Relay Perlindungan Feeder: Panduan Komprehensif
Relai pelindung feeder adalah perangkat yang melindungi feeder sistem tenaga listrik dari berbagai jenis gangguan, seperti pendek arus, kelebihan beban, gangguan tanah, dan konduktor putus. Feeder adalah garis transmisi atau distribusi yang membawa daya dari substation ke beban atau substation lainnya. Relai pelindung feeder sangat penting untuk memastikan keandalan dan keamanan sistem tenaga listrik, karena mereka dapat dengan cepat mendeteksi dan mengisolasi gangguan, mencegah kerusakan pada peralatan, dan meminimalkan pemadaman listrik.
Apa itu Relai Pelindung Jarak?
Salah satu jenis relai pelindung feeder yang paling umum adalah relai pelindung jarak, juga dikenal sebagai relai impedansi. Relai pelindung jarak mengukur impedansi (Z) garis feeder dengan menggunakan input tegangan (V) dan arus (I) dari transformator potensial (PT) dan transformator arus (CT) yang sesuai. Impedansi dihitung dengan membagi tegangan dengan arus: Z = V/I.
Relai pelindung jarak membandingkan impedansi yang diukur dengan nilai setelan yang telah ditentukan, yang mewakili impedansi maksimum yang diperbolehkan untuk operasi normal. Jika impedansi yang diukur lebih rendah dari nilai setelan, artinya ada gangguan pada garis feeder, dan relai akan mengirim sinyal trip ke pemutus arus untuk mengisolasi gangguan. Relai juga dapat menampilkan parameter gangguan, seperti arus gangguan, tegangan, resistansi, reaktansi, dan jarak gangguan, di layar.
Jarak gangguan adalah jarak dari lokasi relai ke lokasi gangguan, yang dapat diperkirakan dengan mengalikan impedansi yang diukur dengan impedansi garis per kilometer. Misalnya, jika impedansi yang diukur adalah 10 ohm dan impedansi garis per kilometer adalah 0,4 ohm/km, maka jarak gangguan adalah 10 x 0,4 = 4 km. Mengetahui jarak gangguan dapat membantu dalam menemukan dan memperbaiki gangguan dengan cepat.
Bagaimana Karakteristik Segiempat Bekerja?
Relai pelindung jarak dapat memiliki karakteristik operasional yang berbeda, seperti lingkaran, mho, segiempat, atau poligon. Karakteristik segiempat adalah pilihan populer untuk relai numerik modern karena menawarkan fleksibilitas dan akurasi yang lebih besar dalam menetapkan zona perlindungan.
Karakteristik segiempat adalah grafik berbentuk jajaran genjang yang mendefinisikan zona perlindungan relai. Grafik memiliki empat sumbu: hambatan maju (R F), hambatan mundur (R B), reaktansi maju (X F), dan reaktansi mundur (X B). Grafik juga memiliki sudut kemiringan yang disebut sudut karakteristik relai (RCA), yang menentukan bentuk jajaran genjang tersebut.
Karakteristik segiempat dapat digambar dengan menggunakan langkah-langkah berikut:
Tetapkan nilai R F pada sumbu X positif dan nilai R B pada sumbu X negatif.
Tetapkan nilai X F pada sumbu Y positif dan nilai X B pada sumbu Y negatif.
Gambar garis dari R F ke X F dengan kemiringan RCA.
Gambar garis dari R B ke X B dengan kemiringan RCA.
Lengkapi jajaran genjang dengan menghubungkan R F ke R B dan X F ke X B.
Zona perlindungan berada di dalam jajaran genjang, yang berarti bahwa jika impedansi yang diukur jatuh di area ini, maka relai akan trip. Karakteristik segiempat dapat mencakup empat kuadran operasi:
Kuadran pertama (nilai R dan X positif): Kuadran ini mewakili beban induktif dan gangguan maju dari relai.
Kuadran kedua (R negatif dan X positif): Kuadran ini mewakili beban kapasitif dan gangguan mundur dari relai.
Kuadran ketiga (nilai R dan X negatif): Kuadran ini mewakili beban induktif dan gangguan mundur dari relai.
Kuadran keempat (R positif dan X negatif): Kuadran ini mewakili beban kapasitif dan gangguan maju dari relai.
Apa Saja Zona Operasi yang Berbeda?
Relai pelindung jarak dapat memiliki zona operasi yang berbeda, yang didefinisikan oleh nilai setelan impedansi dan penundaan waktu yang berbeda. Zona-zona tersebut dirancang untuk berkoordinasi dengan relai lain dalam sistem dan memberikan perlindungan cadangan untuk feeder sebelah.
Zona operasi tipikal untuk relai pelindung jarak adalah:
Zona 1: Zona ini mencakup 80% hingga 90% panjang feeder dan tidak memiliki penundaan waktu. Zona ini memberikan perlindungan primer untuk gangguan dalam zona ini dan melakukan trip secara instan.
Zona 2: Zona ini mencakup 100% hingga 120% panjang feeder dan memiliki penundaan waktu singkat (biasanya 0,3 hingga 0,5 detik). Zona ini memberikan perlindungan cadangan untuk gangguan di luar zona 1 atau di feeder sebelah.
Zona 3: Zona ini mencakup 120% hingga 150% panjang feeder dan memiliki penundaan waktu yang lebih lama (biasanya 1 hingga 2 detik). Zona ini memberikan perlindungan cadangan untuk gangguan di luar zona 2 atau di feeder jauh.
Beberapa relai mungkin juga memiliki zona tambahan, seperti Zona 4 untuk gangguan beban atau Zona 5 untuk gangguan overreach.
Apa Saja Jenis Lain dari Relai Pelindung Feeder?
Selain relai pelindung jarak, ada jenis relai pelindung feeder lainnya yang dapat digunakan untuk aplikasi yang berbeda atau dikombinasikan dengan relai pelindung jarak. Beberapa contoh adalah:
Relai pelindung overcurrent: Relai ini hanya mengukur arus dan melakukan trip ketika melebihi nilai yang ditetapkan. Mereka sederhana, murah, dan banyak digunakan untuk feeder radial.
Relai pelindung diferensial: Relai ini membandingkan input arus dari kedua ujung feeder dan melakukan trip ketika ada ketidakseimbangan antara keduanya. Mereka cepat, selektif, dan sensitif untuk feeder pendek atau busbar.
Relai pelindung arah: Relai ini mengukur arus dan tegangan dan menentukan perbedaan sudut fase mereka. Mereka hanya melakukan trip ketika arus mengalir dalam arah tertentu relatif terhadap tegangan. Mereka berguna untuk feeder berloop atau feeder paralel.
Relai deteksi arc-flash: Relai ini menggunakan sensor cahaya dan deteksi overcurrent berkecepatan tinggi untuk mengidentifikasi peristiwa arc-flash pada feeder. Mereka melakukan trip lebih cepat daripada relai konvensional dan meningkatkan keselamatan bagi personel.
Bagaimana Memilih Relai Pelindung Feeder?
Pemilihan relai pelindung feeder tergantung pada berbagai faktor, seperti:
Jenis, panjang, konfigurasi, beban, grounding, dan tingkat isolasi feeder
Ketersediaan, akurasi, biaya, perawatan, komunikasi, dan integrasi relai
Koordinasi, selektivitas, sensitivitas, kecepatan, keandalan, keamanan, dan stabilitas skema perlindungan
Standar, regulasi, kode, kebijakan, dan praktik operator sistem tenaga listrik
Beberapa panduan umum untuk memilih relai pelindung feeder adalah:
Pilih relai numerik daripada relai elektromekanik atau statis untuk performa, fungsi, fleksibilitas, dan diagnosis yang lebih baik
Pilih relai pelindung jarak daripada relai pelindung overcurrent atau diferensial untuk feeder panjang atau kompleks
Pilih karakteristik segiempat daripada karakteristik lingkaran atau mho untuk akurasi dan adaptabilitas yang lebih baik
Pilih input sensor analog rendah energi daripada input arus/tegangan konvensional untuk ukuran, berat, dan bahaya keselamatan yang lebih kecil.
Pilih relai deteksi arc-flash daripada relai konvensional untuk tripping yang lebih cepat dan keselamatan personel.
Kesimpulan
Relai pelindung feeder adalah perangkat vital yang melindungi feeder sistem tenaga listrik dari berbagai jenis gangguan. Mereka dapat meningkatkan keandalan, keamanan, dan efisiensi sistem tenaga listrik dengan mendeteksi dan mengisolasi gangguan dengan cepat, mencegah kerusakan pada peralatan, dan meminimalkan pemadaman listrik.
Salah satu jenis relai pelindung feeder yang paling umum adalah relai pelindung jarak, yang mengukur impedansi garis feeder dengan menggunakan input tegangan dan arus dari transformator potensial dan transformator arus yang sesuai. Relai membandingkan impedansi yang diukur dengan nilai setelan yang telah ditentukan, yang mewakili impedansi maksimum yang diperbolehkan untuk operasi normal. Jika impedansi yang diukur lebih rendah dari nilai setelan, artinya ada gangguan pada garis feeder, dan relai akan mengirim sinyal trip ke pemutus arus untuk mengisolasi gangguan.
