Menguasai pengujian stabilitas transformator daya: Proteksi Gangguan Tanah Diferensial dan Terbatas (REF)

Pengujian Skema proteksi

Artikel teknis ini membahas hal-hal penting tentang proteksi diferensial transformator dan skema proteksi gangguan tanah terbatas, membandingkan keduanya dan menjelaskan mengapa yang terakhir diperlukan. Lebih lanjut, artikel ini mengungkapkan hasil uji stabilitas yang dilakukan pada transformator daya 502 MVA. Jadi, mari kita mulai!

Transformator daya memainkan peran penting di gardu induk karena memfasilitasi transformasi tegangan sekaligus mempertahankan tingkat daya antara tahap tegangan tinggi dan rendah. Untuk menyamakan pentingnya, kita dapat mengibaratkan transformator daya dengan jantung dalam tubuh manusia. Dari perspektif ekonomi, transformator daya termasuk peralatan paling mahal yang ditemukan di gardu induk.

Kerusakan pada transformator daya menyebabkan gangguan pasokan listrik dan ketidakstabilan pada sistem tenaga listrik dalam jaringan. Oleh karena itu, pengamanan transformator dari berbagai kerusakan menjadi sangat penting.

Secara tradisional, transformator dilindungi oleh berbagai perangkat pelindung mekanis seperti relai Buchholz, sensor suhu oli, sensor suhu lilitan, dan perangkat pelepas tekanan. Namun, selain pengamanan mekanis ini, perlindungan listrik sangat penting untuk perlindungan transformator yang komprehensif.

Salah satu metode utama untuk mengamankan transformator secara elektrik adalah melalui Proteksi Diferensial Transformator . Jenis proteksi ini beroperasi sebagai skema proteksi unit, artinya hanya akan merespons jika terjadi gangguan di dalam zona proteksi yang ditentukan. Jika gangguan berada di luar zona ini, proteksi diferensial tidak boleh aktif. Konsep gangguan di dalam zona dan gangguan di luar zona digunakan untuk membedakan jenis gangguan.

Secara khusus, gangguan di luar zona, juga dikenal sebagai gangguan tembus , mengharuskan skema proteksi diferensial tetap stabil, artinya tidak boleh beroperasi selama kondisi gangguan tembus.

Proteksi diferensial beroperasi berdasarkan prinsip konservasi arus, di mana arus masuk harus sama dengan arus keluar. Namun, perbedaan penting muncul ketika berurusan dengan transformator. Arus pada sisi tegangan tinggi (HV) dan tegangan rendah (LV) tidak sama. Oleh karena itu, kita harus menerapkan rasio transformasi untuk menghitung arus diferensial antara belitan HV dan LV.

Pada artikel ini, kita akan membahas secara mendalam uji stabilitas yang dilakukan pada Relai Proteksi Diferensial Transformator dan Relai Proteksi Gangguan Tanah Terbatas Transformator. Uji ini bertujuan untuk memverifikasi polaritas yang benar, memvalidasi perhitungan pengaturan, dan memastikan rasio serta kompensasi sudut fasa dari proteksi diferensial.

Artikel ini akan membahas topik-topik mendasar terkait proteksi diferensial dan skema proteksi gangguan tanah terbatas, menyoroti perbedaan dan menjelaskan perlunya proteksi gangguan tanah terbatas di samping proteksi diferensial. Selain itu, kami akan membagikan hasil uji stabilitas yang dilakukan pada transformator daya 502 MVA .

Dengan mengeksplorasi aspek-aspek penting ini, kami bertujuan untuk memberikan pemahaman komprehensif tentang proteksi transformator dan peran vital yang dimainkan oleh uji stabilitas dalam memastikan keandalan dan efektivitas skema proteksi .

Daftar Peserta:

1. Menjelajahi Proteksi Diferensial Transformator

Seperti yang telah dibahas sebelumnya, transformator di gardu induk termasuk di antara peralatan listrik yang paling mahal. Oleh karena itu, pengamanan peralatan ini sangat penting, yang memerlukan tindakan proteksi mekanis dan listrik. Sebagai pedoman umum, ketika kapasitas transformator melebihi 5 MVA, penggunaan relai proteksi diferensial sangat dianjurkan.

Proteksi diferensial merupakan pengaman utama untuk transformator dan beroperasi terus menerus tanpa batasan waktu.

Proteksi diferensial untuk transformator melibatkan perbandingan arus tegangan tinggi (HV) dan tegangan rendah (LV) . Jika terdeteksi perbedaan, sistem akan segera mengeluarkan perintah trip untuk mengisolasi transformator dari jaringan, sehingga menghentikan pasokan arus gangguan.

Proteksi diferensial transformator harus mempertimbangkan beberapa faktor, termasuk:

Kompensasi Rasio: Ini mengkompensasi perbedaan arus pada tingkat HV dan LV karena rasio transformasi.

Kompensasi Sudut Fasa: Ini mengatasi variasi sudut fasa antara sisi primer dan sekunder transformator, yang disebabkan oleh kelompok vektor transformator.

Kompensasi Kesalahan: Sistem ini mengakomodasi kesalahan apa pun yang terkait dengan transformator arus (CT) .

Penyesuaian Rasio Transformasi: Ini memperhitungkan perubahan rasio transformasi akibat operasi pengubah tegangan saat beroperasi.

Penyaringan Urutan Nol: Memastikan penanganan arus urutan nol yang efektif.

Dengan mempertimbangkan dan mengkompensasi faktor-faktor ini, proteksi diferensial transformator memastikan pengoperasian skema proteksi yang akurat dan andal, sehingga melindungi transformator dan sistem tenaga yang dilayaninya.

2. Skema Perlindungan Diferensial

Komponen dari skema proteksi diferensial transformator meliputi transformator arus dan relai diferensial, dan melindungi belitan transformator serta peralatan tambahan apa pun yang ditempatkan dalam zona yang dibentuk oleh transformator arus. Misalnya, jika relai diferensial dihubungkan ke transformator arus bushing transformator, zona proteksi terbatas pada transformator itu sendiri.

Namun, ketika transformator arus diferensial (CT) ditempatkan di dalam panel distribusi tegangan tinggi (HV) dan tegangan menengah (MV) atau panel distribusi berinsulasi gas (GIS) , cakupan proteksi diferensial meluas hingga mencakup tidak hanya transformator tetapi juga bushing transformator, konduktor atau kabel yang menghubungkan bushing ke perangkat pensaklaran pada tingkat tegangan tinggi dan rendah.

Secara praktis, ini berarti bahwa jika terjadi kerusakan pada bushing atau konduktor yang menghubungkan bushing ke switchgear, proteksi diferensial transformator akan aktif . Untuk transformator yang lebih besar, yang biasanya beroperasi pada tingkat tegangan ekstra tinggi, konduktor atau kabel antara bushing transformator dan perangkat sakelar juga dilindungi oleh jenis relai proteksi diferensial lain yang dikenal sebagai relai arus sirkulasi.

Pemahaman tentang skema proteksi diferensial menjadi lebih mudah diakses ketika memeriksa koneksi relai pada diagram garis tunggal.

Silakan lihat Gambar 2, yang mengilustrasikan penempatan relai dalam diagram untuk transformator daya . Dalam diagram ini, Anda dapat mengamati bahwa relai diferensial terhubung ke CT di sisi switchgear, memberikan perlindungan tidak hanya untuk gulungan transformator tetapi juga untuk bushing, kabel, konduktor, dan sebagian switchgear sebelum inti CT.

Penting untuk dicatat bahwa transformator ini dilengkapi dengan satu proteksi diferensial, proteksi arus lebih tegangan tinggi (HV) dan tegangan rendah (LV), proteksi gangguan tanah terbatas, dan proteksi arus lebih netral atau Resistor Pembumian Netral (NGR) .

3. Perlindungan Gangguan Tanah Terbatas (REF)

Proteksi Gangguan Tanah Terbatas (REF) berfungsi sebagai bentuk khusus dari Proteksi Diferensial, dengan perbedaan utama terletak pada sensitivitasnya yang lebih tinggi dibandingkan dengan skema Proteksi Diferensial standar. Untuk memahami konsep Proteksi REF , mari kita pertimbangkan transformator dengan konfigurasi DYn, di mana sisi tegangan tinggi (HV) transformator terhubung Delta , sisi tegangan rendah (LV) terhubung Bintang, dan titik netral dihubungkan langsung ke tanah.

Dalam pengaturan ini, terdapat empat Transformator Arus (CT) yang terlibat: tiga CT terhubung ke masing-masing fasa (R, Y, dan B) dan satu CT terhubung ke netral. Gulungan sekunder dari keempat CT ini dihubungkan secara paralel, dan pengaturan paralel ini selanjutnya dihubungkan ke Kumparan Relai REF.

Pada kondisi operasi normal dan seimbang, jumlah arus yang mengalir melalui kumparan sekunder transformator arus (CT) seharusnya sama dengan nol, dan arus pada CT netral juga seharusnya nol. Namun, ketika terjadi gangguan pada kumparan sekunder transformator, arus pada fasa R, Y, dan B akan berhenti menjadi seimbang.

Selain itu, selama terjadi gangguan tanah, akan ada aliran arus tinggi melalui CT netral. Karena ketidakseimbangan yang melekat dalam distribusi arus ini, penjumlahan arus tidak akan lagi nol , sehingga menyebabkan relai aktif atau “terhubung”.

Penting untuk dipahami bahwa untuk gangguan yang terjadi di luar transformator, seperti gangguan tembus, Proteksi Gangguan Tanah Terbatas tidak akan beroperasi. Hal ini disebabkan karena, dalam kasus gangguan tembus , jumlah vektor arus tiga fasa yang disebut 3I _o & arus netral CT I _N akan bernilai nol.

Oleh karena itu, skema perlindungan ini secara khusus dirancang untuk melindungi zona terbatas atau “terbatas” , sehingga dinamakan Perlindungan Gangguan Tanah Terbatas (Restricted Earth Fault Protection).

4. Mengapa proteksi REF diperlukan jika proteksi diferensial sudah tersedia dan memiliki zona proteksi yang serupa?

Dalam skenario di mana terjadi gangguan di dekat titik netral transformator, tegangan yang mendorong arus gangguan akan berkurang secara signifikan. Akibatnya, pengurangan tegangan ini menyebabkan berkurangnya refleksi arus gangguan pada sisi primer transformator. Dalam keadaan seperti itu, Proteksi Diferensial Transformator tradisional mungkin gagal beroperasi secara efektif, terutama karena pengaturan operasinya yang relatif tinggi, seringkali ditetapkan sekitar 20% .

Untuk melindungi transformator dari gangguan yang terjadi di sekitar titik netral, skema proteksi yang lebih sensitif sangat diperlukan. Peningkatan sensitivitas ini dicapai melalui penerapan Proteksi Gangguan Tanah Terbatas (Restricted Earth Fault/REF). Proteksi REF menawarkan sensitivitas yang lebih unggul dibandingkan dengan Proteksi Diferensial konvensional untuk gangguan fasa ke tanah.

Biasanya, pengaturan untuk Perlindungan REF dikonfigurasi jauh lebih rendah, seringkali diatur serendah 5% .

Sensitivitas tinggi dari Proteksi REF dapat dikaitkan dengan penggunaan Transformator Arus (CT) pada rangkaian netral transformator. Jika terjadi gangguan tanah, hampir pasti arus gangguan akan secara inheren menyelesaikan jalurnya melalui netral . Jalur inheren melalui netral ini memastikan sensitivitas maksimal dari Proteksi REF.

Pada intinya, penggunaan proteksi REF dalam skenario di mana kedekatan gangguan dengan titik netral menjadi perhatian berfungsi sebagai langkah vital dan proaktif. Hal ini memastikan bahwa meskipun arus dan tegangan gangguan berkurang secara signifikan dalam kasus-kasus tersebut, skema proteksi tetap sangat responsif dan mampu mendeteksi serta mengurangi potensi masalah dengan cepat, sehingga meningkatkan keandalan dan keamanan transformator secara keseluruhan.

KONTEN PREMIUM

Kategori “Transformator” membahas artikel-artikel teknis yang khusus membahas transformator daya dan distribusi. Ini mencakup teori transformasi tegangan, konstruksi, analisis kelompok transformator, berbagai jenis transformator yang digunakan dalam jaringan listrik, dan lain-lain. Fokus khusus diberikan pada proteksi transformator yang memainkan peran penting dalam stabilitas jaringan listrik dan proteksi secara keseluruhan.