Tugas Kelompok 8

DASAR-DASAR PROTEKSI SISTEM TENAGA LISTRIK

(RELAI DIFERENSIAL)

OLEH :WISNA SAPUTRI ALFIRA WS. 082504005WAHYULLAH 082504017ASRIADI 082504018MULYADI 072504019HARDIANSYAH 072504027M. AKBAR 0825040..

JURUSAN PEND.TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR

2011

Kata Pengantar

1

Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan yang kuasa

atas segala limpahan dan rahmat-Nya, sehingga tugas mata kuliah Dasar-dasar

Proteksi Sistem Tenaga Listrik dengan membuat makalah dengan judul “RELAY

DIFFERENSIAL” ini telah dapat diselesaikan, tepat pada waktu yang ditentukan.

Ini merupakan tugas dan tanggungjawab yang diberikan kepada penulis sebagai

seorang mahasiswa perguruan tinggi negeri.

Penulis tentu menyadari, masih banyak kekurangan didalam makalah ini,

mudah-mudahan untuk penulisan makalah selanjutnya dapat diperbaiki dengan

sebaik mungkin untuk menghasilkan makalah yang memberikan penjelasan yang

maksimal mungkin.

Tentunya penulis tak lupa ucapkan banyak terima kasih kepada teman-

teman, dosen pembimbing dalam membantu menyelesaikan makalah ini. Kejelihat

pembaca melihat apa yang kurang, dapat disampaikan kepada penulis sebagai

bentuk kritik dan saran atas makalah yang telah penulis buat.

Akhirnya, kepada Tuhan jualah kita bersandar segala kebajikan dan

kesempurnaan yang paripurna.

Makassar, 5 April 2011

PENULIS

DAFTAR ISI

Halaman Judul……………………………………………………… i

2

Kata Pengantar……………………………………………………... ii

Daftar isi…………………………………………………………….

iii

Bab I. Pendahuluan

Latar Belakang……………………………………... 1

Bab II. Pembahasan

A. Definisi relai Deferensial………………………. 3

B. Prinsip Kerja Relai Deferensial………………... 3

C. Jenis Relai Deferensial……………………….... 3

D. Proteksi Transformator dengan Relai Deferensial 8

E. Proteksi Rel dengan Relai deferensial………….. 8

Bab III. Penutup……………………………………………... 10

Daftar Pustaka

BAB I

3

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Sistem proteksi terdiri dari banyak macam, mulai dari relai-relai

elektromagnetik overcurrent yang sederhana sampai pada sistem elektronik

canggih yang mengirimkan sinyal-sinyal frekuensi tinggi sepanjang line-line

daya. Bentuk proteksi paling sederhana namun sangat efektif ialah relai

elektromekanik yang menutup kontak-kontak dan dengan demikian memberikan

kepada (energize) mekanisme pembukaan CB apabila arus yang lebih besar dari

yang ditentukan melewati peralatan itu.

Relai Proteksi yang dimana tugas relai proteksi adalah membedakan

gangguan di dalam daerah perlindungan dengan semua keadaan sistem yang lain.

Relai harus digerakkan agar dapat memberikan daya pada kumparan pemutus

(trip-coil) dari pemutus rangkaian yang berhubungan dengannya untuk gangguan

di daerah perlindungannya. Disamping itu, relai juga menyediakan pengaman

terhadap pemutus yang keliru untuk gangguan yang terjadi di luar daerahnya.

Suatu relai dapat dibuat mantap dan aman dengan merencanakan suatu

kemampuan “membuat keputusan yang logis” sedemikian berdasarkan keadaan

sinyal masukan dan relai tersebut harus mampu menghasilkan keluaran yang

benar untuk setiap kemungkinan keadaan sinyal masukannya.

Keterangan gambar:

4

1. CB

2. Relai

3. Kumparan Pemutus CB

4. Rangkaian Pembuka

5. Batterai

6. Kontak relai

7. VT (Voltage transformer)

8. CT (Current transformer)

9. Kontak bantu saklar

10. Elemen proteksi

Jika terjadi gangguan pada rangkaian proteksi, relai tersambung dengan

CT dan VT bergerak dan menutup kontak relai. Arus mengalir dan batterai ke

rangkaian pemutus sehingga kumparan pemutus CB energized, CB bekerja

membuka.

Relai Proteksi yang digunakan untuk memproteksi komponen seperti

saluran rel, dan traansformator daya dari gangguan hubung singkat adalah sebagai

berikut :

Relai Arus Lebih (overcurrent relay)

Relai Deferensial (differential relay)

Relai Jarak (distance relay)

Relai Pilot (pilot rellay)

Dan yang akan dibahas dalam makalah ini secara terperinci adalah tentang

Relai Deferensial (differential relay).

BAB II

5

PEMBAHASAN

A. Definisi Relai Deferensial

Relai Deferensial merupakan suatu relay yang prinsip kerjanya

berdasarkan kesimbangan (balance), yang membandingkan arus-arus

sekunder transformator arus(CT) terpasang pada terminal-terminal peralatan

atau instalasi listrik yang diamankan. Relai Deferensial digunakan pada

peralatan yang secra fisik mempunyai batas daerah proteksi relatis dekat di

sekitar peralatan tersebut. Jadi relai ini biasanya digunakan pada peralatan

seperti : transformator, rel, dan generator. Biasanya digunakan untuk

memproteksi peralatan terhadap gangguan hubung singkat antar fase, maupun

fase dengan tanah.

B. Prinsip Kerja Relai Deferensial

Relai deferensial adalah relai yang bekerja bilamana dua atau lebih

besaran listrik yang sama mempunyai hasil jumlah vector yang lebih besar

dari nilai setelan.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada penggunaan relai deferensial,

adalah:

Polaritas transformator arus harus sesuai, sedemikian hinga pada

kondisi normal, tidak aka nada arus yang mengalir pada operating

coil.

Perbandingan transformasi serta kapasitas transformator arus harus

sesuai.

Penempatan relai dam pemilihan penghantar yang sesuai sehingga

tidak akan terjadi kondisi dimana salah satu transformator arus

menjadi jenuh arus gangguan yang besar.

C. Jenis Relai Deferensial

Secara umum dikenal dua macam relai deferensial yaitu :

1. Relai deferensial longitudinal

6

Prinsip kerja relai deferensial longitudinal digambarkan pada

gambar dibawah ini :

Keterangan ;

CT1 dan CT2 = transformator arus 1 dan 2

I1 dan I2= arus primer CT1 dan CT2

i1 dan i2= arus sekunder CT1 dan CT2

Dengan transformator bahwa CT1 dan CT2 merupakan dua

transformator arus dengan perbandingan transformator dan kapasitas

yang sesuai, maka untuk kondisi-kondisi berikut :

Kondisi Normal

I1 dan I2 ditransformasikan oleh CT1 dan CT2 menjadi i1 dan i2

dengan harga yang secara teoritis sama, sehingga berdasarka

gambar diperoleh persamaan i = i1- i2 = 0 hal ini berarti I lebih

kecil dari harga ip sehingga relai blocking

Kondisi Gangguan F1

Seperti pada kondisi normal I1 dan I2 akan ditransformasikan

menjadi i1 dan i2 yang juga secara teoritis sama. i = i1- i2 = 0 dan

karena i sama dengan nol, maka relai tetap blocking

Kondisi Gangguan F2

Arus gangguan I1 ditransformasikan menjadi i1 yang

merupakan nilai sekunder arus gangguan. Sedengkan I2 sama

dengan nol (sumber disebelah kiri) akan menyebabkan i2 juga

menjadi nol. I = i1 + i2 = i1 + 0 = i1.

7

Dimana, i1 merupakan nila sekunder arus gangguan yang

nilainya cukup jauh lebih besar dari Ip, sehingga relai akan

pick- up. Namun beberapa masalah praktis yang sering

mempengaruhi keandalan system proteksi ini, yaitu :

Ketidakmudahan memperoleh transformator arus yang

benar-benar identik.

Pada umumnya peletakan transformator arus dan unit

relai doferensial sedemikian rupa. Sehingga biasanya

burden dari transformator arus yang digunakan menjadi

berbeda.

Dengan demikian, harus dipasangkan nilai setelan (ip) untuk relai

ini yang lebih besar dari hasil jumlah vector arus (i) pada kondisi

normal. Termasuk kondisi bila mana terjadi though fault current (arus

gangguan yang besar tetapi berinteraksi di luar daerah proteksi).

Penentuan nilai setelan dengan cara seperti ini, pada akhirnya akan

berarti mengurangi sensitivitas relai. Hal ini menjadi kelemahan relai

deferensial longitudinal.

2. Relai Deferensial Persentase

Untuk mengatasi masalah gambar (a) dan gambar (b) diatas, maka

relay differensial dilengkapi dengan kumparan kerja dan restraining

8

Gambar (a) dan Gambar (b)

coil (kumparan penahan) atau lebih dikenal dengan Relay Differensial

Persentase (Relay Differensial Bias).

Dengan melakukan pembaharuan relay defferensial yang

berdasarkan Prinsip Sirkulasi arusnya adalah untuk mengatasi

gangguan yang timbul diluar dari pada perbedaan dalam hal ratio

terhadap nilai arus hubung singkat External yang tinggi. Relai

deferensial dengan presentase memiliki coil (belitan) peredam

tambahan yang dihubungkan delan pilot wire seperti pada gambar

dbawah :

Gambar. Relay deferensial presentase

Didalam relay ini kumparan kerjanya dihubungkan dengan titik

tengah kumparan penahan (peredam), total jumlah impedansi belitan

didalam kumparan peredam sama dengan jumlah ampere belitan yang

ada pada kedua ½ bagian kumparan yaitu I 1 N

2+

I 2 N2

, yang

memberikan rata-rata arus peredam sebesar I 1 N+ I2 N

2 di dalam

belitan N. untuk gangguan luar I1 dan I2 semakin besar dan karenannya

9

kopel peredam bertambah besar yang bisa mencegah kesalahan

operasi. Berikut persamaan kopel:

Kopel Operasi To = K (i1 – i2) No

Kopel Lawan Tr = K (i1 + i2/2) Nr + S

Dimana :

K = Konstanta

S = Kopel lawan mekanis

i1 , i2 = arus sekunder CT1 dan CT2

Nr, No = Jumlah lilitan restraining coil dan operating coil

Berikut merupakan gambar karakteristik operasi dari relay

Ratio arus peredam rata-rata dari arus operasi persentasenya bias

ditetapkan, maka relay tersebut dinamakan relai deferensial dengan

persentase. Relai tersebut juga disebut relai bias, sebab relai ini

dilengkapi dengan flux tambahan. Persentase relai deferensial bias

10

memiliki karakteristik pick up yang semakin tinggi. Karen besarnya

arus yang lewat semakin bertambah, maka arus peredamnya semakin

bertambah.

D. Proteksi Transformator dengan Relai Deferensial

Jenis relai proteksi yang digunakan untuk transformator daya tergantung

pada besar daya rating tegangan, dan sifat penggunaannya.

Proteksi utama dari transformator dengan daya yang lebih besar atau sama

dengan 10 MVA umunya menggunakan relai deferensial. Relai ini sangat

selektif dan dapat pick up dengan kecepatan tinggi.

E. Proteksi Rel dengan Relai Deferensial

Relai deferensial merupakan metode yang paling sensitive dan dapat

diandalkan untuk memproteksi rel. relai deferensial memiliki selektifitas yang

baik dimana vector arus yang masuk dan keluar dari suatu rel adalah sama

bila tidak gangguan dalam rel yang bersangkutan.

11

Keterangan : OC = operating coil

F1, F2 = gangguan

IOC = arus operating coil

Apabila ada gangguan pada rel , maka jumlah vector dari arus

tersebut tidak nol dan arus inilah yang akan menyebabkan relai pick

up. Secara sederhana digambarkan pada gambar diatas (a) merupakan

gangguan pada daerah proteksi sehingga relai pick up, sedangkan

gambar (b) merupakan gangguan diluar daerah proteksi dan relai

blocking.

12

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari pembahasan pada bab sebelumnya maka dapat disimpulka bahwa

Relai deferensial merupakan salah satu dari Relai Proteksi yang umumnya

digunakan untuk memproteksi komponen seperti saluran rel dan transformator

daya dari gangguan hubung singkat.

Relai deferensial adalah suatu alat proteksi yang sangat cepat bekerjanya

dan sangat selektif berdasarkan keseimbangan(balance)yaitu perbandingan

arus yang mengalir pada kedua sisi trafo daya melalui suatu perantara yaitu

trafo arus (CT).

Relai deferensial ada dua macam yaitu relai deferensial longitudinal dan

relai deferensial presentase.

B. Saran

Dengan demekian penulis sarankan agar para pembaca lebih mendalami

materi relai deferensial ini karena sangat penting bagi kehidupan kita sehari-

hari.

13

DAFTAR PUSTAKA

http://www.scribd.com/doc/49461938/28251414-Penggunaan-Relay-

Differensial

Drs.Syarifuddin Kasim, M.T., Ir.Yunus Tjandi, M.T. Program Sem Que-

Batch V Teknik Elektro Buku Ajar Proteksi Sistem Tenaga Listrik.

www.google.com/sistem proteksi-Ir.Badruddin-Pusat pengembangan

bahan ajar-UMB

14