Nama : Luqman Erwansyah NRP : 2210 105 027 Pembimbing : 1. Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT. 2. Dr. Eng. Rony Seto Wibowo, ST. MT.
Sidang Tugas Akhir (Genap 2011-2012) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS
Pembahasan didalam tugas akhir ini adalah bagaimana koordinasi rele ground fault yang tepat pada sistem kelistrikan di PT. BOC Gasses Indonesia yang sekarang berubah nama menjadi PT. Linde Indonesia Gresik. Penambahan rele diferensial untuk mendeteksi arus gangguan ketanah pada internal generator. Penambahan rele diferensial ini sangat diperlukan karena selama ini sisi internal generator-generator pada sistem kelistrikan di PT.Linde Indonesia Gresik hanya menggunakan rele diferensial untuk mendeteksi gangguan tiga fasa, apabila ada gangguan satu fasa ketanah selama ini sistem kelistrikan akan black out.
Memodelkan, mensimulasikan, dan menganalisis sistem kelistrikan PT. Linde Indonesia Gresik.
Mengetahui koordinasi Sistem proteksi ground fault untuk bus generator yang saling berhubungan dengan sistem 11 kV pada sistem Kelistrikan PT. Linde Indonesia Gresik.
Bagaimana setting dan koordinasi proteksi yang tepat pada rele-rele pengaman ground fault pada pembangkit, dan PLN. Rele pengaman pada generator selama ini hanya menggunakan rele diferensial untuk gangguan 3 fasa, apabila ada gangguan ketanah pada generator maka generator akan black out.
Proteksi ground fault hanya untuk level tegangan 11 kV. Piranti yang diproteksi hanya pada sisi pembangkit yaitu generator. Pada Tugas Akhir ini penulis mengacu pada standard IEEE C.37 101-2006.
Rele diferensial adalah salah satu rele pengaman utama system tenaga listrik yang bekerja seketika tanpa koordinasi relai disekitarnya sehingga waktu kerja dapat dibuat secepat mungkin. Daerah pengamanannya dibatasi oleh pasangan trafo arus dimana relai diferensial dipasang sehingga rele diferensial tidak dapat dijadikan sebagai pengaman cadangan untuk daerah berikutnya. Proteksi relai diferensial bekerja dengan prinsip keseimbangan arus (current balance).
Prinsip ini berdasarkan hukum kirchhoff yaitu membandingkan jumlah arus masuk ke primer (Ip) sama dengan jumlah arus yang keluar dari sekunder (Is). [ 6 ]
Gambar 2.5. Single Line Diagram Rangkaian Rele Diferensial Untuk Gangguan Ketanah Pada Generator [6]
Rele ini berfungsi mengidentifikasi perbedaan fasa antar arus yang satu dengan yang lain atau perbedaan fasa antar tegangan. Rele ini dapat membedakan gangguan yang terjadi berada dibelakang ( reverse fault ) atau didepan ( forward fault ).
Rele arus lebih adalah rele yang beroperasi atau mendeteksi adanya gangguan ketika arus yang mengalir melebihi batas yang diijinkan [1 ]. Karena disini adalah arus lebih gangguan ketanah, yang akan bekerja apabila terdapat arus hubung singkat urutan nol. Karena arus hubung singkat urutan nol ini hanya ada jika terjadi gangguan hubung singkat ke tanah, maka jika terjadi hubung singkat tiga fasa, maupun antar fasa, rele ini tetap tidak akan bekerja. • Berdasarkan karakteristik kurvanya, rele arus lebih dapat digolongkan menjadi rele arus lebih waktu terbalik (inverse time overcurrent relay), rele arus lebih waktu tertentu (definite overcurrent relay), rele arus lebih waktu seketika (instantaneous overcurrent relay).
Single Line Diagram Sistem Kelistrikan PT. Linde Indonesia Gresik
Single Line Diagram Tipikal Setting Rele Diferensial dan Koordinasi Rele Ground Directional Overcurrent Relay
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11
Peralatan Generator 1TGK-CTG-1 Generator 1TGK-CTG-2 Generator 1TGK-CTG-3 Generator 1TGA-STG-1 Generator 1TGA-STG-2 Generator 1TGG-GEG-1 Generator 1TGG-GEG-2 Transformator 1APC-XF-2 Transformator 1APD-XF-1 Transformator 1APF-XF-1 Transformator TR-PLN
Rating Tegangan
Hubungan Belitan
11 kV
Bintang
11 kV
Bintang
11 kV
Bintang
11 kV
Bintang
11 kV
Bintang
11 kV
Bintang
11 kV
Bintang
11 kV
Delta - Bintang
11 kV
Delta –Bintang
11 kV
Bintang –Delta
150 kV
Delta –Bintang
Pentanahan NGR 100 A (63.5085 Ω) NGR 100 A (63.5085 Ω) NGR 100 A (63.5085 Ω) NGR 100 A (63.5085 Ω) NGR 100 A (63.5085 Ω) NGR 100 A (63.5085 Ω) NGR 100 A (63.5085 Ω) NGR 77 A (2.99922 Ω) NGR 77 A (24.7436 Ω) NGR 12.7 A (500 Ω) NGR 100 A (115.47 Ω)
Langkah-langkah dalam mengerjakan setting rele diferensial sesuai dengan standard IEEE IEEE Standard C37.101-2006, “Guide For Generator Protection”
Single Line Diagram Rangkaian Rele Diferensial Untuk Gangguan Ketanah Pada Generator
Penghantar yang menghubungkan CT ke rele diferensial menggunakan standart Sil.021078/SPLN.VDE 0271. Diameter : 4 mm² Resistansi : 4.56 Ω/km Panjang kabel dari rele ke CT = 5 m Maka : Resistansi per meter Ω/m Sehingga : RL = 5 x 0.00456 = 0.0228 Ω
Kurva Karakteristik Eksitasi CT [6]
Kurva Karakteristik Eksitasi CT [6]
1. Generator 1TGK-CTG-1 ( Xd” = 0.12, 11 kV, 11338 KVA)
No Generator
Kabel Penghantar Diameter
(mm²)
R
(Ω/Km)
Panjan g
(m)
RL (Ω)
Iset (A)
Tap Arus (A)
t (s)
Perlindungan Belitan Stator (%)
1
1TGKCTG-1
4
4.56
5
0.0228
7
10
0.0 5
90
2
1TGASTG-1
4
4.56
5
0.0228
7
10
0.0 5
90
3
1TGASTG-2
4
4.56
5
0.0228
7
10
0.0 5
90
4
1TGKCTG-2
4
4.56
5
0.0228
7
10
0.0 5
90
5
1TGKCTG-3
4
4.56
5
0.0228
7
10
0.0 5
90
6
1TGGGEG-1
4
4.56
5
0.0228
7
10
0.0 5
90
Kurva kerja Rele Diferensial
Perhitungan Rele Arus Lebih Gangguan Ke Tanah
Perhitungan Rele Arus Lebih Gangguan Ke Tanah (2)
Perhitungan Rele Arus Lebih Gangguan Ke Tanah (3)
Perhitungan Rele Arus Lebih Gangguan Ke Tanah (4)
Nama Rele
CT
Setting Arus Menuju Trafo Isett
Rele 19
50/5
0.06
Td (50N)
T (67N)
0.7s
0.1s
Setting Arus Meninggalkan Trafo Isett
0.06
Td (50N)
0.7s
Kesimpulan
Berdasarkan hasil studidan analisis koordinasi rele pengaman pada PT. Linde Indonesia Gresik yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagaiberikut: Pengaman pada generator dalam kondisi existing hanya menggunakan rele pengaman diferensial untuk gangguan fasa, apabila ada gangguan ke tanah direkomendasikan dengan penambahan rele diferensial untuk gangguan ketanah (87 GN). Setting waktu rele diferensial harus lebih cepat dari setting waktu rele-rele yang lain, ha lini dikarenakan fungsi dari rele diferensial tersebut hanya bekerja ketika ada gangguan internal satu fasa ketanah pada generator. Setting waktu yang digunakan sebesar 0.05 sekon. Generator 1TGG-GEG-4 tidak mempunyai sistem grounding, sehingga generator tersebut tidak memerlukan pengaman diferensial gangguaan ketanah, dan cukup diberi rele ground overcurrent dengan time delay 0.1 s, sehingga rele tersebut disetting lebih cepat daripada rele ground overcurrent yang dipasang di generator yang lainnya. Secara keseluruhan dapat disimpulkan bahwa rele arah diperlukan pada sistem kelistrikan PT. Linde Indonesia Gresik. Hal ini disebabkan dengan adanya dua supplai arus kontribusi yang berlawanan jika terjadi arus hubung singkat yaitu dari trafo 1APF-XF-1 dengan belitan Y - Δ, dan Generator. Maka diperlukan koordinasi rele arah jika terdapat dua kondisi arah arus yang berlawanan. Dengan penambahan rele arah pada sisi perimer trafo maka dapat menentukan arah arus gangguan hubung singkat, baik dari sisi generator atau trafo 1APF-XF-1.
