Kordinasi Proteksi Pada Sistem Distribusi Ring PT Pupuk Kalimantan Timur Akibat Penambahan Pabrik 5(PKT-5)O L E H :
R I Z K Y A D A M A B D U L L A H - 2 2 0 9 1 0 0 0 9 4
D O S E N P E M B I M B I N G :
D R . I R . M A R G O P UJ I A N TA R A , M T.
I R . A R I F M U S T H O FA , M T
Sidang Tugas Akhir24 Juni 2014
1
TujuanMendapatkan Setting dan koordinasi rele diferensial bus, rele aruslebih gangguan fasa, dan rele gangguan ke tanah yang tepat padasistem distribusi ring 33kV di PT Pupuk Kalimantan Timur
2
Batasan Masalah Rele yang digunakan adalah rele diferensial bus (87B), rele arus lebih gangguan fasa (50/51), dan rele arus lebih gangguan ketanah(50G)
Sistem jaringan distribusi yang digunakan adalah sistem jaringan ring.
3
Sistem KelistrikanNo
PlantID MW MVA kV PF
1Kaltim 1
G 1511 16 20 6.6 80%
2Kaltim 2
GTG K2 36.4 45.5 11 80%
3Kaltim 3
16-Z-001 30 37.5 11 80%
4Kaltim 4
GenP 21.6 27 11 80%
5KDM
GTG KDM 34 42.5 11 80%
6Kanibungan
STG K-5 30 37.5 11 80%
7Tanjung Harapan
PKT STG-2 30 37.5 11 80%
GTG KDM-2
34 MW
00-SG-01
33 kV
00-SG-05
33 kV
00-BD-02
33 kV
00-SG-04
33 kV
00-SG-03
33 kV
00-BD-01
33 kV
00-SG-02
33 kV
KANIBUNGAN
TANJUNG
HARAPAN
KALTIM-2KALTIM-1
KALTIM-3
Substation#4
KDM
KALTIM-4
TURSINA
LOAD
00-TR-02
40 MVA
4
Pemilihan tipikalGTG KDM-2
34 MW
00-SG-01
33 kV
00-SG-05
33 kV
00-BD-02
33 kV
00-SG-04
33 kV00-SG-03
33 kV
00-BD-01
33 kV
00-SG-02
33 kV
KANIBUNGAN
TANJUNG
HARAPAN
KALTIM-2
KALTIM-3
Substation#4
KDM
KALTIM-4
TURSINA LOAD
00-TR-02
40 MVA
Tipikal 1
Tipikal 2
Tipikal 3
5
Setting Diferensial Impedansi Tinggi
6
Setting Rele Diferensial Bus 00-SG-01
00-SG-
01
33 kV
00-SG-05
33 kV
Bus 40
33 kV
00-SG-02
33 kV
CT 71
CT 73
CT 72
59RS86
MOV
50
Junction
Box
High impedance bus differential
Rele 59:
Elemen tegangan lebih yangmemberikan sinyal trip apabilaterjadi gangguan internal
Rele 86:
Memberikan sinyal trip padabreaker (CB)
Metal Oxide Varistor:
Menahan tegangan pada levelsafety maksimum.
Rele 50:
Memberi sinyal selama arusdiferensial mengalir.
Stabilizing Resistor:
Resistansi tinggi antara 1000 –2000 ohm.
7
Data Elemen yang Digunakan Pada Skema Diferensial Impedansi Tinggi
Adfasf
RL 0.363 ohm
RCT 0.02 ohm
RS 2000 ohm
nCT 1200/5
Kurva Eksitasi untuk Transformator Arus Multi-ratio Kelas C
8
Setting Diferensial Impedansi Tinggi1. Level Arus Hubung Singkat
Gangguan Internal
9
00-SG-
01
33 kV
00-SG-05
33 kV
Bus 40
33 kV
00-SG-02
33 kV
CT 71
CT 73
CT 72
59
RS
86
MOV
5
0
Junction
Box
3 fasa 1 fasa ke
tanah
Arus gangguan
maksimum
22.120 A 9A
Arus gangguan
minimum
10.710 A 9 A
Setting Diferensial Impedansi Tinggi1. Level Arus Hubung Singkat
Gangguan eksternal
10
00-SG-01
33 kV
00-SG-05
33 kV
Bus 40
33 kV
00-SG-02
33 kV
CT 71
CT 73
CT 72
59
RS
86
MOV
5
0
Junction
Box
3 fasa 1 fasa ke tanah
Arus gangguan maksimum
7.860 A 5 A
Setting Diferensial Impedansi Tinggi1. Level Arus Hubung Singkat
Gangguan eksternal
11
3 fasa 1 fasa ke tanah
Arus gangguan maksimum
8.150 A 4 A00-SG-01
33 kV
00-SG-05
33 kV
Bus 40
33 kV
00-SG-02
33 kV
CT 71
CT 73
CT 72
59
RS
86
MOV
5
0
Junction
Box
Setting Diferensial Impedansi Tinggi1. Level Arus Hubung Singkat
Gangguan eksternal
12
3 fasa 1 fasa ke tanah
Arus gangguan maksimum
19.190 A 5 A
00-SG-01
33 kV
00-SG-05
33 kV
Bus 40
33 kV
00-SG-02
33 kV
CT 71
CT 73
CT 72
59
RS
86
MOV
5
0
Junction
Box
2. Stabilitas Gangguan Eksternal
𝑉𝑅 =𝐼𝑓
𝑁(𝑅𝐶𝑇 + 𝑅𝐿 . 𝑘)
Dimana K = 1 untuk gangguan 3 fasa, dan K = 2 untuk gangguan satu fasa ke tanah.
𝑉𝑃𝐾𝑃 = 1.6 × 98.85 = 158.16 𝑉
𝐼𝑝𝑘𝑝 = 0.59
240= 0.019 𝐴
13
Gangguan VR 3 fasa VR 1 fasa ke tanah
00-SG-05 40.48 V 0.046 𝑉
00-SG-02 38.15 V 0.037 𝑉
40 98.85 𝑉 0.046 𝑉
Setting Diferensial Impedansi Tinggi3. Sensitivitas Gangguan Internal
◦𝐼𝑂𝑃 = 𝐼𝐸𝑋 + 𝐼𝑀𝑂𝑉 +𝑉𝑆
𝑅𝑆× 𝑁
oArus eksitasi (𝐼𝐸𝑋) pada kurva eksitasi CT dengan tegangan 158.16 Volt adalah 0.02 A, karena ada 3 CT maka 𝐼𝐸𝑋 = 3 × 0.02 𝐴 = 0.06
14
Setting Diferensial Impedansi Tinggi3. Sensitivitas Gangguan Internal
oArus MOV pada pengaturan tegangan diperoleh dari karakteristikMOV.
158.16𝑋 2 = 223.67 V
Di dapat 𝐼𝑀𝑂𝑉 = 0.01
15
Setting Diferensial Impedansi Tinggi3. Sensitivitas Gangguan Internal
Karena arus gangguan minimum bernilai kecil maka direcomendasikanmengguanakan zCT 50/5,maka:
𝐼𝑂𝑃 = 𝐼𝐸𝑋 + 𝐼𝑀𝑂𝑉 +𝑉𝑆
𝑅𝑆× 𝑁
= 0.06 + 0.01 +158.16
2000×
50
5= 1.5 A
16
Setting Diferensial Impedansi Tinggi4. setting Waktu
Untuk setting waktu berdasarkan rekomendasi IEEE, rele diferensial beroperasi dari 1-3 Cycle. Pada setting waktu diferensial ini dipilih pada saat 2 cycle atau 0.04s. Sehingga apabila terjadi gangguan internal, maka rele diferensial ini bekerja pada 0.04s.
17
Setting Rele Arus LebihAntar Fasa
18
Rele INC11Manufacturer : Merlin gerin
Model : Sepam 1000
Curve Type : Standard Inverse
FLA primer Trafo : 437.4 A
CT Ratio : 600 / 5
Isc kontribusi min : 2.75 kA (33 kV)
Isc kontribusi max : 2.88 kA (33 kV)
19
Time Overcurrent Pickup
1.05× FLA primer trafo T8 < Iset < 1.4x FLA
1.05 × 437.4 < Iset < 1.4 x 437.4
459.27 < Iset < 612.4
Dipilih Iset = 320 A
Tap = Iset
CT primary=
540600
= 0.9
Rele INC11Time Dial
Dipilih waktu operasi (td) = 0.5 s
td = 0,14 × K
2.97 × IIEB
0,02−1
K = td × 2.97 × I
IEB
0,02−1
0,14
K = td × 2.97 × Isc kontribusi Max
tap x CT primary
0,02−1
0,14
K = 0.9× 2.97 × 2888
0.9 x 600
0,02−1
0,14
K= 0.4
20
Instantaneous Pickup
Iset < 0,8 × Isc kontrbusi Min
Iset < 0,8 × 2750
Iset < 2200
Dipilih Iset = 2200A
Tap = Iset
CT primary=
2200600
= 3.6
Time Delay
Dipilih time delay = 0.25s
Rele CP52
Manufacturer : Merlin gerin
Model : Sepam 2000
Curve Type : Standard Inverse
FLA Kabel : 450A
CT Ratio : 1200 / 5
Isc kontribusi min : 8.5 kA (33 kV)
Isc kontribusi max : 11.06 kA (33 kV)
21
Time Overcurrent Pickup
1.05× FLA kabel < Iset < 1.4 x FLA
1.05× 450 < Iset < 1.4x 450
472.5 < Iset < 630
Dipilih Iset = 600 A
Tap = Iset
CT primary=
6001200
= 0.5
Rele CP52Time Dial
Dipilih waktu operasi (td) = 0.9 s
Time Dial
Dipilih waktu operasi (td) = 0.9 s
td = 0,14 × K
2.97 × IIEB
0,02−1
K = td × 2.97 × I
IEB
0,02−1
0,14
K = td × 2.97 × Isc kontribusi Max
tap x CT primary
0,02−1
0,14
K = 0.5× 2.97 × 11060
0.5 x 1200
0,02−1
0,14
K= 0.5
22
Instantaneous Pickup
Iset < 0,8 × Isc kontrbusi Min
Iset < 0,8 × 8500
Iset < 2200
Dipilih Iset = 6800 A
Tap= Iset
CT primary=
68001200
= 5.6
Time Delay
Dipilih time delay = 0.4s
Rele Arus Lebih Gangguan Fasa Tipikal 1
23
Relay ID
MANUFACTUR
Type
Setting
Curve x In Time Dial
Time Delay
INC11 MERLIN GERIN
Spam1000
SI 0.9 0.4s
DT 3.6 0.25s
CP52 MERLIN GERIN
Spam2000
SI 0.5 0.5s
DT 0.6 0.4s
CP11 MERLIN GERIN
Spam 2000
SI 0.5 0.5s
DT 0.6 0.4s
Rele Arus LebihGangguan Fasa Tipikal 1
24
Rele Arus Lebih 1 Fasa Ketanah
25
Rele INC11
Manufacturer : Merlin Gerin
Model : Sepam 1000
Curve Type : Definite Time
CT Ratio : 600 / 5
Isc L-G 00-SG-01 : 9 A (33 kV)
Instantaneous Pickup
5-10% x Isc L-G ≤ Iset ≤ 50% x Isc L-G
5-10% x 9 < Iset < 50% x 9
0.9<Iset<4.5
Dipilih Iset = 2.5 A
Time Delay
Dipilih time delay = 0.1s
26
Rele CP52Manufacturer : Merlin Gerin
Model : Sepam 2000
Curve Type : Standart inverse
CT Ratio : 1200 / 5
Isc L-G 00-SG-01 : 9 A (33 kV)
Instantaneous Pickup
5-10% x Isc L-G ≤ Iset ≤ 50% x Isc L-G
5-10% x 9 < Iset < 50% x 9
0.9<Iset<4.5
Dipilih Iset = 2.5 A
Time Delay
Dipilih time delay = 0.5s
27
Rele CP11Setting disamakan dengan Relay CP52 karenabesarnya gangguan adalah sama
28
Rele Arus Lebih Gangguan Fasa Tipikal 1
29
Relay ID
MANUFACTUR
Type
Setting
Curve x In Time Dial
INC11 MERLIN GERIN
Spam1000
DT 2.5 0.1
CP52 MERLIN GERIN
Spam2000
SI 2.5 0.5s
CP11 MERLIN GERIN
Spam 2000
SI 2.5 0.5s
Rele Arus Lebih GangguanFasa Tipikal 1
30
Kesimpulan1. Didapatkan nilai arus operasi (Iop) yaitu sebesar 1.5 A. Dengan
arus gangguan minimum sebesar 10.710 A pada gangguan 3 fasadan 9 A pada gangguan 1 fasa ke tanah, maka kriteria keandalaanterpenuhi.
2. Pada setting rele ground fault arus pickup didapat 2.5A dan waktu0.1s. Rele ini digunakan untuk melindungi trafo apa bila relediferensial gagal dalam melakukan pengamanan.
31
Terimakasih
32