TRANSFORMASI PROTEKSI

PROTEKSI
TRANSFORMATOR
Oleh
Ir. J. Soekarto

28-31 Mei 2001 Kursus Proteksi Pada Pembangkit 2
1. PENDAHULUAN.
Fungsi transformator ialah memindahkan energi dari
satu tegangan ke tegangan yang lain secara magnetik
Transformator (trafo) dapat merupakan fase tunggal
ataupun fase tiga.
Arus penguatan trafo dari 0,1% - 0,6% untuk trafo tenaga,
dan 0,5% s/d 2,5% untuk trafo distribusi, sehingga kapasitas
trafo sisi primer praktis sama dengan sisi sekender.
Pendinginan trafo
- ONAN : Oil natural air natural
- ONAF : Oil natural air force
- OFAF : Oil force air force

2. JENIS & SIFAT GANGGUAN
Gangguan di luar daerah pengamanan yang
berpengaruh pada trasformator
Gangguan hubung singkat pada jaringan, dan
kemungkinan kegagalan relai
Beban lebih
Surja petir atau surja hubung
Jenis Gangguan

Gangguan di dalam daerah pengamanan
Gangguan pada lilitan trafo
Hubung singkat antar fase
Hubung singkat antar fase dan badan (bumi)
Hubung singkat antar belitan
Tegangan lebih (penguatan lebih, over excitation)
Suhu lebih
Gangguan pada inti
Gangguan pada sadapan (tap changer)
Gangguan pada bushing
Kebocoran minyak, atau minyak terkontaminasi (umumnya
dengan uap air)

Sifat Gangguan
(a) Gangguan serius yang dapat dideteksi oleh arus atau
tegangan, karena arusnya besar atau tegangannya
seimbang tidak seimbang
(b) Gangguan insiepient
Gangguan ini kecil dan tidak dapat dideteksi oleh
relai arus atau tegangan tetapi potensial dan
gangguan ini menimbulkan gas.

3. POLA PROTEKSI TRAFO
LBS
T.M T.R
Sekring MCCB
Trafo distribusi
T.M = Tegangan menengah
T.R = Tegangan rendah
LBS = Load Break Switch
MCCB = Molded Case Circuit Breaker
Trafo Distribusi

Trafo Distribusi
F 51 = Relai arus lebih
CB
T.M T.R
MCCB
Trafo
distribusi
F 51
T
B
T = Relai suhu
B = Relai Bucholz

Trafo Tenaga
F 51 = Relai arus lebih
T T = Tegangan Tinggi
B = Relai Bucholz
CB
T.T T.M
CB
Trafo
Tenaga
F 51
T
B
F 51
T = Relai suhu

Trafo Tenaga
F 87 = Relai diferensial
CB
T.T T.M
CB
F 51
T
B
F 51
F 87

2. JENIS GANGGUAN
Gangguan Di Luar Daerah Pengamanan Yang
Berpengaruh Pada Trasformator
Gangguan hubung singkat pada jaringan, dan
kemungkinan kegagalan relai
Beban lebih
Surja petir atau surja hubung

V
F
Conservator
Trip
Alarm
Bushing
TRAFO TENAGA
R. Bucholz
4. RELAI BUCHOLZ.

Relai Buchholz fungsinya mendeteksi gas yang timbul di
dalam transformator karena adanya percikan bunga api
atau pemanasan setempat di dalam transformator.
Tingkat 1 : mendeteksi gangguan inciepient Siny
Tingkat 2 : gangguan hubung singkat Trip

Analisa gas yang terkumpul di dalam relai Bucholz
H2 dan C2H2 menunjukkan adanya busur api pada minyak
antara bagian-bagian konstruksi
H2, C2H2 dan CH4 menunjukkan adanya busur api
sehingga isolasi phenol terurai, misalnya
terjadi gangguan pada sadapan.
H2, C2H4 dan C2H2 menunjukkan adanya pemanasan
pada sambungan inti.
H2, C2H, CO2 dan C3H4 menunjukkan adanya pemanasan
setempat pada lilitan inti.

5. RELAI SUHU LILITAN
Mempunyai beberapa kontak untuk mengatur kipas, sinyal
alarm dan trip

6. RELAI TEKANAN MEMDADAK.
Transformator yang tidak menggunakan konservator, tidak
dapat dipasang relai Bucholz, dalam hal ini dipasang relai
tekanan mendadak.
Tipikal seting relai ini untuk bekerja dengan kecepatan
kenaikan tekanan 5g / cm / detik dan minimum beda tekanan
20 g /cm
Oil
Oil
(a)

7. PENGAMAN DENGAN SEKRING & MCCB.
LBS
T.M T.R
Sekring MCCB
Trafo distribusi
Trafo distribusi
Trafo distribusi dari tegangan menengah ke tegangan rendah
tanpa pemutus tenaga di TM tetapi menggunakan LBS proteksi
seperti gambar di atas.

Contoh karakteristik sekring dan MCCB
Penentuan elemen sekring dan seting MCCB

Penentuan seting MCCB
Penentuan seting overload relai pada MCCB didasarkan
pada kemampuan pembebanan dari transformatornya.
Penentuan seting seketikanya didasarkan dengan arus
hubung singkat yang terjadi di rel tegangan rendah.
Penentuan elemen sekring
Sekring di TM pada dasarnya untuk mengamankan bila
terjadi hubung singkat di dalam trafo distribusinya.
Dengan demikian didasarkan besarnya arus hubung
singkat yang mungkin terjadi, dalam hal ini diambil
besarnya arus hubung singkat di rel TR.

Arus hubung singkat
Sirkit ekivalen
T.M T.R
MVAHS MVAT
T.R
MVAHS MVAT
%ZS %ZT
%
100
*
MVA
MVA
Z
%
HS
T
S =
NT
T
S
HS I
*
Z
%
Z
%
100
I
+
=
MVAHS = MVA hubung
singkat sisi TM
MVAT = MVA trafo distribusi
%ZT = %ZT sumber
%ZT = %ZT trafo distribusi

8. PENGAMAN DENGAN RELAI ARUS LEBIH.
CB
T.T T.M
CB
Trafo
Tenaga
F 51
T
B
F 51
Trafo tenaga yang relatif kecil misalnya < 10 MVA hanya
diamankan dengan relai arus lebih

Fungsi relai arus lebih di sisi sekundair
Sebagai pengaman utama bila terjadi gangguan setelah
trafo dan gangguan di rel TM
Sebagai pengaman cadangan bila proteksi penyulang
(feeder) TM bila gagal bekerja.
Dasar seting relai arus lebih dengan waktu F 51
Seting arus harus dapat menjangkau ujung saluran
penyulang yang terpanjang
Seting waktu dikoordinasikan dengan relai pada
penyulang

Karakteristik relai harus sama dengan relai di penyulangnya.
Bila di TM terdapat pembumian dengan tahanan
(resistans), seting arus pada resistans diusahakan sesuai
dengan kontinyu rating dari tahanannya, dengan
koordinasi waktu dengan relai di penyulangnya.
Seting waktu seketikanya (instantaneous, moment) F 50
Bila diseting akan tidak selektif dengan relai di
penyulangnya
Bila tidak diseting, kalau terjadi gangguan setelah trafo
sampai rel TM akan bekerja dengan perlambatan waktu
sesuai dengan seting waktunya.

Cara mengatasi digunakan relai numerikal dan disusun
logic seperti gambar di bawah
F 50 F 50
F 50
F 50

Fungsi relai arus lebih di sisi primair
Sebagai pengaman utama trafo
Sebagai pengaman cadangan bila proteksi trafo sisi
sekundair gagal bekerja.
Dasar seting relai arus lebih dengan waktu F 51
Seting arus harus dapat menjangkau rel sisi TM
Seting waktu dikoordinasikan dengan relai trafo pada
sisi sekundair.
Dalam keadaan terpaksa dapat disamakan / bila terdapat
relai diferensial trafo

Seting waktu seketikanya (instantaneous, moment) F 50
Relai tidak boleh menjangkau rel sisi TM

9. PENGAMAN GANGGUAN TANAH.
Gangguan 1 fase ke bumi (badan).
Besar arus gangguan satu fase ke bumi tergantung :
- Hubungan transformator
- Suplai dari sisi delta (segitiga) atau bintang
- Pembumian sisi bintang

Proteksi gangguan tanah.
Relai arus lebih untuk mendeteksi arus sisi untuk trafo
dengan sambungan delta (d), proteksi restricted earth
fault yang prinsipnya diferensial tanah.

Gangguan 1 fase ke bumi di luar daerah proteksi
Relai F 64 tidak dilalui arus sehingga tidak bekerja

Gangguan 1 fase ke bumi di dalam daerah proteksi
Relai F 64 dilalui arus sehingga relai bekerja

Relai pengaman tangki

9. PENGAMAN DEFERENSIAL.
Untuk transformator yang besar umumnya di atas 10 MVA
untuk pengamanan gangguan antar fase digunakan relai
diferensial.
Relai arus lebih hanyalah merupakan pengaman cadangan.
Pengaman diferensial merupakan pengamanan yang
mempunyai selektif mutlak, artinya batas daerahnya apakah
untuk sumber dari satu sisi atau 2 sisi serta untuk
pembangkitan yang berubah-ubah adalah tetap.
Batas pengamanan ialah antara CT masuk dan keluar dari
daerah/alat yang diamankan.

Dasar proteksi diferensial.
CT1
F 87
CT2
Daerah proteksi
I1
I2
i2
i1 id
I1 = I2 i1 = i 2 id = 0
Relai diferensial tidak bekerja
Tidak ada gangguan atau gangguan di luar daerah proteksi

I1 = besar I2 = 0 i1 = besar i 2 = 0
id = i1
Relai diferensial bekerja
Gangguan dalam daerah proteksi, sumber 1 sisi
CT1
F 87
CT2
Daerah proteksi
I1
i1 id

I1 = besar I2 = besar i1 = besar i 2 = besar
id = i1 + i 2
Relai diferensial bekerja
Gangguan dalam daerah proteksi, sumber 2 sisi
CT1
F 87
CT2
Daerah proteksi
I1
I2
i2
i1
id
L L

Proteksi Diferensial Pada Transformator
F 87 = Relai diferensial
CB
T.T T.M
CB
F 51
T
B
F 51
F 87
ACT
I1 I2

Hal-hal yang harus diperhatikan
Arus primer (I1) tidak sama dengan arus sekunder (I2)
Arus primer (I1) belum tentu sama fasenya dengan arus
sekunder (I2), tergantung vektor grupnya
Hal ini menyebabkan
Trafo arus 1 (CT1) tidak sama dengan Trafo arus 2 (CT2)
Rangkaian sekunder harus disesuaikan dengan vektor
grup transformatornya
Secara umum diperlukan trafo arus pembantu ACT

Salah satu contoh sambungan relai diferensial
untuk transformator dengan Yd1

Penyesuaian sudut pada ACT
Cara penyambungan secara rinci lihat lampiran

Relai diferensial Numerikal
Penyesuai sudut dan ACT pada relainya.
Penyesuai sudut dinyatakan dalam seting

TRAFO ARUS PEMBANTU (Auxilliary CT, ACT)
Fungsi ACT :
Hubungan yd sisi sekendernya 5/V3 atau 1/V3
Untuk menyesuaikan arus sekender CT sisi Primer dan
sisi Sekender.
Untuk menyesuaikan pergeseran sudut fase.
Perbandingan tranformasi untuk penyesuai sudut fase:
Hubungan yy sisi sekendernya 5 A atau 1 A
Dalam perbandingan jumlah lilitan

Letak ACT :
a. Arus CT di sisi primer
b. Arus CT di sisi sekender
c. Arus CT di sisi primer dan sekender
Contoh perhitungan Tap ACT
Menggunakan ACT jenis 5 + 10 x 0,25 / 5 A
Primer : 2,5 - 2,75 - . . . - 4,75 - 5 - 5,25 - . . . - 7,25 - 7,5
Sekunder : 5 A

Contoh perhitungan Tap

Arus nominal sisi H Arus nominal sisi M
A
231
3
150
60000
IH =
= A
3012
3
5
.
11
60000
IM =
=
Primer CT dipilih : Primer CT dipilih 3000 A
A
400
3
231 =
Sekender CT untuk sisi H dan L dipilih 5 A
A
.
89
,
2
A
.
231
*
400
5
iH =
= A
.
02
,
5
A
.
3012
*
3000
5
iM =
=
A
01
,
5
A
3
89
.
2
'
i H =
=

Tap ACT
02
,
5
01
,
5
5
x
= 5
5
*
02
,
5
01
,
5
x =
=

Misalkan CT dipilih 300/5 A sisi H dan 3000/5 A sisi M
A
.
85
,
3
A
.
231
*
300
5
iH =
= A
.
02
,
5
A
.
3012
*
3000
5
iM =
=
A
.
67
,
6
A
3
85
.
3
'
i H =
= iH" = IM = 5,02 A
Tap ACT
02
,
5
67
,
6
5
x
= 64
,
6
5
*
02
,
5
67
,
6
x =
=
Jadi tap ACT dipilih 6,50 A atau 6,75 A

10. ARUS INRUSH PADA SAAT STRAT.
Komponen arus inrush mengandung arus searah dan
bermacam harmonis.
Tipikan besarnya arus searah dan komponen
harmonis seperti tabel
Komponen harmonis.
Komponen d.c Harmonis
2 3 4 5 6 7
Nilai tipilal 40-60 30-70 10-30 5,1 4,1 3,7 2

Bentuk gelombang arus inrush

Untuk menghindari kesalahan kerja relai diferensial
di antaranya
- Menahan harmonis
- Memblok harmonis.
- Memblok secara resonansi
Arus inrush hanya dirasakan pada sisi dimana trafo
tersebut dimasukkan, sedang sisi lainnya tidak
merasakan

Contoh ACT dinyatakan jumlah lilitan.
Number of turn Transformer rating Number of turn Transformer rating
Preliminary tap Preliminary tap
Terminal 5/5 A 5/1 A 1/1 A Terminal 5/5 A 5/1 A 1/1 A
1 - 2 1 1 5 X - 7 5 5 25
2 - 3 1 1 5 7 - 8 5 5 25
3 - 4 1 1 5 8 - 9 5 9 25
4 - 5 1 1 5 S1 - S2 25 125 125
5 - 6 25 25 125 S3 - S4 18 90 90

Menggunakan ACT jenis jumlah lilitan.

Perhitungan jumlah lilitan diambil CTH 300/5 dan CTM 3000/5 A
Dari perhitungan butir a didapat iH' = 6,67 A dan iM" = 5,02 A
Dipilih NM = 18 lilitan IH NH = IM NM L = N /IH" * NH
tan
beli
..
19
25
*
67
,
6
02
,
5
N
*
i
i
N M
"
H
'
MH
H =
=
=

Relai diferensial dengan sadapan (tap) pada relai
Dari contoh di atas seting tap sisi 150 kV ialah 5,02 A ----> 5
serta sisi 11,5 kV ialah 6,67 A -----> 6,75

Mis Match
Bila kedua sisi mempunyai ACT dan antara perhitungan
(keadaan ideal) dan kenyataan tap yang ada berbeda, maka
akan terjadi kesalahan, kesalahan ini disebut mis match dan
besarnya :
%
100
*
s
T
T
Tis
T
=
match
Mis s
p
ip
−
a. ACT di dua sisi.
a. ACT di satu sisi.
%
100
*
s
T
T
=
match
Mis i −

dimana :
T = sadapan yang ada
Ti = Sadapan idial
Tip = Sadapan idial sisi primer
Tis = Sadapan idial sisi sekunder
Tp = Sadapan yang ada sisi primer
Ts = Sadapan yang ada sisi sekunder
kecil
yg
dipilih
T
T
ataau
T
T
s
s
p
is
ip
=

PENYETELAN KECURAMAN
A. Sadapan trafo dayanya dalam %
B. Kemungkinan kesalahan CT sisi primer dan sisi sekunder
C. Mis match
D. Arus beban nol dalam %
E. Faktor keamanan

Sebagai contoh :
Trafo daya 60 MVA, 150 +/- 10% /20 kV,
A. Sadapan trafo dayanya 10%
B. Kemungkinan kesalahan CT sisi primer dan sisi
sekunder 2 x 5% = 10%
C. Berdasarkan perhitungan mis match = 3%
D. Arus beban nol dalam = 0,5 - 1%
E. Faktor keamanan 5%
Dengan demikian penyetelan kecuraman : 29% atau
diambil 30%

RELAI DIFERENSIAL NUMERIKAL

3 x IP , 3 x IS
Analog - digitel - conversiom
CT adaption
Vevtor group adaption
Idiff calculate
IRest calculate
fault
Protection program
- ceking of characteristic (Idiff>)
- rush detecttion
- oferflux detection
- Idif >>
- monitiring of CT saturation
- data fault recording
- data even recordin
Routin program
- output signal monitoring
- plausibility check
- monitoring of measure
value
- procedure check
- operation measurement
Command/information output
Serial information

Penyesuai sudut dan ACT pada relainya
dinyatakan dalam seting.
Sambungan relai diferensial numerikal

Sambungan relai diferensial numerikal dilengkapi dengan ERF

Lampiran
PENYAMBUNGAN RELAI DIFERENSIAL
Bilangan jam (vektor grup) trafo daya .
Vektor grup trafo daya menentukan pergeseran sudut arus
primer dan arus sekundernya, hal ini sangat menentukan
sambungan relai diferensial.
Vektor tegangan dan arah arus pada trafo daya atau trafo arus.
Dasar menentukan sambungan trafo didasarkan vektur grup
trafo
- Sambungan Yy
- Sambungan Yd

Vektor tegangan dan arah arus pada trafo daya atau
trafo arus.

Dasar penyambungan trafo Yy0

Dasar penyambungan trafo Yd1

Macam-macam vektor grup transformator.

Cara penyambungan relai diferensial Yd1 (penyesuai
sudut fase pada CT utama)
Tahap 1 : Tentukan sambungan trafo daya didasarkan vektor
grup.
Tentukan arus sisi primer maupun sisi sekender

Tahap 2 :
- CT di sisi delta (d) pada trafo dayanya disambung bintang.
- Penyesuai fase di CT primer
- Tentukan arus sisi sekender didasarkan arus primer, di
samping itu arah arusnya.

Tahap 3 :
Sambung relai diferensial dan arus sekender CT yang
seharusnya pada sisi bintang Y didasarkan arus pada sisi delta

Tahap 4 :
Sambung arus sekender CT pada sisi Y didasarkan arus yang
ditentukan pada tahap ke 3.

Cara penyambungan relai diferensial Yd1 (penyesuai
sudut fase pada ACT)
Tahap 1 :
- Tentukan sambungan trafo daya didasarkan vektor grup.
- Tentukan arus sisi primer maupun sisi sekunder
Tahap 2 :
- CT di sisi delta (d) dan bintang (Y) pada trafo dayanya
disambung bintang, penyesuai fase di ACT sehingga
sambungannya yd. ACT sisi primer disambung y dan sisi
sekunder disambung d
- Tentukan arus sisi sekunder didasarkan arus primer,
disamping itu arah arusnya.

Tahap 3 :
- Sambung relai diferensial dan arus sekunder CT yang
seharusnya pada sisi bintang Y didasarkan arus pada sisi
delta
Tahap4 :
- Sambung arus sekunder ACT pada sisi d didasarkan arus
yang ditentukan pada tahap ke 3.

Sambungan relai diferensial

Cara penyambungan relai diferensial Yy0
Penyesuai sudut fase pada CT utama, dalam hal ini
sambungan CT di primer maupun sekunder ialah sambungan
delta (d)
Pada dasarnya salah satu sisi CT disambung delta, dalam hal ini
bebas.
Kemudian sambungan CT sisi lainnya mengikuti sambungan
CT sisi lainnya.

Sambungan relai diferensial Yy0
Bila arah arus hendak diubah berlawanan, tanda dibalik

TRANSFORMASI PROTEKSI

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to TRANSFORMASI PROTEKSI

Similar to TRANSFORMASI PROTEKSI (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (9)

TRANSFORMASI PROTEKSI