Makalah Relay [PDF]

Citation preview

MAKALAH PERALATAN TEGANGAN TINGGI RELAY



OLEH : Revis S.J. Kadja



(1606030085)



Maria M. Tobi



(1606030037)



Yakobus Kayetanus (1606030017)



JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK UNIVERSITAS NUSA CENDANA 2019



BAB I PENDAHULUAN 1. Pendahuluan Pada tahap awal perkembangan industri tenaga listrik, suatu system tenaga terdiri dari sebuah generator kecil yang digunakan untuk memasok kebutuhan listrik didaerah setempat. System demikian belum dilengkapi dengan system proteksi dan biasanya diawasi langsung oleh operator. Pada waktu itu operatorlah yyang bertindak untuk membuka pemutus daya apabila melihat ada kelainan atau gangguan sehingga generator tersebut terhindar dari kerusakan. Namun seiring dengan perkembangan jaringan system tenaga yang dari waktu ke waktu semakin besar maka cara-cara demikian tidak lagi dipertahankan dan harus ada cara-cara yang lebih efektif yang bisa di gunakan untuk memproteksi system dari gangguan. System proteksi pertama yang dilakukan untuk mengamankan system adalah dengan menggunakan sekering. Kemudian disusul dengan menggunakan rele beban lebih ataupun tegangan kurang yang kemudian diikuti oleh berkembangnya system proteksi dengan rele arus lebih. Sebelum teknologi jenis- jenis rele lain berkembang, rele arus lebih inilah rele proteksi yang pertama dan paling sederhana yang banyak digunakan untuk memproteksi jaringan system tenaga listrik. Dalam perkembangan waktu rele proteksi ini kemudian berkembang mulai dari penerapan sederhana menggunakan satu rele hingga beberapa rele yang diatur secara bertingkat berdasarkan besarnya arus gangguan yang berbeda-beda sesuai letak gangguan. Proteksi arus bertingkat ini dimaksudkan agar rele-rele tersebut bisa mengatasi gangguan secara diskriminatif sesuai dengan letak gangguan. Disamping itu factor lain yang perlu di perhatikan agar sebuah rele arus lebih dapat bekerja secara tepat dan stabil maka perbedaan antara arus hubung singkat minimum dengan arus beban maksimum harus cukup besar. Hal tersebut diperlukan agar rele arus lebih tersebut tidak boleh bekerja terhadap arus beban lebih maksimum. Pada dasarnya rele arus lebih dapat diklasifikasikan atas dua kategori, yaitu rele arus lebih biasa atau non-direksional dan rele arus lebih yang dilengkapi dengan elemen arah.



BAB II LANDASAN TEORI



A.



Pengertian Relai Relai adalah suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur /memasukan suatu rangkaian listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya perubahan lain. Relay merupakan salah satu komponen elektronika yang beroperasi atau bekerja jika ada aliran listrik yang menuju ke relay. Relay ini bekerja seperti saklar, yaitu digunakan untuk memutus dan menghubungkan arus.Pada relay terdiri dari dua bagian utama, yaitu bagian kumparan atau elektromagnet dan bagian kontak point (saklar). Bagian kumparan, bila dialiri arus listrik maka pada bagian kumparan ini akan menghasilkan gaya elektromagnet.Pada bagian kumparan inilah nantinya yang berfungsi untuk menarik kontak point agar dapat terputus atau terhubung tergantung dengan jenis relaynya. Bila kontak point terhubung maka arus listrik dapat mengalir sedangkan bila kontak point terbuka maka aliran arus listrik terputus.



B. Perangkat Sistem Proteksi Proteksi terdiri dari seperangkat peralatan yang merupakan sistem yang terdiri dari komponen-komponen berikut : 1.



Relay, sebagai alat perasa untuk mendeteksi adanya gangguan yang selanjutnya memberi perintah trip kepada Pemutus Tenaga (PMT).



2.



Trafo arus dan/atau trafo tegangan sebagai alat yang mentransfer besaran listrik primer dari sistem yang diamankan ke relai (besaran listrik sekunder).



3. 4.



Pemutus Tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu. Batere beserta alat pengisi (batere charger) sebagai sumber tenaga untuk bekerjanya relai, peralatan bantu triping.



5.



Pengawatan (wiring) yang terdiri dari sisrkit sekunder (arus dan/atau tegangan), sirkit triping dan sirkit peralatan bantu. Secara garis besar bagian dari relay proteksi terdiri dari tiga bagian utama, seperti pada blok



diagram, dibawah ini : Masing-masing elemen/bagian mempunyai fungsi sebagai berikut :



1. Elemen pengindera. Elemen ini berfungsi untuk merasakan besaran-besaran listrik, seperti arus, tegangan, frekuensi, dan sebagainya tergantung relay yang dipergunakan. Pada bagian ini besaran yang masuk akan dirasakan keadaannya, apakah keadaan yang diproteksi itu mendapatkan gangguan atau dalam keadaan normal, untuk selanjutnya besaran tersebut dikirimkan ke elemen pembanding. 2. Elemen pembanding. Elemen ini berfungsi menerima besaran setelah terlebih dahulu besaran itu diterima oleh elemen oleh elemen pengindera untuk membandingkan besaran listrik pada saat keadaan normal dengan besaran arus kerja relay.



3.Elemen pengukur/penentu. Elemen ini berfungsi untuk mengadakan perubahan secara cepet pada besaran ukurnya dan akan segera memberikan isyarat untuk membuka PMT atau memberikan sinyal. Transformator arus ( CT ) berfungsi sebagai alat pengindera yang merasakan apakah keadaan yang diproteksi dalam keadaan normal atau mendapat gangguan. Sebagai alat pembanding sekaligus alat pengukur adalah relay, yang bekerja setelah mendapatkan besaran dari alat pengindera



dan



membandingkan



dengan



besar



arus



penyetelan



dari



kerja



relay.



Apabila besaran tersebut tidak setimbang atau melebihi besar arus penyetelannya, maka kumparan relay akan bekerja menarik kontak dengan cepat atau dengan waktu tunda dan memberikan perintah pada kumparan penjatuh (trip-coil) untuk bekerja melepas PMT. Sebagai sumber energi penggerak adalah sumber arus searah atau batere.



C. Syarat-syarat Relai Proteksi Dalam perencanaan sistem proteksi, maka untuk mendapatkan suatu sistem proteksi yang baik diperlukan persyaratan-persyaratan sebagai berikut : 1. Sensitif. Suatu relay proteksi bertugas mengamankan suatu alat atau suatu bagian tertentu dari suatu sisitem tenaga listrik, alat atau bagian sisitem yang termasuk dalam jangkauan pengamanannya. Relay proteksi mendeteksi adanya gangguan yang terjadi di daerah pengamanannya dan harus cukup sensitif untuk mendeteksi gangguan tersebut dengan



rangsangan minimum dan bila perlu hanya mentripkan pemutus tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu, sedangkan bagian sistem yang sehat dalam hal ini tidak boleh terbuka. 2. Selektif. Selektivitas dari relay proteksi adalah suatu kualitas kecermatan pemilihan dalam mengadakan pengamanan. Bagian yang terbuka dari suatu sistem oleh karena terjadinya gangguan harus sekecil mungkin, sehingga daerah yang terputus menjadi lebih kecil. Relay proteksi hanya akan bekerja selama kondisi tidak normal atau gangguan yang terjadi didaerah pengamanannya dan tidak akan bekerja pada kondisi normal atau pada keadaan gangguan yangterjadi diluar daerah pengamanannya.



3. Cepat. Makin cepat relay proteksi bekerja, tidak hanya dapat memperkecil kemungkinan akibat gangguan, tetapi dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat yang ditimbulkan oleh gangguan. 4. Handal. Dalam keadaan normal atau sistem yang tidak pernah terganggu relay proteksi tidak bekerja selama berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi relay proteksi bila diperlukan harus dan pasti dapat bekerja, sebab apabila relay gagal bekerja dapat mengakibatkan kerusakan yang lebih parah pda peralatan yang diamankan atau mengakibatkan bekerjanya relay lain sehingga daerah itu mengalami pemadaman yang lebih luas. Untuk tetap menjaga keandalannya, maka relay proteksi harus dilakukan pengujian secara periodik. 5. Ekonomis. Dengan biaya yang sekecilnya-kecilnya diharapkan relay proteksi mempunyai kemampuan pengamanan yang sebesar-besarnya. 6. Sederhana. Perangkat relay proteksi disyaratkan mempunyai bentuk yang sederhana dan fleksibel.



D. Karakteristik Waktu Kerja Relai Proteksi a.



Relai arus lebih seketika (instanstaneous over current relay)



Relai arus lebih dengan karakteristik waktu kerja seketika ialah jika jangka waktu relai mulai saat relai arusnya pick up (kerja) sampai selesainya kerja relai sangat singkat (20-100 ms), yaitu tanpa penundaan waktu. Relai ini pada umumnya dikombinasikan dengan relai arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu (definite time) atau waktu terbalik (inverse time) dan hanya dalam beberapa hal berdiri sendiri secara khusus. b.



Relai arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu (Definite time over current relay) Relai arus lebih dengan karakteristik waktu tertentu ialah jika jangka waktu mulai relai arus pick up sampai selesainya kerja relai diperpanjang dengan nilai tertentu dan tidak tergantung dari besarnya arus yang menggerakan. Relai ini bekerja berdasarkan waktu tunda yang telah ditentukan sebelumnya dan tidak tergantung pada perbedaan besarnya arus.



c.



Relai arus lebih dengan karakteristik waktu terbalik (Inverse time over current relay) Relai dangan karakteristik waktu terbalik adalah jika jangka waktu mulai relai arus pick up sampai selesainya kerja diperpanjang dengan besarnya nilai yang berbanding terbalik dengan arus yang menggerakkan. Relai ini bekerja dengan waktu operasi berbanding terbalik terhadap besarnya arus yang terukur oleh relai. Relai ini mempunyai karakteristik kerja yang dipengaruhi baik oleh waktu maupun arus.



d.



Inverse Definite Time Relay Relai ini mempunyai karakteristik kerja berdasarkan kombinasi antara relai invers dan relai definite. Relai ini akan bekerja secara definite bila arus gangguannya besar dan bekerja secara inverse jika arus gangguannya kecil. Sistem proteksi memiliki komponen utama yaitu Relay, jenis-jenis relay ini dapat di gunakan pada system pembangkitan, transmisi tenaga listrik, system distribusi dll.



E. Jenis-jenis Relay Proteksi Adapun jenis-jenisnya adalah sbb : No 1



2



3



Nama Relay Relay jarak (distance relay)



Fungsi Relay Untuk mendeteksi gangguan 2 fasa atau 3 fasa di muka generator sampai batas jangkauannya. Relay periksa sinkron Pengaman Bantu generator untuk mendeteksi persaratan sinkronisasi (parallel). Relay tegangan kurang (under Mendeteksi turunnya tegangan sampai voltage relay) dibawah harga yang di izinkan (relay ini



4



5 6



7



8



9 10



11



12 13



14



15



16



17



bekerja apabila sebelum rele loss of field bekerja) Relay daya balik (reverse power Untuk mendeteksi daya balik, sehingga relay) mencegah generator bekerja sebagai motor. Relay kehilangan medan penguat Untuk mendeteksi kehilangan medan penguat generator. Relay fasa urutan negative Untuk mendeteksi arus urutan negatif yang disebabkan oleh beban tidak seimbang pada batas-batas yang tidak diizinkan Relay arus lebih seketika (over Untuk mendeteksi besaran arus yang current relay instanteneous) melebihi batas yang ditentukan dalam waktu seketika. Relay arus lebih dengan waktu Untuk mendeteksi besaran arus yang tunda (time over current relay) melebihi batas dalam waktu yang diizinkan. Relay penguat lebih (over Untuk mendeteksi penguat lebih pada excitation relay) generator. 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. Relay keseimbangan tegangan Untuk mendeteksi hilangnya tegangan (voltage balanced relay) dari trafo tegangan pengatur tegtangan otomatis (AVR dan relay). Relay waktu (time delay) Untuk memperlambat waktu. Relay stator gangguan tanah (stator Untuk mendeteksi kondisi a sinkron ground fault relay) pada generator yang sudah paralel dengan sistem. Relay kehilangan sinkronisasi (out Untuk mendeteksi kondisi a sinkron of step relay) pada generator yang sudah paralel dengan sistem. Relay pengunci (lock out relay) Untuk menerima signal trip dari relayrelay proteksi dan kemudian meneruskan signal trip ke PMT, alarm dan peralatan lain serta mengunci. Relay frekuensi (frekuensi relay) Mendeteksi besaran frekuensi rendah/lebih di luar harga yang diizinkan. Relay diferensial (diferensial Untuk mendeteksi gangguan hubungan relay) singkat pada daerah yang diamankan.



1.



Relay Jarak Relay jarak merupakan perangkat penting sebagai alat proteksi saluran transmisi terhadap bahaya gangguan hubung singkat. Bagian utama dari rele jarak yang merasakan atau mendeteksi adanya gangguan hubung singkat adalah bagian yang bekerja menentukan perbandingan antara besaran tegangan dengan besaran ukur pada suatu tempat dimana dipasang rele proteksi tersebut. Besaran yang didapat di sini dapat berupa impedansi, resistansi, reaktansi saluran. Harga tersebut dipilih karena harga ini tidak tergantung kondisi beban yang berubah-berubah. Unjuk kerja dari rele jarak ditentukan oleh perbandingan antara tegangan dan arus pada jaringan yang diproteksinya. Pada rele jarak ada keseimbangan antara tegangan dan arus yang dinyatakan sebagai impedansi. Rele akan beroperasi jika perbandingan tegangan dan arus lebih kecil dari harga yang telah ditentukan sebelumnya yang merupakan harga penyetelan dari rele tersebut.



Gambar . Relay Jarak Rele jarak bereaksi terhadap kuantitas-kuantitas input sebagai fungsi dari jarak jaringan listrik antara lokasi rele dan titik gangguan. Rele jarak dirancang untuk beroperasi hanya untuk gangguan yang terjadi antar lokasi rele dan suatu titik yang telah ditentukan (titik setting). Sehingga rele ini dapat membedakan gangguan yang terjadi diantara seksi saluran yang berbeda dengan membandingkan arus dan tegangan sistem tenaga untuk menentukan apakah gangguan terjadi diantara atau diluar zone operasinya. Prinsip dasar dalam proteksi jarak adalah bahwa impedansi yang dilihat oleh rele ke suatu titik pada saluran yang diproteksinya selalu lebih kecil daripada impedansi penyetelan rele (Zsetting) yang telah ditetapkan sebelumnya jika gangguan terjadi di dalam jarak proteksi yang telah ditentukan maka rele akan bekerja. Sebaliknya jika gangguan terjadi diluar jarak tersebut, maka rele tidak akan bekerja. Untuk memproteksi suatu saluran transmisi, maka proteksi dengan rele jarak dibagi menjadi tiga zona proteksi yang disebut karakteristik tangga proteksi jarak atau karakteristik waktu-jarak, hal tersebut diperlihatkan pada gambar Rele pada zone 1 meberikan perintah tripping dengan segera untuk semua gangguan pada jarak yang merupakan daerah proteksinya (sekitar 80-85% dari panjang saluran). Karena adanya ketidaktelitian pada trafo pengukuran, rele dan data-data hantaran, maka jangkauan zona 1 rele jarak tidak diset 100% dari panjang saluran. Sisa saluran (15-20%) dan untuk sekitar 20-30% saluran berikutnya diproteksi oleh rele pada zone 2 yang beroperasi dengan waktu tunda. Zone 2 juga merupakan proteksi cadangan bagi



zone 1. Dan setelah beberapa saat waktu tunda maka jangkauan rele jarak diperluas ke zone 3 yang hanya diperpergunakan sebagai proteksi cadangan saja. Waktu tunda untuk zone-zone tersebut dipilih berdasarkan koordinasi dengan peralatan proteksi lainnya. Skema proteksi jarak lengkap diberikan pada gambar dimana saluran merupakan saluran interkoneksi sehingga arus gangguan merupakan konstribusi dari kedua sisi saluran.



Gambar . Karakteristik waktu-jarak



Gambar . Skema proteksi jarak untuk saluran yang disulang dari kedua sisinya



Proteksi jarak biasanya dilengkapi dengan gelombang pembawa (carrier) untuk menghindari terjadinya waktu tunda jika terjadi gangguan pada salah satu saluran. Tujuan dari pemasangan alat pengirim sinyal dengan gelombang pembawa adalah untuk mempercepat reaksi rele jarak yang terletak di sisi lain sehingga tindakan untuk memisahkan tempat yang terganggu dapat dilaksanakan dengan cepat dari kedua sisinya. Dari gambar 2.5 terlihat jika gangguan terjadi di F, maka gangguan tersebut akan diisolir rele jarak di A pada zone 1. Sedangkan arus gangguan yang masih mengalir dari saluran sebelah



kiri akan diisolir oleh rele jarak di B pada zone 2 (dengan waktu tunda). Dengan adanya sistem gelombang pembawa, maka rele jarak A yang memberikan perintah trip pada PMT dan sinyal intertrip ke ujung saluran (gardu lawan) sehingga rele jarak di B juga dengan segera mentrip PMT di B tanpa menunggu waktu tunda zone Jenis-Jenis Rele Jarak Rele jarak diklasifikasikan berdasarkan pada karakteristik polaritasnya, jumlah input yang dimilikinya dan metoda perbandingan yang dibuat. Jenis yang umum membandingkan dua kuantitas input dalam masing-masing besaran atau phasanya, untuk mendapatkan karakteristik yang mungkin berupa garis lurus atau lingkaran jika digambarkan pada diagram R-X. Jenis rele jarak pada dasarnya terdiri dari : 1.



Relay Impedansi



Gambar : Karakteristik Relay Impedansi Karakteristik Impedansi Ciri-ciri nya : – Merupakan lingkaran dengan titik pusatnya ditengah-tengah, sehingga mempunyai sifat non directional. Untuk diaplikasikan sebagai pengaman SUTT perlu ditambahkan relai directional. – Mempunyai keterbatasan mengantisipasi gangguan tanah high resistance. – Karakteristik impedan sensitive oleh perubahan beban, terutama untuk SUTT yang panjang sehingga jangkauan lingkaran impedansi dekat dengan daerah beban.



2.



Relay Reaktansi



Gambar : Karakteristik Relay Reaktansi Karakteristik Reaktance Ciri-ciri : – Karateristik reaktance mempunyai sifat non directional. – Untuk aplikasi di SUTT perlu ditambah relai directional. – Dengan seting jangkauan resistif cukup besar maka relai reactance dapat mengantisipasi gangguan tanah dengan tahanan tinggi.



3.



Relay Quadrilateral



Gambar : Relay Quadrilateral



Karakteristik Quadrilateral Ciri-ciri : – Karateristik quadrilateral merupakan kombinasi dari 3 macam komponen yaitu: reactance, berarah dan resistif. – Dengan seting jangkauan resistif cukup besar maka karakteristik relai quadrilateral dapat mengantisipasi gangguan tanah dengan tahanan tinggi. – Umumnya kecepatan relai lebih lambat dari jenis mho.



2. Relay periksa Sinkron Pengaman Bantu generator untuk mendeteksi persaratan sinkronisasi (parallel). relay yang digunakan untuk proses sinkronisasi dua sumber daya listrik yang berbeda secara otomatis. sebagai contoh dua sumber daya listrik yang berbeda adalah: suatu generator/ genset dengan generator/genset lainnya, suatu generator dengan sistem tenaga listrik, dan suatu sistem tenaga listrik dengan sistem tenaga listrik. Dalam proses sinkron ada beberapa syarat yang harus dipenuhi: 1. Tegangan harus sama 2. Frekuensi harus sama 3. Sudut fasa harus sama 4. Urutan fasa harus sama



Sebelum adanya synchron check relay alat yang digunakan adalah Synchronizing box. Synchronizing box yang terdiri dari double voltmeter, doble frekuensi dan syncronscope.



Gambar : Synchronizing box



Sesuai dengan syarat sikron yang pertama Double voltmeter berfungsi sebagai metering yang menunjukkkan nilai masing-masing kedua tegangan yang akan disinkron. Double Frekuen si berfungsi sebagai metering yang menunjukkan nilai masing-masing frekuen si yang akan disinkron. Syncronscope berfungsi sebagai penunjuk selisih beda fasa, pada saat jarum jam telah menunjukkan kedudukan vertikal, berarti beda fasa generator dan jala-jala telah nol, atau selisih fasa telah nol. Ketika semua metering pada Synchronizing box sudah memenuhi syarat sinkron maka operator akan menekan tombol perintah close untuk pemutus tenaga/ PMT/Circuit Breaker. Setelah adanya Synchronism Check Relays yang dapat memerintahkan perintah close untuk pemutus tenaga/ PMT/Circuit Breaker secara otomatis penggunaan Synchronizing box hanya dijadikan back up jika Synchronism Check Relays mengalami kendala/gangguan. Penggunaan Synchronism Check Relays sangatlah penting dengan tujuan mengurangi kesalahan pada saat proses sinkron.



Keuntungan menggunakan Synchronism Check Relays ketimbang menggunakan Synchronizing box : 1. Penunjukan parameter- parameter selisih tegangan, selisih frekuensi, dan selisih sudut fasa sudah digital jadi mengurangi kesalahan pembacaan ( kadang terjadi kesalahan paralaks pada pembacaan metering analog ). 2. Lebih cepat untuk memerintahkan close untuk pemutus tenaga (jika menggunakan Synchronizing box perintah close untuk pemutus tenaga harus ditombol oleh operator, kecepatan operator menombol perintah close dengan Synchronism Check Relays memerintahkan close lebih cepat Synchronism Check Relays ). 3. Lebih mudah bagi Operator dalam pengoperasiannya.



pemasangan Synchronism Check Relays tidaklah sulit. Kita hanya perlu mengambil satu masingmasing satu tegangan dari dua sumber yang akan disinkron, misal tegangan fasa S dari masing potential transformator ( PT ). Penarikan kabel control close ke terminal Synchronism Check Relays. Pemberian suplai/ catu daya pada alat sinkron itu sendiri.



Gambar : Wiring sinkron untuk Bus dan Line Untuk ketentuan setting Synchronism Check Relays harus mengacu pada standar pengoperasian sistem tenaga listrik dan mempertimbangkan faktor kecepatan Synchronism Check Relays bekerja + kecepatan pemutus tenaga bekerja. 3. Under Voltage Relay Adalah rele yang bekerja dengan menggunakan tegangan sebagai besaran ukur. Rele akan bekerja jika mendeteksi adanya penurunan tegangan melampaui batas yang telah ditetapkan..Untuk waktu yang relatif lama tegangan turun adalah lebih kecil dari 5% dari tegangan nominal dan dalam jangka waktu jam beberapa peralatan yang beroperasi dengan tegangan di bawah 10 % akan mengalami penurunan efisiensi. Relay ini



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



gambar : Under Voltage Relay 4. Relay Daya Balik Untuk mendeteksi daya balik, sehingga mencegah generator bekerja sebagai motor. Rele daya balik berfungsi untuk mendeteksi aliran daya balik aktif yang masuk pada generator. Berubahnya aliran daya aktif pada arah generator akan membuat generator menjadi motor, dikenal sebagai peristiwa motoring. Pengaruh ini disebabkan oleh pengaruh rendahnya input daya dari prime mover. Bila daya input ini tidak dapat mengatasi rugirugi daya yang ada maka kekurangan daya dapat diperoleh dengan menyerap daya aktif dari jaringan. Selama penguatan masih ada maka aliran daya aktif generator sama halnya dengan saat generator bekerja sebagai motor, sehingga daya aktif masuk ke generator dan daya reaktif dapat masuk atau keluar dari generator.Peristiwa motoring ini dapat juga menimbulkan kerusakan lebih parah pada turbin ketika aliran uap berhenti. Temperatur sudu-sudu akan naik akibat rugi gesekan turbin dengan udara. Untuk itu di dalam turbin gas dan uap dilengkapi sensor aliran dan temperatur yang dapat memberikan pesan pada rele untuk trip. Akan tetapi pada generator juga dipasng rele daya balik yang berfungsi sebagai cadangan bila pengaman di turbin gagal bekerja. Adapun single line diagram rele daya balik adalah sebagai berikut



Gambar : Lingle Line Power Reverse Relay



Pada gambar tersebut, apabila terjadi gangguan pada F1, maka rele akan men-trip CB2, apabila gangguan terjadi pada F2, maka rele tidak akan men-trip CB2 karena arah aliran arus yng terbalik dari kanan ke kiri. 



Negative Phase Sequence Relay:



Negative Phase Sequence Relay untuk melindungi generator dari arus lebih urutan fasa negative yang disebabkan oleh beban yang tidak seimbang. 



Out of Step Relay:



Out of Step Relay untuk melindungi generator dari Power Swing akibat perubahan beban dari sistem transmisi yang dapat menyebabkan operasi generator tidak sinkron. 



Over excitationV/H z Relay:



Over excitationV/H z Relay untuk melindungi generator dari kejenuhan inti yang dapat menyebabkan kenaikan tegangan. 



Rele Gangguan Frekuensi (Frequency Fault Relay)



Rele ini berfungsi 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 rele frekuensi dipasang pada tiap fasa yang keluar dari generator. 



Reverse Power Relay:



Reverse Power Relay untuk menditeksi adanya daya balik/aliran arus dari sistem jaringan yang akan menyebabkan generator bekerja sebagai motor.



Gambar : Bentuk fisik relay power reverse



5. Relai Differensial Relay differensial 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. Penggunaan relay differensial sebagai relay pengaman, antara lain pada generator, transformator daya, bus bar, dan saluran transmisi. Relay differensial digunakan sebagai pengaman utama (main protection) pada transformator daya yang berguna untuk mengamankan belitan transformator bila terjadi suatu gangguan. Relay ini sangat selektif dan sistem kerjanya sangat cepat.



Prinsip Kerja Relai Differensial Sebagaimana disebutkan diatas, Relay differensial 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). Dalam kondisi normal, arus mengalir melalui peralatan listrik yang diamankan (generator, transformator dan lain-lainnya). Arus-arus sekunder transformator arus, yaitu I1 dan I2 bersikulasi melalui jalur IA. Jika relay pengaman dipasang antara terminal 1 dan 2, maka dalam kondisi normal tidak akan ada arus yang mengalir melaluinya. Dapat dilihat pada gambar dibawah ini :



Gambar 1 Pengawatan Dasar Relay Differensial Jika terjadi gangguan diluar peralatan listrik peralatan listrik yang diamankan (external fault), maka arus yang mengalir akan bertambah besar, akan tetapi sirkulasinya akan tetap sama dengan pada kondisi normal, sehingga relay pengaman tidak akan bekerja untuk gangguan luar tersebut. Jika gangguan terjadi didalam (internal fault), maka arah sirkulasi arus disalah satu sisi akan terbalik, menyebabkan keseimbangan pada kondisi normal terganggu, akibatnya arus ID akan mengalir melalui relay pengaman dari terminal 1 menuju ke terminal 2. Selama arus-arus



sekunder transformator arus sama besar, maka tidak akan ada arus yang mengalir melalui kumparan kerja (operating coil) relay pengaman, tetapi setiap gangguan (antar fasa atau ke tanah) yang mengakibatkan sistem keseimbangan terganggu, akan menyebabkan arus mengalir melalui Operating Coil relay pengaman, maka relai pengaman akan bekerja dan memberikan perintah putus (tripping) kepada circuit breaker (CB) sehingga peralatan atau instalasi listrik yang terganggu dapat diisolir dari sistem tenaga listrik. Seperti gambar dibawah ini :



Gambar 2 Sistem Pengaman Relay Differensial Tinjauan Beberapa Masalah Terhadap Relay Differensial



1. Karakteristik CT Relay differensial dalam operasinya bahwa dalam keadaan normal atau terjadi gangguan diluar daerah pengamanannya arus pada relay sama dengan nol. Karena itu kemungkinan salah kerja dari relay differnsial dapat terjadi, arus yang dapatmenyebabkan relay salah kerja tersebut dinamakan arus ketidakseimbangan. Bila suatu arus yang besar mengalir melalui suatu trafo arus maka arus pada terminal sekunder tidak lagi linear terhadap arus primer. Hal ini disebabkan kejenuhan pada intinya. Pada relay differensial trafo arusnya harus identik, namun kejenuhan intinya tidak dapat sama betul. Hal ini disebabkan perbedaan beban dari masingmasing trafo arus tersebut.



2. Karakteristik Trafo Arus pada relay differensial, seperti gambar berikut ini :



Gambar 3 Karakteristik Trafo Arus (CT) Pada Relay Differensial



3. Perubahan Sadapan Berbeban Pada saat ini umumnya transformator sudah dilengkapi dengan pengubah sadapan berbeban dimana tap input dapat dirubah untuk mendapatkan output yang dikehendaki. Penyetelan dari trafo-trafo arus pada transformator daya telah diset pada tegangan nominal dari transformator daya tersebut. Dengan demikian bila terjadi gangguan pada waktu operasi transformator tersebut, maka tegangan pada sisi primernya harus dirubah agar tegangan pada sisi sekundernya tetap. Oleh karena itu harga-harga tap trafo yang telah diset pada tegangan nominalnya tadi tidak akan tepat lagi. Hal tersebutlah yang menyebabkan terjadinya arus ketidak seimbangan yang dapat membuat relay salah kerja.



4. Adanya Arus Serbu Magnetisasi (Magnetising Inrush Current) Pada Trafo Jika trafo daya dihubungkan kesuatu sumber tenaga (jaringan) maka pada sisi primernya akan terjadi proses transient yaitu menaiknya arus yang dinamakan arus serbu magnetisasi (Magnetising Inrush Current) yang besarnya dapat mencapai 8 sampai 30 kali dari arus beban penuh yang terjadi dalam waktu relative cepat. Peristiwa ini dapat membawa pengaruh terhadap kerja suatu relay kendatipun pada daerah pengamanan tidak terjadi kesalahan.



Relay Differensial Persentase Untuk mengatasi masalah (a) dan (b) diatas, maka relay differensial dilengkapi dengan kumparan kerja dan restraining 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. Relay differensial dengan persentase memiliki Coil (belitan) peredam tambahan yang dihubungkan dengan pilot wire seperti gambar berikut ini :



Gambar 4 Relay Differensial Persentase (Relay Differensial Bias). 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 I1N/2 + I2/N yang memberikan rata-rata arus peredam sebesar (I1 + I2)/2 di dalm belitan N. Untuk gangguan luar I1 dan I2 semakin besar dan karenanya kopel peredam bertambah besar yang bisa mencegah kesalahan operasi. Karakteristik operasi dari relay yang demikian diberikan pada gambar dibawah ini :



Gambar 5 Karakteristik Operasi Dari Sebuah Relay Differensial Ratio arus perendaman rata-rata dari arus operasi differensial persentasenya bisa ditetapkan, maka relay tersebut dinamakan relay differensial dengan persentase. Relay tersebut juga disebut relay differensial bias, sebab relay ini dilengkapi dengan flux tambahan. Persentase relay differensial bias memiliki karakteristik pick-up yang semakin tinggi. Karena besarnya arus yang lewat semakin bertambah, maka arus peredamannya semakin bertambah.



6. Over Current Relay (OCR) Over Current Relay (OCR) atau relay arus lebih adalah suatu relai yang bekerjanya berdasarkan adanya kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengaman tertentu dalam jangka waktu tertentu, sehingga relai ini dapat dipakai sebagai pola pengaman arus lebih.Over Current Relay ( OCR ) ini berfungsi untuk memproteksi peralatan listrik terhadap arus lebih yang disebabkan oleh gangguan arus hubung singkat. Selain itu Over Current Relay ( OCR ) juga berfungsi untuk mengamankan transformator dari arus yang melebihi dari arus yang dibolehkan lewat dari transformator tersebut.



Jenis Relai berdasarkan karakteristik waktu kerja a. Over Current Relay ( OCR ) seketika ( instantaneous) b. Over Current Relay ( OCR ) dengan waktu tertentu ( definite )



c. Over Current Relay ( OCR ) dengan waktu kerja terbalik ( invers ) Over Current Relay ( OCR ) dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, diantaranya adalah : 1. Over Current Relay ( OCR ) Inverse Adalah Over Current Relay ( OCR ) yang waktunya kerjanya tegantung dari arus gangguan. Relai ini akan memberikan perintah kepada PMT ( pemutus tenaga ) pada saat terjadi gangguan bila besar gangguannya melampaui arus penyetelannya dan jangka waktu relai ini mulai pick up sampai kerja waktunya diperpanjang berbanding terbailk dengan besarnya arus. Sifat atau karakteristik dari relai inverse adalah relai baru akan bekerja bila yang mengalir pada relai tersebut melebihi besarnya arus setting ( Is) yang telah ditentukan. Dan lamanya waktu relai bekerja untuk memberikan komando trupping adalah paling lambat sesuai dengan waktu setting ( Ts) yang dipilih. Pada relai ini waktu bekerjanya ( T tripp ) tidak sama dengan waktu setting ( Ts ). Karena sangat tergantung dengan besarnya arus yang mengerjakan relai tersebut, sehingga makin besar arus yang mengerjakan relai tersebut maka makin cepat waktu kerja ( Ttrip) dari relai tersebut.



Gambar 2.7 Karakteristik Inverse



Relai dapat dikelompokkan lagi menjadi empat kelompok, yaitu sebagai berikut : a. Standard Inverse b. Very Inverse c. Extremely Inverse d. Long Time Inverse



2. Over Current Relay ( OCR ) Definite Adalah Over Current Relay ( OCR ) yang waktu kerjanya tidak tergantung dari arus gangguan. Relai ini memberikan perintah kepada PMT ( Pemutus Tenaga ) pada saat terjadi gangguan bila besar gangguannya melampaui arus penyetelannya, dan jangka waktu relai ini mulai pick up sampai kerja diperpanjang dengan waktu tidak tergantung besarnya arus. Sifat atau karakteristik dari relai definite adalah relai baru akan bekerja bila yang mengalir pada relai tersebut melebihi besarnya arus setting ( Is ) yang telah ditentukan. Dan lamanya selang waktu relai bekerja untuk memberikan komando tripping adalah sesuai dengan waktu setting ( Ts ) yang diinginkan. Pada relai ini waktu bekerjanya ( Ttripping = Ts ) tetap



konstan, tidak dipengaruhi oleh besarnya arus yang mengerjakan relai tersebut.



Gambar 2.8 Karakteristik Definite



3. Over Current Relay ( OCR ) Instantaneous Adalah Over Current Relay ( OCR ) yang bekerja tanpa waktu tunda. Relai ini akan memberikan perintah kepada PMT ( Pemutus Tenaga ) pada saat terjadi gangguan bila besar arus gangguannya melampaui arus penyetelannya, dan jangka waktu kerja mulai pick up sampai kerja sangat singkat tanpa penundaan waktu ( 20 – 60 mdet). Karena rela ini tanpa perlambatan,



maka koordinasi untuk



mendapatkan selektifitas didasarkan tingkat beda arus. Adapun jangkauan relai ini karena bekerjanya seketika atau tanpa perlambatan waktu, supaya selektif maka tidak boleh menjangkau pada keadaan arus gangguan maksimum.



Gambar 2.9 karakteristik Instantaneous



1)



Prinsip Kerja Over Current Relay ( OCR ) Prinsip kerja Over Current Relay ( OCR ) yang bekerjanya berdasarkan besaran arus lebih akibat adanya gangguan hubung singkat dan memberikan perintah trip ke PMT sesuai dengan karakteristik waktunya sehingga kerusakan alat akibat gangguan dapat dihindari.



Gambar 2.10 Prinsip Kerja over current relay



7. Relay arus lebih Relay arus lebih adalah relay yang bekerja terhadap arus lebih, ia akan bekerja bila arus yang mengalir melebihi nilai settingnya (I set).



Prinsip Kerja Pada dasarnya relay arus lebih adalah suatu alat yang mendeteksi besaran arus yang melalui suatu jaringan dengan bantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut dengan setting.



Macam-macam karakteristik relay arus lebih : a. Relay waktu seketika (Instantaneous relay) b. Relay arus lebih waktu tertentu (Definite time relay) c. Relay arus lebih waktu terbalik (Inverse Relay)



Relay Waktu Seketika (Instantaneous relay) Relay yang bekerja seketika (tanpa waktu tunda) ketika arus yang mengalir melebihi nilai settingnya, relay akan bekerja dalam waktu beberapa mili detik (10 – 20 ms). Dapat kita lihat pada gambar dibawah ini.



Gambar 1. Karakteristik Relay Waktu Seketika (Instantaneous Relay). Relay ini jarang berdiri sendiri tetapi umumnya dikombinasikan dengan relay arus lebih dengan karakteristik yang lain.



Relay arus lebih waktu tertentu (definite time relay) Relay ini akan memberikan perintah pada PMT pada saat terjadi gangguan hubung singkat dan besarnya arus gangguan melampaui settingnya (Is), dan jangka waktu kerja relay



mulai pick up sampai kerja relay diperpanjang dengan waktu tertentu tidak tergantung besarnya arus yang mengerjakan relay, lihat gambar dibawah ini.



Gambar 2. Karakteristik Relay Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time Relay). Relay arus lebih waktu terbalik Relay ini akan bekerja dengan waktu tunda yang tergantung dari besarnya arus secara terbalik (inverse time), makin besar arus makin kecil waktu tundanya. Karakteristik ini bermacam-macam dan setiap pabrik dapat membuat karakteristik yang berbeda-beda, karakteristik waktunya dibedakan dalam tiga kelompok : • Standar invers • Very inverse • Extreemely inverse



Gambar 3. Karakteistik Relay Arus Lebih Waktu Terbalik (Inverse Relay).



Pengaman Pada Relay Arus Lebih Pada relay arus lebih memiliki 2 jenis pengamanan yang berbeda antara lain: Pengamananhubung singkat fasa. Relay mendeteksi arus fasa. Oleh karena itu, disebut pula “Relay fasa”. Karena pada relay tersebut dialiri oleh arus fasa, maka settingnya (Is) harus lebih



besar dari arus beban maksimum. Ditetapkan Is = 1,2 x In (In = arus nominal peralatan terlemah). Pengamanan hubung tanah. Arus gangguan satu fasa tanah ada kemungkinan lebih kecil dari arus beban, ini disebabkan karena salah satu atau dari kedua hal berikut: Gangguan tanah ini melalui tahanan gangguan yang masih cukup tinggi. Pentanahan netral sistemnya melalui impedansi/tahanan yang tinggi, atau bahkan tidak ditanahkan Dalam hal demikian, relay pengaman hubung singkat (relay fasa) tidak dapat mendeteksi gangguan tanah tersebut. Supaya relay sensitive terhadap gangguan tersebut dan tidak salah kerja oleh arus beban, maka relay dipasang tidak pada kawat fasa melainkan kawat netral pada sekunder trafo arusnya. Dengan demikian relay ini dialiri oleh arus netralnya, berdasarkan komponen simetrisnya arus netral adalah jumlah dari arus ketiga fasanya. Arus urutan nol dirangkaian primernya baru dapat mengalir jika terdapat jalan kembali melalui tanah (melalui kawat netral)



Gambar 4. Sambungan Relay GFR dan 2 OCR.



Kontruksi relay Kontruksi dari komponen relay dapat dilihat pada gambar di bawah ini :



Pada gambar diatas diperlihatkan relay dengan empat terminal, yaitu terminal 30, terminal 87, terminal 86 dan terminal 85.    



Terminal 30 dihubungkan dengan terminal positif baterai. Terminal 87 dihubungkan dengan beban (contohnya lampu, klakson, motor starter dan lain-lain). Terminal 85 dihubungkan ke saklar dan mendapatkan arus positif (digunakan sebagai signal). Terminal 86 dihubungkan ke massa atau ground atau negatif baterai.



Jenis relay berdasarkan posisi awal dari kontak pointnya dibagi menjadi dua yaitu tipe Normally Close (NC) dan tipe Normally Open (NO).



 



Relay tipe Normally Close atau NC yaitu relay yang kondisi awalnya sebelum diaktifkan akan berada pada posisi terhubung atau menutup (close). Relay tipe Normally Open atau NO yaitu relay yang kondisi awalnya sebelum diaktifkan akan berada pada posisi terputus atau terbuka (open).



Jenis relay berdasarkan jumlah Pole dan Throw Pada relay juga terdapat pole dan throw. Pole artinya yaitu banyaknya kontak yang dimiliki oleh relay, sedangkan throw artinya banyaknya kondisi yang dimiliki oleh kontak point. Jenis relay berdasarkan jumlah pole dan throw nya dibagi menjadi empat yaitu : 1. Relay tipe Single Pole Single Throw (SPST) Relay tipe Single Pole Single Throw (SPST) ini memiliki empat kaki terminal, dua kaki terminal sebagai kontak point (saklar) dan dua terminal lainnya untuk kumparan elektromagnet. Dua terminal yang digunakan sebagai kontak point satu sebagai pole dan satu lagi sebagai throw. 2. Relay tipe Single Pole Double Throw (SPDT) Relay tipe Single Pole Double Throw (SPDT) ini memiliki lima kaki terminal, tiga kaki terminal digunakan sebagai kontak point (saklar) dan dua kaki terminal lainnya digunakan sebagai kumparan elektromagnet. Tiga terminal yang digunakan sebagai kontak point satu sebagai pole dan dua sebagai throw. 3. Relay tipe Double Pole Single Throw (DPST) Relay tipe Double Pole Single Throw (DPST) ini memiliki memiliki enam kaki terminal, emapat kaki sebagai terminal kontak point (saklar) dan dua kaki terminal lainnya digunakan sebagai kumparan elektromagnet. Empat terminal yang digunakan sebagai kontak point yang terdiri dari dua pasang saklar single pole double throw. 4. Relay tipe Double Pole Double Throw (DPDT) Relay tipe Double Pole Double Throw (DPDT) ini memiliki delapan buah terminal, enam terminal digunakan sebagai kontak point (saklar) dan dua terminal digunakan sebagai kumparan elektromagnet. Enam terminal yang digunakan sebagai kontak point yang terdiri dari dua pasang saklar single pole double throw. Untuk lebih jelasnya untuk memahami tipe relay berdasarkan jumlah pole dan thrownya, perhatikan gambar di bawah ini :



Fungsi dan Jenis-jenis Relay dalam bidang Elektronika | Relay merupakan komponen elektronika yang dapat mengimplementasikan logika switching. Relay yang digunakan sebelum tahun 70an, merupakan “otak” dari rangkaian pengendali. Setelah tahun 70-an digantikan posisi posisinya oleh PLC Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut :  



Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar. Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.



Jadi secara sederhana dapat disimpulkan bahwa Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara umum, relay digunakan untuk memenuhi fungsi – fungsi berikut :    



Remote control : dapat menyalakan atau mematikan alat dari jarak jauh Penguatan daya : menguatkan arus atau tegangan Contoh : starting relay pada mesin mobil Pengatur logika kontrol suatu sistem



Gambar Relay yang banyak di pasaran Prinsip Kerja Relay



Skema relay elektromekanik Relay terdiri dari coil dan contact. Perhatikan gambar diatas, coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari



ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis :  



Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open) Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close)



Secara prinsip kerja dari relay : ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup. Jenis – jenis Relay Seperti saklar, relay juga dibedakan berdasar pole dan throw yang dimilikinya.  



Pole : banyaknya contact yang dimiliki oleh relay Throw : banyaknya kondisi (state) yang mungkin dimiliki contact



Berikut ini penggolongan relay berdasar jumlah pole dan throw :      



DPST (Double Pole Single Throw) SPST (Single Pole Single Throw) SPDT (Single Pole Double Throw) DPDT (Double Pole Double Throw) 3PDT (Three Pole Double Throw) 4PDT (Four Pole Double Throw)



Jenis Relay : 







Timing relay adalah jenis relay yang khusus. Cara kerjanya ialah sebagai berikut : jka coil dari timing relay ON, maka beberapa detik kemudian, baru contact relay akan ON atau OFF (sesuai jenis NO/NC contact). Latching relay ialah jenis relay digunakan untuk latching atau mempertahankan kondisi aktif input sekalipun input sebenarnya sudah mati. Cara kerjanya ialah sebagai berikut : jika latch coil diaktifkan, ia tidak akan bisa dimatikan kecuali unlatch coil diaktifkan. Simbol dari latching relay



DAFTAR PUSTAKA http://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/. Fuad., 2015 Smart Relay dan Aplikasinya, Yogyakarta: Graha. Ilmu. [2]. F. Suryatmo. 1998. Teknik Listrik Instalasi www.teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay, diakses tanggal 06 Mei 2015. http://www.meriwardana.com/2011/11/prinsip-kerja-relay.html. Diakses pada tgl 14 Desember 2012