Protection Setting Calculation

PERHITUNGAN SETTING RELE PROTEKSI TRAFO DISTRIBUSI

SINGLE LINE DIAGRAM TRAFO 3 BELITAN

Gbr.1 Diagram rele proteksi Trafo

Definisi

PERHITUNGAN SETELAN RELAI TRAFO DISTRIBUSI

1. Data-data

1.1 Data Trafo-1

Kapasitas

Vektor group ; YNyn(d)

Impedansi :

%

Hubungan belitan trafo : Pilih Yyd=1, Yy shell type = 2 atau Yy core type 3

Isikan hubungan belitan 1,2 atau 3

1.2 Data CT

CT sisi 150 kV CT netral 20 kV

CT sisi 20 kV CT penyulang

CT netral 150 kV CT NGR

k 2

360

E 1

j 1 i 0 20

zb2020

2

100 zb20 4 pu ib20

100

20 310

3 ib20 2.887 10

3 A

zb150150

2

100 zb150 225 pu ib150

100

150 310

3 ib150 384.9 A

S 60 MVA

%reaktansi 12.312

Xt%reaktansi

100 Xt1 Xt

100

S Xt1 0.205 pu

Xt2 Xt1 Xto Xt1

Belitan 1

ACT150

300

5 A CTN20

2000

5

CT202000

5 A CTp

400

5 A

CTN150300

5 A CTNGRS

1000

5 A

CTNGRP 0 A

Arus nominal trafo

sisi 150 kV

sisi 20 kV

1.3 Data NGR

Resistansi NGR Ohm

Ohm

Arus maksimum Amp

Arus kontinyu Amp

Waktu Imaks detik

1.4 Impedansi sumber di bus 150 kV

Imp. urutan positif

Imp. urutan negatif

Imp. urutan nol

1.5 Data penyulang 20 kV

a. SUTM asumsi ohm/km

Panjang

b. asumsi u/ SKTM henry

ohm/km

In150S 10

3

150 3 In150 230.94 A primer( )

In20S 10

3

20 3 In20 1.732 10

3 A primer( )

RNGRP 0

RNGRS 11.6

ImNGR 1000

INGR 60 InNGR20 1000

3 RNGRS InNGR 995.431 A

tNGR 10

R1 0.0329 X1 0.0857 Zs1 R1 j X1

R2 0.0329 X2 0.0857 Zs2 R2 j X2

Ro 0.013 Xo 0.1329 Zso Ro j Xo

Zline 0.2 45 2

360 rad

p 0 20 ZL1 0.2 cos j 0.2 sin

ZL1 0.141 0.141i ZL1 0.2 ZL1p

ZL1p

zb20

ZL2p

ZL1p

ZLop

3 ZL1p

ZLp

ZL1p

ZL2p

ZLop

R 0.075 L 0.31 103

XL 2 50 L

Zk R j XL Zk 0.075 0.097i Zk 0.123

1.6 Impedansi Trafo

Impedansi trafo :

Pemilihan hubungan belitanakan merubah nilai Xtt0

1.7 Data SUTT 150 kV

urutan positif urutan negatif

urutan nol

2. Perhitungan hubung singkat

2.1 Hubung singkat 3 fasa dan 2 fasa di bus 20 kV

Gbr.2 Rangkaian pengganti hubung singkat 3 fasa

Xtp1 0.5 Xt1 Xts1 0.5 Xt1 Xtt1 0.5 Xt1

Xtp2 0.5 Xt1 Xts2 0.5 Xt1 Xtt2 0.5 Xt1

Xtp0 0.5 Xt1 Xts0 0.5 Xt1 Xt1 0.205

Xtt0 0.5 Xt1 Belitan 1if

5000000Xt1 Belitan 2if

10 Xt1 Belitan 3if

Xtt0 0.103

Zsutt10.0397 j 0.272

zb150 Zsutt2

0.0397 j 0.272

zb150

Zsutt0 3Zsutt1

zb150 Insutt 600


Arus gangguan 3-ph 20 kV

Arus gangguan 3-ph 150 kV

I3f20p

E

Zs1 j Xtp1 j Xts1 ZL1p

ib20

I3f200

9.861 103

A Primer( )

I2f20p

0.867I3f20p

I2f200

8.549 103

A Primer( )

I3f150p

E

Zs1 j Xtp1 j Xts1 ZL1p

ib150

I3f1500

1.315 103

A primer( )

I2f150p

0.867I3f150p

I2f1500

1.14 103

A Primer( )

I3f200

9.861 103

A Primer( )

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

1200

2400

3600

4800

6000

7200

8400

9600

1.08 104

1.2 104

I3f150p

I3f20p

p

I3f2020

2.323 103

I3f15020

309.797

Gbr.4 Grafik hubung singkat 3 pasa sisi 150 kV dan 20 kV

2.2 Hubung singkat 1 fasa


2.3. Untuk gangguan di bus 20 kV

Arus yang melalui netral trafo sisi 20 kV pada I base 20 kV

Kontribusi arus urutan nol yang melalui belitan primer trafo sisi 150 kV pada I base 20 kV :

RNGRP3 RNGRP

zb150 RNGR

3 RNGRS

zb20 RNGRS 11.6

If20p

3 E

Zso RNGRP Xtp0 j( ) Xtt0 j


Xts0 j RNGR Zs2 Xtp2 j Xts2 j Zs1 Xtp1 j Xts1 j 5 ZL1p

ib20

If200

984.173 A Primer( )

If120pXtt0 j

Zso RNGRP Xtp0 j Xtt0 j

If20p

If1200 298.437 A Primer( )

Arus yang melalui netral trafo sisi 20 kV pada I base 150 kV

Kontribusi arus urutan nol yang melalui belitan primer trafo sisi 150 kV pada I base 150 kV :

2.4. Untuk gangguan di bus 150 kV

Gbr.6 Rangkaian pengganti hubung singkat 1 fasa di bus 150 kV dengan memperhitungkan trafo

Arus yang melalui netral SUTT sisi 150 kV memperhitungkan trafo :

If20150p

3 E



Xts0 j RNGR Zs2 Xtp2 j Xts2 j Zs1 Xtp1 j Xts1 j 5 ZL1p

ib150

If201500

131.223 A Primer( )

If120150pXtt0 j

Zso RNGRP Xtp0 j Xtt0 j

If20150p

If1201500 39.792 A Primer( )

If150p

3 E

Zso Zsutt0 p( ) RNGRP Xtp0 j Xtt0 j( )


Zs1 Zsutt1 p Zs2 Zsutt2 p

ib150

If1500

4.408 103

A Primer( )

If150sutttrfp

RNGRP Xtp0 j Xtt0 j


If150p

If150sutttrf0

2.674 103

Arus yang melalui netral trafo sisi 150 kV :

3. Setelan OCR dan GFR

3.1 Setelan Penyulang 20 kV

3.1.1 OCR Penyulang 20 kV SIEMENS tipe ARGUS

Setelan arus

atau CCC penyulang Amp

waktu kerja yang diinginkan

pilih

waktu kerja aktual :

If150trfp

Zso Zsutt0 p


If150p

If150trf0

1.74 103

In6 5 A Primer I2f20m I2f200

CTp 80 Iset6 420 1.2 Iset6 504

Is6Iset6

CTp Is6 6.3 A Sekunder

Tap6Is6

In6 Tap6 1.26 pilih Tap6 1.2

tof20 0.1 dt

td6

I2f20m

Iset6

0.02

1

0.14tof20 td6 0.042

Iset6 504 A primer( )

td6 0.20

tof200.14

I2f20m

Iset6

0.02

1

td6 tof20 0.481

3.1.2 GFR Penyulang 20 kV SIEMENS tipe ARGUS

Setelan arus


pilih


3.2 Setelan Incoming 20 kV atau sisi TM Trafo3.2.1 OCR sisi 20 kV NARI tipe PCS 9611

Setelan arus

setelan aktual :

In7 5 A

Iset7 0.2 400 A Primer

Is7Iset7

CTp

Is7 1 A Sekunder

Tap7Is7


tgf20 0.5 dt If20m If200

If20m 984.173

td7

If20m

Iset7

0.02

1

0.14tgf20 td7 0.184


td7 0.175

tgf200.14

If20m

Iset7

0.02

1

td7tgf20 0.476

In2 5 A

Iset2 1.2 In20 Iset2 2.078 103

A primer( )

Is2Iset2

CT20

Is2 5.196 A sekunder( )

Tap3Is2


Iset20 Tap3 In2 CT20

Iset20 2.078 103

A primer( )


pilih


3.2.2 GFR trafo sisi 20 kV NARI PCS 9611

Setelan arus

setelan aktual :


pilih

toi20 1 dt I2f20m I2f200

I2f20m 8.549 103

A primer( )

td2

I2f20m

Iset20

0.02

1

0.14toi20 td2 0.205

Iset20 2.078 103

A primer( )

td2 0.24 Tap3 1.039

toi200.14

I2f20m

Iset20

0.02

1

td2toi20 1.171 dt

In4 5 A In20 1.732 103

Iset4 0.2 InNGR Iset4 199.086 A primer( )

Is4Iset4

CT20 Is4 0.498 A sekunder( )

Tap5Is4


Isetg20 Tap5 In4 CT20

Isetg20 340 A primer( )

tgi20 1 dt If20m If200

If20m 984.173

td4

If20m

Isetg20

0.02

1

0.14tgi20 td4 0.153

Isetg20 340 A primer( )

td4 0.153 Tap5 0.17


3.2.3 SBEF sisi netral 20 kV NARI tipe RCS 9671C

Setelan arus

setelan aktual


pilih

(LTI)


tgi200.14

If20m

Isetg20

0.02

1

td4

tgi20 1 dt

In8 5 A

IsetN 0.15 In20 IsetN 259.808 Primer

Iset8b 0.3 InNGR Iset8b 298.629 Primer

Iset8 IsetN IsetN Iset8b( ) Iset8b Iset8b IsetN( ) IsetN 259.808

Is8Iset8

CTNGRS Is8 1.299 A Sekunder

Tap8Is8


Iset8 Tap8 In8 CTNGRS Iset8 150 Primer

t8 5.0 dt If20m If200

If20m 984.173

td8

If20m

Iset8

1

120t8 td8 0.232


td8 0.35

t8120

If20m

Iset8

1

td8

t8 7.552 dt

Koordinasi Rele Pengaman Untuk Gangguan Tanah

Kemampuan arus :

Nilai tahanan :

Batas waktu :

Kurva ketahanan termis :

Kurva SBEF (LTI) :

Kurva incoming trafo ; (SI)

Kurva Feeder 20 kV ; SKTM (SI)

3.3 Setelan Trafo sisi Tegangan Tinggi 150 kV3.3.1 OCR sisi 150 kV NARI tipe RCS 9671 C

Setelan arus

setelan aktual :

ImNGR 1 103

A x 1 1000

RNGRS 11.6

tNGR 10 detik

c ImNGR2

RNGRS tNGR

tnx

c

x2

RNGRS tn1

xc .5

x2

RNGRS

tLx

x

Iset81

120

x

Iset8

1

td8

x

Iset8 150 A

td8 0.35

Iset4 Isetg20 Iset4 340 At2

xx

Iset41

0.14

x

Iset4

0.02

1

td4

x td4 0.153

Iset7 80 At3

xx

Iset71

0.14

x

Iset7

0.02

1

td7

x td7 0.175

In1 1 A

Iset1 1.2 In150 Iset1 277.128 A primer( )

Is1Iset1

CT150


Tap1Is1


Iset150 Tap1 In1 CT150 Iset150 57 A primer( )


A

pilih


Setelan arus moment OCR

untuk 1/I2 cycle

(Primer)

atau,

Pilih

tot150 1.5 dt I2f150m I2f1500

I2f150m 1.14 103

td1

I2f150m

Iset150

0.02

1

0.14tot150 td1 0.662


td1 0.3 Tap1 0.95

tot1500.14

I2f150m

Iset150

0.02

1

td1 tot150 0.68 dt

n 1 6

Kn

1 2 e

4

n

2

X1 Xt1R1

K1

1.408 Pilih K1

1.5

Im1In150

Xt CT150K

1 Im1 46.893 A sekunder( )

Tap2Im1

In1 Tap2 46.893 pilih Tap2 9

Im150 Tap2 In1 CT150 Im150 540 A

Im2In150

XtK

1 Im2 2.814 10

3

ImsetIm2

Iset150 Imset 49.361

Imset 9.5 xIset150

3.3.2 GFR sisi 150 kV NARI tipe PCS 9611

Setelan arus GFR :

Pilih

Setelan waktu GFR SUTT untuk gangguan di bus 150 kV :

waktu kerja aktual GFR SUTT untuk gangguan di Bus 150 kV :

pilih :

3.3.3 GFR trafo sisi 150 kV NARI tipe RCS 9671

Setelan arus :

Setelan arus GFR Trafo :

Setelan aktual :

Isgbs 0.2 Insutt Isgbs 120 A primer( )

IsgIsgbs

Insutt

Isg 0.2

Isg 0.2 Isgbs Isg Insutt

Isgbs 120 A

tgsutt 1 dt

td32

If150sutttrf0

Isgbs

0.02

1

0.14tgsutt td32 0.457

Isetgfr150 Isgbs Isetgfr150 120 td32 0.45

tgsutt0.14

If150sutttrf0

Isgbs

0.02

1

td32 tgsutt 0.984

In3 1 A In150 230.94 A primer( )

Iset3 0.5 In150 Iset3 115.47 A primer( )

Is3Iset3

CT150


Tap4Is3


Isetg150 Tap4 In3 CT150 Isetg150 24 A primer( )

3.3.3 (a) SETTING GFR TT TRAFO DIKOORDINASIKAN DENGAN GFR SUTT Waktu kerja GFR Trafo 150 kVyang diinginkan untuk gangguan di Bus 150 kV

pilih


waktu kerja aktual GFR Trafo. sisi 150 kV untuk gangguan di Bus 20 kV :


Untuk 1 pht sutt

Untuk 2 pht sutt

tgt150150 1.5 dt

Dengan satu sutt

If1150m If150trf0

If1150m 1.74 103

A primer( )

td3

If1150m

Isetg150

0.02

1

0.14tgt150150 td3 0.958

Isetg150 24 A primer( ) td3 0.6

tgt1501500.14

If1150m

Isetg150

0.02

1

td3 tgt150150 0.939 dt

tgt150200.14

If1201500

Isetg150

0.02

1

td3 tgt15020 8.265 dt

tgsutt200.14

If1201500

Isgbs

0.02

1

td32tgsutt20 2.885 dt

tgsutt200.14

If1201500

Isgbs 2

0.02

1

td32

tgsutt20 1.785 dt

3.3.3 (b) SETTING GFR TRAFO SISI 150 KV DIKOORDINASIKAN DENGAN 20 KV

waktu yang diinginkan :

Arus gangguan di bus 20 kV :

waktu kerja aktual GFR Trf. sisi 150 kV untuk gangguan di Bus 20 kV :


Jika terjadi gangguan disisi Bus 150 kV, maka GFR Trf. akan kerja pada t :

tgt150 1.5 dt

If1201500 39.792

td33

If1201500

Isetg150

0.02

1

0.14tgt150 td33 0.109

tgt1500.14

If1201500

Isetg150

0.02

1

td33 tgt150 1.5 dt

tgsutt200.14

If1201500

Isgbs

0.02

1

td32 tgsutt20 2.885 dt

tgt150150a0.14

If150trf0

Isetg150

0.02

1

td3 tgt150150a 0.939 dt

4. Koordinasi Setting Relai

4.1. Koordinasi OCR

sisi 150 kV trafosisi 150 kV trafo

incoming 20 kV

sisi incoming

penyulang

penyulang 20 kv

Gbr. 7 Koordinasi setting relai OCR penyulang, incoming trafo dan sisi 150 kV trafo

DATA WAKTU KERJA RELE PROTEKSI GFR PADA KOORDINASI SETTING SISI 150 KV TRAFO DENGAN SUTT DAN REL 20 KV UNTUK TRAFO Yyd

KoordinasiSetting GFR

LokasiGangguan

GFR TrafoSisi 20 kV

GFR TrafoSisi 150 kV

GFR SUTT

Gangguandi rel 20 kV

Sisi 150 kVTrafo denganSUTT Gangguan

di bus 150 kV Tidak kerja

Gangguandi rel 20 kV

Sisi 150 kVTrafo dengansisi 20 kV Gangguan

di bus 150 kV Tidak kerja

tgf20 0.476 tgt15020 8.265 tgsutt20 2.885

tgt150150 0.939 tgsutt 0.984

tgf20 0.476 tgt150 1.5 tgsutt20 2.885

tgt150150a 0.939 tgsutt 0.984

t1p

0.14

I2f150p

Iset150

0.02

1

td1 t2p

0.14

I2f20p

Iset20

0.02

1

td2 t3p

0.14

I2f20p

Iset6

0.02

1

td6

Iset150 57 A Iset20 2.078 103

Iset6 504

td1 0.3 td2 0.24 td6 0.2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Iset OCR sisi 150 kV = 277.5 A, TMS = 0.3 (SI)Iset OCR sisi 20 kV = 2000 A, TMS = 0.2 (SI)Iset OCR penyulang 480 A, TMS = 0.2 (SI)

t1 p

t2 p

t3 p

p

t110

1.002 detikt1

00.68 detik

t20

1.171 detikt2

103.546 detik

t30

0.481detik

t310

0.727 detik

4.2. Koordinasi GFR

(SI) (SI)

(SI) (SI)

sisi Trf. 150 kV sisi 150 kV Trf.

incoming 20 kVsisi incoming

penyulangpenyulang 20 kv

sisi SUTTsisi SUTT

Gbr. 8 Koordinasi setting relai GFR penyulang, trf. sisi 20 kV, trf. sisi 150 kV dan SUTT

I2f200

8.549 103

I2f1500

1.14 103

I2f2010

3.331 103

I2f15010

444.09

t1p

0.14

If120150p

Isetg150

0.02

1

td3t2

p0.14

If20p

Isetg20

0.02

1

td4

Isetg150 24 A Isetg20 340 A

td3 0.6 td4 0.153

t3p

0.14

If20p

Iset7

0.02

1

td7 t4p

0.14

If120150p

Isgbs

0.02

1

td32

Iset7 80 A Isgbs 120 A

td7 0.175 td32 0.45

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

IsetGFR Trafo sisi 150 kV 180 A, TMS 0.3 (SI)Iset GFR Trafo sisi 20 kV 400 A, TMS 0.125 (SI)Iser GFR penyulang 80 A, TMS 0.175 A (SI)Iset GFR SUTT 150 kV 120 A, TMS 0.45 (SI)

t1 p

t2 p

t3 p

t4 p

p

t10

8.265 detik t15

10.484

t20

1 detikt2

101.246

t30

0.476 detikt3

100.52

t40

2.885 detikt4

52.634

4.3. Koordinasi GFR 150 Trafo dengan SUTT

(SI) (SI)

Trafo

Trafo

SUTTSUTT

Gb.3. Koordinasi setting relai GFR sisi 150 kV Trafo dan SUTT 150 kV

5. Setelan Setting REF Trafo sisi TT

5.1. REF sisi 150 kV NARI tipe RCS 9671 C

5.1.1 Data Resistansi

Resistansi phase CT sekunder

Resistansi netral CT sekunder

Resistansi lead

Resistansi auxiliary trafo

Tegangan knee Volt

tSUp

0.14

If150sutttrfp

Isgbs

0.02

1

td32 tTRp

0.14

If150trfp

Isetg150

0.02

1

td3

Isgbs 120 Isetg150 24

td32 0.45 td3 0.6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

tTR p

tSUp

p

tTR0

0.939

detiktTR

200.979

tSU0

0.984

tSU20

1.043 detik

Rct 1.0

RctN 0.90

Rl0.85

2

Rt 0

Vkp 275

5.1.2 Perhitungan setting

5.1.2.1 Setting Tegangan

a. Tegangan phasa

Volt

b. Tegangan netral

Volt

Tegangan relai minimum adalah harga terbesar antara tegangan phasa dan netral

Setelan tegangan relai Volt

5.1.2.2. Setting Arus

Arus nominal

Range arus dari 0.1 x In s/d 1,5 x In

Setting Arus

5.1.2.3. Arus Operasi Minimum

CT's number

Arus magnetisasi pada Vr

Arus operasi minimum

Sensitivitas pengamanan

CTref CTN150 A

If150trf0

1.74 103

A Primer( )

VrIf150trf

0

CTrefRct 2 Rl Rt Vr 53.645

VrNIf150trf

0

CTrefRctN 2 Rl( ) VrN 50.745

Vr 1.0 Vr Vr 53.645

Vr 15

in1 5 A In150 230.94

Isetr1 0.2 in1 Isetr1 1 A

n 4

im 0.01 A

iop Isetr1 n im( ) iop 1.04 A Sekunder( )

Iop iop CTref Iop 62.4 A Primer( )

sIop

In150100

s 27.02 %

5.2. Setelan REF Trafo sisi TT 20 kVSisi 20 kV REF sisi 20 kV NARI tipe RCS 9671 C

5.2.1 Data Resistansi

Resistansi phase CT sekunder

Resistansi netral CT sekunder

Resistansi lead

Resistansi auxiliary trafo

Tegangan knee Volt

5.2.2 Perhitungan setting

5.1.2.1 Setting Tegangan

Rasio CT untuk REF 20 kV

a. Tegangan phasa

volt

b. Tegangan netral

volt

Tegangan relai minimum adalah harga terbesar antara tegangan phasa dan netral

Setelan tegangan relai Volt

5.2.2.2. Setting Arus

Arus nominal rele

Range arus dari 0.1 x In s/d 1,5 x In

Setting Arus

5.2.2.3. Arus Operasi Minimum

CT's number

Arus magnetisasi pada Vr

Arus operasi minimum

Rct 8.15

RctN 5.5

Rl 0.8

Rt 0

Vks 285

If200

984.173

CTref20 CTN20 CTref20 400

VrIf20

0

CTref20Rct Rl 2 Rt Vr 23.989

VrNIf20

0

CTref20RctN 2 Rl( ) VrN 17.469

Vr 1.0 Vr Vr 23.989

Vr 20

in2 5 A

Isetr2 0.2 in2 Isetr2 1 A

n 4

im 0.01 A

Sensitivitas pengamanan

6. Setelan Differential Protection NARI tipe RCS 9671 C

I1n_CT_S1 = 0,3 kA Range 0.00 - 20.00 kA step 0.01 kAI2n_CT_S1 = 5 A Range 5A / 1A

I1n_CT_S2 = 2 kA Range 0.00 - 20.00 kA step 0.01 kAI2n_CT_S2 = 5 A Range 5A / 1A

I1n_CT_NP_S2 = 1 kA Range 0.00 - 20.00 kA step 0.01 kAI2n_CT_NP_S2 = 5 A Range 5A / 1A

I_Pkp_PcntDiff = 0,3 Range 0,2 - 1,5 Ie

Slope_PcntDiff = 0,3 Range 0,3 - 0,75

Opt_InrustBlk = 2 Range 0 - 3

I_Pkp_PcntREF_S1 = 0.1 Range 0.1 - 0.5Slope_PcntREF_S1 = 0.3 Range 0.3 - 0.75

I_Pkp_PcntREF_S2 = 0.1 Range 0.1 - 0.5Slope_PcntREF_S2 = 0.3 Range 0.3 - 0.75

iop Isetr2 n im( ) iop 1.04 A Sekunder( )

Iop iop CTref20 Iop 416 A Primer( )

sIop

In20100 s 24.018 %

Protection Setting Calculation

Documents

Transcript of Protection Setting Calculation