Rifgy Said Bamatraf2207100182

Dosen PembimbingDr. Ir. Margo Pujiantara, MT

Dr. Dedet Chandra Riawan, ST., M.Eng.

Latar Belakang Masalah

Batasan Masalah

Sistem Kelistrikan PLTU dan PLTG

Studi Koordinasi

Proteksi

Unit Pembangkit PLTU dan

PLTG

Usia peralatan yang sudah tua

Perkembangan Teknologi kelistrikan

Penyempurnaan Sistem

1. Evaluasi terhadap sistem proteksi pada unit pembangkit

2. Studi rele koordinasi pada unit pembangkit

Sistem unit pembangkit Gresik terbagi atas duayaitu PLTU dan PLTG dimana disini masing-masing unit pembangkit terbagi atas unitpembangkit #1 dan #2 PLTU dengan kapasitas 2 x100 MW dan pembangki #3 dan #4 PLTU dengankapasitas 2 x 200 MW. Untuk unit pembangkit #1dan #2 PLTG memiliki kapasitas 2 x 26 MW

Peralatan Pengaman PLTU

Peralatan Pengaman PLTG

Perbandingan Peralatan Pengaman PLTU dan PLTG

51NMT

60G V/F

95G-L 95G-H

87G

GEN

40G 46G 44G

64G

87GT

51NAT

51AT

87AT

87AB

52AT

51 E

87 E

to 150 kV A bus

TO 4.16 Kv No 3, 4

COMMON AUXILIARY BUS CT4.16 kV UNIT AUXILIARY BUS

M.TR

SCR

to 150 kV B bus

2000/5A

52G

87T

2000/5A

2000/5/5

G

87G

No 1 GENERATOR 33 MVA; 11 kV ; 50 HzEXT.

REGUL

ATOR

64F2000/5/5A

51N

27

59

32

50

46

40

59B

64TN

150 kV

Main Transformer

11/150 kV, 27 MVA

Rele Pengaman Overcurrent Phasa

Rele Pengaman Ground Fault

Rele pengaman overcurrent harusdapat melindungi trafo dari bahayaoverload, sehingga harus di-setdibawah kurva damage trafo.Adapun waktu operasi tercepatnyaadalah o.4 detik agar terkoordinasi

Elemen instant overcurrent pada reledifferensial (87AT) seharusnya tidakbekerja terlebih dahulu ketikagangguan terjadi di sisi beban.Namun harus bekerja seketika jikagangguan terjadi di daerah incoming

Rele pengaman beban/motorharus trip terlebih dahuluapabila terjadi gangguan di sisibeban, sehingga setting high set

dipilih setting seketika

Miskoordinasi

Pengaman

Instan

Pengaman Beban (50/51)Pada PLTU, beban terbesar adalah motor boiler feed pump dengan kapasitas 3 MW. Adapun data yang perlu diperhatikan dalam menentukan setting pengaman overcurrent pada beban adalah sebagai berikut :

Full Load Amperes (FLA) = 488 AStarting current (Istart) = 2440 AMinimum through fault current (Isc Min.) = 19920 ARating CT fasa = 750/5

Dari data tersebut maka dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut :Low-set Tap (I>)Pick-up = 1.3 × FLA

= 1.3 × 488= 687.4 A

→ I> =

= 4.58 A → dipilih low-set tap 5 AHigh-set Tap (I>>)1.3 × Istart Pick-up 0.8 × Isc Min.Pick-up = 1.5 × Istart

= 1.5 × 2440= 3660 A

→ I>> =

= 24.4 A → dipilih high-set tap 25 A

𝟔𝟖𝟕.𝟒

𝟕𝟓𝟎× 𝟓

𝟑𝟔𝟔𝟎

𝟕𝟓𝟎× 𝟓

Elemen Instan Overcurrent Rele Differensial (87AT)Berdasarkan manual book rele GBT2D-BT2, rele tersebut memiliki elemen instant overcurrent yangakan pick-up dan langsung men-trip-kan pembangkit apabila mengalir sebesar 8 kali setting pick-

up.Seperti yang dijelaskan pada rule setting di atas, pick-up overcurrent instant sebaiknyadiusahakan berada di atas arus gangguan maksimum yang dapat terjadi di sisi tegangan 4.16 kV.Dengan arus hubung singkat maksimum yang dapat mengalir adalah sekitar 6550 A di sisi primertrafo auxiliary, maka setting pick-up diferensial sisi primer sebaiknya diubah sebagai berikut :

Rating CT Primary = 1000/5Rating CT Sekundary = 4000/5

Pick-up =

=

= 900.625 A

→ Primary Tap =

= 4.5 A dipilih primary tap 4.6 A

𝟏.𝟏 × 𝐈𝐬𝐜 𝐌𝐚𝐱.

𝟖

𝟏.𝟏 × 𝟔𝟓𝟓𝟎

𝟖

𝟗𝟎𝟎.𝟔𝟐𝟓

𝟏𝟎𝟎𝟎× 𝟓

Pengaman Trafo Auxiliary (51AT)Untuk menentukan setting pick-up dari rele inverse time

overcurrent pengaman trafo auxiliary ini harus diperhatikan FLA primer trafo, yaitu sebesar 615.8 A. dengan rating CT sebesar 1000/5 maka dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut :Low-set Tap (I>)Pick-up = 1.3 × FLA

= 1.3 × 615.8= 800.54 A

→ I> =

= 4.003 A → dipilih tap 4 A

𝟖𝟎𝟎.𝟓𝟒

𝟏𝟎𝟎𝟎× 𝟓

Pada sisi Tegangan 4.16 Kv digunakan sistem pentanahan dengan impedansi (NGR)

Arus sangat besar,

ground fault

adalah gangguan

yang paling sering

terjadi

Untuk pengaman ground fault pada beban, yang akandigunakan adalah definite time ground overcurrent. Denganrating CT sebesar 750/5, maka rele ini dapat di-set padakemampuan maksimum dari sensitifitasnya, yakni sekitar 10%dari rating primer CT. Seperti yang telah dijelaskansebelumnya, dengan menggunakan NGR maka arus groundfault maksimum dibatasi pada nilai 400 A. Berikut iniperhitungan untuk menentukan tap yang digunakan.

→ I> =

= 0.5 A

𝟕𝟓

𝟕𝟓𝟎× 𝟓

Untuk pengaman ground fault pada trafo auxiliary, yang digunakan

adalah rele inverse time ground overcurrent. Dengan rating CTsebesar 3000/5 dan range setting minimum sebesar 4 A, maka arusground fault minimum yang dapat terdeteksi adalah sebesar 2400A. Hal ini tentu tidak sesuai dengan penggunaan NGR di mana arusground fault maksimum yang dapat terjadi hanya sebesar 400 A.Oleh sebab itu direkomendasikan juga penggunaan CT yang lebihsensitif, misalnya 75/5. Untuk setting pick-up, rele ini juga dapat di-setpada 75 A dengan waktu operasi 1 detik pada arus maksimum 400 A. Hal inidisesuaikan dengan grading time rele pengaman beban sehinggamenghjasilkan koordinasi yang baik. Adapun perhitungan untuk menentukantap yang digunakan adalah sebagai berikut.

→ I> =

= 5 A

𝟕𝟓

𝟕𝟓× 𝟓

Sedangkan untuk menentukan time dial yang harus digunakan agarwaktu operasinya 1 detik pada arus maksimum 400 A, dapat didasarkanpada manual book rele yang digunakan yaitu rele ICO1D-AT1.Dikarenakan nilai 400 A adalah 5.33 kali dari pick-up 75 A, makakurva yang digunakan adalah kurva dengan time dial yangmenghasilkan waktu sekitar 1 detik pada nilai arus 5 kali pick-up-nya.Dengan melihat pilihan tap di atas, maka time dial yang dipilih adalahtime dial 3. Berikut rincian setting untuk rele 51NAT:

CT Ratio = 75/5

Pick-up tap = 5 A

Time Dial = 3

Untuk pengaman ground fault pada main transformer, settingyang digunakan sudah sangat tepat, sehingga tidak perlu adaperubahan.

Device Number

Protecting Equipment

Protection Relay Setting Value

Conversion to Primary Circuit

CT RATIO PD/RT RATIO

PurposeManufacturer Type Setting Range Application

87AT Aux TR, 4.16 kV M/C incoming

cableTOSHIBA

GBT2DBT2

Tap : 2.9 -3.2-3.5-3.8-4.2-4.6-

5.0-8.7 A Slope:

15-25-40%

Short Circuit

TAP H.V Side : 3.2 A

L.V Side : 5.0 A %Slope :

25%

−CT H.V Side :

1000/5A L.V Side : 4000/5A

86 G

51AT Aux TR sdaICO1DA

T1

Tap : 4-5-6-8-10-12-16 A

Time Dial : 1-10

Over CurrentTAP : 5A Dial : 4

1000 A CT 1000/5A 86 G

51NATAux TR, Aux TR LowVoltage Side Cable

sdaICO1DA

T1

TAP: 4-5-6-8-10-12-16 A TIME DIAL:

1_10

Ground Over Current

TAP : 5A TIME DIAL: 4

3000 A CT 3000/5A 86 G

Device Number

Protecting Equipment

Protection Relay Setting Value

Conversion to Primary Circuit

CT RATIO PD/RT RATIO

PurposeManufactur

er TypeSetting Range Application

51NMTMain TR High

Voltage Winding, 154 kV CV cable

ToshibaICG1DBT

1

TAP: 0.5-0.6-0.8-1.0-1.2-1.5-

2.0 A

GROUND OVER

CURRENTTAP: 0.8 A 480 A CT: 3000/5A 86G

M/C NoFeeder Name

Characteristic of Load

CT Ratio

Protection Relay

Rated Power

Rotating Speed

Rated Current Starting Acceleration Manufacturer

Device No. Type

Setting Value

51N

UNIT AUX

A BOILERFEEDPUM 2960 Kw 1480 488 2440 4 TOSHIBA 750/5A 51N

ICO2DAT2H

Tap : 1.5 Time Dial

1INST : 20A

Device Number

Protecting Equipment

Protection RelaySetting Value

Conversion to Primary Circuit

CT RATIO PD/RT RATIO

PurposeManufacturer Type Setting Range Application

87AT Aux TR, 4.16 kV M/C incoming

cableTOSHIBA

GBT2DBT2

Tap : 2.9 -3.2-3.5-3.8-4.2-4.6-

5.0-8.7 A Slope:

15-25-40%

Short Circuit

TAP H.V Side : 4.6 A

L.V Side : 5.0 A %Slope :

25%

−CT H.V Side :

1000/5A L.V Side : 4000/5A

86 G

51AT Aux TR sda ICO1DAT1

Tap : 4-5-6-8-10-12-16 A

Time Dial : 1-10

Over CurrentTAP : 4 A Dial : 4

1000 A CT 1000/5A 86 G

51NATAux TR, Aux TR Low Voltage Side Cable

sda ICO1DAT1

TAP: 4-5-6-8-10-12-16 A TIME DIAL:

1_10

Ground Over Current

TAP : 5A TIME DIAL: 4

3000 A CT 3000/5A 86 G

Device Number

Protecting Equipment

Protection Relay Setting Value

Conversion to Primary Circuit

CT RATIO PD/RT RATIO

Purpose

Manufacturer TypeSetting Range Application

51NMTMain TR High

Voltage Winding, 154 kV CV cable

Toshiba ICG1DBT1

TAP: 0.5-0.6-0.8-1.0-1.2-1.5-2.0 A

GROUND OVER

CURRENT

Time dial : 1 sec (High

set) , 3 sec (low set)

480 A CT: 10/5A 86G

M/C NoFeeder Name

Characteristic of Load

CT Ratio

Protection Relay

Rated Power

Rotating Speed

Rated Current Starting Acceleration Manufacturer

Device No. Type

Setting Value

51N

UNIT AUX

A BOILER FEED PUM 2960 Kw 1480 488 2440 4 TOSHIBA 750/5A 51N

ICO2DAT2H

Tap : 0.5 Time Dial : 7 INST : 75 A

Kesimpulan

Saran

Dari hasil simulasi dan analisis yang telah dilakukan, terdapat beberapa hal yang dapat disimpulkan, yaitu :

1. Terdapat beberapa fungsi pengaman generator belum tersedia seperti reverse power, lost of synchro, dan pengaman thermal stator.

2. Terdapat beberapa fungsi pengaman utama main/aux. transformer belum tersedia, terutama pengaman gangguan internal trafo.

3. Untuk meningkatkan keamanan dan keandalan sistem, sebaiknya peralatan pengaman dilengkapi, terutama peralatan pengaman utama generator.

4. Terjadi miskoordinasi pada setting pengaman instan overcurrent fasa dan dapat menyebabkan pembangkit trip seketika apabila terjadi gangguan fasa pada sistem 4.16 kV.

Sistem pentanahan yang digunakan sebaiknya diganti, yaitu padapentanahan sistem 4.16 kV. Sistem pentanahan yang digunakanadalah solid grounding, sehingga arus gangguan ground fault akansangat besar sehingga dapat menyebabkan miskoordinasi denganpengaman fasa.Sistem pentanahan yang direkomendasikan padategangan 4.16 kV adalah sistem pentanahan dengan impedansi(NGR) dengan rating 400 A ; 10 sekon.Perlu dilakukan resettingrele overcurrent (fasa dan ground fault) pada sistem kelistrikanPLTU sesuai dengan yang telah direkomendasikan.