Setting ele Diferensial Bus High Impedance Pada Sistem Distribusi ing 33 kv di PT. Pertamina U V Balikpapan Oleh : Wildan Imanur ahman 2210100145 Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT Ir.. Wahyudi Tugas Akhir 26 Juni 2014 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
LATA BELAKANG Terdapat beberapa kesalahan setting rele proteksi pada sistem distribusi ring 33 kv Adanya rencana penambahan beban serta pembangkit baru yang terhubung pada sistem ring 33 kv 1
Tujuan Memodelkan, menyimulasikan dan menganalisis sistem kelistrikan PT.Pertamina U V Balikpapan yang baru Memperoleh setting rele diferensial bus dan rele arus lebih yang tepat pada sistem ring 33 kv yang baru di PT. Pertamina U V Balikpapan 2
BATASAN MASALAH ele yang digunakan adalah rele diferensial bus high impedance dan rele arus lebih pada sistem ring Analisa pada sistem ring 33 kv dilakukan dengan kondisi dimana semua CB pada sistem ring dalam kondisi tertutup 3
ELE DIFEENSIAL Prinsip kerja rele diferensial mengacu pada hukum kircoff Daerah yang diproteksi rele diferensial dibatasi oleh CT Tidak terpengaruh dengan adanya gangguan akibat beban lebih. Hanya bekerja jika terjadi gangguan pada daerah yang diproteksi i 1 i 1 I 1 I 1 I 2 I 3 i 2 +i 3 i 2 -i 3 I 2 I 3 i 1 I 1 I 2 I 3 i2+i3 4
SISTEM KELISTIKAN STG 1-6 STG 1-3 STG 1-5 STG 1-5A STG 1-4 1HT 3HT 2HT Perubahan Sistem T12 T23 W1 W2 W3 STG 1-6 STG 1-3 STG 1-5 STG 1-5A STG 1-4 W5 W4 T45 T34 1HT 3HT 2HT T12 T23 STG 2-4 STG 2-3 STG 2-2 STG 2-1 eaktor 2AL eaktor 1AL New gen 1 New gen 2 W2 W3 2AL-B 2AL-A 3AL 1AL-B 1AL-A W1 Keterangan : CB close CB open W5 W4 T45 T34 Penambahan Beban & Pembangkit Baru STG 2-4 STG 2-3 STG 2-2 STG 2-1 eaktor 2AL eaktor 1AL 2AL-B 2AL-A 3AL 1AL-B 1AL-A Keterangan : CB close CB open 5
PEMILIHAN TIPIKAL Tipikal 1 T12 T23 F87BDZ(2) F87BDZ(1) W2 W3 F87BDZ(3) New gen 1 New gen 2 W1 F87BDZ(5) W5 W4 F87BDZ(4) T45 T34 6
TIPIKAL 1 Parameter Pada Skema Diferensial High Impedance L CT 0,15 Ω 3,5 Ω NCT 1250/1 VK 200 V 7
TIPIKAL 1 Setting Diferensial High Impedance Pada Bus W3 T23 W2 W3 F87BDZ(3) W4 T23 : 16 MVA I FL Trafo : 279,93 A 8
Dari Kontribusi Ke TIPIKAL 1 Arus Kontribusi Maksimum 3 Fasa dan 1 Fasa Saat Gangguan di Bus W2 Arus Kontribusi Maksimum Gangguan 3 Fasa (ka) Arus Kontribusi Maksimum Gangguan 1 Fasa (ka) T23 W3 1,6 0,07 W3 W2 6,41 0,27 W4 W3 4,81 0,2 Arus gangguan maksimum 3 fasa : If = 1,6 + 4,81 = 6,41 ka Arus gangguan maksimum 1 fasa : If = 0,07 + 0,2 = 0,27 ka Arus Kontribusi Maksimum 3 Fasa dan 1 Fasa Saat Gangguan di Bus W4 Dari Kontribusi Ke Arus Kontribusi Maksimum Gangguan 3 Fasa (ka) Arus Kontribusi Maksimum Gangguan 1 Fasa (ka) T23 W3 1,6 0,07 W2 W3 2,86 0,32 W3 W4 4,46 0,39 Arus gangguan maksimum 3 fasa : If = 1,51 + 2,65 = 4,16 ka Arus gangguan maksimum 1 fasa : If = 0,07 + 0,32 = 0,39 ka 9
TIPIKAL 1 Saat gangguan eksternal maka rele diferensial harus tetap stabil dan tidak bekerja. Oleh sebab itu, setting rele diferensial harus menggunakan arus gangguan eksternal terbesar yang mungkin terjadi. Gangguan di bus W2 Vs (3 fasa) = 0,5. If max. ( CT + 2 L ) = 0,5. (6410 / 1250). (3,5 + 2. 0,15) = 9,74 V Gangguan di bus W4 Vs (3 fasa) = 0,5. If max. ( CT + 2 L ) = 0,5. (4160 / 1250). (3,5 + 2. 0,15) = 6,32 V V PKP = 1,6 x 9,74 = 15,58 V 10
TIPIKAL 1 I FL < Iset < 30% Isc min 1,05 I FL < Iset < 30% Isc min (1,05. 279,93) / 1250 In < Iset < (30%. 5060) / 1250 In 0,23 In < Iset < 1,21 In Dipilih Ir (I>) = 0,24 In Niali stabilizing resistor (s) : s = VPKP / Ir = 15,58 / 0,24 = 64,92 Ω Arus eksitasi pada 15,58 V sebesar 0,003 A. Sehingga besar arus operasi minimum : Iop = CT atio x (Ir + n. Ie) = 1250/1 x (0,24 + 3. 0,003) = 311,25 A Setting waktu sebesar 0,06s Sehingga dengan arus gangguan minimum sebesar 6970 A pada gangguan dua fasa dan 600 A pada gangguan satu fasa ke tanah maka setting rele diferensial memenuhi kriteria yang dibutuhkan. 11
TIPIKAL 1 Ketika terjadi gangguan internal maka pada rele akan terbangkit tegangan yang cukup besar. Jika tegangan terbangkit maksimum tersebut melebihi 3000 V peak maka perlu dipasang resistor non-linear untuk membatasi tegangan pada level yang aman bagi rele. Vf = I f ( CT + 2 L + S + r) = 9280 / 1250 (3,5 + 2.0,15 + 64,92+ 0) = 510,18 V Vp = 2 = 2 = 704,48 V esistor non-linear tidak perlu dipasang pada sistem proteksi diferensial tersebut. 12
PEMILIHAN TIPIKAL Tipikal 2 T12 T23 F5051(1) F5051(2) W2 W3 F50BF(1) F50BF(2) F50BF(3) F5051(new) New gen 1 New gen 2 W1 F50BF(5) F50BF(4) W5 W4 F5051(4) F5051(3) T45 T34 13
TIPIKAL 2 Low Set : 1,05 I FL < I SET (1,05. 279,93) / 500 In < I SET 0,58 In < I SET Tap = 0,59 In Time dial : Dipilih time dial dengan nilai terkecil yaitu 0,05 High Set : I SET < 0,8 Isc kontribusi min I SET < In I SET < 1,424 In Tap = 1,42 In Time delay = 0,2 detik 14
TIPIKAL 2 15
TIPIKAL 2 High Set : I SET < 0,8 Isc kontribusi min I SET < 0,8. (1480 / 1250) In I SET < 0,947 In Tap = 0,94 In Time delay = 0,2 detik 16
TIPIKAL 2 17
PEMILIHAN TIPIKAL Tipikal 3 T12 T23 W2 W3 New gen 1 New gen 2 W1 Tnew W5 W4 T45 T34 18
TIPIKAL 3 T12 T23 W2 W3 New gen 1 New gen 2 W1 Tnew W5 W4 T45 T34 19
TIPIKAL 3 Arus gangguan maksimum 3 fasa gangguan di Tnew: If = 1,48 + 1,6 + 1,6 + 1,83 = 6,51 ka Arus gangguan maksimum 3 fasa gangguan di T12: If = 2,77 + 1,59 + 1,59 + 1,83 = 7,78 ka Arus gangguan maksimum 3 fasa gangguan di T23: If = 2,77 + 1,47 + 1,6 + 1,83 = 7,67 ka Arus gangguan maksimum 3 fasa gangguan di T34: If = 2,77 + 1,47 + 1,59 + 1,83 = 7,66 ka Arus gangguan maksimum 3 fasa gangguan di T45: If = 2,77 + 1,47 + 1,59 + 1,59 = 7,42 ka 20
TIPIKAL 3 Gangguan di trafo Tnew Vs (3 fasa) = 0.5. If max. ( CT + 2 L ) = 0.5. (6510/1250). (3,5 + 2. 0,15) = 9,9 V Gangguan di trafo T12 Vs (3 fasa) = 0.5. If max. ( CT + 2 L ) = 0.5. (7780/1250). (3,5 + 2. 0,15) = 11,83 V Gangguan di trafo T23 Vs (3 fasa) = 0.5. If max. ( CT + 2 L ) = 0.5. (7670/1250). (3,5 + 2. 0,15) = 11,66 V V PKP = 1,6 x 11,83 = 18,93 V Gangguan di trafo T34 Vs (3 fasa) = 0.5. If max. ( CT + 2 L ) = 0.5. (7660/1250). (3,5 + 2. 0,15) = 11,64 V Gangguan di trafo T45 Vs (3 fasa) = 0.5. If max. ( CT + 2 L ) = 0.5. (7420/1250). (3,5 + 2. 0,15) = 11,28 V 21
TIPIKAL 3 I FL < Iset < 30% Isc min 1,05 I FL < Iset < 30% Isc min (1,05. 524,86) / 1250 In < Iset < (30%. 5060) / 1250 In 0,44 In < Iset < 1,21 In Dipilih Ir (I>) = 0,45 In Niali stabilizing resistor (s) : s = VPKP / Ir = 15,58 / 0,45 = 42,07 Ω Arus eksitasi pada 18,93 V sebesar 0,005 A. Sehingga besar arus operasi minimum : Iop = CT atio x (Ir + n. Ie) = 1250/1 x (0,24 + 3. 0,005) = 581,25A Setting waktu sebesar 0,4 Sehingga dengan arus gangguan minimum sebesar 6970 A pada gangguan dua fasa dan 600 A pada gangguan satu fasa ke tanah maka setting rele diferensial memenuhi kriteria yang dibutuhkan. 22
TIPIKAL 3 Ketika terjadi gangguan internal maka pada rele akan terbangkit tegangan yang cukup besar. Jika tegangan terbangkit maksimum tersebut melebihi 3000 V peak maka perlu dipasang resistor non-linear untuk membatasi tegangan pada level yang aman bagi rele. Vf = I f ( CT + 2 L + S + r) = 9280 / 1250 (3,5 + 2.0,15 + 42,07 + 0) = 340,54 V Vp = 2 = 2 = 474,2V esistor non-linear tidak perlu dipasang pada sistem proteksi diferensial tersebut. 23
KESIMPULAN ele diferensial pada setiap bus berfungsi sebagai pengaman utama busbar dengan setting waktu 0,06s Hasil perhitungan didapatkan nilai arus operasi minimum rele diferensial bus yaitu 311,25 A. Nilai tersebut lebih kecil dari arus gangguan minimum 2 fasa dan 1 fasa ke tanah ele arus lebih digunakan sebagai backup dengan setting waktu 0,2s ele diferensial pada ring digunakan sebagai backup dengan setting waktu 0,4s Hasil perhitungan didapatkan nilai arus operasi minimum rele diferensial ring yaitu 581,25 A. Nilai tersebut lebih kecil dari arus gangguan minimum 2 fasa dan 1 fasa ke tanah 24