HAFIZ FUAD ALHADI 1607036474 TE D3 TRANSFORMATOR Pertimbangan untuk paket proteksi trafo berbeda dengan aplikasi dan pentingnya file transformator. Untuk mengurangi efek stres termal dan gaya elektrodinamik, disarankan untuk memastikan bahwa paket perlindungan yang digunakan meminimalkan waktu untuk pemutusan jika terjadi kesalahan dalam transformator. Bisa jadi trafo distribusi kecil dilindungi dengan memuaskan, baik dari teknis maupun pertimbangan ekonomi, dengan menggunakan sekering atau relai arus lebih. Hal ini mengakibatkan penundaan waktu perlindungan karena koordinasi hilir Persyaratan. Namun, pembersihan kesalahan waktu tertunda tidak dapat diterima pada transformator daya yang lebih besar yang digunakan di aplikasi distribusi, transmisi dan generator, karena operasi sistem / stabilitas dan biaya pertimbangan perbaikan / lamanya pemadaman. Kesalahan transformator umumnya diklasifikasikan menjadi lima kategori: 1. Kesalahan berliku dan terminal 2. kesalahan inti 3. kesalahan aksesori tangki dan transformator 4. kesalahan on-load tap changer 5. kondisi operasi yang tidak normal 6. kesalahan eksternal yang berkelanjutan atau tidak jelas Gambar 1. Transformer fault statistics KESALAHAN PEMUTAR Masalah pada belitan transformator dikendalikan masuk besarnya dengan faktor-faktor berikut: 1. impedansi sumber 2. impedansi pembumian netral 3. reaktansi kebocoran transformator 4. tegangan gangguan 5. koneksi berliku Star-Connected Winding dengan Titik Netral Dibumikan melalui Impedansi Arus gangguan bumi belitan tergantung pada pembumian nilai impedansi dan juga sebanding dengan jarak kesalahan dari titik netral, karena kesalahan tegangan akan berbanding lurus dengan jarak ini. Untuk kesalahan pada belitan sekunder transformator, maka arus primer yang sesuai akan bergantung pada rasio transformasi antara belitan primer dan belokan sekunder hubung singkat. Ini juga bervariasi dengan posisi gangguan, sehingga arus gangguan di belitan primer transformator sebanding dengan kuadrat dari pecahan belitan yang dihubung pendek. Gambar 2. Arus gangguan bumi dalam belitan bintang yang dibumikan resisten Belitan terhubung-bintang dengan Titik Netral Membumi dengan Kuat Arus gangguan dikendalikan terutama oleh kebocoran reaktansi belitan, yang bervariasi dalam kompleks cara dengan posisi kesalahan. Kesalahan variable tegangan titik juga merupakan faktor penting, seperti dalam kasus ini dari pembumian impedansi. Untuk kesalahan yang mendekati netral ujung belitan, reaktansinya sangat rendah, dan hasilnya dalam arus gangguan tertinggi. Gambar 3. Arus gangguan bumi dalam belitan bintang padat bumi Berliku terhubung Delta Tidak ada bagian dari belitan terhubung-delta yang beroperasi dengan sebuah tegangan ke bumi kurang dari 50% dari tegangan fasa. Oleh karena itu, kisaran besaran arus gangguan lebih kecil dari pada belitan bintang. Nilai sebenarnya dari arus gangguan akan tetap bergantung pada metode pembumian sistem; Itu juga harus diingat bahwa impedansi sebuah belitan delta sangat tinggi untuk arus gangguan mengalir ke kesalahan yang ditempatkan secara terpusat dengan satu kaki. Itu impedansi dapat diharapkan antara 25% dan 50%, berdasarkan nilai trafo, terlepas dari impedansi arus seimbang normal. Fase ke Fase Kesalahan Kesalahan antara fasa dalam transformator adalah relatif jarang; jika kesalahan seperti itu terjadi maka akan menimbulkan dengan arus substansial yang sebanding dengan gangguan bumi arus. Kesalahan Interturn Pada transformator tegangan rendah, isolasi interturn kerusakan tidak mungkin terjadi kecuali mekanis gaya pada belitan karena korsleting eksternal menyebabkan degradasi isolasi, atau minyak isolasi (jika digunakan) terkontaminasi oleh kelembaban. Trafo tegangan tinggi terhubung ke overhead Sistem transmisi akan mengalami front yang curam tegangan impuls, yang timbul dari sambaran petir, gangguan dan operasi switching. Lonjakan garis, yang mungkin dari beberapa kali tegangan sistem pengenal, akan berkonsentrasi ujungnya berliku karena tinggi frekuensi yang setara dari gelombang depan. Berliku Sebagian resonansi, melibatkan tegangan hingga 20 kali tegangan pengenal mungkin terjadi. Isolasi interturn dari belokan ujung adalah diperkuat, tetapi tidak dapat ditingkatkan sebanding dengan isolasi ke bumi, yang relatif bagus. Sebagian flashover berliku karena itu lebih mungkin terjadi. Selanjutnya kemajuan kesalahan, jika tidak terdeteksi pada tahap paling awal, mungkin menghancurkan bukti penyebab sebenarnya. Korsleting beberapa belitan belitan akan menimbulkan ke arus gangguan yang berat dalam loop hubung singkat, tetapi arus terminal akan menjadi sangat kecil, karena rasio tinggi transformasi antara seluruh belitan dan belokan korsleting. Gambar 4. Interturn fault current/number of turns short-circuited Kesalahan Inti Sebuah jembatan penghantar melintasi struktur berlapis dari inti dapat mengizinkan arus pusar yang cukup untuk mengalir menyebabkan panas berlebih yang serius. Baut yang menjepit inti bersama-sama selalu diisolasi untuk menghindari masalah ini. Jika setiap bagian dari insulasi inti menjadi rusak, itu pemanasan yang dihasilkan dapat mencapai besaran yang cukup untuk merusak belitan. Kerugian inti tambahan, meskipun menyebabkan kerusakan lokal yang parah pemanasan, tidak akan menghasilkan perubahan input yang nyata saat ini dan tidak dapat dideteksi dengan normal perlindungan listrik; bagaimanapun juga itu sangat diinginkan bahwa kondisinya harus terdeteksi sebelum mayor kesalahan telah dibuat. Dalam transformator terendam minyak, pemanasan inti cukup untuk menyebabkan insulasi belitan kerusakan juga akan menyebabkan kerusakan pada sebagian oli dengan evolusi gas yang menyertainya. Gas ini akan melarikan diri ke konservator, dan digunakan untuk mengoperasikan sebuah relai mekanis. Kerusakan Tangki Kehilangan oli melalui kebocoran tangki pada akhirnya akan menghasilkan sebuah kondisi berbahaya, baik karena penurunan isolasi berliku atau karena terlalu panas pada beban karena hilangnya pendinginan. Terlalu panas bisa juga terjadi karena berkepanjangan kelebihan muatan, saluran pendingin tersumbat karena lumpur oli atau kegagalan sistem pendingin paksa, jika dipasang. Kondisi yang Diterapkan Secara Eksternal Sumber tegangan abnormal pada suatu transformator adalah: a) kelebihan beban b) kesalahan sistem c) tegangan lebih d) mengurangi frekuensi sistem 1. Kelebihan beban Kelebihan beban menyebabkan peningkatan 'kehilangan tembaga' dan konsekuensinya kenaikan suhu. Beban berlebih dapat dilakukan secara terbatas periode dan rekomendasi untuk terendam minyak transformator diberikan dalam IEC 60354. Konstanta waktu termal dari pendinginan alami trafo terletak antara 2,5-5 jam. Waktu lebih singkat konstanta berlaku dalam kasus transformator berpendingin gaya. 2. Kesalahan sistem Sirkuit pendek sistem menghasilkan laju yang relatif intens pemanasan transformator pengumpanan, kehilangan tembaga meningkat sebanding dengan kuadrat per unit arus gangguan. Durasi tipikal short eksternal sirkuit yang dapat menopang transformator tanpa kerusakan jika arus hanya dibatasi oleh reaktansi diri saja ditunjukkan pada Tabel 16.1. IEC 60076 menjelaskan lebih lanjut panduan tentang tingkat ketahanan sirkuit pendek. Tabel 1. Fault withstand levels Tekanan mekanis maksimum pada belitan terjadi selama siklus pertama kesalahan. Penghindaran kerusakan adalah sebuah soal desain trafo. 3. Tegangan berlebih Kondisi tegangan lebih terdiri dari dua jenis : 1. tegangan lonjakan transien 2. tegangan lebih frekuensi daya Tegangan lebih transien muncul dari gangguan, sakelar, dan gangguan petir dan dapat menyebabkan interturn kesalahan. Tegangan lebih ini biasanya dibatasi oleh shunting tegangan tinggi terminal ke bumi baik dengan celah batang biasa atau dengan lonjakanpengalih, yang terdiri dari tumpukan celah pendek secara seri dengan resistor non-linier. Sebaliknya, surge diverter ke celah batang, memiliki keuntungan memadamkan aliran arus listrik setelah pemakaian lonjakan, dalam hal ini cara menghindari isolasi transformator selanjutnya. Tegangan lebih frekuensi daya menyebabkan keduanya meningkat tekanan pada isolasi dan peningkatan proporsional fluks kerja. Efek terakhir menyebabkan peningkatan kehilangan zat besi dan peningkatan besar yang tidak proporsional arus magnetisasi. Selain itu, fluks dialihkan dari inti laminasi menjadi bagian baja struktural. Inti baut, yang biasanya membawa sedikit fluks, dapat terkena ke fluks besar yang dialihkan dari wilayah yang sangat jenuh inti bersama. Ini menyebabkan kenaikan suhu yang cepat di baut, menghancurkan isolasi dan merusak isolasi kumparan jika kondisi terus berlanjut. a) Frekuensi sistem berkurang Pengurangan frekuensi sistem berpengaruh terhadap untuk kerapatan fluks, mirip dengan tegangan lebih. Oleh karena itu, transformator dapat beroperasi dengan beberapa tingkat tegangan lebih dengan peningkatan yang sesuai frekuensi, tetapi operasi tidak boleh dilanjutkan dengan sebuah input tegangan tinggi pada frekuensi rendah. Operasi tidak bisa dipertahankan bila rasio tegangan terhadap frekuensi, dengan jumlah ini diberi nilai dalam satuan pengenalnya nilai-nilai, melebihi persatuan dengan lebih dari jumlah kecil, untuk Misalnya jika V / f> 1.1. Jika terjadi peningkatan substansial dalam sistem tegangan telah dipenuhi dalam desain, dasar 'tegangan unit' harus dianggap sebagai tegangan tertinggi yang dirancang trafo. MAGNETISASI INRUSH Fenomena arus masuk magnet bersifat sementara kondisi yang terjadi terutama ketika transformator berada berenergi. Ini bukan kondisi kesalahan, dan oleh karena itu perlindungan transformator harus tetap stabil selama inrush transient. Gambar 5. Transformer magnetising inrush Akibatnya, hanya terjadi peningkatan kecil fluks inti di atas tingkat pengoperasian normal akan menghasilkan magnetisasi yang tinggi arus. Dalam kondisi stabil normal, magnetisasi arus yang terkait dengan tingkat fluks operasi relatif kecil. Namun, jika sebuah belitan transformator diberi energi pada tegangan nol, dengantidak ada fluks remanen, level fluks selama tegangan pertama siklus (2 x fluks normal) akan menghasilkan saturasi inti dan bentuk gelombang arus magnetisasi non-sinusoidal tinggi. Arus ini disebut sebagai magnetisasi arus masuk dan dapat bertahan selama beberapa siklus. Sejumlah faktor mempengaruhi besaran dan durasi arus masuk magnetisasi: fluks sisa - hasil kondisi terburuk dinilai puncak fluks mencapai 280% dari nilai normal titik pada perpindahan gelombang jumlah trafo yang membelok desain dan peringkat transformator tingkat kesalahan sistem Densitas fluks yang sangat tinggi yang dikutip di atas sejauh ini di luar kisaran kerja normal yang incremental permeabilitas relatif dari inti mendekati kesatuan dan induktansi belitan jatuh ke nilai dekat yang dari induktansi 'ber-inti'. Gelombang arus, mulai dari nol, meningkat perlahan pada awalnya, fluks memiliki nilai tepat di atas nilai sisa dan permeabilitas inti cukup tinggi. Sebagai fluks melewati nilai kerja normal dan memasuki bagian magnetisasi yang sangat jenuh karakteristik, induktansi turun dan arus naik dengan cepat ke puncak yang mungkin 500% dari kondisi mapan arus magnetisasi. Saat puncak dilewati di tegangan berikutnya nol, setengah siklus negatif berikut gelombang tegangan mengurangi fluks ke nilai awal, arus turun secara simetris ke nol. Sekarang gelombang karena itu sepenuhnya offset dan hanya dikembalikan ke kondisi tunak oleh rugi-rugi rangkaian. Waktu konstanta transien memiliki kisaran antara 0,1 detik (untuk trafo 100kVA) ke 1,0 detik (untuk sebuah unit besar). Karena karakteristik magnetisasi adalah nonlinier, selubung arus transien tidak ketat dari bentuk eksponensial; arus magnetisasi bisa diamati masih berubah hingga 30 menit setelahnya menyalakan. Meskipun pilihan titik yang tepat pada gelombang untuk sebuah transformator satu fasa tidak akan menghasilkan transien arus masuk, efek bersama memastikan bahwa arus masuk sementara terjadi di semua fase untuk transformator tiga fase. Konten Harmonik dari Bentuk Gelombang Inrush Bentuk gelombang arus magnetisasi transformator berisi proporsi harmonik yang meningkat seiring dengan kerapatan fluks puncak dinaikkan ke kondisi jenuh. Arus magnet dari transformator mengandung sebuah harmonik ketiga dan jumlah yang semakin kecil harmonisa kelima dan lebih tinggi. Jika derajat kejenuhannya adalah semakin meningkat, tidak hanya harmonic konten meningkat secara keseluruhan, tetapi proporsi relative dari kelima harmonik akan meningkat dan akhirnya melebihi harmonik ketiga. Pada tingkat yang lebih tinggi yang ketujuh akan menyalip harmonik kelima tetapi ini melibatkan tingkat kejenuhan yang tidak akan dialami dengan daya transformer. Kondisi pemberian energi yang menghasilkan arus masuk offset arus menghasilkan bentuk gelombang yang asimetris. Seperti itu gelombang biasanya berisi harmonik genap dan ganjil. Arus masuk tipikal mengandung sejumlah besar harmonisa kedua dan ketiga dan jumlah yang semakin berkurang pesanan yang lebih tinggi. Seperti halnya gelombang kondisi tunak, gelombang proporsi harmonik bervariasi dengan derajat saturasi, sehingga sementara arus masuk yang parah meluruh, riasan harmonis arus melewati sebuah berbagai kondisi. TRANSFORMER OVERHEATING Peringkat transformator didasarkan pada suhu naik di atas suhu lingkungan maksimum yang diasumsikan dalam kondisi ini biasanya tidak ada kelebihan beban yang berkelanjutan diizinkan. Pada suhu lingkungan yang lebih rendah tingkat kelebihan beban yang berkelanjutan dapat diterapkan dengan aman. Beban berlebih jangka pendek juga diperbolehkan sampai batas tertentu tergantung pada kondisi pembebanan sebelumnya. IEC 60354 memberikan panduan dalam hal ini. Satu-satunya pernyataan pasti adalah bahwa belitan tidak boleh menjadi terlalu panas; suhu sekitar 95 ° C dianggap menjadi nilai kerja maksimum normal yang melebihi nilai sebuah kenaikan lebih lanjut dari 8 ° C -10 ° C, jika dipertahankan, akan mengurangi separuh kehidupan isolasi unit. Oleh karena itu, perlindungan terhadap kelebihan beban didasarkan pada suhu belitan, yang biasanya diukur dengan sebuah teknik gambar termal. Perlindungan diatur untuk perjalanan trafo jika suhu yang berlebihan tercapai. Itu sinyal perjalanan biasanya disalurkan melalui input digital sebuah relay pelindung di satu sisi transformator, dengan baik fasilitas alarm dan trip tersedia melalui logika yang dapat diprogram dalam relai. Bergantian antar relai di dua sisi transformator biasanya diterapkan untuk memastikan pemutusan total transformator. PERLINDUNGAN TRANSFORMER - IKHTISAR Merangkum masalah dan kemungkinannya bentuk perlindungan yang dapat digunakan. Pengikut bagian memberikan detail lebih lanjut tentang perlindungan individu metode. Relai modern biasanya menyediakan semuanya dari fungsi perlindungan yang dibutuhkan dalam satu paket, berbeda dengan jenis elektromekanis yang mau membutuhkan beberapa relai lengkap dengan interkoneksi dan beban CT keseluruhan yang lebih tinggi. Tabel 2. Transformer faults/protection PERLINDUNGAN OVERCURRENT TRANSFORMER Sekring mungkin cukup melindungi transformator kecil, tetapi yang lebih besar membutuhkan perlindungan arus berlebih menggunakan relai dan CB, karena sekring tidak memiliki kerusakan yang diperlukan kapasitas. Sekring Sekering biasanya melindungi trafo distribusi kecil biasanya hingga peringkat 1MVA pada tegangan distribusi. Dalam banyak kasus tidak ada pemutus arus yang disediakan, membuat sekring perlindungan satu-satunya cara otomatis yang tersedia isolasi. Sekring harus memiliki peringkat di atas arus beban trafo maksimum untuk menahan kelebihan durasi pendek yang mungkin terjadi. Juga sekring harus tahan terhadap arus masuk magnet ditarik ketika transformator daya diberi energi. Tinggi Sekering Rupturing Capacity (HRC), meski masuk sangat cepat operasi dengan arus gangguan besar, sangat lambat dengan arus kurang dari tiga kali nilai pengenalnya. Oleh karena itu, sekering tersebut tidak akan banyak membantu melindungi trafo, hanya berfungsi untuk melindungi sistem dengan melepaskan transformator yang rusak setelah kesalahan terjadi mencapai tahap lanjut Tabel 3. Typical fuse ratings Relai arus berlebih Dengan munculnya unit utama ring yang menggunakan SF6 pemutus sirkuit dan isolator, perlindungan distribusi transformator sekarang dapat disediakan oleh perjalanan arus lebih (misalnya tersandung dikendalikan oleh sekering batas waktu yang terhubung melintasi belitan sekunder arus built-in transformer) atau dengan relai yang terhubung ke arus trafo terletak di sisi primer trafo. Relai arus lebih juga digunakan pada transformator yang lebih besar dilengkapi dengan kontrol pemutus sirkuit standar. Peningkatan perlindungan diperoleh dengan dua cara; itu penundaan yang berlebihan pada sekring HRC untuk arus gangguan yang lebih rendah dihindari dan elemen tersandung gangguan bumi adalah disediakan selain fitur arus lebih. Karakteristik penundaan waktu harus dipilih membedakan dengan perlindungan sirkuit di sisi sekunder. Elemen relai seketika set tinggi sering disediakan, pengaturan saat ini dipilih untuk menghindari pengoperasian untuk sebuah korsleting sekunder. Ini memungkinkan kecepatan tinggi pembersihan sirkuit pendek terminal primer. PERLINDUNGAN KERUSAKAN BUMI YANG DIBATASI Perlindungan gangguan bumi konvensional menggunakan arus lebih elemen gagal untuk memberikan perlindungan yang memadai untuk belitan transformator. Hal ini terutama terjadi pada sebuah belitan terhubung-bintang dengan impedansi-dibumikan netral, sebagaimana dipertimbangkan. Tingkat perlindungan sangat ditingkatkan oleh penerapan perlindungan gangguan bumi terbatas (atau REF perlindungan). Gambar 6. Restricted earth fault protection for a star winding Keuntungan kinerja proteksi tidak hanya berasal dari menggunakan relai instan dengan pengaturan rendah, tetapi juga karena seluruh arus gangguan diukur, tidak hanya komponen yang diubah dalam belitan primer HV (jika belitan bintang adalah belitan sekunder). Oleh karena itu, meskipun tingkat arus prospektif menurun sebagai posisi kesalahan semakin dekat ke ujung netral dari belitan tersebut dianggap, hukum kuadrat yang mengontrol garis primer arus tidak berlaku, dan dengan pengaturan efektif rendah, sebagian besar belitan dapat ditutup. Perlindungan gangguan bumi yang dibatasi sering diterapkan bahkan saat netral dibumikan dengan kokoh. DIFFERENTIAL PROTECTION Gambar 7. Principle of transformer differential protection Pertimbangan Dasar untuk Proteksi Diferensial Transformator Dalam menerapkan prinsip perlindungan diferensial transformer, berbagai pertimbangan harus diperhitungkan. Ini termasuk: a) koreksi untuk kemungkinan pergeseran fasa melintasi belitan transformator (koreksi fase) b) efek dari variasi pembumian dan belitan pengaturan (penyaringan arus urutan nol) c) koreksi untuk kemungkinan ketidakseimbangan sinyal dari transformator arus di kedua sisi belitan (koreksi rasio) d) efek magnetisasi arus masuk selama inisial pemberian energi e) kemungkinan terjadinya overfluxing Dalam skema diferensial trafo tradisional, persyaratan untuk koreksi fase dan rasio dipenuhi oleh penerapan arus interposing eksternal transformer (TIK), sebagai replika sekunder dari utama koneksi berliku, atau dengan koneksi delta dari CT utama untuk memberikan koreksi fase saja. Relai digital / numerik mengimplementasikan rasio dan fase koreksi di perangkat lunak relai, sehingga memungkinkan sebagian besar kombinasi belitan transformator pengaturan yang harus dipenuhi, terlepas dari koneksi berliku dari CT primer. Ini menghindari ruang tambahan dan persyaratan biaya perangkat keras interposing CT. Garis Peringkat Utama Transformator Arus Peringkat biasanya akan dibatasi pada yang tersedia rasio standar CT. Koreksi Fase Operasi yang benar dari perlindungan diferensial transformator mensyaratkan trafo primer dan sekunder arus, yang diukur oleh relai, berada dalam fase. Jika trafo dihubungkan delta / star, arus melalui tiga fasa seimbang menderita sebuah perubahan fase 30 °. Jika dibiarkan tidak diperbaiki, fase ini perbedaan akan menyebabkan relai melihat arussebagai arus gangguan yang tidak seimbang, dan mengakibatkan relay operasi. Gambar 8. Differential protection for two-winding delta/star transformer Pemfilteran Arus Urutan Nol Sangat penting untuk menyediakan bentuk penyaringan urutan nol di mana transformator belitan dapat melewatkan arus urutan nol ke eksternal kesalahan bumi. Ini untuk memastikan bahwa kesalahan bumi di luar zona tidak dilihat oleh proteksi transformator sebagai zona dalam kesalahan. Ini dicapai dengan menggunakan CT jalur terhubung-delta atau memasang CT untuk relai yang lebih lama, dan karenanya belitan sambungan garis dan / atau CT interposing harus dilakukan ini menjadi pertimbangan, selain kompensasi fase apa pun perlu. Untuk relai digital / numerik, diperlukan pemfilteran diterapkan dalam perangkat lunak relai. Koreksi Rasio Operasi yang benar dari elemen diferensial membutuhkan bahwa arus dalam keseimbangan elemen diferensial memuat dan melalui kondisi gangguan. Sebagai yang utama dan Rasio CT garis sekunder mungkin tidak sama persis dengan arus belitan pengenal transformator, digital / numerik Relai dilengkapi dengan faktor koreksi rasio untuk masing-masing dari input CT. Tabel 4. Current transformer connections for power transformers of various vector groups Pengaturan bias Bias diterapkan pada perlindungan diferensial transformator untuk alasan yang sama seperti skema perlindungan unit – untuk memastikan stabilitas untuk kesalahan eksternal sambil memungkinkan pengaturan sensitif untuk mengambil kesalahan internal. Dengan rasio garis CT / TIK dan faktor koreksi yang akan dicapai saldo saat ini di keran nominal, keran offnominal mungkin dilihat oleh perlindungan diferensial sebagai kesalahan internal. Dengan memilih bias minimum menjadi lebih besar dari jumlah keran maksimum transformator dan kemungkinan CT kesalahan, maloperation karena penyebab ini dihindari. Gambar 9. Typical bias characteristic Transformer dengan Banyak Gulungan Prinsip perlindungan unit tetap berlaku untuk suatu sistem memiliki lebih dari dua sambungan, jadi trafo dengan tiga lilitan atau lebih masih bisa dilindungi oleh penerapan prinsip di atas. Gambar 10. Pengaturan perlindungan diferensial untuk trafo tiga-belitan (ditampilkan tunggal fase untuk kesederhanaan) STABILISASI PERLINDUNGAN DIFERENSIAL SELAMA MAGNETISASI KONDISI INRUSH Penundaan Waktu Karena fenomena ini bersifat sementara, stabilitas dapat terjadi dipertahankan dengan memberikan sedikit waktu tunda. Namun, karena penundaan waktu ini juga menunda pengoperasian relai jika terjadi kesalahan saat sakelar, metode tidak lagi digunakan. Pengekangan Harmonik Arus masuk, meskipun umumnya menyerupai arus gangguan dalam zona, sangat berbeda ketika bentuk gelombangnya dibandingkan. Perbedaan dalam bentuk gelombang bisa jadi digunakan untuk membedakan kondisi. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, arus masuk berisi semua harmonic pesanan, tetapi ini tidak semuanya cocok untuk disediakan bias. Inrush Detection Blocking – Gap Detection Technique Gambar 11. Block diagram to show waveform gap-detecting principle DIFERENSIAL GABUNGAN DAN SKEMA KERUSAKAN BUMI YANG DIBATASI Gambar 12. Amount of winding protected when transformer is resistance earthed and ratings of transformer and resistor are equal Penerapan diferensial / REF gabungan skema perlindungan dibuat mudah jika relai numerik dengan rasio perangkat lunak / kompensasi fase digunakan. Semua kompensasi dibuat secara internal di relai. Jika rasio perangkat lunak / koreksi fase tidak tersedia, bisa juga berupa trafo penjumlahan atau CT bantu bekas. Gambar 13. Diferensial gabungan dan perlindungan gangguan bumi menggunakan penjumlahan trafo arus Gambar 14. Combined differential and restricted earth fault protection using auxiliary CT’s Aplikasi saat Transformator Pembumian terhubung dalam Zona Terlindungi Belitan terhubung-delta tidak dapat menghasilkan nol urutan arus ke gangguan bumi pada yang terhubung sistem, arus apa pun yang mengalir adalah konsekuensi dari netral dibumikan di tempat lain pada sistem dan kehendak memiliki pola distribusi arus antara 2-1-1 fase. Ketika trafo yang dimaksud mewakili sebuah daya utama, sistem dapat dibumikan pada itu titik dengan transformator pembumian atau reaktor pembumian. Gambar 15. Differential protection with in-zone earthing transformer, with restricted earth fault relay Gambar 16. Differential protection with in-zone earthing transformer; no earth fault relay Gambar 17. Differential protection with in-zone earthing transformer, with alternative arrangement of restricted earth fault relay PERLINDUNGAN TRANSFORMATOR BUMI Transformator arus delta connected terhubung ke relai arus lebih yang memiliki tiga elemen gangguan fasa. Itu tindakan normal transformator pembumian adalah melewati nol urutan arus. Arus ekivalen transformator beredar di delta yang dibentuk oleh CT sekunder tanpa memberi energi pada relai. Karena itu yang terakhir mungkin saja diatur untuk memberikan perlindungan yang cepat dan sensitif terhadap kesalahan dalam trafo pembumian itu sendiri. Gambar 18. Perlindungan transformator pembumian PROTEKSI AUTOTRANSFORMER Autotransformers digunakan untuk memasangkan daya EHV jaringan jika rasio voltase mereka sedang. Sebuah alternatif untuk Perlindungan Diferensial yang dapat diterapkan untuk autotransformers adalah proteksi berdasarkan penerapan hukum Kirchhoff ke jaringan konduksi, yaitu jumlah arus yang mengalir ke semua koneksi eksternal ke jaringan adalah nol. Sistem arus yang bersirkulasi diatur antara sama rasio transformator arus dalam dua kelompok garis koneksi dan koneksi ujung netral. Gambar 19. Protection of auto-transformer by high impedance differential relays OVERFLUXING PROTECTION a) tegangan sistem tinggi b) frekuensi sistem rendah c) gangguan geomagnetik Karena gangguan sistem sesaat dapat menyebabkan kelebihan sementara yang tidak berbahaya, waktu tertunda tersandung diperlukan. Perlindungan normal adalah IDMT atau karakteristik waktu tertentu, dimulai jika V / f ditentukan ambang batas terlampaui. Seringkali alarm dan perjalanan terpisah elemen disediakan. Fungsi alarmnya adalah pasti waktu-tertunda dan fungsi perjalanan akan menjadi Karakteristik IDMT. Gambar 20. Typical IDMT characteristic for overfluxing protection PERLINDUNGAN TANK-BUMI Ini juga dikenal sebagai perlindungan Howard. Jika tangki transformator secara nominal diisolasi dari bumi (resistansi isolasi 10 ohm sudah cukup) bumi perlindungan kesalahan dapat disediakan dengan menghubungkan relai ke sekunder dari transformator arus, yang primer yang terhubung antara tangki dan bumi. OIL AND GAS DEVICES Perangkat Pereda Tekanan Oli Bentuk paling sederhana dari alat pelepas tekanan adalah yang paling luas menggunakan 'cakram mudah pecah' yang biasanya terletak di ujung dari pipa pelepas minyak yang menonjol dari atas tangki transformator. Gelombang oli yang disebabkan oleh kesalahan serius meledakkan cakram, sehingga memungkinkan oli keluar dengan cepat. Meredakan dan membatasi kenaikan tekanan menghindari pecahnya ledakan secara eksplosif tangki dan risiko kebakaran akibatnya. Luar ruangan terendam minyak trafo biasanya dipasang di lubang tangkapan untuk mengumpulkan dan menampung minyak yang tumpah (dari sebab apapun), sehingga meminimalkan kemungkinan pencemaran. Relai Kenaikan Tekanan Cepat Perangkat ini mendeteksi peningkatan tekanan yang cepat daripada tekanan absolut dan dengan demikian dapat merespons lebih cepat daripada katup pelepas tekanan tiba-tiba tinggi tidak normal tekanan. Sensitivitas serendah 0,07 bar / s bisa dicapai, tapi saat dipasang ke pendingin paksa transformer kecepatan operasi perangkat mungkin diperlambat dengan sengaja untuk menghindari tersandung palsu selama pompa sirkulasi dimulai. Buchholz Protection Gambar 21. Buchholz relay mounting arrangement TRANSFORMER-FEEDER PROTECTION Gambar 21. Typical transformer-feeder circuits Skema Non-Unit 1. Fase pengumpan dan gangguan bumi Perlindungan berkecepatan tinggi terhadap gangguan fase dan bumi dapat disediakan oleh relai jarak yang terletak di ujung pengumpan jauh dari transformator. Trafo merupakan impedans terkumpul yang cukup besar. ini oleh karena itu dimungkinkan untuk mengatur zona relai jarak untuk dicakup seluruh pengumpan dan menjangkau sebagian jalan ke dalam impedansi transformator. Dengan toleransi normal aktif pengaturan yang diizinkan, dimungkinkan untuk Zona 1 yang cepat perlindungan untuk menutupi seluruh feeder dengan kepastian tanpa risiko mencapai kesalahan pada sisi tegangan rendah. Meskipun zona jarak digambarkan sebagai setengah disetel jalan ke transformator ', tidak boleh berpikir seperti itu setengah dari belitan trafo akan dilindungi. Itu efek aksi transformator otomatis dan variasi dalam impedansi efektif dari belitan dengan posisi gangguan mencegah ini, membuat jumlah belitan di luar terminal yang dilindungi sangat kecil. Nilai dari sistem terbatas pada pengumpan, yang, seperti disebutkan di atas, menerima perlindungan berkecepatan tinggi secara keseluruhan. 2. Kesalahan fase pengumpan Skema jarak tidak, untuk semua tujuan praktis, dipengaruhi oleh berbagai tingkat kesalahan pada tegangan tinggi busbar dan oleh karena itu skema terbaik untuk diterapkan jika tingkat kesalahan dapat sangat bervariasi. Dalam kasus di mana tingkat kesalahan cukup konstan, perlindungan serupa bisa jadi diperoleh menggunakan relai arus lebih sesaat set tinggi. Ini harus memiliki jangkauan berlebih sementara yang rendah, yang didefinisikan sebagai : Dimana : IS = pengaturan arus IF = kondisi mapan r.m.s. nilai arus gangguan yang bila offset penuh hanya mengoperasikan menyampaikan Relai arus lebih instan harus disetel tanpa risiko mereka beroperasi karena kesalahan pada remote sisi transformator. Gambar 23. Over-reach considerations in the application of transformer-feeder protection di mana IF2 adalah arus gangguan di bawah sumber maksimum kondisi, yaitu, ketika ZS minimum, dan faktornya dari 1.2 mencakup kemungkinan kesalahan dalam impedansi sistem detail yang digunakan untuk perhitungan IF2, bersama dengan relai dan kesalahan CT. Seperti yang diinginkan untuk arus lebih sesaat perlindungan untuk menghapus semua kesalahan fase di mana pun di dalam pengumpan dalam berbagai kondisi operasi sistem, itu perlu memiliki pengaturan relai kurang dari IF1 untuk memastikan operasi yang cepat dan andal. Biarkan rasio pengaturan yang dihasilkan dari pengaturan IS menjadi : 3. Earth Faults Perlindungan gangguan bumi terbatas seketika biasanya disediakan. Saat tegangan tinggi berliku delta terhubung, sebuah relai di sirkuit sisa saluran trafo arus memberikan perlindungan gangguan bumi yang pada dasarnya terbatas pada feeder dan yang terkait belitan transformator terhubung-delta. Yang terakhir adalah tidak dapat mentransmisikan arus urutan nol ke sebuah melalui kesalahan bumi. 4. Kapasitansi dalam zona Bagian pengumpan transformator-pengumpan akan memiliki kapasitansi yang cukup besar antara setiap konduktor danbumi. Selama gangguan bumi eksternal, netral akan menjadi dipindahkan, dan komponen urutan nol yang dihasilkan dari tegangan akan menghasilkan komponen nol yang sesuai urutan arus kapasitansi. Dalam kasus pembatas penuh perpindahan netral, arus urutan nol ini akan menjadi sama nilainya dengan arus urutan positif normal. Arus sisa yang dihasilkan sama dengan tiga kali lipat arus urutan nol dan karenanya menjadi tiga kali lipat arus pengisian jalur normal. Nilai ini komponen arus dalam zona harus dipertimbangkan saat menetapkan pengaturan yang efektif dari relai gangguan bumi Unit Schemes Gambar 24. Perlindungan sesaat dari pengumpan transformator Perlindungan transformator terletak pada batasan yang diberlakukan pada transfer arus gangguan bumi oleh transformator dan kebutuhan akan sensitivitas tinggi pada trafo perlindungan, menunjukkan bahwa dua komponen sebuah transformer-feeder harus dilindungi secara terpisah. Ini melibatkan pemasangan trafo arus yang berdekatan dengan, atau pada terminal tegangan tinggi trafo. Transformator arus terpisah diinginkan untuk perlindungan pengumpan dan transformator sehingga ini bisa diatur dalam dua zona tumpang tindih terpisah. Penggunaan transformator arus umum dimungkinkan, tetapi mungkin melibatkan penggunaan transformator arus bantu, atau belitan khusus dan pengaturan koneksi dari relay. INTERTRIPPING Untuk memastikan bahwa tegangan tinggi dan rendah pemutus sirkuit beroperasi untuk kesalahan dalam transformator dan pengumpan, perlu untuk mengoperasikan kedua sirkuit pemutus dari perlindungan biasanya terkait dengan satu. Teknik untuk melakukan ini dikenal sebagai intertripping. Perlunya intertripping pada transformer-feeder muncul dari fakta bahwa jenis kesalahan tertentu menghasilkan arus tidak cukup untuk mengoperasikan perlindungan yang terkait dengan salah satu pemutus sirkuit. Kesalahan ini adalah: a) kesalahan pada trafo yang mengoperasikan Buchholz relay dan trip pemutus sirkuit tegangan rendah lokal, sementara gagal menghasilkan arus gangguan yang cukup untuk mengoperasikan perlindungan yang terkait dengan remote pemutus arus tegangan tinggi b) gangguan bumi pada belitan bintang transformator, yang, karena posisi kesalahan di berliku, sekali lagi menghasilkan arus yang tidak cukup untuk operasi relai di pemutus sirkuit jarak jauh c) gangguan bumi pada feeder atau belitan terhubung deltaconnected tegangan tinggi yang trip tegangan tinggi pemutus sirkuit saja, meninggalkan trafo diberi energi dari sisi tegangan rendah dan dengan dua fase tegangan tinggi mendekati tegangan line-to-line di atas bumi. Busur terputus-putus dapat mengikuti dan ada kemungkinan tegangan lebih transien terjadi dan menyebabkan kerusakan lebih lanjut isolasi. Perpindahan Netral Alternatif untuk intertripping adalah dengan mendeteksi kondisi dengan mengukur tegangan sisa pada feeder. Sebuah gangguan bumi terjadi pada pengumpan yang terhubung ke sebuah belitan transformator yang digali harus dibersihkan oleh sirkuit pengumpan, tetapi jika ada juga sumber pasokan sisi sekunder transformator, pengumpan mungkin masih hidup. Pengumpan kemudian akan digali local sistem, dan, jika gangguan bumi berlanjut dalam lengkungan kondisi, tegangan berlebih yang berbahaya dapat terjadi. PEMANTAUAN KONDISI TRANSFORMATOR Gambar 25. Metode perlindungan untuk pengumpan trafo menggunakan teknologi statis elektromekanis Gambar 26. Neutral displacement detection using voltage transformer Tabel 5. Pemantauan kondisi untuk transformator Operator dengan peringatan dini degradasi dalam satu atau lebih banyak komponen transformator, memungkinkan pemeliharaan dijadwalkan untuk memperbaiki masalah sebelum kegagalan terjadi. Perawatannya bisa jelas direncanakan untuk menyesuaikan kondisi sistem, asalkan laju degradasi tidak berlebihan. Sebagai pemilik aset menjadi lebih sadar akan biaya pemadaman yang tidak direncanakan, dan jaringan pasokan listrik digunakan lebih dekat dengan kapasitas untuk jangka waktu yang lama, kegunaan dari teknik ini diharapkan dapat berkembang. CONTOH PERLINDUNGAN TRANSFORMATOR Relai seri MiCOM P630 menyediakan perangkat lunak tingkat lanjut untuk menyederhanakan perhitungan, jadi tipe ALSTOM sebelumnya Relai KBCH digunakan untuk menggambarkan kompleksitas file perhitungan yang diperlukan. Penyediaan Filter Urutan Nol Gambar 27. Transformer zero sequence filtering example Gambar 28. Transformer unit protection example Perlindungan Unit Transformator Delta-Star 1. Rasio kompensasi Transformator HV arus beban penuh pada sekunder utama CT adalah : 2. Pengaturan perlindungan unit transformator Pengaturan arus 20% dari arus relai terukur adalah direkomendasikan. Ini setara dengan arus primer 35A. Itu Relai KBCH memiliki karakteristik bias kemiringan ganda dengan tetap pengaturan kemiringan bias 20% hingga arus pengenal dan 80% di atas level itu. Gambar 29. Transformer unit protection characteristic 3. Perlindungan gangguan bumi yang dibatasi dimana: VS = pengaturan tegangan stabilitas VK = CT tegangan titik lutut K = faktor stabilitas relai IS = pengaturan arus relai Rct = tahanan lilitan CT Rl = CT tahanan timbal sekunder RB = resistansi komponen lain di sirkuit relai Rstab = resistor penstabil Gambar 30. REF operating characteristic for KBCH relay Arus gangguan bumi maksimum dibatasi oleh resistor pembumian ke 1000A (primer). Maksimal arus gangguan fasa dapat diperkirakan dengan mengasumsikan impedansi sumber menjadi nol, sehingga hanya dibatasi oleh impedansi transformator ke 5250A, atau 10A sekunder setelahnya dengan mempertimbangkan kompensasi rasio. Oleh karena itu tegangan stabilitas dapat dihitung sebagai : Dimana : IF = arus gangguan di sekunder rangkaian CT Perlindungan Unit untuk Keran On-Load Mengubah Transformer Kebanyakan trafo memiliki pengubah keran off-load, trafo digunakan untuk kontrol tegangan dalam jaringan dilengkapi dengan pengubah tap saat dimuat. Pengaturan perlindungan kemudian harus pertimbangkan variasi posisi ketuk-ubah hindari kemungkinan perjalanan palsu di keran yang ekstrim posisi. Untuk contoh ini, trafo yang sama seperti pada akan digunakan, tetapi dengan on-load rentang penyadapan + 5% hingga -15%. Tap-changer adalah terletak pada lilitan primer, sedangkan pada tap-step biasanya tidak masalah. Tahapan yang terlibat dalam penghitungan adalah sebagai berikut: a) menentukan koreksi rasio pada mid-tap dan hasilnya arus sekunder b) tentukan arus HV pada ekstremitas tap dengan rasio koreksi c) menentukan arus diferensial di keran ekstremitas d) menentukan arus bias pada ekstremitas tap e) periksa margin yang cukup antara diferensial dan arus operasi 1. Koreksi rasio 2. Arus HV pada ekstremitas tap 3. Arus diferensial pada ekstremitas tap Arus beban penuh dilihat oleh relai, setelah rasio koreksi 0,875 x 1,14 = 0,998A. Pada ketukan + 5%, arus diferensial , 4. Determine bias currents at tap extremities 5. Margin antar diferensial dan arus operasi Untuk pengoperasian relai yang memuaskan, pengoperasian arus tidak boleh lebih besar dari 90% diferensial saat ini di ekstremitas tap. Untuk ketukan + 5%, arus diferensial adalah 24% dari operasi saat ini, dan pada keran –15%, diferensial arus adalah 27% dari arus operasi. Oleh karena itu, sebuah pengaturan IS memuaskan. KESIMPULAN Keseimbangan beban antar fasa diperlukan untuk pemerataan beban sehingga meminimalkan perubahan letak transformator sehingga rugi-rugi pada beban dapat diminimalisir. Hal ini juga penting karena bermanfaat pada teknik optimasi untuk menghasilkan system yang handal dan efisien. Maka sistem harus di desain dengan baik agar kerugian dalam pengoperasian dapat dikurangi, perlu diperhatikan prosedur dalam keseimbangan beban. Sistem tenaga listrik membutuhkan keseimbangan yang terus menerus energi pada penggerak awal dengan beban listriknya agar dapat beroperasi dengan stabil.
