BAB VII. RELE JARAK (DISTANCE RELAY)

Transkripsi

1 BAB VII. RELE JARAK (DISTANCE RELAY) 7.1 Pendahuluan. Rele jara merespon terhadap banya inputsebagai fungsi dari rangaian listri yang panjang (jauh) antara loasi rele dengan titi gangguan. Karena impedansi (Z) saluran transmisi sebanding dengan panjangnya saluran. Untu penguuran ini digunaan Distance Rele (DR) yang mampu menguur impedansi saluran yang ditentuan terhadap titi yang dipilih. Oleh arena itu DR membedaan gangguan yang mungin terjadi antara bagian saluran dengan membandingan tegangan dan arus dengan power system untu menentuan apa gangguan ada didalam atau diluar daerah operasinya. Seperti terlihat pada diaram dibawah bahwa rele tida dapat membedaan arah, rele aan beroperasi bila ada gangguan pada line AB. Dalam pengoperasian biasanya dialibrasian dengan rele arah sehingga gangguannya dapat diarahan Saluran transmisi yang ditunjuan pada gambar 7.1 dibawah mengasumsian bahwa suatu rele jara (1) yang diletaan pada bus dan A dan menerima arus seunder yang sama terhadap arus gangguan primer dan tegangan seunder sama sebagai hasil dari arus gangguan dan impedansi gangguan pada titi gangguan F yang

2 daapat ditulis Vf = If x Zf. Rele didesign sedemiian rupa, beroperasi adalah sebanding dengan arus dan tegangnan pada saat gangguan. A B Zf Sumber 1 If F Beban Gambar 7.1 Single line diagram antara dua bus-bar. Sesuai dengan dengan nilai arus relatif berpengaruh terhadap masing-masing coil. Ada suatu perbandingan yang jelas pada titi eseimbangan dari rele. Oleh arena itu setiap enaian arus coil tanpa dengan peningatan yang luar biasa dalam tegangan coil, maa menyebaban rele tida seimbang. 7. Prinsip dasar distance relay eletromeanis jenis impedansi. T 1 < Tv + Tp Gambar 7. Prinsip dasar erja rele jara Rele tda beerja

3 T 1 > Tv + Tp Rele beerja Dimana Tp = 3 = Torsi pegas T 1 = I x 1 dan T = V x I x 1 > V x + Tp 1 3 I V I V 1 1 = I I V maa Z Prinsip dasar penguuran adalah membandingan arus gangguan yang dirasaan oleh rele terhadap tegangan dititi / loasi daerah rele terpasang. Dengan membandingan e dua besaran tersebut impedansi (Z) saluran transmisi dari loasi relay sampai etiti gangguan dapat diuur. Rele ini beerja atas dasar Zf (impedansi bayangan ) yang terlihat pada terminalterminalnya yaitu perbandingan antara tegangan dan arus pada saat itu dan sudut Qf (besar sudut antara tegangan dan arus) 7.3 Hubungan watu dengan jara Gambar 7.3 dibawah ini memperlihatan bagaimana suatu penghantar yang mengalami gangguan dieliminir secara seletif dimulai dari loasi protesi sampai ujung saluaran yang diamanan. Masing-masing protesi mengamanan penghantar pada suatu arah tertentu dan membeian omando trip pada watu-watu yang berbeda-bada atau bertahap t 1, t, t 3, t 4 dan seterusnya tergantung pada posisi gangguan dalam daerah (zone) yang diawasi. F1 berarti didaerah zone 1 dilihat dari relay A pada saat t1 F dilihat dari A maa berada pada zone pada saat t F1 dilihat dari B berada pada zone 1 pada saat t1 F dilihat dari rele D berada pada zone 3 pada saat t3 F1dilihat dari rele C berada pada zone pada saat t

4 ZONE 1, t1 ZONE, t ZONE 3, t3 I A B II C D III F 1 F ZONE, t ZONE 1, t1 ZONE, t ZONE 1, t1 ZONE 3, t3 Gambar 7.3 Hubungan watu dengan jara 7.4 Tipe- tipe Distance Rele (Rele Jara) 1. Tipe Impedansi (Z) Rele ini beerja berdasaran batas nilai Z atau disebut Z distance rele dengan arateristi erja seperti gambat 7.4 dibawah. Gambar 7.4 Karateristi rele tipe Impedansi Zf = Zop = Vf/If Zop = Z operasi = R + jx Over type Daerah erja rele (arateristi erjanya berada diluar daerah lingaran) Under type Daerah erja rele (arateristi erjanya berada didalam daerah lingaran)

5 . Tipe Resistance (R) Karateristi erjanya merupaan garis lurus yang paralel dengan garis lurus jx dan berjara Rf Gambar 7.5 Karateristi rele tipe Resistansi Rele ini beerja berdasaran omponen atif dan R bayangan Zf Rf = Zf = Uf/ If Cos Qf = Zf Cos Qf Disini rele beerja dipengaruhi oleh sudut Qf Over Distance relay daerah erjanya diluar daerah arsir Under Distance relay daerah erjanya didalam daerah arsir 3. Tipe Reatansi (JX) Rele ini beerja berdasaran omponen reatif dari impedansi bayangan yaitu Zf = Vf/If Sin Qf Xf = Zf Sin Qf Karateristi erjanya merupaan garis lurus yang paralel dengan obsis R yang berjara Xf sbb. Gambar 7.4 Karateristi rele tipe Reatansi.

6 Dalam hal ini beerjanya relay dipengaruhi oleh besarnya sudut Qf Over type rele daerah beerja diluar daerah yang diarsir Under type rele daerah erjanya didalam arsiran 4. Tipe Admitansi (mho) rele Berdasaran perbandingan fasa pada permulaan pengoperasian rele admitansi dapat dijelasan melalui persamaan dibawah, 1. 3 [A] +. 4 [B] + ( [A][B] cos (ф-θ) = 0 Jia tanda masuan diberian. S 1 = - a. V + b. I < ф-θ S = a. V Maa didapatan 1 = -. a, = b < ф, 3 = a, 4 = 0, A = V dan B = I Persamaan diatas disubsitusian - a [V] + a. b [V][I]cos (ф-θ) = 0 atau I/V cos (ф-θ) = a / b Jadi Y. cos (ф-θ) = a / b Rumus diatas dapat mewaili arateristi dari rele admitansi (mho) yang dapat digambaran seperti gambar 7.5a dibawah. Gambar 7.5a Karateristi tipe mho distance rele

7 Diagram admitansi (G-B) dapat ditunjuan dengan garis lurus seperti yang digambaran pada gambar 7.5b dibawah B 0 G a / b θ Gambar 7.5b Karateristi tipe mho distance rele pada bidang G-B Pada gambar tersebut diatas tanda panah mengambaran arah dari rele, arena itu salah satu dari arateristinya adalah menguur pada satu arah saja. Dengan demiian tida membutuhan unit tersendiri. Jangauan titi setting dari rele admitansi tida sama sudutnya dengan penguuran untu impedansinya. Gangguan untu suatu sudut tergantung epada harga relatif dari R dan X. Jia ondisi gangguan terjadi pada busur maa harga R aan meningat dengan sendirinya, serta resistansi dari busur Rarc aan memicu terjadinya perubahan gangguan sudut. Maa pada persoalan ini menyebaban rele menjadi jauh jangauannya. Jia arateristi sudutnya adalah sama untu garis sudutnya. Karena itu menset terlebih dahulu rele dengan ondisi arateristinya, dengan demiian aan dapat dihitung nalainya tanpa menyebaban penyimpangan jangauan rele. Harga rata rata dari busur resistansi dapat digambaran dari rumus empiris yang dirumusan oleh Werington Rarc = 8750.L / I ohm L = panjang daribusur (m) I = Arus busur (A) Pada awalnya lengan busur sama untu jara pada setiap ondutor didalam fasa e fasa dan jara dari fasa e ground dari ondutor emenara. Pada saat persilangan diudara zone dan zone 3 terjadi watu penundaan dalam jara dan resistansi aan

8 meningat dengan busur yang besar, serta aan dapat menyebaban penyimpangan yang sangat menghawatiran yang dapat digambaran melalui persamaan dibawah Rarc = 8750.(d + 3vt) / I ohm.d = jara ondutor (m).v = ecepatan angin (mil/hours).t = lama watu (dt) Efe dari busur resistansi dapat meningat secara signifian dalam waru yang pende didalam saluran dengan gangguan arus urang dari 000 A. Hal ini tida aan berpengaruh untu saluran transmisi jara jauh dengan menara dari baja dengan pentanahan yang bai, tetapi sebalinya aan sangat berpengaruh untu transmisi jara jauh yang menggunaan menara ayu tanpa pentanahan. Contoh1, Suatu jaringan transmisi yang dprotesi dengan rele distance (jara) R 1 dan R 1, yang diperlihatan pada gambar 7.6 dibawah Tentuanlah a. Daerah (zone) yang diprotesi B 1 b. Koordinasian Rele B 1 dan rele B 1 pada watu operasi dengan versi impedansi (Z) Solusi, 1 3 B 34 B B 1 TL 1 B 1 B 3 TL 3 B 3 B 35

9 Zone 1 Zone Zone 3 B 1 B 1 T 3 B 3 T BB1 B 3 B T 1 zone1 zone zone Gambar 7.6 Sistem jaringan transmisi dari contoh 1

10 Contoh, Anggap sistem transmisi gambar 7.6 diatas dengan tegangan 30 Volt, dimana impedansi urutan positif pada jaringan TL 1 dan TL 3 adalah + j0 ohm dan.5 + j5 ohm. Beban punca yang disuplai pada TL 1 adalah 100 MVA dengan power factor 0.9. Rencanaan protesi sitem distance rele tipe Z untu tiga zone (daerah) untu B 1 Hitunglah: a. Arus beban maximum b. CT ratio dan PT ratio c. Impedansi yang dirasaan rele d. Impedansi beban dasar pada bagian seunder e. Setting rele B 1 pada zone 1 f.setting rele B 1 pada zone g. Setting rele B 1 pada zone 3 Solusi, a. Arus beban maximum. I max = 100x (30x10 ) = 51.0A b. CT ratio nya diambil 50 : 5 Ampere PT ratio, sistem tegangan fasa netral (30/ 3 )= 13,79 V. Dengan tegangan seunder PT adalah 69 Volt fasa e netral. Maa PT ratio = 13.79x10 3 /69 = 194.5/1 c.impedansi yang dirasaan rele Vp /194.5 = 0.06 Ip / 50 Z line TL 1 = 0.06 x + j0 = j ohm dan TL 3 = 0.06 x,5 + j5 = j ohm d. Impedansi beban dasar pada bagian seunder Z beban = 69 ( (5 / 50) e. Setting rele B 1 pada zone 1 + j0.4359) = j5. 99ohm (seunder)

11 Z r = 0.80 ( j0.5196) = j ohm. (seunder) f. Setting rele B 1 pada zone Z r = 1. ( j0.5196) = j0.635 ohm. (seunder) g. Setting rele B 1 pada zone 3 Setting zone 3 melewati panjang jaringan yang dihubungan pada bus j ( j ) = j1.99 ohm (seunder) 7.5 Studi asus