Ko o rdinasi yan g benar dari Rele arus lebih pada suatu sistem tenaga m em erlukan perhitungan dan penggam baran pada kertas lo g yan g tepat dari perkiraan penyetelan
Rele, berkenaan dengan arus atau waktu, untuk m endapatkan m arjin tingkatan yan g co co k antara Rele- Rele yang letaknya bersisian.
Gam bar 6- 10 :
6. 10 .1 Rele- Rele Waktu Pasti
Pem ilihan setelan bagi Rele waktu pasti m enim bulkan sedikit kesulitan. Elem en arus lebih harus diberi penyetelan yang rendah dengan m arjin yang cu kup rasio nal daripada arus gangguan yang m u ngkin m en galir ketitik gangguan dari bagian sistem sam pai kepada kebutuhan pro teksi cadangan pada saat pelayanan m inim um . Penyetelan harus cukup tinggi untuk m enghindari o perasi Rele pada saat beban m aksim um , m arjin yan g cukup untuk m elalukan arus pen gasutan m o to r besar atau inrus peralihan Transfo rm ato r. Penyetelan waktu yang akan dipilih harus cukup bagi m arjin tingkatan seperti didiskusikan dalam bagian 6.4.
6. 10 .2 Rele- Rele Waktu Terbalik
Apabila sistem tenaga terdiri dari beberapa seksi kabel yang terhubung seri sehingga to tal im pedansinya rendah, besaran arus gangguan akan dikendalikan o leh im pedansi Transfo rm ato r atau Pem bangkit dan tidak terlalu bervariasi terhadap lo kasi gangguan.
Gam bar 6- 11: Sistem Distribusi Radial 11 kV
Dalam kasus seperti ini, dim ungkinkan untuk m em buat tingkatan pada Rele waktu terbalik dengan cara Rele Waktu Pasti, nam un dem ikian bilam ana arus gangguan cuku p bervariasi terhadap lo kasi gangguan, dim u ngkinkan m enggunakan fakta ini gu na m em buat tingkatan dalam arus dan waktu guna m eningkatkan kinerja Rele. Hal ini m erupakan salah satu kelebihan utam a dari Rele Waktu Terbalik terhadap Rele Waktu Pasti bila digunakan pada sistem dim ana terdapat variasi yang cukup besar pada arus gangguan antara kedua ujung penyulang, karen a waktu o perasi tercepat dapat dicapai o leh Rele yang terdekat dengan sum ber dim ana level gangguan tertinggi terjadi.
Perhitungan dalam bentuk tabulasi m erupakan cara terbaik dalam m em buat tingkatan Rele arus lebih. Sistem distribusi dalam Gambar 6- 11 adalah co nto h sistem yang akan dipergunakan u ntuk m em perlihatkan cara ini. Dalam co nto h ini, Busbar A pada Gardu
11 kV dipaso k o leh dua Transfo rm ato r Grid yang terhubung pada sistem EHV yan g im pedansi sum ber dapat diabaikan. Jadi daya hubung sin gkat pada busbar 11 kV pada Gardu A dengan kedua Transfo rm ato r bekerja adalah 150 MVA yang terhubung dengan im pedansi sum ber 0 ,81Ω.
Gardu A seperti diperlihatkan m ensuplai Gardu B, C, D dan E m elalui sistem distribusi Radial term asuk bagian- bagian penyulang dengan im pedansi seperti dalam diagram . Beban m asing- m asing disuplai o leh Gardu yang bersesuaian, dengan distribusi arus sebagaim ana diperlihatkan dalam diagram tersebut.
Data sebagai bahan analisis disajikan dalam Tabel 6- 6. Im pedansi to tal term asuk im pedansi sum ber, dari sum ber m enuju m asin g- m asing Gardu diberikan dalam ko lo m kedua. Pada ko lo m ketiga diberikan besar im pedansi yang berhubungan den gan hubung sin gkat busbar pada Gardu A m enuru n sam pai asum si harga m inim um , dalam co nto h ini harga m inim um dipero leh dalam o perasi sistem hanya dipaso k dengan sebuah Transfo rm ato r. Dalam ko lo m em pat dan lim a berisi data arus gangguan m aksim um dan m inim u m . Arus beban m aksim um yan g ditransm it m elalui m asing- m asing Gardu m enuju penyulang berikutnya disajikan dalam ko lo m keenam .
Tabel 6- 6: Data sistem dalam Gam bar 6- 11
Im pedansi To tal Arus Gangguan
( A) Setelan Arus Rele
Lo kasi
Min Maks Maks Min
Maks L I − ( A) Ratio CT Persen Iprimer( A) A 0 ,81 1,62 7.850 3.920 420 40 0 / 5A 125 60 0 B 1,41 2,22 4.50 0 2.860 30 0 40 0 / 5A 125 50 0 C 2,36 3,17 2.690 2.0 0 3 130 20 0 / 5A 10 0 20 0 D 4,56 5,37 1.395 1.182 50 10 0 / 5A 10 0 10 0
Dari data ini dapat ditentukan ratio CT yang tepat dan pem ilihan penyetelan Rele arus lebih. Perlu dicatat bahwa penyetelan arus prim er harus diatas estim asi arus beban m aksim um , dan juga m em pertim bangkan kem ungkinan penin gkatan beban kedepan, beban tinggi yang tak diduga, peralihan beban puncak dan reset ulang Rele setelah gangguan, dengan pro spektif sirkit pem bawa arus beban m aksim um . Penyetelan Rele harus berada dibawah arus gangguan m inim u m yang diberikan dalam ko lo m 5 dari Tabel 6- 6.
Rele arus lebih diharapkan m em punyai tingkatan pro teksi guna m elindu ngi sistem terhadap gangguan dan tidak m em berikan pro teksi beban lebih yang akurat. Paling tidak pengukuran terhadap pro teksi beban lebih ditujukan untuk m elindungi kabel terhadap pem bebanan lebih. Karena alasan ini penyetelan Rele prim er tidak selalu dibuat setinggi m ungkin jika hanya arus gan gguan yang m enjadi pertim bangan. Sekali setelah penyetelan arus Rele dipilih, berikutnya adalah m enentukan dan m enghitung penyetelan pengali waktu Rele ( TMS) seperti diperlihatkan dalam Tabel 6- 7a dan 6- 7b.
Tabel 6- 7a: Perhitungan Penyetelan Waktu Rele pada D dan C Lo kasi Gangguan D C Rele PSM Tc TMS Ta PSM Tc TMS Ta D 13,95 2,6 0 ,0 5 0 ,13 C 6,975 3,6 0 ,175 0 ,63 13,45 2,6 0 ,175 0 ,455 B 5,38 4,1 0 ,233 0 ,955 A
Tabel 6- 7b: Perhitungan Penyetelan Waktu Rele pada D dan C Lo kasi Gangguan B A Rele PSM Tc TMS Ta PSM Tc TMS Ta D C B 9 3,15 0 ,233 0 ,735 A 7,5 3,45 0 ,358 1,235 13,0 8 2,65 0 ,358 0 ,95 Tingkatan dihitung untuk besaran arus gan gguan m aksim u m yan g sesuai, dim ana, karena bentuk ‘terbalik’ dari kurva karakteristik Rele, yakinkan bahwa m arjin tingkatan akan m enin gkat sesuai dengan kenaikan setiap besaran arus gangguan terendah. Dim ulai dari Rele pada D yang terjauh dari sum ber daya, PMS Rele dihitung dari kem ungkinan besarnya arus gan gguan m aksim um yang m u ngkin dirasakan o leh Rele ini dan penyetelan arus Rele adalah:
Gardu D, Ratio CT 10 0 / 5A
Arus pada Rele CDG 11 ( standar IDMT) , penyetelan 10 0 % adalah = 10 0 A Level arus gangguan m aksim um pada busbar Gardu D = 1,395A
Oleh karena itu PSM Rele: 13,95 100
1.395
PSMD = =
Selanjutnya dari Gam bar 6- 11 waktu o perasi Rele standar IDMT pada 13,95 kali PSM dan TMS 1,0 adalah 2,6 s. Setelah Rele pada D tidak ada Rele lainnya, nam un sedikti waktu tunda dibutuhkan untuk m em berikan tingkatan yang cu kup terhadap sistem pro teksi disisi tegangan rendah. Lebih lanjut, lintasan penutupan ko ntak- ko ntak Rele D tidak bo leh terlalu kecil untuk m enghindari kem ungkinan bero perasi akibat adanya go ncan gan m ekanis.
TMS sebesar 0 ,0 5 adalah harga terendah yan g dapat digunakan dan akan diam bil dalam co nto h ini dirasakan cukup u ntuk m em berikan tingkatan dengan pro teksi tegangan rendah. Karenanya, waktu o perasi sesungguhn ya dari Rele pada D dipero leh sebagai berikut:
0 ,0 5 x 2,6 = 0 ,13s
Marjin tingkatan sebesar 0 ,0 5 akan digunakan dalam co nto h ini, sehingga Rele pada Gardu C m em iliki waktu o perasi bila terjadi gangguan pada Gardu D sebagai berikut:
Gardu C, Ratio CT 2 0 0 / 5A
Arus pada Rele CDG 11 ( standar IDMT) , penyetelan 10 0 % adalah = 20 0 A
Level arus gangguan m aksim um u ntuk m em berikan tingkatan antara Rele pada C dan D adalah = 1,395A, o leh karena itu PSM Rele:
975 , 6 200 1.395 PSM = =
Selanjutnya dari Gambar 6- 11, waktu o perasi Rele standar IDMT pada 6,975 kali PSM dan TMS 1,0 adalah 3,6 s. Tingkatan waktu yang diperlukan: tD + 0 ,5 = 0 ,13 + 0 ,50 = 0 ,63s. Oleh karena itu TMS Rele yang diperlukan:
0,175 3,6
0,63
TMS= = TMS
Perhitungan berikutnya dilakukan untuk Rele C dengan gangguan terletak desekitar Gardu C, dipero leh harga PSM sebagai berikut:
Arus gangguan m aksim un didekat busbar Gardu C adalah: 2.690 A
45 , 13 200 2.690 PSM = =
Selanjutnya dari Gam bar 6- 11, waktu o perasi Rele standar IDMT pada 13,45 kali PSM adalah 2,6 s. Dim ana harga ini bersam a dengan TMS yang dihitung untuk Rele C sebesar 0 ,175, m em berikan harga aktual dari waktu o perasi Rele C pada saat terjadi gangguan yang dekat dengan Rele pada level gangguan m aksim um , yaitu:
0 ,175 x 2, 6 = 0 ,455s
Tingkatan untuk Rele lainnya dihitung dengan cara yang sam a seperti telah dikem ukakan untuk kedua Rele diatas. Dalam Tabel 6- 7a dan 6- 7b diberikan secara lengkap harga- harga penyetelan untuk keseluruhan Rele. Dalam tabel ini beberapa
harga disetel dengan tingkat ketelitian sangat tinggi bila dibanding dengan ko ndisi praktis, hal ini diberikan untuk m em perlihatkan co nto h teo ritis dari kecenderungan pelaksanaan tingkatan sesungguhnya dan tidak dibingungkan den gan m eto de estim asi yang dilakukan.
Dapat dicatat bahwa, m eski terjadi peningkatan waktu pem utusan secara berurutan dari D ke A, waktu o perasi Rele A untuk gangguan yang dekat dengan busbar lebih kecil tiga langkah dibanding dengan Rele D, peningkatan kinerja ini dipero leh sebagai akibat dari penggunaan karakteristik Rele arus/ waktu terbalik.
Dari Gam bar 6- 11 dapat dilihat secara jelas bahwa pada level gangguan m aksim um yan g terjadi pada setiap busbar Gardu, m arjin tingkatan sebesar 0 ,5s dapat dipenuhi dan Rele juga dapat bero perasi secara m em uaskan dalam level gangguan m inim um .