Presentasi TA.ppt [Compatibility Mode]

Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 1

INSTALASI PENTANAHAN DAN PROTEKSI GANGGUAN KE TANAH PADA PEMBANGKITAN MULTI GENERATOR DI SISTEM KELISTRIKAN PT.WILMAR NABATI GRESIK

ü Nama : Johariü NRP : 2210 105 035

Pembimbing :1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT

Presentasi Sidang Tugas Akhir (Semester Genap 2012)Teknik Sistem Tenaga(Jurusan Teknik Elektro ITS)


DAFTAR ISI

qPENDAHULUANqTEORI PENUNJANGqSTUDI KASUS PADA SISTEM

KELISTRIKAN PT. WILMARqSIMULASI DAN ANALISA DATAqKESIMPULAN

Jurusan Teknik Elektro-ITS

ü PT. Wilmar Nabati Indonesia (PT. Wilmar) memiliki fasilitasindustri di daerah Gresik, Jawa Timur.

ü Dengan adanya penambahan pembangkit, maka perludilakukan analisis ulang sistem pengaman ground fault.

ü PT. Wilmar memiliki sistem tegangan menengah,sehinggadiperlukan pemilihan metode pentanahan sistem yang tepatuntuk mengatasi gangguan satu fasa ketanah.

ü Untuk sistem kelistrikan yang memiliki generator yangberoperasi paralel diperlukan suatu metode dalam memilihsistem pentanahan .

Page 3

Latar Belakang


Batasan Masalah

Batasan masalah ditugas akhir ini meliputi :ü Pada simulasi hubung singkat, generator diparalel dengan

generator yang lain yang berada dalam 1 busü Distribution Generator (DG) tidak dimasukkan dalam

simulasiüü SimulasiSimulasi hubunghubung singkatsingkat menggunakanmenggunakan hubunghubung singkatsingkat 1 1 fasafasa

keke tanahtanah 30 30 cyclecycle

Page 4


Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dari tugas akhir ini antara lain :ü Memberi referensi kelebihan dan kekurangan dalam

pemilihan metode pentanahan pada multi generator terutama diPT.wilmar Nabati Gresik.

ü Memahami penyetelan rele pengaman ground fault padapentanahan sistem generator.

ü Menyetel ulang koordinasi gound fault relay yang masihbelum tepat setelannya.

Page 5


Metodologi

Page 6


DAFTAR ISI




Pentanahan Sistem

ü Ada beberapa jenis pentanahan sistem antara lain:1. Pentanahan Low Resistance

2. Pentanahan High Resistance

Page 8


3. Tanpa pentanahan(Open)

4. Pentanahan Solid

Page 9

Pentanahan Sistem


Pentanahan SistemSalah satu jenis NGR yang digunakan di industri untuk generator tegangan menengah


DAFTAR ISI




ü Sistem Pembangkitan :- Steam Turbine Generator (STG) 2 x 15 MW- Gas Turbine Generator (GTG) 1 x 6.4 MW- Gas Turbine Generator (GTG) 1 x 10 MW- Sumber dari PLN (GI Segara Madu) 5.5 MW

ü Sistem Distribusi :- Sistem distribusi dioperasikan secara radial dari sumber ke titik

beban.- Tegangan menengah yang digunakan adalah 10,5 kV dan 3,3 kV.Untuk Tegangan rendah 0,4 kV

ü Beban :Total konsumsi beban kondisi peak load sekitar 40.8 MW.

Sistem Kelistrikan PT. Wilmar


DAFTAR ISI




Studi Kasus

ü Permasalahan yang akan dianalisa yaitu :1. Pemilihan pentanahan paralel generator 2. Analisa pengaman ground fault relay3. Pemasangan differential relay 87GN

ü Pada sistem kelistrikan di PT.Wilmar terdapat 4generator yang beroperasi paralel ,yaitu:

1. PWS STG 01 dan PWS STG 02(Tipikal 1)2. PWS GTG dan Future Generator(Tipikal 2)

Page 14


ü Diagram satu garis untuk generator PWS STG 01 dan PWS STG 02 serta pemilihan tipikal koordinasi dapat digambarkan sebagai berikut ini:

Page 15

Single Line Diagram Tipikal 1

Tipikal 1

PWS STG 01

PWS STG 02


Sambungan Tipikal 1



Jenis Pentanahan Yang Digunakan

ü Pada simulasi tugas akhir ini menggunakan4 macam pentanahan yaitu:

1. Pentanahan langsung (Solid)2. Pentanahan tahanan tinggi (HRG)3. Pentanahan tahanan rendah (LRG)4. Tanpa pentanahan (Open)

Page 17


ü Ada 16 kombinasi pentanahan yang akandisimulasikan dari 2 generator yang beroperasi paralel

Page 18

Jenis Pentanahan Yang Digunakan

Solid - Solid

HRG - HRG

LRG - LRG

Open - Open Solid - HRG

HRG - Solid

LRG - HRG

HRG - LRG

Open - Solid

Solid - Open

Solid - LRG

LRG - Solid

Open - LRG

LRG - Open

Open - HRG

HRG- Open


Hasil Simulasi Hubung Singkat 1 fasa ke tanah

Page 19

Line To Ground Fault

Type of Grounding Fault in Bus-% Voltage at From Bus kA

V a V b V c I a 3I0

Solid-Solid SP-BUS-13000 0.00 81.54 83.15 11.339 11.339

HRG-HRG SP-BUS-13000 0.00 173.10 173.29 0.02 0.02

LRG-LRG SP-BUS-13000 0.00 168.42 176.21 0.79 0.79

OPEN-OPEN SP-BUS-13000 0.00 173.21 173.21 0.00 0.00

HRG-LRG SP-BUS-13000 0.00 170.89 174.92 0.41 0.41

LRG-HRG SP-BUS-13000 0.00 170.74 174.73 0.41 0.41

HRG-Solid SP-BUS-13000 0.00 82.15 84.39 11.11 11.11

Solid-HRG SP-BUS-13000 0.00 126.96 124.65 5.00 5.00

LRG-Solid SP-BUS-13000 0.00 82.02 84.50 11.12 11.12

Solid-LRG SP-BUS-13000 0.00 125.84 125.63 5.01 5.01

Solid-OPEN SP-BUS-13000 0.00 126.98 124.62 5.00 5.00

OPEN-Solid SP-BUS-13000 0.00 82.16 84.38 11.11 11.11

HRG-OPEN SP-BUS-13000 0.00 173.15 173.25 0.01 0.01

OPEN-HRG SP-BUS-13000 0.00 173.15 173.25 0.01 0.01

LRG-OPEN SP-BUS-13000 0.00 170.80 174.69 0.39 0.39

OPEN-LRG SP-BUS-13000 0.00 170.95 174.88 0.39 0.39


ü Dari hasil simulasi maka kombinasi yang dipilih adalah low resistance-Open

ü Kelebihan dari pentanahan LRG-Open dan Open-LRG yaitu :1. Arus gangguan satu fasa tergolong kecil karena dibatasi dengan NGR 400 A2. Aliran arus harmonisa ke-3 antar generator dapat dicegah3. Metode ini sangat cocok untuk pentanahan sistem tegangan menengah karena

mudah untuk menentukan lokasi gangguan

ü Kekurangan dari pentanahan LRG-Open dan Open-LRG adalah samayaitu:

1. Pada saat terjadi gangguan,terjadinya tegangan naik sesaat pada fasa-fasa yangtidak terganggu

Page 20

Pemilihan Metode Pentanahan


ü Analisis Setelan Existing Rele Ground Fault Tipikal 1

Page 21

Setelan Rele Gangguan Ke Tanah

Relay ID dan Model CT Ratio Setting Rele Ground Fault

R.AP3.01.-1 Merlin Gerin Sepam 1000

1500/5

Curve Type DT

Pickup Range x CT Sec.

0.05-2

Pickup 0.05

Time Dial 0.1

Relay29- Merlin GerinSepam 40 600/5

Curve Type DT


0.1-15

Pickup 0.1

Time Dial 0.1

Relay32-Merlin Gerin Sepam 40 600/5

Curve Type DT


0.1-15

Pickup 0.1

Time Dial 0.1


Curve Type DT


0.1-15

Pickup 0.1

Time Dial 0.1

Gambar . SLD Existing-Tipikal 1Tabel . Data setelan rele existing pada Tipikal Koordinasi 1


Dari data rele existing, jika masing –masing rele diplot menggunakanEtap Star akan terlihat koordinasinya seperti berikut:


ü Dari kurva terlihat koordinasiwaktu antara rele35,rele 32 sertarele R.AP3.01-1 masih berimpit

üMasih perlu penambahan relepengaman dan CT pada Trafo52011 dan bus 52001

Gambar. Koordinasi Rele Ground Fault Existing- Tipikal 1


Rekomendasi Penyetelan Ulang Rele Ground Fault dan Penambahan Rele Ground Fault (Tipikal 1)

Page 23Gambar . SLD yang diperbaiki-Tipikal 1

ü R37(Tambahan):Manufacturer = Merlin GerinModel = Sepam 1000Curve Type = Definite Time Isc 1φ = 400 A

Sehingga dapat ditentukan CT yang akandigunakan adalah 150/5

Instantaneous Pickup 10% Isc 1φ ≤ Ipp ≤ 50% Isc 1φ0.1 x 400 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 40040 A ≤ Ipp ≤ 200 ATap = = = 0,27

Time Delay = 0,1 secinCTIpp

15040


ü R36(Tambahan):Dengan cara yang sama seperti sebelumnya maka didapatkan hasil:Tap = 0,16 CT=250/5Time Delay = 0,3 sec

ü R35:Tap = 0,07≈ 0.1Time Delay = 0,5 sec

ü R29 dan R32:Dengan mempertimbangkan adanyadouble feeder, maka digunakan relearah 67NManufacturer = Merlin GerinModel = Sepam 2000Curve Type = Definite Time Isc 1φ = 400 AC T Ratio = 600/5 A

Page 24


Instantaneous Pickup10% Isc 1φ ≤ Ipp ≤ 50% Isc 1φ0.1 x 400 ≤ Ipp ≤ 0.5 x 40040 A ≤ Ipp ≤ 200 ATap = = = 0,07

Dipilih delay = 0,05 sDirection : ReversePolarization : VoltageMaximum Torque Angle (MTA)R = 0,128X = 0,12β = tan-1 X/R = 43.2°Dipilih MTA = 43°

ü R28 dan R31(Tambahan):C T Ratio = 600/5 ATap = 0,07Time Delay = 0.7 sec

inCTIpp

60040


þ R.AP3.01.-1:Tap = 0,03Karena tap setting yang paling kecil 0.05 maka dipilih tap setting nya 0.05Time Delay = 0.9 sec

Page 25


Gambar . Hasil Plot Setelan Rele Ground Fault tipikal-1 yang telah diperbaiki


Setelan Rele Differensial 87GN Pengaman Generator PWS STG 01

ü Fungsinya untuk menjaga keamanan generator dari resikoterbakarnya belitan stator generator karena gangguan.

ü Rele ini akan melindungi generator dari 2 macam gangguan yaitugangguan satu fasa ke tanah dan gangguan gangguan 3 fasa.

ü Rele ini akan bekerja ketika gangguan terjadi di bagian internalgenerator

Page 26


Generator PWS STG 01 memilikiKapasitas :Daya generator = 18.75 MVAV = 10500 Volt

Waktu kerja rele = 0.05 detikSehingga persentase perlindungan statorgenerator adalah :

Page 27

Setelan Rele Differensial 87GN Pengaman Generator PWS STG 01

1200/5

1200/5

Gambar . SLD Pengaman Ground Fault Generator Differential Relay 87GN


ü Diagram satu garis dari generator PWS GTG dan Future Generator (Tipikal 2)

Page 28

Tipikal 2

PWS GTG

Future Generator



ü Dengan Metode kombinasi pentanahan yang sama seperti halnya tipikal 1,maka didapat hasil simulasi hubung singkat 1 fasa ke tanah sebagai berikut :

Page 29

Simulasi Hubung Singkat 1 fasa ke Tanah

Line To Ground Fault

Type of Grounding Fault in Bus-

% Voltage at From Bus kA

V a V b V c I a 3I0

Solid-Solid SP-BUS-14000 0.00 73.91 75.40 10.940 10.940

HRG-HRG SP-BUS-14000 0.00 173.11 173.27 0.020 0.020

LRG-LRG SP-BUS-14000 0.00 168.97 175.57 0.793 0.793

OPEN-OPEN SP-BUS-14000 0.00 173.21 173.21 0.000 0.000

HRG-LRG SP-BUS-14000 0.00 171.10 174.50 0.408 0.408

LRG-HRG SP-BUS-14000 0.00 171.09 174.49 0.408 0.408

HRG-Solid SP-BUS-14000 0.00 83.29 85.12 9.472 9.472

Solid-HRG SP-BUS-14000 0.00 87.23 89.11 8.941 8.941

LRG-Solid SP-BUS-14000 0.00 82.96 85.37 9.480 9.480

Solid-LRG SP-BUS-14000 0.00 86.83 89.42 8.995 8.950

Solid-OPEN SP-BUS-14000 0.00 87.24 88.10 8.941 8.941

OPEN-Solid SP-BUS-14000 0.00 83.30 85.11 9.472 9.472

HRG-OPEN SP-BUS-14000 0.00 173.16 173.24 0.010 0.010

OPEN-HRG SP-BUS-14000 0.00 173.16 173.24 0.010 0.010

LRG-OPEN SP-BUS-14000 0.00 171.14 174.46 0.398 0.398

OPEN-LRG SP-BUS-14000 0.00 171.15 174.47 0.398 0.398


ü Analisis Setelan Existing Rele Ground Fault Tipikal 2

Page 30


Relay ID dan Model CT Ratio Setting Rele Ground Fault

Relay20-Merlin GerinSepam 1000 600/5

Curve Type DT

Pickup Range x CT primer 0.05-2Pickup 0.05Time Dial 0.5

Relay21- Merlin GerinSepam 1000 600/5

Curve Type DT

Pickup Range x CT Sec. 0.05-2Pickup 0.05Time Dial 0.5


Curve Type DTPickup Range x CT Sec. 0.05-2Pickup 0.05Time Dial 0.5


Curve Type DTPickup Range x CT Sec. 0.05-2

Pickup 0.15Time Dial 0.5


Curve Type DTPickup Range x CT Sec. 0.05-2

Pickup 0.1Time Dial 0.3



ü Dari data rele existing, jikamasing - masing rele diplotmenggunakan Etap Star akan terlihatkoordinasi pada kurva berikut :

Gambar . Koordinasi Rele Ground Fault Existing-Tipikal 2


Relay ID dan ModelCT

RatioSetting Rele Ground Fault

Rele-TRF-58011-Merlin Gerin Sepam 1000

200/5

Curve Type DTPickup Range x CT primer 0.05-2Pickup 0.2Time Dial 0.1

R27- Merlin Gerin Sepam 20

600/5


R22dan R23-Merlin GerinSepam 2000 (67N)

MTA=43 0 1500/5


R20 dan R21-Merlin GerinSepam 1000

1500/5


R-F-GEN-10MW-Merlin Gerin Sepam 1000

800/5


Page 32

Rekomendasi Penyetelan Ulang Rele Ground Fault dan Penambahan Rele Ground Fault (Tipikial 2)

Gambar . SLD yang diperbaiki-Tipikal 2

ü Berikut adalah setelan rele ground fault yang sudah diperbaikidengan cara yang sama seperti sebelumnya:


Rekomendasi Penyetelan Ulang Rele Ground Fault dan Penambahan Rele Ground Fault (Tipikial 2)

Gambar . Hasil Plot Setelan Rele OCR-50GN dan Directional 67N


Setelan Rele Differensial 87GN Pengaman Future Generator

Page 34

Dengan cara yang sama seperti sebelumnyamaka didapat nilai :

800/5

800/5

Gambar . Hasil Plot setelan Rele 87GN


DAFTAR ISI




KESIMPULANü Berdasarkan hasil yang didapatkan dari simulasi dan analisa

pada tugas akhir ini, dapat diambil beberapa kesimpulansebagai berikut :

1. Untuk Generator yang beroperasi paralel dalam satu bus disarankansalah satu saja yang diketanahkan dan yang lain tidak diketanahkan(Single Point Grounding)

2. Pada umumnya industri tegangan menengah banyak yangmenggunakan Low Resistance

3. Besar arus hubung singkat dengan NGR cenderung tetap padaperiode 0,5 – 30 cycle

4. Rele pengaman Differential 87GN berfungsi untuk mengamankangangguan yang terjadi di internal generator

Page 36


SEKIANTERIMA KASIH

Presentasi TA.ppt [Compatibility Mode]

Documents