Menggambar Vektor Hubungan Trafo

Bagaimana menggambar Vektor hubungan trafo instrument dan trafo daya.

Pendahuluan.
Penggunaan vector diagram ini sangat bermanfaat didalam menerapkan relay proteksi tertentu dan mengetahui hubungan trafo daya. Relay proteksi yang yang analisanya memerlukan diagram vector ini misalnya relay differensial, restrictive earth fault, dan relay arah.
Salah satu notasi atau tanda yang sangat membantu didalam memahami permasalahan di atas adalah polaritasnya. Polaritas merupakan suatu tanda yang dibuat secara konvensi yang memperlihatkan arah sesaat dari aliran arus. Karena penandaan polaritas merupakan hasil konvensi kemungkinan besar ada digunakan tanda lain, sehingga apa yang ditulis disini akan berbeda dengan yang menggunakan tanda lain, walaupun pada prinsipnya sama.
Polaritas.
Tanda polaritas yang digunakan pada tulisan ini adalah tanda segi empat berwarna seperti diperlihatkan pada Gbr.1.

Perhatikan arah arus primer yang dinyatakan dalam Ip dan keluar di sisi sekunder Is. Untuk polaritas substructive Ip dengan Is sefasa, sedangkan untuk yang additive berlawanan arah. Kebanyakan yang digunakan adalah polaritas substructive. Yang penting agar kita pahami dulu arus tersebut. Dalam tulisan ini akan dibahas masalah polaritas substructive.
Selanjutnya Gbr.2. memperlihatkan polaritas dari trafo arus, di mana arus di sisi primer trafo arus sebelah kiri akan keluar menjauhi tanda polaritas, sedangkan untuk trafo arus sebelah kanan sisi sekuder arus menuju tanda polaritas.

Dua hukum dasar polaritas trafo diperlihatkan pada Gbr.1
1. Arus yang mengalir pada tanda polaritas dari salah satu lilitan akan keluar pada tanda polaritas dari lilitan yang lain. Kedua arus pada dasarnya sefara.
2. Jatuh tegangan (voltage drop) dari polaritas ke nonpolaritas yang dari terminal-terminal sebuah lilitan yang sefasa dengan jatuh tegangan dari polaritas ke non polaritas yang lintasan (terminal) pada lilitan lainnya.
Tanda arah arus ini merupakan arah arus primer sesaat yang saya anggap dari kiri ke kanan, bagaimana kalau arahnya datang dari kanan ke kiri. Untuk mudahnya lupakan saja Gbr.3. pahami saja Gbr.2, karena pembahasan akan selalu mengacu pada Gbr.2. untuk pembahasan trafo arus.

Sedangkan untuk pembahasan trafo daya pahami polaritas substructive.

Menggambar hubungan trafo bank Yd1.
Langkah pertama adalah menggambarkan susunan lilitan seperti diperlihatkan pada Gbr.4 dan Gambar vector hubungan Yd1.

ANSI/IEEE standard untuk trafo menyatakan bahwa tegangan tinggi harus mendahului tegangan rendah sebesar 30O pada hubungan WYE (bintang) and DELTA (segitiga) atau Delta – Wye.
Jika hubungan Yd1 maka akan kita arahkan pikiran kita bahwa sisi tegangan tinggi mendahului sisi tegangan rendah dengan 30O seperti diperlihatkan pada Gbr.4b. Bagaimana cara menggambarkannya? Untuk menggambarkannya kita gunakan hukum yang kedua mengenai jatuh tegangan dari titik polaritas ke titik non polaritas di sisi primer dan sisi sekunder yang sefasa.
Perhatikan vector hubungan bintang A, B dan C yang menggambarkan hubungan bintang disisi primer tegangan tinggi dan perhatikan pula Gbr.4a mengenai kumparan primer fasa A sisi bintang dan fasa a sisi sekunder.
Gambar 4a. memperlihatkan A ke N yang menyatakan dari polaritas ke non polaritas yang sefasa dengan a ke x (dari polaritas ke non polaritas). Hal yang sama juga B ke N, di mana B polaritas ke N yang bukan polaritas di sisi primer, sedangkan tegangan yang sefasa dengan tegangan ini adalah b polaritas ke y yang bukan polaritas. C ke N (dari polaritas ke non polaritas) di sisi primer dan sisi sekundernya adalah c ke z (dari polaritas ke non polaritas).

Sekarang kita lihat Fasa A – N adalah sefasa dengan a – x, fasa B – N sefasa dengan b – y, demikian juga fasa C – N sefasa dengan c – z.
Sekarang kita gambarkan fasa a-x, b-y dan c-z seperti pada Gbr.6. Fasa a-x sefasa dengan A-N, fasa b-y sefasa B-N dan fasa c-z sefasa dengan C-N. Lihat Gbr.4b. Untuk mendapatkan fasa A-N mendahului 30O dari fasa a-N, maka x (non polaritas) digabungkan dengan b (polaritas), y (non polaritas) digabungkan dengan c (polaritas), dan z (non polaritas) digabungkan dengan a (polaritas). Penggabungan hanya boleh dilakukan antara polaritas dan non polaritas, jika polaritas denga polaritas atau non polaritas dengan non polaritas digabungkan maka hasilnya akan lain dan tidak dibahas pada uraian ini.
Koneksi sisi delta diperlihatkan pada Gbr.7. dan jika kita gabungkan groupiny Y side and delta side akan diperoleh diagram vektor seperti pada Gbr.4. b.
Gbr .7 memperlihatkan arah aliran arus sisi delta.
Perhatikan titik p, q dan r. Pada titik q ia sebagai arus yang menuju node p dan ic menajuhi titik p, maka bisa kita katakana arus pada fasa a adalah : ia – ic (pengurangan secara vektor).
Demikian seterusnya untuk arus fasa yang lain ditentukan dengan cara yang sama seperti pada fasa a.
Bagaimana cara menggambarkan hubungan Yd5?
Silahkan anda mencoba sendiri.

Earth Fault Analysis Response Draft

Generator Tripped by Power Reverse Relay.

When CPP bus is paralleled with grid system thru transformer TR1A both voltages are the same. Fig.1 indicate the system arrangement. Please corrected if it is wrong.

During motor starting, the voltage generated by DG is drop due to slow response from AVR or Governor to maintain CPP busvoltage, while the voltage from grid is fixed and maintain voltage as it is.

Grid sees the Generator as a motor due to generator voltage lower than grid voltage and then power reverse relay operated.

AC3 & AC8 Fdrs Tripped.

As stated by post(er) that Sensitive Earthfault relay connection is using residual connection for both fdr protection. Residual connection relay may operate due to ground fault condition, unbalance current on each phase and unbalance saturation on CTs as relay input.

I think the relay operate due to unbalance current on each phase flowing in the primary circuit during motor starting. I try to explain this situation by Fig.1.

The unbalance current in the secondary circuit are shown in Fig.2 and Fig3.

Paralleling CTs

Pada Gambar di bawah akan dijumpai beberapa proteksi differensial 87GT (erath fault protection), 51BB (partial bus protection), 87G (generator differential protection).
Kira-kira menurut anda bagaimana cara menghubung CT tersebut untuk mendapatkan skema proteksi yang benar.

Tranformer Diff Relay

Gambar disebelah memperlihat penyambungan trafo arus untuk pengaman relay diferensial.

Disini lebih ditekankan mengenai pemahaman pergeseran fasa dari arus di kedua sisi trafo.

UPS Single Line Diagram

UPS atau Uninterruptuble Power Supply AC dan DC diperlihat pada gambar di sebelah.

Sebagaimana kita lihat komponen utamanya dari UPS AC adalah Trafo mendapatkan tegangan yang sesuai dengan masukan battery charger.

Battery Charger selain memasok batery bank juga mensuplai inverter, keluaran inverter dimasukan lagi ke Trafo untuk mendapat tegangan yang diperlukan peralatan sistem.

Pada gambar tersebut ada statik switch yang berfungsi mentransfer suplai dari UPS ke alternate source.

Alternate sourcenya dilengkapi dengan penyesuai tegangan. Tegangan keluaran inverter dan Alternate source selalu dirancang dalam keadaan sinkron. Transfer tidak akan terjadi jika kedua tegangan tersebut tidak sinkron.

Kemudian ada maintenance by pass yang berfungsi untuk memindahkan suplai dari inverter ke alternate source dengan persyaratan statik switch sudah closed terlebih dahulu.

Mengenai prinsip kerja dari alat alat tersebut bisa dilihat dari literature atau bacaan lainnya.

REF Protection

Dari gambar ini anda mungkin akan timbul banyak pertanyaan, seperti simbol-simbol yang dipakai pada gambar ini yang mungkin berbeda dengan yang anda peroleh dari bangku sekolah atau kuliah.

Secara garis besar saya akan menjelaskan beberapa saja misalnya:

REF = Restrictive Earth Fault.

51 = overcurrent relay dengan time delay.

G = menunjukan bahwa untuk gangguan tanah.

NGR = neutral Grounding Resistor.

Selanjutnya jawab pertanyaan yang ada di forum dunia listrik.

Main-Tie-Main

Load Configuration.

Both Bus#1 & Bus#2 are supplying normal loads that mean interruption for PT1 or PT2 is accepted for fault located between M2-PT2 and main supply.

No critical load (instantaneous interruption is not allowed) connected on Bus #1 and Bus #2. It shall be supplied from UPS.

Load on Bus #1 has a standby load on Bus#2 or vice versa, so if the bus #2 fail, load on bus #1 is operated.

Basic Operation.

This diagram may be useful for our discussion. The basic M1-T-M2 configuration is shown. During normal operation M1 & M2 breakers are closed and tie breaker T is opened. Supply coming from PT-1 and PT-2.

This drawing indicate when M2 open, T and M1 CBs are closed (abnormal condition). This condition is done for maintenance purpose for equipment located between M2 to upstream (main source). Load transfer from bus #2 to bus #1 can be carried out without interruption done by ATS scheme.

If fault located on bus #2 to tie breaker T or bus #1 to tie breaker T, load transfer is prohibited by ATS scheme. But for fault located from M2 to upstream load transfer is allowed with deenergizing bus #2 loads first, then tie-breaker T closed by ATS scheme. Loads may be in service after this tranfer, if the loads is set in auto position.

We cannot maintain the supply on fault bus (e.g. bus #2 or bus #1) before correction is made.

A redundant bus tie or switch isolator acting as maintenance bypass to ATS operation.

Based on discussion above, I do not know, where we have to install those equipment to maintain supply for fault on respectively bus.

Normally Closed Tie Breaker Operation.

It is possible to operate tie breaker in closed position, but we have to consider a short-circuit level on that bus. By calculation (Short-circuit study), a fault on bus #1 or bus #2 the magnitude become double. So, we have to ensure the equipment s.c. rating (buse, breakers, feeder loads, feeder breakers, and etc) meet the requirements for tie-in in closed position.

Note:

Temporary closing three breakers for maintenance purpose is allowed within 3 cycles to 1 (one) second is accepted.

Relay application.

1). Bus differential for bus#1 and bus #2 may be applied (we apply on 4.16 kV systems).

2). Directional relay may be applied on incoming breaker M1 & M2 if the NC for tie breaker T is applied.

3). Restrictive earth fault is applied for transformer with low resistance grounding.

4). Please consider to provide better coordination for instantaneous relay between incoming breaker and load breakers as well as ground fault protection.

5). Syncheck relay is required for synchronising bus # & bus #2 before closing tie breaker T. We provide permissive closed for ATS schecme. ATS can only be operated if the upstream system is in synchronising condition (Generating buses are in remote but located closed to each other).

Conclusions.

1). We cannot maintain load on bus faulted before repairing is made.

2). I do not know the location for instaling redudant bus tie breaker or isolator to prevent faulted bus total failure.

3). Comprehensive study shall be caried out to operate tie breaker in NC. Especially in selecting electrical equipment and relay coordination.

4). Pay more attention on safety aspect in establishing the ATS scheme.