Evaluasi Setting Rele Overall Differential GT 1.1 PLTGU Grati dan Rele Jarak GITET Grati pada Bus 500 kv Hari Wisatawan 2209106057 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2012
Abstrak Adanya gelombang transien akibat dari manuver bus di sisi GITET Grati seringkali mengakibatkan bekerjanya Rele Diferensial Overall GT 1.1 (F01) yang mengamankan seluruh peralatan mulai dari titik bintang generator sampai dengan sisi tegangan tinggi ransformator utama. Gelombang transien ini identik dengan harmonisa ke-2 yang di deteksi oleh rele. Seharusnya harmonisa ke-2 yang di deteksi adalah harmonisa ke-2 yang timbul karena adanya energize transformator utama. Selain gelombang transien karena manuver bus, gelombang transien tersebut juga diakibatkan karena adanya gangguan asimetris di sisi 150 kv. Dalam hal ini, yang seharusnya bekerja adalah Rele Diferensial IBT 500 kv/150 Kv. Bekerjanya Rele Diferensial karena gelombang transien ini jelas akan merugikan, baik di sisi transmisi maupun di sisi pembangkitan. Selain itu salah satu fungsi selektifitas dari rele pengaman tidak terpenuhi. Sedangkan untuk Rele Jarak di sisi transmisi 500 kv resetting juga diperlukan agar rele tersebut lebih selektif dan apabila terjadi gangguan tidak menyebabkan bekerjanya Rele Diferensial Overall (F01) GT 1.1. Kata kunci: Rele Diferensial, Rele Jarak, Harmonisa ke-2
LATAR BELAKANG Latar Belakang dan Tujuan Sering lepasnya GT 1.1 PLTGU Grati akibat gangguan dari luar Sistem transmisi akan mengalami kekurangan pasokan daya Sisi pembangkit akan menimbulkan biaya tambahan pada proses startingnya. Keandalan dari pembangkit akan menurun. Lepasnya pembangkit karena bekerjanya rele yang tidak sesuai dengan jenis gangguan yang terjadi di sisi transmisi. Sebagai contoh adalah ketika terjadi manuver bus di GITET Grati, maka Rele Diferensial sisi pembangkit akan bekerja karena adanya gelombang transien yang menyerupai gelombang harmonisa ke-2 yang besarnya melebihi nilai seting. Padahal gelombang tersebut adalah gelombang transien dan bukan merupakan gangguan. Ketika terjadi gangguan asimetris di sisi 150 kv di GI Bangil, Rele Diferensial GT 1.1 juga bekerja akibat gelombang transien dari gangguan tersebut. (Seharusnya yang bekerja adalah Rele Diferensial IBT) Koordinasi antar Rele Diferensial antara sisi pembangkit dengan IBT harus sesuai baik dari seting arus diferensialnya maupun seting harmonisanya. TUJUAN Dapat memberikan solusi agar kinerja pengaman lebih dapat diandalkan secara sensitifitas dan selektifitasnya. Selain itu, kerugian yang timbul baik di sisi transmisi maupun di sisi pembangkit dapat diminimalisasi
Dasar Teori Rele Diferensial (Differential Relay) Prinsip kerja rele ini berdasarkan hukum kirchhoff yaitu membandingkan jumlah arus masuk ke primer (Ip) sama dengan jumlah arus yang keluar dari sekunder (Is). Dimana: Id = Arus Diferensial (A) Ip/I1 = Arus Sisi Masuk / Primer (A) Is/I2 = Arus Sisi Keluar /Sekunder (A) Id Idif = I1 + I2> 0 Ampere = I1 + I2> 0 Ampere.
Dasar Teori Koneksi Rele Diferensial dan CT Agar tidak terjadi pergeseran phasa
Dasar Teori Karakteristik Rele Diferensial Slope 1 akan menentukan arus diferensial dan arus penahan pada saat kondisi normal dan memastikan sensitifitas rele pada saat gangguan internal dengan arus gangguan yang kecil. Slope 2 berguna supaya rele tidak kerja oleh gangguan eksternal yang berarus sangat besar sehingga salah satu CT mengalami saturasi (diset dengan slope lebih dari 50%).
Dasar Teori Rele Jarak (Distance Relay) Rele Jarak merupakan proteksi yang paling utama pada saluran transmisi. Rele Jarak menggunakan pengukuran tegangan dan arus untuk mendapatkan impedansi saluran yang harus diamankan. Rele Jarak tidak tergantung oleh besarnya arus gangguan yang terjadi, tetapi tergantung pada jarak gangguan yang terjadi terhadap rele proteksi. Impedansi yang diukur dapat berupa Z, R saja ataupun X saja, tergantung jenis rele yang dipakai.
Dasar Teori Setting Rele Jarak (Distance Relay) Zone I Zone II mengamankan saluran yang diproteksi (protected line) Settingnya adalah 80 persen impedansi saluran yang diproteksi. mengamankan saluran yang diproteksi (protected line) dan saluran sebelahnya (adjacent line) Settingnya adalah 120 persen impedansi saluran yang diproteksi. Zone III mengamankan saluran sebelahnya (adjacent line) Settingnya adalah saluran yang diproteksi ditambah 120 persen saluran sebelahnya (adjacent line)
Arus Infeed Dasar Teori Infeed adalah pengaruh penambahan atau pengurangan arus yang melalui titik terminal terhadap arus yang melalui rele yang ditinjau. Adanya pengaruh infeed ini akan membuat impedansi yang dilihat rele menjadi lebih besar (overreaching) atau menjadi lebih kecil (underreaching) Adanya pembangkit pada rel ujung saluran yang diamankan Dan impedansi yang terukur oleh rele adalah:
Dasar Teori Konfigurasi saluran transmisi ganda ke tunggal Jadi faktor infeed
Dasar Teori Konfigurasi saluran transmisi ganda ke ganda Jadi faktor infeed Untuk gangguan f dekat rel B (x 0), faktor infeed k = 2 Untuk gangguan f dekat rel C (x 0), faktor infeed k =1 Untuk gangguan diantara rel B dan C nilai infeed bervariasi antara 1-2
Dasar Teori Konfigurasi saluran transmisi tunggal ke ganda Jadi faktor infeed Untuk gangguan f dekat rel B (x 0), faktor infeed k = 1 Untuk gangguan f dekat rel C (x 0), faktor infeed k = 0.5 Untuk gangguan diantara rel B dan C nilai infeed bervariasi antara 0.5-1
Dasar Teori Arus Inrush (Inrush Current) Terjadi karena arus lebih yang terjadi selama proses energize trafo Arus transien yang besar yang disebabkan oleh kejenuhan magnetik inti trafo. Untuk trafo daya, besarnya arus inrush biasanya 2 sampai 5 kali arus beban Akibatnya, arus inrush terbaca sebagai arus gangguan oleh rele proteksi. Perhitungan yang tepat untuk % minimum harmonisa ke-2 adalah sangat penting sebagai parameter untuk diferensiasi Penyebab Inrush Current Setiap peningkatan tegangan yang mendadak pada trafo daya akan menghasilkan arus transien yang lebih besar daripada arus normalnya. Lonjakan tegangan tersebut, biasanya disebabkan oleh hal-hal sebagai berikut: Energize-nya trafo daya Tegangan pemulihan setelah terjadi gangguan short circuit yang besar pada sistem interkoneksi (recovery inrush) Energize-nya trafo daya lain yang terparalel dengan interkoneksi (sumpathetic inrush) Out-of-phase generator
Sistem Kelistrikan
Sistem Kelistrikan Saluran 1-2 2-3 Type Panjang Resistansi Reaktansi Konduktor (Km) (Ohm/km) (Ohm/km) ACSR Gannet 4 x 79,410 0,0251 0,2808 392 mm 2 ACSR Dove 4 x 327 mm 2 23 0,0293 0,2815
Sistem Kelistrikan
Sistem Kelistrikan CT danact RELAY DIFERENSIAL
Analisa dan Pembahasan Perhitungan Setting Rele Jarak (Distance Relay) Saluran Type Konduktor Panjang (Km) Resistansi (Ohm/km) Reaktansi (Ohm/km) CT PT ACSR 1-2 Gannet 4 x 79,410 0,0251 0,2808 2000/1 A 500 / 0.1kV 392 mm 2 2.3 ACSR Dove 4 x 327 mm 2 23 0,0293 0,2815 2000/1 A 500 / 0.1kV
Analisa dan Pembahasan Perhitungan Setting Rele Jarak (Distance Relay) Impedansi Primer saluran GITET Grati GITET Krian Impedansi Primer saluran GITET Krian GITET Gresik Untuk mendapatkan Impedansi Sekunder Untuk mendapatkan Impedansi Sekunder (besaran yang dirasakan oleh Rele Jarak), maka:
Analisa dan Pembahasan Perhitungan Setting Rele Jarak (Distance Relay) Setting untuk Zona 1 Setting di rele: Setting untuk Zona 2 Setting untuk Zona 3 Setting di rele: Setting di rele:
Analisa dan Pembahasan Perhitungan Setting Rele Jarak (Distance Relay) Matrikulasi Setting Rele Jarak No GI / GITET SETTING SUTT / Zone 1 Zone 2 Zone 3 SUTET Eksisting Resetting Eksisting Resetting Eksisting Resetting Z Ө Z Ө Z Ө Z Ө Z Ө Z Ө 1 Grati Krian 1 8 85 7,61 85 16.393 85 11,737 85 21.739 85 12,92 85 8 85 7,61 85 16.393 85 11,737 85 21.739 85 12,92 85 Krian 2 8 85 7,61 85 16.393 85 11,737 85 21.739 85 12,92 85 8 85 7,61 85 16.393 85 11,737 85 21.739 85 12,92 85
Perhitungan Setting Rele Diferensial Analisa dan Pembahasan To 500 kv SwitchGear Sisi Low Voltage 200 / 1 A Y 30 VA 5P20 11BAT01 153,75 MVA 512,5 ± 2 x 2,5% / 10,5 kv Ynd1 Uk = 12% Y 87 Sisi High Voltage 11MKA01 150 MVA 10,5 kv ± 5% 50 Hz Y G 10000 / 25 A Y 30 VA 5P20 25 / 1 A
Perhitungan Setting Rele Diferensial Analisa dan Pembahasan Arus di Rele Diferensial pada saat beban penuh Pada kondisi normal full load arus di rele adalah Seting Rele Diferensial Setting rele = 25% atau 0,25 I/InTr
Perhitungan Setting Rele Diferensial Analisa dan Pembahasan Arus Deferensial pda sisi High Voltage (512,5 kv) Seting Slope
Perhitungan Setting Rele Diferensial Analisa dan Pembahasan 1600 TRANSFORMER DIFFERENTIAL PROTECTION DATA AE06 87BRA IBT Lama State of differential protection on on on Pick-up value of differential current 0.15 I/InTr 0.25 I/InTr 0.25 I/InTr Pick-up value of high set trip 0.8 I/InTr 10.0 I/InTr 10.0 I/InTr Slope 1 of tripping characteristic 0.25 0.30 Base point 2 for slope 2 of tripping charact. 2.5 I/InTr 2.5 I/InTr Slope 2 of tripping characteristic 0.5 0.6 State of 2nd harmonic restraint on on on 2nd harmonic contend in the different. current 45% 15% 48% Time for cross-blocking with 2nd harmonic 0 *1P 1 *1P Choice a further (n-th) harmonic restraint 5th harmonic 5th harmonic 5th harmonic n-th harmonic contend in the differen. current 48% 48% 50% Active time for cross-blocking with n-th harm. 0 *1P 1 *1P Limit IDIFFmax of n-th harmonic restraint 1.5 I/InTr 1.5 I/InTr Max. blocking time at CT saturation +* *1P +* *1P Min. restr. current for blocking at CT satur. 15.00 I/InTr 15.00 I/InTr Trip time delay of diff. current stage IDIFF> 0.00 s 0.00 s 0.00 s Trip time delay of diff. current stage IDIFF>> 0.00 s 0.00 s 0.00 s Reset delay after trip has been initiated 0.10 s 0.10 s 0.00 s Baru
Analisa Gangguan Exteral Analisa dan Pembahasan Gangguan 17 Maret 2010 (Manuver di GITET GRATI)
Analisa Gangguan Exteral Analisa dan Pembahasan Gangguan 17 Maret 2010 (Manuver di GITET GRATI) Sisi Low Voltage Pada kondisi sebelum gangguan arus di rele adalah Sisi High Voltage Arus di Rele Diferensial pada kondisi sebelum gangguan
Analisa Gangguan External Analisa dan Pembahasan Gangguan 17 Maret 2010 (Manuver di GITET GRATI)
Analisa Gangguan Exteral Analisa dan Pembahasan Gangguan 17 Maret 2010 (Manuver di GITET GRATI) Sisi Low Voltage Sisi High Voltage Arus di Rele Diferensial pada kondisi gangguan
Analisa Gangguan Exteral Analisa dan Pembahasan Gangguan 17 Maret 2010 (Manuver di GITET GRATI) Pada kondisi gangguan arus di rele adalah Pada saat gangguan terjadi, Harmonisa ke-2 > Seting 38,7% > 15% Pembacaan 0*1P atau 0*20ms Rele Diferensial bekerja GCB GT 1.1 trip. Apabila nilai seting untuk harmonisa ke-2 diubah 15% ke 48% Pembacaan 0*1P atau 0*20ms ke 1*1P atau 1*20ms Rele Diferensial tidak akan bekerja GCB GT 1.1 tidak trip
Kesimpulan Penutup Perubahan seting 2nd harmonic contend in the different. current dari 15% menjadi 48%. Perubahan ini memperbaiki koordinasi dengan Rele Diferensial IBT dimana seting harmonisa ke-2 sebesar 45%. Perubahan seting Time for cross-blocking with 2nd harmonic dari 0 *1P menjadi 1 *1P. Perubahan ini berpengaruh pada pembacaan harmonisa ke-2. Pada 0 *1P, rele membaca harmonisa ke-2 tanpa menghabiskan satu periode gelombang dan langsung memerintahkan rele untuk bekerja. Harmonisa ke-2 yang terbaca dianggap sebagai harmonisa ke-2 yang permanen. Sedangan pada 1 *1P, rele membaca harmonisa ke-2 selama satu periode gelombang dan baru memerintahkan rele untuk bekerja. Sehingga apabila ada gelombang harmonisa ke-2 sebagai akibat dari manuver di GITET Grati (gelombang transien) tidak dianggap sebagai gangguan. Perubahan 5nd harmonic contend in the different. current dari 48% menjadi 50%. Perubahan ini akan berpengaruh pada besarnya nilai harmonisa ke-5. Perubahan Time for cross-blocking with 5th harmonic dari 0 *1P menjadi 1 *1P.
Saran Penutup Sebelum seting-seting rele tersebut diaplikasikan, dapat dilakukan perhitungan kembali dengan melibatkan semua bagian yang ada, baik dari P3B sebagai penanggung jawab GITET dan PT. Indonesia Power sebagai penanggung jawab pembangkit. Seting-seting rele tersebut harus selalu di audit seiring dengan bertambahnya beban dan pembangkit, karena nilai-nilai parameternya akan mengalami perubahan.
MEMAYU HAYUNINGBAWONO TERIMA KASIH