaan world class service dalam mendistribusikan listrik ke pelanggan. Koordinasi peralatan pengaman di PT.PLN Bali masih belum baik. PT.PLN Bali perlu menganalisa ulang koordinasi sistem proteksi agar mendapatkan keandalan yang baik.

3 Tujuan Mengetahui besar arus hubung singkat pada sistem 150kV dan 20kV pada GI Gilimanuk penyulang Gilimanuk, Melaya dan Menjangan dan memperhatikan setting peralatan yang terpasang.

4 Batasan Masalah Dalam pengerjaan tugas akhir, permasalahan dibatasi dengan asumsi sebagai berikut : 1. Analisa sistem tenaga yang dilakukan meliputi analisa hubung singkat. 2. Peralatan pengaman yang disetting dan dikoordinasi yaitu rele arus lebih (Over Current Relay), dan recloser. 3. Studi kasus dilaksanakan di jaringan 150kV dan 20kV di Gardu Induk Gilimanuk.

5 Teori Penunjang menurut BS batas penyetelan antara nominal Iset. Mengacu pada standart tersebut, pada tugas akhir ini lebih amannya menggunakan konstanta 1.2 Iset.

6 Teori Penunjang Jadi untuk setingnya dapat dilihat sebagai berikut: I set 1,2 x I nominal I s = I set rasio_ct dimana : I s = arus seting Pemilihan tap yang digunakan = I s / I n Seting arus actual I set = tap x I n x CT Dicari nilai dibawahnya yang terdekat.

7 Teori Penunjang Pada penyetelan rele arus lebih juga harus memperhatikan batas maksimum seting, untuk alasan keamanan dan back up hingga ke sisi muara (downstream) estimasi seting ditetapkan : I set 0.8 Isc min Mengacu pada konsep diatas persyaratan setelan arus dapat dirumuskan sebagai berikut : 1,2 I nominal < Iset 0,8 Isc min

8 Teori Penunjang Setelan time dial menentukan waktu operasi rele. Untuk menentukan time dial dari masing-masing kurva karakteristik invers rele arus lebih dapat digunakan persamaan sebagai berikut yang sesuai dengan standard BS 142 dan IEC : td = Nilai α dan β dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Di mana : td T I Iset = waktu operasi (detik) = time dial = nilai arus (Ampere) = arus pickup (Ampere)

9 Single Line Diagram dan Pemilihan Tipikal Tipikal 1 Tipikal 2 Tipikal 3

10 Isc min dan Isc max pada setiap bus Nama Bus Isc min 30 cycle (KA) Isc Max 4 cycle (KA) bus LBS poll 1g 2,957 3,415 bus 2g bus 1g bus 398m 2,964 3,422 7,550 8,718 0,869 1,003 Nama Bus bus 304mj bus 197mj bus 188mj bus 187mj bus 1mj Isc min 30 cycle (KA) Isc Max 4 cycle (KA) 1,290 1,490 1,929 2,227 2,892 3,420 2,962 3,420 7,550 8,718 bus 3m bus 4m bus 2m bus 1m bus 354mj bus 308mj 0,605 0,699 2,393 2,764 2,396 2,767 7,550 8,718 0,837 0,967 1,190 1,374

11 Kurva Eksisting Tipikal MVAsc Bus 1 CB1 Relay 2 Trafo 1 Gilimanuk 10 MVA Relay 1 CB 2 Bus 2 Relay 3g CB 4 Kabel Tanah SW 11 Line 434 Bus 426 Fuse 47 Line 436 Fuse 48 Bus 418 Fuse 46 Cable 22 Bus 420 Trafo ML kVA Lump kVA

12 Kurva Eksisting Tipikal 1 Dari kurva koordinasi eksisting pada gambar disamping dapat kita lihat terdapat beberapa kesalahan koordinasi yang terjadi yaitu : Pada tanda nomor 1, eksisting time high set pada rele 2 diset pada 0,3s. Ini merupakan settingan yang salah karena ketika terjadi gangguan diatas trafo, rele 2 akan bekerja sangat lama sehingga bisa mengakibatkan arus gangguan merusak trafo. Pada tanda nomer 2 Terjadi salah koordinasi antara rele 2 dan 1 dengan rele 3g, Setting low set pada rele 2 dan rele 1 mengalami miss coordination dengan rele 3g, ditakutkan apabila terjadi gangguan overload di bawah rele 3g dan besarnya antara A, maka yang akan bekerja lebih dahulu adalah rele 1 dan 2.

13 Rekomendasi setting

14 Rekomendasi setting

15 Rekomendasi setting

16 Tabel Perbandingan Eksisting dan Resetting Tipikal 1 Eksisting rele Resetting rele Rele 3g Areva p125 Areva p125 CT = 1000/5 CT = 400/5 Current setting (I>) 0,29 x 1000 = 290 Current setting (I>) Time dial 1,5s Time dial Current high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>) Time delay 0,1s Time delay 0,1s Rele 1 Areva p125 Areva p125 CT = 1000/5 CT = 400/5 Current setting (I>) 0,288 x 1000 = 288 Current setting (I>) Time dial 0,5s Time dial Current high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>) Time delay 0,3s Time delay 0,3s Rele 2 Areva p125 Areva p125 CT = 1000/5 CT = 50/5 Current setting (I>) 0,04 x 1000 = 40 Current setting (I>) Time dial 0,5s Time dial Current high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>) Time delay 0,3s Time delay 0,87 x 400 = 348 0,05s 5 x 400 = ,87 x 400 = 348 0,125s 5 x 400 = ,93 x 50 = 46,5 0,25s 40 x 50 = ,1s

17 Kurva Resetting Tipikal MVAsc Bus 1 CB1 Relay 2 Trafo 1 Gilimanuk 10 MVA Relay 1 CB 2 Bus 2 Relay 3g CB 4 Kabel Tanah SW 11 Line 434 Bus 426 0,1 0,3 0,1 Fuse 47 Line 436 Fuse 48 Bus 418 Fuse 46 Cable 22 Bus 420 Trafo ML kVA Lump kVA

18 Kurva Resetting Tipikal 1 Pada gambar di samping setting koordinasi rele yang terjadi setelah perhitungan resetting adalah : Kondisi setting time pada high set pada rele 2 diganti menjadi 0,1s. apabila terjadi gangguan diatas trafo, maka rele 2 akan bekerja dengan cepat. Sehingga trafo menjadi lebih aman. Setelah dilakukan resetting apabila terjadi gangguan overload antara A, maka rele yang bekerja pertama kali bukan rele 1 dan 2 tetapi rele 3g kemudian dilanjutkan rele 1, dan rele 2.

19 Kurva Eksisting Tipikal MVAsc Bus 1 CB1 Relay 2 Trafo 1 Gilimanuk 10 MVA Relay 1 CB 2 Bus 2 Relay 3m CB 1 Kabel Tanah Bus 4 MVTIC Bus 5 Line 5 LBS Klatakan Bus 16 Line 8 Line 12 Bus 20 Line 21 Bus 25 Line 23 Bus 23 Line 10 Bus 11 Line 25 Bus 397 A3C REC 1 Bus 356 Line 382 Bus 398 Line 28 Bus 32 Line 30 Bus 34 Line 32 Bus 36 Line 34 Bus 399 Line 36 Bus 403 Line 62 Bus 62 Line 64 Bus 65 Line 68 LBS Melaya Line 72 Bus 69 Line 74 Bus 71 Line 76 LBS Gor Melaya Line 78 Bus 404 Line 80 Bus 106 Line 118 Bus 109 Line 122 LBS Candikusuma Line 124 Bus 112 Line 126 Bus 114 Line 128 Bus 116 Line 130 Bus 119 Line 134 Bus 406 Line 136 LBS Moding Line 157 Bus 144 Line 159 Bus 147 Line 161 Bus 160 Line 175 Bus 163 LBS Tuwed Line 179 Bus 164 Line 181 Bus 177 Line 195 Bus 179 Line 197 Bus 181 Fuse 31 Line 201 Line 201 Fuse 1 Trafo ML kVA Lump kVA

20 Kurva Eksisting Tipikal 2 Dari kurva eksisting tipikal 2 dapat kita lihat bahwa terjadi kesalahan koordinasi yaitu : Pada tanda 1, eksisting time high set pada ke-3 rele diset pada 0,3s. Pada rele 1 dan 3 ini tidak sesuai standart dimana waktu kerja rele backup seharusnya diset antara 0,2s-0,4s, sedangkan untuk rele 2 diatas trafo seharusnya dikembalikan lagi menjadi 0,1s. Pada tanda 2, ketika terjadi gangguan di bus 4 yang seharusnya bekerja adalah low set dari rele 3m, tetapi pada keadaan ini yang bekerja pertama kali adalah high set dari rele 1. Pada tanda 3, setting untuk lowest dari rele 2 dan rele 3 terlalu dekat.

21 Rekomendasi setting

22 Rekomendasi setting

23 Rekomendasi setting

24 Rekomendasi setting

25 Tabel Perbandingan Eksisting dan Reseting Tipikal 2 Eksisting Resetting Rele 3m Areva p125 Areva p125 CT = 1000/5 CT = 400/5 Current setting (I>) 0,29 x 1000 = 290 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348 Time dial 0,35s Time dial 0,1s Current high set (I>>) 8 x 1000 = 8000 Current high set (I>>) 5 x 400 = 2000 Time delay 0,3s Time delay 0,1s Rele 1 Areva p125 Areva p125 CT = 1000/5 CT = 400/5 Current setting (I>) 0,288 x 1000 = 288 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348 Time dial 0,5s Time dial 0,15s Current high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>) 5 x 400 = 2000 Time delay 0,3s Time delay 0,3s Rele 2 Areva p125 Areva p125 CT = 1000/5 CT = 50/5 Current setting (I>) 0,04 x 1000 = 40 Current setting (I>) 0,93 x 50 = 46,5 Time dial 0,5s Time dial 0,25s Current high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>) 40 x 50 = 2000 Time delay 0,3s Time delay 0,1s Recloser1 CooperF6 Cooper F6 nct = 500/1 nct = 500/1 Trip low set 200 Trip low set 200 Trip high set 2 x 200 = 400 Trip high set 1,81 x 200 = 362 Time delay 0,15s Time delay 0,1s

26 Kurva Resetting Tipikal MVAsc Bus 1 CB1 Relay 2 Trafo 1 Gilimanuk 10 MVA Relay 1 CB 2 Bus 2 Relay 3m CB 1 Kabel Tanah Bus 4 MVTIC Bus 5 Line 5 LBS Klatakan Bus 16 Line 8 Line 12 Bus 20 Line 21 Bus 25 Line 23 Bus 23 Line 10 Bus 11 Line 25 Bus 397 A3C REC 1 Bus 356 Line 382 Bus 398 Line 28 Bus 32 Line 30 Bus 34 Line 32 Bus 36 Line 34 Bus 399 Line 36 Bus 403 Line 62 Bus 62 Line 64 Bus 65 Line 68 LBS Melaya Line 72 Bus 69 Line 74 Bus 71 Line 76 LBS Gor Melaya Line 78 Bus 404 Line 80 Bus 106 Line 118 Bus 109 Line 122 0,1 0,5 0,3 LBS Candikusuma Line 124 Bus 112 Line 126 Bus 114 Line 128 Bus 116 Line 130 Bus 119 Line 134 Bus 406 Line 136 LBS Moding Line 157 Bus 144 Line 159 Bus 147 Line 161 Bus 160 Line 175 Bus 163 LBS Tuwed Line 179 Bus 164 Line 181 Bus 177 Line 195 Bus 179 Line 197 Bus 181 Fuse 31 Line 201 Line 201 Fuse 1 Trafo ML kVA Lump kVA

27 Kurva Resetting Tipikal 2 Dari gambar kurva resetting dapat kita lihat hasil dari plot resetting yang sudah dihitung, dari hasil plot dapat di simpulkan bahwa Pada tanda no 1, setting waktu sudah diatur menurut standar IEEE 242 dimana rele 2 dan 3m sebagai backup, setting waktunya antara 0,2s-0,4s. dan rele 1 yang letaknya diatas trafo setting waktunya dikembalikan menjadi 0,1s. Pada tanda no 2, ketika terjadi gangguan di bus 4, maka rele yang bekerja sudah sesuai dengan urutannya, yaitu rele 3m, rele 2 dan rele 1. Pada tanda no 3, setting lowest untuk rele 1 dan rele 2 sudah dilakukan perhitungan ulang, sehingga jarak antara setting lowest rele 1 dan rele 2 tidak terlalu dekat.

28 Tabel Eksisting Tipikal 3 Bus 1 CB3 Relay 3mj Trafo 2 Gilimanuk 10 MVA Relay 2mj CB 1 Bus 187 Relay 1mj CB 4 Kabel Tanah Bus 188 MVTIC1 Bus 189 Line 204 Bus 191 Line 206 LBS Sumber Kelampok Bus 194 Line 208 MVTIC2 Bus 197 MVTIC3 Line 212 Bus 200 Line 214 Line 218 LBS Pahlengkong Line 220 Bus 207 Line 222 Bus 2 Line 224 Bus 4 Line 230 Bus 223 Line 241 Bus 225 Line 243 Bus 228 Line 247 Bus 230 Line 249 Bus 235 LBS Pejarakan Line 251 Bus 236 Line 255 Bus 238 Line 257 Bus 241 Line 261 Bus 245 Line 265 LBS Motorized lpd Pejakara Line 267 Bus 248 Line 269 Bus 250 Kabel Tanah 2 Line 278 Bus 261 Line 280 LBS Sumberkima Line 282 Bus 264 Line 284 Bus 266 Line 286 Bus 271 Line 292 Bus 273 Line 294 Bus 275 Line 296 Bus 278 Line 300 LBS Pemuteran Bus 280 Line 302 Bus 281 Line 303 Bus 284 Line 307 Bus 286 Line 309 Bus 306 Line 311 Bus 290 Line 313 Bus 292 Line 315 Bus 294 Line 317 Bus 296 Line 319 Bus 298 Line 321 LBS Matahari Line 323 Bus 302 Line 325 Bus 304 Line 327 Recloser Matahari Line 329 Bus 308 Line 331 Bus 310 Line 333 Bus 317 Line 339 Bus 319 Line 341 Bus 321 Line 343 Bus 323 Line 345 Bus 325 Line 347 Bus 327 Line 349 LBS Gondol Line 351 Bus 330 Line 352 Bus 332 Line 354 Bus 337 Line 360 Bus 339 Line 362 Bus 341 Line 364 Bus 343 Line 366 Bus 346 Line 370 Bus 348 Line 372 Bus 350 Fuse 1 Line 376 Trafo GR115 50kVA Lump kVA

29 Kurva Eksisting Tipikal 3 Dari kurva eksisting tipikal 2 dapat kita lihat bahwa terjadi kesalahan koordinasi yaitu : Pada tanda 1, dapat dilihat bahwa setting waktu untuk recloser matahari, trimbawan, rele 3mj, rele 2mj dan rele 1mj tidak memenuhi standar IEEE. Dimana seharusnya recloser trimbawan menjadi backup dari recloser matahari, begitu juga untuk rele 1mj, 2mj. Dan untuk rele 1mj seharusnya disetting 0,1s karena letaknya diatas trafo. Pada tanda 2, dapat dilihat ketika terjadi gangguan di bus 308, yang seharusnya bekerja adalah recloser matahari, tetapi pada keadaan ini yang bekerja pertama kali adalah lowset dari rele 1mj. Pada tanda 3, terlihat settingan dari ke-3 rele masih belum baik. Pada tanda 4, setting low set dan high set untuk recloser matahari dan recloser trimbawan sama. Seharusnya recloser trimbawan menjadi backup dari recloser matahari.

30 Rekomendasi setting

31 Rekomendasi setting

32 Rekomendasi setting

33 Rekomendasi setting

34 Rekomendasi setting

35 Tabel Perbandingan Eksisting dan Resetting Tipikal 3 Eksisting rele Resetting rele Areva p125 Areva p125 Rele 1mj CT = 1000/5 CT = 400/5 Current setting (I>) 0,29 x 1000 = 290 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348 Time dial 0,075s Time dial 0,175s Current high set (I>>) 40 x 1000 = Current high set (I>>) 5 x 400 = 2000 Time delay 0,1s Time delay 0,5s Areva p125 Areva p125 Rele 2mj CT = 1000/5 CT = 400/5 Current setting (I>) 0,29 x 1000 = 290 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348 Time dial 0,125s Time dial 0,25s Current high set (I>>) 8 x 1000 = 8000 Current high set (I>>) 5 x 400 = 2000 Time delay 0,5s Time delay 0,7s Areva p125 Areva p125 Rele 3mj CT = 1000/5 CT = 50/5 Current setting (I>) 0,01 x 1000 = 100 Current setting (I>) 0,93 x 50 = 46,5 Time dial 0,225s Time dial 0,275s Current high set (I>>) 40 x 1000 = Current high set (I>>) 40 x 50 = 2000 Recloser Matahari Recloser Trimbawan Time delay 0,3s Time delay 0,1s CooperF6 Cooper F6 nct = 500/1 nct = 500/1 Trip low set 200 Trip low set 200 Trip high set 2 x 200 = 400 Trip high set 1,81 x 200 = 362 Time delay 0,15s Time delay 0,1s CooperF6 Cooper F6 nct = 500/1 nct = 500/1 Trip low set 200 Trip low set 200 Trip high set 2 x 200 = 400 Trip high set 1,64 x 200 = 328 Time delay 0,15s Time delay 0,3s

36 Kurva Resetting Tipikal 3 Bus 1 CB3 Relay 3mj Trafo 2 Gilimanuk 10 MVA Relay 2mj CB 1 Bus 187 Relay 1mj CB 4 Kabel Tanah Bus 188 MVTIC1 Bus 189 Line 204 Bus 191 Line 206 LBS Sumber Kelampok Bus 194 Line 208 MVTIC2 Bus 197 MVTIC3 Line 212 Bus 200 Line 214 Line 218 LBS Pahlengkong 0,1 Line 220 Bus 207 Line 222 Bus 2 Line 224 Bus 4 Line 230 0,7 Bus 223 Line 241 Bus 225 Line 243 Bus 228 0,5 Line 247 Bus 230 Line 249 Bus 235 LBS Pejarakan Line 251 Bus 236 Line 255 Bus 238 Line 257 Bus 241 Line 261 Bus 245 Line 0,3265 LBS Motorized lpd Pejakara Line 267 Bus 248 Line 269 Bus 250 Kabel Tanah 2 Line 278 Bus 261 Line 280 LBS Sumberkima Line 282 Bus 264 Line 284 Bus 266 Line 286 Bus 271 Line 292 Bus 273 Line 294 Bus 275 Line 296 Bus 278 Line 300 LBS Pemuteran Bus 280 Line 302 Bus 281 Line 303 Bus 284 Line 307 Bus 286 Line 309 Bus 306 Line 311 Bus 290 Line 313 Bus 292 Line 315 Bus 294 Line 317 Bus 296 Line 319 Bus 298 Line 321 LBS Matahari Line 323 Bus 302 Line 325 Bus 304 Line 327 Recloser Matahari Line 329 Bus 308 Line 331 Bus 310 Line 333 Bus 317 Line 339 Bus 319 Line 341 Bus 321 Line 343 Bus 323 Line 345 Bus 325 Line 347 Bus 327 Line 349 LBS Gondol Line 351 Bus 330 Line 352 Bus 332 Line 354 Bus 337 Line 360 Bus 339 Line 362 Bus 341 Line 364 Bus 343 Line 366 Bus 346 Line 370 Bus 348 Line 372 0,1 Bus 350 Fuse 1 Line 376 Trafo GR115 50kVA Lump kVA

37 Kurva Resetting Tipikal 3 Dari gambar kurva resetting dapat kita lihat hasil dari plot resetting yang sudah dihitung, dari hasil plot dapat di simpulkan bahwa Pada tanda 1, dapat dilihat bahwa setting waktu untuk recloser matahari telah diset ulang menjadi 0,1s, recloser trimbawan diset menjadi 0,3s, rele 1mj diset menjadi 0,5s, rele 2mj diset menjadi 0,7s dan rele 1mj dikembalikan menjadi 0,1s karena letaknya diatas trafo. Pada tanda 2, ketika terjadi gangguan di bus 308, maka recloser matahari yang pertama bekerja. Pada tanda 3, setting untuk semua rele sudah disetting ulang. Pada tanda 4, setting highest dan lowest untuk ke-2 recloser sudah disetting ulang.

38 Kesimpulan Hasil plot kurva data eksisting PT. PLN (Persero) APJ Gilimanuk memperlihatkan bahwa banyak rele yang terjadi miss-coordination dan overlaping antara rele utama dengan rele backup. Hal ini berarti koordinasi kerja antar rele tidak dapat berjalan dengan baik dan tidak sesuai urutannya. Terdapat pergantian CT dari 1000/5 menjadi 400/5 dan dari 1000/5 menjadi 50/5, ini dilakukan karena permintaan langsung dari perusahaan. Selain itu juga CT 400/5 dan 50/5 sudah mencukupi untuk arus yang mengalir di rele masing masing. Setelah dilakukan perhitungan manual dan dilanjutkan dengan ploting TCC, Hasil plot kurva resetting PT. PLN (Persero) APJ Gilimanuk memperlihatkan bahwa tidak ada rele dan recloser yang terjadi miss-coordination dan overlaping antara rele utama dengan rele backup. Dapat dikatakan bahwa koordinasi kerja antar rele dapat berjalan dengan baik dan sesuai urutannya. Grading time yang digunakan untuk koordinasi kerja dari rele pengaman dan recloser adalah sebesar 0,2 detik. Hal ini dianggap sesuai karena dengan grading time sebesar 0,2 0,4 detik dapat memberikan waktu yang cukup kepada rele pengaman utama untuk selesai memutus gangguan terlebih dahulu. Sehingga kejadian trip secara bersamaan antara rele pengaman utama dan rele backup pada saat terjadi gangguan hubung singkat dapat dihindari dan koordinasi kerja antar rele dan recloser dapat berjalan dengan baik. Pemilihan grading time sebesar 0,2 detik dianggap paling sesuai mengingat rele yang digunakan adalah rele digital. Pemilihan grading time sebesar 0,2 detik sesuai dengan standar IEEE 242.

39 Saran Karena adanya setelan yang kurang tepat serta koordinasi yang kurang baik pada beberapa peralatan pengaman tersebut, maka direkomendasikan untuk melakukan penggantian setelan dan CT sesuai dengan setelan yang diperoleh dari hasil analisis yang telah dilakukan dalam tugas akhir ini. Sehingga diharapkan dapat membantu PT.PLN Bali dalam mencapai target menjadi perusahaan dengan pelayanan World Class Service.

40 Terima Kasih