Apa itu Perlindungan Jalur atau Pengumpan?

Apa itu Perlindungan Jalur atau Feeder?

Definisi Perlindungan Jalur Transmisi

Perlindungan jalur transmisi adalah serangkaian strategi yang digunakan untuk mendeteksi dan mengisolasi gangguan pada jalur listrik, memastikan stabilitas sistem dan mengurangi kerusakan.

Perlindungan Arus Lebih dengan Penyetelan Waktu

Ini juga dapat disebut sebagai perlindungan arus lebih pada jalur transmisi listrik. Mari kita bahas berbagai skema perlindungan arus lebih dengan penyetelan waktu.

Perlindungan Feeder Radial

Pada feeder radial, arus listrik hanya mengalir dalam satu arah, yaitu dari sumber ke beban. Jenis feeder ini dapat dilindungi dengan mudah menggunakan relai waktu tetap atau relai waktu invers.

Perlindungan Jalur dengan Relai Waktu Tetap

Skema perlindungan ini sangat sederhana. Di sini, seluruh jalur dibagi menjadi beberapa bagian dan setiap bagian diberikan relai waktu tetap. Relai yang paling dekat dengan ujung jalur memiliki pengaturan waktu minimum, sementara pengaturan waktu relai lainnya berturut-turut meningkat menuju sumber.

Misalnya, asumsikan ada sumber di titik A, seperti pada gambar di bawah ini

Di titik D, pemutus sirkuit CB-3 dipasang dengan waktu operasi relai tertentu 0,5 detik. Berturut-turut, di titik C pemutus sirkuit lain CB-2 dipasang dengan waktu operasi relai 1 detik. Pemutus sirkuit berikutnya CB-1 dipasang di titik B yang paling dekat dengan titik A. Di titik B, relai disetel dengan waktu operasi 1,5 detik.

Sekarang, asumsikan terjadi gangguan di titik F. Karena gangguan ini, arus gangguan mengalir melalui semua transformator arus (CT) yang terhubung di jalur. Namun, karena waktu operasi relai di titik D adalah yang paling minimum, maka CB-3 yang terkait dengan relai tersebut akan beroperasi pertama kali untuk mengisolasi zona gangguan dari bagian lain jalur.

Jika karena alasan tertentu, CB-3 gagal beroperasi, maka relai waktu berikutnya yang lebih tinggi akan beroperasi untuk menginisiasi pemutusan CB yang terkait. Dalam hal ini, CB-2 akan beroperasi. Jika CB-2 juga gagal beroperasi, maka pemutus sirkuit berikutnya, yaitu CB-1, akan beroperasi untuk mengisolasi sebagian besar jalur.

Keuntungan Perlindungan Jalur dengan Waktu Tetap

Keuntungan utama dari skema ini adalah kesederhanaannya. Keuntungan kedua yang penting adalah, selama gangguan, hanya CB terdekat menuju sumber dari titik gangguan yang akan beroperasi untuk mengisolasi posisi spesifik jalur.

Kerugian Perlindungan Jalur dengan Waktu Tetap

Dengan banyak bagian dalam jalur, relai yang dekat dengan sumber memiliki penundaan yang lebih lama, yang berarti gangguan dekat sumber membutuhkan waktu lebih lama untuk diisolasi, potensial menyebabkan kerusakan yang parah.

Perlindungan Arus Lebih Jalur dengan Relai Invers

Kerugian yang telah kita bahas dalam perlindungan arus lebih dengan waktu tetap pada jalur transmisi, dapat dengan mudah diatasi dengan menggunakan relai waktu invers. Dalam relai invers, waktu operasi berbanding terbalik dengan arus gangguan.

Dalam gambar di atas, pengaturan waktu keseluruhan relai di titik D adalah yang paling minimum dan berturut-turut pengaturan waktu ini ditingkatkan untuk relai yang terkait dengan titik-titik menuju titik A.

Dalam kasus gangguan di titik F, tentu saja akan memicu CB-3 di titik D. Jika CB-3 gagal dibuka, CB-2 akan beroperasi karena pengaturan waktu keseluruhan lebih tinggi pada relai tersebut di titik C.

Meskipun relai yang paling dekat dengan sumber memiliki pengaturan waktu yang paling lama, ia akan beroperasi lebih cepat jika terjadi gangguan besar dekat sumber karena waktunya berbanding terbalik dengan arus gangguan.

Perlindungan Arus Lebih pada Feeder Paralel

Untuk mempertahankan stabilitas sistem, diperlukan untuk memberi makan beban dari sumber dengan dua atau lebih feeder secara paralel. Jika terjadi gangguan pada salah satu feeder, hanya feeder yang rusak tersebut yang harus diisolasi dari sistem untuk mempertahankan kontinuitas pasokan dari sumber ke beban. Persyaratan ini membuat perlindungan feeder paralel sedikit lebih kompleks daripada perlindungan arus lebih sederhana tanpa arah pada jalur seperti pada feeder radial. Perlindungan feeder paralel memerlukan penggunaan relai arah dan pengaturan waktu relai untuk pemutusan selektif.

Ada dua feeder yang terhubung secara paralel dari sumber ke beban. Kedua feeder tersebut memiliki relai arus lebih tanpa arah di ujung sumber. Relai ini seharusnya adalah relai waktu invers. Selain itu, kedua feeder tersebut juga memiliki relai arah atau relai daya balik di ujung beban. Relai daya balik yang digunakan di sini harus bertipe instan. Artinya, relai ini harus beroperasi segera setelah arah aliran daya di feeder berubah. Arah normal aliran daya adalah dari sumber ke beban.

Sekarang, misalkan terjadi gangguan di titik F, katakanlah arus gangguan adalah I f.

Gangguan ini akan mendapatkan dua jalur paralel dari sumber, satu melalui pemutus sirkuit A saja dan yang lain melalui CB-B, feeder-2, CB-Q, bus beban, dan CB-P. Ini ditunjukkan jelas pada gambar di bawah ini, di mana IA dan IB adalah arus gangguan yang dibagi oleh feeder-1 dan feeder-2 masing-masing.

Menurut hukum arus Kirchoff, I A + IB = If.

Sekarang, IA mengalir melalui CB-A, IB mengalir melalui CB-P. Karena arah aliran CB-P berubah, ia akan beroperasi secara instan. Namun, CB-Q tidak akan beroperasi karena arah aliran arus (daya) pada pemutus sirkuit ini tidak berubah. Segera setelah CB-P beroperasi, arus gangguan IB berhenti mengalir melalui feeder sehingga tidak ada pertanyaan lebih lanjut tentang operasi relai arus lebih waktu invers. IA masih terus mengalir meskipun CB-P telah beroperasi. Kemudian, karena arus lebih IA, CB-A akan beroperasi. Dengan cara ini, feeder yang rusak diisolasi dari sistem.

Perlindungan Pilot Wire Diferensial

Ini hanyalah skema perlindungan diferensial yang diterapkan pada feeder. Beberapa skema diferensial diterapkan untuk perlindungan jalur, tetapi sistem Merz Price Voltage Balance dan Skema Translay paling populer digunakan.

Sistem Merz Price Balance

Prinsip kerja sistem Merz Price Balance cukup sederhana. Dalam skema perlindungan jalur ini, CT identik terhubung ke kedua ujung jalur. Polaritas CT sama. Sekunder dari transformator arus ini dan kumparan operasi dari dua relai instan membentuk loop tertutup seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Dalam loop, kabel pilot digunakan untuk menghubungkan sekunder CT dan kumparan relai seperti yang ditunjukkan.

Sekarang, dari gambar tersebut, sangat jelas bahwa ketika sistem dalam kondisi normal, tidak akan ada arus yang mengalir melalui loop karena arus sekunder satu CT akan meniadakan arus sekunder CT lainnya.

Sekarang, jika terjadi gangguan pada bagian jalur antara kedua CT, arus sekunder satu CT tidak lagi sama dan berlawanan dengan arus sekunder CT lainnya. Oleh karena itu, akan ada arus sirkulasi hasil dalam loop.

Karena arus sirkulasi ini, kumparan kedua relai akan menutup rangkaian trip pemutus sirkuit yang terkait. Oleh karena itu, jalur yang rusak akan diisolasi dari kedua ujungnya.