PENGARUH PENGETANAHAN SISTEM PADA KOORDINASI … · Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS PENGARUH PENGETANAHAN SISTEM

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 RosidiNRP : 2207 100 563NRP : 2207 100 563

Pembimbing :1. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT2. Ir. R. Wahyudi

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 1

DAFTAR ISI

PENDAHULUANPENDAHULUANLANGKAH - LANGKAH PENELITIANTEORI PENUNJANGTEORI PENUNJANGPERHITUNGAN DAN ANALISAKESIMPULAN


Pendahuluan (1)LATAR BELAKANG

PT. Pupuk Sriwidjadja (PT. Pusri) Palembangmerupakan perusahaan penghasil pupuk urea pertamamerupakan perusahaan penghasil pupuk urea pertamadan merupakan salah satu BUMN di Indonesia.PT. Pusri telah melakukan perubahan sistem kelistrikand l k k i i d kdengan melakukan pengintegrasian pada keempatpembangkitnya.Dengan sistem Integrasi yang telah dibangun dan untukDengan sistem Integrasi yang telah dibangun dan untukmemperoleh keandalan dari sistem kelistrikan pada PT.Pusri maka diperlukan sistem pengaman yang lebihsensitif dengan me-review kembali sistemsensitif dengan me-review kembali sistempengamannya.


Pendahuluan (2)TUJUAN

Membahas koordinasi peralatan pengaman untuk menyajikananalisa teknis keandalan kelistrikan meningkatkan keandalan dananalisa teknis keandalan kelistrikan, meningkatkan keandalan dankontinyuitas suplai daya di PT. Pusri Palembang.

BATASAN MASALAHRele pengaman yang disetting dan dikoordinasi adalah rele aruslebih (Over Current Relay) dan rele pengaman gangguan ke tanah(Ground Fault Relay)(Ground Fault Relay).Tempat pengambilan data di PT.Pusri Palembang. Software yangdigunakan untuk simulasi menggunakan ETAP dan simulasig ggkoordinasi peralatan proteksi menggunakan Power Plot.


DAFTAR ISI



Langkah - Langkah Penelitian


Flowchart Langkah Penelitian

DAFTAR ISI



TEORI PENUNJANG

Gangguan Hubung Singkat 1 phasaGangguan Hubung Singkat 1 phasaKonsep Daerah PengamananR l P G k T hRele Pengaman Gangguan ke TanahPentanahan


Gangguan Hubung SingkatTEORI PENUNJANG (1)

Salah satu gangguan arus lebih pada sistemtenaga listrik tiga phasa adalah gangguan hubungtenaga listrik tiga phasa adalah gangguan hubungsingkat. Mengetahui besar arus pada saat gangguanhubung singkat dapat dijadikan sebagai acuang g p j gmelakukan koordinasi setting rele pengaman yanghandal sehingga arus–arus akibat gangguan hubungi k b id k k l dsingkat tersebut tidak merusak peralatan dan

menggangu kestabilan sistem.


Gangguan Hubung Singkat 1 PhasaTEORI PENUNJANG (1)

Perhitungan praktis untuk menghitung besar arus hubung singkat dalam sistem distribusi tegangan menengah dapat dilakukan sebagai berikut :Gangguan hubung singkat satu phasagg g g p

.........................................................(1)

Dan untuk hubung singkat dengan menggunakan reaktansi atau resistansi021

1

3ZZZ

VI netralphasa

sc ++= −

ϕ

Dan untuk hubung singkat dengan menggunakan reaktansi atau resistansi, digunakan rumus sebagai berikut :

……………..............................(2)netralphasasc ZZZZ

VI

33

1 +++= −

ϕ

Dimana, Z1 = Impedansi urutan positif dalam ohmZ2 = Impedansi urutan negatif dalam ohm

NZZZZ 3021 +++

Z0 = Impedansi urutan nol dalam ohmZN = Impedansi resistansi/reaktansi ke tanah dalam ohm


TEORI PENUNJANG



Konsep Daerah PengamananTEORI PENUNJANG (2)

Pada konsep daerahpengamanan fungsi dari reledib d k j di d itdibedakan menjadi dua, yaitusebagai rele pengaman utamadan rele pengaman cadangan(back up). Rele pengamancadangan akan berfungsi jikarele pengaman utama tidakDaerah 1 : Daerah pengamanan generator rele pengaman utama tidakbekerja saat terjadi gangguanhubung singkat.

Daerah 2 : Daerah pengamanan generator dan transformer

Daerah 3 : Daerah pengamanan busbarDaerah 4 : Daerah pengamanan saluran

transmisi


TEORI PENUNJANG



Rele Pengaman Gangguan ke TanahTEORI PENUNJANG (3)

Pada sistem pentanahanimpedansi ini, arus urutanpnol yang digunakan sebagaibesaran ukurnya jika terjadi

h b i kgangguan hubung singkat.Rele yang digunakan untukmendeteksi arus urutan nolmendeteksi arus urutan noladalah rele arus lebih(OCR).( )


Rele Pengaman Gangguan ke TanahTEORI PENUNJANG (3)

Pada sistem pentanahan dengantrafo distribusi, tegangan urutannol digunakan sebagai besaranukurnya. Dalam hal ini reletegangan lebih atau rele arustegangan lebih atau rele aruslebih digunakan untukmendeteksi besaran teganganmendeteksi besaran teganganatau arus urutan nol yang terjadi.

Isetting :5 – 10 % Imax ≤ Isetting ≤ 50 % Imax ................(3)


TEORI PENUNJANG



Pentanahan TEORI PENUNJANG (4)

Ada beberapa metode pada pentanahan sistem tenaga,diantaranya :y

Low Resistance Grounded (LRG)Pentanahan Efektif / SolidPentanahan ReaktansiHigh Resistance Grounded (HRG)High Resistance Grounded (HRG)Tanpa Pentanahan


Pentanahan TEORI PENUNJANG (4)

Berbagai solusi untuk pentanahan dan proteksi generatorsebagai berikut :

Generator tanpa pentanahan dan Sistem pentanahan Low-ResistancePentanahan Generator High-Resistance dan Pentanahan SistemPentanahan Generator High Resistance dan Pentanahan SistemLow-Resistance (Metode 1)Sistem HybridGenerator dan sumber tenaga eksternal pentanahan High-Resistance, dan Bus pentanahan Low-Resistance (Metode 2)Sem a S mber Pentanahan High ResistanceSemua Sumber Pentanahan High-Resistance


DAFTAR ISI



Single line PT. Pusri Palembang


PERHITUNGAN DAN ANALISA (1)

Untuk perhitungan dan simulasi digunakan dua metode pentanahan,yaitu :

Pentanahan Generator High Resistance dan Pentanahan SistemPentanahan Generator High-Resistance dan Pentanahan SistemLow-Resistance (Metode 1).Generator dan sumber tenaga eksternal pentanahan High-Resistance, dan Bus pentanahan Low-Resistance (Metode 2).

U k j i h di k d khi i i iUntuk jenis pentanahan yang digunakan pada tugas akhir ini, yaitu :Tahanan rendah menggunakan NGR (Netral Grouding Resistor)400 A.400 A.Tahanan tinggi mengunakan NGT (Netral Grouding Transformer)8 A.



Langkah pertama perhitungan arus hubung singkatadalah dengan menghitung nilai impedansi yang terdapatg g g p y g ppada sistem kelistrikan yang mengalami gangguanhubung singkat.

Misal dilakukan perhitungan hubung singkat satuphasa ke tanah, obyek penelitian terjadi pada bus SG-2113 8 kV (S t tid k t h b d i k b )13.8 kV (Saat tidak terhubung dengan sinkron bus).





Langkah perhitungan yang sama dalam mencarinilai impedansi urutan nol dan negatif dalam pudan, didapatkan :

Z (Ω) 0 45682 Ω

Z (pu) = [Z + Z ]

Z0 act (Ω) = 0.45682 ΩZ2 act (Ω) = 0.01273 Ω

Setelah Z1, Z0, Z2, dan ZN didapatkan,Z1 tot (pu) = [Zgen + Zkabel]= [0.744 + 0.002809]= 0.74681 pu

1, 0, 2, N p ,kemudian dapat dihitung :

Isc1φ =N

n

ZZZZV

33

021 +++Dengan melakukan normalisasi padakV base 13.8 kV didapatkan nilaiimpedansi aktual total, sebesar :

Z1 (Ω) = Z Zb

= ( )93.995345682.080251.042222.13

138003

×+++

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×

Z1 act (Ω) Zpu .Zbase

= 0.74681 x

1 42222 Ω

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡100

8.13 2= 7.99 A ≈ 8 A

PerhitunganLengkap


= 1.42222 Ω Lengkap


Karena single line pada PT. Pusri memiliki bentukdan karakteristik yang sama pada tiap pembangkitnyasebelum dihubungkan ke sinkron bus, maka studikoordinasi proteksi hanya dilakukan pada salah satupembangkit dengan menggunakan 2 metode yang telahpembangkit dengan menggunakan 2 metode yang telahditentukan sebelumnya.

Tipical setting dan koordinasi rele (Metode 1 danTipical setting dan koordinasi rele (Metode 1 danMetode 2) akan dijelaskan seperti berikut.



METODE 1METODE 1


Penjelasan Typical 1, 2, dan 3 METODE 1 (1)

Tipical 2

Tipical 1

Tipical 3


Typical 1 METODE 1 (2)

Single line diagram untuk generator P2 2006-Jsampai trafo TR#23 sisi HV 13.8 kV adalahseperti yang ditunjukkan pada gambar berikut :

Rele GEN P2 (51GN)Jenis Rele = GE MultilinTipe = IFCKurva = 53Kurva 53Isc max 1φ 4 cycle = 32 AIsc min 1φ 4 cycle = 4 ACT = 50/5 A, nCT = 10

Setting arus ( I> )5-10% Imax ≤ Ipp ≤ 50% Imax0.05 x 32 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 321.6 A ≤ Ipp ≤ 16 A.6 pp 6

≤ Ips ≤

0.016 ≤ Ips ≤ 1.65/50

6.1

5/50

16

pTap current setting dipilih 0.15 (karenaketerbatasan Tap)



Rele 50/5Jenis Rele = GE MultilinTipe = PJC-11-AKurva = Instantaneous

Setting Waktu ( Time Dial )Waktu operasi (T) = 1sTime Dial = MKonstanta K = 80

Isc max 1φ 4 cycle = 32 ACT = 50/5 A, nCT = 10

Setting arus ( I> )

Konstanta E = 3(I/Ipu) = 1.5-20

⎟⎞

⎜⎜⎛

K 5-10% Imax ≤ Ipp ≤ 50% Imax0.05 x 32 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 321.6 A ≤ Ipp ≤ 16 A

61 16

⎟⎟

⎠⎜⎜⎜

⎝⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ −

×=

1E

IpuI

KMT

⎞⎜⎛ 80 ≤ Ips ≤

0.016 ≤ Ips ≤ 1.65/50

6.1

5/50

16

M = 4

( ) ⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

−×=

1218

801 M

Tap current setting dipilih 1Time Dial = 0.1 s

Dipilih M = 4



IFC 53

PJC‐11‐A



Single line diagram untuk sinkron bus sampaitrafo TR#23 sisi HV 13.8 kV adalah seperti yangditunjukkan pada gambar berikut :

Rele 52S (50/51N)Jenis Rele = GE MultilinTipe = 760Kurva = IAC Very InverseKurva IAC Very InverseIsc max 1φ 4 cycle = 32 AIsc min 1φ 4 cycle = 4 ACT = 50/5 A, nCT = 10

Setting arus ( I> )5-10% Imax ≤ Ipp ≤ 50% Imax0.05 x 32 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 321.6 A ≤ Ipp ≤ 16 A.6 pp 6

≤ Ips ≤

0.032 ≤ Ips ≤ 0.3250

6.1

50

16

pTap current setting dipilih 0.05


Typical 2 METODE 1 (6)Setting arus ( I>> )Iset ≤ 50% Imax/CTIset ≤ 1.6/50Iset ≤ 0.32Dipilih I = 0 2

Setting Waktu ( Time Dial )Waktu operasi (T) = 0.7 sTime Dial = MKonstanta A = 0.09 Dipilih I 0.2

Delay dipilih = 0.4 s

Rele 50/5Jenis Rele = GE MultilinTi PJC 11 A

Konstanta B = 0.8Konstanta C = 0.1Konstanta D = -1.3Konstanta E = 8

Tipe = PJC-11-AKurva = InstantaneousIsc max 1φ 4 cycle = 32 ACT = 50/5 A, nCT = 10

(I/Ipu) = 1.5-20

⎟⎟⎞

⎜⎜⎜⎛

⎞⎛⎞⎛⎞⎜⎛+++×=

32ED

I

BAMT

Setting arus ( I> )5-10% Imax ≤ Ipp ≤ 50% Imax0.05 x 32 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 321.6 A ≤ Ipp ≤ 16 A

61 16

⎟⎟⎠

⎜⎜⎜

⎝⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛⎠

⎞⎜⎝⎛

−−− 32CIpu

ICIpuICIpu

I

( ) ( )( ) ( )( )⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−

−+×=

3103

82103

3.1103

8.009.07.0 M

≤ Ips ≤

0.016 ≤ Ips ≤ 1.6Tap current setting dipilih 1

5/50

6.1

5/50

16M = 1.5Dipilih M = 1.5

( ) ( )( ) ( )( ) ⎠⎜⎝ −− 31.0321.031.03


Time Dial = 0.1 s


760 IAC Very Inverse760 IAC Very Inverse

PJC‐11‐A



Single line diagram untuk sisi LV trafo TR#232.4 kV sampai lump 23 2.4 kV adalah sepertiyang ditunjukkan pada gambar berikut :

Rele 52S (50/51N)Jenis Rele = GE MultilinTipe = IACKurva = 53Kurva 53Isc max 1φ 4 cycle = 400 ACT = 50/5 A, nCT = 10

Setting arus ( I> )Setting arus ( I )5-10% Imax ≤ Ipp ≤ 50% Imax0.05 x 400 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 40020 A ≤ Ipp ≤ 200 A

20 200≤ Ips ≤

0.4 ≤ Ips ≤ 4Tap current setting dipilih 0.5

50

20

50

200

p g p



Setting Waktu ( Time Dial )Waktu operasi (T) = 0.4 sTime Dial = MKonstanta A = 0.09Konstanta B = 0.8Konstanta C = 0.1Konstanta D = -1.3Konstanta E = 8(I/Ipu) = 1.5-20

⎟⎟⎞

⎜⎜⎜⎛

⎞⎛⎞⎛⎞⎜⎛+++×=

32ED

I

BAMT

IAC 53

⎟⎟⎠

⎜⎜⎜

⎝⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛⎠

⎞⎜⎝⎛

−−− 32CIpu

ICIpuICIpu

I

( ) ( )( ) ( )( )⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛+−

−+×=

31018

821018

3.11018

8.009.04.0 M

M = 3Dipilih M = 3

( ) ( )( ) ( )( ) ⎠⎜⎝ −− 31.01821.0181.018



METODE 2METODE 2


Penjelasan Typical 1, 2, dan 3 METODE 2 (1)

Tipical 1

Tipical 2

Tipical 3


Typical 1 dan 2 METODE 2 (2)

760 IAC Very Inverse

IFC 53 PJC‐11‐A

PJC‐11‐A



IAC 53


DAFTAR ISI



Kesimpulan1. Dengan pengaplikasian metode 1 dan metode 2 pada PT. Pupuk

Sriwidjaja Palembang ternyata kedua metode tersebut menghasilkansettingan rele yang sama, karena perbedaannya hanya pada arus hubungg y g p y y p gsingkat satu phasa maksimumnya.

2. Pada metode 1 dan metode 2, resetting rele yang terdapat pada sinkronbus membutuhkan perubahan kurva karena didesain apabila terjadibus membutuhkan perubahan kurva karena didesain apabila terjadihubung singkat satu phasa pada salah satu pembangkit maka hanyapembangkit yang bermasalah tersebut yang lepas dari sinkron bus kecualibila ada kegagalan proteksibila ada kegagalan 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 d t d t k i i 0 05 ACT 50/5 dapat mendeteksi arus minmum 0.05 A.

4. Metode 1 lebih baik dari metode 2, karena pada metode 2 ada rele padasinkron bus yang tidak mencapai range arus seperti yang diinginkan yaitu


8 – 417 A.

DAFTAR PUSTAKA[1] SPLN 52-3 : 1983, Pola Pengaman Sistem Bagian Tiga, Sistem Distribusi 6 kV dan 20 kV.[2] GEC Alsthom, Protective Relays Application Guide, Stafford, England, 1987.[3] Irwin Lazar, Electrical Systems Analysis and Design for Industrial Plants, McGraw-Hill Book

Company USA 1980Company, USA, 1980.[4] IEEE Recommended Practice for Protection andCoordination of Industrial and Commercial

Power System, IEEE Standart 242, 1986.[5] Sunil. S. Rao, Switch Gear and Protection, Khanna Publishes, 1980.[6] C i t h P P t t f El t i l N t k ISTE L d G t B it i d th U it d St t 2006[6] Cristophe Preve, Protecton of Electrical Network, ISTE Ltd, Great Britain and the United States, 2006.[7] P. Pillai, Grounding and Ground Fault Protection of Multiple Generator Installations on Medium-

Voltage Industrial and Commercial Systems, IEEE Transactions On Industry Applications, vol. 40,no. 1, jan/feb. 2004.

[8] T.S. Hutauruk, Pengetanahan Netral Sistem Tenaga & Pengetanahan Peralatan , Erlangga, 1999.[9] A.R. van C Warrington, Protective Relays volume 1, Chapman & Hall LTD, 1962.[10] Manual GE Multilin 750/760, 2006.[11] Manual GE Multilin IAC53.[ ][12] Manual GE Multilin IFC53.[13] Manual GE Multilin PJC11A.[14] American National Standards Institute, IEEE Recommended Practice for Protection and

Coordination of Industrial and Commercial Power System IEEE Std 242 1986


Coordination of Industrial and Commercial Power System, IEEE Std 242-1986.

TERIMA KASIH


Hasil Typical 1, 2, dan 3 Metode 1

0.1 s

0.4 s 1 s 1 s

0.7 s 0.7 s 0.7 s

1 s 1 s

1 s 1 s 1 s 1 s



0.4 s 1 s 1 s

0.7 s 0.7 s 0.7 s

1 s 1 s

1 s 1 s 1 s 1 s



0.7 s 1 s 1 s 1 s 1 s

0.7 s 0.7 s 0.7 s

1 s 1 s 1 s 1 s



0.4 s 1 s 0.4 s 0.7 s 0.7 s

0.7 s

1 s 1 s

1 s 1 s 1 s 1 s



0.4 s



0.1 s

0.4 s 1 s 1 s

0.7 s 0.7 s

1 s 1 s

0.7 s

0.7 s

1 s1 s 1 s1 s1 s 1 s 1 s 1 s



0.4 s 1 s 1 s

0.7 s 0.7 s 0.7 s

1 s 1 s

0.7 s

1 s1 s 1 s1 s1 s 1 s 1 s 1 s



0.7 s 1 s 1 s

0.7 s 0.7 s 0.7 s

1 s 1 s

0.7 s

1 s1 s 1 s1 s1 s 1 s 1 s 1 s



0.4 s 1 s 0.35 s 1 s 1 s

0.7 s 0.7 s 0.7 s

0.7 s

1 s1 s 1 s1 s1 s 1 s 1 s 1 s



0.4 s


NGT

KNp

Ns

Ep

Es==

Es = Vs, saat trafo tidak berbebanK < 1, trafo step down

NsIpVs

Np

Ns

Is

Ip

Vp

Vs==


Cara Melump Beban Pada ETAPKita pisahkan beban yang ada pada tiap trafo (trafo 13.8/0.4 kV atautrafo 2.4/0.4 kV)Kita jumlah nilai kW dan kVar beban beban 0 4 kV yang berada padaKita jumlah nilai kW dan kVar beban-beban 0.4 kV yang berada padatiap trafo tersebut. Baik pada saat kondisi design atau normal, dandipisahkan.Ki i il i kVA d i l b b d i f B ik dKita cari nilai kVA dari total beban pada tiap trafo. Baik pada saatkondisi design atau normal.Kemudian kita bagi nilai kVA pada saat kondisi normal dengan kVApada saat kondisi design. Untuk mendapatkan nilai % normal untukbeban lump.Kita masukkan nilai kW dan kVar pada beban baru Kemudian kitaKita masukkan nilai kW dan kVar pada beban baru. Kemudian kitageser-geser % static load dan motor load sampai nilai kW dan kVarpada beban baru sesuai / mendekati nilai total kW dan kVar beban-beban 0 4 kV yang kita jumlahkan sebelumnya


beban 0.4 kV yang kita jumlahkan sebelumnya.

Hasil Hubung Singkat Metode 1 (ETAP)


Hasil Hubung Singkat Metode 2 (ETAP)


Documents

PENGARUH PENGETANAHAN SISTEM PADA KOORDINASI … · Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2010) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS PENGARUH PENGETANAHAN SISTEM