studi kelayakan koordinasi proteksi saluran...

Presentasi Sidang Tugas Akhir (Ganjil 2013) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS

Nama : Rizky Haryogi ( 2208 100 106) Dosen Pembimbing 1. Ir. R. Wahyudi 2. Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT.

STUDI KELAYAKAN KOORDINASI PROTEKSI SALURAN DISTRIBUSI 20 kV PADA SISTEM KELISTRIKAN KERETA LISTRIK

(KRL) DI PT. KERETA API INDONESIA (PERSERO) RESOR LAA 1.9 JATINEGARA, DKI JAKARTA

Presenter

Presentation Notes

Pada sistem kereta rel listrik, energy dari catenery disalurkan ke kereta melalui pantograph yang berbentuk satu lengan (single arm) dan mempunyai kapasitas arus maksimum 700 A. Pada satu set KRL yang terdiri dari dua gerbong terdapat dua buah pantograph yang diletakkan di atas atap gerbong G1 dan G2. Energi yang melalui pantograph ini digunakan untuk melayani semua kebutuhan listrik di dalam sistem kereta. Pemakaian energi listrik yang paling besar adalah digunakan untuk menggerakkan motor-motor penggerak roda. Dalam satu set KRL terdapat delapan motor penggerak yang diletakkan di bagian bawah gerbong G1 dan G2 yang masing-masing gerbong terdapat empat buah motor M1 — M4. Motor yang digunakan adalah motor induksi tiga fasa 155 KW yang memiliki rating kecepatan 1659 rpm, dan membutuhkan tegangan 1716 Volt AC pada frekuensi 50 Hz. (Data : KRL buatan HOLEC-BN). Distribusi tegangan listrik pada KRL seperti pada gambar 2.1. Gambar 2.1 Diagram distribusi tegangan listrik pada KRL Untuk dapat mencatu motor AC yang digunakan sebagai penggerak utamanya, maka diperlukanlah inverter untuk mengubah sumber DC yang tersedia menjadi sumber AC tiga fasa. Inverter ini selain untuk mengubah DC menjadi AC juga berfungsi untuk mengatur kecepatan putaran motor sesuai yang diinginkan melalui pengaturan tegangan dan frekuensi yang dihasilkan. Dengan demikian inverter merupakan bagian yang paling utama dari sistem KRL sebab semua operasi KRL mulai dari start, penambahan kecepatan dan pengereman diatur melalui inverter ini. Dalam satu set KRL terdapat dua set inverter yang masingmasing digunakan untuk melayani empat buah motor. Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya bahwa kualitas tegangan pada catenery adalah tidak baik, sedangkan untuk memperoleh keluaran inverter yang stabil diperlukan masukan yang stabil pula. Untuk itu tegangan catenery perlu distabilkan. DC to DC Converter adalah suatu rangkaian yang mampu memberikan tegangan DC konstan yang berasal dari tegangan yang berubah-ubah. Pada sistem KRL, rangkaian pengubah tegangan DC menjadi tegangan DC yang lain disebut line chopper. Line chopper ini selain berfungsi untuk menstabilkan tegangan masukan dari inverter juga berfungsi untuk menyalurkan kembali energi yang dibangkitkan oleh motor pada saat pengereman ke jala-jala. Akan tetapi energi yang dibangkitkan pada mat pengereman tidak semuanya bisa dikembalikan ke jala-jala oleh line chopper. Kelebihan energi ini akan dibuang ke sebuah resistor yang disebut brake resistor. Sistem yang mengatur pembuangan energi ke brake resistor ini disebut braking chopper. Braking chopper ini juga berfungsi untuk menstabilkan DC link, yaitu pada saat tegangan kapasitor pada DC link melebihi yang ditentukan maka pada saat itu pulalah braking chopper mulai bekerja.

DAFTAR ISI PENDAHULUAN LANGKAH-LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG PERHITUNGAN DAN ANALISA KESIMPULAN

PENDAHULUAN (1) LATAR BELAKANG • Kereta Listrik merupakan salah satu unit usaha yang

dimiliki oleh PT. Kereta Api Indonesia (Persero). Karena perannya yang vital sebagai alat transportasi massal, kereta listrik membutuhkan suplai tegangan yang handal dan kontinu.

PENDAHULUAN (2) TUJUAN • Memodelkan, mensimulasikan, dan menganalisis sistem

kelistrikan GLAA Jatinegara. • Mengetahui koordinasi rele pengaman arus lebih yang

terpasang pada sistem kelistrikan GLAA Jatinegara saat ini. • Mendapatkan setelan dan koordinasi pengaman arus lebih

yang tepat pada sistem kelistrikan GLAA Jatinegara.

PENDAHULUAN (3) Batasan Masalah • Peralatan pengaman yang disetting dan dikoordinasikan

adalah rele arus lebih (overcurrent relay) dan fuse DC. • Tempat pengambilan data hanya di Gardu Listrik Aliran

Atas (GLAA) Jatinegara. • Software yang digunakan untuk simulasi adalah

menggunakan ETAP 7.0.0 dan untuk menggambarkan kurva karakteristik rele pengaman arus lebih digunakan Star-Protective Device Coordination

DAFTAR ISI PENDAHULUAN LANGKAH-LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG PERHITUNGAN DAN ANALISA KESIMPULAN

LANGKAH PENELITIAN START

Pengumpulan Data dan Literatur

Pemodelan Single Line Diagram Sistem pada Software ETAP

Analisis Loadflow

Simulasi dan Analisis Hubung Singkat

Simulasi Setting Koordinasi Sistem Proteksi

Setting Koordinasi Aman?

Resetting Rele

Pembuatan Laporan

STOP

Tidak

Ya

PENDAHULUAN LANGKAH-LANGKAH PENELITIAN TEORI PENUNJANG PERHITUNGAN DAN ANALISA KESIMPULAN

DAFTAR ISI

FUSE (I) Alat pemutus yang memiliki bagian yang dirancang khusus untuk melebur dan membuka rangkaian jika arus yang melewatinya melebihi suatu nilai tertentu dalam waktu tertentu. Salah satu karakteristik penting dari elemen fuse adalah hubungan antara waktu dengan arus yang membentuk kurva yang didefinisikan sebagai :

• Kurva Minimum Melting Time : menunjukkan perbandingan antara waktu dan arus pada saat

pengaman lebur mulai meleleh karena adanya arus gangguan • Kurva Maksimum Clearing Time menunjukan perbandingan antara waktu dan arus dari saat

pengaman lebur meleleh kemudan putus hingga busur api padam.

Fuse (II) Dalam pemilihan fuse hal-hal yang perlu diperhatikan adalah 1. Voltage rating yaitu dimana harus mempertimbangkan kemungkinan

overvoltages yang terjadi pada fuse tersebut. Overvoltages pada fuse harus dipertimbangkan agar mencegah malfunction yang mungkin terjadi pada fuse.

2. Current rating harus lebih besar atau sama dengan arus maksimum yang melewati fuse tersebut. Pemilihan current rating yang lebih besar juga diperbolehkan untuk mempertimbangkan dari sisi koordinasi proteksinya.

3. Interrupting rating adalah kemampuan fuse melakukan pemutusan ketika terjadi arus hubung singkat maksimum tanpa menimbulkan ledakan pada fuse.

RELE ARUS LEBIH Rele arus lebih merupakan suatu jenis rele yang bekerja berdasarkan besarnya arus masukan, dan apabila besarnya arus masukan melebihi suatu harga tertentu yang dapat diatur maka rele arus lebih bekerja. Berdasarkan karakteristik waktunya rele arus lebih dibedakan atas 3 jenis yaitu:

Instantneous Rele Definite Rele Inverse Rele

Presenter

Presentation Notes

Rele Arus Lebih Definite Peralatan rele proteksi dengan menggunakan karakteristik definite time yang di seting pada rele, hanya didasarkan pada waktu kerjanya proteksi dengan tidak melihat besarnya arus gangguan. Rele Arus Lebih Instant Prinsip kerja rele jenis ini adalah tanpa penundaan waktu, tapi masih bekerja dengan waktu cepat sebesar 0.1detik, pada umumnya kurang dari 0.05 detik Rele Arus Lebih Inverse Peralatan rele proteksi dengan menggunakan karakteristik inverse time relay, karakteristik grafiknya terbalik antara arus dan waktu, dimana semakin besar arus gangguan hubung singkat maka semakin kecil waktu yang dibutuhkan untuk membuka pemutus (PMT) sehingga dalam setingnya nanti rele jenis ini perlu mengetahui besarnya arus hubung singkat untuk tiap seksi di samping arus nominalnya serta kurva karakteristik rele.


DAFTAR ISI

SISTEM DISTRIBUSI 20kV GLAA (Gardu Listrik Aliran Atas) Jatinegara

Perhitungan dan rekomendasi koordinasi tipikal 1 Pada tipikal 1 terdapat dua buah

rele arus lebih yang akan diatur, yaitu OCR primer T.rect 3000 kW, dan OCR Grid U1. Rele arus lebih yang pertama adalah rele OCR primer T.rect 3000 kW yang merupakan rele arus lebih yang berperan melindungi bus 1. Selanjutnya ada rele OCR H2 sebagai pelindung Grid jika terjadi gangguan.

Penjelasan gambar kurva di samping adalah sebagai berikut :

Adanya jeda cukup besar antara FLA trafo dan setting eksisting overcurrent pickup rele 23.

Perhitungan dan rekomendasi koordinasi tipikal 1

Rele primary T4 – CB 6 Manufacturer : General Electric Model : Multilin IAC 52-B Curve Type : Inverse CT Ratio : 300 / 5 Isc max 4 cycle bus 1 : 12830 A Isc min 30 cycle bus 1 : 2500 A FLA primary T2 : 101 A Setting Arus IDMT (I >) ≤ Ips≤ ≤ Ips ≤ 1,77 ≤ Ips ≤ 50 Dipilih Tap = 2 A (Range 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 16) Time Setting IDMT Waktu operasi = td = 0.3 T = Time Dial

T = T = T = 5.7 T ≥ 5.7 Dipilih T = 5,7 (Range T 0.5 – 10 dengan step

0.01) Current Setting Highset (I >>) Ips ≤ Ips ≤ Ips ≤ 33.3 Dipilih Tap = 33.3 A (pickup range 10 – 40 dengan step 1) Time delay (t>>) : 0,1 s


Rele Grid PLN – CB H2 Manufacturer : ABB Model : REF 610 Curve Type : IEC-Extremely Inverse CT Ratio : 300 / 5 Isc max 4 cycle bus1 : 2890 A Isc min 30 cycle bus1 : 2500A FLA : 212.6 A Setting Arus IDMT (I >) In ≤ Ip ≤ In

≤ Ip ≤ 0,74 In ≤ Ip ≤ 6.67 In Dipilih Tap = 1 In (Range CT 0,3 – 5 In dengan step 0.1) Nilai Aktual Iset = 1 x 300 = 300 A Time Setting IDMT Waktu operasi = td = 1 T = Time Dial

T = T = T = 0.66 T ≥ 0.66 Dipilih T = 1 (Range T 1 – 15 dengan step 0.1) Current Setting Highset (I >>) Ip ≤ Ip ≤ Ip ≤ 6.7 Dipilih Tap = 6,7 In (Range CT 0,5 –35In dengan step 0.1) Nilai aktual Iset = 6,7 x 300 = 2010 A Time delay (t>>) : 1.8s

Penjelasan kurva di samping adalah jeda antara FLA trafo dengan setting pickup rele 23 mengecil, sehingga apabila FLA trafo melebihi rating, rele 23 akan langsung trip


Pada tipikal 2 terdapat tiga buah rele arus lebih yang akan diatur, yaitu RelayD6, OCR H4S, OCR H4P. Rele arus lebih yang pertama adalah adalah rele yang melindungi hubung singkat di dekat beban (JGA) yang selanjutnya dibackup oleh OCR H4S, dan OCR H4P untuk melindungi Bus1 20 kV.

• Penjelasan gambar kurva di samping adalah sebagai berikut :

Tanda lingkaran berwarna merah menunjukkan bahwa koordinasi ini dirasa masih kurang sesuai karena dikhawatirkan akan terjadi salah koordinasi karena kurva karakteristik yang masih bertabrakan.


Rele R.D.6 – CB33 Manufacturer : ABB Model : REB 500 Curve Type : Normal Inverse CT Ratio : 20 / 5 Isc max 4 cycle bus 2 : 287 A Isc min 30 cycle bus 2 : 249 A FLA = = = 14,4 A Setting Arus IDMT (I >) 1,2 × FLA. < Ip< 0,8 × Isc Min. Bus 2 1,2 × 14,4 < Ip < 0,8 × 249 17,28 < Ip < 199.2 In ≤ Ip ≤ In 0.86 In < Ip < 9.96 In Dipilih Tap = 2,05 In (Range CT 0.04 – 2.5In dengan step 0.01) Setting Aktual Iset: Tap x CT.Prim = 2,05 x20 = 41 A Time Setting IDMT Waktu operasi = td = 0.1s T = Time Dial

T = T = T> 0.02 . Dipilih T=0.04 (Range T 0.02 – 60 dengan step 0.01) Current Setting Highset (I >>) Ip ≤ 0,8 × Isc Min. Bus 2 Ip ≤ 0.8 ×249 Ip ≤ In Ip ≤ 9.96 In Dipilih Tap = 9,96 In (pickup range CT 0.1 – 20In dengan step 0.1) Setting Aktual Iset : Tap x CT.Prim = 9,96 x20 = 199,2 A Dipilih time delay = 0,1 s

Perhitungan dan rekomendasi koordinasi tipikal 2 Rele Secondary H4S– CB3 Manufacturer : ABB Model : REB 500 Curve Type : Normal Inverse CT Ratio : 20 / 5 Isc max 4 cycle bus 16 : 287 A Isc min 30 cycle bus 16 : 249 A FLA secondary T1 : 19.25 A Current Setting IDMT ( I > ) 1,05 × FLA secondary T1 < Ip < 0,8 × Isc Min. Bus16 1,05 × 19.25< Ip< 0,8 ×249 20.2 < Ip < 199.2 In < Ip < In 1.01In < Iset < 9.96In Dipilih Tap = 1.1 In (Range CT 0.04 – 2.5In dengan step

0.01) Setting Aktual Iset : Tap x CT.Prim. 1.1x20 = 20,21 A

Time Setting IDMT ( Time Dial ) Dipilih waktu operasi (td) =0,1+0,2= 0,3 s T = T= T> 0.06. Dipilih T=0,06 (Range T 0.02 – 60 dengan step 0.01) Current Setting High Set ( I>> ) Ip < 0,8 × Isc Min. Bus16 Ip ≤ 0,8 × 249 Ip ≤ 199.2 Ip < In Ip ≤ 9.96 In Ip = 9.96 In (pickup range CT 0.1 – 20 In dengan step 0.1) Setting Aktual Iset : Tap x CT.Prim. 9.96 x 20 = 199.2 A Time Delay Dipilih time delay = 0,3 s

Perhitungan dan rekomendasi koordinasi tipikal 2 Rele primary H4P – CB H4 Manufacturer : ABB Model : REB 500 Curve Type : Normal Inverse CT Ratio : 10 / 5 Isc max 4 cycle bus 17 : 2890 A Isc min 30 cycle bus 17 : 2500 A FLA primary T1 : 5.77 A Current Setting IDMT ( I > ) 1,2 × FLA primary T1< Iset < 0,8 × Isc Min. Bus 17 1,2 × 5.77 < Ip < 0,8 × 2500 6.92 < Ip< 2000 In < Ip < In 0,69 In < Ip < 200 In Dipilih Iset = 0.69 In (Range CT 0.04 – 2.5In dengan step

0.01) Setting Aktual Iset : Tap x CT.Prim= 0,69 x 10 = 6,9 A

Time Setting IDMT ( Time Dial ) T = T = T > 0,08, ditentukan T= 0,08 (Range T 0.02 – 60 dengan step 0.01) Current Setting High Set ( I>> ) Ip ≤ 0,8 x Isc Min. Bus1 Ip ≤ 0,8 × 2500 Ip ≤ 2000 Ip < In Ip < 200 In Dipilih Iset = 11 In (pickup range CT 0.1 – 20 In dengan step 0.1) Nilai Aktual : Tap x CT.Prim. 11 x 10 = 110A Time Delay Dipilih time delay = 0,12 s

Tanda lingkaran berwarna merah menunjukkan bahwa koordinasi antara OCR H4S dan H4P bisa dikatakan baik, karena tidak terjadi miss-coordination dan overlap antar rele tersebut. Jadi apabila terjadi gangguan hubung singkat pada Bus diatas beban ,rele yang pertama kali bekerja adalah R D6 , apabila gagal yang selanjutnya bertindak sebagai backup adalah OCR H4S, jika masih ada arus gangguan maka rele OCR H4P akan bekerja (trip).

Penjelasan kurva gambar di samping adalah :

Pada kondisi eksisting kurva proteksi DCFuse 2 terdapat delay peleburan elemen fuse dari 0.08s hingga 0.011 s. Hal ini bisa beresiko merusak peralatan yang seharusnya bisa terlindungi

DCFuse 2 Jenis DCFuse 2 : Gould Shawmut Tipe Fuse : A4BQ FLA : 1000 A I cont bus 14 : 624.9 A Isc bus 14 : 7842 A Demi mempertimbangkan kapasitas arus kontinyu pada bus 14, maka dipilih rating fuse 650 A. Kapasitas

arus kontinyu fuse , adalah 150% dari rating arus fuse, yaitu : Imaks fuse : = 975A Jadi, DCFuse 2 adalah peralatan pengaman rectifier yang memiliki Isc -bus sebesar 7842 A dan

memadamkan arus gangguan tersebut pada waktu 0,0104 s.

Penjelasan dari kurva di samping adalah :

Tanda lingkaran berwarna merah menunjukkan bahwa apabila terjadi arus gangguan (Isc),elemen DC Fuse 2 akan langsung putus dan tidak terjadi delay.


DAFTAR ISI

KESIMPULAN 1. Hasil plot kurva data eksisting GLAA Jatinegara

memperlihatkan bahwa ada rele yang terjadi miss-coordination dan overlaping antara rele utama dengan rele backup. Hal ini berarti koordinasi kerja antar rele tidak dapat berjalan dengan baik dan tidak sesuai urutannya.

2. Melakukan perhitungan manual dan disimulasikan. Hasil plot kurva hasil resetting GLAA Jatinegara memperlihatkan bahwa tidak ada rele yang terjadi miss-coordination dan overlaping antara rele utama dengan rele backup.

SARAN Karena adanya setelan yang kurang tepat serta koordinasi yang kurang baik pada beberapa peralatan pengaman tersebut, maka direkomendasikan untuk melakukan penggantian setelan sesuai dengan setelan yang diperoleh dari hasil analisis yang telah dilakukan dalam tugas akhir ini. Sehingga diharapkan dapat membantu pelayanan transportasi umum ini menjadi lebih optimal

SEKIAN TERIMAKASIH

studi kelayakan koordinasi proteksi saluran...

Documents