sistem proteksi aftermid 2 3

PROTEKSI ARUS LEBIH DAN GANGGUAN TANAH

Daerah Pengamanan (protective zone)

• Untuk mendapatkan sistem pengaman yang cukup baik didalam sistem tenaga Iistrik, sistem tenaga tersebut dibagi dalam beberapa daerah pengamanan yakni dengan pemutusan sub-sistem seminimum mungkin.

• Adapun yang dimaksud dengan keterangan diatas adalah :

1. Generator 2. Transformator daya 3. Bus-bar 4. Transmisi, sub-transmisi dan distribusi 5. Beban

Daerah Pengamanan (protective zone)

Daerah Pengamanan (protective zone)

• Daerah yang digambarkan di atas adalah daeran jangkauan dari relay pengaman utama, yang berarti relay pengaman utama mendeteksi adanya gangguan / kerja ab-normal dan meneruskan keadaan ini (berupa sinyaI) ke CB .

• Apabila karena suatu sebab relay pengaman gagal dalam menjalankan tugasnya, maka harus ada relay pengaman kedua untuk menggantikan fungsi relay yang gagal tadi. Relay pengaman kedua ini disebut back-up relay.

Daerah Pengamanan (protective zone)

Daerah Pengamanan (protective zone)

Daerah Pengamanan (protective zone)

• Relay pengaman kedua (back up protection) tersebut dapat diletakkan pada satu lokasi dengan relay pengaman utama atau dapat juga dengan relay pengaman yang terletak di sisi seIanjutnya yang berdampingan (ditempatkan) pada lokasi/stasion yang berlainan.

Daerah Pengamanan (protective zone)

Ketika terjadi gangguan di K seharusnya kedua CB ini yang

bekerja (trip)

Tetapi karena CB gagal trip ( X )

maka CB didekatnya harus

bekerja

Daerah Pengamanan (protective zone)

RELAY ARUS LEBIH (OVER CURRENT RELAY)

• Relay arus lebih adalah suatu relay dimana bekerjanya berdasarkan adanya kenaikkan arus yang melewatinya

• Agar peralatan tidak rusak biIa dilewati arus yang melebihi kemampuannya, selain peralatan tersebut diamankan terhadap kenaikan arusnya, maka peralatan pengamannya harus dapat bekerja pada jangka waktu yang telah ditentukan

RELAY ARUS LEBIH (OVER CURRENT RELAY)

• Berdasarkan pada prinsip kerja dan konstruksinya, maka relay jenis ini termasuk relay yang paIing sederhana, murah dan mudah dalam penyetelannya.

• Relay jenis ini digunakan untuk mengamankan peralatan terhadap gangguan hubung singkat antar fasa, hubung singkat satu fasa ke tanah dan beberapa hal dapat digunakan sebagai pengaman beban lebih.

• Digunakan sebagai pengaman utama pada jaringan distribusi dan sub transmisi sistem radial, sebagai pengaman cadangan untuk generator, transformator daya dan saluran transmisi

Jenis relay arus lebih

1. Relay arus lebih seketika (moment-instantaneous)

2. Relay arus lebih waktu tertentu (definite time)

3. Relay arus lebih berbanding terbaIik (inverse):

a. Relay berbanding terbaIik biasa.

b. Relayay sangat berbanding terbalik.

c. Relay sangat berbanding terbalik sekali

Prinsip Dasar Perhitungan PenyeteIan Arus (IS)

Batas Penyetelan Minimum Relay Arus Lebih

Batas Penyetelan Maksimum Relay Arus Lebih

Prinsip Dasar Perhitungan PenyeteIan Arus (IS)

• Batas Penyetelan Minimum Relay Arus Lebih

Batas penyetelan minimum dinyatakan bahwa relay arus tidak boleh bekerja pada saat terjadi beban maksimum, sehingga:

fk

s maks

d

kI xI

k

Prinsip Dasar Perhitungan PenyeteIan Arus (IS)

• Batas Penyetelan Maksimum Relay Arus Lebih

Batas penyetelan maksimum relay arus lebih adalah bahwa relay harus bekerja bila terjadi gangguan hubung singkat pada rel seksi berikutnya.

Prinsip Dasar Perhitungan PenyeteIan Arus (IS)

• Batas Penyetelan Maksimum Relay Arus Lebih

Relay yang terdapat di A merupakan pengaman utama zone AB, sebagai pengaman cadangan untuk zone berikutnya (BC dan C)

Prinsip Dasar Perhitungan PenyeteIan Arus (IS)

• Batas Penyetelan Maksimum Relay Arus Lebih

Batas penyetelan maksimumnya adalah:

2 fasa pada pembangkitan minimumS hsI I

Prinsip Dasar Perhitungan PenyeteIan Arus (IS)

Cara penyetelan Arus

• Relay Arus Lebih Definite

Penyetelan arus IS:

S nI k I

Prinsip Dasar Perhitungan PenyeteIan Arus (IS)

Cara penyetelan Arus

• Relay Arus Lebih Inverse

Penyetelan arus IS langsung dalam Ampere

Contoh Cara Penyetelan Arus

Diketahui suatu rangkaian Gardu Induk seperti pada Gambar diatas. Tentukan penyetelan arus pada sisi primer dan sekundernya serta feeder distribusinya, bila arus maksimum pada transformator daya sama dengan arus nominalnya sedangkan pada feeder distribusi adalah 300 A

Contoh Cara Penyetelan Arus

Contoh Cara Penyetelan Arus

Contoh Cara Penyetelan Arus

Contoh Cara Penyetelan Arus

Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu

• Penyetelan arus pada relay arus lebih pada umumnya didasarkan pada penyetelan batas minimumnya, dengan demikian adanya gangguan hubung singkat di beberapa seksi berikutnya, relay arusnya akan bekerja.

• Untuk mendapatkan pengamanan yang selektif, maka penyetelan waktunya dibuat secara bertingkat

• Selain hal itu persyaratan lain yang harus dipenuhi adalah bahwa pengamanan sistem secara keseluruhan harus rnasih bekerja secepat mungkin, akan tetapi masih seIektif

Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu

• Relay Arus Lebih Definite Time

• Karena untuk penyetelan arus lebih pada umumnya didasarkan pada batas minimum, maka adanya gangguan di titik F terdapat kemungkinan:

Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu

• Untuk mendapatkan pengamanan yang selektif, maka: tA > tB > tC

• Karena pada relay arus lebih definite time waktu kerja relay tidak dipengaruhi oleh besarnya arus, maka untuk mendapatkan pengamanan yang baik, yang paling penting adalah menentukan beda waktu (tingkat waktu, Δ t) antara 2 tingkatan pengamanan

Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu

• Jadi penyetelan waktu pada rangkaian gambar diatas adalah:

tC = t1

tB = t2 = t1 + Δ t

tA = t3 = t1 + 2 Δ t

Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu

Buatkan setting waktu relay arus lebih dengan karakteristik waktu – arus tertentu untuk jaringang listrik sistem radial seperti Gambar berikut :

Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu

Jawab :

Setting relay waktu di Bus D dipilih yang paling cepat, dengan waktu tD = 0,2 detik. Untuk menghindari agar relay tidak bekerja saat ada pemasukan beban baru, maka beban waktu dapat dipilih sebesar 0,5 detik, sehingga relay akan bekerja dengan perbedaan waktu sebagai berikut:

Prinsip Dasar Perhitungan Penyetelan Waktu

• Karakteristik arus –waktu relay definite nya dapat dilihat pada Gambar berikut :

Relay Arus Lebih Inverse

Syarat untuk men-setting waktu ( daIam haI ini adaIah Td / Time dial atau TMS/Time Multiple setting) dari relay arus Iebih dengan karakteristik waktu berbalik, harus diketahui data berikut:

1. Besarnya arus hubung singkat pada setiap seksi,

2. Penyetelan/setting arusnya I S.

3. Kurva karakteristik relay yang dipakai.

Relay Arus Lebih Inverse

• Ketentuan-ketentuan yang berIaku pada relay waktu tertentu, berlaku pula pada penyeteIan relay ini, yaitu bahwa kerja relay secara keseluruhan harus cepat bereaksi, tetapi harus tetap selektif. Sehingga waktu kerja relay untuk dua seksi yang berurutan pada Iokasi gangguan yang sama harus mernpunyai beda waktu Δ t minimum 0,4 ≈ 0,5 detik.

Relay Arus Lebih Inverse

• Setting Relay Arus Lebih Untuk 1 Lokasi Fault

Relay Arus Lebih Inverse

• Setting Relay Arus Lebih Untuk Beberapa Fault

Relay Arus Lebih Inverse

• Untuk arah mendatar (absis) merupakan perkalian dari penyetelan arus, sedangkan kearah vertikal (ordinat) menunjukkan waktu kerja relay. Adapun penyetelan waktunya ditunjukkan dengan lengkungan yang dinyatakan dengan angka ½, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 dan 11 (Td). Dengan demikian, pada relay jenis ini penyetelan waktu tidak langsung dinyatakan dalam detik, melainkan dengan lengkung / kurva karakteristik yang digunakan.

Setting waktu relay arus lebih (OCR)

• Penyetelan waktu ditunjukkan dengan kurva yang sering digunakan dan disebut dengan Td (time dial) atau TMS (time multiple setting) yang dirumuskan sebagai berikut (PT. PLN, 2005c):

Setting waktu relay arus lebih (OCR)

Setting waktu relay arus lebih (OCR)

Setting waktu relay arus lebih (OCR)

Relay gangguan tanah

• Relay gangguan tanah (ground fault relay disingkat GFR) merupakan relay yang digunakan sebagai proteksi terhadap arus gangguan ke tanah baik gangguan satu fasa ketanah maupun gangguan 3 fasa ke tanah.

Relay gangguan tanah

Relay gangguan tanah

Relay gangguan tanah

• Prinsip relay GFR

Relay gangguan tanah

• Setting GFR

Relay gangguan tanah

Setting GFR :

Setting Waktu Relay Arus Lebih • Diketahui rangkaian seperti pada gambar berikut.

Rasio CT sisi 150 kV adalah 300/5 dan rasio CT sisi 20 kV adalah 2000/5. tentukan setting arus dan setting waktu relay (gunakan nilai kfk = 1.1 dan kd = 0.9) jika diketahui besar arus gangguan sebesar 11640 A

Setting Waktu Relay Arus Lebih

a. Setting arus relay arus lebih (OCR)

• Sisi 150 kV

Arus nominal =

Penyetelan arus :

Arus yang melewati relay (setting arus relay) :

60000230.94 231 A

3 150nI

x

1.1231 1.2 231 277.2

0.9

fk

s maks

d

kI xI x A x A

k

1 5277.2 277.2 4.62 5

300x x A A

rasio CT

Setting Waktu Relay Arus Lebih

• Sisi 20 kV

Arus nominal =

Penyetelan arus :

Arus yang melewati relay (setting arus relay) :

600001732 A

3 20nI

x

1.11732 1.2 1732 2078.4

0.9

fk

s maks

d

kI xI x A x A

k

1 52078.4 2078.4 5.2 5

2000x x A A

rasio CT

Setting Waktu Relay Arus Lebih

b. Setting waktu OCR

• Sisi 150 kV

Sesuai kaidah aturan yang diterapkan di lingkungan PT. PLN (persero) P3B Jawa Bali untuk waktu kerja rele OCR sisi 150 kV sebesar 0,55 detik sehingga penerapan setting waktunya sebagai berikut:

Setting Waktu Relay Arus Lebih

Setting Waktu Relay Arus Lebih

• Sisi 20 kV

untuk waktu kerja rele OCR sisi 20 kV sebesar 0,9 detik sehingga penerapan setting waktunya sebagai berikut:

Setting Waktu Relay Arus Lebih

Setting Relay Gangguan tanah

Untuk soal diatas tentukan setting GFR nya

Jawab

Sisi 150 kV

Setting Relay Gangguan tanah

• Arus setting sisi sekunder

Setting Relay Gangguan tanah

• Setting waktu

Setting Relay Gangguan tanah

• Sisi 20 kV