RELAY PROTEKSI

(1)

RELAY PROTEKSI

Kuliah_06

Fakultas Teknik

Universitas Malikussaleh

(2)

Pengantar

Bidang

relay

proteksi

sudah

berumur

70

––

80 tahun

yang berawal dari:

1.

1. R

R

el

ay

el

ek

t

ro

me

k

an

ik

–

– Jenis relay yang segala pa Jenis relay yang segala parameter yang diterima drameter yang diterima dirubah menjadiirubah menjadi

parameter gaya parameter gaya

–

– Kuat dan kokok serta tahan terhadap pengaruh Kuat dan kokok serta tahan terhadap pengaruh elektromagnetelektromagnet –

– Komponen dari relay Komponen dari relay ini adalah ini adalah operating coil, moperating coil, moving part danoving part dan

contact poin. contact poin.

–

(3)

Kontruksi relay elektromekanik

(4)

Prinsip Kerja Relay Elektromekanik

•

• Apabila arus beban melebih Apabila arus beban melebihi nilai tertentu maka kontak C menutupi nilai tertentu maka kontak C menutup

dan arus akan mengalir melalui

dan arus akan mengalir melalui elektromagnet A yang selanjutnyaelektromagnet A yang selanjutnya akan memutar keping imbas. Bekerjanya keping imbas akan

akan memutar keping imbas. Bekerjanya keping imbas akan membawa pal D yang akhirnya menutup kontak E

membawa pal D yang akhirnya menutup kontak E dan menyebabkandan menyebabkan trip coil (TC) bekerja menjatuhkan PMT.

trip coil (TC) bekerja menjatuhkan PMT.

•

• Dari uraian diatas kelihatan bahwa besarnya waktu, yangDari uraian diatas kelihatan bahwa besarnya waktu, yang

menentukan mulainya relay bekerja ditentukan oleh

menentukan mulainya relay bekerja ditentukan oleh penyetelan jarakpenyetelan jarak Pal D dan kontak E

Pal D dan kontak E

•

• Sedangkan besarnya arus menyebabkan rele bekerja ditentukanSedangkan besarnya arus menyebabkan rele bekerja ditentukan

dengan penyetelan pegas yang menahan penutupan kontak C. dengan penyetelan pegas yang menahan penutupan kontak C.

•

• Kumpulan IT adalah untuk instantenous trip, artinya relay akanKumpulan IT adalah untuk instantenous trip, artinya relay akan

bekerja tanpa time delay untuk nilai arus diatas harga tertentu yang bekerja tanpa time delay untuk nilai arus diatas harga tertentu yang bisa menyebabkan kumparan IT bekerja

bisa menyebabkan kumparan IT bekerja dan langsung mengerjakandan langsung mengerjakan trip coil (TC) yang menjatuhkan PMT.

trip coil (TC) yang menjatuhkan PMT.

•

• Karena relay ini bekerja sebanding dengan besaran arus Karena relay ini bekerja sebanding dengan besaran arus maka relaymaka relay

ini adalah relay arus beban lebih ini adalah relay arus beban lebih

(5)

2.

2. Relay

Relay

statik

–

– dimulai dimulai pada tahun pada tahun 1950 1950 seiring seiring perkembanganperkembangan

komponen elektronika seperti transistor, op-amp dll. komponen elektronika seperti transistor, op-amp dll.

–

– Responnya dibentuk secara Responnya dibentuk secara elektronik/magnetik/atauelektronik/magnetik/atau

optik

optik tanpa tanpa adanya adanya komponen komponen bergerakbergerak

–

– komsumsi komsumsi daya daya yang yang rendahrendah –

– mengurangi mengurangi tempat tempat dalam dalam panel panel listriklistrik –

– Lebih Lebih fleksiblefleksible –

– Kecepatan Kecepatan operasinya operasinya : : 15 15 - - 20 20 msms

3. Relay numeric,

–

– berkembang bersama dengan berkembang bersama dengan perkembangan komputerperkembangan komputer –

– Kecepatan Kecepatan beroperasi beroperasi : : 15 15 - - 20 20 msms –

– Mempunyai fasilitas rekaman gangguan (fault recorder)Mempunyai fasilitas rekaman gangguan (fault recorder)

Pengantar

(6)



_{Elektrostatik}

CT CT



 Arus ganArus gangguan hubungguan hubung singkat g singkat masuk ke masuk ke CTCT..



 Arus ini Arus ini di searah di searah kan di Rkan di Rectifier dectifier dan arus searah an arus searah di teruskandi teruskan

ke comp. ke comp.



 Kapasitor Kapasitor digunakan mdigunakan menambah aenambah arus yang rus yang masuk coil masuk coil tripping.tripping.

Comp Comp Set I (arus) Set I (arus) Set timer Set timer Kontak Kontak Output Output Rect Rect II C C

Lanjutan 2

(7)

Klasifikasi Relay

Klasifikasi Rele berdasarkan fungsinya yaitu: Klasifikasi Rele berdasarkan fungsinya yaitu: 1

1.. OOvveerrccuurrrreenntt or or Over VoltageOver Voltage or or Over power relayOver power relay

–

– Relay yang memberi respon atau bekerja ketika arus, tegangan dan dayaRelay yang memberi respon atau bekerja ketika arus, tegangan dan daya

melebihi nilai settingnya

2.

2. UnUndeder Cur Currrrenent or t or UnUndeder Vor Voltltagage or Ue or Undnder per powower rer relelayay

–

– Relay yang bekerja ketika arus, tegangan dan daya menurun dari nilaiRelay yang bekerja ketika arus, tegangan dan daya menurun dari nilai

spesifikasinya

3

3.. DDiiffffeerreennttiiaal rl reellaayy

–

– relay yang prinsip kerjanya berdasarkan kesimbangan (balance), yang relay yang prinsip kerjanya berdasarkan kesimbangan (balance), yang

membandingkan arus-arus

membandingkan arus-arus sekunder transformator sekunder transformator arus arus (CT) terpasang(CT) terpasang pada terminal-terminal peralatan atau instalasi listrik yang diamankan. pada terminal-terminal peralatan atau instalasi listrik yang diamankan.

(8)

Klasifikasi

Klasifikasi Relay

Relay (Lanjutan

(Lanjutan 1)

1)

Klasifikasi Rele berdasarkan fungsinya yaitu: Klasifikasi Rele berdasarkan fungsinya yaitu: 4.

4. Directional Directional relayrelay

–

– Relay yang bekerja Relay yang bekerja berdasarkan arah berdasarkan arah gangguangangguan

5.

5. Distance Distance RelayRelay –

– Relay yang prinsip kerjanya berdasarkan pengukuran impendasRelay yang prinsip kerjanya berdasarkan pengukuran impendas

penghantar. penghantar.

6. Etc 6. Etc

(9)

Kode Relay

(10)

Simbol huruf dari fungsi relay

(11)

Keadaaan operasi relay

Operate

Operate:

: Kondisi

Kondisi dimana

dimana relay

relay tersebut

tersebut memerintahkan

memerintahkan

peralatan proteksi untuk bekerja

Pick-up

Pick-up:

: Kondisi

Kondisi saat

saat relay

relay mulai

mulai mendeteksi adanya

mendeteksi adanya

kenaikan arus atau tegangan pada sistem

Drop-out

Drop-out: Kondisi dimana relay tidak merasakan

: Kondisi dimana relay tidak merasakan

gangguan lagi. Pada kondisi ini, relay membuka

normally open contact

Reset

Reset:

: Kondisi

Kondisi dimana

dimana relay

relay di-kembalika

di-kembalikan

n ke

ke keadaan

keadaan

semula (reset relay flag). Pada kondisi ini Rele menutup

kontak dari rele closed contact.

(12)

Karakteristik Waktu kerja Relay

Berdasar waktu kerja rele dapat dibagi kedalam kelas

Berdasar waktu kerja rele dapat dibagi kedalam kelas sebagaisebagai berikut:

berikut:

•

• Instantaneous relayInstantaneous relay :: relay yang relay yang berkerja dberkerja dalam wakalam waktu tu sesaatsesaat

•

• Definite time relayDefinite time relay : : relay relay dengan dengan waktu waktu tertentutertentu

–

– Jenis relay ini jangka waktu relay mulai pick-up sampai selesainya kerja Jenis relay ini jangka waktu relay mulai pick-up sampai selesainya kerja

relay. relay.

–

– Dilengkapi dengan relay kelambatan waktu (time lag relay).Dilengkapi dengan relay kelambatan waktu (time lag relay). –

– Kerja relay tergantung pada penyetelan / setting relay kelambatan waktu.Kerja relay tergantung pada penyetelan / setting relay kelambatan waktu.

•

• Inverse time relayInverse time relay :: relay yang bekerja dengan waktu berbandingrelay yang bekerja dengan waktu berbanding

terbalik terbalik

adalah jenis relay dimana waktu relay mulai pick-up sampai dengan selesainya adalah jenis relay dimana waktu relay mulai pick-up sampai dengan selesainya kerja relay tergantung dari besarnya arus yang melewati kumparan relaynya, kerja relay tergantung dari besarnya arus yang melewati kumparan relaynya, maksudnya relay tersebut mempunyai sifat terbalik untuk nilai arus dan waktu maksudnya relay tersebut mempunyai sifat terbalik untuk nilai arus dan waktu bekerjanya

(13)

Relay Arus lebih

•

• Relay arus lebih Relay arus lebih merupakan relay proteksi pertama yangmerupakan relay proteksi pertama yang

dikembangkan sekitar 60-70 tahun yang lalu. dikembangkan sekitar 60-70 tahun yang lalu.

•

• digunakan digunakan secara secara luas luas dalam dalam power power system. system. SebagaiSebagai

pengaman utama pada jaringan distribusi dan pengaman utama pada jaringan distribusi dan sub-transmisi sistem radial. Sebagai pengaman cadangan transmisi sistem radial. Sebagai pengaman cadangan generator

generator, transformator daya dan , transformator daya dan saluran transmisi.saluran transmisi.

•

• Relay arus Relay arus lebih bekerja lebih bekerja berdasarkan berdasarkan adanya adanya kenaikankenaikan

arus yang melewatinya. arus yang melewatinya.

•

• Berfungsi Berfungsi sebagai psebagai pengaman peengaman peralatan tralatan terhadaperhadap

gangguan

gangguan hubung hubung singkat singkat antar antar fase, fase, hubung hubung singkatsingkat satu fase ketanah dan dapat

satu fase ketanah dan dapat digunakan sebagai pengamandigunakan sebagai pengaman beban lebih.

beban lebih.

•

• Dalam sistem Dalam sistem PLN saat PLN saat ini sebagian ini sebagian besar masihbesar masih

menggunakan relay2 elektromekanik, meskipun sudah menggunakan relay2 elektromekanik, meskipun sudah mulai menggunakan relai statik .

(14)

Karakteristik waktu Relay Arus Lebih

A.

A. Karakteristik Karakteristik waktuwaktu instantaneousinstantaneous

Relay arus

Relay arus lebih waktu lebih waktu Instantaneous adalah Instantaneous adalah relay arusrelay arus lebih yang tidak memiliki waktu tunda

(15)

B. Karakteristik Inverse

Relay arus lebih waktu Inverse Relay arus lebih waktu Inverse merupakan relay arus lebih merupakan relay arus lebih dengan waktu tunda. Jika arus dengan waktu tunda. Jika arus gangguan

gangguan yang yang terbaca terbaca relayrelay semakin besar, maka dengan semakin besar, maka dengan karakteristik semakin invers, akan karakteristik semakin invers, akan semakin cepat waktu yang semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk trip. Sebaliknya dibutuhkan untuk trip. Sebaliknya semakin kecil arus gangguan semakin kecil arus gangguan terbaca

terbaca

(melebihi setting) semakin lama (melebihi setting) semakin lama waktu trip/operate

waktu trip/operate

..

Karakteristik waktu Relay Arus Lebih

(16)

A. A. Se

Sett

ttin

ing a

g aru

rus k

s ker

erja

ja

1. Relay arus lebih definite

Penyetelan arus I

_ss

::

dengan :

k

k ::

konstanta perbandingan, besarnya tegantung dari

pabrik pembuatnya, (umumnya 0,6 ~1,4 atau 1,0 ~2,0)

II

_n_n

::

arus nominal, dapat merupakan dua nilai yang

merupakan kelipatannya.

merupakan kelipatannya. (misal 2,5

(misal 2,5 A atau

A atau 5,0 A;

5,0 A; 1,0 A

1,0 A

atau 2,0 A dan seterusnya)

2. Relay arus lebih inverse

Jenis relay ini penyetelan arus I

_ss

langsung dalam Amper

Setting Relay

(17)

Setting Relay

B. Setting waktu

Berdasarkan rumus invers

Dimana

Dimana :

:

t

t :

: waktu

waktu kerja

kerja rele

rele

TMS : time multiple setting

(18)

BUS GEN. BUS GEN. OCR OCR CT CT CB CB GEN. GEN. MCCB MCCB 

 _{Relai ini mengamankan generator dari beban lebih}_{Relai ini mengamankan generator dari beban lebih atau}_atau gangguan hubung singkat.

gangguan hubung singkat.

Beban Beban



 _{PENGAMAN : OCR (51) --}_{PENGAMAN : OCR (51) --} _{untuk generator sedang dan besar}_{untuk generator sedang dan besar}

MCCB

MCCB - - -- untuk generator keciluntuk generator kecil

2.2. PENGAMAN HUBUNG SINGKAT

Pengaman Terhadap Beban lebih dan Hubung singkat

(19)



 Generator Generator mengalami mengalami kapasitif.kapasitif. 

 AVR generator mengalami kerusakAVR generator mengalami kerusakan bila berlanjut, meran bila berlanjut, merusak instalasiusak instalasi alat bantu di generator bisa rusak.

alat bantu di generator bisa rusak.

  PENGAMAN :PENGAMAN : BUS GEN. BUS GEN. OVR OVR PT PT CB CB GEN. GEN.

DEVICE NUMBER OVER VOLTAGE RELAY : 59 DEVICE NUMBER OVER VOLTAGE RELAY : 59

Beban Beban



 PENYEBAB:PENYEBAB:

Lepas nya beban (Ppemb > P beban) Lepas nya beban (Ppemb > P beban)



 AKIBAT: AKIBAT:



 FrekwenFrekwensi naik si naik > 5> 50 Hz.0 Hz.

PENGAMAN TEGANGAN LEBIH (OVER LOAD)

(20)

BUS GEN. BUS GEN. OCR OCR CT CT CB CB GEN. GEN. Rn Rn TRF TRF Beban Beban   PENYEBAB:PENYEBAB: T

Terjadi kebocoran isolasi erjadi kebocoran isolasi di stator, sehingga terjadi gangguan hubungdi stator, sehingga terjadi gangguan hubung Singkat fasa ketanah antara stator dan tanah

Singkat fasa ketanah antara stator dan tanah



 AKIBAT: AKIBAT:

Kerusakan pada belitan stator Kerusakan pada belitan stator



 PENGAMAN:PENGAMAN: PENGAMAN ARUS LEBIH (51N)PENGAMAN ARUS LEBIH (51N) 51N

51N

2.5. PENGAMAN STATOR KE TANAH

(21)