BAB III SISTEM PROTEKSI PADA PENYULANG 20kV
BAB III
SISTEM PROTEKSI PADA PENYULANG 20kV
Sistem proteksi adalah sistem yang memisahkan bagian sistem yang terganggu sehingga bagian sistem lain dapat terus beroperasi dengan cara sebagai berikut :
a. Mendeteksi adanya gangguan atau kondisi abnormal lainnya pada bagian sistem yang diamankannya (fault detection)
b. Melepaskan bagian sistem yang terganggu (fault clearing) c. Memberikan indikasi adanya gangguan.
Komponen-komponen penting dalam sistem proteksi, adalah sebagai berikut : Relai Proteksi : sebagai elemen perasa yang mendeteksi adanya gangguan
dan keadaan abnormal lainnya (fault detection).
Pemutus Tenaga (PMT) : Memutuskan arus gangguan dalam sirkit tenaga untuk melepaskan sistem yang terganggu (fault clearing). Secara singkat tugas pokok pemutus tenaga adalah :
1. Keadaan normal, membuka / menutup rangkaian listrik.
2. Keadaan tidak normal, dengan bantuan relay, PMT dapat membuka sehingga gangguan dapat dihilangkan.
Trafo Arus (CT), Trafo Tegangan (PT) dan Trafo Arus Toroida (zero sequence current transformer) : Sebagai alat pengubah / pembanding besaran primer menjadi sekunder.
Battery (Aki) : sebagai sumber tegangan untuk tripping PMT serta catu daya untuk relai dan relai bantu (auxiliary relay).
3.1 Syarat dan Karakteristik Relai
o Kepekaan ( sensitivity ) :harus peka terhadap gangguan dalam rangsangan minimum.
o Keandalan ( reliability ) :
(2)
Security : Kepastian untuk tidak salah kerja
o Selektifitas ( selectivity ) : security : Pengaman harus dapat memisahkan bagian sistem yang terganggu sekecilnya yaitu hanya seksi atau peralatan yang terganggu saja yang termasuk kedalam kawasan pengaman utamanya.
o Kecepatan ( speed ) : memisahkan daerah terganggu secepat mungkin sehingga kerugian/ kerusakan akibat gangguan dapat diminimalisasi.
3.2 OCR ( Over Current Relay / Relai Arus Lebih )
OCR bekerja apabila terjadi arus yang melebihi settingannya. Relai ini bekerja untuk melindungi peralatan listrik lainnya apabila terjadi arus lebih akibat:
1. Adanya penambahan beban atau perkembangan beban
2. Adanya gangguan hubung singkat di Jaringan maupun Instalasi listrik Gangguan hubung singkat terjadi antar fasa yaitu dua fasa maupun tiga fasa yang mengalir melebihi nilai settingnya ( I set ).
Prinsip Kerja
Pada dasarnya relay arus lebih adalah suatu alat yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu jaringan dengan bantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut dengan setting. Relay arus lebih memiliki 2 jenis pengamanan yang berbeda antara lain:
1. Pengamanan hubung singkat fasa
Relay mendeteksi arus fasa. Oleh karena itu, disebut pula “Relay fasa”. Karena pada relay tersebut dialiri oleh arus fasa, maka settingnya (Is) harus lebih besar dari arus beban maksimum.
Ditetapkan :
Is = 1,2 x In (In = arus nominal peralatan terlemah).
(3)
2. Pengamanan hubung tanah
Arus gangguan satu fasa tanah ada kemungkinan lebih kecil dari arus beban, ini disebabkan karena salah satu atau dari kedua hal berikut: Gangguan tanah ini melalui tahanan gangguan yang masih cukup tinggi. Pentanahan netral sistemnya melalui impedansi/tahanan yang tinggi, atau bahkan tidak ditanahkan
Pada kondisi tersebut, relay pengaman hubung singkat (relay fasa) tidak dapat mendeteksi gangguan tanah tersebut. Agar relay sensitif terhadap gangguan tersebut dan tidak salah kerja oleh arus beban, maka relay dipasang tidak pada kawat fasa melainkan kawat netral pada sekunder trafo arusnya.
Dengan demikian relay ini dialiri oleh arus netralnya, berdasarkan komponen simetrisnya arus netral adalah jumlah dari arus ketiga fasanya.
Arus urutan nol dirangkaian primernya baru dapat mengalir jika terdapat jalan kembali melalui tanah (melalui kawat netral).
Karakteristik Relay Arus Lebih
1. Relai arus lebih seketika ( moment, instant ) 2. Relai arus lebih waktu tertentu ( definit time ) 3. Relai arus lebih waktu terbalik ( inverse time ) 4. Kombinasi waktu seketika dengan waktu tertentu 5. Kombinasi waktu seketika dengan waktu terbalik
3.2.1 Gambaran Karakteristik Relai Arus Lebih
(4)
Karakteristik relai ini bekerja tanpa adanya penundaan waktu. Jangka waktu mulai relai pick up sampai kerja relai sangat singkat ( 20 ms – 50 ms ).
B. Relai Arus Lebih Waktu tertentu ( definit time )
Karakteristik relai ini bekerja dengan settingan waktu. Jangka waktu mulai relai pick up sampai kerja relai diperpanjang dengan harga tertentu tidak tergantung besarnya arus
C. Relai Arus Lebih Waktu Terbalik ( inverse time )
Karakteristik relai ini bekerja berkebalikan dengan waktu. Jangka waktu mulai relai pick up sampai kerja relai berbanding terbalik dengan besarnya arus yang mengerjakannya. Karakteristik yang mengerjakannya terbagi atas :
a. Normal Inverse b. Very inverse c. Extremely Inverse d. Long Time Inverse
PMT
CT
Kum
paran
Trip
F 51
I > I
st
I
I
s
t
s
t
(5)
(6)
STANDART WAKTU KERJA RELAI
Karakteristik waktu berdasarkan IEC 255-3
Standart Inverse Very Inverse
Extremlly Inverse Long Time Inverse
D. Kombinasi Relai Arus Lebih Seketika dengan Waktu Tertentu
Relai ini bekerja dengan perpaduan 2 karakteristik. Apabila arus yang melewati melebihi Isetting relai instant dan definit, maka kedua karakteristik tersebut sama – sama bekerja tetapi relai instant lebih cepat bekerja maka indikasi relai menunjukkan instant sedangkan apabila arus yang melewati melebihi Isetting relai definit tetapi dibawah Isetting instant maka yang merasakan dan bekerja adalah karakteristik relai definit sedangkan karakteristik relai instant tidak bekerja.
t
= 0.14I0.02−1
t
=13.5 I−1
t
= 80I2−1
t
=120 I−1
(7)
E. Kombinasi Relai Arus Lebih Seketika dengan Waktu Terbalik
Relai ini bekerja dengan perpaduan 2 karakteristik. Apabila arus yang melewati melebihi Isetting relai instant dan inverse, maka kedua karakteristik tersebut sama – sama bekerja tetapi relai instant lebih cepat bekerja maka indikasi relai menunjukkan instant sedangkan apabila arus yang melewati melebihi Isetting relai inverse tetapi dibawah Isetting instant maka yang merasakan dan bekerja adalah karakteristik relai inverse sedangkan karakteristik relai instant tidak bekerja.
3.2.2 Pemutus Balik Otomatis (Recloser)
Pemutus balik otomatis (Automatic circuit recloser = Recloser) ini secara fisik mempunyai kemampuan seperti pemutus beban, yang dapat bekerja secara otomatis untuk mengamankan sistem dari arus lebih yang diakibatkan adanya gangguan hubung singkat.
3.3 DGFR ( Directional Ground Fault Relay / Relai Arus Gangguan Tanah )
DGFR adalah perpaduan 2 karakteristik relai yaitu : 1. DGR ( Directional Ground Relay )
Rele ganguan tanah berarah dipasang pada penyulang 20 kV sebagai pengaman utama untuk mengamankan gangguan 1 phasa ke tanah. Rele ini bekerja berdasarkan dua besaran. Yaitu arus Io ( dari ZCT yang baru memang baru muncul kalau ada gangguan tanah ) dan Vo ( dari PT ) Open Delta yang menghasilkan suatu sudut dan arah tertentu. Bila salah satu komponen tidak terpenuhi maka rele tidak akan bekerja.
2. GFR ( Ground Fault Relay/ Earth Faulth )
(8)
Rele arus lebih tanpa arah atau GFR adalah rele yang bekerja apabila dilalui arus yang melebihi settinganya ( dari ZCT ). Arus lebih yang dideteksi rele ini berasal dari ganguan phasa – tanah.
(9)
3.4 DATA GANGGUAN PADA PENYULANG GI. SUNGGUMINASA
Tgl. Uraian Jam Relay Signal Beban/Teg. Trip Lepas Masuk
06/1
0 PMT RRI 17.13 17.14 OCR (R,S) 100A/20.4kV 07/1
0 BAROMBONGPMT 06.34 06.35 GFR (T) 190A/20.2kV 10/1
0
PMT BAROMBONG
13.1
7 13.17 OCR
(R,S,T )
192A/20.1 kV PMT
BAROMBONG 13.18 13.18 OCR (R,S,T) 192A/20.1kV 18/1
0 PMT RRI 18.33 18.33 GFR (T) 144A/20.1kV 19/1
0 PMT P. BANUA 00.32 00.33 GFR (T) 47A/20.2kV 20/1
0 PMT RRI 16.17 16.17 GFR (T) 114A/19.9kV 22/1
0 PMT GH. MNSA 10.09 10.10 GFR (T) 133A/19.9kV 24/1
0 PMT GH. MNSA 20.52 20.53 GFR (T) 200A/20.3kV 28/1
0
PMT BAROMBONG
13.3
2 13.37 GFR (T)
140A/20.4 kV 30/1
0 BAROMBONGPMT 22.03 22.03 GFR (T) 145A/20.3kV 31/1
0
PMT RRI 06.20 06.20 GFR (T) 125A/20.1kV PMT GMTDC 13.55 13.55 GFR (T) 138A/19.9kV PMT RRI 18.19 18.19 OCR (S) 155A/20.1kV
(10)
Tgl. Uraian
Jam Rela
y Signal Beban/Tegangan Trip Lepas Masuk
03/1 1
PMT RRI 13.28 13.28 GFR (T) 114A/20.1kV PMT P. BANUA 14.11 14.15 OCR (R,S,T) 46A/20.1kV
PMT GMTDC 14.36 14.37 GFR (INST) 134A/20.1kV PMT GMTDC 14.38 14.51 GFR (INST) 134A/20.1kV 04/1
1
PMT GH. MNSA 10.49 10.50 GFR (T) 156A/20.1kV PMT RRI 18.22 18.23 GFR (T) 154A/20.3kV
05/1 1
PMT P. BANUA 15.48 15.48 GFR (T) 44A/20.3kV PMT P. BANUA 15.50 16.35 GFR (INST)(T) 44A/20.3kV PMT RRI 16.00 16.00 GFR (INST) 101A/20.3kV PMT P. BANUA 16.35 16.58 GFR (INST)(T) 44A/20.3kV PMT P. BANUA 18.32 18.34 GFR (INST)(T) 87A/20.3kV 06/1
1 PMT P. BANUA 12.28 12.39 GFR (T) 45A/20.1kV 08/1
1
PMT
BAROMBONG 06.04 06.05 GFR (T) 120A/20.2kV 09/1
1 PMT RRI 08.11 08.11 GFR (T) 118A/20.0kV 10/1
1 BAROMBONGPMT 23.05 23.06 GFR (T) 106A/20.1kV 13/1
1 BAROMBONGPMT 15.34 15.35 GFR (INST) 149A/20.3kV 14/1
1
PMT RRI 06.36 06.37 GFR (T) 124A/20.3kV PMT RRI 06.37 06.38 GFR (T) 124A/20.3kV PMT RRI 06.38 06.59 GFR (T) 124A/20.3kV PMT RRI 15.04 15.04 GFR (T) 115A/20.0kV 17/1
1
PMT RRI 09.18 09.19 GFR (INST) 124A/20.1kV PMT
BAROMBONG 19.27 19.28 GFR (INST) 188A/20.3kV 18/1
1 PMT RRI 13.19 13.19 GFR (T) 114A/20.1kV 19/1
1 PMT GH. MNSA 17.28 17.29 GFR (T) 187A/20.3kV 20/1 PMT P. BANUA 04.52 04.53 OCR (R,T) 46A/20.2kV
(11)
1 PMT GMTDC 15.32 15.33 OCR (S,T) 131A/20.4kV 21/1
1
PMT GH. MNSA 06.38 06.39 OCR (T) 164A/20.1kV PMT P. BANUA 11.11 11.11 GFR (T) 118A/20.1kV PMT P. BANUA 13.36 13.37 GFR (T) 47A/20.3kV PMT P. BANUA 13.38 13.39 GFR (T) 47A/20.3kV 22/1
1
PMT
BAROMBONG 05.25 05.30 OCRGFR (R,S)(T) 146A/19.9kV
PMT P. BANUA 21.44 21.48 OCR (R,S) 81A/20.3kV PMT
BAROMBONG 23.14 23.14 GFR (T) 93A/20.0kV 23/1
1 BAROMBONGPMT 14.41 14.47 GFR (INST) 141A/20.4kV
25/1 1
PMT GH. MNSA 03.51 03.51 GFR (T) 167A/20.4kV PMT
BAROMBONG 03.51 03.51 OCR (R,S,T) 77A/20.4kV PMT
BAROMBONG 04.05 07.37 GFR (T) 76A/20.5kV PMT
BAROMBONG 07.55 09.18 OCR (S,T) 76A/20.1kV PMT P. BANUA 13.09 13.09 OCR (R) 48A/20.0kV 26/1
1
PMT GMTDC 10.04 10.05 GFR (INST) 120A/20.0kV PMT
(1)
STANDART WAKTU KERJA RELAI
Karakteristik waktu berdasarkan IEC 255-3
Standart Inverse
Very Inverse
Extremlly Inverse
Long Time Inverse
D. Kombinasi Relai Arus Lebih Seketika dengan Waktu Tertentu
Relai ini bekerja dengan perpaduan 2 karakteristik. Apabila arus
yang melewati melebihi Isetting relai instant dan definit, maka kedua
karakteristik tersebut sama – sama bekerja tetapi relai instant lebih
cepat bekerja maka indikasi relai menunjukkan instant sedangkan
apabila arus yang melewati melebihi Isetting
relai definit tetapi
dibawah Isetting instant maka yang merasakan dan bekerja adalah
karakteristik relai definit sedangkan karakteristik relai instant tidak
bekerja.
t
=0.14
I
0.02−
1
t
=13.5
I
−
1
t
=80
I
2−
1
t
=120
I
−
1
(2)
E. Kombinasi Relai Arus Lebih Seketika dengan Waktu Terbalik
Relai ini bekerja dengan perpaduan 2 karakteristik. Apabila arus
yang melewati melebihi Isetting relai instant dan inverse, maka kedua
karakteristik tersebut sama – sama bekerja tetapi relai instant lebih
cepat bekerja maka indikasi relai menunjukkan instant sedangkan
apabila arus yang melewati melebihi Isetting
relai inverse tetapi
dibawah Isetting instant maka yang merasakan dan bekerja adalah
karakteristik relai inverse sedangkan karakteristik relai instant tidak
bekerja.
3.2.2 Pemutus Balik Otomatis (
Recloser
)
Pemutus balik otomatis (Automatic circuit recloser = Recloser)
ini secara fisik mempunyai kemampuan seperti pemutus beban, yang
dapat bekerja secara otomatis untuk mengamankan sistem dari arus
lebih yang diakibatkan adanya gangguan hubung singkat.
3.3 DGFR ( Directional Ground Fault Relay / Relai Arus Gangguan Tanah )
DGFR adalah perpaduan 2 karakteristik relai yaitu :
1. DGR ( Directional Ground Relay )
Rele ganguan tanah berarah dipasang pada penyulang 20 kV sebagai
pengaman utama untuk mengamankan gangguan 1 phasa ke tanah. Rele ini
bekerja berdasarkan dua besaran. Yaitu arus Io ( dari ZCT yang baru
memang baru muncul kalau ada gangguan tanah ) dan Vo ( dari PT ) Open
Delta yang menghasilkan suatu sudut dan arah tertentu. Bila salah satu
komponen tidak terpenuhi maka rele tidak akan bekerja.
2. GFR ( Ground Fault Relay/ Earth Faulth )
I
m> I > I
s(3)
Rele arus lebih tanpa arah atau GFR adalah rele yang bekerja apabila
dilalui arus yang melebihi settinganya ( dari ZCT ). Arus lebih yang
dideteksi rele ini berasal dari ganguan phasa – tanah.
(4)
3.4 DATA GANGGUAN PADA PENYULANG GI. SUNGGUMINASA
Tgl. Uraian Jam Relay Signal Beban/Teg.
Trip Lepas Masuk 06/1
0 PMT RRI 17.13 17.14 OCR (R,S) 100A/20.4kV
07/1
0 BAROMBONGPMT 06.34 06.35 GFR (T) 190A/20.2kV
10/1 0
PMT BAROMBONG
13.1
7 13.17 OCR
(R,S,T )
192A/20.1 kV PMT
BAROMBONG 13.18 13.18 OCR (R,S,T) 192A/20.1kV 18/1
0 PMT RRI 18.33 18.33 GFR (T) 144A/20.1kV
19/1
0 PMT P. BANUA 00.32 00.33 GFR (T) 47A/20.2kV
20/1
0 PMT RRI 16.17 16.17 GFR (T) 114A/19.9kV
22/1
0 PMT GH. MNSA 10.09 10.10 GFR (T) 133A/19.9kV
24/1
0 PMT GH. MNSA 20.52 20.53 GFR (T) 200A/20.3kV
28/1 0
PMT BAROMBONG
13.3
2 13.37 GFR (T)
140A/20.4 kV 30/1
0 BAROMBONGPMT 22.03 22.03 GFR (T) 145A/20.3kV
31/1 0
PMT RRI 06.20 06.20 GFR (T) 125A/20.1kV
PMT GMTDC 13.55 13.55 GFR (T) 138A/19.9kV
(5)
Tgl. Uraian
Jam Rela
y Signal Beban/Tegangan Trip Lepas Masuk
03/1 1
PMT RRI 13.28 13.28 GFR (T) 114A/20.1kV
PMT P. BANUA 14.11 14.15 OCR (R,S,T) 46A/20.1kV
PMT GMTDC 14.36 14.37 GFR (INST) 134A/20.1kV
PMT GMTDC 14.38 14.51 GFR (INST) 134A/20.1kV
04/1 1
PMT GH. MNSA 10.49 10.50 GFR (T) 156A/20.1kV
PMT RRI 18.22 18.23 GFR (T) 154A/20.3kV
05/1 1
PMT P. BANUA 15.48 15.48 GFR (T) 44A/20.3kV
PMT P. BANUA 15.50 16.35 GFR (INST)(T) 44A/20.3kV
PMT RRI 16.00 16.00 GFR (INST) 101A/20.3kV
PMT P. BANUA 16.35 16.58 GFR (INST)(T) 44A/20.3kV
PMT P. BANUA 18.32 18.34 GFR (INST)(T) 87A/20.3kV
06/1
1 PMT P. BANUA 12.28 12.39 GFR (T) 45A/20.1kV
08/1 1
PMT
BAROMBONG 06.04 06.05 GFR (T) 120A/20.2kV
09/1
1 PMT RRI 08.11 08.11 GFR (T) 118A/20.0kV
10/1
1 BAROMBONGPMT 23.05 23.06 GFR (T) 106A/20.1kV
13/1
1 BAROMBONGPMT 15.34 15.35 GFR (INST) 149A/20.3kV
14/1 1
PMT RRI 06.36 06.37 GFR (T) 124A/20.3kV
PMT RRI 06.37 06.38 GFR (T) 124A/20.3kV
PMT RRI 06.38 06.59 GFR (T) 124A/20.3kV
PMT RRI 15.04 15.04 GFR (T) 115A/20.0kV
17/1 1
PMT RRI 09.18 09.19 GFR (INST) 124A/20.1kV
PMT
BAROMBONG 19.27 19.28 GFR (INST) 188A/20.3kV
18/1
1 PMT RRI 13.19 13.19 GFR (T) 114A/20.1kV
19/1
1 PMT GH. MNSA 17.28 17.29 GFR (T) 187A/20.3kV
(6)
1 PMT GMTDC 15.32 15.33 OCR (S,T) 131A/20.4kV
21/1 1
PMT GH. MNSA 06.38 06.39 OCR (T) 164A/20.1kV
PMT P. BANUA 11.11 11.11 GFR (T) 118A/20.1kV
PMT P. BANUA 13.36 13.37 GFR (T) 47A/20.3kV
PMT P. BANUA 13.38 13.39 GFR (T) 47A/20.3kV
22/1 1
PMT
BAROMBONG 05.25 05.30 OCRGFR (R,S)(T) 146A/19.9kV
PMT P. BANUA 21.44 21.48 OCR (R,S) 81A/20.3kV
PMT
BAROMBONG 23.14 23.14 GFR (T) 93A/20.0kV
23/1
1 BAROMBONGPMT 14.41 14.47 GFR (INST) 141A/20.4kV
25/1 1
PMT GH. MNSA 03.51 03.51 GFR (T) 167A/20.4kV
PMT
BAROMBONG 03.51 03.51 OCR (R,S,T) 77A/20.4kV
PMT
BAROMBONG 04.05 07.37 GFR (T) 76A/20.5kV
PMT
BAROMBONG 07.55 09.18 OCR (S,T) 76A/20.1kV
PMT P. BANUA 13.09 13.09 OCR (R) 48A/20.0kV
26/1 1
PMT GMTDC 10.04 10.05 GFR (INST) 120A/20.0kV
PMT