Syarat-syarat Relay Proteksi

SYARAT-SYARAT DAN APLIKASI RELAY PROTEKSI SYARAT-SYARAT DAN APLIKASI RELAY PROTEKSI A.

A. Definisi Relay ProteksiDefinisi Relay Proteksi

Relai adalah suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur Relai adalah suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur memasukan suatu rangkaian listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya memasukan suatu rangkaian listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya  perubahan lain.

 perubahan lain.

B.

B. Syarat-syarat Relay ProteksiSyarat-syarat Relay Proteksi

Dalam perencanaan sistem proteksi, maka untuk mendapatkan suatu sistem pro Dalam perencanaan sistem proteksi, maka untuk mendapatkan suatu sistem pro teksi yang baik diperlukan persyaratan-persyaratan sebagai berikut

teksi yang baik diperlukan persyaratan-persyaratan sebagai berikut :: 1.

1. Sensitif (Sensitivity)Sensitif (Sensitivity)

Pada prinsipnya relay proteksi harus mampu mendeteksi adanya Pada prinsipnya relay proteksi harus mampu mendeteksi adanya gangguan yang terjadi di daerah pengamanannya dan harus cukup sensitif gangguan yang terjadi di daerah pengamanannya dan harus cukup sensitif untuk mendeteksi gangguan tersebut dengan rangsangan minimum dan bila untuk mendeteksi gangguan tersebut dengan rangsangan minimum dan bila  perlu

 perlu hanya hanya mentripkan mentripkan pemutus pemutus tenaga tenaga (PMT) (PMT) untuk untuk memisahkan memisahkan bagianbagian sistem yang terganggu, sedangkan bagian sistem yang sehat dalam hal ini tidak sistem yang terganggu, sedangkan bagian sistem yang sehat dalam hal ini tidak  boleh terbuka.

 boleh terbuka. 2.

2. Selektif (Selectivity)Selektif (Selectivity)

Selektivitas dari relay proteksi adalah suatu kualitas kecermatan Selektivitas dari relay proteksi adalah suatu kualitas kecermatan  pemilihan

 pemilihan dalam dalam mengadakan mengadakan pengamanan. pengamanan. Bagian Bagian yang yang terbuka terbuka dari dari suatusuatu sistem oleh karena terjadinya gangguan harus sekecil mungkin, sehingga sistem oleh karena terjadinya gangguan harus sekecil mungkin, sehingga daerah yang terputus menjadi lebih kecil. Relay proteksi hanya akan bekerja daerah yang terputus menjadi lebih kecil. Relay proteksi hanya akan bekerja selama kondisi tidak normal atau gangguan yang terjadi didaerah selama kondisi tidak normal atau gangguan yang terjadi didaerah  pengamanannya dan tidak

 pengamanannya dan tidak akan bekerja pada akan bekerja pada kondisi normal atau pakondisi normal atau pada keadaanda keadaan gangguan yang terjadi diluar daerah pengamanannya.

gangguan yang terjadi diluar daerah pengamanannya. 3.

3. Cepat (Speed Of Operation)Cepat (Speed Of Operation)

Makin cepat relay proteksi bekerja, tidak hanya dapat memperkecil Makin cepat relay proteksi bekerja, tidak hanya dapat memperkecil kemungkinan akibat gangguan, tetapi dapat memperkecil kemungkinan kemungkinan akibat gangguan, tetapi dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat yang ditimbulkan oleh gangguan.

meluasnya akibat yang ditimbulkan oleh gangguan.

 Nama

 Nama : Agusta Surya Laksmana: Agusta Surya Laksmana

 NIM

4. Handal (Reliability)

Sebuah rele proteksi harus selalu berada pada kondisi yang mampu melakukan pengamanan pada daerah yang diamankan.

Keandalan memiliki 3 aspek, antara lain :

• Dependability, adalah kemampuan suatu sistem rele untuk beroperasi dengan  baik dan benar. Pada prinsipnya pengaman harus dapat diandalkan bekerjanya

(dapat mendetaksi dan melepaskan bagian yang terganggu), tidak boleh gagal  bekerja. Dengan kata lain dependability-nya harus tinggi.

• Security, adalah tingkat kepastian suatu sistem relai untuk tidak salah dalam  bekerja. Salah kerja, misalnya lokasi gangguan berada di luar pengamanannya,

tetapi salah kerja mengakibatkan pemadaman yang seharusnya tidak perlu terjadi.

• Availability, adalah perbandingan antara waktu di mana pengaman dalam keadaan siap kerja (actually in service) dan waktu total operasinya.

5. Ekonomis (Ekonomic)

Dengan biaya yang sekecilnya-kecilnya diharapkan relay proteksi mempunyai kemampuan pengamanan yang sebesar-besarnya.

6. Sederhana (Simplicity)

Perangkat relay  proteksi disyaratkan mempunyai bentuk yang sederhana dan fleksibel. namun tetap mampu bekerja sesuai dengan tujuannya.

C. Beberapa Jenis dan Fungsi Relay proteksi

 No Nama Relay Fungsi Relay

1 Relay jarak (distance relay) Untuk mendeteksi gangguan 2 fasa atau 3 fasa di muka generator sampai batas

angkauannya.

2 Relay periksa sinkron Pengaman Bantu generator untuk mendeteksi persaratan sinkronisasi (parallel).

3 Relay tegangan kurang (under voltage relay)

Mendeteksi turunnya tegangan sampai dibawah harga yang di izinkan (relay ini  bekerja apabila sebelum rele loss of field  bekerja)

4 Relay daya balik (reverse power relay)

Untuk mendeteksi daya balik, sehingga mencegah generator bekerja sebagai motor.

5 Relay kehilangan medan penguat Untuk mendeteksi kehilangan medan  penguat generator.

6 Relay fasa urutan negatif Untuk mendeteksi arus urutan negati yang disebabkan oleh beban tidak seimbang pada batas-batas yang tidak diizinkan

7 Relay arus lebih seketika (over current relay instanteneous)

Untuk mendeteksi besaran arus yang melebihi batas yang ditentukan dalam waktu seketika.

8 Relay arus lebih dengan waktu tunda (time over current relay)

Untuk mendeteksi besaran arus yang melebihi batas dalam waktu yang diizinkan.

9 Relay penguat lebih (over excitation relay)

Untuk mendeteksi penguat lebih pada generator.

10 Relay tegangan lebih 1. bila terpasang di titik netral generator atau trafo tegangan yang di hubungkan segitiga terbuka untuk mendeteksi gangguan stator hubungan tanah.

2. bila terpasang pada terminal generator untuk mendeteksi tegangan lebih.

11 Relay keseimbangan tegangan (voltage balanced relay)

Untuk mendeteksi hilangnya tegangan dari trafo tegangan pengatur tegtangan otomatis (AVR dan relay).

12 Relay waktu (time delay) Untuk memperlambat waktu. 13 Relay stator gangguan tanah (stator

ground fault relay)

Untuk mendeteksi kondisi a sinkron  pada generator yang sudah paralel

dengan sistem. 14 Relay kehilangan sinkronisasi (out

of step relay)

Untuk mendeteksi kondisi a sinkron  pada generator yang sudah paralel

dengan sistem.

15 Relay pengunci (lock out relay) Untuk menerima signal trip dari relay-relay proteksi dan kemudian meneruskan signal trip ke PMT, alarm dan peralatan lain serta mengunci.

16 Relay frekuensi (frekuensi relay) Mendeteksi besaran frekuensi rendah/lebih di luar harga yang diizinkan.

17 Relay diferensial (diferensial relay)

Untuk mendeteksi gangguan hubungan singkat pada daerah yang diamankan.

D. Aplikasi Beberapa Relay Proteksi

Relay Proteksi diaplikasikan pada beberapa peralatan seperti Tranformator, Generator dan juga Saluran Transmisi

 Aplikasi Pada Saluran Transmisi 1. Relay Jarak

Relai jarak adalah relay proteksi yang diaplikasikan pada saluran transmisi sebagai pengaman utama (main protection) pada Suatu sistem transmisi, baik SUTT maupun SUTET, dan sebagai cadangan atau backup untuk seksi didepan. Relai jarak bekerja dengan mengukur besaran impedansi (Z), dan transmisi dibagi menjadi beberapa daerah cakupan pengamanan yaitu Zone-1, Zone-2, dan Zone-3, serta dilengkapi juga dengan teleproteksi (TP) sebagai upaya agar proteksi bekerja selalu cepat dan selektif didalam daerah  pengamanannya

Relai jarak akan bekerja dengan cara membandingkan impedansi gangguan yang terukur dengan impedansi setting, dengan ketentuan:

a. Bila harga impedansi ganguan lebih kecil dari pada impedansi seting relai maka relai akan trip.

 b. Bila harga impedansi ganguan lebih besar daripada impedansi setting relai maka relai akan tidak trip.

Beberapa Sifat Relay jarak :

a. Dapat menentukan arah letak gangguan  b. Gangguan didepan relai akan bekerja.

c. Gangguan dibelakang relai tidak akan bekerja d. Dapat menentukan letak gangguan.

e. Gangguan di dalam daerahnya relai akan bekerja. f. Gangguan diluar daerahnya relai tidak akan bekerja. g. Dapat membedakan gangguan dan ayunan daya.

2. Relai Hubung Tanah

Merupakan Relai proteksi yang diaplikasikan pada saluran transmisi yang bekerja karena adanya besaran arus dan terpasang pada jaringan Tegangan tinggi, Tegangan menengah juga pada pengaman Transformator tenaga.

Jika dalam transmisi tenaga listrik terjadi hubung singkat antara kabel fasa dengan tanah, maka rele hubung tanah akan langsung bekerja dalam waktu yang sangat singkat, sehingga sistem menjadi aman karena tidak terjadi kerusakan yang sangat banyak.

 Aplikasi pada Transformator 1. Relay Differensial

Relay differensial adalah relay proteksi yang diaplikasikan pada transformator untuk mengamankan trafo dari gangguan hubung singkat yang terjadi didalam daerah pengamanan trafo relay ini bekerja dengan cara membandingkan arus yang masuk dan arus yang keluar.

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa dalam kondisi arah arus Ip dan Is adalah berlawanan dan mempunyai besar yang sama maka relay differensial tidak dialiri arus. Relay ini bekerja apabila terjadi perbedaan arus antara sisi  primer dan sisi sekunder. Perbedaan arus tersebu disebabkan oleh gangguan

2. Buchollz Relay

Buchollz Relay berfungsi untuk mengamankan trafo dari gangguan internal trafo yang menimbulkan gas dimana gas tersebut timbul akibat adanya hubung singkat di dalam trafo atau akibat busur di dalam trafo.

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

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

3. Relay Arus lebih

Relay Arus lebih berfungsi untuk melindungi trafo dari gangguan hubung singkat antar fasa di dalam maupun di luar daerah pengaman trafo. relay ini 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

4. Relay Tekanan Lebih

Relay Tekanan lebih digunakan pada transformator untuk melindungi trafo dari gangguan tekanan berlebih yang disebabkan oleh gangguan di dalam trafo. terdapat 2 jenis yaitu :

a. 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.

 b. 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  pega maka valve akan menutup kembali. Berikut ini adalah Ilustrasi dari

Rele Tekanan Lebih :

1. Relay body 2. Equalizer 3. Metal bellows 4. Manual relief valve 5. Microswitch

6. Connection terminals 7. Terminal box

 Aplikasi pada generator

1. Relay Kehilangan Medan Penguat Rotor

Adalah Relay proteksi yang diaplikasikan pada generator untuk mendeteksi hilangnya medan penguat pada rotor yang mengakibatkan generator kehilangan sinkronisasi dan berputar di luar kecepatan sinkronnya sehingga generator beroperasi sebagai generator asinkron. Daya reaktif yang diambil dari sistem ini akan dapat melebihi rating generator sehingga menimbulkan overload pada belitan stator dan menimbulkan overheat yang menimbulkan penurunan tegangan generator. Hilangnya medan penguat rotor dapat dideteksi dengan kumparan yang dipasang paralel dengan main exciter dan kumparan rotor generator. Pada kumparan ini akan mengalir arus yang apabila nilainya kurang dari arus setting yang diinginkan, maka akan membuat Relay mengeluarkan sinyal alarm atau trip.

2. Relay Kehilangan Sinkronisasi (Out of Synchronism Relay)

Relay proteksi yang diaplikasikan pada generator untuk mendeteksi  peristiwa lepasnya sinkronisasi pada generator yang sedang beroperasi yang disebabkan oleh generator yang beroperasi melampaui batas stabilnya. Yang dimaksud dengan stabilitas adalah kemampuan sistem untuk kembali bekerja normal setelah mengalami sesuatu seperti perubahan beban, switching, dan gangguan lain. Gangguan tersebut akan berdampak pada tidak sinkron-nya

tegangan generator dan sistem. Untuk mengamankan generator yang  berkapasitas beban besar terhadap peristiwa ayunan beban dari kondisi tak sinkron digunakan Relay lepas sinkron. Relay ini mendeteksi besar impedansi (arus dan tegangan sistem). Apabila kondisi sistem akan memasuki impedansi generator maka Relay tersebut akan mengaktifkan Relay untuk trip PMT generator. Relay impedansi merupakanbackup bagi Relay ini.

3. Relay Gangguan Frekuensi

Relay gangguan frekuensi adalah relay proteksi yang diaplikasikan  pada generator untuk mendeteksi adanya perubahan frekuensi dalam nilai yang  besar secara tiba –  tiba. Kisaran frekuensi yang diijinkan adalah ±3% sampai

±7% dari nilai frekuensi nominal. Penurunan frekuensi disebabkan oleh adanya kelebihan permintaan daya aktif di jaringan atau kerusakan regulator frekuensi. Frekuensi yang turun menyebabkan naiknya arus magnetisasi pada generator yang akan menaikkan temperatur. Pada turbin uap, hal tersebut akan mereduksi umur blade pada rotor. Kenaikan frekuensi disebabkan oleh adanya penurunan  permintaan daya aktif pada jaringan atau kerusakan regulator frekuensi. Frekuensi yang naik akan menyebabkan turunnya nilai arus magnetisasi pada generator yang akan menyebabkan generator kekurangan medan penguat. Sensor Relay frekuensi dipasang pada tiap fasa yang keluar dari generator.

4. Relay Tegangan Lebih

Pada generator yang besar umumnya menggunakan sistem pentanahan netral melalui transformator dengan tahanan di sisi sekunder. Sistem

 pentanahan ini dimaksudkan untuk mendapatkan nilai impedansi yang tinggi sehingga dapat membatasi arus hubung singkat agar tidak menimbulkan bahaya kerusakan pada belitan dan saat terjadi gangguan hubung singkat stator ke tanah. Arus hubung singkat yang terjadi di sekitar titik netral relatif kecil sehinga sulit untuk dideteksi oleh Relay differensial. Dengan dipasang transformator tegangan, arus yang kecil tersebut akan mengalir dan menginduksikan tegangan pada sisi sekunder transformator. Untuk mengatasi hal tersebut digunakan Relay pendeteksi tegangan lebih yang dipasang pada sisi sekunder transformator tegangan. egangan yang muncul pada sisi sekunder transformator tegangan akan membuat Relay tegangan berada pada kondisi mendeteksi apabila perubahan tegangan melebihi nilai settingnya dan generator akan trip. Rangkaian ini sangat baik karena dapat membatasi aliran arus nol yang mengalir ke dalam generator ketika terjadi hubung singkat fasa ke tanah di sisi tegangan tinggi transformator tegangan. Akan tetapi karena efek kapasitansi pada kedua belitan transformator dapat menyebabkan adanya arus  bocor urutan nol yang dapat mengaktifkan Relay tegangan lebih di sisi netral generator. Dengan demikian Relay tegangan lebih yang dipasang harus mempunyai waktu tunda yang dapat dikoordinasikan dengan Relay di luar generator. Adapun penyebab overvoltage adalah sebagai berikut:

 Kegagalan AVR.

 Kesalahan operasi sistem eksitasi.

 Pelepasan beban saaat eksitasi dikontrol secara manual.  Pemisahan generator dari sistem saat islanding.