PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK
RELE
JARAK SEBAGAI PROTEKSI
SALURAN
TRANSMISI
Nama : Irwan Rinaldi Saragi
Nim : 5103331017
Jurusan Pendidikan Teknik Elektro
Fakultas teknik
Universitas Negeri Medan
ABSTRAK
Pada
umumnya kita telah mengetahui seringnya gangguan terhadap jaringan transmisi
adalah gangguan alam, seperti gangguan kilat terhadap
jaringantransmisidisebabkan jaringan transmisi yang melalu udara, panjang,
tinggi dan tersebar diberbagai daerah terbuka serta beroperasi dalam
segala macam kondisi. Diantara pertimbang-pertimbangan yang diambil dalam
perancangan pemeriksaan saluran transmisi adalah letak kawat tanah
terhadap kawat fasa. Karena kawat tanah saja, sehingga persentase kecil saja
pada kawat fasa.
Sistem transmisi memegang peranan yang sangat penting dalam
proses penyaluran daya, selain itu banyaknya jumlah penghantar tentu nilai
asetnya juga sangat besar oleh karena itu sistem proteksi pada saluran
transmisi (SUTT) perlu mendapat perhatian yang serius dalam pengoperasian,
pemeliharaan dan perencanaannya.
Gangguan hubung singkat pada
saluran transmisi tenaga listrik sering terjadi, karena gangguan dapat
menimbulkan arus relatif besar yang pada umumnya akan mengakibatkan kerusakan
mekanis pada peralatan-peralatan listrik yang terhubung dengan sistim yang sedang
mengalami gangguan tersebut.
Proteksi pada saluran transmisi biasanya menggunakan sistim
proteksi dengan rele jarak, sehingga sering disebut sistim proteksi jarak.
Salah satu jenis rele jarak tersebut adalah rele impedansi. Rele jarak tidak
dirancang untuk menentukan letak gangguan hubung singkat secara tepat karena
adanya pengaruh impedansi gangguan yang besarnya tidak dapat ditentukan
sebelumnya
PENDAHULUAN
Sistem transmisi memegang peranan yang sangat penting dalam
proses penyaluran daya. Oleh karena itu pengaman pada saluran transmisi perlu
mendapat perhatian yang serius dalam perencanaannya. Sistem transmisi sendiri
merupakan sistem dinamis kompieks yang parameter‐parameter dan keadaan sistemnya berubah
secara terus menerus. Oleh karena itu strategi pengamanan harus disesuaikan
dengan perubahan dinamis tersebut dalam hal desain dan seting peralatannya.
Rele sebagai salah satu bagian penting dalam system pengamanan saluran
transmisi harus mempunyai kemampuan mendeteksi adanya gangguan pada semua keadaan
yang kemudian memisahkan bagian sistem yang terganggu tersebut sehingga dapat
meminimalkan kerusakan pada bagian yang terganggu dan mencegah gangguan meluas
ke saluran lain yang tidak terganggu.
Rele jarak digunakan sebagai pengaman pada saluran transmisi
karena kemampuannya dalam menghilangkan gangguan (fault clearing) dengan cepat
dan penyetelannya yang relatif mudah. Pada prinsipnya rele jarak adalah
mengukur nilai arus dan nilai tegangan pada suatu titik tertentu dan kemudian
membandingkannya dengan suatu nilai seting tertentu untuk menentukan apakah
rele narus bekerja atau tidak. Supaya rele dapat berfungsi dengan baik dalam
kapasitasnya sebagai pengaman saluran transmisi maka perlu adanya kordinasi
antara satu rele dengan rele di terminal lawannya juga dengzn rels pada
seksiseksi berikutnya. Kordinasi rele jarak selama ini berdasarkan parameter
saluran transmisi dengan kompensasi perkiraan besarnya gangguan yang dihitung
secara off‐line.
Tetapi dengan keadaan sistem yang berubah‐ubah yang mengakibatkan parameter saluran
transmisi juga berubah serta adanya gangguan yang tidak bisa diperkirakan
besarnya, maka seting rele yang ada bias menjadi tidak selektif. Oleh karena
itu diperlukan kordinasi rele yang lebih baik yang dapat menyesuaikan dengan
keadaan sistem tersebut. Dengan cara ini dimungkinkan untuk memperbaiki kinerja
pengamanan.
PEMBAHASAN
Pengertian
Saluran Transmisi
Sistem Sistem transmisi adalah suatu sistem penyaluran
energi listrik dari satu tempat ke tempat lain, seperti dari stasiun pembangkit
ke substation (gardu induk). Pemakaian sistem transmisi didasarkan atas
besarnya daya yang harus disalurkan dari pusat‐pusat pembangkit ke pusat beban dan jarak
penyaluran yang cukup jauh antara sistem pembangkit dengan pusat beban tersebut.
Sistem transmisi menyalurkan daya dengan tegangan tinggi yang digunakan untuk
mengurangi adanya rugi‐rugi
akibat jatuh tegangan. Sistem transmisi dapat dibedakan menjadi sistem
transmisi tegangan tinggi (high voliage, HV), sistem transmisi tegangan
ekstra tinggi (extra high voltage, EHV), dan sistem transmisi
ultra tinggi (Ultra high voltage, UHV).
Besarnya
tegangan nominal saluran transmisi tegangan tinggi ataupun ekstra tinggi
berbeda‐beda
untuk setiap negara atau perusahaan listrik di Negara tersebut, tergantung
kepada kemajuan tekniknya masing‐masing. Di Indonesia tegangan tinggi yang
digunakan adalah 150 kV dan tegangan ekstra tinggi adalah tegangan 500 kV yang
terinterkoneksi antara Jawa dan Bali. Sistem interkoneksi ekstra tinggi ini
merupakan bagian terpenting dari penyaluran daya di Indonesia sehingga
kelangsungan dan keandalan sistem ini harus selalu dijaga.
Saluran trasmisi merupakan suatu slstem yang kompleks yang
mempunyai karakteristik yang berubah‐ubah secara dinamis sesuai keadaan sistem itu
sendlri. Adanya perubahan karakteristik ini dapat menimbulkan masalah jika
tidak segera dapat diantlsipasi. Dalam hubungannya dengan system pengamanan
suatu sistem transmisi, adanya perubahan tersebut harus mendapat pertiatian
yang besar mengingat saluran transmisi mmiliki arti yang sangat penting dalam
proses penyaluran daya. Masalah‐rnasalah
yang timbul pada saluran transmisi, diantaranya yang terutama adalah:
1.
Pengaruh perubahan frekuensi sistem
Frekuensi dari suatu sistem daya berubah secara terus
menerus dalarn suatu nilai batas tertentu. Pada saat terjadi gangguan perubahan
frekuensi dapat merugikan baik terhadap peralatan ataupun sistem transmisi itu
sendiri. Pengaruh yang disebabkan oleh perubahan frekuensi ini terhadap saluran
transmisi adalah pengaruh pada reaktansi. Dengan perubahan frekuensi dari ω1
ke ω1’ dengan kenaikan Δω1, reaktansi dari saluran akan
berubah dari X ke X' dengan kenaikan ΔX. Perubahan reaktansi ini akan
berpengaruh terhadap pengukuran impedansi sehingga impedansi yang terukur
karena adanya perubahan pada nilai komponen reaktansinya akan berbeda dengan
nilai sebenarnya.
2.
Pengaruh dari ayunan daya pada sistem
Ayunan daya terjadi pada sistem paralel pembangkitan
(generator) akibat hilangnya singkronisasi salah satu generator sehingga
sebagian generator menjadi motor dan sebagian becbeban lebih dan ini terjadi
bergantian atau berayun. Adanya ayunan daya ini dapat menyebabkan kestabilan system
terganggu. Ayunan daya ini harus segera diatasi dengan melepaskan generator
yang terganggu. Pada saluran transrnisi adanya ayunan daya ini tidak boleh
rnembuat kontinuitas pelayanan terganggu, tetapi perubahan arus yang terjadi
pada saat ayunan daya bisa masuk dalam jangkauan system pengamanan sehingga
memutuskan aliran arus pada saluran transmisi. Suatu sistem proteksi harus
dapat membedakan adanya ayunan dayainidengan adanya gangguan.
3.
Pengaruh gangguan pada sistem transmisi
Saluran transmisi mempunyai resiko paling besai bila
mengalami gangguan, karena ini akan berarti terputusnya kontinuitas penyaluran
beban. Terputusnya penyaluran listrik dari pusat pembangkitan ke behm tentu
sangat merugikan bagi pelanggan terutama industri, karena berarti terganggunya kegiatan
operasi di industri tersebut. Gangguan periyediaan listrik tidak dikehendaki
oleh siapapun, tetapi ada kalanya gangguan tersebut tidak bias dihindari. Oleh
karena itu dipeilukan usaha untuk mengurangi akibat adanya gangguan tersebut
atau memisahkan bagian yang terganggu dari sistem. Gangguan pada saluran
transmisi merupakan 50% dari seluruh gangguan yang terjadi pada sistem
tenaga listrik. Diantara gangguan tersebut gangguan yang terbesar frekuensi
terjadinya adalah gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, kaitu sekitar 85%
dari totai gangguan pada transmisi saluran udara. Suatu sistim proteksi
harus dapat mendeteksi semua gangguan apakah itu gangguan antar fasa atau
gangguan satu fasa ke tanah. Karena sifat‐sifat gangguan tersebut berbeda maka untuk
mendapatkan pengukuran yang betul adalah dengan mengukur impedansi yang berbeda‐beda untuk setiap gangguan.
Sistem
Proteksi
Proteksi sistem tenaga listrik adalah pengisolasian kondisi
abnormal pada sistem TL untuk meminimalkan pemadaman dan kerusakan yang lebih
lanjut.
Dalam
merancang sistem proteksi, dikenal beberapa falsafah proteksi, yaitu:
1.
Ekonomi : Peralatan proteksi mempunyai nilai ekonomis.
2.
Selektif : Dapat mendeteksi dan mengisolasi adanya gangguan.
3.
Ketergantungan : Proteksi hanya bekerja jika terjadi gangguan.
4.
Sensitif : Mampu mengenali gangguan, sesuai setting yang
ditentukan,
walau gangguannya kecil sekalipun.
5.
Cepat : Mampu bekerja dalam waktu yang sesingkat mungkin.
6.
Stabil : Proteksi tidak mempengaruhi kondisi yang normal
7. Memastikan proteksi tidak bekerja jika
tidak terjadi gangguan
Tujuan Proteksi
1. Mengurangi kerugian produksi
2. Menempatkan dan memisahkan peralatan dari
gangguan
3. Mengetahui jenis dari gangguan
4. Melindungi keseluruhan dari system (
primer sampai sini )
5. Mengurangi kerusakan dan memperbaiki
harga
6. Mengurangi waktu produksi
7. Mencegah panas dan medan magnetic yang
belebih peralatan dari akibat dari kegagalan yang terjadi
8. Melindungi dari jatuh tegangan untuk
mempertahankan kestabilan
9. Untuk melindungi keselamatan dari pegawai
yang bekerja
Rele
Jarak
1. Berfungsi membaca impedansi
2. Dilakukan dengan cara mengukur arus dan tegangan pada suatu zona
apakah sesuai atau tidak dengan batas settingnya.
Rele jarak
(distance relay) merupakan proteksi yang paling utama pada saluran transmisi.
Rele jarak menggunakan pengukuran tegangan dan arus untuk mendapatkan impedansi
saluran yang harus diamankan. Jika impedansi yang terukur di dalam batas
settingnya, maka rele akan bekerja. Disebut rele jarak, karena impedansi
pada saluran besarnya akan sebanding dengan panjang saluran. Oleh karena itu,
rele jarak tidak tergantung oleh besarnya arus gangguan yang terjadi, tetapi
tergantung pada jarak gangguan yang terjadi terhadap rele proteksi. Impedansi
yang diukur dapat berupa Z, R saja ataupun X saja, tergantung jenis rele yang
dipakai.
Tabel
Jenis Rele jarak Untuk Proteksi Saluran Transmisi :
Setting
Rele Jarak
Setting rele jarak berdasarkan pada derah atau zone dari
saluran transmisi yang akan diproteksi. Zone ini menggambarkan seberapa panjang
saluran yang diproteksi oleh pengaman jarak. Secara umum, zone pada proteksi
rele jarak terdiri dari tiga zone, yaitu:
a. Zone
I : mengamankan saluran yang diproteksi (protected line) Settingnya adalah 80
persen impedansi saluran yang
diproteksi.
b. Zone
II : mengamankan saluran yang diproteksi (protected line) dan saluran sebelahnya
(adjacent line)
Settingnya
adalah 120 persen impedansi saluran yang diproteksi.
c. Zone
III : mengamankan saluran sebelahnya (adjacent line) Settingnya adalah saluran
yang diproteksi ditambah 120 persen saluran sebelahnya (adjacent line)
Pengaruh
Infeed
Pengaruh infeed adalah pengaruh penambahan atau pengurangan
arus menuju ke titik gangguan terhadap
arus yang melewati rele. Hal ini akan menyebabkan pendeteksian lokasi gangguan
menjadi salah. Hal‐hal
yang menyebabkan terjadinya pengaruh infeed adalah:
a.
Pembangkit pada ujung saluran yang diamankan.
Seperti
terlihat pada gambar dibawah ini, maka jika terjadi gangguan di titik
F,
impedansi dilihat dari rele A adalah :
Z rA
= VA/I1 = (I1ZAB + IF ZBF)/ I1
= ZAB + (IF/I1) ZBF
= ZAB + [ (I1 + I2)/I1] ZBF
= ZAB + (1 +
I2/I1) ZBF
Sehingga rele di A akan merasakan gangguan semakin jauh,
tidak sesuai dengan yang sebenarnya. Hal ini mempengaruhi setting zone 2 dan
zone 3. Dengan adanya infeed ini, maka jangkauan rele menjadi lebih pendek.
b.
Perubahan saluran transmisi
Perubahan
konfigurasi saluran akan mempengaruhi impedansi yang terbaca oleh rele jarak.
Sebagai contoh kasus adalah seperti berikut ini (seperti gambar di bawah ini):
•
Saluran tunggal ke ganda
Impedansi
dilihat dari rele A, dengan gangguan di titik F adalah:
ZrA = (I ZAB + I1 ZBF)/I
= ZAB + I1/I ZBF
= ZAB + [(2l
– x) / 2l ] ZBF
Gangguan
di dekat bus B, x = 0, maka k = 1
Gangguan
di bus C, x = l, maka k = ½
Sehingga
gangguan disalah satu transmisi antara B‐C, impedansi yang dilihat oleh rele A selalu
lebih kecil dari sesungguhnya. Akibatnya jangkauan rele lebih panjang.
•
Saluran ganda ke tunggal
Impedansi
saluran jika dilihat dari rele A, untuk gangguan di titik F adalah:
ZrA = (I1 ZAB + IF ZBF)/I1
= ZAB + IF/I1 ZBF
= ZAB + [(I1/I2)/I1] ZBF
Jika I1= I2, maka
ZrA
=
ZAB
+
2ZBF
Sehingga
gangguan setelah bus B, impedansi dilihat dari rele A akan selalu lebih besar.
Akibatnya rele mempunyai jangkauan yang lebih pendek.
DAFTAR PUSTAKA
2.
http://noenchandra.blogspot.com/2011/05/peralatan-proteksi-jaringan-transmisi.html
3.
http://qtop.wordpress.com/2008/04/20/rele-jarak-sebagai-proteksi-saluran-transmisi/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar