STATOR EARTH FAULT PROTECTION

WIMBO HARYO A

1

PendahuluanSenin, 19 Agustus 2013 GTG Pabrik-4 lepas sinkron daribus 00-SG-101 11kV (breaker 52-G1 open). Indikasidiperoleh dari voltage relay TOV yang bekerja sebagaiproteksi stator earth fault. Menurut IEEE Std. 242-2001proteksi terhadap stator earth fault dapat diaplikasikandengan menggunakan overvoltage relay yang mendeteksi3rd harmonic voltage pada terminal generator. Jika terjadiphase-to-ground fault pada stator maka nilai dari 3rd

harmonic voltage akan meningkat sehingga menyebabkanovervoltage relay bekerja.

2

Gambar 1.1 Skema 3rd harmonic voltage untuk proteksi ground-fault

3

Setting Value

Trip Level 4 Volt

Timming 1.5 Sec

Function OVERVOLTAGE

Filter WITH LP FILTER

Hasil Kalibrasi

Trip Level 4.5 Volt

Timming 1.55 Sec

Seperti yang ada pada generator protection panel Pabrik-4, proteksi

stator earth fault menggunakan Relay TOV GE 5033B110G00C. Relay

TOV tipe single phase dilengkapi dengan filter terhadap 3rd harmonic

dengan setting sebagai berikut:

Gambar 1.2 TOV Relay4

Normal sinusoidal (50Hz)

2nd Harmonic Voltage (100Hz)

3rd Harmonic Voltage (150Hz)

Pembahasan

• 3RD Harmonic Voltage

Output gelombang dari 3rd harmonic voltage yang disimulasikandengan simview PSIM

Gambar 2.1 Output Gelombang Sinusoid

5

Pengaruh simulasi dari 3rd harmonic voltage menyebabkan output gelombangmenjadi tidak sempurna dan value dari tegangan juga berubah semula 14,1 Vmenjadi 15,2 V. Menyebabkan kondisi unbalance.

Gambar 2.2 Pengaruh 3rd harmonic voltage

6

• Output Osilosgraph Recorder

Chanel 1

Chanel 2

Chanel 3

Chanel 4

3rd harmonic voltage

Zero cross detection

Berikut tampilan dari osilosgraph recorder yang direkam pada 19 Agustus

2013. Chanel 1 merupakan inputan Relay TOV dari sec. PT open delta dan

Chanel 2-4 merupakan output gel tegangan dari sec. PT wye

Gambar 2.3 Output tegangan osilosgraph detector

7

Nilai dari 3rd harmonic voltage pada generator berkisar 1– 6% dari tegnominal saat kondisi normal. Pembebanan yang terjadi pada generatorberpengaruh terhadap perubahan nilai dari 3rd harmonic voltage. Mengukurperubahan 3rd harmonic voltage dapat dilakukan dengan perbandingan nilaitegangan generator disisi terminal (Vt) dan tegangan disisi netral connection(Vn).

• 3rd Harmonic Voltage pada Stator Winding

Stator winding

N100% V line-to-netral per phase

Vn Vt

Gambar 2.4 100% stator earth fault protection

8

Berikut Perubahan yang terjadi pada distribusi 3rd harmonic voltage distator winding saat kondisi normal, kondisi ground fault pada sisi netralconnection, dan kondisi ground fault pada terminal.

Vt

Vn

Netral (0%) Terminal (100%)

Stator Winding

No Load

Full Load

Gambar 2.5 Magnitude 3rd harmonic voltage kondisi normal

9

10

Vt

Vn

Netral (0%) Terminal (100%)

Stator Winding

No Load

Full Load

Gambar 2.6 Magnitude 3rd harmonic voltage kondisi ground fault di netral connection

Pada gambar 2.6 telah menjelaskan bahwa kenaikan 3rd harmonicvoltage menyebabkan relay overvoltage TOV yang berada di sisiterminal stator bekerja diakibatkan adanya ground fault pada sisi netralconnection.

11

Vt

Vn

Netral (0%) Terminal (100%)

Stator Winding

No Load

Full Load

Gambar 2.7 Magnitude 3rd harmonic voltage kondisi ground fault di sisi terminal

12

• Kesimpulan dan Saran

13

Gambar 3.1 (a) VL-N sisi incoming generator dan (b) VL-N sisi incoming integrasi