02. short circuit study

Short Circuit Study

By:Ferdian Ronilaya, ST, MScElectrical Power System Study ProgramThe State Polytechnic of MalangSoekarno – Hatta No. 9, Malang – East JavaBuilding AG, 1st floor

18/04/23 Short Circuit Calculation 2

Arti Penting Studi Hubung Singkat Berguna untuk menentukan interupting capacity

(kapasitas pemutusan) peralatan pemutus Untuk memastikan bahwa komponen sistem

tenaga mampu menahan stress mekanik dan termal selama gangguan

Menghitung data arus untuk tujuan setting relai dan koordinasinya


Osilogram arus hubung singkat dekat generator

Ik” Initial symmetrical short-circuit currentip Peak short-circuit current Ik Steady-state short-circuit currentA Initial value of the d.c componentIB Symmetrical short-circuit breaking current

RMS


Purpose of short circuit valuesDesign Criterion Physical Effect Relevant short-circuit

current

Breaking capacity of circuit breakers

Thermal stress to arcing chamber; arc extinction

Symmetrical short-circuit breaking current Ib

Mechanical stress to equipment

Forces to electrical devices (e.g. bus bars, cables…)

Peak short-circuit current ip

Thermal stress to equipment

Temperature rise of electrical devices (e.g. cables)

Initial symmetrical short-circuit current Ik”Fault duration

Protection setting Selective detection of partial short-circuit currents

Minimum symmetrical short-circuit current Ik

Earthing, Interference, EMC Potential rise;Magnetic fields

Maximum initial symmetrical short-circuit current Ik”


Persamaan-persamaan Dasar

Hukum Ohm

ResistansiTegangan

arusRV

I DC

ImpedansiTegangan

arusZV

I AC


Cont’d

Impedansi Dalam bentuk bilangan kompleks

Dalam bentuk polar

jXRZ

Z = Impedansi (ohm)R = Resistansi (ohm)X = Reaktansi (ohm)

RX

ZZ

RX

XRZ

arctan

arctan22


Cont’d

Reaktansi induktif

Reaktansi kapasitif

Reaktansi total

fLX L 2 reactance Inductive

fCXC 2

1 reactance Capacitive

fCj

fLjRZ

2

2


Daya 3 fasa

Daya Aktif (watt)

Daya Reaktif (VAR)

Daya Semu (VA)

cos LL IVP 3

sin LL IVQ 3

LL IVS 3


Contoh

i Carilah:1. XL

2. XC

3. Ztot

4. Arus i5. Daya aktif6. Daya reaktif7. Daya semu


Perhitungan MVA hubung singkat Adalah penting bahwa kita tahu bagaimana menghitung

tingkat arus gangguan yang akan mengalir. Sehingga kita dapat memilih peralatan yang dapat

menahan gangguan ini dan mengisolasi lokasi yang terganggu tanpa kerusakan besar

Arus gangguan tergantung pada lokasi, kapasitas sistem daya dan jenis gangguan

Pada umumnya, arus gangguan tertinggi adalah ketika terjadi hubung singkat tiga fasa (simetri)

Pembahasan difokuskan pada perhitungan hubung singkat tiga fasa


Contoh Resistansi diabaikan karena nilai resistansi jauh

lebih kecil dari reaktansinya Reaktansi penghantar/kabel diabaikan. Sehingga

dalam kasus ini, arus hubung singkat, Is, hanya dibatasi oleh reaktansi trafo, Xp

p

p

s X

EI


Cont’d

I

X

E

II

IE

IE p

p

s

p

sp

6

6

103

103

MVA ratedMVA circuitshort

Ep = tegangan generatorIs = arus hubung singkat simetriI = arus nominal

Jika bagian bawah dan atas persamaan tsb dikalikan dengan Xp/Ep x 100, maka

100

100

100

100

p

p

p

p

p

p

p

p

E

XI

E

XE

X

I

X

E

%XE

IX

p

p 100 Reaktansi per fasa

%100

(S) MVA ratedMVA circuitshort

XII s

%100

MVA circuitshortX

S


Nilai Xp tipikal trafo


Contoh soal

Untuk rangkaian yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini, hitunglah MVA hubung singkat di sisi LV transformator untuk menentukan kapasitas breaking capacity dari switchgear yang akan diinstal.


Jawaban:

MVA 10010

10100%

100MVA circuitshort

XS

KA 25.5113

100 Gangguan Arus

21.125.53

11Sumber Impedansi


Perhitungan H.S. Metode Per-Unit

Besaran nilai persamaan di atas bisa tegangan, arus, daya atau impedansi.

Pertama, kV (kVb) dan kVA atau MVA dasar (kVAb atau MVAb) dipilih dalam suatu sistem.

Kemudian, arus dan impedansi dasar dapat dihitung dengan persamaan berikut

dasarNilai sebenarnyaNilai

pu

b

bb

KV

KVAI

3 b

b

b

b

b

bb MVA

KVKVA

KV

I

KV

I

VZ

22 1000

3

1000

Base3

Base


Cont’d

Impedansi per unit dari sumber yang memiliki rating KVA hubung singkat KVAsc adalah sebagai berikut:

sc

bs KVA

KVAZpu


Contoh Soal

Hitunglah arus hubung singkat di sisi outgoing trafo dengan menggunakan metode per – unit jika single line diagram sistem diketahui seperti yang terlihat pada gambar


Jawaban Base KVA (MVA) yang dipilih adalah 1250 KVA atau 1.25 MVA. MVA hubung singkat di sisi sumber (incomming) adalah:

Arus hubung singkat di sisi 1 KV dihitung dengan persamaan berikut:

MVA 63.475.2113 MVAsc

pu 0.08124 0.02624 0.055 total Impedansi

pu 0.055 trafoImpedansi

pu 02624.063.47

25.1sumber Impedansi

sZpu

MVA 15.38518.8833 singkathubung MVA

KA 883.808124.013

1250

3

totb

bsc

ZpuKV

KVAI


Latihan Soal 1

33 KV

11 KV

20 MVAX = 10%

20 MVAX = 10%

A

B

C

Kabel:0.24 ohm/km8 km

MVAsc = 2500 MVA

Pertanyaan:Hitunglah MVA hubung singkat di bus C


Latihan Soal 2

33 KV

11 KV

20 MVAX = 10%

20 MVAX = 10%

A

B

Penghantar:0.2 ohm/km5 km

MVAsc = 2500 MVA

33 KV

11 KV

10 MVAX = 10%

C

D

MVAsc = 2200 MVA

NO point:Closed position

Penghantar:0.2 ohm/km4 km

Fault10 MVAX = 10%

02. short circuit study

Documents