Proteksi Motor

Proteksi Motor Induksi

Oleh : Ir. Wirawan

Konstruksi Motor Induksi

a. Rotor Sangkar b. Rotor Belitan

14-17 Juli 2003 Kursus "Protection of Industrial Power Systems" 3

Operasi Start Dan Kondisi Abnormal Pada Motor

• Operasi start normal• Operasi start berulang• Motor stalling• Gangguan pada belitan stator

– Kegagalan isolasi– Pemanasan lebih

• Pembebanan lebih• Tegangan suplai rendah• Motor terkunci• Gangguan non-listrik

• Pemanasan lebih pada bantalan


VElectrical

ModelSimulasi-1

MechanicalModel

Simulasi -2

θθ

S

I2R(S)

θθo

ThermalModel

Simulasi-3

Model Motor Induksi

V : tegangan suplai S : dan θ : suhu akhir motor θo : suhu awal motor I2R(S) : daya rotor ∼∼ torsi rotor fungsi slip


Model Listrik Untuk Motor

j.XmV

rs j.Xs

Is

Ir '

j.Xr Rr

R r. ( 1 - s )s

Simulasi Dan Evaluasi Perilaku Motor (Dari Model Listrik)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

5

10

Tahanan rotor,tegangan dan arus motor

Putaran motor (dalam p.u)

Aru

s Im

, R

rp/1

00 ,

Vte

rm/1

0 d

lm p

.u

11

0

Im s

Rrp s 100⋅

Vterm s 10⋅

1.10 ns

Arus start, tegangan terminal, dan Rrotor v/s putaran motor


Model Mekanis

Contoh parameter untuk model mekanis

Moment inersia motor&drive (GD2) GD2 5000:=

Torsi beban awal (TL) TL 0.2:= p.u

Torsi beban akhir (TF) TF 0.6:= p.u

Simulasi Dan Evaluasi Perilaku Motor (Dari Model Mekanis)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

2

4

arus motortahanan rotortorsi motortorsi beban

Variasi torsi motor&beban dan arus motor

putanan motor dalam p.u

arus

, tah

anan

rot

or, t

orsi

mot

or &

beb

an

5

0

Ims

Rrps 100⋅

Qms 2⋅

QLs 2⋅

1.10 ns

Evaluasi : τmotor, τbeban, Istart v/s putaran motor

Kemampuan Termis Motor

1. Kemampuan termis motor pada saat motor terkunci2. Kemampuan termis motor terhadap beban lebih3. Kemampuan termis motor terhadap arus urutan negatif

Data waktu untuk rotor terkunci diberikan oleh pabrik, dari data tersebut dapat diturunkan kemampuan termis motor terhadap beban lebih.Data kemampuan termis motor terhadap arus urutan negatif juga diberikan oleh pabrik (khususnya motor besar).

Energi Termis Pada Operasi Start

Energi termis pada saat start :

Istart : 4 – 7 kali Ibeban penuh

Rrotor : ∼ 3 kali Rrotor pada putaran normal

I2t : (16 ∼ 49) * 3 beban penuh pada periode yang sama

Pada start yang berulang untuk periode pendek dapat menimbulkan hot-spot yang merusak isolasi

Simulasi Dan Evaluasi Arus Motor Pada Saat Fasa Tidak Seimbang

Ia

Ib

Ic

M

sec.tg2 60=tg2Kg

Ig2( )2:=Permissible time for unballance load (sec)

p.uIg1 0.577=AIg2 In⋅ 115.47=orp.uIg2 0.577=

Ig11

3

Ima a Imb⋅+ a2 Imc⋅+

In⋅:=p.uIg2

1

3

Ima a2 Imb⋅+ a Imc⋅+

In⋅:=

Generator / Motor negative sequence current (in p.u of In )Kg 20:=Rotor thermal capability against neg. sequence current

Imc 200−:=phase C current Imb 0:=phase B current Ima 200:=phase A currentIn 200:=Machine nominal current

Machine datas (example)

1 100.1

1

10

100

Batas I2*t pada kondisi dinginBatas I2*t pada kondisi panas

Kemampuan termis motor terhadap arus I2

Arus motor (p.u)

Wak

tu (

deti

k)

19.595

0.721

tas

tos

4.4051.01 Ims

a. Relay urutan negatif sistem dengan netral tidak ditanahkan.b. Relay urutan negatif sistem dengan netral ditanahkan.

Vr

JX1 R1 R2

relay

IaIbIc

IaIbIc

Vr

JX1 R1 R2

relay

Relai Arus Urutan Negatif

Pengukur Dan Proteksi Panas Lebih Karena Faktor Non-Listrik

AC Supply

low highDt-3

RTD

Pengaman Lebur (Sebagai Proteksi Motor Terhadap Gangguan h.s)

0 500 1000 1500 2000 2500 30001

0

1

prospective fault currentpre-arcing currentarcing current

If( )n

Ipa( )n

Ia( )b

,,n n b

tpa tarcing

co

Kelebihan : a) sederhana, b) memberikan proteksi terhadap motor dan peralatan switching dan penyulang ke motor

Kelemahan : untuk jangka lama karakteristik tidak dapat ditelusuri

OCR Sebagai Proteksi Motor

1 100

50

100

Standard inverseVery inverseExtremely inverse Long time inverse

100

0

tr1 s,

tr2 s,

tr3 s,

tr4 s,

101 XIns XIns, XIns,

Kelebihan : karakteristik dapat dipilih disesuaikan dengan karakteristik motor yang diproteksi

Kekurangan : tidak dapat memberikan proteksi pada arus rendah dekat arus nominal

Relai Termis Sebagai Proteksi Motor Untuk Beban Lebih

Kelebihan : Karakteristik I2t dapat dipilih sesuai dengan karakteristik termis motorKelemahan : Sesuai dengan karakteristik termisnya, relai bekerja relatif lambatpada arus besar.

tcx s, τx lnXIss( )2

XIss( )2 1−

⋅:= thx s, τ x ln

XIss( )2 Imot

Is

2

−

XIss( )2 1−

⋅:=

1 101

10

100

1 . 103

1 . 104

10000

1

tc x s,

th x s,

101 XIs s

Motor protection coordinationShort circuit protection characteristic n 5:=

Thermal overload time constant (scale) x 1:=

Definite time setting tdef 6:=

Tinstantenouse tins 1:=

Inrush factor Irush 1.02:=

thA x Imm, if Imm ILR> tdef, thA x Imm,,( ):= thA x Imm, if Imm Irush ILR⋅> tins, thA x Imm,,( ):=

0 20 40 60 80 100 1200

50

100

arus startkemampuan termiswaktu maksimum rotor terkuncishort circuit protectionOverload ryOCR definite and instantenous

ts

T s

TLR s

trn s,

thAx s,

thAx I m m,

Istarts Ims, Im s, Im s, Im s, Imm,

Koordinasi OCR Inverse – OCR Definite – OCR Instantaneous Dan Relai Beban Lebih Pada Proteksi Motor

ref : asymotorpoly.mcd

Pemasangan Proteksi Motor(Pada Sistem Dengan Netral Ditanahkan Melalui

Tahanan Rendah)

5 2

I A X

I B X

I C X

I A Y

I C Y

I B Y

R e l a y Y

P S

+

T C

C C

A l a r m

R e l a y X

X O U T 1

X O U T 2

X I N

Y O U T 1

Y I N

Y O U T 2

5 2 a

5 2 a

5 2 b

5 2

I A X

I B X

I C X

I A Y

I C Y

I B Y

Relay Y

P S

+ -

TC

C C

Alarm

Relay X

X O U T 1

X O U T 2

XIN

Y O U T 1

YIN

Y O U T 2

52a

52a

52b

Pemasangan Proteksi Motor(Pada Sistem Dengan Netral Ditanahkan Melalui

Tahanan Tinggi)

8127/59

4650 49 66

50N

Motor Load

37 55

47

Optional

Remote RTD Inputs

Motor ProtectionRelay

50N: Neutral/Ground OC

50: Overcurrent

46: Current Unbalance

49: Motor Thermal

66: Antijogging Protection

47: Phase Reversal

27/59: Under/Overvoltage

37: Underpower

55: Power Factor

81: Frequency

3, 2, 1

1

3

OR

Load JamLoad Loss

Proteksi Motor Multi Fungsi Terintegrasi

Tujuan :a. Operasi start / stop tidak membahayakan motor

itu sendiri dan tidak mengganggu proses produksi dari motor-motor yang dipasok oleh sistem tenaga listrik yang sama.

b. Kondisi abnormal dapat dibatasi dan segera diatasi.

c. Motor dapat dipisahkan dari jaringan sehingga aman saat tidak dipakai / sedang dipelihara

Peralatan Asut & Proteksi

Sirkit Kontrol Dan Proteksi Untuk Motor Kecil

OL 1

STARTPB

OL 2

OL 3

M

THREE - FASESUPPLY SOURCE CONTROL

TRANSFORMER

OL 1 OL 2 OL 3

FUSE

M

CAP

RECT

RES

RECT

RES

UV

STOPPB

UV

UV

UV


Spesifikasi Proteksi Motor Yang Mempunyai Multi Fungsi Dan Terintegrasi

Fungsi proteksi : 1. Overcurrent2. Neutral/Ground Overcurrent3. Current unbalance 4. Thermal motor5. Loss of Load6. Load jam7. Maximum Start per Hour8. Minimum Time between Start9. Phase reversal10. Under voltage11. Over voltage12. Under/Over Frequency13. Reverse Power14. Under power

Fungsi lain :

1. Metering

a. Current

b. Voltage

c. Power

d. Energy

2. Load profile

3. Motor operating statistics

4. Motor start report

5. Motor start trending

Proteksi Motor

Documents