proteksi pelanggan (pembatas daya - thermal)

1Proteksi Pelanggan(Thermal & Proteksi Arus Lebih)

Denpasar, 8 Januari 2014

2Nama : Gesmulyadi Q

NIP : 8208451 Z

Kuliah : S1 Teknik Elektro Universitas Brawijaya

Agustus 2000 Maret 2005

Alamat : Jl Badak Agung XI No 16

Tugas : PLN Distribusi Bali

Bidang Distribusi

Pengendalian Sistem Meter

Email : [email protected]

Diagram Penyaluran Tenaga Listrik

Gardu Hubung

> 200 kVA

JTM 20 kV ( + / - 5 % )

PUSAT

PEMBANGKIT

LISTRIK

< 200 kVA

TRANSMISI

500 kV / 150 kV

JTR 220/380 V ( + 5% / - 10 % )

Trafo 20 kV / 400 V

Gardu IndukG

OLR

Over Load Relay

Fungsi :

Membatasi beban pemakaian pelanggan sesuai :

1. Daya Kontrak Langganan (dalam SPJBTL)

2. Jika terjadi defisit daya saat beban puncak(permintaan PLN)

- WBP 18.00 22.00

- LWBP 22.00 18.00

Dipasang pada pelanggan daya Kontrak TM

Apapun Relaynya Setingnya TDL 2003

Ketentuan Trip :

MCB/MCCB/NT Fuse/NH Fuse/LBS daya < 197 kVARelay daya > 197 kVA

10

MENGACU PADA RUMUS COLD START

DARI KARAKTERISTIK THERMIS RELE BEBAN LEBIH

.t = x[ I ] 2

-

Dimana :

ln[ I ]2 [ k x Is]2

.t = Waktu dalam menit

= konstanta thermis (menit)

ln = logaritma bilangan natural

I = Arus beban

.k = Konstanta 1,05

Is = Arus nominal kontrak

KARAKTERISTIK OLR

Karakteristik Kurva thermal : Waktu trip tidak langsung reset

11

NILAI DAN Is DIPILIH SEHINGGA MENDAPATKAN

KARAKTERISTIK TRIPPING Berdasarkan TDL 2003 sbb:

PADA ARUS WAKTU JATUH

1,05 x In TIDAK TRIP SEBELUM 60 MENIT

TRIP SEBELUM 20 MENIT

TRIP SEBELUM 10 MENIT

DIKOORDINASIKAN DENGAN PENGAMAN

HUBUNG SINGKAT(OCR)

1,20 x In

1,50 x In

4,00 x In

In = ARUS SESUAI DAYA KONTRAK PELANGGAN

12

PLN membeli kelonggaran pada pelanggan untuk memakai

5% (1.05 In) > 1 jam lebih sedikit

20 % (1.20 In) < 20 menit

50% (1.50 In) < 10 menit

Pada kondisi 400% (4 In) bukan Arus beban tapi Arus gangguan yang berpotensi untuk merusak peralatan, maka element yang bekerja

Elemen Proteksi Arus Lebih (OCR)

Dari tabel di atas dapat dijabarkan

Saat ini hampir semua Relay Overload juga tersedia elemen OC

& GF sehingga tidak perlu memasang 2 unit relay

13

Kurva Operasi Relay Over Load & Over Current

I (x In = daya kontrak)

t (menit)

1.05 In 1.2 In 1.5In 1.8 In 4.00 In

61.9

18.2

9.3

Time inverse F50/51 OVER CURRENT

Thermal Over load F49

60.0

20.0

10.0

0.9

Instant = 0.15 detik

14

Dari kurva di atas

Element Thermal Over Load bekerja mulai kisaran Arus 1.05 In, maka

1.05 x In Trip pada 61.9 menit




Pada Arus sebesar 4 x In dengan waktu trip 54 detik, akan sangat berpotensi

merusak peralatan (terbakar) sehingga diperlukan Pengaman ke-2 yaitu Over

Current Relay (OCR) yang direkomendasikan mulai menjaga dari 1.8 In

1

2

15

1.05 - 1.8 In (Arus Beban lebih) Relay Over Load (F49)

1.8 In - dst.. (Arus Gangguan) OCR(F50/51)

Sehingga pada besar arus 4 In, waktu trip tidak lagi di 54 detik namun

dapat di atur secepat mungkin mendekati instant (0.15 det) sesuai

dengan setting yang dimasukan.

16

Aktivasi Fitur OLR

Agar fungsi Thermal pada OLR bisa berfungsi

optimal, maka fitur berikut harus diaktifkan :

- Cold Start seting lama trip mengikuti TDL 2003- Hot Start seting kecepatan cooling down

secara

- CB Blocking/Latching seting lama block trip

17

Hot Start Thermal Overload

Bila Pelanggan tetap menarik kuantitas arus yang sama setelah

Trip-1, maka Trip-2 akan berlangsung lebih cepat karena Thermal

Element masih menyimpan Persentase Thermal

Trip-1

Trip-2

Trip-3

Dari Tabel di atas, trip-2 lebih cepat dari trip-1 dst..

Fungsi ini berfungsi untuk memberikan kesempatan pada peralatan

seperti Trafo, kabel, Connector untuk Cooling Down

18

CB Blocking/Latching

Setelah trip-1, Overload Relay akan memblokir

CB(latching) sehingga Pelanggan tidak bisa

memasukan CB sampai dengan waktu yang dapat

diprogram.

Hal ini bertujuan untuk memberikan kesempatan

kepada peralatan : trafo, kabel & connector untuk

Cooling down

Perangkat Pembatas dan Proteksi Beban

+

--

RELAI PROTEKSI

PMT

CT

PT

TRIPPING COIL

BATERE

S = 3 x VL x In

VariabelTegangan

TM(Teg Menengah)

TR(Teg Rendah)

VL 20 kV 380 V

Vf 11.55 kV 220 V

S : Daya Kontrak (VA)VL : Teg line (teg fasa-fasa) (V)Vf : Teg fasa (teg fasa-netral) (V)In : Arus sesuai daya Kontrak (A)

S = 3 x Vf x Inatau

Contoh :Menghitung Beban Nominal Plg

Daya kontrak 1.110.000 VA

S = 3 x VL x In1.110.000 = 3 x 20.000 x InIn = 1.110.000 / (3 x 20.000)

= 32 A

Waktu Kerja Pembatas Daya

Daya kontrak 1.110.000 VAIn 32 A

1.05 In = 7.35 A trip dlm waktu > 60 menit

1.20 In = 8.40 A trip dlm waktu < 20 menit

1.50 In = 10.5 A trip dlm waktu < 10 menit

4.00 In = 28.0 A gangguan

Fungsi Thermal

Fungsi Proteksi

23

Contoh Setting Pembatasan Beban

A32

kV 20 . 3

kVA 1110

Sistem Tegangan . 3

Kontrak Daya

A3.20

A5 x 50

32

Daya Kontrak Pelanggan = 1110 kVATegangan Sistem = 20 kV

Arus Daya Kontrak per phasa

Arus Daya tersambung sekunder

Ratio CT yang dipilih = 50/5 AArus CT primer = 50 AArus CT sekunder = 5 A

Contoh Setting OLR

(entry dgn parameter primer CT)

Parameter Setelan

I1 50 A

I2 5 A

In 32 A

Freq. 50 Hz

13 menit

System Setting untuk Pelanggan TM 1110 kVA

Arus nominal primer CT yang digunakan

Arus nominal Sekunder CT yang digunakan

Arus Kontrak Pelanggan

Frekwensi Sistem

Konstanta Thermis untuk kurva Thermal shg

Persentase Arus Trip/Arus Kontak mencapai

kriteria TDL (trip di 1.05 % In)

Nb : kolom diblok Hijau adl seting dasar yg dimasukkan ke relay

Contoh Setting OLR

(entry dgn parameter sekunder CT)

Parameter Setelan

In 3.2 A

Freq. 50 Hz

13 menit

System Setting untuk Pelanggan TM 1110 kVA

Arus Kontrak Pelanggan

Frekwensi Sistem

Konstanta Thermis untuk kurva Thermal shg

Persentase Arus Trip/Arus Kontak mencapai

kriteria TDL (trip di 1.05 % In)

Nb : kolom diblok Hijau adl seting dasar yg dimasukkan ke relay

Pemilihan Rasio CT TM

26

Contoh :

Daya 1.110 kVA In = 32 A1.05 In 33.6 A

Pilih CT shg

(1.05 In / Ip CT)* 100%

Mendekati 120% tetapi tdkmelebihi 120 %

Pilihan jatuh pada CT 30/5

In 32 A

Rasio CT TMEvaluasi % beban1.05 In % beban

10 / 5 33,6 336%15 / 5 33,6 224%20 / 5 33,6 168%25 / 5 33,6 134%30 / 5 33,6 112%40 / 5 33,6 84%50 / 5 33,6 67%75 / 5 33,6 45%

100 / 5 33,6 34%150 / 5 33,6 22%200 / 5 33,6 17%400 / 5 33,6 8%

27

Pembatasan Pemakaian

Daya Kontrak Pelanggan

Dikarenakan keterbatasan supply listrik di beberapa daerah

PLN memberikan pembatasan pemakaian listrikpelanggan hingga sekian persen dari daya kontrak

Contoh :

Pelanggan dengan Daya Kotrak 1110 kVA

Hanya dapat memakai 20 % dari daya kontrak pada waktu beban puncak 18.00 22.00

Double Current Reference (Double setting)

28

A32

kV 20 . 3

kVA 1110

Sistem Tegangan . 3

Kontrak Daya

Daya Kontrak Pelanggan = 1110 kVATegangan Sistem = 20 kV

Arus Daya Kontrak per phasa

Referensi Arus :

Pembatasan Pemakaian Daya Kontrak

Pemakaian daya listrik yang diizinkan pada WBP = 20 % daya Kontrak

= 20 % . 32 A

= 6.4 A

In1 = 32 A pada Luar Beban Puncak

In2 = 6.4 A

29


Relay

Referensi Arus

In1=100%In

In2=20%In

In= Arus daya kontrak

Pembatasan Beban

Timer


Parameter Setelan

I1 50 A

I2 5 A

In1 32 A

In2 6.4 A

Freq. 50 Hz

TW 13 menit

Parameter Setelan

In1 3.20 A

In2 1.28 A

Freq. 50 Hz

TW 13 menit

TUGAS 1

Pelanggan Mengajukan Pasang Baru ke PLN Distribusi Bali

dengan Daya Kontrak 2.180.000 VA. Tugas anda sebagai

Engineer PLN menentukan :

1. Rasio CT yang harus dipasang

2. Seting OLR (entry dengan parameter sekunder CT)

Untuk memastikan bahwa seting OLR anda benar, maka lakukan

perhitungan lama trip relay apakah sudah sesuai dengan aturan

lama trip aturan TDL 2003 (di beban 1.05 In; 1.2In; 1.5In) ?

32

GFR akan dibahas pada mata kuliah proteksi yang lain

(pada mata kuliah ini hanya membahas pembatasan daya

kontrak sesuai TDL 2003)

33

Proteksi Overcurrent

Selain Overload, perlu difungsikan element Overcurrent

untuk memproteksi pelanggan dari arus-arus gangguan.

Overcurrent mulai menjaga dari 1.8 x In (arus kontrak)

Karena di atas 1.8 In tidak lagi dianggap sebagai Arus

beban lebih namun sebagai Arus Gangguan

Rumus Overcurrent mengacu standard IEC & IEEE

t(I) =

Btmsx

I

I

AC

s

gangg1

dengan :

t(I) = lama waktu trip pada saat terjadi arus gangguan

Is = Arus Seting (pick up awal)

Tms = Time multiple Seting (konstanta pengali kurva)

Ig = Arus gangguan

THREE-PHASE OVERCURRENT, SENSITIVE EARTH FAULT AND

AUTORECLOSE RELAY

Nama Kurva A B C

IEC A Standard Inverse 0.14 0 0.02

IEC B Very Inverse 13.5 0 1

IEC C Extr. Inverse 80 0 2

IEEE Moderate Inverse 0.0104 0.0226 0.02

IEEE Short Inverse 0.00342 0.00262 0.02

IEEE Very Inverse 3.88 0.0963 2

IEEE Inverse 5.95 0.18 2

IEEEExtremely Inverse 5.67 0.0352 2

Karakteristik Kurva proteksi : Waktu trip langsung reset

Parameter Seting Besar

Is atau I> 57.6

Tms 0.05

Kurva IEC A Standard Inverse

Ip 100

Is 5

A32 kV 20 . 3

kVA 1110

Sistem Teg. . 3

Kontrak Daya

Arus Daya Kontrak

PROTEKSI OVERCURRENT

Is = 1.8 x In =57.6 A ; tms = 0.05

Kurva Arus-waktu = IEC A Standard Inverse

CT = 100/5

Waktu trip overcurrent yang didapat sbb:

Seting Proteksi Overcurrent

Lakukan cek

mengguanakan rumus

OverCurrent IEC dan

IEEE apakah di arus

gangguan 4 In waktu tripnya < waktu

trip di 1.5 In (thermal)

Kondisi sebenarnya di lapangan

Parameter Seting OLR Besar

I1 ?

I2 ?

In1 ?

In2 ?

Konstanta thermis () ?

Cold start Aktif/tdk

Hot start thermal Aktif/tdk

Frekuensi ?

Parameter Seting Proteksi Besar

Is atau I> ?

Kurva ?

tms ?

I>> ?

t ?

Io> ?

Kurva ?

Tms ?

Aturan TDL 2003 kurva tdk boleh

berimpit dg kurva

proteksi

Aturan OC IEC&IEEE kurva tdk boleh

berimpit dg kurva

thermal

Seting harus tahan :* In rush Current trafo

TUGAS 2

Pelanggan Mengajukan Pasang Baru ke PLN Distribusi Bali

dengan Daya Kontrak 2.180.000 VA. Tugas anda sebagai

Engineer PLN menentukan :

1. Seting Proteksi yang harud dimasukkan ke relay

menggunakan CT 200/5

Untuk memastikan bahwa seting OLR anda benar, maka lakukan

perhitungan lama trip relay apakah sudah sesuai dengan aturan

lama trip aturan Overcurrent IEC dan IEEE?

TUGAS 21. Apa dampak yang bisa anda analisa jika kurva thermal

diseting menggunakan kurva proteksi

2. Apa dampak jika kurva proteksi beririsan dengan kurva

proteksi pada range daerah thermal bekerja

proteksi pelanggan (pembatas daya - thermal)

Documents