Rifgy Said Bamatraf 2207100182 Dosen Pembimbing Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT Dr. Dedet Chandra Riawan, ST., M.Eng.
Latar Belakang Masalah Batasan Masalah Sistem Kelistrikan PLTU dan PLTG
Unit Pembangkit PLTU dan PLTG
Studi Koordinasi Proteksi
Penyempurnaan Sistem
Usia peralatan yang sudah tua
Perkembangan Teknologi kelistrikan
1. 2.
Evaluasi terhadap sistem proteksi pada unit pembangkit Studi rele koordinasi pada unit pembangkit
Sistem unit pembangkit Gresik terbagi atas dua yaitu PLTU dan PLTG dimana disini masingmasing unit pembangkit terbagi atas unit pembangkit #1 dan #2 PLTU dengan kapasitas 2 x 100 MW dan pembangki #3 dan #4 PLTU dengan kapasitas 2 x 200 MW. Untuk unit pembangkit #1 dan #2 PLTG memiliki kapasitas 2 x 26 MW
Peralatan Pengaman PLTU Peralatan Pengaman PLTG Perbandingan Peralatan Pengaman PLTU dan PLTG
to 150 kV A bus
M.TR 51NMT
87GT
to 150 kV B bus
V/F
60G
95G-L
51AT
95G-H
87AT 87 E
51NAT
51 E
87G
GEN
SCR
40G
46G
44G
87AB
64G
TO 4.16 Kv No 3, 4 COMMON AUXILIARY BUS CT
52AT 4.16 kV UNIT AUXILIARY BUS
150 kV
64TN 2000/5A 87T
Main Transformer 11/150 kV, 27 MVA
59B 52G 27
2000/5/5
59 32 2000/5A
50 46
87G
No 1 GENERATOR 33 MVA; 11 kV ; 50 Hz
40 EXT. REGUL ATOR
G
2000/5/5A
64F
51N
Rele Pengaman Overcurrent Phasa Rele Pengaman Ground Fault
Rele pengaman overcurrent harus dapat melindungi trafo dari bahaya overload, sehingga harus di-set dibawah kurva damage trafo. Adapun waktu operasi tercepatnya adalah o.4 detik agar terkoordinasi
Elemen instant overcurrent pada rele differensial (87AT) seharusnya tidak bekerja terlebih dahulu ketika gangguan terjadi di sisi beban. Namun harus bekerja seketika jika gangguan terjadi di daerah incoming
Rele pengaman beban/motor harus trip terlebih dahulu apabila terjadi gangguan di sisi beban, sehingga setting high set dipilih setting seketika
Miskoordinasi Pengaman Instan
Pengaman Beban (50/51) Pada PLTU, beban terbesar adalah motor boiler feed pump dengan kapasitas 3 MW. Adapun data yang perlu diperhatikan dalam menentukan setting pengaman overcurrent pada beban adalah sebagai berikut : Full Load Amperes (FLA) = 488 A Starting current (Istart) = 2440 A Minimum through fault current (Isc Min.) = 19920 A Rating CT fasa = 750/5 Dari data tersebut maka dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut : Low-set Tap (I>) Pick-up = 1.3 × FLA = 1.3 × 488 = 687.4 A → I> = 𝟔𝟖𝟕. 𝟒 × 𝟓 𝟕𝟓𝟎
= 4.58 A → dipilih low-set tap 5 A
High-set Tap (I>>) 1.3 × Istart Pick-up 0.8 × Isc Min. Pick-up = 1.5 × Istart = 1.5 × 2440 = 3660 A 𝟑𝟔𝟔𝟎 → I>> = 𝟕𝟓𝟎 × 𝟓
= 24.4 A → dipilih high-set tap 25 A
Elemen Instan Overcurrent Rele Differensial (87AT) Berdasarkan manual book rele GBT2D-BT2, rele tersebut memiliki elemen instant overcurrent yang akan pick-up dan langsung men-trip-kan pembangkit apabila mengalir sebesar 8 kali setting pickup.Seperti yang dijelaskan pada rule setting di atas, pick-up overcurrent instant sebaiknya diusahakan berada di atas arus gangguan maksimum yang dapat terjadi di sisi tegangan 4.16 kV. Dengan arus hubung singkat maksimum yang dapat mengalir adalah sekitar 6550 A di sisi primer trafo auxiliary, maka setting pick-up diferensial sisi primer sebaiknya diubah sebagai berikut :
Rating CT Primary Rating CT Sekundary = 4000/5 Pick-up
→ Primary Tap
= 1000/5 = 𝟏. 𝟏 × 𝐈𝐬𝐜 𝐌𝐚𝐱. 𝟖 = 𝟏. 𝟏 × 𝟔𝟓𝟓𝟎 𝟖 = 900.625 A
= 𝟗𝟎𝟎. 𝟔𝟐𝟓 ×𝟓 𝟏𝟎𝟎𝟎 = 4.5 A dipilih primary tap 4.6 A
Pengaman Trafo Auxiliary (51AT) Untuk menentukan setting pick-up dari rele inverse time overcurrent pengaman trafo auxiliary ini harus diperhatikan FLA primer trafo, yaitu sebesar 615.8 A. dengan rating CT sebesar 1000/5 maka dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut : Low-set Tap (I>) Pick-up = 1.3 × FLA = 1.3 × 615.8 = 800.54 A → I> = 𝟖𝟎𝟎. 𝟓𝟒 𝟏𝟎𝟎𝟎
×𝟓
= 4.003 A → dipilih tap 4 A
Pada sisi Tegangan 4.16 Kv digunakan sistem pentanahan dengan impedansi (NGR)
Arus sangat besar, ground fault adalah gangguan yang paling sering terjadi
Untuk pengaman ground fault pada beban, yang akan digunakan adalah definite time ground overcurrent. Dengan rating CT sebesar 750/5, maka rele ini dapat di-set pada kemampuan maksimum dari sensitifitasnya, yakni sekitar 10% dari rating primer CT. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, dengan menggunakan NGR maka arus ground fault maksimum dibatasi pada nilai 400 A. Berikut ini perhitungan untuk menentukan tap yang digunakan. 𝟕𝟓 ×𝟓 → I> = 𝟕𝟓𝟎
= 0.5 A
Untuk pengaman ground fault pada trafo auxiliary, yang digunakan adalah rele inverse time ground overcurrent. Dengan rating CT sebesar 3000/5 dan range setting minimum sebesar 4 A, maka arus ground fault minimum yang dapat terdeteksi adalah sebesar 2400 A. Hal ini tentu tidak sesuai dengan penggunaan NGR di mana arus ground fault maksimum yang dapat terjadi hanya sebesar 400 A. Oleh sebab itu direkomendasikan juga penggunaan CT yang lebih sensitif, misalnya 75/5. Untuk setting pick-up, rele ini juga dapat di-set pada 75 A dengan waktu operasi 1 detik pada arus maksimum 400 A. Hal ini disesuaikan dengan grading time rele pengaman beban sehingga menghjasilkan koordinasi yang baik. Adapun perhitungan untuk menentukan tap yang digunakan adalah sebagai berikut.
→ I>
= 𝟕𝟓 × 𝟓
𝟕𝟓
=5A
Sedangkan untuk menentukan time dial yang harus digunakan agar waktu operasinya 1 detik pada arus maksimum 400 A, dapat didasarkan pada manual book rele yang digunakan yaitu rele ICO1DAT1.Dikarenakan nilai 400 A adalah 5.33 kali dari pick-up 75 A, maka kurva yang digunakan adalah kurva dengan time dial yang menghasilkan waktu sekitar 1 detik pada nilai arus 5 kali pick-up-nya. Dengan melihat pilihan tap di atas, maka time dial yang dipilih adalah time dial 3. Berikut rincian setting untuk rele 51NAT: CT Ratio
= 75/5
Pick-up tap Time Dial
=5A =3
Untuk pengaman ground fault pada main transformer, setting yang digunakan sudah sangat tepat, sehingga tidak perlu ada perubahan.
Device Number
Protecting Equipment
87AT
Aux TR, 4.16 kV M/C incoming cable
TOSHIBA
51AT
Aux TR
sda
51NAT
Aux TR, Aux TR Low Voltage Side Cable
sda
Manufacturer
Device Number
Protecting Equipment
51NMT
Main TR High Voltage Winding, 154 kV CV cable
Manufactur er
Toshiba
Protection Relay Type Setting Range Tap : 2.9 -3.2-3.5GBT2DB 3.8-4.2-4.6T2 5.0-8.7 A Slope: 15-25-40% Tap : 4-5-6-8ICO1DA 10-12-16 A T1 Time Dial : 110 TAP: 4-5-6-8ICO1DA 10-12-16 A T1 TIME DIAL: 1_10
Application
Setting Value
Conversion to Primary Circuit
TAP H.V Side : 3.2 A Short Circuit L.V Side : 5.0 A %Slope : 25%
Over Current
TAP : 5A Dial : 4
Ground Over TAP : 5A Current TIME DIAL: 4
Protection Relay Setting Type Range Application TAP: GROUND ICG1DBT 0.5-0.6-0.8OVER 1 1.0-1.2-1.5CURRENT 2.0 A
Setting Value
TAP: 0.8 A
CT RATIO PD/RT RATIO
Purpose
−
CT H.V Side : 1000/5A L.V Side : 4000/5A
86 G
1000 A
CT 1000/5A
86 G
3000 A
CT 3000/5A
86 G
Conversion to Primary CT RATIO PD/RT Circuit RATIO
480 A
CT: 3000/5A
Purpose
86G
Characteristic of Load Feeder M/C No Name
Rated Power
A BOILER FEED UNIT AUX PUM 2960 Kw
Rotating Rated Speed Current
1480
488
Starting
2440
Protection Relay
Acceleration
Manufacturer CT Ratio
4
TOSHIBA
750/5A
Device No.
51N
Type
Setting Value 51N
Tap : 1.5 Time Dial ICO2DAT2H 1 INST : 20A
Protection Relay
Device Number
Protecting Equipment
87AT
Aux TR, 4.16 kV M/C incoming cable
TOSHIBA
51AT
Aux TR
sda
51NAT
Aux TR, Aux TR Low Voltage Side Cable
sda
Device Number
51NMT
Manufacture r
Type
Setting Range Tap : 2.9 -3.2-3.5GBT2DBT 3.8-4.2-4.62 5.0-8.7 A Slope: 15-25-40% Tap : 4-5-6-810-12-16 A ICO1DAT1 Time Dial : 110 TAP: 4-5-6-810-12-16 A ICO1DAT1 TIME DIAL: 1_10
Application
Setting Value
TAP H.V Side : 4.6 A Short Circuit L.V Side : 5.0 A %Slope : 25%
Over Current
TAP : 4 A Dial : 4
Ground Over TAP : 5A Current TIME DIAL: 4
Conversion to Primary Circuit
CT RATIO PD/RT RATIO
−
CT H.V Side : 1000/5A L.V Side : 4000/5A
86 G
1000 A
CT 1000/5A
86 G
3000 A
CT 3000/5A
86 G
Protection Relay Setting Conversion to Primary CT RATIO PD/RT Setting Value Circuit RATIO Manufacturer Type Range Application TAP: Time dial : 1 Main TR High 0.5-0.6- GROUND sec (High Voltage Winding, Toshiba ICG1DBT1 0.8-1.0OVER 480 A CT: 10/5A set) , 3 sec 154 kV CV cable 1.2-1.5- CURRENT (low set) 2.0 A Protecting Equipment
Purpose
Purpose
86G
Characteristic of Load Feeder M/C No Name
Rated Power
A BOILER FEED UNIT AUX PUM 2960 Kw
Rotating Rated Speed Current
1480
488
Starting
2440
Acceleration
Protection Relay Device Manufacturer CT Ratio No.
4 TOSHIBA
750/5A
51N
Type
Setting Value 51N
Tap : 0.5 ICO2DAT2 Time Dial :7 H INST : 75 A
Kesimpulan Saran
1.
2. 3.
4.
Dari hasil simulasi dan analisis yang telah dilakukan, terdapat beberapa hal yang dapat disimpulkan, yaitu : Terdapat beberapa fungsi pengaman generator belum tersedia seperti reverse power, lost of synchro, dan pengaman thermal stator. Terdapat beberapa fungsi pengaman utama main/aux. transformer belum tersedia, terutama pengaman gangguan internal trafo. Untuk meningkatkan keamanan dan keandalan sistem, sebaiknya peralatan pengaman dilengkapi, terutama peralatan pengaman utama generator. Terjadi miskoordinasi pada setting pengaman instan overcurrent fasa dan dapat menyebabkan pembangkit trip seketika apabila terjadi gangguan fasa pada sistem 4.16 kV.
Sistem pentanahan yang digunakan sebaiknya diganti, yaitu pada pentanahan sistem 4.16 kV. Sistem pentanahan yang digunakan adalah solid grounding, sehingga arus gangguan ground fault akan sangat besar sehingga dapat menyebabkan miskoordinasi dengan pengaman fasa.Sistem pentanahan yang direkomendasikan pada tegangan 4.16 kV adalah sistem pentanahan dengan impedansi (NGR) dengan rating 400 A ; 10 sekon.Perlu dilakukan resetting rele overcurrent (fasa dan ground fault) pada sistem kelistrikan PLTU sesuai dengan yang telah direkomendasikan.
