PROTEKSI ARUS LEBIH

TEGUH ARFIANTO

2

Relay

• Devais elektrik yang didesain untuk bereaksi terhadap kondisi variabel masukan (input), apabila variabel tersebut melampaui batasan/ kondisi yang ditetapkan sebelumnya

• Reaksi relay adalah menggerakkan kontak-kontaknya dan menyebabkan perubahan pada sirkuit kontrol dari sistem proteksi

relayinput

perintahpada kontak

perubahansirkit kontrol

PHILOSOFI • Kasus gangguan, terjadi karena :

1. kerusakan isolasi

2. penuaan isolasi (agging)

3. eksternal, misal :pohon tumbang,

burung, layang-layang

• Tipe gangguan

1. fasa – ground

2. permanen : kegagalan isolasi, penghantar

3. transient : tegangan lebih, flashover isolator

4. semi transient : pada tegangan menengah

• Efek gangguan dapat membahayakan pada :

1. generator, trafo, dan peralatan lain

2. busur api - merusakan kontak

3. dapat merubah sistem tegangan

4. tegangan menjadi tidak semitris atau

urutan negatif arus

• Statistik gangguan

1. 80 % akibat dari gangguan transient

2. 20 % ganguan permanen

• Maksud dan Syarat Relay Proteksi

maksud : untuk memprediksi tegangan, frekuensi, sudut fasa dan arus lebih

Syarat : sensitif, selektif, cepat, dan

handal/ajek (reliability)

• Lokasi relay dan circuit breaker (CB)

penempatan lokasi pemasangan relay dan CB pada sistem SEF (single-end-feed), DEF (double –end-feed)

6

Features Sistem Proteksi

• Reliable (andal) : bekerja hanya pada saat yang tepat

dependability : rele atau sistem rele bekerja/berfungsi benar

security : rele atau sistem rele tidak akan salah berfungsi

• Selective : menjamin kelangsungan pelayanan daya (dengan menghindari pemutusan bagian yang tidak perlu dilokasir pada saat gangguan terjadi)

selectivity koordinasi sistem proteksi

• Speed of operation : gangguan dan risiko kerusakan alat diupayakan sekecil mungkin

• Simple : peralatan proteksi dan sirkit-sirkit seminimal mungkin untuk mencapai sasaran

• Economics : pengamanan maksimal, biaya minimal

7

Zona Proteksi (1)

Generator

Unit Generator-TransformerZone

Line Zone

Transformer

Bus

Bus ZoneTransformerZone

Line

Line ZoneBus Zone

Bus

Sub TransmissionLine Zone

Transformer

Bus ZoneTransformerZone

Bus Zone

Bus Bus

Motor Zone

Motor

8

Zona Proteksi (2)

Circuit BreakerProtectionZone X

Zone XRelays

ProtectionZone Y

Zone YRelaysa. For dead-tank breakers

b. For live-tank breakers

ProtectionZone X

Zone XRelays

ProtectionZone Y

Zone YRelays

Circuit Breaker

9

Rele Proteksi• Overcurrent relay (rele arus lebih)

• Overvoltage relay (rele tegangan lebih)

• Undervoltage relay (rele tegangan kurang)

• Power directional relay (rele arah)

• Differential relay (rele differensial)

• Distance relay (rele jarak)

• Non-electric relay : rele thermis : bi-metal rele mekanis : rele Bucholz

Besaran Ukur Relay• Besaran (variabel) input relay yang menyebabkan rele bereaksi dan

menentukan waktu kerja rele

10

Protective relaying

Kerja dari relay yang bertugas mendeteksi kerusakan pada peralatan atau kerja sistem tenaga yang tak-normal, dan memberi perintah sirkit kontrol untuk memisahkan bagian sistem yang mengalami gangguan (fault)

11

Protective Relay (Rele Proteksi) • Bagan Fungsional :

• Skema satu garis dan rangkaian trip dari rele proteksi :

sensing

pemroses(integrasi,

waktu delay,dll.)

penguatan(sirkit kontrol/

trippingcircuit)

keluaran(perintah pd

CB dll.)

input

CS : contactor switch

CS 52T

dc Station Battery

Protective Relay Circuit Breaker

Pos. Neg.

52aRelay

CS

52

ac BusCurrent Transformer (CT’s)

Circuit Breaker

ProtectiveRelay or System

Trip Output

VoltageTransformer(VT) (optional)

12

Contoh :

Diagram hubung rele phasa dan rele gangguan tanah (ground relay)

CircuitBreaker

52

GroundRelay

Phase Relays

CRelay

BRelay

ARelay

A

C

A B C

Primary Bus

VoltageTransf.VT’s

B CA

Secondary VoltagesFor Phase RelayWhen Required

AuxiliaryVT’s

Voltages For GroundRelay WhenApplicable

Current Transf.CT’s

RA

1. Jaringan Radial dengan SEF

XCB

AC

LA

A B

If

fault

Trip

LA = line A, LB = line B , CB = Circuit Breaker; RA = relay A ; If = arus gangguan

AC = pembangkit (generator)

EA

RA

1. Jaringan Radial dengan DEF

XCB

AC

LA

A B

IFA

fault

Trip

LA = line A, LB = line B , CB = Circuit Breaker; RA = relay A ; IF = arus gangguan

AC = pembangkit (generator)

AC

RB

XCB

LB

EAEB

IFB

Trip

Prefault

• Lokasi CB pada jaringan yang lebih komplek pada SEF

AC X

X

X

X

X

NO CB

NO. CB

NO. CB

AB C

D

E

LE

LD

LALB LC

• Lokasi CB pada jaringan yang lebih komplek pada DEF

AC X

X

X

X

X

AB C

D

E

LE

LD

LALB LC

AC

ACEA

EB

EC

X

X

X

X

XCB

Tipe relay dan zone Pengamanan • Tipe relay deferensial

GAC X X

ROC Relay

CT A CTB

ILNormal PowerflowIL IL

IL IL

NOCURRENTIN O C RELAY

Relay Deferential Sederhana

ILIL

P S

• Tipe relay deferensial sederhana dalam gangguan dari dalam

GAC X X

ROC Relay

CT A CTB

IL IL

IL IL

Relay Deferential Sederhana

ILIL

P S

GAC

EA

End AEnd B

EA

EB

• Relay deferensial dan gangguan internal

GAC X X

ROC Relay

CT A CTB

IfA IfB

I FA I fB

Internal fault (Relay Deferential Sederhana)

ILIL

P SEND A

EA

GAC

END B

EBIfBIfA Internal

Fault

If internal Ganguan internal pada trafo dideteksi oleh CTA dan CTB, Relay akan bekerja terjadi trip pada CB

CB CB

(IfA + IfB)

IfA

• Gangguan external (external fault)

GAC X X

ROC Relay

CT A CTB

IfA IfB

I FA I fB

Internal fault (Relay Deferential Sederhana)

ILIL

P SEND A

EA IfBIfA

Ganguan internal pada trafo dideteksi oleh CTA dan CTB, Relay akan bekerja terjadi trip pada CB

CB CB

IfA

Zero

External Fault

If

Daerah proteksi

Proteksi primer, backup proteksi dan selektivitas

RA

XCB

AC

LA

AB

Trip

LA = line A, LB = line B , CB = Circuit Breaker; RA = relay A ; IF = arus gangguan

AC = pembangkit (generator)

RB

XCB

LC

EA

Trip

C

LBFault

• Proteksi utama, cadangan, dan selekvitas

RA

XAC

A BRB

X

EA

C

Time Time Interval Selektivitas waktu= TCB

Pp PB

• Proteksi Backup

R

AC

A

X

CTCircuit Breaker

Trip Coil

Battery

Relay tidak kontak

I

Rangkaian trip pada CB

• Backs-up untuk Double End Feed (DEF)

R2

XAC

AB

R1

X

EA

C

AC

R3

X

R4

X

EC

Trip Trip

0,5 SEC. 0,1 SEC. 0,1 SEC. 0,5 SEC.

R2 BACKS UP R1 R4 BACKS UP R3

Double –End - Feed Line

• Line parallel

AC

X

X X

A B

LA LB

EA X

X 1 3

2 4

0,1 Sec

Trip.

0,5 Sec

0,5 Sec

Trip

0,1 Sec.

CB 1 BACKS UP 4 dan 5CB 2 BACKS UP 3 dan 5

5

0,1 Sec.

Operasi waktu untuk backs up > lama gangguan atau Oerasi waktu backs up > seting waktu relay utama + selektivitas waktu interval

Interval Waktu Selektivitas > CB operating time

AC

X

X

A

LC

EA

X

0,5 Sec

CB 1 BACKS UP 3 : 3 Backs up 5 CB 2 BACKS UP 4 : 4 Backs up 2

Operasi waktu untuk backs up > lama gangguan atau Oerasi waktu backs up > seting waktu relay utama + selektivitas waktu interval

Interval Waktu Selektivitas > CB operating time

Mesh or Loop Network

X

X

X

LB

0,5 Sec.

Trip

Trip

Trip

2

3

0,1 Sec 0,5 Sec.

4

5

0,5 sec.0,1 Sec.

B

C

1

6

PENGAMANAN YANG OVERLAPPED 1. Protective zones not overlapped (saling meliputi)

X X X3 1 2

F

BUS Potective Zone Line protective Zone

Protective zone not overlapped (tidak saling meliputi

3 1 2 X X X

F1F2

BUS Potective Zone Line protective Zone

2. Protective zones overlapped (saling meliputi) tetapi Protective zones overlapped (saling meliputi) tetapi

tidak disekitar CBtidak disekitar CB

A B

AB

Correct overlapping of protective zone around circuit breaker

3 1 2 X X X

F2

BUS Potective Zone Line protective Zone

AB

Daerah pengaman yang tepat meliputi sekitar CB