studi koordinasi rele pengaman pada sistem...

STUDI KOORDINASI RELE PENGAMAN PADA SISTEM

KELISTRIKAN PLTU EMBALUT, PT. CAHAYA FAJAR KALTIM

Oleh: Andi Nur Arief Wibowo2207 100 028

Dosen Pembimbing :1. Dr. Ir. Margo Pujiantara, MT.2. Ir. Sjamsjul Anam, MT.

PENDAHULUAN

Latar Belakang

• Pentingnya koordinasi proteksi pada sistempembangkit

• Setelah diadakan penghubungan denganjaringan sistem kelistrikan Mahakam 150kV, koordinasi rele belum ditera ulang secarakeseluruhan.

Tujuan

• Memberikan gambaran mengenai koordinasisistem proteksi pada kondisi sistem kelistrikanPLTU Embalut, PT Cahaya Fajar Kaltim yang dihubungkan dengan jaringan distribusi 150kV Mahakam.

Batasan Masalah

• Analisa koordinasi yang dilakukan adalahanalisa koordinasi proteksi arus lebih.

• Arus lebih yang dianalisa adalah arus lebihgangguan fasa.

• Simulasi menggunakan ETAP 7.0 dan STAR Coordination Device Protection.

• Studi kasus dilakukan di PLTU Embalut, PT. Cahaya Fajar Kaltim, Tenggarong, Kalimantan Timur.

SISTEM KELISTRIKAN EKSISTING PLTU EMBALUT, PT .CAHAYA FAJAR KALTIM

Single Line Diagram

Generator 1

Ke bebanauxiliary 1

Generator 1 (Auxiliary)

Generator 2

Ke bebanauxiliary 2

Generator 2 (Auxiliary)

Penyulang PLN 150kV

Dari Gen 1 Dari Gen 2

Kapasitas Suplai Tenaga

• Sistem kelistrikan PLTU Embalut, terdiri dari :▫ Generator berkapasitas 2 x 25 MW, Pulverized

Coal▫ Power Grid 150kV PLN, 687MVASc▫ Bus Auxiliary masing masing generator▫ Bus Secondary Trafo untuk starting awal

Kapasitas Beban Terpasang

No LUMP ID Kapasitas Beban(kVA)

1 Load AUX 1 10002 Load AUX 2 10003 Coal Conveyor 1 12504 Water Supply 6005 Coal Conveyor 2 12506 Load ESP 1000

No MOTOR ID Kapasitas Beban (kW)

1 Feedwater Pump 1 4402 Feedwater Pump 3 4403 Forced Draft Fan 1 3604 Fan Mill 1 3605 Fan Mill 2 3606 Fan Mill 3 3607 Circulating Water Pump 1 4508 Circulating Water Pump 2 4509 Circulating Water Pump 3 45010 Fan Mill 6 36011 Fan Mill 5 36012 Feedwater Pump 2 44013 Forced Draft Fan 2 40014 Fan Mill 4 360

•Pada pembangkit memiliki bebanauxiliary berupa beban motor dan bebanlump.•Beban terpasang untuk pemakaiansendiri sejumlah 4850 kVA untuk bebanlump, dan 5590 kW untuk beban motor

Peralatan Rele Arus Lebih

• Peralatan pengaman yang digunakan pada PLTU Embalut adalah :▫ Untuk pengaman motor dan trafo : rele Nari MGT Karena keterbatasan library ETAP 7.0, maka pada

simulasi diasumsikan menggunakan rele Merlin Gerin .

▫ Untuk pengaman penyulang interkoneksi 150kV PLN : Siemens 7SJ46

ANALISA DAN SIMULASI

Analisa Arus Hubung Singkat

• Untuk perhitungan arus Hubung Singkat yang dibahas adalah :▫ Arus hubung singkat minimum (30 Cycle) Untuk arus hubung singkat minimum dihitung pada

kondisi hanya 1 generator bekerja.▫ Arus hubung singkat maksimum (1/2 – 4 Cycle) Untuk arus hubung singkat maksimum dihitung

pada kondisi semua generator bekerja.

Tabulasi Hubung SingkatBus ISC MIN (kA) ISC MAX (kA)

ID kV

BUS GEN 1 6.3 10.23 42.22

BUS GEN 2 6.3 10.23 42.22

TR 1A 150 0.297 3.64

TR 1B 6.3 10.23 42.22

TR 2A 150 0.297 3.64

TR 2B 6.3 10.23 42.22

AUX GEN 1 6.3 5.794 12.82

AUX GEN 2 6.3 5.794 12.88

Bus Conv. 0.38 22.65 34.5

ESP 0.38 21.014 31.67

TO PLN 150 0.297 3.64

BUS 78 150 0.297 3.64

Jalur TipikalTipikal 1 Tipikal 3 Tipikal 2

Eksisting Tipikal 1

Pickup Relediluar kurva

damage

Time delay bersamaan

Isc Max = 31.71 kA

Isc Min= 5.794 kA

RELAY 6112Manufaktur : Merlin GerinModel : SEPAM 1000Bentuk Kurva : SITCT : 200/5

Setting Low Set (I<)Current Set

Dipilih Iset sebesar 0.8In0.8In x 200 = 160A

Time Dial SetWaktu yang diinginkan, td = 0.1s

Setting Rele Tipikal 1

D = 0.11Dipilih time dial 0.2s

Setting High Set (I>)Instantaneous Current Set

Dipilih Iset sebesar 8In8In x 200 = 1600ATime delay = 0.1s

RELAY 6012Manufaktur : Merlin GerinModel : SEPAM 1000Kurva : SITCT : 800/5

Setting Low Set (I<)Current SetFLA total pada AUX GEN = 609.59A

Dipilih Iset = 0.8In0.8In x 800 = 640 A

Time DialWaktu yang diinginkan = 0.1 + 0.3 = 0.4s

D = 0.52Time dial dipilih 0.6s


Dengan memperhatikan kurva STAR ,dipilih Iset sebesar 5In5In x 800 = 4000ATime delay = 0.4s


Setting Low Set (I<)Current SetFLA pada Generator 1 = 2864A

Dipilih Iset = 0.8In0.8In x 4000 = 3200A

Time DelayWaktu yang diinginkan = 0.4 + 0.3 = 0.7s

D = 0.78sDipilih time dial sebesar 0.8s


Dengan memperhatikan kurva STAR, dipilih Iset sebesar 2In2In x 4000 = 8000ATime Delay = 0.7s

Resetting Tipikal 1

0.1s

0.4s

0.7s

Eksisting Tipikal 2

Isc Max = 26.05 kA

Isc Min= 5.794 kA

Setting Pickup d iluar kurva

damageSet Pickup terlalu jauh

Time delay bersamaan


Setting Low Set (I<)Current SetFLA Trafo ESP = 114.6A


Time DelayWaktu yang diinginkan = 0.1s

Setting Rele Tipikal 2

D = 0.11sDengan memperhatikan kurva STAR, dipilihtime dial = 0.2s

Setting High Set (I>>)Instantaneous Current

Dipilih Iset sebesar 11In11In x 200 = 2200ATime delay = 0.1s


Setting Low SetCurrent SetFLA Total Aux Gen 2 = 577.59A


Time DialWaktu yang diinginkan = 0.1s + 0.3s = 0.4s

D = 0.5sDipilih time dial = 0.6s

Setting High SetInstantaneous Current Set

Dengan memperhatikan kurva STAR dipilihIset = 5In5In x 800 = 4000ATime delay 0.4s


Setting Low Set (I<)Current SetFLA Generator 2 = 2695A

Dipilih Iset = 0.8 In0.8In x 4000 = 3200A

Time DialWaktu yang diinginkan = 0.4s + 0.3s = 0.7s

D = 0.80Dipilih time dial = 0.9s

Setting High Set (I>>)Instantaneous Current Set

Dengan memperhatikan kurva STAR, dipilihIset = 2In2In x 4000 = 8000ATime Delay = 0.7s

Resetting Tipikal 2

0.1s

0.4s0.7s

Eksisting Tipikal 3

Setting pickup jauh

dari FLA

Time delay berdekatan

Set Instant kurangoptimal

Isc Min = 0.296kA

Isc Min= 10.228 kA

Isc Min = 0.296kA

RELAY 114Manufaktur : SiemensModel : 7SJ64Kurva : Normal InverseCT : 800/5

Setting Low Set (I<)Current Set

ISC kontribusi Gen 1 pada Bus 78 = 0.296kAFLA Trafo GEN 1 = 121.2 A

Dipilih Iset = 0.8In0.8In x 800/5 = 128A

Time DelayWaktu yang diinginkan = 0.1sISC Max kontribusi Generator 1 pada Bus 78 = 0.499kA

D = 0.01sTime dial dipilih sebesar 0.1s

Setting High Set (I>>)Instantaneous Current Set

Dengan memperhatikan kurva STAR dipilihIset = 1.2In1.2In x 160 = 192ATime Delay = 0.1s

RELAY TR 1Manufaktur : Merlin GerinModel : SEPAM 1000Kurva : SITCT : 300/5

Setting Low Set (I<)Current SetISC Min kontribusi Generator 1 padaBus TR1A = 0.296kA


Time DialWaktu yang diinginkan = 0.1s + 0.3s = 0.4sISC Max kontribusi Generator 1 pada Bus TR1A = 0.499kA



Dengan memperhatikan kurva STAR dipilihIset = 0.7In0.7In x 300 = 210A

Pada rele PMT TR1 ini settinginstantaneous tidak dapat diterapkanpada sistem, dikarenakan batasminimum pickup setting Rele yang digunakan (Merlin Gerin SEPAM 1000) adalah 1In. Selengkapnya dapatdilihat di gambar

Rele tidak dapatdiset kurang dari 1

In

Berdasar analisis diatas, maka pada rele PMTTR1 ini dapat direkomendasikan penggantiancurrent transformer, dari 300/5 menjadi200/5. Perhitungan rele setelah dilakukanpenggantian current transformer adalahsebagai berikut

RELAY TR 1Manufaktur : Merlin GerinModel : SEPAM 1000Kurva : SITCT : 200/5

Setting Low Set (I<)Current SetISC Min kontribusi Generator 1 padaBus TR1A = 0.296kA


Time DialWaktu yang diinginkan = 0.1s + 0.3s = 0.4sISC Max kontribusi Generator 1 pada Bus TR1A = 0.499kA



Dengan memperhatikan kurva STAR dipilihIset = 1.1In1.1In x 200 = 220 ATime delay = 0.4s


Setting Low Set (I<)Current SetFLA pada Generator 1 = 2864A


Time DelayWaktu yang diinginkan = 0.4 + 0.3 = 0.7s

D = 0.78sDipilih time delay sebesar 0.8s


Dengan memperhatikan kurva STAR, dipilihIset sebesar 2In2In x 4000 = 8000ATime Delay = 0.7s

Resetting Tipikal 3

0.1s

0.4s

0.7s

Tabel Eksisting dan ResettingRelay Tipe CT

Ratio

Existing Resetting

Curve Tap TimeDial Inst. Delay Curve Tap Time

Dial Inst. Delay

Tipikal 16112 SEPAM

1000200/5 SI 1.5 1 12 0.1 SI 0.8 0.2 12 0.1

6012 SEPAM 1000

800/5 SI 0.3 2.5 20 0.1 SI 0.8 0.6 5 0.4

6011 SEPAM 1000

4000/5 SI 1.15 3 3 0.5 SI 0.8 0.8 2 0.7

Tipikal 26221 SEPAM

1000200/5 SI 1.2 1 9.6 0.1 SI 0.65 0.2 11 0.1

6022 SEPAM 1000

800/5 SI 0.3 2.5 20 0.1 SI 0.9 0.6 5 0.4

6021 SEPAM 1000

4000/5 SI 1.15 3 5 0.5 SI 0.8 0.8 2 0.7

Tipikal 3114 SIEMENS

7SJ64800/5 NI 1.8 0.35 4 0.1 NI 0.8 0.1 1.2 0.1

TR 1 SEPAM 1000

200/5 SI 0.6 0.4 1 0.4 SI 0.7 0.2 1.1 0.4

Tabel Eksisting dan Resetting (lanjutan)

Relay Tipe CT Ratio

Existing Resetting

Curve Tap TimeDial Inst. Delay Curve Tap Time

Dial Inst. Delay

6011 SEPAM 1000 4000/5 SI 1.15 3 3 0.5 SI 0.8 0.8 2 0.7

PENUTUP

Kesimpulan1. Pada beberapa rele arus lebih memiliki koordinasi

yang kurang optimal, yang sebagian besar padatipikal koordinasi seperti yang dianalisis padatugas akhir ini.

2. Pada koordinasi rele arus lebih, beberapa settingpickup terletak jauh dari Full Load Ampere bebanyang dilindungi. Pada setting time delay adabeberapa rele yang memiliki waktu kerja dekat/bersamaan.

3. Dilakukan beberapa penggantian setelan rele padatipikal yang dianalisa, penggantian yang dilakukanadalah sebagai berikut:

• Tipikal 1 :- Rele 6112 : Tap 0.8In, Timedial 0.2s, Inst. 12In, Delay 0.1s- Rele 6012 : Tap 0.8In, Timedial 0.6s, Inst. 5In, Delay 0.4s- Rele 6011 : Tap 0.8In, Timedial 0.8s, Inst 2In, Delay 0.7s

• Tipikal 2 :- Rele 177 : Tap 0.8In, Timedial 0.2s, Inst. 11In, Delay 0.1s- Rele 6022 : Tap 0.8In, Timedial 0.6s, Inst. 5In, Delay 0.4s- Rele 6021 : Tap 1In, Timedial 0.8s, Inst. 2In, Delay 0.7s

• Tipikal 3 :- Rele 114 : Tap 0.8In, Timedial 0.1s, Inst. 1.2In, Delay 0.1s- Rele TR1 : Tap 0.7In, Timedial 0.2s, Inst. 1.1In, Delay 0.4s- Rele 6011 : Tap 0.8In, Timedial 0.8s, Inst. 2In, Delay 0.7s

4. Pada rele TR1 dilakukan penggantian CT (Current Transformer) menjadi200/5, karena saat digunakan CT 300/5 terlihat kurva terletak setelaharus hubung singkat pada Bus TR1A. Hal ini mengakibatkan rele kurangtanggap saat terjadi gangguan.

Saran

• Pada setting low set (pickup current dan time dial) atau bagian inverse dari kurva relediperhatikan untuk mengoptimalkan koordinasisistem pengaman.

• Dilakukan penggantian current transformer pada Rele TR 1 dan TR 2, agar dapat mendeteksiarus hubung singkat pada bus yang dilindungi.

Terima Kasih

studi koordinasi rele pengaman pada sistem...

Documents