PENGARUH PENGETANAHAN SISTEM PADA KOORDINASI RELE PENGAMAN PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG

Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS

PENGARUH PENGETANAHAN SISTEM PADA KOORDINASI RELE PENGAMAN PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG Nama : Kurnia Rosidi NRP : 2207 100 563 Pembimbing : 1. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT 2. Ir. R. Wahyudi

Jurusan Teknik Elektro-ITS

Page 1

DAFTAR ISI PENDAHULUAN LANGKAH - LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG PERHITUNGAN DAN ANALISA KESIMPULAN


Page 2

Pendahuluan (1) LATAR BELAKANG PT. Pupuk Sriwidjadja (PT. Pusri) Palembang merupakan perusahaan penghasil pupuk urea pertama dan merupakan salah satu BUMN di Indonesia. PT. Pusri telah melakukan perubahan sistem kelistrikan d dengan melakukan l k k pengintegrasian i i pada d keempat k pembangkitnya. Dengan sistem Integrasi yang telah dibangun dan untuk memperoleh keandalan dari sistem kelistrikan pada PT. Pusri maka diperlukan sistem pengaman yang lebih sensitif dengan me-review kembali sistem pengamannya.


Page 3

Pendahuluan (2) TUJUAN Membahas koordinasi peralatan pengaman untuk menyajikan analisa teknis keandalan kelistrikan, kelistrikan meningkatkan keandalan dan kontinyuitas suplai daya di PT. Pusri Palembang. BATASAN MASALAH Rele pengaman yang disetting dan dikoordinasi adalah rele arus lebih (Over Current Relay) dan rele pengaman gangguan ke tanah (Ground Fault Relay). Relay) Tempat pengambilan data di PT.Pusri Palembang. Software yang g untuk simulasi menggunakan gg ETAP dan simulasi digunakan koordinasi peralatan proteksi menggunakan Power Plot.


Page 4



Page 5

Langkah - Langkah Penelitian

Flowchart Langkah Penelitian Jurusan Teknik Elektro-ITS

Page 6



Page 7

TEORI PENUNJANG 9 9 9 9

Gangguan Hubung Singkat 1 phasa Konsep Daerah Pengamanan R l Pengaman Rele P G Gangguan k Tanah ke T h Pentanahan


Page 8

Gangguan Hubung Singkat

TEORI PENUNJANG (1)

Salah satu gangguan arus lebih pada sistem tenaga listrik tiga phasa adalah gangguan hubung singkat. Mengetahui besar arus pada saat gangguan hubungg singkat g dapat p dijadikan j sebagai g acuan melakukan koordinasi setting rele pengaman yang handal sehingga arus–arus akibat gangguan hubung singkat i k tersebut b tidak id k merusakk peralatan l d dan menggangu kestabilan sistem.


Page 9

Gangguan Hubung Singkat 1 Phasa

TEORI PENUNJANG (1)

Perhitungan praktis untuk menghitung besar arus hubung singkat dalam sistem distribusi tegangan menengah dapat dilakukan sebagai berikut : Gangguan gg hubung g singkat g satu p phasa 3V phasa − netral .........................................................(1) I sc 1ϕ = Z1 + Z 2 + Z 0 Dan untuk hubung singkat dengan menggunakan reaktansi atau resistansi, resistansi digunakan rumus sebagai berikut : 3V phasa − netral ……………..............................(2) I = sc 1ϕ

Z1 + Z 2 + Z 0 + 3Z N

Dimana, Z1 = Impedansi urutan positif dalam ohm Z2 = Impedansi urutan negatif dalam ohm Z0 = Impedansi urutan nol dalam ohm ZN = Impedansi resistansi/reaktansi ke tanah dalam ohm


Page 10




Page 11

Konsep Daerah Pengamanan

Daerah 1 : Daerah pengamanan generator Daerah 2 : Daerah pengamanan generator dan transformer Daerah 3 : Daerah pengamanan busbar Daerah 4 : Daerah pengamanan saluran transmisi


TEORI PENUNJANG (2)

Pada konsep daerah pengamanan fungsi dari rele dib d k dibedakan menjadi j di dua, d yaitu it sebagai rele pengaman utama dan rele pengaman cadangan (back up). Rele pengaman cadangan akan berfungsi jika rele pengaman utama tidak bekerja saat terjadi gangguan hubung singkat.

Page 12




Page 13

Rele Pengaman Gangguan ke Tanah TEORI PENUNJANG (3) Pada sistem pentanahan impedansi p ini, arus urutan nol yang digunakan sebagai besaran ukurnya jika terjadi gangguan hubung h b singkat. i k Rele yang digunakan untuk mendeteksi arus urutan nol adalah rele arus lebih ( (OCR). )


Page 14

Rele Pengaman Gangguan ke Tanah TEORI PENUNJANG (3) Pada sistem pentanahan dengan trafo distribusi, tegangan urutan nol digunakan sebagai besaran ukurnya. Dalam hal ini rele tegangan lebih atau rele arus lebih digunakan untuk mendeteksi besaran tegangan atau arus urutan nol yang terjadi. Isetting : 5 – 10 % Imax ≤ Isetting ≤ 50 % Imax ................(3) Jurusan Teknik Elektro-ITS

Page 15




Page 16

Pentanahan

TEORI PENUNJANG (4)

Ada beberapa metode pada pentanahan sistem tenaga, diantaranya y : Low Resistance Grounded (LRG) Pentanahan Efektif / Solid Pentanahan Reaktansi High Resistance Grounded (HRG) Tanpa Pentanahan


Page 17

Pentanahan

TEORI PENUNJANG (4)

Berbagai solusi untuk pentanahan dan proteksi generator sebagai berikut : Generator tanpa pentanahan dan Sistem pentanahan LowResistance Pentanahan Generator High High-Resistance Resistance dan Pentanahan Sistem Low-Resistance (Metode 1) Sistem Hybrid Generator dan sumber tenaga eksternal pentanahan HighResistance, dan Bus pentanahan Low-Resistance (Metode 2) Semua Sem a Sumber S mber Pentanahan High-Resistance High Resistance


Page 18



Page 19

Single line PT. Pusri Palembang


Page 20

PERHITUNGAN DAN ANALISA (1) Untuk perhitungan dan simulasi digunakan dua metode pentanahan, yaitu : Pentanahan Generator High-Resistance High Resistance dan Pentanahan Sistem Low-Resistance (Metode 1). Generator dan sumber tenaga eksternal pentanahan HighResistance, dan Bus pentanahan Low-Resistance (Metode 2). Untuk U k jenis j i pentanahan h yang digunakan di k pada d tugas akhir khi ini, i i yaitu i : Tahanan rendah menggunakan NGR (Netral Grouding Resistor) 400 A. Tahanan tinggi mengunakan NGT (Netral Grouding Transformer) 8 A. Jurusan Teknik Elektro-ITS

Page 21

PERHITUNGAN DAN ANALISA (2) Langkah pertama perhitungan arus hubung singkat adalah dengan g menghitung g g nilai impedansi p yyangg terdapat p pada sistem kelistrikan yang mengalami gangguan hubung singkat. Misal dilakukan perhitungan hubung singkat satu phasa ke tanah, obyek penelitian terjadi pada bus SG-21 13 8 kV (Saat 13.8 (S t tidak tid k terhubung t h b d dengan sinkron i k b ) bus).


Page 22

PERHITUNGAN DAN ANALISA (3)


Page 23

PERHITUNGAN DAN ANALISA (4) Langkah perhitungan yang sama dalam mencari nilai impedansi urutan nol dan negatif dalam pu dan, didapatkan : Z0 act (Ω) = 00.45682 45682 Ω Z2 act (Ω) = 0.01273 Ω Setelah Z1, Z0, Z2, dan ZN didapatkan, p , kemudian dapat dihitung :

Z1 tot (pu) = [Zgen + Zkabel] = [0.744 + 0.002809] = 0.74681 pu Dengan melakukan normalisasi pada kV base 13.8 kV didapatkan nilai impedansi aktual total, sebesar : Z1 act (Ω) = Zpu .Z Zbase b ⎡ 13 . 8 ⎤ = 0.74681 x ⎢ ⎥ ⎣ 100 ⎦ = 1.42222 1 42222 Ω 2


3V n Isc1φ = Z 1 + Z 2 + Z 0 + 3Z N

=

⎞ 3 × ⎛⎜ 13800 ⎟ 3⎠ ⎝ 1 . 42222 + 0 . 80251 + 0 . 45682 + (3 × 995 . 93 )

= 7.99 A ≈ 8 A Perhitungan Lengkap Page 24

PERHITUNGAN DAN ANALISA (5) Karena single line pada PT. Pusri memiliki bentuk dan karakteristik yang sama pada tiap pembangkitnya sebelum dihubungkan ke sinkron bus, maka studi koordinasi proteksi hanya dilakukan pada salah satu pembangkit dengan menggunakan 2 metode yang telah ditentukan sebelumnya. Tipical setting dan koordinasi rele (Metode 1 dan Metode 2) akan dijelaskan seperti berikut.


Page 25


METODE 1


Page 26

Penjelasan Typical 1, 2, dan 3

METODE 1 (1)

Tipical 2 Tipical 1

Tipical 3


Page 27

Typical 1 Single line diagram untuk generator P2 2006-J sampai trafo TR#23 sisi HV 13.8 kV adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut :

METODE 1 (2) Rele GEN P2 (51GN) Jenis Rele = GE Multilin Tipe = IFC Kurva = 53 Isc max 1φ 4 cycle = 32 A Isc min 1φ 4 cycle =4A CT = 50/5 A, nCT = 10 Setting arus ( I> ) 5-10% Imax ≤ Ipp ≤ 50% Imax 0.05 x 32 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 32 1.6 .6 A ≤ Ipp pp ≤ 166 A 1. 6 50 / 5

≤ Ips ≤

16 50 / 5

0.016 ≤ Ips p ≤ 1.6 Tap current setting dipilih keterbatasan Tap)


0.15

(karena

Page 28

Typical 1

METODE 1 (3)

Setting Waktu ( Time Dial ) Waktu operasi (T) = 1s Time Dial =M Konstanta K = 80 Konstanta E =3 (I/Ipu) = 1.5-20

Rele 50/5 Jenis Rele Tipe Kurva Isc max 1φ 4 cycle CT

⎛ ⎞ ⎜ ⎟ K T = M ×⎜ ⎜ ⎟ E ⎛ ⎞ I ⎜⎜ ⎟ − 1⎟ ⎝ ⎝ Ipu ⎠ ⎠

Setting arus ( I> ) 5-10% Imax ≤ Ipp ≤ 50% Imax 0.05 x 32 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 32 1.6 A ≤ Ipp ≤ 16 A

⎛ 80 ⎞ 1 = M ×⎜ ⎜ (18 )2 − 1 ⎟ ⎠ ⎝ M=4 Dipilih M = 4


1. 6 50 / 5 0.016

= GE Multilin = PJC-11-A = Instantaneous = 32 A = 50/5 A, nCT = 10

≤ Ips ≤

16

50 / 5 ≤ Ips ≤ 1.6

Tap current setting dipilih 1 Time Dial = 0.1 s

Page 29

Typical 1

METODE 1 (4)

IFC 53 PJC‐11‐A


Page 30

Typical 2 Single line diagram untuk sinkron bus sampai trafo TR#23 sisi HV 13.8 kV adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut :

METODE 1 (5) Rele 52S (50/51N) Jenis Rele = GE Multilin Tipe = 760 Kurva = IAC Very Inverse Isc max 1φ 4 cycle = 32 A Isc min 1φ 4 cycle =4A CT = 50/5 A, nCT = 10 Setting arus ( I> ) 5-10% Imax ≤ Ipp ≤ 50% Imax 0.05 x 32 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 32 1.6 .6 A ≤ Ipp pp ≤ 166 A 1 .6 50

≤ Ips ≤

16 50

0.032 ≤ Ips p ≤ 0.32 Tap current setting dipilih 0.05


Page 31

Typical 2 Setting Waktu ( Time Dial ) Waktu operasi (T) = 0.7 s Time Dial =M Konstanta A = 0.09 Konstanta B = 0.8 Konstanta C = 0.1 Konstanta D = -1.3 Konstanta E =8 (I/Ipu) = 1.5-20 ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ B D E ⎜ ⎟ + + T = M × A+ ⎜ 2 3 ⎛⎜ I ⎞−C ⎛ ⎛ ⎛⎜ I ⎛⎜ I ⎞⎟ − C ⎞⎟ ⎞⎟ − C ⎟⎞ ⎟ ⎜⎜ Ipu ⎜ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎝ Ipu ⎠ ⎠ ⎝ ⎝ Ipu ⎠ ⎠ ⎠ ⎝

⎛ ⎞ 0 .8 1 .3 8 ⎜ ⎟ − + 0.7 = M × 0.09 + ⎜ ( 3 ) − 0 .1 2 3 ((3) − 0.1) ((3) − 0.1) ⎠ ⎝ M = 1.5 Dipilih M = 1.5


METODE 1 (6) Setting arus ( I>> ) Iset ≤ 50% Imax/CT Iset ≤ 1.6/50 Iset ≤ 0.32 Dipilih I = 0.2 02 Delay dipilih = 0.4 s Rele 50/5 Jenis Rele Ti Tipe Kurva Isc max 1φ 4 cycle CT

= GE Multilin = PJC-11-A PJC 11 A = Instantaneous = 32 A = 50/5 A, nCT = 10

Setting arus ( I> ) 5-10% Imax ≤ Ipp ≤ 50% Imax 0.05 x 32 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 32 1.6 A ≤ Ipp ≤ 16 A

1. 6 50 / 5

≤ Ips ≤

16 50 / 5

0.016 ≤ Ips ≤ 1.6 Tap current setting dipilih 1 Time Dial = 0.1 s Page 32

Typical 2

METODE 1 (7)

760 IAC Very Inverse 760 IAC Very Inverse

PJC‐11‐A


Page 33

Typical 3 Single line diagram untuk sisi LV trafo TR#23 2.4 kV sampai lump 23 2.4 kV adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut :

METODE 1 (8) Rele 52S (50/51N) Jenis Rele = GE Multilin Tipe = IAC Kurva = 53 Isc max 1φ 4 cycle = 400 A CT = 50/5 A, nCT = 10 Setting arus ( II> ) 5-10% Imax ≤ Ipp ≤ 50% Imax 0.05 x 400 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 400 20 A ≤ Ipp ≤ 200 A 20

≤ Ips ≤

200

50 50 0.4 ≤ Ips ≤ 4 Tapp current settingg dipilih p 0.5


Page 34

Typical 3

METODE 1 (9)

Setting Waktu ( Time Dial ) Waktu operasi (T) = 0.4 s Time Dial =M Konstanta A = 0.09 Konstanta B = 0.8 Konstanta C = 0.1 Konstanta D = -1.3 Konstanta E =8 (I/Ipu) = 1.5-20 ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ B D E ⎜ ⎟ + + T = M × A+ ⎜ 2 3 ⎛⎜ I ⎞−C ⎛ ⎛ ⎛⎜ I ⎛⎜ I ⎞⎟ − C ⎞⎟ ⎞⎟ − C ⎞⎟ ⎟ ⎜⎜ Ipu ⎜ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎝ Ipu ⎠ ⎠ ⎝ ⎝ Ipu ⎠ ⎠ ⎠ ⎝

IAC 53

⎛ ⎞ 0 .8 1 .3 8 ⎜ ⎟ − + 0.4 = M × 0.09 + ⎜ ( 18 ) − 0.1 2 3 ((18 ) − 0.1) ((18 ) − 0.1) ⎠ ⎝ M=3 Dipilih M = 3


Page 35


METODE 2


Page 36

Penjelasan Typical 1, 2, dan 3

METODE 2 (1)

Tipical 2 Tipical 1

Tipical 3


Page 37

Typical 1 dan 2

METODE 2 (2)

760 IAC Very Inverse

IFC 53

PJC‐11‐A PJC‐11‐A


Page 38

Typical 3

METODE 2 (3)

IAC 53


Page 39



Page 40

Kesimpulan 1. Dengan pengaplikasian metode 1 dan metode 2 pada PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang ternyata kedua metode tersebut menghasilkan settingan g rele yyang g sama, karena pperbedaannya y hanya y ppada arus hubungg singkat satu phasa maksimumnya. 2. Pada metode 1 dan metode 2, resetting rele yang terdapat pada sinkron bus membutuhkan perubahan kurva karena didesain apabila terjadi hubung singkat satu phasa pada salah satu pembangkit maka hanya pembangkit yang bermasalah tersebut yang lepas dari sinkron bus kecuali bila ada kegagalan proteksi. proteksi 3. Metode 1 dan metode 2 memerlukan penggantian CT menjadi CT 50/5 (ZCT), karena arus hubung singkat satu phasa yang terjadi adalah 8 A. CT 50/5 dapat d t mendeteksi d t k i arus minmum i 0 05 A. 0.05 A 4. Metode 1 lebih baik dari metode 2, karena pada metode 2 ada rele pada sinkron bus yang tidak mencapai range arus seperti yang diinginkan yaitu 8 – 417 A. Jurusan Teknik Elektro-ITS

Page 41

DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

[8] [9] [10] [[11]] [12] [13] [14]

SPLN 52-3 : 1983, Pola Pengaman Sistem Bagian Tiga, Sistem Distribusi 6 kV dan 20 kV. GEC Alsthom, Protective Relays Application Guide, Stafford, England, 1987. Irwin Lazar, Electrical Systems Analysis and Design for Industrial Plants, McGraw-Hill Book Company USA, Company, USA 1980. 1980 IEEE Recommended Practice for Protection andCoordination of Industrial and Commercial Power System, IEEE Standart 242, 1986. Sunil. S. Rao, Switch Gear and Protection, Khanna Publishes, 1980. C i t h Preve, Cristophe P P t t off Electrical Protecton El t i l Network, N t k ISTE Ltd, L d Great G t Britain B it i andd the th United U it d States, St t 2006. 2006 P. Pillai, Grounding and Ground Fault Protection of Multiple Generator Installations on MediumVoltage Industrial and Commercial Systems, IEEE Transactions On Industry Applications, vol. 40, no. 1, jan/feb. 2004. T.S. Hutauruk, Pengetanahan Netral Sistem Tenaga & Pengetanahan Peralatan , Erlangga, 1999. A.R. van C Warrington, Protective Relays volume 1, Chapman & Hall LTD, 1962. Manual GE Multilin 750/760, 2006. Manual GE Multilin IAC53. Manual GE Multilin IFC53. Manual GE Multilin PJC11A. American National Standards Institute, IEEE Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power System, System IEEE Std 242-1986. 242 1986


Page 42

TERIMA KASIH


Page 43

Hasil Typical 1, 2, dan 3 Metode 1 0.4 s

1 s

0.7 s 0.1 s

1 s


1 s

0.7 s

0.7 s

1 s

Page 44


1 s

1 s


0.7 s 1 s

0.7 s

0.7 s

1 s

Page 45


1 s

1 s


0.7 s 1 s

0.7 s

0.7 s

1 s

Page 46


0.4 s 1 s

1 s


0.7 s 1 s

0.7 s

0.7 s

1 s

Page 47

Hasil Typical 1, 2, dan 3 Metode 1

0.4 s


Page 48


1 s

0.7 s

0.7 s

0.7 s

1 s

0.1 s

0.7 s

1s 1 s


1s 1 s

Page 49


1 s

0.7 s

0.7 s

0.7 s

1 s

0.7 s

1s 1 s


1s 1 s

Page 50


1 s

0.7 s

0.7 s

0.7 s

1 s

0.7 s

1s 1 s


1s 1 s

Page 51


0.35 s 1 s

0.7 s

0.7 s

0.7 s

1 s

0.7 s

1s 1 s


1s 1 s

Page 52

Hasil Typical 1, 2, dan 3 Metode 2

0.4 s


Page 53

NGT Es

=

Ep

Ns

=K

Np

Es = Vs, saat trafo tidak berbeban K < 1, trafo step down

Vs Vp

=

Ip Is

=

Ns Np


Page 54

Cara Melump Beban Pada ETAP

Kita pisahkan beban yang ada pada tiap trafo (trafo 13.8/0.4 kV atau trafo 2.4/0.4 kV) Kita jumlah nilai kW dan kVar beban-beban beban beban 0.4 0 4 kV yang berada pada tiap trafo tersebut. Baik pada saat kondisi design atau normal, dan dipisahkan. Ki carii nilai Kita il i kVA dari d i totall beban b b pada d tiap i trafo. f Baik B ik pada d saat kondisi design atau normal. Kemudian kita bagi nilai kVA pada saat kondisi normal dengan kVA pada saat kondisi design. Untuk mendapatkan nilai % normal untuk beban lump. Kita masukkan nilai kW dan kVar pada beban baru. baru Kemudian kita geser-geser % static load dan motor load sampai nilai kW dan kVar pada beban baru sesuai / mendekati nilai total kW dan kVar bebanbeban 0.4 0 4 kV yang kita jumlahkan sebelumnya. sebelumnya


Page 55

Hasil Hubung Singkat Metode 1 (ETAP)


Page 56

Hasil Hubung Singkat Metode 2 (ETAP)


Page 57

PENGARUH PENGETANAHAN SISTEM PADA KOORDINASI RELE PENGAMAN PT. PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG

Recommend Documents