Makalah ini menggambarkan bagaimana memperkirakaan daerah/lokasi gangguan bila saluran terjadi gangguan pada titik x

ESTIMASI LOKASI GANGGUAN HUBUNG SINGKAT SATU PHASA KE TANAH PADA SALURAN TRANSMISI BERDASARKAN TEGANGAN DAN ARUS KERJA RELE IMPEDANSI

Ija Darmana(1)
(1)Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri
Universitas Bung Hatta Kampus III Jl. Gajah Mada no.19 Gunung Pangilun Padang
E-mail : ija@ijadarmana.com
Telp/Fax : (0751) 7054257/(0751) 7051341

ABSTRAK
Makalah ini membahas perkiraan lokasi gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah pada saluran trasmisi yang mengalami gangguan berdasarkan tegangan dan arus kerja rele impedansi.
Perhitungan yang dilakukan melalui perkiraan lokasi gangguan dengan memanfaatkan tegangan dan arus hasil pengukuran rele impedansi yang dipasangkan dikedua terminal. Besar impedansi saluran antara rele dengan titik gangguan tersebut tidak akan menghasilkan jarak gangguan yang sebenarnya bila dikonversikan langsung kedalam jarak gangguan.

Untuk mendapatkan perkiraan jarak gangguan yang diteliti melalui estimasi lokasi gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah pada saluran transmisi berdasarkan tegangan dan arus kerja rele impedansi. Dalam makalah ini, tegangan dan arus diperkirakan melalui simulasi hubung singkat.

Keyword : hubung singkat, rele impedansi digital, saluran transmisi


I. Pendahuluan
Untuk membangkitkan tenaga listrik dan mengalirkan daya listrik kepemakai diperlukan investasi yang sangat besar, terutama untuk pengadaan peralatan-peralatan listriknya. Peralatan-peralatan ini dibuat untuk dapat bekerja pada kondisi normal, tetapi gangguan hubung singkat selalu mungkin terjadi pada jaringan transmisi atau distribusi.
Dalam sistem tenaga listrik, untuk mengurangi kerusakan pada peralatan terdapat dua alternatif perencanaan, yakni : pertama sistem dapat direncanakan sedemikian rupa sehingga gangguan tidak terjadi, dan kedua gangguan masih mungkin terjadi serta untuk itu dilakukan langkah-langkah untuk melokalisir gangguan sehingga kerusakan yang akan terjadi dapat ditekan.
Oleh sebab itu perlu adanya sistem proteksi yang dapat mengatasi akibat dari gangguan hubung singkat tersebut. Khususnya suatu peralatan yang dapat mendeteksi lokasi gangguan.
Pada umumnya proteksi saluran transmisi tenaga listrik kebanyakan menggunakan sistem proteksi dengan rele jarak, salah satu jenisnya adalah rele impedansi.
Dengan memanfaatkan hasil pengukuran rele impedansi digital, yang terdiri dari tegangan, arus dan impedansi yang dirasakan rele terhadap titik gangguan.

II . Gangguan Hubung Singkat pada saluran Transmisi.
Sebagian besar gangguan yang terjadi pada sistem adalah gangguan tidak simetris, sehingga dengan terjadinya gangguan tidak simetris, akan timbul arus yang tidak seimbang pada sistem tersebut.
Dengan menggunakan metoda komponen-komponen simetris, dapat dianalisa dan ditentukan besar arus dan tegangan pada semua bagian dari sistem tenaga setelah terjadi gangguan.

Pengujian perkiraan lokasi gangguan dilakukan dengan menggunakan program komputer, program hubung singkat untuk menghitung arus dan tegangan frekuensi sistem serta memperkirakan besarnya impedansi dari lokasi rele terhadap lokasi gangguan. Data tersebut akan dipakai sebagai input ke program perhitungan lokasi gangguan. Pada Gambar 5.1. dimana bus 2 dan bus 3 dipilih sebagai objek.
Tahanan tanah (RG) dibuat tetap sebesar 5 ohm, untuk tahanan gangguan (RF) kita asumsikan sebesar 12 ohm.

Data sistem terdiri dari data saluran, data pembangkit, dan data beban.

Tabel 1. Harga-harga dasar pada sistem pengujian
Arus(A) Teganga (kV) Daya (MVA) Impedansi (ohm)
1154700 500 1000 250

Tabel 2. Data Saluran Transmisi (harga dasar 1000 MVA, 500 kV)
Impedansi Seri (pu)
Saluran Urutan Positif Urutan Nol dan Negatif
1 0,00208 + j 0,0327 0,02908 + j 0,09489
2 0,01454 + j 0,21186 0,20356 + j 0,66424
3 0,00727 + j 0,10593 0,10178 + j 0,33212

Admitansi Shunt (pu)
Saluran Urutan Positif Urutan Nol dan Negatif
1 0,0+ j 1,19355 0,0 + j 0,93581
2 0,0 + j 0,17051 0,0 + j 0,13369
3 0,0+ j 0,34101 0,0 + j 0,26738

Tabel 3. Data Sumber (pada harga dasar 1000 MVA, 500 kV)
Unit Kapasitas Impedansi
MVA Urutan Positif (pu)
G1 25000 0,00027 + j 0,0160
G2 1000 0,00800 + j 0,4000

Unit Kapasitas Impedansi
MVA Urutan Negatif (pu)
G1 25000 0,00027 + j 0,0140
G2 1000 0,00800 + j 0,3000

Unit Kapasitas Impedansi
MVA Urutan Nol (pu)
G1 25000 0,0040 + j 0,0040
G2 1000 0,0076 + j 0,1000
Reaktansi dari reaktor X = 0,4 pu

Tabel 4. Data Beban (harga dasar 1000 MVA, 500 kV)
Bus MVA Impedansi (pu)
1 16000 0,00352 + j 0, 00170
2 5000 0,04000 + j 0,00000
3 1000 0,78513 + j 0,25805

Berdasarkan hasil perhitungan perkiraan lokasi gangguan hubung singkat untuk saluran tunggal dan saluran ganda dengan mengasumsikan tahanan tanah sebesar 5 ohm dan tahanan gangguan sebesar 12 ohm dapat dilihat pada gambar 5.2.

V. Kesimpulan
Dari hasil penulisan ini, dapat diambil beberapa kesimpulan ;
1. Metode estimasi penentuan lokasi gangguan berdasarkan tegangan dan arus kerja rele impedansi digital, dapat memberikan hasil perhitungan yang cukup teliti, dengan tingkat kesalahan yang relatif sangat kecil (0,67 % untuk panjang saluran 120 Km).
2. Metode ini dapat digunakan untuk mengestimasi penentuan lokasi gangguan dari semua jenis gangguan hubung singkat.
3. Perlu memperhitungkan arus kapasitansi dan kopling antar saluran, karena mempengaruhi estimasi lokasi gangguan hubung singkat

DAFTAR PUSTAKA
1. Leif Eriksson, Murari Mohan Saha, and G.D. Rockefeller, An Accurate Fault LocatorWith Compensation For Apparent Reactance In The Fault
Resistance Resulting From Remote-End Infeed, IEEE Transactions on Power Apparatus and System, Vol. PAS-104, No. 2, February 1985.
2. T. Takagi, Y. Yamakhoshi, M. Yamaura, R. Kondow, and T. Matsushima, Development Of A New Type Fault Locator Using The One Terminal Voltage and Current Data, IEEE Transactions on Power Apparatus and System, Vol. PAS-101, No. 8, August 1982.
3. Warrington, A.R. Van C., Protective Relays Their Theory and Practice, Vol. I, London, 1976.
4. Warrington, A.R. Van C., Protective Relays Their Theory and Practice, Vol. II, London, 1994.
5. Zoro, R., Protective Devices and System, ITB, 1987.


HASIL ESTIMSASI

GANGGUAN SATU FASA KE TANAH Rf = 12.00 OHM
JARAK DARI TITIK X KE TITIK GANGGUAN (F) 45.000 KM
==================================================================
Arus Gangguan If di Titik F : 1.71880 -.39885 (pu)
------------------------------------------------------------------
Arus Urutan Phasa Referensi di Titik X (pu)
I0xf I1xf I2xf
------------------------------------------------------------------
.46302 -.10876 .41422 -.09796 .42243 -.09962
------------------------------------------------------------------
Arus Urutan Phasa Referensi di Titik Y (pu)
I0yf I1yf I2yf
------------------------------------------------------------------
.10992 -.02419 .15872 -.03499 .15050 -.03333
------------------------------------------------------------------
Arus Gangguan Masing-masing Phasa di Titik X (pu)
Iax Ibx Icx
------------------------------------------------------------------
1.29966 -.30634 .04613 -.00286 .04325 -.01708
------------------------------------------------------------------
Arus Gangguan Masing-masing Phasa di Titik Y (pu)
Iay Iby Icy
------------------------------------------------------------------
.41914 -.09251 -.04613 .00286 -.04325 .01708
------------------------------------------------------------------
Tegangan Pada Masing-masing Phasa di Titik X (pu)
Vax Vbx Vcx
------------------------------------------------------------------
.95434 -.10629 -.52509 -.89291 -.52128 .83826
------------------------------------------------------------------
Tegangan Pada Masing-masing Phasa di Titik Y (pu)
Vay Vby Vcy
------------------------------------------------------------------
.93499 -.15468 -.53343 -.90030 -.52745 .83023
==================================================================
Arus Dasar = 3.84900 kA


HASIL ESTIMASI LOKASI GANGGUAN
==================================================================
Lx Ly Rf
(KM) (KM) (OHM)
------------------------------------------------------------------
45.67239 74.32761 11.32927
==================================================================