Proteksi JTR Dan Gardu Distribusi

PROTEKSI JTR DAN GARDU DISTRIBUSI (Denpasar, 28 Januari 2014 – Perkuliahan D3 Kerjasama PLN-PNB)

Gesmulyadi Q., ST

Diagram Supply TR

TRAFO JTM 20 kV

JTR 231/400 V

SR

Proteksi Gardu Distribusi 1. LA 2. FCO

Definisi Proteksi

Suatu Sistem pengaman yang berfungsi untuk mengisolasi jaringan yang terganggu dari jaringan normal

Diagram Konstruksi Gardu Distribusi JTM 20 KV

Konstruksi lama Trafo

FCO

Helfboom saklar (LBS, CB,NT Fuse/NH Fuse)

Arrester

LV Board

Arde Arrester

Kabel outlet Jurusan

Arde Body trafo

Kabel Inlet trafo

NH Fuse Arde LV Board dan netral trafo

1.Jenis Product 2.Definisi 3.Prinsip Kerja LA 4.Konstruksi Pemasangan LA 5.Kerusakan LA 6.Tugas

Lightning Arrester (Jenis Product)

Jenis Polymer

Jenis Porcelain

Lightning Arrester (Filosofi)  Arrester adalah suatu peralatan yang dirancang untuk membatasi tegangan ( terutama tegangan lebih baik karena surja petir, switching, maupun transien ) pada terminal peralatan pada nilai tertentu.

 Arrester diperlukan untuk melindungi sistem distribusi secara keseluruhan dari akibat tegangan lebih tersebut dan juga untuk melindungi transformator distribusi (tergantung dari posisi penempatan Arrester)

Lightning Arrester (Prinsip kerja) arester harus bisa :  Menahan tegangan nominal phasa ketanah.  Berubah cepat menjadi penghantar ketika mengalir surja dan menutup kembali sesudah surja lewat  Berfungsi baik selama operasionalnya .

Lightning Arrester (Konstruksi lama)

Lightning Arrester (Konstruksi)

Baru (benar)

Lama (kurang tepat)

Analisa Tegangan Surja

iimp(t) +

+ Vstrafo

-

L1

Vco

- V1 + -

iimp(t)

Analisa Tegangan Surja +

Prinsip Proteksi Surja Petir :  Spare Stress Ketahanan Trafo > 0

Vstrafo

-

iimp(t) + L1

Vco

- V1 + iimp(t)

Analisa Tegangan Surja Prinsip Proteksi Surja Petir :  Spare Stress Ketahanan Trafo > 0

+ Vstrafo

-

iimp(t) + L1

Vco

- V1 + iimp(t)

Jika data : - Arus petir rata rata (50%) = 45 kA ; di/dt(50%) = 25 kA/us - BIL trafo = 125 kV - Jenis penghantar = LVTC Al 70 mm2 -Panjang = 0.5 m R1 = 0.437 ohm/km * 0.0005 = 0.0002 ohm L1 = 0.001 H/km * 0,0005 = 0.000005 H

Analisa Tegangan Surja Prinsip Proteksi Surja Petir :  Spare Stress Ketahanan Trafo > 0

Analisa Tegangan Surja

Arrester dengan Rating voltage dan Arus nominal berapa yang dipilih ?

Pertimbangan Pemilihan LA Untuk memilih rating LA, paling tidak mempertimbangkan : 1. Spare Stress Tegangan Asset terhadap dampak sambaran Surja Petir (sudah dibahas) 2. Peak Voltage withstand LA > kemungkinan arus sambaran petir 3. LA tidak boleh bekerja pada tegangan sistem karena akan menurunkan life time LA. Pada saat LA rusak akan terjadi gangguan Hubung Singkat di jaringan TM.  Pd saat Sistem mengalami gangguan satu fasa ke tanah maka tegangan fasa sehat terhadap tanah akan naik maksimal √3 Vf = 20.5 kV. (pd saat ini LA tdk boleh bekerja)  Hasil perhitungan Per unit of Arrester’s MCOV tidak boleh memotong kurva TOV (Time Over Voltage). Kurva TOV masing2 pabrikan bisa saja berbeda2

Istilah Tegangan Power Frequency (U)  definisi : besaran tegangan fasa ke tanah yang dioperasikan secara kontinyu thd arrester. Pada kondisi ini arrester tdk boleh bekerja  rumus : √2 * Vf (rms) tertinggi di sistem  contoh sistem 20 kV  Vf = 20/ √3  Vf tertinggi = (1+K) * 20/ √3 (K = -10% s/d +5%) MCOV (Uc)  kepanjangan : Maximum Continous Over Voltage  definisi : nilai Tegangan Power Frequency Maksimum dimana arrester dapat beroperasi secara kontinyu  rumus : √2 * U

Istilah Tegangan Rated (Ur)  Definisi : kemampuan arrester dalam menghadapi Temporary Overvoltage. Rated voltage ini hanya boleh dialami oleh arrester selama durasi tertentu, yaitu 10 – 100 detik. (tergantung desain pabrikan). Pada saat mencapai rated voltage maka pada arrester harus mengalir arus bocor (komponen resistif) sesuai dengan desain (biasanya 1 mA) untuk menghasilkan panas di dalam kompartemen arrester .  Rumus

: 1,25 x Uc (secara umum)

Istilah Tegangan Cut Off / Residual Voltage/ Lightning Impulse protective Levels  Definisi : Nilai yang menunjukkan besar tegangan diantara kedua ujung arrester ketika nominal discharge current mengalir melalui arrester.  Rumus

: sesuai datasheet masing2 pabrikan. Nilai residual voltage berbeda utk rating nominal discharge current yang berbeda (contoh LA 5 kA, 10 kA, dll)

Contoh Per unit of Arrester’s MCOV memotong kurva TOV di 10 second

Lightning Arrester (Kerusakan)

Koneksi TM

Ciri-ciri Arrester dapat dikatakan rusak / abnormal : ~ Kondisi DS pecah / lepas dari arrester ~ isolator dari arrester pecah / retak rambut ~ terjadi korona pada Koneksi terminal LA ~ Arus bocor Arrester tidak normal (10 mA < Ib < 0.05 mA)  ( IEC 60999-5)

Lightning Arrester (Tugas 1) Jika data : - Arus petir rata rata (50%) = 100 kA ; di/dt(50%) = 25 kA/us - BIL trafo = 70% dari 125 kV - Jenis penghantar = LVTC Al 70 mm2 -Panjang = 0.5 m R1 = 0.437 ohm/km * 0.0005 = 0.0002 ohm L1 = 0.001 H/km * 0,0005 = 0.000005 H

1. Arrester dengan Rating voltage dan Arus nominal discharge berapa yang akan anda pilih (silakan menggunakan datasheet yang ada pada contoh di slide presentasi ini) 2. Jika menggunakan kurva TOV pd slide sebelumnya, berapa lama diperkirakan umur operasi Arrester yang anda pilih?

1.Jenis Product 2.Definisi 3.Prinsip Kerja FCO 4.Konstruksi Pemasangan FCO 5.Kerusakan FCO 6.Tugas

FCO (Jenis Product)

Jenis Porcelain

Jenis Polymer

FCO (Filosofi)  FCO adalah peralatan gardu distribusi yang digunakan untuk melindungi trafo apabila terjadi gangguan di trafo sehingga tidak merusak peralatan di trafo

 FCO adalah peralatan Jaringan distribusi yang digunakan untuk mengisolasi jaringan yang terganggu dari bagian lain yang normal sehingga dampak gangguan tidak merusak peralatan lain di sepanjang jaringan distribusi yang merasakan gangguan

FCO (Prinsip kerja)

Lightning Arrester (Konstruksi)

FCO (Konstruksi  tetap)

Baru (benar)

Lama (kurang tepat)

FCO (Kerusakan) Ciri-ciri FCO gangguan : • Kondisi isolator FCO pecah / retak rambut • Jumper In / Out terbakar / terjadi korona karena longgar • Fuse link putus • Tembus / short dengan body ( earth ) Langkah-langkah untuk menjaga kondisi FCO : • Pengecekan jumper FCO • Pembersihan isolator FCO • Pemeriksaan tahanan isolasi FCO dengan Megger • Penggantian besaran / kapasitas fuse link yang sesuai dengan kapasitas trafo ( SPLN 64-1985 )

FCO (Tugas 2) :  S = √3 VL * In  S = 3 Vf * In 1Ф  S = Vf * In Nb : utk sistem Y berlaku VL = √3 Vf ; IL=If=In 3Ф

Contoh : Trafo 1Ф ; 50 kVA ; VL = 20 kV Fuse Link = …… A (≈ In) Soal : Trafo 3Ф ; 160 kVA ; VL = 19.7 kV Fuse Link/fasa = …… A (≈ In) Rating Fuse Link tersedia (dlm A) : 3; 6; 8; 10; 15; 20; 25; 30 ;40

Proteksi JTR 1. NT Fuse / NH Fuse

1.Jenis Product 2.Definisi 3.Prinsip Kerja NT Fuse/NH Fuse 4.Konstruksi Pemasangan NT Fuse/NH Fuse 5.Kerusakan NT Fuse/NH Fuse 6.Tugas

FCO (Jenis Product)

NT Fuse

Dudukan NT Fuse

NT Fuse / NH Fuse (Filosofi)  NT Fuse / NH Fuse adalah peralatan gardu distribusi yang digunakan untuk melindungi trafo Distribusi apabila terjadi gangguan di sisi JTR

NT Fuse / NH Fuse (Prinsip kerja) JTM 20 KV

Trafo FCO

Helfboom saklar (LBS, CB,NT Fuse/NH Fuse) LV Board Arrester

Kabel outlet Jurusan

Arde Body trafo

Kabel Inlet trafo

NH Fuse Arde LV Board dan netral trafo

NT Fuse / NH Fuse (Konstruksi) Bus Bar Induk Fasa R LV Board Panel/Box

Bus Bar Induk Fasa S Bus Bar Induk Fasa T NT Fuse per fasa/Jurusan CB 3 fasa Kabel inlet per fasa utama Kabel outlet per fasa / jurusan Bus Bar Netral dan Grounding

NT Fuse / NH Fuse (Konstruksi) Fungsi Proteksi NT Fuse / NH Fuse

Fungsi Switching CB/PMT

NT Fuse / NH Fuse (Kerusakan) Ciri-ciri NT Fuse/NH Fuse gangguan / abnormal : • Kondisi NT Fuse/NH Fuse Putus • Terminal NT Fuse/NH Fuse Putus terjadi korona karena loss contact • Short Body NT Fuse • Panas LV Board yang berlebih (Thermovision) • Dudukan NT Fuse rusak/korosi

NT Fuse / NH Fuse (Tugas 3) Rating NT Fuse total jurusan / fasa didesain sedemikian rupa sehingga :  Beban fasa/jurusan < rating NT Fuse  Total Rating NT Fuse jurusan per fasa tidak boleh terlalu jauh di atas rating CB Soal: Desain rating NT Fuse jurusan untuk masing masing fasa jika Trafo 3Ф ; 160 kVA ; VL = 380 V; 2 jurusan jika beban ukur sbb :

Rating NT Fuse tersedia (dlm A) : 35; 50; 63; 85; 100; 125; 160; 200; 225; 250; 300; 355; 400

NT Fuse / NH Fuse (Tugas 4) Berdasarkan beban ukur gardu sbb, berapa prosentase pembebanan trafo distribusi ?

% beban trafo : ( S(ukur) / S (trafo) )*100%

PT PLN (Persero) DISTRIBUSI BALI

PROTEKSI JTR DAN GARDU DISTRIBUSI (Denpasar, 28 Januari 2014 – Perkuliahan D3 Kerjasama PLN-PNB)

Gesmulyadi Q., ST

Electricity for a better life