Dasar Perlindungan Relai: Jenis Kegagalan Jalur Transmisi dan Skema Perlindungan Dasar

1. Jenis Kegagalan pada Jalur Listrik

Kegagalan Fasa-ke-Fasa:

• Korsleting tiga fasa

• Korsleting dua fasa

Kegagalan ke Tanah:

• Kegagalan satu fasa ke tanah

• Kegagalan dua fasa ke tanah

• Kegagalan tiga fasa ke tanah

2. Definisi Perangkat Perlindungan Relai
Saat terjadi ketidaknormalan atau kegagalan pada komponen sistem tenaga listrik, perangkat perlindungan relai adalah perangkat yang dapat dengan cepat dan selektif memisahkan komponen yang bermasalah atau tidak normal dari sistem, memastikan operasi normal berkelanjutan peralatan sehat lainnya.

Contoh termasuk: perlindungan arus berlebih, perlindungan jarak, perlindungan urutan nol, dan perlindungan frekuensi tinggi.

• Perlindungan Utama: Perlindungan yang memenuhi persyaratan dasar untuk stabilitas sistem dan keselamatan peralatan selama kegagalan korsleting. Perlindungan ini bekerja pertama kali untuk memutus sirkuit pemutus dan secara selektif menghapus kegagalan pada peralatan yang dilindungi atau seluruh jalur.

• Perlindungan Cadangan: Perlindungan yang menghapus kegagalan jika perlindungan utama atau pemutus sirkuit gagal beroperasi.

• Perlindungan Tambahan: Perlindungan sederhana yang ditambahkan untuk mengkompensasi keterbatasan dalam perlindungan utama dan cadangan.

3. Peran Perlindungan Relai pada Jalur Transmisi
Selama operasi, jalur transmisi mungkin mengalami kegagalan akibat angin kencang, es dan salju, sambaran petir, kerusakan eksternal, kegagalan isolasi, atau kilat polusi. Dalam kasus tersebut, perangkat perlindungan relai dapat bertindak dengan cepat dan selektif, memutus sirkuit pemutus (saklar) jalur.

Jika kegagalan bersifat sementara, saklar berhasil menutup kembali setelah kegagalan hilang, memulihkan pasokan listrik yang aman. Jika kegagalan bersifat permanen, penutupan kembali gagal, dan jalur yang bermasalah dipisahkan dengan cepat, memastikan pasokan listrik yang tidak terputus ke jalur sehat.

4. Perangkat Perlindungan Arus Berlebih
Perangkat perlindungan arus berlebih dirancang berdasarkan peningkatan signifikan arus selama kegagalan jalur. Ketika arus kegagalan mencapai pengaturan perlindungan (arus pemicu), perangkat memulai operasi. Setelah pengaturan penundaan waktu tercapai, sirkuit pemutus jalur diputus.

Jenis umum termasuk:

• Perlindungan Arus Berlebih Instan: Sederhana, andal, dan bereaksi cepat, tetapi hanya melindungi sebagian (biasanya 80–85%) dari jalur yang sama.

• Perlindungan Arus Berlebih dengan Penundaan Waktu: Beroperasi dengan penundaan waktu singkat, melindungi panjang penuh jalur dan berkoordinasi dengan perlindungan instan jalur downstream berikutnya.

• Perlindungan Arus Berlebih: Diatur untuk menghindari arus beban maksimum. Melindungi panjang penuh jalur dan panjang penuh jalur berikutnya, berfungsi sebagai perlindungan cadangan.

• Perlindungan Arus Berlebih Arah: Menambahkan elemen arah daya ke perlindungan arus berlebih. Beroperasi hanya ketika daya kegagalan mengalir dari bus ke jalur, mencegah kesalahan operasi selama kegagalan arah balik.

5. Perangkat Perlindungan Jarak
Perlindungan jarak merespons impedansi (atau jarak) antara titik kegagalan dan titik pemasangan perlindungan. Perlindungan ini memiliki karakteristik arah yang sangat baik dan digunakan secara luas pada jaringan cincin tegangan tinggi. Perlindungan jarak tiga tahap biasa digunakan:

• Zona I: Operasi instan, melindungi 80%–85% panjang jalur.

• Zona II: Melindungi panjang penuh jalur dan memperluas ke sebagian jalur berikutnya (biasanya Zona I jalur bersebelahan).

• Zona III: Melindungi panjang penuh jalur ini dan jalur berikutnya, berfungsi sebagai cadangan untuk Zona I dan II.

6. Perangkat Perlindungan Arus Urutan Nol
Pada sistem netral langsung di-ground (juga dikenal sebagai sistem arus gangguan tanah tinggi), kegagalan satu fasa ke tanah menghasilkan arus urutan nol yang signifikan. Perangkat perlindungan yang menggunakan arus ini disebut perangkat perlindungan arus urutan nol. Konfigurasi tiga tahap biasa digunakan:

• Tahap I: Perlindungan arus urutan nol instan, mencakup 70%–80% panjang jalur.

• Tahap II: Perlindungan arus urutan nol dengan penundaan waktu, mencakup panjang penuh jalur dan sebagian jalur berikutnya.

• Tahap III: Perlindungan arus berlebih urutan nol, mencakup panjang penuh jalur dan berfungsi sebagai cadangan untuk jalur berikutnya.

7. Perangkat Perlindungan Frekuensi Tinggi
Perlindungan frekuensi tinggi mengubah sudut fase (atau arah daya) arus di kedua ujung jalur menjadi sinyal frekuensi tinggi, yang dikirim melalui saluran frekuensi tinggi ke ujung berlawanan. Sistem membandingkan fase arus atau arah daya di kedua ujung.

Perlindungan ini hanya merespons kegagalan dalam bagian jalur yang dilindungi dan tidak memerlukan koordinasi dengan jalur downstream. Perlindungan ini beroperasi tanpa penundaan waktu, memungkinkan penghapusan cepat kegagalan apa pun sepanjang jalur yang dilindungi.

Berdasarkan prinsip kerja, perlindungan frekuensi tinggi dibagi menjadi:

• Tipe Pemblokiran (Perbandingan Arah): Membandingkan arah daya di kedua ujung.

• Tipe Perbandingan Fase: Membandingkan sudut fase arus di kedua ujung.

8. Perangkat Penutupan Otomatis
Perangkat penutupan otomatis adalah perangkat yang secara otomatis menutup kembali sirkuit pemutus setelah terputus.

Fungsi:

• Untuk kegagalan sementara, setelah kegagalan hilang, perangkat dengan cepat menutup kembali sirkuit pemutus, memulihkan pasokan listrik normal.

• Untuk kegagalan permanen, penutupan kembali gagal, sirkuit pemutus diputus kembali, dan jalur yang bermasalah dipisahkan, memastikan pasokan listrik berkelanjutan ke jalur sehat.

9. Perekam Kegagalan Jalur
Perangkat yang secara otomatis merekam bentuk gelombang arus dan tegangan sebelum dan selama kegagalan jalur, serta waktu dan status operasi sirkuit pemutus.

Dengan menganalisis bentuk gelombang yang direkam, jenis kegagalan dapat ditentukan dengan akurat, dan lokasi kegagalan yang hampir tepat dapat dihitung. Ini memberikan data kritis untuk analisis kegagalan, pemecahan masalah, dan pemulihan pasokan listrik normal.