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