evaluasi koordinasi sistem proteksi pada jaringan … · pada jaringan 150kv dan 20kv pt.pln...

Oleh :I Made Agus Mahardiananta

Dosen Pembimbing:Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT

Ir. R. Wahyudi

EVALUASI KOORDINASI SISTEM PROTEKSI PADA JARINGAN 150kV DAN 20Kv PT.PLN

(PERSERO) APJ GILIMANUK

Latar Belakang PT.PLN Bali sebagai perusahaan listrik nasional

memiliki target menjadi perusahaan world classservice dalam mendistribusikan listrik kepelanggan. Koordinasi peralatan pengaman di PT.PLN Bali

masih belum baik. PT.PLN Bali perlu menganalisa ulang koordinasi

sistem proteksi agar mendapatkan keandalan yang baik.

TujuanMengetahui besar arus hubung singkat pada sistem

150kV dan 20kV pada GI Gilimanuk penyulang

Gilimanuk, Melaya dan Menjangan dan memperhatikan

setting peralatan yang terpasang.

Batasan Masalah Dalam pengerjaan tugas akhir, permasalahan

dibatasi dengan asumsi sebagai berikut :1. Analisa sistem tenaga yang dilakukan meliputi analisa

hubung singkat.2. Peralatan pengaman yang disetting dan dikoordinasi

yaitu rele arus lebih (Over Current Relay), dan recloser.

3. Studi kasus dilaksanakan di jaringan 150kV dan 20kV di Gardu Induk Gilimanuk.

Teori Penunjang menurut BS 142- 1983

batas penyetelan antaranominal 1.05 – 1.3 Iset . Mengacu pada standarttersebut, pada tugas akhirini lebih amannyamenggunakan konstanta1.2 Iset.

Teori PenunjangJadi untuk setingnya dapat dilihat sebagai berikut:

Iset ≥ 1,2 x Inominal

Is =

dimana :Is = arus seting

Pemilihan tap yang digunakan = Is / In

Seting arus actual Iset = tap x In x CT Dicari nilai dibawahnya yang terdekat.

rasio_ctsetI

Teori PenunjangPada penyetelan rele arus lebih juga harus memperhatikanbatas maksimum seting , untuk alasan keamanan dan back up hingga ke sisi muara (downstream) estimasi seting ditetapkan : I set ≤ 0.8 Isc min

Mengacu pada konsep diatas persyaratan setelan arus dapat dirumuskan sebagai berikut :

1,2 I nominal < Iset ≤ 0,8 Isc min

Teori Penunjang Setelan time dial menentukan waktu

operasi rele. Untuk menentukan time dial dari masing-masing kurvakarakteristik invers rele arus lebih dapatdigunakan persamaan sebagai berikutyang sesuai dengan standard BS 142 dan IEC 60225-3 :

td =

Di mana :td = waktu operasi (detik)T = time dialI = nilai arus (Ampere)Iset = arus pickup (Ampere)

Nilai α dan β dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Single Line Diagram dan Pemilihan Tipikal

Tipikal 1Tipikal 2Tipikal 3

Isc min dan Isc max pada setiap busNama Bus

Isc min 30 cycle (KA) Isc Max 4 cycle (KA)bus LBS poll

1g 2,957 3,415

bus 2g2,964 3,422

bus 1g7,550 8,718

bus 398m0,869 1,003

bus 3m0,605 0,699

bus 4m2,393 2,764

bus 2m2,396 2,767

bus 1m7,550 8,718

bus 354mj0,837 0,967

bus 308mj1,190 1,374

Nama Bus Isc min 30 cycle (KA) Isc Max 4 cycle (KA)

bus 304mj 1,290 1,490

bus 197mj 1,929 2,227

bus 188mj 2,892 3,420

bus 187mj 2,962 3,420

bus 1mj 7,550 8,718

Kurva Eksisting Tipikal 1

2265MVAsc

CB1Bus 1

Relay 2

Trafo 1 Gilimanuk 10

MVA

Relay 1

CB 2Bus 2

Relay 3g

CB 4

Kabel Tanah

SW 11

Line 434Bus 426

Fuse 47

Line 436

Fuse 48

Bus 418

Fuse 46

Cable 22Bus 420

Trafo ML025 345kVA

Lump 312 28kVA

Kurva Eksisting Tipikal 1

Dari kurva koordinasi eksisting padagambar disamping dapat kita lihat terdapatbeberapa kesalahan koordinasi yang terjadiyaitu :

Pada tanda nomor 1, eksisting time highset pada rele 2 diset pada 0,3s. Inimerupakan settingan yang salah karenaketika terjadi gangguan diatas trafo, rele 2akan bekerja sangat lama sehingga bisamengakibatkan arus gangguan merusaktrafo.

Pada tanda nomer 2 Terjadi salahkoordinasi antara rele 2 dan 1 dengan rele3g, Setting low set pada rele 2 dan rele 1mengalami miss coordination dengan rele3g, ditakutkan apabila terjadi gangguanoverload di bawah rele 3g dan besarnyaantara 30-100 A , maka yang akan bekerjalebih dahulu adalah rele 1 dan 2.

Rekomendasi setting

Tabel Perbandingan Eksisting danResetting Tipikal 1

Eksisting rele Resetting rele

Rele 3g Areva p125 Areva p125

CT = 1000/5 CT = 400/5

Current setting (I>) 0,29 x 1000 = 290 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348Time dial 1,5s Time dial 0,05sCurrent high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>)

5 x 400 = 2000Time delay 0,1s Time delay 0,1s

Rele 1 Areva p125 Areva p125

CT = 1000/5 CT = 400/5

Current setting (I>) 0,288 x 1000 = 288 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348Time dial 0,5s Time dial 0,125sCurrent high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>)

5 x 400 = 2000Time delay 0,3s Time delay 0,3s

Rele 2 Areva p125 Areva p125

CT = 1000/5 CT = 50/5

Current setting (I>) 0,04 x 1000 = 40 Current setting (I>) 0,93 x 50 = 46,5Time dial 0,5s Time dial 0,25sCurrent high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>)

40 x 50 = 2000Time delay 0,3s Time delay

0,1s

Kurva Resetting Tipikal 12265MVAsc

CB1Bus 1

Relay 2


MVA

Relay 1

CB 2Bus 2

Relay 3g

CB 4

Kabel Tanah

SW 11

Line 434Bus 426

Fuse 47

Line 436

Fuse 48

Bus 418

Fuse 46

Cable 22Bus 420

Trafo ML025 345kVA

Lump 312 28kVA

0,1

0,3

0,1

Kurva Resetting Tipikal 1 Pada gambar di samping setting

koordinasi rele yang terjadi setelahperhitungan resetting adalah :

Kondisi setting time pada high setpada rele 2 diganti menjadi 0,1s.apabila terjadi gangguan diatastrafo, maka rele 2 akan bekerjadengan cepat. Sehingga trafomenjadi lebih aman.

Setelah dilakukan resetting apabilaterjadi gangguan overload antara30-100 A, maka rele yang bekerjapertama kali bukan rele 1 dan 2tetapi rele 3g kemudian dilanjutkanrele 1, dan rele 2 .

Kurva Eksisting Tipikal 22265MVAsc

CB1Bus 1

Relay 2


MVA

Relay 1

CB 2Bus 2

Relay 3m

CB 1

Kabel Tanah

MVTIC

Line 5

Bus 4

Bus 5

LBS KlatakanBus 16

Line 8Line 12

Bus 20Line 21

Bus 25Line 23Bus 23

Line 10Bus 11Line 25Bus 397

A3C

REC 1

Bus 356Line 382

Bus 398Line 28Bus 32


Line 34Bus 399

Line 36Bus 403Line 62

Bus 62Line 64Bus 65

Line 68LBS

MelayaLine 72Bus 69Line 74Bus 71Line 76

LBS Gor MelayaLine 78Bus 404Line 80

Bus 106Line 118Bus 109Line 122

LBS Candikusuma

Line 124Bus 112Line 126Bus 114Line 128Bus 116Line 130


LBS ModingLine 157Bus 144Line 159Bus 147Line 161Bus 160Line 175

Bus 163LBS Tuwed


Bus 177Line 195Bus 179Line 197Bus 181Fuse 31

Line 201Line 201

Fuse 1Trafo ML039

100kVALump 140

35kVA

Kurva Eksisting Tipikal 2 Dari kurva eksisting tipikal 2 dapat kita

lihat bahwa terjadi kesalahan koordinasiyaitu :

Pada tanda 1, eksisting time high setpada ke-3 rele diset pada 0,3s. Pada rele1 dan 3 ini tidak sesuai standart dimanawaktu kerja rele backup seharusnya disetantara 0,2s-0,4s, sedangkan untuk rele2 diatas trafo seharusnya dikembalikanlagi menjadi 0,1s.

Pada tanda 2, ketika terjadi gangguan dibus 4 yang seharusnya bekerja adalahlow set dari rele 3m, tetapi padakeadaan ini yang bekerja pertama kaliadalah high set dari rele 1.

Pada tanda 3, setting untuk lowest darirele 2 dan rele 3 terlalu dekat.

Rekomendasi setting

Tabel Perbandingan Eksisting danReseting Tipikal 2

Eksisting Resetting

Rele 3m Areva p125 Areva p125CT = 1000/5 CT = 400/5

Current setting (I>) 0,29 x 1000 = 290 Current setting (I>) 0,87 x 400 = 348Time dial 0,35s Time dial 0,1sCurrent high set (I>>) 8 x 1000 = 8000 Current high set (I>>) 5 x 400 = 2000Time delay 0,3s Time delay 0,1s

Rele 1 Areva p125 Areva p125CT = 1000/5 CT = 400/5


Rele 2 Areva p125 Areva p125CT = 1000/5 CT = 50/5

Current setting (I>) 0,04 x 1000 = 40 Current setting (I>) 0,93 x 50 = 46,5Time dial 0,5s Time dial 0,25sCurrent high set (I>>) 1 x 1000 = 1000 Current high set (I>>) 40 x 50 = 2000Time delay 0,3s Time delay 0,1s

Recloser1 CooperF6 Cooper F6nCT = 500/1 nCT = 500/1

Trip low set 200 Trip low set 200Trip high set 2 x 200 = 400 Trip high set 1,81 x 200 = 362Time delay 0,15s Time delay 0,1s

Kurva Resetting Tipikal 22265MVAsc

CB1Bus 1

Relay 2


MVA

Relay 1

CB 2Bus 2

Relay 3m

CB 1

Kabel Tanah

MVTIC

Line 5

Bus 4

Bus 5

LBS KlatakanBus 16

Line 8Line 12

Bus 20Line 21

Bus 25Line 23Bus 23


A3C

REC 1

Bus 356Line 382



Line 34Bus 399


Bus 62Line 64Bus 65

Line 68LBS

MelayaLine 72Bus 69Line 74Bus 71Line 76

LBS Gor MelayaLine 78Bus 404Line 80


LBS Candikusuma

Line 124Bus 112Line 126Bus 114Line 128Bus 116Line 130


LBS ModingLine 157Bus 144Line 159Bus 147Line 161Bus 160Line 175

Bus 163LBS Tuwed


Bus 177Line 195Bus 179Line 197Bus 181Fuse 31

Line 201Line 201

Fuse 1Trafo ML039

100kVALump 140

35kVA

0,3

0,5

0,1

Kurva Resetting Tipikal 2 Dari gambar kurva resetting dapat kita

lihat hasil dari plot resetting yang sudahdihitung, dari hasil plot dapat disimpulkan bahwa

Pada tanda no 1, setting waktu sudahdiatur menurut standar IEEE 242dimana rele 2 dan 3m sebagai backup,setting waktunya antara 0,2s-0,4s. danrele 1 yang letaknya diatas trafo settingwaktunya dikembalikan menjadi 0,1s.

Pada tanda no 2, ketika terjadigangguan di bus 4, maka rele yangbekerja sudah sesuai dengan urutannya,yaitu rele 3m, rele 2 dan rele 1.

Pada tanda no 3, setting lowest untukrele 1 dan rele 2 sudah dilakukanperhitungan ulang, sehingga jarak antarasetting lowest rele 1 dan rele 2 tidakterlalu dekat.

Tabel Eksisting Tipikal 3CB3

Bus 1

Relay 3mj


MVA

Relay 2mj

CB 1Bus 187

Relay 1mj

CB 4

Kabel TanahBus 188

MVTIC1Bus 189


LBS Sumber KelampokBus 194Line 208

MVTIC2

Bus 197MVTIC3

Line 212Bus 200

Line 214

Line 218LBS

PahlengkongLine 220Bus 207Line 222

Bus 2Line 224


Bus 225Line 243Bus 228Line 247Bus 230

Line 249Bus 235

LBS PejarakanLine 251Bus 236Line 255Bus 238

Line 257Bus 241Line 261Bus 245Line 265

LBS Motorized lpd

PejakaraLine 267


Kabel Tanah 2Line 278Bus 261Line 280

LBS Sumberkima


Bus 271Line 292Bus 273Line 294Bus 275Line 296

Bus 278Line 300

LBS Pemuteran

Bus 280Line 302Bus 281Line 303Bus 284Line 307Bus 286Line 309


Line 313Bus 292Line 315Bus 294Line 317Bus 296Line 319Bus 298

Line 321LBS

Matahari


Line 327Recloser MatahariLine 329Bus 308Line 331Bus 310Line 333Bus 317Line 339Bus 319Line 341Bus 321

Line 343Bus 323Line 345Bus 325Line 347Bus 327

Line 349

LBS Gondol

Line 351Bus 330Line 352Bus 332Line 354Bus 337Line 360Bus 339Line 362Bus 341Line 364

Bus 343


Fuse 1

Line 376Trafo GR115

50kVALump 273

10kVA

Kurva Eksisting Tipikal 3 Dari kurva eksisting tipikal 2 dapat kita lihat

bahwa terjadi kesalahan koordinasi yaitu : Pada tanda 1, dapat dilihat bahwa setting

waktu untuk recloser matahari, trimbawan,rele 3mj, rele 2mj dan rele 1mj tidakmemenuhi standar IEEE. Dimana seharusnyarecloser trimbawan menjadi backup darirecloser matahari, begitu juga untuk rele1mj, 2mj. Dan untuk rele 1mj seharusnyadisetting 0,1s karena letaknya diatas trafo.

Pada tanda 2, dapat dilihat ketika terjadigangguan di bus 308, yang seharusnyabekerja adalah recloser matahari, tetapi padakeadaan ini yang bekerja pertama kali adalahlowset dari rele 1mj.

Pada tanda 3, terlihat settingan dari ke-3 relemasih belum baik.

Pada tanda 4, setting low set dan high setuntuk recloser matahari dan reclosertrimbawan sama. Seharusnya reclosertrimbawan menjadi backup dari reclosermatahari.

Rekomendasi setting

Tabel Perbandingan Eksisting danResetting Tipikal 3

Eksisting rele Resetting rele

Rele 1mj Areva p125 Areva p125CT = 1000/5 CT = 400/5





Current setting (I>) 0,01 x 1000 = 100 Current setting (I>) 0,93 x 50 = 46,5Time dial 0,225s Time dial 0,275sCurrent high set (I>>) 40 x 1000 = 40000 Current high set (I>>) 40 x 50 = 2000Time delay 0,3s Time delay 0,1s

Recloser Matahari

CooperF6 Cooper F6nCT = 500/1 nCT = 500/1


RecloserTrimbawan

CooperF6 Cooper F6nCT = 500/1 nCT = 500/1


Kurva Resetting Tipikal 3CB3

Bus 1

Relay 3mj


MVA

Relay 2mj

CB 1Bus 187

Relay 1mj

CB 4

Kabel TanahBus 188

MVTIC1Bus 189


LBS Sumber KelampokBus 194Line 208

MVTIC2

Bus 197MVTIC3

Line 212Bus 200

Line 214

Line 218LBS

PahlengkongLine 220Bus 207Line 222

Bus 2Line 224


Bus 225Line 243Bus 228Line 247Bus 230

Line 249Bus 235

LBS PejarakanLine 251Bus 236Line 255Bus 238


LBS Motorized lpd

PejakaraLine 267


Kabel Tanah 2Line 278Bus 261Line 280

LBS Sumberkima


Bus 271Line 292Bus 273Line 294Bus 275Line 296

Bus 278Line 300

LBS Pemuteran

Bus 280Line 302Bus 281Line 303Bus 284Line 307Bus 286Line 309


Line 313Bus 292Line 315Bus 294Line 317Bus 296Line 319Bus 298

Line 321LBS

Matahari


Line 327Recloser MatahariLine 329Bus 308Line 331Bus 310Line 333Bus 317Line 339Bus 319Line 341Bus 321


Line 349

LBS Gondol

Line 351Bus 330Line 352Bus 332Line 354Bus 337Line 360Bus 339Line 362Bus 341Line 364

Bus 343


Fuse 1

Line 376Trafo GR115

50kVALump 273

10kVA

0,1

0,3

0,5

0,7

0,1

Kurva Resetting Tipikal 3 Dari gambar kurva resetting dapat kita

lihat hasil dari plot resetting yang sudahdihitung, dari hasil plot dapat disimpulkan bahwa

Pada tanda 1, dapat dilihat bahwasetting waktu untuk recloser mataharitelah diset ulang menjadi 0,1s, reclosertrimbawan diset menjadi 0,3s, rele 1mjdiset menjadi 0,5s, rele 2mj disetmenjadi 0,7s dan rele 1mj dikembalikanmenjadi 0,1s karena letaknya diatastrafo.

Pada tanda 2, ketika terjadi gangguan dibus 308, maka recloser matahari yangpertama bekerja.

Pada tanda 3, setting untuk semua relesudah disetting ulang.

Pada tanda 4, setting highest dan lowestuntuk ke-2 recloser sudah disettingulang.

Kesimpulan Hasil plot kurva data eksisting PT. PLN (Persero) APJ Gilimanuk memperlihatkan bahwa banyak

rele yang terjadi miss-coordination dan overlaping antara rele utama dengan rele backup. Hal ini berartikoordinasi kerja antar rele tidak dapat berjalan dengan baik dan tidak sesuai urutannya.

Terdapat pergantian CT dari 1000/5 menjadi 400/5 dan dari 1000/5 menjadi 50/5, ini dilakukankarena permintaan langsung dari perusahaan. Selain itu juga CT 400/5 dan 50/5 sudah mencukupiuntuk arus yang mengalir di rele masing – masing.

Setelah dilakukan perhitungan manual dan dilanjutkan dengan ploting TCC, Hasil plot kurvaresetting PT. PLN (Persero) APJ Gilimanuk memperlihatkan bahwa tidak ada rele dan recloser yangterjadi miss-coordination dan overlaping antara rele utama dengan rele backup. Dapat dikatakan bahwakoordinasi kerja antar rele dapat berjalan dengan baik dan sesuai urutannya.

Grading time yang digunakan untuk koordinasi kerja dari rele pengaman dan recloser adalah sebesar0,2 detik. Hal ini dianggap sesuai karena dengan grading time sebesar 0,2 – 0,4 detik dapatmemberikan waktu yang cukup kepada rele pengaman utama untuk selesai memutus gangguanterlebih dahulu. Sehingga kejadian trip secara bersamaan antara rele pengaman utama dan relebackup pada saat terjadi gangguan hubung singkat dapat dihindari dan koordinasi kerja antar rele danrecloser dapat berjalan dengan baik. Pemilihan grading time sebesar 0,2 detik dianggap paling sesuaimengingat rele yang digunakan adalah rele digital. Pemilihan grading time sebesar 0,2 detik sesuaidengan standar IEEE 242.

SaranKarena adanya setelan yang kurang tepat serta koordinasiyang kurang baik pada beberapa peralatan pengamantersebut, maka direkomendasikan untuk melakukanpenggantian setelan dan CT sesuai dengan setelan yangdiperoleh dari hasil analisis yang telah dilakukan dalamtugas akhir ini. Sehingga diharapkan dapat membantuPT.PLN Bali dalam mencapai target menjadi perusahaandengan pelayanan World Class Service.

Terima Kasih

evaluasi koordinasi sistem proteksi pada jaringan … · pada jaringan 150kv dan 20kv pt.pln...

Documents