Impact of Waveform Distorting Fault Current Limiters on Previously Installed Overcurrent

Relays

Yan Pan, Student Member, IEEE, Michael Steurer, Senior Member, IEEE, Thomas L.

Baldwin, Senior Member, IEEE, Peter G. McLaren, Fellow, IEEE

Review:

Penggunaan fault current limiter (FCL) untuk peralatan sistem proteksi; rele arus lebih;

mengakibatkan adanya gelombang distorsi. Paper ini meneliti dampak gelombang distorsi

terhadap kinerja rele arus lebih. Ada tiga jenis teknologi FCL yang dibahas dalam paper ini:

1. Diode Bridge FCL With DC Biased Coil (DB-FCL)

Diode Bridge FCL With DC Biased Coil terdiri dari 4 dioda dan satu sumber DC. FCL

Jenis ini mengakibatkan gelombang arus distorsi mencapai batasan yang diperbolehkan

sistem.

Gambar 1. Prinsip dasar diode-bridge FCL

Gambar 2. Gelombang arus gangguan diode-bridge FCL

2. Saturable Iron Core FCL (SIC-FCL)

FCL jenis ini menggunakan karakteristik magnet dua inti yang bersifat non-linier.

Gambar 3. Prinsip dasar saturable iron core FCL

Gambar 4. Gelombang arus gangguan saturable iron core FCL

3. Solid State FCL (SS-FCL)

FCL jenis ini menyebabkan bentuk gelombang arus distorsi akibat penggunaan thyristor.

Gambar 5. Prinsip dasar solid state FCL

Selama setengah siklus pertama arus gangguan: commutating circuit diaktifkan. Hal ini

menyebabkan arus gangguan menjadi nol.

Jenis FCL solid state dapat dikontrol sudut penyalaannya (firing angle). Nilai arus

gangguan fundamental dijadikan sebagai referensi yang akan dibandingkan dengan arus

gangguan yg terjadi. Contoh: 119 derajat => 102 derajat

Gambar 6. Gelombang arus gangguan solid state FCL

Simulasi pengujian yang dilakukan paper menggunakan sistem distribusi 13.8 kV dengan

grid tegangan tinggi 230 kV. Jenis FCL yang digunakan adalah SS-FCL yang dipasang di bus

13.8 kV. Rele R2 adalah proteksi utama dan rele R2 adalah proteksi backup pada section II.

Kedua rele R1 dan R2 adalah rele karakteristik inverse-time.

Gambar 7. Sistem distribusi 13.8 kV

Dari simulasi sistem diatas didapatkan hasil sebagai berikut:

A. Dampak SS-FCL untuk mengurangi Magnitude Arus Gangguan

SS-FCL mengurangi arus gangguan sangat signifikan sehingga waktu operasi rele 1 dan rele 2

akan mengalami peningkatan jika dibandingkan dengan original setting.

Gambar 8. Waktu operasi rele saat terjadi gangguan

B. Dampak SS-FCL terhadap Gelombang Distorsi

SS-FCL akan menghasilkan gelombang distorsi sehingga akan mempengaruhi kinerja rele.

Pengaturan sudut penyalaan mempengaruhi besar gelombang distorsi yang dihasilkan.

C. Pengaturan Firing Angle

Jenis FCL solid state dapat dikontrol sudut penyalaannya (firing angle). Nilai arus gangguan

fundamental dijadikan sebagai referensi yang akan dibandingkan dengan arus gangguan yg

terjadi. Pengaturan sudut penyalaan mempengaruhi besar gelombang distorsi yang dihasilkan.

Gambar 9. Arus gangguan dengan sudut penyalaan SS-FCL berbeda-beda

D. Dampak terhadap setting Rele

Saat SS-FCL bekerja waktu koordinasi rele akan mengalami miskoordinasi, sehingga

dibutuhkan setting koordinasi baru.

Kesimpulan:

Penggunaan FCL dapat mengurangi besaran arus gangguan tetapi juga menghasilkan gelombang

arus distorsi. Arus distorsi tersebut akan berdampak terhadap kinerja koordinasi rele yang akan

mengalami miskoodinasi. Permasalahan miskoordinasi tersebut bisa diselesaikan dengan

pengaturan sudut penyalaan (firing angle) yang sesuai.

Catatan:

Paper: Baik

Sudah menampilkan satu problem dan menawarkan satu solusi

Tata tulis kurang baik: penulisan ada yg kurang sistematis pada bagian ‘hasil tes’

Gambar dan grafik kurang jelas (terdapat perbedaan dengan deskripsi di paragraf)