RELE JARAK SEBAGAI PROTEKSI

SALURAN TRANSMISI

Oleh :

CRISTOF NAEK HALOMOAN TOBING

0404030245

Sistem Transmisi dan Distribusi

DEPARTEMEN ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2008

RELEJARAKSEBAGAIPROTEKSI

SALURANTRANSMISI

Sistemtransmisimemegangperananyangsangatpentingdalamproses

penyaluran daya. Oleh karena itu pengaman pada saluran transmisi perlu

mendapatperhatianyangseriusdalamperencanaannya.Sistemtransmisisendiri

merupakan sistem dinamis kompieks yang parameterparameter dan keadaan

sistemnyaberubahsecaraterusmenerus.Olehkarena itustrategipengamanan

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

sistemyang terganggu tersebut sehinggadapatmeminimalkankerusakanpada

bagian yang terganggu danmencegah gangguanmeluas ke saluran lain yang

tidakterganggu.

Rele jarakdigunakansebagaipengamanpadasaluran transmisikarena

kemampuannya dalammenghilangkan gangguan (fault clearing) dengan cepat

dan penyetelannya yang relatif mudah. Pada prinsipnya rele jarak adalah

mengukurnilaiarusdannilai teganganpadasuatu titik tertentudankemudian

membandingkannya dengan suatu nilai seting tertentu untuk menentukan

apakah relenarusbekerjaatau tidak.Supaya reledapatberfungsidenganbaik

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 transmisidengan kompensasiperkiraanbesarnya gangguan

yangdihitungsecaraoffline.Tetapidengankeadaansistemyangberubahubah

yang mengakibatkan parameter saluran transmisi juga berubah serta adanya

gangguanyangtidakbisadiperkirakanbesarnya,makasetingreleyangadabisa

menjaditidakselektif.Olehkarena itudiperlukankordinasireleyang lebihbaik

yang dapat menyesuaikan dengan keadaan sistem tersebut. Dengan cara ini

dimungkinkanuntukmemperbaikikinerjapengamanan.

PengertianSaluranTransmisi

Sistem Sistem transmisi adalah suatu sistem penyaluran energi listrik

dari satu tempatke tempat lain, sepertidari stasiunpembangkitke substation

(gardu induk).Pemakaiansistem transmisididasarkanatasbesarnyadayayang

harus disalurkan dari pusatpusat 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

digunakanuntukmengurangiadanyarugirugiakibatjatuhtegangan.

Sistem transmisi dapat dibedakanmenjadi 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 berbedabeda untuk setiap negara atau perusahaan listrik di Negara

tersebut, tergantung kepada kemajuan tekniknyamasingmasing.Di Indonesia

tegangantinggiyangdigunakanadalah150kVdanteganganekstratinggiadalah

tegangan500kVyangterinterkoneksiantaraJawadanBali.Sistem interkoneksi

ekstratinggiinimerupakanbagianterpentingdaripenyalurandayadiIndonesia

sehinggakelangsungandankeandalansisteminiharusselaludijaga.

Saluran trasmisi merupakan suatu slstem yang kompleks yang

mempunyai karakteristik yang berubahubah secara dinamis sesuai keadaan

sistem itu sendlri. Adanya perubahan karakteristik ini dapat menimbulkan

masalahjikatidaksegeradapatdiantlsipasi.Dalamhubungannyadengansystem

pengamanan suatu sistem transmisi, adanya perubahan tersebut harus

mendapatpertiatian yangbesarmengingat saluran transmisimmiliki arti yang

sangat penting dalam proses penyaluran daya. Masalahrnasalah yang timbul

padasalurantransmisi,diantaranyayangterutamaadalah:

1.Pengaruhperubahanfrekuensisistem

Frekuensidarisuatusistemdayaberubahsecaraterusmenerusdalarnsuatu

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

transmisiadalahpengaruhpadareaktansi.Denganperubahan frekuensidari

1ke1dengankenaikan1,reaktansidarisaluranakanberubahdariX

keX'dengankenaikanX.

Perubahan reaktansi ini akan berpengaruh terhadap pengukuran impedansi

sehingga impedansi yang terukur karena adanya perubahan pada nilai

komponenreaktansinyaakanberbedadengannilaisebenarnya.

2.Pengaruhdariayunandayapadasistem

Ayunan daya terjadi pada sistem paralel pembangkitan (generator) akibat

hilangnya singkronisasi salah satu generator sehingga sebagian generator

menjadimotordan sebagianbecbeban lebihdan ini terjadibergantianatau

berayun. Adanya ayunan daya ini dapat menyebabkan kestabilan sistem

terganggu. Ayunan daya ini harus segera diatasi dengan melepaskan

generator yang terganggu. Pada saluran transrnisi adanya ayunan daya ini

tidakbolehrnembuatkontinuitaspelayananterganggu,tetapiperubahanarus

yang terjadi pada saat ayunan daya bisa masuk dalam jangkauan sistem

pengamanansehinggamemutuskanaliranaruspadasalurantransmisi.Suatu

sistem proteksi harus dapat membedakan adanya ayunan dayainidengan

adanyagangguan.

3.Pengaruhgangguanpadasistemtransmisi

Saluran transmisimempunyai resiko paling besaibilamengalami gangguan,

karena ini akan berarti terputusnya kontinuitas penyaluran beban.

Terputusnyapenyaluranlistrikdaripusatpembangkitankebehmtentusangat

rnerugikan bagi pelanggan terutama industri, karena berarti terganggunya

kegiatan operasi di industri tersebut. Gangguan periyediaan listrik tidak

dikehendakioleh siapapun, tetapiadakalanyagangguan tersebut tidakbisa

dihindari.Olehkarena itudipeilukanusahauntukmengurangiakibatadanya

gangguantersebutataumemisahkanbagianyangterganggudarisistem.

Gangguanpadasalurantransmisimerupakan50%dariseluruhgangguanyang

terjadipadasistemtenagalistrik.Diantaragangguantersebutgangguanyang

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 dapatmendeteksi semua gangguan apakah itu

gangguan antar fasa atau gangguan satu fasa ke tanah. Karena sifatsifat

gangguantersebutberbedamakauntukmendapatkanpengukuranyangbetul

adalah dengan mengukur impedansi yang berbedabeda untuk setiap

gangguan.

SistemProteksi

Proteksisistemtenagalistrikadalahpengisolasiankondisiabnormalpada

sistem TL untukmeminimalkan pemadaman dan kerusakan yang lebih lanjut.

Dalammerancangsistemproteksi,dikenalbeberapafalsafahproteksi,yaitu:

1. Ekonomi :Peralatanproteksimempunyainilaiekonomis.

2. Selektif :Dapatmendeteksidanmengisolasiadanyagangguan.

3. Ketergantungan :Proteksihanyabekerjajikaterjadigangguan.

4. Sensitif : Mampu mengenali gangguan, sesuai setting yang

ditentukan,walaugangguannyakecilsekalipun.

5. Cepat :Mampubekerjadalamwaktuyangsesingkatmungkin.

6. Stabil :Proteksitidakmempengaruhikondisiyangnormal

T

s

u

y

7. Keaman

Tujuanpro

ReleJarak

Berfu Dilak

apak

Rele

saluran tran

untukmend

yang teruku

nan :

oteksi

Mengura Menemp Mengeta Melindun Mengura Mengura Mencega

akibatda

Melindunkestabila

Untukm

k

ungsimemb

kukan denga

kahsesuaiat

jarak (dista

nsmisi. Rele

dapatkan im

urdidalam

Memastikan

gangguan

ngikerugian

atkandanm

huijenisdar

ngikeseluruh

ngikerusaka

ngiwaktup

hpanasdan

arikegagalan

ngi dari j

n

elindungike

bacaimpeda

an caramen

tautidakden

ance relay)m

e jarak men

mpedansi sal

batassettin

n proteksi

nproduksi

memisahkan

rigangguan

handarisist

andanmem

roduksi

nmedanma

nyangterjad

jatuh tega

eselamatand

nsi.

ngukur arus

nganbatass

merupakan

nggunakan p

luran yang

ngnya,maka

tidak beke

peralatand

em(primer

mperbaikihar

agneticyang

di.

angan untu

daripegawa

s dan tegan

settingnya.

proteksi ya

pengukuiran

harus diama

releakanb

erja jika tid

ariganggua

sampaisini)

rga

berlebihpe

uk mempe

aiyangbeker

ngan pada s

ngpalingut

n tegangan

ankan. Jika

bekerja. Di

dak terjadi

n

)

erlatandari

ertahankan

rja

suatu zona

tamapada

n dan arus

impedansi

sebut rele

jarak,karena impedansipadasaluranbesarnyaakansebandingdenganpanjang

saluran.Olehkarenaitu,relejaraktidaktergantungolehbesarnyaarusgangguan

yang terjadi, tetapi tergantungpada jarakgangguanyang terjadi terhadap rele

proteksi. Impedansi yang diukur dapat berupa Z, R saja ataupun X saja,

tergantungjenisreleyangdipakai.

Macammacam rele jarak, yang digunakan untuk proteksi saluran

transmisidapatdilihatpadatabelberikutini.

TabelJenisRelejarakUntukProteksiSaluranTransmisi

JenisRele Rumus DiagramReaktansi T=K2VIsin+K2I2

(=90)

Resistansi T=K2VIcos+K2I2(=0)

Offsetmho T=K1V2+K2VIcos()+K2I2

Impedansi T=K1V2+K2I

2(K2=0)

(K2=0)

R

X

R

X

R

X

R

X

Mho T=K1V2+K2VIcos()

Konduktansi T=K1V2+K2VIcos

(=0)

Suseptansi T=K1V2+K2VIsin

(=90)

SettingReleJarak

Setting rele jarak berdasarkan pada derah atau zone dari saluran

transmisi yang akan diproteksi. Zone ini menggambarkan seberapa panjang

saluranyangdiproteksiolehpengamanjarak.Secaraumum,zonepadaproteksi

relejarakterdiridaritigazone,yaitu:

a. ZoneI :mengamankansaluranyangdiproteksi(protectedline)

Settingnyaadalah80persenimpedansisaluranyangdiproteksi.

b. ZoneII : mengamankan saluran yang diproteksi (protected line) dan

saluransebelahnya(adjacentline)

Settingnyaadalah120persenimpedansisaluranyangdiproteksi.

c. ZoneIII :mengamankansaluransebelahnya(adjacentline)

Settingnya adalah saluran yang diproteksi ditambah 120 persen saluran

sebelahnya(adjacentline)

R

X

R

X

R

X

PengaruhInfeed

Pengaruh infeed adalahpengaruhpenambahan atau pengurangan arus

menuju ke titik gangguan terhadap arus yang melewati rele. Hal ini akan

menyebabkan pendeteksian lokasi gangguan menjadi salah. Halhal yang

menyebabkanterjadinyapengaruhinfeedadalah:

a. Pembangkitpadaujungsaluranyangdiamankan.

Sepertiterlihatpadagambardibawah ini,maka jikaterjadigangguandititik

F,impedansidilihatdarireleAadalah:

ZrA=VA/I1=(I1ZAB+IFZBF)/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

denganyangsebenarnya.Hal inimempengaruhisettingzone2danzone3.

Denganadanyainfeedini,makajangkauanrelemenjadilebihpendek.

PengaruhInfeedAkibatAdanyaUnitPembangkitdiUjung

SaluranYangDiproteksi

b. Perubahansalurantransmisi

Perubahankonfigurasisaluranakanmempengaruhi impedansiyang terbaca

oleh rele jarak. Sebagai contoh kasus adalah seperti berikut ini (seperti

gambardibawahini):

SalurantunggalkegandaImpedansidilihatdarireleA,dengangangguandititikFadalah:

ZrA =(IZAB+I1ZBF)/I

=ZAB+I1/IZBF

=ZAB+[(2lx)/2l]ZBF

I1 IF

I2A

FB

C

GangguandidekatbusB,x=0,makak=1

GangguandibusC,x=l,makak=

Sehingga gangguan disalah satu transmisi antara BC, impedansi yang

dilihat oleh rele A selalu lebih kecil dari sesungguhnya. Akibatnya

jangkauanrelelebihpanjang.

SalurangandaketunggalImpedansisaluranjikadilihatdarireleA,untukgangguandititikFadalah:

ZrA =(I1ZAB+IFZBF)/I1

=ZAB+IF/I1ZBF

=ZAB+[(I1/I2)/I1]ZBF

JikaI1=I2,makaZrA=ZAB+2ZBF

SehinggagangguansetelahbusB,impedansidilihatdarireleAakanselalu

lebihbesar.Akibatnyarelemempunyaijangkauanyanglebihpendek.

(a)

(b)

PengaruhInfeedAkibatperubahanSaluran

I I1

I2A

FBC

l

x

I1

IFI2A

F

BC

I1