Pelestarian Garis atau Feeder

Karena panjang garis transmisi tenaga listrik umumnya cukup panjang dan melewati udara terbuka, probabilitas terjadinya kerusakan pada garis transmisi tenaga listrik jauh lebih tinggi dibandingkan dengan transformator tenaga listrik dan alternator. Oleh karena itu, garis transmisi memerlukan skema perlindungan yang jauh lebih banyak dibandingkan dengan transformator dan alternator.
Perlindungan garis harus memiliki beberapa fitur khusus, seperti-

1. Selama terjadi kerusakan, hanya pemutus sirkuit yang paling dekat dengan titik kerusakan yang harus dijalankan.

2. Jika pemutus sirkuit yang paling dekat dengan titik kerusakan gagal dijalankan, pemutus sirkuit berikutnya akan dijalankan sebagai cadangan.

3. Waktu operasi relai yang terkait dengan perlindungan garis harus seminimal mungkin untuk mencegah perjalanan tidak perlu dari pemutus sirkuit yang terkait dengan bagian-bagian sehat lainnya dari sistem tenaga listrik.

Persyaratan di atas menyebabkan perlindungan garis transmisi sangat berbeda dari perlindungan transformator dan peralatan lainnya dari sistem tenaga listrik. Tiga metode utama perlindungan garis transmisi adalah –

1. Perlindungan arus berlebihan berjenjang waktu.

2. Perlindungan diferensial.

3. Perlindungan jarak.

Perlindungan Arus Berlebihan Berjenjang Waktu

Ini juga dapat disebut sebagai perlindungan arus berlebihan dari garis transmisi tenaga listrik. Mari kita bahas berbagai skema perlindungan arus berlebihan berjenjang waktu.

Perlindungan Feeder Radial

Dalam feeder radial, aliran daya hanya bergerak dalam satu arah, yaitu dari sumber ke beban. Jenis feeder ini dapat dengan mudah dilindungi dengan menggunakan relai waktu pasti atau relai waktu invers.

Perlindungan Garis dengan Relai Waktu Pasti

Skema perlindungan ini sangat sederhana. Di sini, garis total dibagi menjadi beberapa bagian dan setiap bagian diberikan relai waktu pasti. Relai yang paling dekat dengan ujung garis memiliki pengaturan waktu minimum, sementara pengaturan waktu relai lainnya bertambah secara berturut-turut menuju sumber.
Misalnya, asumsikan ada sumber pada titik A, pada gambar di bawah ini

Di titik D, pemutus sirkuit CB-3 dipasang dengan waktu operasi relai pasti 0,5 detik. Berturut-turut, di titik C pemutus sirkuit CB-2 dipasang dengan waktu operasi relai pasti 1 detik. Pemutus sirkuit berikutnya CB-1 dipasang di titik B yang paling dekat dengan titik A. Di titik B, relai dipasang dengan waktu operasi 1,5 detik.
Sekarang, asumsikan terjadi kerusakan di titik F. Karena kerusakan ini, arus kerusakan mengalir melalui semua transformator arus atau CTs yang terhubung dalam garis. Namun, karena waktu operasi relai di titik D adalah minimum, CB-3 yang terkait dengan relai ini akan menjalankan pertama kali untuk mengisolasi zona kerusakan dari bagian lain garis. Jika karena alasan tertentu, CB-3 gagal menjalankan, maka relai waktu berikutnya yang lebih tinggi akan beroperasi untuk memulai pemutus sirkuit yang terkait. Dalam kasus ini, CB-2 akan menjalankan. Jika CB-2 juga gagal menjalankan, maka pemutus sirkuit selanjutnya, yaitu CB-1, akan menjalankan untuk mengisolasi bagian besar garis.

Keuntungan Perlindungan Garis Waktu Pasti

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

Kerugian Perlindungan Garis Waktu Pasti

Jika jumlah bagian dalam garis sangat besar, pengaturan waktu relai yang paling dekat dengan sumber akan sangat lama. Jadi, selama terjadi kerusakan yang lebih dekat dengan sumber, akan membutuhkan waktu yang lama untuk diisolasi. Ini dapat menyebabkan efek merusak yang serius pada sistem.

Perlindungan Garis Arus Berlebihan dengan Relai Invers

Kekurangan seperti yang telah kita bahas dalam perlindungan arus berlebihan waktu pasti garis transmisi, dapat dengan mudah diatasi dengan menggunakan relai invers. Dalam relai invers, waktu operasi berbanding terbalik dengan arus kerusakan.

Dalam gambar di atas, pengaturan waktu relai keseluruhan di titik D adalah minimum dan berturut-turut pengaturan waktu ini ditingkatkan untuk relai yang terkait dengan titik-titik menuju titik A.
Jika terjadi kerusakan di titik F, tentu saja CB-3 di titik D akan menjalankan. Jika CB-3 gagal membuka, CB-2 akan dijalankan karena pengaturan waktu keseluruhan lebih tinggi pada relai tersebut di titik C.
Walaupun, pengaturan waktu relai yang paling dekat dengan sumber adalah maksimum, tetapi masih akan menjalankan dalam periode yang lebih pendek, jika terjadi kerusakan besar dekat sumber, karena waktu operasi relai berbanding terbalik dengan arus kerusakan.

Perlindungan Arus Berlebihan Feeder Paralel

Untuk mempertahankan stabilitas sistem, diperlukan untuk memberi makan beban dari sumber dengan dua atau lebih feeder paralel. Jika terjadi kerusakan 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 berlebihan non-arah sederhana dari garis seperti pada feeder radial. Perlindungan feeder paralel memerlukan penggunaan relai arah dan penyetelan waktu relai untuk pemilihan tripping.

Ada dua feeder yang terhubung paralel dari sumber ke beban. Kedua feeder tersebut memiliki relai arus berlebihan non-arah di ujung sumber. Relai ini harus relai waktu invers. Selain itu, kedua feeder tersebut memiliki relai arah atau relai daya balik di ujung beban mereka. Relai daya balik yang digunakan di sini harus tipe instan. Artinya, relai ini harus dijalankan segera setelah arah aliran daya di feeder berubah. Arah normal aliran daya adalah dari sumber ke beban.
Sekarang, misalkan terjadi kerusakan di titik F, katakanlah arus kerusakan adalah If. Kerusakan 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. Hal ini ditunjukkan dengan jelas pada gambar di bawah, di mana IA dan IB adalah arus kerusakan yang dibagi oleh feeder-1 dan feeder-2 masing-masing.

Menurut Hukum Arus Kirchoff, IA + IB = If.

Sekarang, IA mengalir melalui CB-A, IB mengalir melalui CB-P. Karena arah aliran CB-P berbalik, ia akan menjalankan seketika. Tetapi CB-Q tidak akan menjalankan karena aliran arus (daya) di pemutus sirkuit ini tidak berbalik. Begitu CB-P menjalankan, arus kerusakan IB berhenti mengalir melalui feeder dan karenanya tidak ada pertanyaan tentang operasi lebih lanjut dari relai arus berlebihan waktu invers. IA masih terus mengalir meskipun CB-P telah menjalankan. Kemudian, karena arus berlebihan IA, CB-A akan menjalankan. Dengan cara ini, feeder yang rusak diisolasi dari sistem.

Perlindungan Kawat Pilot Diferensial

Ini hanyalah skema perlindungan diferensial yang diterapkan pada feeder. Beberapa skema diferensial diterapkan untuk perlindungan garis, tetapi Sistem Seimbang Harga Mess dan Skema Translay adalah yang paling populer digunakan.

Sistem Seimbang Harga Merz

Prinsip kerja Sistem Seimbang Harga Merz cukup sederhana. Dalam skema perlindungan garis ini, CT identik terhubung ke kedua ujung garis. Polaritas CT sama. Sekunder dari transformator arus ini dan coil operasi dari dua relai instan membentuk lingkaran tertutup seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Dalam lingkaran ini, kawat pilot digunakan untuk menghubungkan sekunder CT dan coil relai seperti yang ditunjukkan.