DIKTAT KULIAH
PROTEKSI SISTEM TENAGA
Disusun oleh:
Ir. Zulkarnaen Pane, MT
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK USU
MEDAN
20014
DAFTAR ISI
Daftar Isi i
Bab 1 Pendahuluan 1
Bab 2 Rele Proteksi 11
Bab 3 Rele Arus Lebih 16
Bab 4 Rele Tegangan 25
Bab 5 Rele Diferensial 32
Bab 6 Rele Urutan Fasa Negatif 38
Bab 7 Rele Daya Balik 43
Bab 8 Rele Jarak 48
Bab 9 Pemutus Tenaga 83
I. PENDAHULUAN
1.1. Pengertian Proteksi (Pengaman)
Sistem proteksi tenaga listrik merupakan sistem pengamanan pada peralatan-peralatan yang terpasang pada sistem tenaga listrik, seperti generator, busbar, transformator, saluran udara tegangan tinggi, saluran kabel bawah tanah, dan lain sebagainya terhadap kondisi abnormal operasi sistem tenaga listrik tersebut.
1.2. Fungsi Proteksi
Kegunaan sistem proteksi antara lain untuk :
1. Mencegah kerusakan peralatan-peralatan pada sistem tenaga listrik akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi tidak normal
2. Mengurangi kerusakan peralatan-peralatan pada sistem tenaga listrik akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi sistem yang tidak normal
3. Mempersempit daerah yang terganggu sehinggga gangguan tidak melebar pada sistem yang lebih luas
4. Memberikan pelayanan tenaga listrik dengan keandalan dan mutu tinggi kepada konsumen
5. Mengamankan manusia dari bahaya yang ditimbulkan oleh tenaga listrik
1.3. Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik 1.3.1. Faktor-Faktor Penyebab Gangguan
Sistem tenaga listrik merupakan suatu sistem yang melibatkan banyak komponen dan sangat kompleks. Oleh karena itu, ada beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya gangguan pada sistem tenaga listrik, antara lain sebagai berikut.
a. Faktor Manusia
Faktor ini terutama menyangkut kesalahan atau kelalaian dalam memberikan perlakuan pada sistem. Misalnya salah menyambung rangkaian, keliru dalam mengkalibrasi suatu piranti pengaman, dan sebagainya.
b. Faktor Internal
Faktor ini menyangkut gangguan-gangguan yang berasal dari sistem itu sendiri. Misalnya usia pakai (ketuaan), keausan dan sebagainya. Hal ini bisa mengurangi sensitivitas rele proteksi, juga mengurangi daya isolasi peralatan listrik lainnya. c. Faktor Eksternal
Faktor ini meliputi gangguan-gangguan yang berasal dari lingkungan sekitar sistem. Misalnya cuaca, gempa bumi, banjir, dan sambaran petir.
1.3.2. Jenis Gangguan
Jika ditinjau dari sifat dan penyebabnya, jenis gangguan dapat dikelompokkan sebagai berikut :
1. Hubung singkat
Hubung singkat adalah terjadinya hubungan penghantar bertegangan atau penghantar tidak bertegangan secara langsung tidak melalui media (resistor/beban) yang semestinya sehingga terjadi aliran arus yang tidak normal (sangat besar). Hubung singkat merupakan jenis gangguan yang sering terjadi pada sistem tenaga listrik, terutama pada saluran udara 3 fasa. Semua komponen peralatan listrik selalu diisolasi dengan isolasi padat, cair (minyak), udara gas, dan sebagainya. Namun karena usia pemakaian, keausan, tekanan mekanis, dan sebab lainnya, maka kekuatan isolasi pada peralatan listrik bisa berkurang atau bahkan hilang sama sekali. Hal ini akan mudah menimbulkan hubung singkat.
Pada bahan isolasi padat atau cair, gangguan hubung singkat biasanya mengakibatkan busur api sehingga menimbulkan kerusakan yang tetap dan gangguan ini disebut gangguan permanen. Pada isolasi udara yang biasanya terjadi pada saluran udara tegangan menengah atau tinggi, jika terjadi busur api dan setelah padam tidak menimbulkan kerusakan, maka gangguan ini disebut gangguan temporer . Arus hubung singkat yang begitu besar sangat membahayakan peralatan.
Gangguan hubung singkat yang mungkin terjadi pada sistem tenaga listrik 3 fasa adalah sebagai berikut,
1) Hubung singkat tiga fasa, 2) Tiga fasa ke tanah, 3) Fasa ke fasa, 4) Satu fasa ke tanah, 5) Dua fasa ke tanah
Dua jenis gangguan yang pertama menimbulkan arus gangguan hubung singkat simetris sedangkan empat jenis gangguan terakhir menimbulkan arus gangguan tidak simetris.
2. Beban lebih (OverLoad)
Beban lebih merupakan gangguan yang terjadi akibat konsumsi energi listrik melebihi energi listrik yang dihasilkan pada pembangkit. Gangguan beban lebih sering terjadi terutama pada generator dan transformator daya. Arus lebih ini dapat menimbulkan pemanasan yang berlebihan sehingga bisa menimbulkan kerusakan pada isolasi.
3. Tegangan Lebih (OverVoltage)
Tegangan lebih merupakan suatu gangguan akibat tegangan pada sistem tenaga listrik lebih besar dari yang seharusnya. Gangguan tegangan lebih dapat terjadi karena kondisi eksternal dan internal
a) Kondisi Internal: Hal ini terutamakarena osilasi akibat perubahan yang mendadak dari kondisi rangkaian atau karena resonansi. Misalnya operasi hubung pada saluran tanpabeban.perubahan yang mendadak, operasi pelepasan pemutus tenaga yang mendadak akibat hubung singkat pada jaringan, kegagalan isolassi, dan sebagainya.
b) Kondidi Eksternal: Kondisi eksternal terutama akibat adanya sambaran petir. 3. Daya Balik (ReversePower)
Daya balik merupakan suatu gangguan yang terjadi pada generator-generator yang bekerja paralel. Pada kondisi normal generator-generator tersebut secara paralel akan bekerja secara serentak dalam membangkitkan tenaga listrik. Namun karena sesuatu sebab misalnya terjadi gangguan pada penggerak mula maka generator dapat berubah fungsi menjadi motor.
1.4. Pencegahan Gangguan
Sebagaimana telah dijelaskan di muka, ada beberapa jenis gangguan pada sistem tenaga listrik yang memang tidak semuanya bisa dihindarkan. Untuk itu perlu dicari upaya pencegahan agar bisa memperkecil kerusakan pada peralatan listrik, terutama pada manusia akibat adanya gangguan.
Usaha memperkecil terjadinya gangguan ditempuh antara lain, 1) Membuat isolasi yang baik untuk semua peralatan;
20 kV
800/5 A CB 1
OCR
F
2) Membuat koordinasi isolasi yang baik antara kekuatan isolasi peralatan dan penangkal petir;
3) Menggunakan kawat tanah dan membuat tahanan pentanahan pada kaki menara sekecil mungkin, serta selalu mengadakan pengecekan;
4) Membuat perencanaan yang baik untuk mengurangi pengaruh luar mekanis dan mengurangi atau menghindarkan sebab-sebab gangguan karena binatang, polusi, kontaminasi, dan lainnya;
5) Pemasangan yang baik, artinya pada saat pemasangan harus mengikuti peraturan-peraturan yangberlaku;
6) Menghindari kemungkinan kesalahan operasi, yaitu dengan membuat prosedur tata cara operasional dan membuat jadwal pemeliharaan yang rutin;
7) Memasang lightning arrester untuk mencegah kerusakan pada peralatan akibat sambaran petir.
1.5. Komponen-komponen Sistem Proteksi
Sistem proteksi terdiri dari :
1. Transformator instrument (CT dan PT) 2. Rele proteksi
3. Pemutus tenaga (CB, PMT)
Gambar 1.1.
Transformator instrument berfungsi untuk memonitor arus atau tegangan dan menurunkan besar kedua besaran tersebut ke suatu nilai yang sesuai untuk keperluan rele,
Rele berfungsi untuk membandingkan besar arus atau tegangan yang diterimanya dari trafo instrument dengan nilai setelannya. Jika sinyal input melebihi nilai setelan rele, maka rele akan trip dan memberikan sinyal ke suatu pemutus tenaga
Pemutus Tenaga berfungsi untuk mengisolasi bagian yang terganggu dari sistem yang sehat.
Gambar 1.3. Air Circuit Breaker
Gambar 1.5. Rele proteksi berbasis mikroprosessor
II. RELE PROTEKSI
2.1. Pengertian Umum
Pada saat terjadi gangguan pada sistem tenaga listrik, misalnya adanya arus lebih, tegangan lebih, dan sebagainya, maka perlu diambil suatu tindakan untuk mengatasi kondisi gangguan tersebut. Jika dibiarkan, gangguan itu akan meluas ke seluruh sistem sehingga bisa merusak semua peralatan sistem tenaga listrik yang ada. Untuk mengatasi hal tersebut, mutlak diperlukan suatu sistem pengaman yang andal. Salah satu komponen yang penting untuk pengaman tenaga listrik adalah rele proteksi.
Rele proteksi adalah susunan piranti, baik elektronik maupun magnetik yang direncanakan untuk mendeteksi suatu kondisi ketidaknormalan pada peralatan listrik yang bisa membahayakan atau tidak diinginkan. Jika bahaya itu muncul maka rele proteksi akan segera otomatis memberikan sinyal atau perintah untuk membuka pemutus tenaga (circuit
breaker) agar bagian yang terganggu dapat dipisahkan dari sistem yang normal. Rele
proteksi dapat mengetahui adanya gangguan pada peralatan yang perlu diamankan dengan mengukur atau membandingkan besaran-besaran yang diterimanya, misalnya arus tegangan, daya, sudut fase frekuensi impedansi dan sebagainya sesuai dengan besaran yang telah ditentukan. Alat tersebut kemudian akan mengambil keputusan seketika atau dengan perlambatan waktu untuk membuka pemutus tenaga atau hanya memberikan tanda tanpa membuka pemutus tenaga. Pemutus tenaga dalam hal ini harus mempunyai kemampuan untuk memutus arus hubung singkat maksimum yang melewatinya dan harus mampu menutup rangkaian dalam keadaan hubungan singkat yang kemudian membuka kembali. Disamping itu rele juga berfungsi untuk menunjukkan lokasi dan macam gangguannya. Berdasarkan data dari rele maka akan memudahkan kita dalam menganalisis gangguannya.
2.2. Fungsi Rele
Pada prinsipnya rele proteksi yang dipasang pada sistem tenaga listrik mempunyai 3 macam fungsi, yaitu
1. Merasakan, mengukur, dan menentukan bagian sistem yang terganggu serta memisahkan secepatnya;
3. Mengurangi pengaruh gangguan terhadap bagian sistem yang lain yang tidak terganggu didalam sistem tersebut serta dapat beroperasi normal
Rele proteksi tidak mengantisipasi atau mencegah terjadinya gangguan yang pertama, tetapi untuk gangguan berikutnya. Sebab rele proteksi bekerja hanya setelah terjadi gangguan. Suatu pengecualian untuk rele Bucholf yang digunakan untuk proteksi trafo daya. Rele ini bekerja karena terjadinya akumulasi gas yang terjadi di dalam minyak transformator akibat panas yaang dibangkitkan dan dekomposisi isolasi minyak trafo atau isolasi padat lainnya.
2.3. Persyaratan Rele Proteksi
Pada sistem tenaga listrik, rele memegang peran yang sangat vital. Pengaman berkualitas yang baik memerlukan rele proteksi yang baik juga. Untuk itu ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh rele pengaman, seperti tersebut berikut ini.
1. Kepekaan (Sensitivity)
Rele harus mempunyai mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap besaran minimal (kritis) sebagaimana direncanakan. Rele harus dapat bekerja pada awal terjadinya gangguan. Oleh karena itu, gangguan lebih mudah diatasi pada awal kejadian. Hal ini memberi keuntungan dimana kerusakan peralatan yang harus diamankan menjadi kecil. Namun demikian, rele juga harus stabil, artinya
a. Rele harus dapat membedakan antara arus gangguan atau arus beban maksimum b. Pada saat transformator daya dihubungkan ke sistem, rele tidak boleh bekerja
karena adanya arus inrush, yang besarnya seperti arus gangguan, yaitu 3-5 kali arus beban maksimum;
c. Rele harus dapat membedakan adanya gangguan atau ayunan beban.
2. Keandalan (Reliability)
Pada kondisi normal atau tidak ada gangguan, mungkin selama berbulan-bulan atau lebih rele tidak bekerja. Seandainya suatu saat terjadi gangguan maka rele tidak boleh gagal bekerja dalam mengatasi gangguan tersebut. Kegagalan kerja rele dapat mengakibatkan alat yang diamankan rusak berat atau gangguannya meluas sehingga daerah yang mengalami pemadaman semakin luas.
Rele tidak boleh salah kerja, artinya rele yang seharusnya tidak bekerja, tetapi bekerja. Hal ini menimbulkan pemadaman yang tidak seharusnya dan menyulitkan analisa
gangguan yang terjadi. Keandalan rele proteksi ditentukan dari rancangan, pengerjaaan, beban yang digunakan dan perawatannya.
Gbr. 2.1 Keandalan dari suatu sistem proteksi
3. Selektivitas (Selectivity)
Selektivitas berarti rele harus mempunyai daya beda terhadap bagian yang terganggu, sehingga mampu dengan tepat memilih bagian dari sistem tenaga listrik yang terkena gangguan. Kemudian rele bertugas mengamankan peralatan atau bagian sistem dalam jangkauan pengamanannya. Tugas rele untuk mendeteksi adanya gangguan yang terjadi pada daerah pengamanannya dan memberikan perintah untuk membuka pemutus tenaga dan memisahkan bagian yang terganggu. Letak pemutus tenaga sedemikian rupa sehingga setiap bagian dari sistem dapat dipisahkan. Dengan demikian bagian dari sistem lainnya yang tidak terganggu jangan sampai dilepas dan masih beroperasi secara normal, sehingga tidak terjadi pemutusan pelayanan. Jika terjadi pemutusan atau pemadaman hanya terbatas pada daerah yang terganggu. Contoh zona proteksi rele ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gbr. 2.2 Diagram satu garis suatu sistem yang menunjukkan zona proteksi
4. Kecepatan Kerja
Rele proteksi harus dapat bekerja dengan cepat. Namun demikian, rele tidak boleh bekerja terlalu cepat (kurang dari 10 ms). Disamping itu, waktu kerja rele tidak boleh melampaui waktu penyelesaian kritis (critical clearing time). Pada sistem yang besar atau luas, kecepatan kerja rele proteksi mutlak diperlukan karena untuk menjaga kestabilan sistem agar tidak terganggu.
5. Ekonomis
Satu hal penting yang harus diperhatikan sebagai persyaratan rele proteksi adalah masalah harga atau biaya. Rele tidak akan diaplikasikan didalam sistem tenaga listrik, jika harganya sangat mahal. Persyaratan reliabilitas, sensitivitas, selektivitas, dan kecepatan kerja rele tidak menyebabkan harga rele tersebut menjadi mahal.
2.4. Terminologi
Ada beberapa istilah (terminologi) yang perlu diketahui diantaranya adalah:
b. Rele proteksi adalah sebuah alat listrik yang bekerja secara automatis mendeteksi keadaan abnormal dalam rangkaian listrik dan memberikan sinyal ke PMT untuk mengisolasi bagian yang terganggu. Dalam beberapa hal rele proteksi hanya cukup memberikan alarm atau nyala lampu,
c. Waktu kerja rele (operating time) adalah waktu yang dibutuhkan oleh sebuah rele proteksi sesaat setelah terjadi gangguan sampai output rele menutup kontaknya, d. Setting adalah suatu nilai besaran yang ditetapkan sebelumnya agar rele bekerja
pada nilai tersebut,
e. Pick-up, suatu rele dikatakan pick-up apabila kontak output rele bergerak dari posisi off ke posisi on. Nilai dari besaran perubahan minimum pada karakteristik ini disebut nilai pick-up,
f. Dropout atau reset, sebuah rele dikatakan dropout apabila kontak outputnya bergerak dari posisi on ke posisi off,
g. Proteksi utama (main protection) adalah suatu proteksi yang pertama kali mengamankan begitu ada gangguan di daerah proteksinya,
h. Rele cadangan (Backup relay) adalah sebuah rele yang bekerja setelah beberapa saat rele utama gagal bekerja,
i. Burden adalah daya yang diperlukan untuk mengoperasikan rele, dinyatakan dalam volt amper (VA)
T1 T2 Th R1 R2 C1 C2 Pe D +VC Input from CT Aux transformer Or transactor to co n tro l c ircu it C B AR
III. RELE ARUS LEBIH
Rele arus lebih merupakan suatu rele yang bekerjanya berdasarkan adanya
kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengaman tertentu dan dalam jangka waktu tertentu. Rele arus lebih dikategorikan menjadi 3, yaitu
1) Rele arus lebih seketika (instantaneous over-current relay),
2) Rele arus lebih dengan karakteristik tundaan waktu yang tidak tergantung pada besarnya arus gangguan (definite time over current relay), dan
3) Rele arus lebih dengan karakteristik tundaan waktu terbalik (inverse time
over current relay). 3.1. Rele Arus Lebih Seketika
Rele arus lebih seketika adalah rele arus lebih yang bekerja tanpa penundaan waktu (jangka waktu rele) mulai saat arusnya pick-up sampai selesai sangat singkat (sekitar 20 – 100 ms). Salah satu contoh rangkaian sederhana dari rele arus lebih seketika dapat dilihat pada Gambar 3.1. Sedangkan sistem kerja rangkaian tersebut adalah sebagai berikut.
Gbr. 3.1. Rele arus lebih seketika
Arus masukan dari CT (trafo arus) diumpankan ke suatu CT bantu (biasanya berupa transactor yang merubah arus ke suatu tegangan) dengan beberapa sadapan pada belitan sekundernya. Arus sekunder kemudian diumpankan ke suatu penyearah jembatan gelombang penuh yang dilindungi terhadap tegangan lebih transient oleh filter R1-C1 .
50 10 3 1.0 0.5 0.1 1 10 20 100 Wak tu k e rj a da la m de ti k a. waktu tertentu b. waktu terbalik c. waktu sangat terbalik
d. waktu terbalik sekali
Multiples of Plug Setting
pada resistor R2 diratakan oleh kapasitor C2. Transistor T1 (npn) dan transistor T2 (pnp)
dalam keadaan off. Apabila tegangan basis T1 melebihi nilai pickup yang telah diset
melalui potensiometer Pe, maka T1 akan bekerja sehingga menyebabkan T2 dan rele output
AR akan bekerja pula. Thermistor Th pada kolektor T1 dimaksudkan sebagai kompensasi
suhu, sedangkan diode D sebagai pengaman rele output Tr. Besarnya arus pickup dapat diatur melalui tap-tap transformator bantu dan potensiometer Pe.
Pada rele diatas ada kemungkinan terjadi sensitivitas yang berlebihan
(oversensitivity) pada saat terjadi arus gangguan transient dengan komponen-komponen
arus searah. Hal ini dapat dicegah dengan membuat transformator bantu (auxiliary transformer) menjadi jenuh diatas nilai pick-up. Juga filter transient R1C1 diatas akan
mengurangi terjadinya oversensitivity.
3.2. Rele Arus Lebih Dengan Tundaan Waktu
Ada beberapa jenis rele arus lebih dengan tundaan waktu, hal ini tergantung pada karakteristik waktu tundanya. Berdasarkan tundaan waktu kerjanya rele arus lebih dapat dibedakan menjadi :
a. Waktu tertentu (definite time)
b. Waktu minimal tertentu terbalik (inverse definite minimum time/IDMT) c. Sangat berbanding terbalik (very inverse)
d. Sangat berbanding terbalik sekali ( extremely inverse).
Gambar 3.2 merupakan diagram karakteristik rele arus lebih dengan tundaan waktu.
Aux CT Arus masukan Detektor tingkat beban lebih Detektor tingkat pewaktu Rangkaian keluaran keluaran AC to DC converter R1 P1 R2 R4 R3 R5 R6 P2 AR D T2 C + Vc Arus masukan T3 to c o n tro l c irc u it C B 1 T
Perbedaan mendasar antara rele arus lebih dengan tundaan waktu tertentu terhadap rele arus lebih jenis inverse adalah pada pengisian kapasitor yang digunakan. Waktu operasi dari rele arus lebih jenis definite time adalah tetap dan tidak tergantung pada besanya arus gangguan. Fungsi dari arus input hanya untuk mengisi muatan kapasitor, sesudah itu rangkaian akan bekerja untuk membuka pemutus tenaga. Dengan kata lain arus masukan pada rele jenis definite time hanya mengontrol atau membandingkan dengan besarnya arus pickup-nya, sedangkan pada rele jenis inverse arus masukan mengendalikan tidak hanya arus pickup, tetapi juga tingkat tegangan pengisian kapasitor sehingga waktu kerjanya tergantung pada besarnya arus masukan.
3.2.1 Rele Arus Lebih Dengan Tundaan Waktu Tertentu
Rele arus lebih dengan karakteristik tundaan waktu tertentu adalah suatu rele yang jangka waktu mulai rele pickup sampai rele trip, diperpanjang dalam waktu tertentu. Blok diagram dan rangkaian lengkap rele jenis ini bisa dilihat pada Gambar 3.3. dan Gambar 3.4, sedangkan alur kerjanya secara garis besar adalah sebagai berikut.
Gambar 3.3. Blok Diagram Rele Arus Lebih dengan Tundaan Waktu Tertentu
Gambar 3.4. Rangkaian Lengkap Rele Arus Lebih dengan Tundaan Waktu Tertentu
Arus masukan bolak-balik diubah menjadi tegangan searah melalui suatu CT bantu (auxiliary CT) atau transactor dan penyearah jembatan. Tegangan ini kemudian diumpankan ke transistor T1 melalui resistor R2. Pada kondisi normal, transistor T1 (npn)
P1 R1 R2 R3 C T 1 R4 P2 R5 R6 R7 T3 P3 AR D + Vc Arus masukan
dalam keadaan konduksi (konduksi) karena adanya bias dari catu tegangan melalui resistor R4 – ini akan menghubungsingkatkan kapasitor C. Pada saat arus masukan melebihi nilai
setelan yang telah ditentukan oleh potensiometer P1 maka sambungan base- emitter T1
reverse biased sehingga T1 menjadi OFF. Pada kondisi ini kapasitor C mulai mengisi
muatan dari tegangan suplai melalui resistor R3. Pada saat tegangan kapasitor melebihi
tegangan emitter T2, sebagaimana telah ditentukan atau diatur oleh potensiometer P2, maka
transistor T2 konduksi dan akan menggerakkan T3 untuk konduksi pula dan selanjutnya
akan membuat rele output AR akan bekerja.
Pada saat arus masukan menurun maka dengan segera T1 konduksi dan melepaskan
muatan kapasitor C sehingga rangkaian direset dengan cepat. Dioda reverse-biased D berfungsi untuk mengamankan transistor dari tegangan induksi yang cukup tinggi akibat induktansi kumparan rele output. Disini potensiometer P1 berperan sebagai Plug setting
multipier (PMS) dan potensiometer P2 berperan sebagai Time multiplier setting (TMS).
Dari uraian diatas dapat dilihat bahwa pengisian kapasitor dilakukan oleh tegangan suplai bantu, sedangkan arus masukan hanya menentukan/mengendalikan kondisi pickup dari rele.
3.2.2 Rele Arus Lebih Dengan Tundaan Waktu Terbalik
Rele arus lebih jenis inverse pada dasarnya hampir sama dengan rele arus lebih jenis definite. Perbedaannya hanya pada waktu kerjanya. Gambar 3.5 merupakan contoh rangkaian dasar rele arus lebih jenis inverse.
Gambar 3.5. Rele Arus Lebih dengan Tundaan Waktu Terbalik
Pada saat besar arus masukan bolak-balik rendah, transistor T1 dalam keadaan
konduksi sehingga menghubungsingkatkan kapasitor C. Apabila arus masukan melebihi nilai settingnya yang diatur melalui potensiometer P2 dan taping pada sekunder
arus masukan (melalui tegangan yang dibangkitkan pada resistor R2 ) melalui resistor R1
dan potensiometer P1. Pada saat tegangan kapasitor tersebut melebihi besarnya tegangan
yang disetting melalui potensiometer P3, maka transistor T2 konduksi sehingga transistor
T3 juga konduksi, yang selanjutnya menyebabkan rele output AR bekerja.
Pada rele ini Plug setting multiplier dilakukan melalui taping pada sekunder transformator dan potensiometer P2. Time multiplier setting (TMS) ditentukan oleh
potensiometer P1 dan P3.
Rele diatas merupakan rangkaian dasar untuk rele arus lebih dengan tundaan waktu terbalik. Untuk rele arus lebih jenis very inverse dan extremely inverse bisa diperoleh dengan memodifikasi rangkaian pengisian kapasitor, yakni dengan menghubungkan suatu dioda zener atau resistor peka tegangan (voltage sensitive resistor) pada R1 yang akan
memodifikasi karakteristik penundaan waktu.
Meskipun teknologi dibidang rele static telah mengalami kemajuan yang begitu pesat, namun pemakaian rele arus lebih jenis magnetic atau mekanik masih banyak digunakan, terutama di Indonesia.
3.3. Karakteristik Rele Arus Lebih Waktu Terbalik (inverse)
Waktu kerja (operating time) dari rele ini adalah berbanding terbalik dengan besarnya arus masukan atau arus gangguan seperti yang terlihat pada Gambar 3.6. Karakteristik waktu vs arusnya adalah sesuai dengan BS 142 : 1966 dan IEC 255-4. Secara matematis hubungan antara tundaan waktu kerja rele dengan besarnya arus masukan atau arus gangguan dinyatakan oleh persamaan :
t = 1 f set k I I detik (3.1)
di mana : t = tundaan waktu kerja rele (detik)
k = setelan skala pengali waktu (time multiplier setting) If = arus masukan ke rele
Iset = nilai setelan arus lebih
Konstanta-konstanta dan menentukan tingkat atau derajat inversitas dari tundaan waktu rele dan menurut standar di atas nilainya adalah sebagai berikut :
t10
Normal Inverse (N) 0,02 0,14 3,0 s
Very Inverse (V) 1,0 13,5 1,5 s
Extremely Inverse (E) 2,0 80,0 0,8 s
Dimana t10 menyatakan tundaan waktu kerja rele untuk besarnya arus masukan
sama dengan 10 kali nilai setelan arus rele (I>) dan dengan setelan skala pengali waktu k = 1.
Gambar 3.6.a Karakteristik Normal Inverse. Apabila arus masukan (energizing current) melebihi 22…23 kali setelan I>, maka rele akan mengikuti karakteristik tundaan waktu independent.
Gambar 3.6.b Karakteristik Very Inverse. Apabila arus masukan (energizing current) melebihi 22…23 kali setelan I>, maka rele akan mengikuti karakteristik tundaan waktu independent.
Gambar 3.6.c Karakteristik Extremely Inverse. Apabila arus masukan (energizing current) melebihi 22…23 kali setelan I>, maka rele akan mengikuti karakteristik tundaan waktu
independent.
3.4. Pemasangan Rele Arus Lebih
Rele arus lebih merupakan rele yang banyak digunakan pada komponen-komponen sistem tenaga listrik, yaitu mulai dari generator, transformator tenaga pada transmisi, bus bar, saluran transmisi sampai pada saluran distribusi. Untuk pengamanan terhadap hubung singkat pada generator, transformator, atau jaringan dengan pentanahan melalui impedansi, rele dipasang pada dua fasa. Sedangkan untuk pentanahan langsung diperlukan rele arus lebih untuk ketiga fase.
Gambar 3.8. Block dan Connection Diagram Rele Arus Lebih
Rele arus lebih berfungsi untuk merasakan adanya arus lebih karena gangguan hubung singkat dan kemudian memberi perintah kepada PMT untuk membuka. Rele arus lebih ini pada umumnya digunakan pada sistem tegangan rendah sampai tegangan tinggi.
IV. RELE TEGANGAN
4.1. Pendahuluan
Salah satu hal yang harus dihindari pada pengoperasian peralatan listrik ialah kelebihan tegangan (overvoltage) ataupun kekurangan tegangan (undervoltage). Kelebihan tegangan hampir dapat dipastikan akan merusak setiap peralatan listrik. Hal ini umumnya akan menyebabkan timbulnya panas yang belebihan sehingga dapat menyebabkan terbakarnya peralatan listrik tersebut. Sebaliknya, kekurangan tegangan belum tentu merusak peralatan listrik. Pada beberapa peralatan listrik seperti lampu pijar ataupun peralatan lain yang bersifat resistip, kekurangan tegangan tidak akan membahayakan peralatan tersebut. Tetapi bagi beberapa peralatan lain seperti motor induksi, kekurangan tegangan dapat menyebabkan faktor daya (cos-) yang terlalu rendah. Hal ini akan menyebabkan arus peralatan tersebut terlalu besar, sehingga menimbulkan panas yang berlebihan dan pada akhirnya akan merusak peralatan tersebut. Untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan ini maka suatu panel distribusi tegangan rendah umumnya dilengkapi dengan rele tegangan yang berfungsi untuk memantau tegangan busbar. Jika nilai tegangan ini keluar dari batas-batas aman maka rele ini akan membuka CB utama sehingga catuan daya ke panel tersebut akan diputus.
4.2. Prinsip Kerja Dasar
Rele tegangan elektronik ( Gambar 4.1) mendeteksi besarnya tegangan melalui trafo tegangan atau yang lebih dikenal sebagai PT (potensial transformer). PT berfungsi untuk menurunkan tegangan yang masuk ke rele dan sekaligus mengisolasi rele dari tegangan rangkaian yang diukur. Masukan PT umumnya adalah 110V atau 220V sedangkan keluarannya adalah tegangan yang berkisar antara 12V hingga 24V, tergantung dari rangkaian yang digunakan. Tegangan keluaran PT ini terlebih dahulu disearahkan, selanjutnya dibandingkan dengan dua tegangan acuan, sebut saja VA untuk tegangan acuan
atas dan VB untuk tegangan acuan bawah. Jika tegangan keluaran PT lebih besar dari VA
maka rele keluaran pertama akan diaktipkan. Sebaliknya jika tegangan keluaran PT lebih kecil dari VB maka rele keluaran kedua yang akan diaktipkan
C1 R2 T1 D1 D2 R1 INPUT 220V VS C1 R2 T1 D1 D2 R1 INPUT 220V T2 D7 D8 C3 7812 C5 C6 C4 +12V IC1 + -A1 + -A2 VA VS VR1 R4 R3 VR2 VB +12V VR3 C2 D3 D4 N2 N3 N1 R5 R8 Q2 R9 D6 RL2 R6 Q1 R7 D5 RL1 +12V
Gambar 4.1 Rangkaian lengkap rele tegangan elektronik
Agar dapat mengabaikan kelebihan atau kekurangan tegangan yang berlangsung sesaat (transient), maka rele tegangan biasanya dilengkapi dengan rangkaian tunda (delay) yang dapat menunda kerja kontak keluaran. Lamanya tundaan waktu dapat diatur, umumnya berkisar antara 0 hingga 10 detik.
4.3. Rangkaian Rele Tegangan
Rele tegangan terdiri dari beberapa rangkaian dasar yaitu: 1. Rangkaian masukan,
2. Rangkaian pembanding tegangan 3. Rangkaian tunda
4. Rangkaian penggerak rele keluaran 5. Rangkaian catu daya
4.3.1. Rangkaian masukan
Tegangan masukan diturunkan sekaligus diisolasi oleh trafo T1 dan disearahkan oleh dioda D1 dan D2, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.2.
+ -A1 + -A2 VA VS VR1 R4 R3 VR2 VB +12V KE RANGKAIAN TUNDA
Selanjutnya tegangan ini ditapis oleh kapasitor C1 untuk menghilangkan kerut (ripple). Besarnya tegangan jepit dari C1 adalah :
VC1 Vm –
4fC
IDC (4.1)
dan Vm 2x VSEK (4.2)
dimana
VSEK : tegangan sekunder trafo
IDC : arus beban
f : frekuensi jala-jala C : kapasitansi C1
Sebelum diteruskan ke rangkaian pembanding, tegangan ini disesuaikan oleh tahanan R1 dan R2 yang membentuk rangkaian pembagi tegangan resisitip. Besarnya tegangan yang diterima pembanding adalah :
VS =
R2 R1
R2
. VC1 (4.3)
4.3.2. Rangkaian Pembanding Tegangan
Sebagai pembanding tegangan digunakan opamp yang mempunyai faktor penguatan tegangan loop terbuka (AV) yang mendekati tak terhingga. Oleh karena itu jika
tegangan pada masukan tak-membalik sedikit lebih tinggi dari tegangan pada masukan membaliknya maka keluaran pembanding akan jenuh tinggi dan bernilai mendekati nilai VCC (tegangan catuan). Sebaliknya jika tegangan pada masukan membalik sedikit lebih
tinggi dari tegangan pada masukan tak-membaliknya maka keluaran pembanding akan jenuh rendah sehingga tegangannya mendekati nol. Rangkaian dari pembanding tegangan ini diperlihatkan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3. Rangkaian pembanding tegangan
VR3 C2 D3 D4 N2 N3 N1 R5 DARI KELUARAN A1 DARI KELUARAN KE PENGGERAK RELE RL1
Penguat A1 membandingkan tegangan VS yang dihubungkan ke masukan tak
membaliknya (non-inverting input) dengan tegangan acuan VA yang dihubungkan ke
masukan membaliknya (inverting input). Tegangan acuan VA adalah ambang tegangan
maksimum yang diperkenankan. Tegangan ini diperoleh dari kontak geser (wiper) potensiometer VR1. Jika VS > VA maka keluaran A1 akan jenuh positip sehingga
tegangan keluaran A1 akan mendekati tegangan catu, yaitu 12VDC. Sebaliknya jika VS <
VA maka keluaran A1 akan jenuh negatip sehingga tegangan keluarannya akan mendekati
nol.
Penguat A2 membandingkan tegangan VS yang dihubungkan ke masukan
membaliknya dengan tegangan acuan VB yang dihubungkan ke masukan tak membaliknya.
Tegangan acuan VB adalah ambang tegangan minimum yang diperkenankan. Tegangan
ini diperoleh dari kontak geser potensiometer VR2. Jika VS < VB maka keluaran A1 akan
jenuh positip sehingga tegangan keluaran A2 akan mendekati tegangan catu. Sebaliknya jika VS > VB maka keluaran A2 akan jenuh negatip sehingga tegangan keluarannya akan
mendekati nol. Oleh karena itu agar tegangan keluaran dari penguat A1 dan A2 mendekati nol maka besarnya tegangan VS haruslah :
VB < VS < VA (4.4)
Nilai tahanan R3, R4, VR1 dan VR2 ditentukan sedemikian rupa agar kisar pengaturan VA memungkinkan kisar tegangan masukan dari 220V hingga 240V dan kisar
pengaturan VA memungkinkan kisar tegangan masukan dari 200V hingga 220V.
4.3.3. Rangkaian Tunda
Agar dapat mengabaikan kenaikan atau penurunan tegangan yang berlaku sesaat (transien), maka rele tegangan ini dilengkapi dengan rangkaian tunda. Untuk itu maka keluaran dari rangkaian pembanding selain diteruskan ke rangkaian penggerak rele keluaran, juga dilewatkan melalui suatu rangkaian tunda, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.4.
R8 Q2 R9 D6 RL2 R6 Q1 R7 D5 RL1 +12V +12V DARI KELUARAN N2 DARI KELUARAN N3
Rangkaian tunda ini terdiri dari VR3, C2 dan N1. Jika bernilai tinggi, keluaran penguat A1 dan A2 masing-masing akan meng-enable gerbang N2 dan N3. Selain itu, kedua keluaran ini juga akan mengisi kapasitor C2 melalui dioda D3 dan D4 dan VR3.
Kapasitor C2 ini berfungsi untuk menunda pengaktipan (enable) gerbang-gerbang N2 dan N3 melalui gerbang N1. Ketiga gerbang ini adalah gerbang AND dari keluarga CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Tujuan penggunaan CMOS adalah untuk mendapatkan nilai hambatan masukan yang mendekati tak terhingga agar tidak membebani kapasitor C2. Lamanya tundaan waktu adalah sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengisi kapasitor C2 agar tegangan jepitnya mencapai tegangan ambang (treshold) logika tinggi dari gerbang N1. Lamanya tundaan waktu dapat dinyatakan sebagai :
TD 0,7.VR3.C2 detik (4.5)
Dengan mengatur nilai VR3 maka tundaan waktu ini dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
4.3.4. Rangkaian Penggerak Rele Keluaran
Rele tegangan yang dibahas mempunyai dua buah rele keluaran. Satu untuk menyatakan tegangan lebih dan satu untuk menyatakan tegangan kurang. Masing-masing
rele ini digerakkan oleh suatu transistor bipolar, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.5.
Jika keluaran A1 bernilai tinggi pada akhir tundaan waktu ini maka keluaran gerbang N2 akan tinggi sehingga memberikan arus basis pada transistor Q1. Besarnya arus basis ini adalah : IB = R7 V R6 V VOH BE BE (4.6) dimana
VOH : Tegangan keluaran logika tinggi N2
VBE : Tegangan basis-emiter Q1
Hal ini akan menyebabkan Q1 menghantar sehingga pada kolektornya akan mengalir arus sebesar :
IC = hFE.IB (4.7)
dimana hFE adalah faktor penguatan arus searah dari transistor yang digunakan. Arus
kolektor ini akan menyebabkan rele RL1 bekerja.
Sebaliknya jika keluaran A2 yang bernilai tinggi pada akhir tundaan waktu ini maka keluaran gerbang N3 yang akan tinggi sehingga memberikan arus basis pada transistor Q2. Hal ini akan menyebabkan Q2 menghantar sehingga rele RL2 yang akan bekerja.
Dengan demikian maka akan tersedia satu kontak untuk tegangan lebih dan satu kontak untuk tegangan kurang. Untuk mendapatkan sinyal yang menyatakan keduanya maka untuk rele-rele RL1 dan RL2 dapat digunakan rele dengan dua kontak, dimana kedua kontak tersebut dihubungkan paralel atau seri, tergantung pada kebutuhan.
4.3.5. Rangkaian Catu Daya
Opamp umumnya membutuhkan catudaya ganda yang berkisar antara ±6VDC
hingga ±18VDC atau catu daya tunggal yang berkisar antara +12VDC hingga +36VDC.
Gerbang CMOS membutuhkan catudaya tunggal yang berkisar antara +3VDC hingga
+15VDC. Rele arus searah tersedia untuk tegangan-tegangan 6, 12, 24, 110, dan 220VDC.
Agar dapat mencatu seluruh komponen yang digunakan pada rangkaian maka catuan yang dipilih adalah +12VDC. Untuk itu maka rele keluaran yang digunakan adalah rele dengan
kumparan 12VDC. Tegangan catuan sebesar +12VDC dapat diperoleh dari catudaya yang
diperlihatkan pada Gambar 4.6. Pada catudaya ini, tegangan jala-jala diturunkan oleh trafo tegangan T2 ke nilai yang sesuai. Trafo ini sekaligus berfungsi untuk mengisolasi
T2 D7 D8 C3 7812 C5 C6 C4 +12V IC1
pasangan dioda D7 dan D8 yang membentuk penyearah gelombang penuh, untuk selanjutnya ditapis oleh kapasitor C3 untuk menghilangkan kerut. Tegangan yang dihasilkan masih dipengaruhi oleh pembebanan. Oleh karena itu untuk menstabilkan tegangan ini digunakan regulator seri berupa suatu rangkaian terpadu atau IC (integrated
circuit) tipe LM7812.
Gambar 4.6. Rangkaian catudaya
IC regulator ini akan mempertahankan tegangan keluarannya sebesar +12VDC untuk
tegangan masukan yang berkisar dari +14VDC hingga +35VDC.
Daya yang hilang atau disipasi daya pada regulator adalah :
PD (VIN – 12V).IL Watt (4.8)
dimana
PD : disipasi daya
VIN : tegangan masukan regulator
IL : arus beban
Disipasi daya ini akan diubah menjadi panas. Agar regulator tidak menjadi terlalu panas maka panas ini harus dibuang dengan menggunakan pendingin atau heatsink. Agar daya yang hilang tidak terlalu banyak maka VIN harus dibuat serendah mungkin, namun dapat
mengantisipasi turun naiknya VIN disebabkan oleh perubahan arus beban dan turun
naiknya tegangan jala-jala.
Keluaran dari regulator ini ditapis lebih lanjut oleh kapasitor C6 untuk menghiangkan kerut sehingga pada keluaran regulator akan diperoleh tegangan searah sebesar +12VDC yang benar-benar stabil dan bebas kerut.
Kapasitor C4 dan C5 berfungsi untuk menjamin agar IC regulator tidak berosilasi, sesuai dengan yang dianjurkan oleh pabrik pembuatnya.
V. RELE DIFERENSIAL
5.1. Pendahuluan
Rele differensial dirancang untuk melindungi generator, transformator dan motor-motor tegangan tinggi dengan daya besar terhadap gangguan fasa ke fasa dan fasa ke tanah. Suatu kelebihan dari rele differensial persentase (percentage differential relay atau biased differential relay ) ini, selain tersedianya setelan arus differensial dasar, juga tersedia setelan untuk tingkat bias (degree of bias) dari rele. Hal ini memberikan suatu kemungkinan untuk mendapatkan kepekaan yang maksimum jika terjadi gangguan di dalam daerah perlindungannya. Sebaliknya rele differensial tetap stabil untuk gangguan-gangguan yang terjadi di luar daerah perlindungan.
2 Prinsip Kerja
Rele differensial bekerja berdasarkan perbedaan arus pada kedua sisi peralatan yang dilindungi. Dalam kondisi kerja normal atau terjadi gangguan di luar daerah perlindungan, arus sekunder trafo arus di kedua sisi generator adalah :
I1 - I2 = 0 (5.1)
Sedangkan untuk gangguan di dalam daerah yang dilindunginya, arus yang mengalir adalah :
I1 - I2 = If (5.2)
dimana If adalah arus gangguan yang terlihat dari sisi sekunder trafo arus tersebut.
Perlu disadari bahwa karena kesalahan pada trafo arus, persamaan di atas tidak akan sepenuhnya benar dalam praktek. Untuk memperhitungkan ketidak telitian ini, dapat dipilih nilai arus I yang rendah, sehingga untuk keadaan sistem yang normal dan untuk p di luar daerah perlindungan:
p 2 1 I I
I (5.3) dan untuk gangguan di dalam daerah perlindungan:
p 2 1 I I
P1 P2 I1 S2 S1 O S1 S2 I2 P1 P2 GENERATOR O = Operating Coil B = Bias Coil I1 I2 I1 – I2 B1 B2
Gbr. 5.1 Prinsip kerja rele diferensial
Oleh karena itu, prinsip kerja rele tersebut dapat didefinisikan dengan : p 2 1 I I I ... bertahan (5.5) p 2 1 I I I ... bekerja (5.6) Dari Gambar 5.1 dapat kita lihat bahwa arus yang melalui operating coil adalah I1 – I2, dan
rele itu akan melindungi gulungan generator dengan mengoperasikan circuit breaker. Seringkali kesalahan trafo arus akan bertambah dengan meningkatnya nilai I1 dan I2.
Untuk hal semacam ini, masih mungkin untuk membuat nilai I tergantung pada harga p rata-rata dari I1 dan I2. Suatu rele dapat dirancang menurut model ini sehingga prinsip kerja
untuk rele ini menjadi :
2 I I k I I 1 2 2 1 ... bekerja (5.7) 2 I I k I I 1 2 2 1 ... bertahan (5.8) dimana k adalah konstanta disain rele differensial itu.
Rele semacam ini dikenal sebagai rele differensial persentase. Arus (I1 + I2)/2 = Iv
dinamakan arus penahan (restraining current), dan arus (I1 – I2) = ID adalah arus kerja
(tripping current) dari rele tersebut.
Dalam rele diferensial persentase elektromekanis, kumparan B1, B2, dan O
digulung pada inti magnetis bersama dengan arah sedemikian rupa sehingga arus yang melalui B1 dan B2 menimbulkan mmf (gaya gerak magnet) yang berlawanan dengan yang
dihasilkan oleh arus pada kumparan O. Dalam rele elektronis karakteristik yang dikehendaki diperoleh melalui faktor penguatan pada jalur sinyal yang bersesuaian.
Gbr. 5.2. Diagram proteksi diferensial suatu gulungan generator
Disamping untuk proteksi generator, rele diferensial juga digunakan untuk proteksi transformator daya. Transformator daya biasanya dilengkapi dengan setelan cabang
Gbr. 5.3. Diagram proteksi diferensial Transformator Daya
(tap) yang dapat diubah, yang memungkinkan tegangan sekundernya dapat diatur dalan daerah tertentu. Pengaturan ini biasanya dapat diubah dalam beberapa langkah kecil dalam daerah 10 persen dari perbandingan lilitan nimonal N1/N2. Jika setelan cabang
menghasilkan perbandingan gulungan yang tidak normal, relenya akan melihat arus diferensial pada saat keadaan beban normal. Untuk mencegah kerja yang tidak semestinya, dalam hal ini harus digunakan rele diferensial persentase.
Transformator tiga fasa dengan gulungan Y/ (Gambar 5.3) memerlukan pembahasan lebih lanjut. Seperti telah diketahui bahwa arus primer dan sekunder dari transformator semacam itu berbeda dalam magnitude dan sudut fasanya dalam keadaan kerja normal. Oleh karena itu, transformator ini harus dihubungkan dengan cara
IV ID I’V I’D 1 2 3 N D I I 100% N D I I P % 100 100% I' I' . N D 2 .100% I I S N D 1 ID = DIFFERENCE CURRENT IV = BIAS CURRENT
IN = RELAY RATED CURRENT
3
sedemikian rupa sehingga arus saluran sekunder CT seperti yang terlihat oleh rele adalah sama dalam keadaan normal (tanpa gangguan). Hubungan sudut fasa yang benar dperoleh dengan menyambungkan CT pada sisi wye dari transformator dalam delta, dan yang pada sisi delta dari transformator daya dalam wye. Dengan cara ini, sambungan CT meniadakan pergeseran fasa yang ditimbulkan oleh transformator daya yang dihubungkan Y/ .
5.3. Karakteristik
Karakteristik bias yang ideal dari rele ditunjukkan pada Gambar 5.4. Terdapat tiga daerah operasi pada karakteristik tersebut :
a. Rentangan bagian pertama meliputi Iv = 0 sampai dengan Iv = 0,5.IN. Besarnya arus
differensial yang diperlukan untuk mengoperasikan rele adalah konstan, yaitu sama dengan setelan dasar ‘p’ pada rele.
b. Rentangan bagian kedua meliputi Iv = 0,5.IN sampai dengan Iv = 2,5.IN, derajat
stabilisasi dapat diatur melalui pengaturan setelan bias ‘s’ pada rele. Jadi dengan adanya setelan s, besarnya arus diferensial yang dapat mengoperasikan rele ditentukan oleh berbagai harga arus bias Iv.
c. Rentangan bagian ketiga meliputi Iv > 2,5.IN, derajat stabilisasi adalah konstan dan
100%, maksudnya kenaikan tertentu dari arus bias Iv menyebabkan arus kerja rele pun
naik dengan kenaikan yang sama dengan arus bias Iv.
5.4. Setelan Rele
a. Setelan arus diferensial dasar ‘p%’ p = . 100%
I I N
D ; I
N = arus rating rele
setelan ini menyatakan operating level dari rele dalam rentangan bagian pertama dari karakteristik ideal rele. Harga p dapat diatur dari 10 sampai 25 persen dari arus rating rele (IN).
b. Setelan tingkat bias (penahan) ‘s%’ s = . 100% I I N D
VI. RELE URUTAN FASA NEGATIF
6.1. Pendahuluan
Rele ini digunakan untuk proteksi generator dan motor-motor besar terhadap kerusakan dan tekanan thermis yang diakibatkan oleh keadaan sistem yang tidak seimbang.
Dalam kondisi yang tidak seimbang, besaran-besaran jaringan dapat diuraikan menjadi tiga buah komponen yang simetris, yaitu komponen urutan positif, negatif dan nol. Komponen arus urutan fasa negatif menghasilkan rugi-rugi tambahan pada mesin-mesin berputar, karena ia dapat menimbulkan medan putar berlawanan pada mesin-mesin-mesin-mesin berputar. Medan putar berlawanan (Counter Rotating Field) ini menginduksikan arus frekwensi ganda pada rotor sehingga dapat menimbulkan panas pada bagian rotor tersebut. Disamping itu, arus urutan negatif dapat pula menimbulkan tegangan yang berbahaya dan getaran pada rotor.
Kemampuan suatu generator untuk dialiri oleh arus urutan negatif secara kontinu berbeda satu sama lain tergantung kepada konstruksi rotor, ukuran mesin dan sistem pendinginannya.
Ganguan-gangguan tidak seimbang yang berbahaya adalah yang disebabkan oleh gangguan-gangguan hubung singkat tidak simetris dan gangguan tanah, dan biasanya gangguan-gangguan ini dapat dengan cepat diatasi oleh peralatan proteksi hubungan singkat dan gangguan tanah. Tetapi keadaan beban yang tidak seimbang yang dapat ditimbulkan oleh adanya kawat penghantar yang terputus atau beban yang terpasang pada jaringan memang tidak seimbang dapat berlangsung dalam waktu yang lama. Oleh sebab itu generator perlu dilengkapi dengan proteksi arus lebih urutan fasa negatif dimana karakteristiknya dapat disesuaikan dengan kapasitas thermis dari mesin tersebut.
6.2. Prinsip Kerja
Rele arus urutan fasa negatif diberi masukan dari dua buah trafo arus seperti terlihat pada Gambar 6.1. Dengan adanya suatu rangkaian filter pada rele, komponen arus urutan fasa negatif I2 dapat dipisahkan. Arus urutan negatif I2 dapat dipandang sebagai suatu ukuran
Gbr. 6.1. Block Dan Connection Diagram Rele Urutan Fasa Negatif
Apabila komponen urutan fasa negatif ini melebihi nilai setelan k2 maka rele akan
diaktifkan dan starting output relay, terminal 11-15-19, akan bekerja (picks-up). Pada saat yang sama rele mulai mengisi suatu digital accumulator, dimana kecepatan pengisiannya berbanding langsung dengan harga kwadrat besar arus urutan negatif yang sebenarnya. Apabila isi dari accumulator ini sama atau melebihi suatu harga tertentu, sesuai dengan setelan k1, maka rele akan bekerja, yaitu output relay, terminal 4-8-12 dan 10-14-18 akan
bekerja dan indikator T akan menyala. Kemudian apabila besarnya arus urutan fasa negatif menurun di bawah nilai setelan k2, starting output relay, terminal 11-15-19, dan delayed
output relay, terminal 4-8-12 dan 10-14-18 akan drops off. Jika rele sudah dalam kondisi reset, accumulator yang menentukan waktu kerja rele akan mulai dikosongkan dengan kecepatan pengosongan yang linier. Waktu pengosongan ini ditentukan oleh setelan tp. jadi
6.3. Karakteristik
Waktu kerja (Operating Time) dari rele dinyatakan oleh persamaan berikut ini :
t = 1 2 2 2 2 100 N k I k I
dimana : t = waktu kerja rele (detik) I2 = arus urutan negatif jaringan
IN = arus rating rele (tergantung tipe rele yaitu 1A atau 5A)
k1 = konstanta mesin (konstanta I22t mesin, dinyatakan oleh pembuat
mesin)
k2 = ketahanan mesin terhadap arus urutan negatif kontinu, dinyatakan
oleh pembuat mesin
Seperti dapat dilihat dari persamaan di atas, waktu kerja dari rele adalah fungsi kuadrat I2, kuadrat k2 dan konstanta k1, sehingga dengan demikian rele ini mempunyai
karakteristik waktu terbalik (Inverse Time Characteristic) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.2. Tetapi karakteristik arus-waktu terbalik itu hanya berlaku untuk tingkat arus urutan negatif I2/IN 0,7 saja. Untuk arus I2 yang lebih besar lagi, waktu kerja rele tidak
lagi ditentukan oleh persamaan di atas, tetapi oleh tundaan waktu yang tertentu yang nilainya tergantung kepada setelan k1.
Gbr. 6.2. Karakteristik Rele Arus Urutan Fasa Negatif
Apabila arus urutan negatif hanya sedikit melebihi setelan k2, waktu kerja rele
akan sangat lama. Untuk membatasi waktu kerja rele tersebut, rele dilengkapi dengan suatu rangkaian pembatas waktu, yang akan mengoperasikan rele setelah 1200 detik atau 20 menit terhitung rele mulai diaktifkan.
6.4. Setelan Rele
a. Setelan tp, waktu pengosongan accumulator, rentangan setelan 5-50 detik.
b. Setelan k2 (%) : arus urutan fasa negatif I2 yang dapat ditahan oleh mesin secara
kontinyu tanpa kerusakan, dinyatakan dalam persen terhadap arus rating rele (IN),
yaitu : k2 / % = N I I2 x 100 %
Gbr. 6.3. Setelan Rele Arus Urutan Fasa Negatif
c. Setelan k1 : konstanta mesin, adalah kemampuan I22t dari mesin (Tabel 6.1) yaitu
menyatakan kemampuan rotor untuk menerima tambahan panas yang ditimbulkan oleh arus urutan negatif. Setelan k1 ini menentukan waktu kerja rele pada kondisi arus
gangguan berbahaya yaitu pada keadaan :
N I I2 0,7 Rentangan setelan 5 s/d 40 Tabel 6.1
Type Mesin Sinkron Nilai I22t yang diizinkan
Generator Berkutub Salient Kondenser Sinkron
Generator Berotor Silinder Dengan Pendingin Langsung
Generator Berotor Silinder Tanpa Pendingin Langsung
40 30 20
VII. RELE DAYA BALIK
7.1. Pendahuluan
Rele Daya Balik digunakan untuk perlindungan generator dan penggerak mulanya terhadap aliran daya balik jika penggerak mulanya mengalami gangguan sehingga dapat dicegah generator berfungsi sebagai motor.
7.2. Prinsip Kerja
Rele daya balik mengukur tegangan fasa ke netral dan arus pada fasa yang sama. Pengukuran daya dan penentuan arah aliran daya didasarkan pada perkalian arus fasa dan factor daya yaitu I x cos . Rele menganggap tegangan sebagai suatu konstanta dan perubahan pada level tegangan hanya akan mempengaruhi keakuratan dari pengukuran I x cos .
Setelan daya rele di set sebagai suatu nilai perbandingan terhadap rating daya rele yaitu P/PN yang dinyatakan dalam persen. Setelan rele akan akurat sepanjang tegangan
masukan ke rele sama dengan rating tegangan rele. Jika tegangan masukan rele berbeda dengan rating tegangannya setelan rele harus dikoreksi dengan suatu faktor k.
Rele akan mulai start apabila daya melebihi nilai setelannya dan daya mengalir pada arah yang diukur oleh rele, atau
% P P 100% . U . I U . cos . I N N N N (6.1)di mana : I = arus fasa
cos = faktor daya
UN = tegangan nominal
IN = arus nominal
P = besar daya balik yang akan dibatasi PN = daya nominal generator
(setting) % P P N 'I I cos daerah operasi sebagai motor sebagai generator I U
Gbr. 7.1. Karakteristik kerja rele daya balik
Ketika penggerak mula generator mengalami gangguan, aliran daya generator berbalik, generator mulai beroperasi sebagai motor. Jika daya yang diambil oleh generator melampaui setelan rele maka rele daya balik akan bekerja.
7.3. Pemasangan
Rele Daya Balik dilengkapi dengan dua masukan, satu untuk arusa fasa yaitu masukan 2-6, satu lagi untuk tegangan fasa ke netral yaitu masukan 1-5 seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 7.2. Rating tegangan masukan adalah 100/ 3 Volt dan rating arusnya adalah 1A untuk rele PBSP 1G1 J3 dan 5A untuk rele PBSP 1G5 J3. Tegangan suplai bantu diberikan ke rele melalui terminal 16 dan 20.
Rele akan beroperasi (picks up) setelah tundaan waktu yang telah ditentukan dicapai. Sinyal pemutusan dari rele diperoleh dari dua tahap keluaran. Keluaran tahap pertama (terminal 11-15 dan 10-14-18) dipergunakan untuk sinyal pemutusan Circuit Breaker generator dan shut down valve dari penggerak mula, sedangkan tahap kedua (terminal 8-12 dan 9-13) digunakan sebagai cadangan.
Gbr. 7.2. Block Dan Connection Diagram Rele Daya Balik
7.4. Karakteristik
Karakteristik kerja dari rele daya balik diperlihatkan pada Gambar 7.1. Apabila penggerak mula dari generator mengalami gangguan, aliran daya generator berbalik arah, jadi generator mulai bekerja sebagai motor. Kalau daya yang diterima atau diserap oleh generator dalam situasi ini melebihi setelan rele, maka rele daya balik akan bekerja.
7.5. Setelan Rele
a. Setelan tundaan waktu t1 dari keluaran tahap pertama
(first output stage). Rentangan : 1 – 6 detik
b. Setelan tundaan waktu t2 dari keluaran tahap kedua
(second output stage). Rentangan : 10 – 60 detik
c. Setelan batasan daya P/PN (Power Level Setting).
Setelan batasan daya disetel dalam persen dari rating daya PN. Terbagi dalam dua rentangan,
masing-masing :
1. Untuk posisi selektor P x 1, rentangannya 0,5 – 5 %.
2. Untuk posisi selektor P x 10, rentangannya 5 – 50 %
Gbr. 7.3. Setelan Rele Daya Balik
Batasan operasi P dalam persen terhadap rating daya PN dapat disamakan dengan
“rating daya rele” yang ditetapkan oleh rating tegangan rele UN dan rating arus rele IN. Jadi
tegangan masukan dan arus masukan sebenarnya harus dipertimbangkan apabila rele akan disetel.
CONTOH PENYETELAN :
Suatu generator dengan rating PN = 40 MW dan UN = 10 kV dilengkapi dengan sebuah
rele daya balik yang akan bekerja pada daya balik sebesar 3%. Perbandingan transformasi dari trafo instrumen adalah 3000/5 A dan 10000 : 3 / 100 : 3 . Tentukan setelan batas daya rele.
Penyelesaian
3% . 3 . 10 . 10 . 3 10 . 40 3% . 3 . U . I P % 3 4 6 N N N N P P = 2,3 % Catatan :
Jika rele diberi masukan dari trafo tegangan dengan rating sekunder 110/ 3 V atau lainnya, perhitungan untuk penyelesaian diatas harus dikoreksi dengan suatu faktor k yang dinyakan sebagai : k = N U U dimana :
U = rating sekunder dari tegangan masukan maksimum 110 V UN = rating tegangan rele 100 : 3 V
Jadi setelan yang dikoreksi adalah : k N P P = 3 : 100 3 : 110 . 2,3 % 2,5 %
VIII. TEORI UMUM RELE JARAK
8.1 UMUM
Pada umumnya, fungsi daripada rele adalah untuk membedakan antara kondisi normal dan kondisi gangguan sehingga dapat mengirimkan sinyal ketika gangguan tersebut terjadi. Rele bekerja dengan mengukur perbedaan fungsi – fungsi yang ada (contoh : arus dan tegangan) dan membandingkan di antara keduanya atau dari beberapa input yang berbeda, atau juga membandingkan secara sederhana satu fungsi quantitas dengan nilai harga standarnya. Ada beberapa pembanding (komparator) yang berbeda. Dua komparator yang umum digunakan adalah komparator amplitudo dan phasa. Hubungan antara amplitudo dan phasa tergantung pada kondisi sistem dan nilai sebelum gangguan dari hubungan ini, indikasi dari tipe tersebut dan lokasi gangguan.
Untuk memperoleh persamaan umum dari komparator, dimisalkan konfigusai logika dari rele diperoleh dari dua besaran dan sebuah komparator seperti pada Gambar 8.1(a), dengan memisalkan S1 dan S2 sebagai sinyal input sehingga diperoleh :
1 1 2 1 2 3 S k A k B (8.1) S k A k B (8.2)
dimana k1, k2, k3, dan k4 didisain konstan, dalam bentuk bilangan komplek dapat ditulis sebagai berikut :
1 1 2 1 2
2 3 4 3 4
S k A cos k B cos j k A sin k B sin (8.3) S k A cos k B cos j k A sin k B sin (8.4)
pada Gambar 2.1(b) terlihat diagram phasor. S1 dan S2 adalah input dari komparator yang menghasilkan sinyal pengetripan (operasi) ketika S2 S1 pada modus perbandingan amplitudo.
Komparator Trip Signal A B + + + + S1 S2 (a)
Reference axis k3A k1A k2B k4B S2 S1 (b)
Gambar 8.1. Penggambaran umum komparator: (a) Blok Diagram; (b) Diagram Phasor
8.2 Komparator Amplitudo
Sinyal pengetripan dihasilkan oleh komparator amplitudo pada saat S2 S1 . Oleh karena itu, modul – modul rele akan mengalami kesetimbangan pada threshold operation, sehingga S1 S2 atau perbedaan sudut phasa antara kedua besaran tersebut, sehingga threshold operation dapat dirumuskan sebagai berikut :
2 2 1 2 1 2 2 2 3 4 3 4k A cos k B cos k A sin k B sin
k A cos k B cos k A sin k B sin (8.5)
jika disusun kembali maka diperoleh :
2 2
2
2 2
21 3 1 2 3 4 2 4
k k A 2 k k k k A B cos k k B 0 (8.6)
jika dibagi dengan
k22 k24
A ,2
2 2 2 1 2 3 4 1 3 2 2 2 2 2 4 2 4 k k k k k k B B 2 cos 0 (8.7) A A k k k k dan dapat dituliskan :
2
2 20 0
2 cos r (8.8)
j j 1 2 3 4 0 2 2 0 2 4 1 4 2 3 2 2 1 3 B e (8.9) A k k k k e (8.10) k k k k k k r (8.11) k k
Persamaan (8.8) memperlihatkan persamaan dari sebuah lingkaran dengan jari – jari r dan titik tengah berlokasi pada 0 pada kurva , seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.1, berkoordinat pada 0 cos dan j0 sin atau dapat ditulis sebagai p dan jq, sehingga persamaan (8.6) jika dinyatakan dalam simbol alfa maka :
2 2 0 cos
20 r2 (8.12) dimana : j 1 2 3 4 0 2 2 2 4 1 4 2 3 2 2 1 3 B e (8.13) A k k k k (8.14) k k k k k k r (8.15) k k 0 plane r q p 0 0 plane r q p 0
Gambar 8.3. Karakteristik Threshold dari komparator yang diplot pada kurva-
Persamaan (8.12) menunjukkan persamaan dari lingkaran dengan jari – jari r dan titik tengah pada 0 pada kurva-, seperti pada Gambar 8.3, memiliki koordinat di 0 cos dan j0 sin dengan sumbu koordinat p dan jq.
8.3 Komparator Phasa
Sinyal pengetripan dihasilkan oleh komparator phasa dari dua sinyal positif yaitu S1 dan S2, sinyal tersebut ditunjukkan dengan persamaan (8.16) dan (8.17), seperti hal sebelumnya dapat ditunjukkan sebagai : 1 2 j 1 1 j 2 2 S S e (8.16) S S e (8.17)
S1 dan S2 bernilai maksimum ketika kedua phasor sefasa, sehingga pada threshold operation berlaku :
1 2 90 (8.18)
jika diambil tangensial kedua sisinya diperoleh :
1 2
1 2 1 2 tan (8.19) tan tan (8.20) 1 tan tan persamaan di atas akan menjadi benar jika :
1 2
atau 1 2 1 tan (8.22) tan
nilai tan1 dan tan2 dapat dihitung dari Persamaan (8.3) dan (8.4) sehingga diperoleh :
1 2 1 1 2 3 4 2 3 4 k A sin k B sin tan (8.23) k A cos k B cos k A sin k B sin tan (8.24) k A cos k B cos
jika disubsitusikan Persamaan (8.23) dan (8.24) ke dalam Persamaan (8.22), diperoleh :
1 2 3 4
1 2 3 4
k A sin k B sin k A cos k B cos
(8.25)
k A cos k B cos k A sin k B sin
atau
2 2 1 3 2 4 1 4 2 3 k k A k k B k k k k A B cos 0 (8.26)jika dibagi dengan k k A2 4 2
2 1 4 2 3 1 3 2 4 2 4 k k k k k k B B cos 0 (8.27) A A k k k k atau dapat dituliskan :
2 2 2 0 0 2 cos r (8.28) dimana : 1 4 2 3 0 2 4 1 4 2 3 2 4 k k k k (8.29) 2k k k k k k r (8.30) 2k k Persamaan (8.28) menunjukkan persamaan sebuah lingkaran dengan jari – jari r dan titik tengah berlokasi di 0 pada kurva- dan berkoordinat di 0 cos dan j0 sin atau dapat ditulis sebagai dan j
2
2 2 0 0 2 cos r (8.31) dimana : 1 4 2 3 0 1 3 1 4 2 3 1 3 k k k k (8.32) 2k k k k k k r (8.33) 2k k Persamaan (2.31) menunjukkan persamaan dari lingkaran dengan jari – jari r dan titik tengah pada 0 pada kurva-, memiliki koordinat di 0 cos dan j0 sin dengan sumbu koordinat p dan jq. Tabel 2.1 menunjukkan nilai dari r dan 0 untuk komparator amplitudo dan phasa untuk kurva-, sama halnya dengan Tabel 2.2 yang menunjukkan nilai dari r dan 0 untuk komparator amplitudo dan phasa untuk kurva-.
Tabel 8.1. Nilai R dan 0 dari komparator Amplitudo dan Phasa dari kurva-
Nilai Komparator Amplitudo Komparator Phasa
r 1 4 2 3 2 2 2 4 k k k k k k 1 4 2 3 2 4 k k k k 2k k 0 1 22 3 42 2 4 k k k k k k 1 4 2 3 2 4 k k k k 2k k
Tabel 8.2. Nilai R dan 0 dari komparator Amplitudo dan Phasa dari kurva-
Nilai Komparator Amplitudo Komparator Phasa
r 1 4 2 3 2 2 1 3 k k k k k k 1 4 2 3 1 3 k k k k 2k k 0 1 22 3 42 1 3 k k k k k k 1 4 2 3 1 3 k k k k 2k k
8.4 Persamaan Umum Rele
Rele pada umumnya, sedikitnya satu dari konstanta k1, k2, k3, dan k4 adalah bernilai nol dan dua daripadanya bernilai sama, sehingga menjadi lebih sederhana. Jika tidak lebih dari dua jumlah konstanta yang dilibatkan, maka dapat dituliskan persamaan torsi umum dari rele :
2 2
a b c s
T k A k B k A B cos k (8.33)
dimana : ka, kb , kc = konstanta skalar
ks = konstanta variable per (adjustable spring) yang merupakan torsi pengendali mekanik
A , B = dua konstanta listrik yang akan dibandingkan
Ф = sudut phasa antara A dan B θ = karakteristik sudut rele
sehingga pada keadaan threshold operation, di bawah kondisi stabil (steady state) :
2 2
a b c s
k A k B k A B cos k 0 (8.34)
persamaan di atas menunjukkan semua karakteristik lingkaran dan garis lurus yang diperoleh dari dua input rele. Jika kedua konstanta yaitu arus I dan tegangan V sehingga diperoleh :
2 2
a b c s
k I k V k V I cos k 0 (8.35)
sehingga arus pada belitan menghasilkan torsi sebesar k Ia 2 dan belitan tegangan menghasilkan torsi sebesar k Vb 2, dimana torsi yang dihasilkan dari interaksi arus dan belitan potensial akan sebesar VI cos
. Pada rele dengan masukan tunggal, ks adalah konstan dan digunakan sebagai tingkat indikasi, sedangkan rele dengan dua masukan memiliki ks = 0 dan jika persamaan (2.35) dibagi dengan k Ib 2maka,
2 c a b b k cos k V V 0 (8.36) k I I k jika kc = 1,
2 2 a b b cos k V V (8.37) I I k k
2 2 2 2 a b b b b cos k V V 1 1 (8.38) I I k 2k k 2k Persamaan (8.38) di atas menunjukkan persamaan sebuah lingkaran pada koordinat polar (R-X compleks) yang berkoordinat di V / I cos dan j V / I sin, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.4, lingkaran tersebut memiliki jari – jari sebesar,
a b b 1 4k k r (8.39) 2k
dan titik tengahnya berlokasi di1/2kb dari titik nol dengan sudut θ dari sumbu referensi.
b 1 c 2k a b b 1 4k k r 2k X R 0
Gambar 8.4. Karakteristik rele dengan dua input
8.5 Jenis – jenis Rele Jarak
Sebuah rele jarak bereaksi terhadap jumlah masukan sebagai fungsi dari jarak antara lokasi rele dengan titik gangguan dari suatu saluran transmisi, karena impedansi dari saluran transmisi berbanding lurus dengan jaraknya, untuk pengukuran jarak sangatlah cocok untuk mempergunakan rele jarak karena rele ini mampu mengukur besar impedansi dari suatu saluran hingga titik tertentu. Rele ini didisain hanya bekerja untuk gangguan yang di dalam daerah jangkauannya atau yang terjadi pada lokasi antara lokasi rele dan titik yang ditentukan. Oleh karenanya, rele ini dapat membedakan jenis gangguan yang mungkin terjadi antar bagian saluran yang berbeda dengan cara membandingkan antara arus dan tegangan dari sistem daya sehingga dapat membedakannya gangguan yang terjadi di dalam atau di luar zona kerja rele tersebut.
Rele jarak diklasifikasikan berdasarkan karakteristik polarnya, jumlah dari masukan yang diperlukan, dan metode perbandingan yang digunakan. Untuk tipe umumnya hanya mempergunakan dua jenis masukan yaitu besar atau fasa untuk memperoleh karakteristik baik untuk saluran lurus (straight line) maupun saluran dengan siklis (circles line) sehingga nantinya dapat digambarkan menggunakan diagram R-X seperti pada Gambar 8.2. Pada dasarnya rele jarak dibedakan atas (1) Rele Impedansi, (2) Rele Reaktansi, (3) Rele Admitansi (Mho), (4) Rele pergeseran Admitansi (Offset Mho / Modified Impedance), dan (5) Rele Ohm.
1. Rele Impedansi
Berdasarkan komparator Amplitudo, dan permisalan bahwa hal ini berada pada kondisi Threshold sehingga persamaan (8.6) dapat digunakan, sehingga,
k12k32
A22 k k
1 2k k3 4
A B cos
k22k42
B2 0jika konstanta juga disetting sehingga sinyal input menjadi
1 1 2 4 S k V (8.40) S k I (8.41)
jika, k2 = k3 = 0, A = V, dan B = I, subtitusikan persamaan (8.40) dan (8.41) ke (8.6) sehingga,
2 2 2 2 1 4 k V k I atau 4 1 k V kons tan (k) (8.42) I k maka diperoleh, Z kons tan (k) (8.43)
Oleh karena itu, rele impedansi tidak memperhitungkan perbedaan sudut phasa antara arus dan tegangan agar dapat bekerja, karena inilah jika karakteristik impedansi rele ini digambarkan pada diagram R-X maka akan berupa suatu lingkaran dimana titik tengahnya berada pada titik (0,0) dan jari – jarinya tergantung dengan setting rele tersebut dalam ohm, seperti terlihat pada Gambar 8.5(b).
Operasi kerja rele untuk semua nilai imperdansi yang nilainya kurang dari nilai settingannya, yaitu untuk semua daerah yang berada di dalam karakteristik lingkarannya, dan tidak akan mendeteksi gangguan yang berada diluarnya. Rele impedansi seperti pada Gambar 8.5, ditempatkan pada bus A dan tidak berarah, sehingga rele ini bekerja sepanjang vektor AB dan juga untuk semua gangguan yang terjadi di belakang bus A dengan impedansi AC.
(a)
(b)
Gambar. 8.5. Karakteristik Rele Impedansi
2. Rele Reaktansi
Berdasarkan komparator phasa, dan dimisalkan bahwa rele tersebut berada dalam kondisi threshold sehingga Persamaan (8.26) dipergunakan,
2 2
1 3 2 4 1 4 2 3
k k A k k B k k k k A B cos 0
jika sinyal input berupa,
1 a b 2 b S k V k I (8.44) S k I (8.45)
maka, k1 = - ka, k2 = k4 = kb, k3 = 0, A = V, dan B = V, lalu subtitusikan persamaan (8.44) dan (8.45) ke persamaan (8.26),
2 2 b a b k I k k V I cos 0 (8.46) atau
b a k Zcos k (8.47)jika 1 2 , maka b a k Zsin k (8.48) atau b a k X kons tan (k) k (8.49) sehingga, X kons tan (k)
dari Persamaan (8.49) di atas nampak jelas bahwa karakteristik rele pada diagram R-X digambarkan sebagai garis lurus yang paralel dengan sumbu-R, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.6(a). Perlu diingat bahwa komponen resistansi dari impedansi tidak berpengaruh pada kerja rele dan rele reaktansi hanya berpengaruh pada komponen reaktansi saja, sehingga bekerja pada semua titik di bawah garis karakteristik kerja rele.
Jika Φ ≠ ½ π dalam Persamaan (8.47), kemudian karakteristik garis lurus tidak akan paralel dengan sumbu-R, untuk rele seperti ini sering disebut rele impedansi-sudut.
0 R X b a k X k 0 R X X Protected line Mho starter characteristic Reactance characteristic 0 R X 1 X 2 X 3 X A B Protected line Zone 3 Zone 2 Zone 1 C (a) (b) (c)
Gambar 8.6. Karakteristik rele reaktansi (a) pada Diagram R-X; (b) Karakteristik kombinasi rele mho dan reaktansi; (c) aplikasi dari zona proteksi
