TEORI TEKNIK TENAGA LISTRIK

RELAY PROTEKSI PADA TRANSFORMATOR

Nama : Mega Dwi NoviyantiKelas : C2NPM : P23138114057

POLITEKNIK KESEHATAN KEMENKES JAKARTA II

Relay Proteksi pada TransformatorFungsi transformator ialah memindahkan energi dari satu tegangan ke tegangan yang lain

secara magnetic. Pada operasinya trafo tenaga diproteksi dari gangguan yang mungkin terjadi

pada trafo. Peralatan relay proteksi   pada trafo antara lain adalah sebagai berikut :

1. Relay Buchollz

Relai bucholz dipasang pada pipa dari maintank ke konservator ataupun dari OLTC ke

konservator tergantung design trafonya apakah dikedua pipa tersebut dipasang relai bucholz.

Relai bucholz  berfungsi untuk  mendeteksi dan mengamankan gangguan di dalam

transformator yang menimbulkan gas. Selama transformator beroperasi normal, relai  akan

terisi penuh dengan minyak. Pelampung akan berada pada posisi awal.

Bila terjadi gangguan yang kecil didalam tangki transformator, misalnya hubung singkat

dalam kumparan, maka akan menimbulkan gas. Gas yang terbentuk akan berkumpul dalam

relai pada saat perjalanan menuju tangki konservator, sehingga level minyak dalam

relai  turun dan akan mengerjakan kontak alarm (kontak pelampung atas). Bila level minyak

transformator turun secara perlahan-lahan akibat dari suatu kebocoran, maka pelampung atas

akan memberikan sinyal alarm dan bila penurunan minyak tersebut terus berlanjut, maka

pelampung bawah akan memberikan sinyal trip. Bila  terjadi busur api yang besar, kerusakan

minyak akan terjadi dengan cepat dan timbul surja tekanan pada minyak yang bergerak

melalui pipa menuju ke relai Bucholz.

Penggunaan relai deteksi gas (Bucholtz) pada Transformator terendam minyak yaitu untuk mengamankan transformator yang didasarkan pada gangguan Transformator seperti : arcing, partial discharge dan over heating yang umumnya menghasilkan gas. Gas-gas tersebut dikumpulkan pada ruangan relai dan akan mengerjakan kontak-kontak alarm.

Gb 1. Relay Buchholz

Cara kerja adalah gas yang timbul di dalam trafo akan mengalir melalui pipa dan tekanan gas

ini akan mengerjakan relay dalam 2 tahap, yaitu :

Mengerjakan alarm (bucholz 1st) pada kontak bagian atas (1).

Analisa gas yang timbul pada relay bucholz adalah sebagai berikut :

H2 dan C2H2 menunjukkan adanya busur api pada minyak antara bagian-bagian konstruksi

H2, C2H2 dan CH4 menunjukkan adanya busur api sehingga isolasi phenol terurai,

misalnya terjadi gangguan pada sadapan

H2, C2H4 dan C2H2 menunjukkan adanya pemanasan pada sambungan inti.

Mengerjakan perintah trip ke PMT pada kontak bagian bawah (2).

H2, C2H, CO2 dan C3H4 menunjukkan adanya pemanasan setempat pada lilitan inti.

2. Relay Jansen

Relay Jansen adalah relay yang digunakan untuk mengamankan trafo dari gangguan di

dalam tap changer yang menimbulkan gas. Relay ini dipasang pada pipa yang menuju

konservator.

Tap changer adalah alat yang terpasang pada transformator yang berfungsi untuk

mengatur tegangan keluaran (sekunder) akibat beban maupun variasi tegangan pada sistem

masukannya (input). Tap changer umumnya dipasang pada ruang terpisah dengan ruang

untuk tempat kumparan, dimaksudkan agar minyak tap changer tidak bercampur dengan

minyak tangki utama. Untuk mengamankan ruang diverter switch apabila terjadi gangguan

pada sistem tap changer, digunakan pengaman yang biasa disebut rele jansen

(buchholtnya  tap changer). Rele jansen dipasang antara tangki tap changer dengan

konservator minyak tap changer.

Prinsip kerja rele jansen, yaitu :

1) Rele buchholz tap changer (jansen) untuk mengamankan ruangan beserta isinya dari

diverter switch.

2)  Rele jansen akan bekerja apabila ada desakan tekanan yang terjadi akibat  flash

over  antar bagian bertegangan atau bagian bertegangan dengan body atau ada desakan

aliran minyak karena gangguan eksternal.

3)  Prinsipnya ada aliran minyak yang deras, ada tekanan minyak sehingga ada minyak

mengalir ke konservator, goncangan minyak yang cukup besar, dan semua itu

menyebabkan katup akan berayun dan megerjakan kontak triping, akhirnya melepas

gangguan.

Gb 2. Relay jansen

3. Relay Sudden Pressure

Suatu flash over atau hubung singkat yang timbul pada suatu transformator terendam minyak, umumnya akan berkaitan dengan suatu tekanan lebih didalam tangki, karena gas yang dibentuk oleh dekomposisi dan evaporasi minyak. Dengan melengkapi sebuah relai pelepasan tekanan lebih pada trafo, maka tekanan lebih yang membahayakan tangki trafo dapat dibatasi besarnya. Apabila tekanan lebih ini tidak dapat dieliminasi dalam waktu beberapa millidetik, maka terjadi panas lebih pada cairan tangki dan trafo akan meledak. Peralatan pengaman harus cepat bekerja mengevakuasi tekanan tersebut.

Relay ini digunakan untuk melindungi trafo dari gangguan tekanan berlebih yang disebabkan oleh gangguan di dalam trafo.

Gb 3. Relay Sudden Pressure

Terdapat 2 jenis yaitu :

Type Membran

Berupa plat tipis yang di desain sedemikian rupa yang akan pecah apabila menerima

tekanan melebiihi desainnya. Membrane ini hanya sekali pakai sehingga jika pecah harus

diganti yang baru.

Type Valve

Berupa suatu katup yang ditekan oleh sebuah pegas yang di desain sedemikian rupa

sehingga apabila terjadi tekanan di dalam trafo melebihi tekanan pegas maka akan membuka

dan membuang tekanan keluar bersama sama sebagian minyak.

Apabila tekanan di dalam trafo sudah turun atau lebih kecil dari tekanan pegas maka valve

akan menutup kembali.

4. Relay Suhu

Relay suhu ini berfungsi untuk melindungi trafo dari temperature yang berlebih. Apabila

temperature trafo melebihi batas yang ditentukan maka relay suhu akan bekerja. Besar

kenaikan suhu adalah sebanding dengan factor pembebanan dan suhu udara luar trafo.

Gb 4. Relay Suhu

Ada dua jenis relay suhu ,yaitu :

1. Relay HV/LV Winding Temperature bekerja apabila suhu kumparan trafo melebihi

setting dari pada relai HV/LV Winding, besarnya kenaikan suhu adalah sebanding

dengan faktor pembebanan dan suhu udara luar trafo. Urutan kerja relai suhu kumparan/

winding ini dibagi 2 tahap:

Mengerjakan alarm (winding temperature alarm)

Mengerjakan perintah trip ke PMT (winding temperature trip)

2. Relai  HV/LV Oil temperature bekerja apabila suhu minyak trafo melebihi setting dari

pada relai HV/LV oil. Besarnya kenaikan suhu adalah sebanding dengan faktor

pembebanan dan suhu udara luar trafo. Urutan kerja relai suhu minyak/ oil ini dibagi 2

tahap:

Mengerjakan alarm (oil temperatur alarm)

Mengerjakan perintah trip ke PMT (oil temperature trip)

5. Relay Arus lebih

Relay Arus Lebih berfungsi untuk melindungi trafo dari gangguan hubung singkat antar

fasa di dalam maupun di luar daerah pengaman trafo

Gb 5. Relay arus lebih

bekerja dengan prinsip instant, yaitu relay tersebut akan bekerja seketika ketika terdeteksi

adanya arus gangguan. Sehingga dengan cepat dapat mengamankan trafo dan peralatan lain

dari kerusakan.

Relay arus lebih biasanya di beri kode relay 51 dan dipasang pada sisi primer dan sisi

sekunder trafo.

Relai arus lebih bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi suatu nilai

pengaman yang telah ditentukan dan dalam jangka waktu yang telah ditetapkan. Relai arus

lebih akan  pick up jika besar arus melebihi nilai  setting. Pada proteksi transformator daya,

relai arus lebih digunakan sebagai tambahan bagi relai differensial untuk memberikan

tanggapan terhadap gangguan luar. Relai ini digunakan untuk

mengamankan  peralatan  terhadap gangguan hubung singkat antar fasa, hubung singkat satu

fasa ke tanah dan beberapa hal dapat digunakan sebagai pengaman beban lebih.

6. Relay Tangki Tanah

Berfungsi untuk mengamankan trafo terhadap hubung singkat antara fasa dengan tangki

trafo dan titik netral trafo yang di tanahkan.

Gb 6. Skema relay tangki tanah

Relay tangki tanah biasa diberi kode relay 51G dan dipasang dengan skema seperti gambar 6

diatas. Relay ini bekerja jika terjadi kebocoran arus dari belitan ke tangki trafo, arus dari

tangki akan mengalirke tanah dan akan terdeteksi oleh relay arus lebih melalui CT.

Kemudian relay akan mentripkan PMT di kedua sisi (primer dan sekunder).

7. RelayDifferensial

Relai diferensial  berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap

gangguan  hubung singkat yang terjadi di dalam daerah pengaman transformator. Relai  ini

merupakan pengaman utama (main protection) yang sangat selektif dan cepat sehingga tidak

perlu dikoordinir dengan relai  lain dan tidak memerlukan time delay. Prinsip dari relai ini

yaitu membandingkan arus yang masuk keperalatan dengan arus yang keluar dari peralatan

tersebut.

a.      Gambar relai deferensial dalam keadaan normal  Diferensial sebagai pengaman trafo

Dalam keadaan normal arah Ip dan Is seperti pada gambar

Disisi sekunder masing-masing CT, arus keluar dari terminal DOT

Karena Ip sama besar Is tapi arah berlawanan maka diferensial relai tidak dialiri arus.

                                   

b.     Gambar relai deferensial dalam keadaan gangguan

Dalam keadaan gangguan arah Ip seperti pada dan hanya Ip. 

Disisi sekunder CTp, arus Ip keluar dari terminal DOT, dan mengerjakan  DIFF RY

(Differensial Relai).

Perhatikan terminal sekunder CTp dan Cts terhubung ke DIFF. RY difasa yang

berlawanan atau beda sudut 1800.

8. Relay Beban Lebih (Over Load)

Relay ini berfungsi untuk mengamankan transformator dari kerusakan akibat adanya

beban (arus) yang melebihi harga tertentu. Beban lebih kalau dibiarkan terlalu lama akan

menyebabkan panas pada kumparan transformator sehingga bisa terjadi kerusakan isolasi

pada kumparan transformator. Sensor relay ini pada umumnya berupa bimetal yang

mendapat sinyal atau arus masukan dari transformator arus. Sinyal arus masukan diubah ke

panas untuk mengerakkan elemen bimetal (termis).

9. Relai fluksi lebih

Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator generator. Relai ini mendeteksi

besaran fluksi /perbandingan tegangan dan frekuensi

10. Relai gangguan tanah terbatas (Restricted earth fault relay)Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap gangguan tanah dalam

daerah pengamanan transformator khususnya untuk gangguan di dekat titik netral yang tidak dapat dirasakan oleh relai differensial

11. Relai gangguan tanah

Relai ini berfungsi untuk mengamankan transformator terhadap hubung tanah, di dalam dan di luar daerah pengamanan.